Na pewno znasz prawo Arthura A. Clarka o dostatecznie zaawansowanej technologii, której nie sposób odróżnić od magii. Jeśli magiczne wydaje ci się pozyskiwanie prądu z energii słonecznej, sprawdź, jak działa fotowoltaika.
Wytłumaczony przez Alberta Einsteina w 1904 r. efekt fotowoltaiczny znany był fizykom już w pierwszej połowie XIX wieku. Zauważono wtedy, że niektóre materiały, jak krzem czy selen, w wyniku naświetlenia mogą generować prąd i nie powstaje przy tym dodatkowe ciepło czy zużycie materiału.
Wiedzę tę wykorzystały w 1954 r. laboratoria Bella, gdzie skonstruowano pierwszy panel słoneczny zdolny do zasilania urządzeń. Wcześniej ogniwa fotowoltaiczne konstruowano podczas II wojny światowej, także dzięki odkryciu krzemu monokrystalicznego przez Polaka – Jana Czochralskiego. A jak dziś działa fotowoltaika?
Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?
Instalacja fotowoltaiczna to złożona konstrukcja. Wiedzę o jej budowie, montażu i funkcjonowaniu możesz czerpać albo bezpośrednio od profesjonalnych firm zajmujących się fotowoltaiką, np. Da Vinci Green Energy. My w skrócie przybliżamy podstawowe fakty i podpowiadamy, z czego się składa domowa instalacja fotowoltaiczna.
Panel i jego rola
Kluczowym elementem całego systemu fotowoltaiki są moduły słoneczne (zorganizowane w panele). Składają się z kilkunastocentymetrowych ogniw słonecznych, które odpowiadają za przekształcanie energii słonecznej w prąd stały. Ogniwa połączone są szeregowo lub równolegle miedzianymi szynami bądź specjalnym klejem przewodnikiem. Kolejne panele w całość dachowej instalacji łączą zaś poprowadzone bezpiecznie kable.
W swojej instalacji możesz mieć do czynienia z tańszymi panelami polikrystalicznymi lub droższymi monokrystalicznymi. Różnią się wykorzystanym w ogniwach krzemem, a co za tym idzie – wydajnością.
Serce systemu – falownik
Za pomocą klimatoodpornego okablowania panele słoneczne połączone są z inwerterem (falownikiem), który jest sercem organizacyjnym systemu. Właśnie to urządzenie kontroluje przetwarzanie prądu stałego w używany w domowej sieci (w gniazdkach) prąd zmienny oraz zarządza przesyłaniem energii do domowej i centralnej sieci. Na wypadek awarii falownik odłącza system.
Bezpieczeństwo instalacji PV
Za bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej odpowiadać będzie odpowiedni system mocowań i bezpieczników. W konstrukcji wykorzystane będą też:
- złącza MC4;
- rozgałęźniki;
- licznik dwustronny dostarczony przez dystrybutora sieci centralnej;
- skrzynki przyłączeniowe.
Jak działa fotowoltaika? Schemat funkcjonowania
Szczegółowe działanie instalacji możesz poznać np. po wejściu na blog Da Vinci. Prosty schemat działania fotowoltaiki w wersji on-grid (podłączonej do sieci) można zaś przedstawić następująco:
- Panele słoneczne za pomocą krzemowych ogniw produkują prąd stały.
- Prąd prowadzony jest okablowaniem do inwertera (falownika), który kontroluje jego przepływ i zamienia prąd stały w prąd zmienny.
- Z inwertera zasilana jest domowa instalacja elektryczna.
- Nadwyżki energii elektrycznej ponad własną konsumpcję przesyłane są do centralnej sieci dystrybucyjnej, przechodząc przez dwukierunkowy licznik.
Efekt fotowoltaiczny – klucz do energii elektrycznej ze słońca
Jednak jak właściwie powstaje elektryczność ze światła? Odpowiedź tkwi w ogniwie fotowoltaicznym. Dochodzi tam do ciekawego procesu, który jest kluczem do skuteczności panelu słonecznego. Światło (fotony) uderza w materiał półprzewodnika (np. krzemu) i wybija z orbity elektrony, zmuszając je do krążenia między cząsteczkami. Ruch elektronów to właśnie prąd, a ujarzmienie efektu fotowoltaicznego przez dwudziestowiecznych naukowców doprowadziło do szybkiego rozwoju technologii zielonej energii.
Zaintrygowało cię działanie fotowoltaiki? Widzisz w nim już mniej magii a więcej zaawansowanej technologii? Być może to także czas, żeby docenić wartość instalacji fotowoltaicznej jako sposobu oszczędzania i dbania o środowisko. W założeniu fotowoltaiki pomagają firmy z dużym doświadczeniem. Nie brakuje również materiałów edukacyjnych i hipotetycznych wycen. Możesz już dziś sprawdzić, czy to rozwiązanie dla ciebie.