Jak działa fotowoltaika?

Chcąc poznać odpowiedź na pytanie jak działa fotowoltaika, trzeba poznać zasady funkcjonowania wszystkich elementów instalacji. Każdy z nich odgrywa znaczącą rolę - pozbawienie fotowoltaiki chociażby jednego podzespołu, całkowicie zatrzymuje jej działanie. Wiedza o procesach, które zachodzą w czasie generowania energii nie jest niezbędna, ale warto interesować się rozwojem nowoczesnych technologii - szczególnie gdy przynoszą inwestorom oszczędność. Sprawdź jaką drogę przebywa czysta energia z promieni słonecznych, zanim trafi do gniazdka!

Fotowoltaika krok po kroku

Fotowoltaika - jak działa? Podstawowym elementem każdej instalacji są panele słoneczne. To właśnie w nich zachodzi zjawisko fizyczne znane jako efekt fotowoltaiczny. Każdy z nich posiada w sobie dwie warstwy półprzewodnika krzemowego. Gdy promienie słońca padają na półprzepowodnik typu p-n, elektrony zostają naładowane dodatkową energią i wybite z powłoki, przez co poruszają się w warstwie n (ujemnej). W tym samym czasie, w warstwie p (dodatniej) rośnie liczba elektronów z dziurami co prowadzi do wygenerowania napięcia. Zamknięcie obwodu spowoduje przepływ elektronów. W ten sposób energia fotonów zostaje przekształcona w prąd stały, przekazywany przewodami do inwertera.

Warto pamiętać, że panele połączone są szeregowo - uszkodzenie jednego z nich ma wpływ na funkcjonowanie całej instalacji. W ten sposób dochodzi do wydłużenia czasu zwrotu kosztów inwestycji, czyli generowane są straty. Rozwiązaniem może być instalacja z wykorzystaniem mikrofalowników. Takie rozwiązanie zapewnia każdemu panelowi indywidualny inwerter.

Technologia produkcji paneli słonecznych

W zależności od zastosowanych do produkcji fotowoltaiki kryształów krzemu, panele można podzielić na trzy różniące się od siebie grupy.

Ogniwa monokrystaliczne stworzone zostały z wykorzystaniem najwyższej jakości krzemu. Ich struktura jest uporządkowana, dzięki czemu panel osiąga lepszą sprawność (zdolność do generowania prądu). Testy z roku 2021 wskazują sprawność na poziomie 15-19%. Oznacza to, że 19% energii słonecznej padającej na panel zostaje przekształcone w elektryczność. Ze względu na swoje właściwości są jednak znacznie droższe.
Nieco gorszą jakością wyróżniają się panele polikrystaliczne. Struktura kryształu jest w nich mniej uporządkowana, pojawiają się również zanieczyszczenia. Sprawność takiego panelu to 14-16%. To ekonomiczny wybór, który nie gwarantuje maksymalnych uzysków, ale jest zadowalający dla większości prosumentów.
Najniższą sprawność osiągają ogniwa amorficzne. Wykorzystany do ich produkcji krzem nie przybiera formy kryształu. Luźna struktura i liczne zanieczyszczenia powodują, że panel osiąga sprawność od 9% do maksymalnie 14%.

Chcesz zainwestować w fotowoltaikę, ale nie wiesz z jakim kosztami się to wiąże?
Wypełnij darmowy formularz i porównaj oferty sprawdzonych instalatorów w swoim województwie!

Wyceń fotowoltaikę

Jak działa inwerter solarny?

Prąd stały wygenerowany w panelach słonecznych trafia przewodami do centralnego inwertera, czyli falownika. Jego zadaniem jest przekształcenie prądu stałego, w wykorzystywany powszechnie prąd przemienny. Dodatkową funkcją jest kontrolowanie pracy instalacji PV. Rozbudowane funkcje pozwalają dopasować parametry prądu z instalacji do parametrów sieci domowej. Inwerter przerwie również pracę w razie wystąpienia niespodziewanej awarii. Nie zawsze jednak wykorzystuje się od razu całą wygenerowaną energię. Co z nadwyżkami energetyczymi?

Status prosumenta

Decydując się na fotowoltaikę on-grid, nadwyżki energetyczne nie stanowią problemu i nie generują dodatkowych kosztów. Wykorzystując licznik dwukierunkowy, możliwe staje się przesyłanie wygenerowanej przez siebie elektryczności do akumulatorów po stronie operatora sieci. Otrzymuje się wtedy status prosumenta, czyli producenta i konsumenta (elektryczności) jednocześnie. To bardzo ekonomiczne rozwiązanie, ze względu na fakt, iż przesłane nadwyżki mogą zostać odebrane za darmo w późniejszym terminie. Wydajność tego rozwiązania nie wynosi jednak 100% - operator zachowuje dla siebie 20% przesłanej energii. Mimo wszystko, dla właściciela instalacji 80% nadal jest bardzo zadowalającym wynikiem.

Stosunek 1:0,8 tyczy się instalacji o mocy nie większej niż 10kW. W przypadku instalacji o mocy z zakresu 10-50kW prosumentowi przysługuje jedynie 70% przesłanych nadwyżek. Przekraczając moc 50kW, nie można otrzymać już statusu prosumenta.

Alternatywą jest zakup prywatnych akumulatorów, którym trzeba zapewnić odpowiednie warunki do poprawnego funkcjonowania. W większości przypadków nie jest to opłacalny wybór.