Fotowoltaika to technologia, która wykorzystuje energię słoneczną do produkcji prądu elektrycznego. W ostatnich latach zyskuje coraz większą popularność jako ekologiczne i oszczędne źródło energii dla domów i firm. Dla wielu osób, które dopiero zaczynają interesować się odnawialnymi źródłami energii, fotowoltaika może wydawać się skomplikowana. W rzeczywistości jednak jej zasada działania jest stosunkowo prosta. Ten przewodnik wyjaśni podstawy działania systemu fotowoltaicznego i pomoże zrozumieć, dlaczego warto zainwestować w tę technologię.
Czym jest fotowoltaika?
Fotowoltaika (PV) to technologia, która przekształca energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Proces ten odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń zwanych panelami fotowoltaicznymi, które montowane są na dachach budynków, na gruntach lub innych powierzchniach wystawionych na działanie promieni słonecznych.
Głównym elementem paneli są ogniwa fotowoltaiczne, które składają się z półprzewodnikowych materiałów (najczęściej krzemu). Gdy światło słoneczne pada na ogniwa, wywołuje ono przepływ elektronów, co generuje prąd stały (DC).
Czy fotowoltaika się opłaca?
Inwestycja w fotowoltaikę początkowo może wydawać się kosztowna, ale długoterminowe korzyści są nieocenione. Systemy fotowoltaiczne zwracają się zazwyczaj w okresie od 5 do 10 lat, w zależności od lokalnych warunków, takich jak nasłonecznienie i dostępne dotacje. Po tym okresie cieszysz się darmową energią przez resztę życia systemu, co oznacza oszczędności na rachunkach za prąd przez wiele lat. Wiele osób zadaje sobie pytanie, dlaczego fotowoltaika produkuje mało prądu. Odpowiednio zainstalowana instalacja będzie produkowała wystarczająco dużo energii dla gospodarstw domowych, czy firm, a nawet instytucji.
Jak działa fotowoltaika – krok po kroku. Sprawdzamy w punktach
- Absorpcja światła słonecznego przez panele
Fotowoltaika zaczyna się od paneli słonecznych, które są zbudowane z wielu mniejszych ogniw fotowoltaicznych. Gdy światło słoneczne pada na te ogniwa, fotony (cząstki światła) uderzają w półprzewodnikowy materiał, zwykle krzem. Każde ogniwo jest zaprojektowane tak, aby pochłaniać światło i generować reakcję, podczas której uwalniane są elektrony.
- Generowanie prądu elektrycznego
Proces ten nosi nazwę zjawiska fotowoltaicznego. Polega na tym, że fotony powodują wybicie elektronów z atomów krzemu w ogniwach fotowoltaicznych. Gdy elektrony są uwalniane, zaczynają przemieszczać się, co generuje prąd elektryczny. Prąd ten jest prądem stałym (DC), co oznacza, że przepływa w jednym kierunku, podobnie jak w bateriach.
- Przekształcanie prądu stałego w prąd zmienny
Choć panele produkują prąd stały, większość urządzeń elektrycznych w naszych domach i firmach działa na prąd zmienny (AC). Dlatego w systemach fotowoltaicznych kluczową rolę odgrywa inwerter (przetwornica). Inwerter zamienia prąd stały (DC) na prąd zmienny (AC), który można bezpośrednio wykorzystać do zasilania urządzeń domowych, oświetlenia czy maszyn w zakładzie.
- Zasilanie budynku lub sieci energetycznej
Po zamianie prądu stałego na zmienny, energia ta jest gotowa do wykorzystania. Prąd może zasilać cały dom, firmę czy inne obiekty. Jeśli system fotowoltaiczny produkuje więcej energii niż potrzebujesz, nadwyżka może być przesyłana do sieci energetycznej (w systemie on-grid) lub przechowywana w bateriach do późniejszego użycia (w systemie off-grid).
Kluczowe elementy systemu fotowoltaicznego
Aby w pełni zrozumieć, jak działa fotowoltaika, warto poznać kilka podstawowych elementów wchodzących w skład typowego systemu.
- Panele fotowoltaiczne
Panele fotowoltaiczne składają się z wielu połączonych ze sobą ogniw, które pochłaniają światło słoneczne i przekształcają je w energię elektryczną. Panele są odporne na warunki atmosferyczne, takie jak deszcz, śnieg czy wiatr, co sprawia, że mogą działać przez wiele lat bez potrzeby większych konserwacji.
- Inwerter
Inwerter jest kluczowym elementem, który zamienia prąd stały (DC) na prąd zmienny (AC). Istnieją różne rodzaje inwerterów: centralne, mikroinwertery (zamontowane bezpośrednio na każdym panelu) oraz inwertery stringowe, które obsługują grupę paneli.
- Licznik dwukierunkowy
Jeśli system jest podłączony do sieci (on-grid), licznik dwukierunkowy mierzy ilość energii pobieranej z sieci oraz ilość energii, którą instalacja fotowoltaiczna dostarcza do sieci. Pozwala to na rozliczenie nadwyżek energii, które mogą być odebrane w późniejszym okresie.
- Baterie (opcjonalnie)
W niektórych instalacjach stosuje się akumulatory, które magazynują energię na czas, gdy panele nie produkują wystarczająco dużo prądu, np. w nocy lub podczas pochmurnych dni. To idealne rozwiązanie dla systemów off-grid, które nie są podłączone do sieci.
Czy fotowoltaika działa tylko w słoneczne dni?
Wbrew powszechnemu przekonaniu, panele fotowoltaiczne nie wymagają pełnego słońca, aby produkować energię. Działają również w dni pochmurne, choć ich efektywność może być wtedy nieco mniejsza. Panele są w stanie wykorzystać rozproszone światło słoneczne, co oznacza, że generują prąd nawet przy słabszym nasłonecznieniu.
Warto również zauważyć, że panele fotowoltaiczne są bardziej wydajne w chłodniejszych temperaturach. W upalne dni mogą stracić część swojej wydajności, ponieważ wysoka temperatura może wpływać negatywnie na pracę ogniw.
Korzyści z instalacji fotowoltaiki
Fotowoltaika przynosi wiele korzyści zarówno dla domów, jak i firm. Najważniejsze z nich to:
Obniżenie rachunków za prąd: Dzięki własnej produkcji energii możesz znacznie zredukować koszty zużycia prądu lub całkowicie zrezygnować z opłat za energię elektryczną.
Niezależność energetyczna: Wytwarzając własną energię, stajesz się mniej zależny od dostawców energii i wahań cen.
Ochrona środowiska: Fotowoltaika to czyste, odnawialne źródło energii, które nie emituje szkodliwych gazów cieplarnianych.
Długowieczność i niskie koszty utrzymania: Systemy fotowoltaiczne są trwałe i wymagają minimalnej konserwacji. Większość paneli ma gwarancję wydajności na co najmniej 25 lat.
