Jak właściwie działają panele fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne stają się coraz częstszym elementem polskiego krajobrazu. Nic dziwnego – nie dość, że korzystanie z energii słońca jest w pełni ekologiczne, to jeszcze uniezależnia nas od dostawców prądu oraz wciąż rosnących cen. Warto jednak wiedzieć, jak właściwie działają panele fotowoltaiczne, aby zrozumieć, w jaki sposób promieniowanie słoneczne zostaje przetworzone w energię, którą możemy następnie wykorzystać.

Słońce: trzecie co do wielkości źródło energii odnawialnej

Choć mogłoby się wydawać, że w naszej szerokości geograficznej nie ma zbyt wiele słońca, jest to wystarczająco, aby móc korzystać z darmowej energii przez cały rok. Słońce jest trzecim co do wielkości źródłem energii odnawialnej na świecie, zaraz po energii grawitacyjnej wody oraz energii wiatru.

Jednocześnie jest jednym z najpopularniejszych źródeł energii odnawialnej w małych gospodarstwach domowych, ponieważ panele fotowoltaiczne można zamontować na dachu niemal każdego budynku (nie tylko domu, ale również budynków gospodarczych), a także na elewacji lub bezpośrednio na gruncie na działce. Dzięki temu można uniezależnić się od zewnętrznych dostawców, a także rosnących cen prądu. Nie licząc początkowych kosztów inwestycji – dzięki panelom fotowoltaicznym możemy zapewnić sobie darmową energię, do tego całkowicie ekologiczną.

Budowa ogniw fotowoltaicznych

Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są z krzemu. Co ważne, wyróżniamy kilka odmian tego pierwiastka: krzem monokrystaliczny, krzem polikrystaliczny oraz krzem amorficzny. Poszczególne odmiany różnią się między sobą stopniem uporządkowania struktury krystalicznej. Ogniwa zbudowane z krzemu monokrystalicznego cechują się najwyższą efektywnością, jednak z tego względu są znacznie droższe od ogniw polikrystalicznych. W przypadku ogniw monokrystalicznych wydajność sięga 15-19% (a więc energia promieniowania słonecznego padająca na 1 m² ogniwa w 15-19% zostaje przekształcona w prąd), jednak polikryształy nie ustępują im znacznie wydajnością – w ich przypadku wydajność sięga 14-16%.

Produkcja energii elektrycznej jest możliwa tylko wtedy, kiedy na ogniwo pada światło. Dlatego tak ważny jest odpowiedni montaż – panele muszą zostać umieszczone w możliwie najbardziej słonecznym miejscu i ustawione pod odpowiednim kątem.

Sposób działania paneli fotowoltaicznych

No dobrze, montujemy panele na dachu, instalacja zaczyna wytwarzać prąd. W jaki sposób się to odbywa?

Pojedyncze panele łączy się w moduły fotowoltaiczne, dzięki czemu cała instalacja wytwarza większą ilość energii – niezbędną, aby zapewnić prąd całemu gospodarstwu domowemu. W zależności od zapotrzebowania moduły składają się z różnej liczby paneli – wyjaśnia specjalista z firmy Voltar z Olecka. – Ogniwa paneli są zbudowane z materiału półprzewodnikowego, jak już zostało wspomniane – krzemu. Pochłania on światło, które pada na panel, a następnie wymusza uporządkowany ruch elektronów – ten ruch to właśnie przepływ prądu elektrycznego. Natężenie prądu jest zależne od ilości światła, a także od powierzchni ogniwa fotowoltaicznego.

Ponieważ panele fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały, niezbędne jest zastosowanie falownika (inwertera), który zmieni prąd stały na prąd przemienny. Dzięki temu parametry wytwarzanej przez panele energii są zgodne z parterami prądu, który znajduje się w domowych gniazdkach elektrycznych. Mówiąc prościej: dzięki falownikom możemy bezpiecznie podłączyć urządzenia elektryczne do gniazdka. Inwerter dba również o to, aby w przypadku wykrycia jakiejkolwiek awarii ze względów bezpieczeństwa prąd przestał płynąć do kontaktów. W ten sposób promienie słoneczne zostają przekształcone w czystą i „zieloną” energię, z której możemy korzystać do woli – a jej nadmiar przekazywać do sieci energetycznej lub magazynować w akumulatorach.