Instalacja fotowoltaiczna – jak działa?
30 marca 2021
Fotowoltaika stanowi technologię przetwarzania energii słonecznej w prąd użytkowy. Zyskuje ogromną popularność ze względów ekologicznych oraz ekonomicznych, dając możliwość czerpania energii z odnawialnego źródła. Czym jest technologia fotowoltaiczna? Na jakich zasadach opiera się jej działanie? Czy jest to rozwiązanie opłacalne w każdej sytuacji? Po odpowiedź na powyższe pytania, zapraszamy do lektury.
Jak panele fotowoltaiczne wytwarzają prąd?
Podstawowym pierwiastkiem wykorzystywanym do produkcji energii z fotowoltaiki stał się krzem, wykazujący najlepsze przewodnictwo prądu. Elektrody tego samego pierwiastka, które zostaną poddane działaniu światła, wytwarzają między sobą napięcie elektryczne. Zjawisko to zostało odkryte już w drugiej połowie XIX wieku, jednak na pierwsze praktyczne zastosowanie trzeba było poczekać do lat 50. XX wieku. Energia otrzymywana bezpośrednio z paneli fotowoltaicznych ma charakter prądu stałego. Aby zamienić go na prąd zmienny, potrzebny do zasilania każdego urządzenia elektrycznego, należy wykorzystać dodatkowe urządzenie, określane jako falownik lub inwerter.
Skoro podstawowym warunkiem skutecznego działania fotowoltaiki jest dostępność promieni słonecznych, należy zadać pytanie o takie umiejscowienie podzespołów, aby zapewnić im jak najlepszą ekspozycję na światło. Panele fotowoltaiczne są najczęściej umieszczane na dachu. Idealne warunki dla fotowoltaiki to skierowanie modułów na stronę południową pod kątem 30-40 stopni. Wytwarzanie prądu odbywa się wówczas na optymalnych warunkach, gwarantując wysoką wydajność całego układu.
Wytwarzanie energii przez fotowoltaikę jest zatem czystym zjawiskiem fizycznym, które czyni odpowiednio zamontowany układ niezwykle wydajnym, zapewniając darmową energię elektryczną na długie lata.
Z jakich dodatkowych elementów składa się system fotowoltaiczny?
Wspomniane panele fotowoltaiczne połączone w łańcuchy oraz falownik stanowią główne, lecz nie jedyne elementy całego systemu fotowoltaicznego. Konieczne będzie jeszcze dostosowanie układu instalacji do wymogów ochrony przeciwpożarowej, uwzględniając już na etapie projektu takie elementy jak ograniczniki przepięć, wyłączniki różnicowo-prądowe czy regulatory mocy. Niezbędne okaże się również przeprowadzenie okablowania w sposób pozwalający na wysoką wydajność z jednoczesną niewielką interferencją z konstrukcją postawionego już budynku. Dla niezależnej instalacji typu off-grid niezbędnym urządzeniem pozostaje akumulator, mający na celu zachowanie nadwyżek energii na przyszłość.
Jak działa instalacja fotowoltaiczna w kwestii mocy i wydajności?
Podstawowym kryterium wyboru mocy całego systemu, powinna być analiza aktualnych wydatków energetycznych gospodarstwa domowego, liczona w skali roku. Za średnią wartość zużycia energii dla rodziny 2+2 przyjmuje się 3000– 4500 kWh. Montaż odpowiedniej liczby paneli fotowoltaicznych powinien przewidywać także przyszłe zapotrzebowanie, na przykład jako skutek powiększenia liczby osób w rodzinie czy zakupu dodatkowego sprzętu. Od wielkości mocy instalacji zależeć będzie jej koszt.
Nie jest tajemnicą, że fotowoltaika osiąga największą produkcje w dni słoneczne. Bezpośrednie promienie słońca generują dużo więcej energii niż światło rozproszone przez chmury. Dlatego największa wydajność paneli fotowoltaicznych zostanie uzyskana tam, gdzie w ciągu roku odnotowuje się dużo dni słonecznych. Należy się upewnić, że same panele nie będą się znajdować w zacienionym miejscu, np. w bliskim otoczeniu wysokich drzew czy elementów samego układu dachowego, takich jak kominy czy anteny. Każdy projekt instalacji powinien opierać się na wizji lokalnej, uwzględniającej szereg czynników i wybiegającej znacząco w przyszłość.
Jak działa system fotowoltaiczny w codziennym użytkowaniu?
Mając za sobą podstawowe wyjaśnienie samej technologii, należy także powiedzieć o obsłudze, działaniu i opłacalności fotowoltaiki w zwykłej codzienności. Uzasadnienie ekonomiczne montażu instalacji leży w jej bezawaryjności i dostarczaniu darmowej energii na wiele lat. Chociaż całkowity koszt inwestycji dla gospodarstwa domowego nierzadko przekracza 25 tysięcy złotych, to znaczna część tej sumy może pochodzić z różnych form dofinansowania, o których powiemy więcej w oddzielnym artykule. Dlatego szacuje się, że całkowity zwrot z inwestycji w fotowoltaikę jest możliwy w ciągu 5-7 lat.
Samo działanie systemu nie wymaga konserwacji ani obsługi. Większość instalacji w Polsce to systemy typu on-grid, podłączone do sieci elektrycznej. Zapotrzebowanie na energię pokrywane jest z fotowoltaiki, jednak nadwyżki oddawane zostają do sieci, by móc odebrać je w nocy, bądź w okresach z mniejszą produkcją. W przypadku zwiększonego zapotrzebowania, lub niedoboru energii nie musimy się martwić o przerwy w dostawie prądu, gdyż braki pokryjemy za dodatkową opłatą z sieci.
Instalacja fotowoltaiczna przynosi same korzyści i daje gwarancję zwrotu kosztów. Po kilku latach inwestor może się cieszyć z zupełnie darmowej energii, obniżając do zera koszt korzystania ze sprzętów elektronicznych, a nawet z systemu ogrzewania.