Jak działa fotowoltaika? Przewodnik dla początkujących

Schemat działania fotowoltaiki

Fotowoltaika to technologia, która pozwala na bezpośrednią konwersję energii słonecznej w energię elektryczną. Choć proces ten może wydawać się skomplikowany, zasada działania jest stosunkowo prosta. W tym artykule wyjaśnimy krok po kroku, jak działa instalacja fotowoltaiczna i jakie są jej główne komponenty.

Jak działa ogniwo fotowoltaiczne?

Sercem każdej instalacji fotowoltaicznej są ogniwa fotowoltaiczne (nazywane również ogniwami słonecznymi). Są one zazwyczaj wykonane z półprzewodników, najczęściej z krzemu, który ma specjalne właściwości pozwalające na generowanie prądu elektrycznego przy ekspozycji na światło słoneczne.

Ogniwo fotowoltaiczne składa się z dwóch warstw krzemu:

Kiedy światło słoneczne (fotony) pada na ogniwo, przekazuje energię elektronom, wybijając je z ich normalnych pozycji. Na styku warstw n i p powstaje tzw. złącze p-n, które działa jak dioda, pozwalając elektronom przemieszczać się tylko w jednym kierunku. Ten jednokierunkowy przepływ elektronów tworzy prąd elektryczny.

Główne komponenty systemu fotowoltaicznego

Kompletna instalacja fotowoltaiczna składa się z kilku kluczowych elementów:

1. Panele fotowoltaiczne

Panele (moduły) fotowoltaiczne to połączone ze sobą ogniwa fotowoltaiczne, zabezpieczone szkłem hartowanym i ramą aluminiową. Standardowy panel zawiera zwykle 60-72 ogniw i może generować moc od 250W do ponad 450W, w zależności od technologii i producenta.

2. Falownik (inwerter)

Panele fotowoltaiczne produkują prąd stały (DC), podczas gdy większość urządzeń domowych wymaga prądu przemiennego (AC). Falownik przekształca prąd stały z paneli w prąd przemienny, który może być wykorzystywany w domu lub wprowadzany do sieci energetycznej.

3. System montażowy

To konstrukcja, która pozwala na bezpieczne zamontowanie paneli na dachu lub gruncie, zapewniając im stabilność i odpowiednie ustawienie względem słońca.

4. Licznik dwukierunkowy

W systemach podłączonych do sieci (on-grid), licznik dwukierunkowy mierzy zarówno energię pobieraną z sieci, jak i nadwyżkę energii wprowadzaną do sieci energetycznej.

5. System magazynowania energii (opcjonalnie)

W niektórych instalacjach stosuje się akumulatory, które pozwalają na przechowywanie nadwyżek energii wyprodukowanej w ciągu dnia do wykorzystania w nocy lub podczas awarii sieci.

Jak energia słoneczna trafia do naszych gniazdek?

Proces transformacji energii słonecznej w użyteczną energię elektryczną w typowym domowym systemie fotowoltaicznym wygląda następująco:

  1. Światło słoneczne pada na panele fotowoltaiczne.
  2. Ogniwa w panelach generują prąd stały (DC).
  3. Prąd stały przepływa do falownika, gdzie jest przekształcany w prąd przemienny (AC).
  4. Prąd przemienny jest kierowany do wewnętrznej instalacji elektrycznej budynku, zasilając urządzenia domowe.
  5. Jeśli produkcja energii przekracza aktualne zużycie, nadwyżka może być:
    • Wprowadzona do sieci energetycznej (w systemach on-grid)
    • Zmagazynowana w akumulatorach (jeśli system je posiada)
  6. W nocy lub podczas niekorzystnych warunków pogodowych, gdy panele nie produkują wystarczającej ilości energii, dom pobiera prąd z sieci energetycznej lub z akumulatorów.

Rodzaje instalacji fotowoltaicznych

Wyróżniamy trzy główne typy instalacji fotowoltaicznych:

1. Instalacje podłączone do sieci (on-grid)

Najpopularniejszy typ instalacji w Polsce. System jest podłączony do sieci energetycznej, co pozwala na wprowadzanie nadwyżek energii do sieci i pobieranie energii, gdy panele nie produkują wystarczającej ilości prądu.

2. Instalacje wyspowe (off-grid)

Systemy niezależne od sieci, wyposażone w akumulatory do magazynowania energii. Idealne dla odległych lokalizacji bez dostępu do sieci energetycznej.

3. Instalacje hybrydowe

Łączą cechy systemów on-grid i off-grid, oferując możliwość zarówno współpracy z siecią, jak i magazynowania energii w akumulatorach.

Efektywność i czynniki wpływające na produkcję energii

Wydajność instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników:

Podsumowanie

Fotowoltaika to nowoczesna, czysta technologia, która pozwala na konwersję energii słonecznej w elektryczną. Dzięki spadającym kosztom instalacji, rosnącej efektywności paneli i licznym programom wsparcia, fotowoltaika staje się coraz bardziej dostępna dla przeciętnego gospodarstwa domowego w Polsce.

Jeśli rozważasz inwestycję w fotowoltaikę, zachęcamy do kontaktu z naszymi specjalistami, którzy pomogą dobrać optymalny system, odpowiadający Twoim potrzebom energetycznym i możliwościom montażowym.