Energia słoneczna staje się coraz popularniejszym źródłem zasilania w polskich domach. Instalacja paneli fotowoltaicznych to inwestycja, która zwraca się po kilku latach w postaci niższych rachunków za prąd i większej niezależności energetycznej. Jak działają te panele i jakie są ich główne zalety?
Jak działa panel fotowoltaiczny?
Panel fotowoltaiczny składa się z wielu połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych, które zamieniają energię promieniowania słonecznego w prąd stały. Ogniwa te wykonane są najczęściej z krzemu, choć stosuje się też inne półprzewodniki, np. tellurek kadmu. Im więcej światła pada na ogniwo, tym więcej energii elektrycznej jest wytwarzanej. Prąd stały z paneli jest następnie zamieniany na prąd przemienny za pomocą falownika i może być wykorzystywany do zasilania urządzeń w domu.
Konwersja światła słonecznego na energię
Kluczowym elementem panelu fotowoltaicznego są ogniwa fotowoltaiczne. Ich działanie opiera się na zjawisku fotowoltaicznym, czyli bezpośredniej konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Gdy fotony światła uderzają w ogniwo, pobudzają elektrony do ruchu. Powstaje napięcie elektryczne między warstwami ogniwa, co skutkuje wytworzeniem prądu stałego. Im więcej światła słonecznego dociera do panelu, tym więcej prądu jest produkowane.
Przemiana prądu stałego na zmienny
Prąd stały wytworzony w panelach fotowoltaicznych musi zostać zamieniony na prąd przemienny, zanim będzie mógł być wykorzystany do zasilania urządzeń domowych. Służy do tego falownik, który podłącza się bezpośrednio do instalacji paneli. Dzięki niemu możliwe jest też magazynowanie niewykorzystanej energii w akumulatorach.
Magazynowanie i zużycie energii
Nie zawsze jesteśmy w stanie zużyć całą energię wyprodukowaną przez panele od razu. Dlatego warto ją magazynować w akumulatorach. Nadmiar prądu jest w nich gromadzony, by móc go później wykorzystać, gdy nasłonecznienie jest słabsze. Dodatkowo, niewykorzystaną energię można odsprzedać do sieci elektroenergetycznej.
Rodzaje paneli fotowoltaicznych
Wyróżnia się trzy główne typy paneli PV: monokrystaliczne, polikrystaliczne oraz cienkowarstwowe. Różnią się one budową ogniw, wydajnością i ceną.
Monokrystaliczne
Mają ogniwa z pojedynczego kryształu krzemu. Charakteryzują się wysoką sprawnością na poziomie 15-20% i długą żywotnością. Zajmują jednak dużo miejsca. Koszt tych paneli jest wyższy.
Polikrystaliczne
Ich ogniwa składają się z wielu kryształków krzemu. Są tańsze i bardziej kompaktowe od monokrystalicznych, ale też mniej wydajne (sprawność 12-15%).
Cienkowarstwowe
Mają cienką warstwę półprzewodnika naniesioną na podłoże. Są elastyczne, lekkie i tanie. Wadą jest niska sprawność rzędu 5-7%.
Elementy składowe panelu
Oprócz ogniw fotowoltaicznych, w skład paneli słonecznych wchodzą też inne istotne elementy.
Ogniwa fotowoltaiczne
Stanowią serce panelu PV i odpowiadają za zamianę światła słonecznego na prąd stały. Wykonuje się je najczęściej z krzemu.
Szklana osłona
Chroni ogniwa przed wpływami zewnętrznymi, a jednocześnie przepuszcza promieniowanie słoneczne. Wykonana jest ze specjalnego szkła hartowanego.
Ramy aluminiowe
Stanowią sztywną konstrukcję podtrzymującą cały panel. Wykonuje się je ze stopów aluminium, które są lekkie i odporne na korozję.
Montaż i podłączenie paneli
Aby panele fotowoltaiczne mogły wytwarzać prąd, trzeba je odpowiednio zamontować i podłączyć do pozostałych elementów instalacji.
Montaż na dachu lub gruncie
Panele montuje się najczęściej na dachach budynków lub na specjalnych stelażach na gruncie. Ważne jest odpowiednie ustawienie pod kątem względem słońca.
Połączenie paneli w ciąg
Poszczególne panele łączy się ze sobą w ciąg – dzięki temu uzyskuje się większą moc. Służą do tego specjalne kable solarne.
Podłączenie do falownika
Aby prąd stały zamienić na przemienny, należy podłączyć panele do falownika. To kluczowy element całej instalacji fotowoltaicznej.
Zasada działania panelu PV
Panele fotowoltaiczne działają dzięki kilku zjawiskom fizycznym. Oto one:
Konwersja promieniowania słonecznego
Podstawą jest efekt fotowoltaiczny, czyli zamiana fotonów na elektrony. Zachodzi w ogniwach PV.
Prąd stały i przemienny
Prąd stały z paneli zamienia się na przemienny za pomocą falownika. Umożliwia to zasilanie urządzeń domowych.
Magazynowanie i zużycie energii
Niewykorzystany prąd można magazynować w akumulatorach lub odsprzedawać do sieci elektroenergetycznej.
Korzyści z paneli fotowoltaicznych
Instalacja paneli PV to świetna inwestycja, która przynosi wiele profitów. Oto najważniejsze z nich:
Oszczędność na rachunkach
Dzięki własnej energii elektrycznej znacząco obniżymy rachunki za prąd. Panele zwracają się już po kilku latach.
Niezależność energetyczna
Mamy pewność dostaw prądu niezależnie od sytuacji zewnętrznej. To ogromna wygoda i bezpieczeństwo.
Minimalna konserwacja
Panele fotowoltaiczne nie wymagają skomplikowanej konserwacji. Wystarczy dbać o ich czystość i sprawność połączeń.
Podsumowanie
Instalacja paneli fotowoltaicznych to jedna z najlepszych inwestycji, jakie możemy zrobić w swoim domu. Pozwalają one zaoszczędzić setki złotych rocznie na rachunkach za prąd i zapewniają komfort niezależności energetycznej. Montaż paneli słonecznych jest prosty, a ich działanie opiera się na zamianie promieniowania świetlnego na prąd elektryczny. Wybierając odpowiedni typ paneli i dbając o ich konserwację, możemy cieszyć się czystą energią przez dziesięciolecia.
Tagi
Udostępnij
