| muratordom.pl » Instalacje » Kolektory, pompy ciepła » Panele fotowoltaiczne - niedoceniane źródło energii elektrycznej

Panele fotowoltaiczne - niedoceniane źródło energii elektrycznej

Panele fotowoltaiczne, nazywane też bateriami słonecznymi, są często mylone z kolektorami słonecznymi. Tymczasem działają zupełnie inaczej i całkiem inne jest ich przeznaczenie. Nie podgrzewają wody jak kolektory, tylko przekształcają energię słońca w elektryczną.

Autor: Andrzej T. Papliński

Zainstalowane na dachu, z daleka są nie do odróżnienia od kolektorów. Zwykle jednak jest ich więcej, bo wydajność pojedynczego jest niewielka

Jak jest zbudowany panel fotowoltaiczny

Moduły są umieszczone w obudowie chroniącej je przed korozją, wilgocią, zanieczyszczeniami i wpływem czynników atmosferycznych. Łączy się je w większe zespoły zwane panelami. Te ostatnie zamontowane na konstrukcjach mocujących z dołączonym do nich okablowaniem są nazywane kolektorem fotowoltaicznym (PV array). W mniejszych systemach kolektor fotowoltaiczny może zawierać pojedynczy panel. Urządzenia fotowoltaiczne są trwałe, łatwe w obsłudze i bezpieczne dla środowiska.

Mogą być budowane jako niezależne systemy o mocy od kilku mikrowatów do kilku megawatów. Pozwala to na stosowanie ich w różnych warunkach. Produkuje się moduły i panele o różnej wielkości, również zintegrowane z dachami lub fasadami budynków oraz szczególne – odporne na korozję wywołaną słoną wodą morską czy półprzezroczyste, które mogą dodatkowo pełnić funkcję okna. Każde zastosowanie urządzenia fotowoltaicznego ma charakter indywidualny, dlatego powinno być osobno zaprojektowane.

U naszych zachodnich sąsiadów panele fotowoltaiczne cieszą się dużym powodzeniem, ponieważ dostarczają spore ilości taniej i odnawialnej energii elektrycznej. Inwestycje w instalacje wykorzystujące słońce są tam jednak korzystnie dotowane. W Polsce są traktowane po macoszemu. W Pakiecie informacyjnym dla przedsiębiorców zamierzających wytwarzać energię elektryczną w odnawialnych źródłach energii wydanym w listopadzie 2011 r. przez Urząd Regulacji Energetyki jest mowa o energii wiatru lub spadku rzek, natomiast energię słoneczną pominięto. Często można się także spotkać z opinią, że w warunkach polskich jest to źródło nierokujące nadziei. Tymczasem, gdy popatrzymy na mapę ilustrującą stopień nasłonecznienia w Europie, wyraźnie widać, że większość terenów w Polsce nie odbiega pod tym względem od północno-wschodnich obszarów Niemiec, a tam panele fotowoltaiczne są stosowane na dużą skalę. Według prognoz specjalistów niemieckich po 2050 r. energia słoneczna będzie stanowić podstawowe źródło energii odnawialnej.

Postęp sprawia, że również ceny paneli fotowoltaicznych maleją przy jednoczesnym wzroście ich efektywności. Wielką zaletą instalacji z panelami fotowoltaicznymi jest ich bezobsługowość oraz długa żywotność szacowana na blisko 30 lat. Już dzisiaj, także w naszym kraju, są stosowane jako źródło zasilania samodzielnych urządzeń, na przykład boi sygnalizacyjnych oraz tablic informacyjnych na drogach. Zaczynają również być instalowane jako źródło zasilania w budynkach oddalonych od sieci elektroenergetycznych. Ale mogą być pożyteczne także w domach normalnie zasilanych z sieci elektroenergetycznej.

Co to jest fotowoltaika

Zjawisko fotowoltaiczne polega na bezpośrednim przetwarzaniu światła słonecznego w energię elektryczną. W wyniku naświetlania fotoogniwa zawierającego krzem między jego górną i dolną warstwą powstaje różnica potencjałów (napięcie). W pojedynczym ogniwie napięcie to nieznacznie przekracza 0,5 V. Jest ono w stanie wytworzyć maksymalnie około 2 W mocy, a to zbyt mało, by mogło znaleźć praktyczne zastosowanie.

W celu uzyskania większego napięcia oraz większej mocy ogniwa są łączone szeregowo lub równolegle w tak zwane moduły fotowoltaiczne. Moc takiego modułu (te dostępne w sprzedaży mają powierzchnię od 0,3 do 1 m2) jest wyrażana w watach mocy szczytowej (Wp – watt peak) i wynosi zwykle od 30 do 120 Wp.

Wielkość (natężenie) prądu na wyjściu modułu jest ściśle związana z nasłonecznieniem, ale może być zwiększona przez równoległe łączenie modułów. Za to napięcie otrzymywane z modułu tylko w niewielkim stopniu zależy od poziomu nasłonecznienia. W praktyce moduły rzadko pracują w warunkach standardowych, dlatego ich efektywność lepiej określa charakterystyka prądowo-napięciowa wydajności w szerokim zakresie warunków pracy.

Autor: Andrzej T. Papliński

Dotacja jest opodatkowana. Kredytobiorca jest zobowiązany do uiszczania należnego podatku dochodowego.

Jak jest zbudowany panel fotowoltaiczny

Moduły są umieszczone w obudowie chroniącej je przed korozją, wilgocią, zanieczyszczeniami i wpływem czynników atmosferycznych. Łączy się je w większe zespoły zwane panelami. Te ostatnie zamontowane na konstrukcjach mocujących z dołączonym do nich okablowaniem są nazywane kolektorem fotowoltaicznym (PV array). W mniejszych systemach kolektor fotowoltaiczny może zawierać pojedynczy panel. Urządzenia fotowoltaiczne są trwałe, łatwe w obsłudze i bezpieczne dla środowiska.

Mogą być budowane jako niezależne systemy o mocy od kilku mikrowatów do kilku megawatów. Pozwala to na stosowanie ich w różnych warunkach. Produkuje się moduły i panele o różnej wielkości, również zintegrowane z dachami lub fasadami budynków oraz szczególne – odporne na korozję wywołaną słoną wodą morską czy półprzezroczyste, które mogą dodatkowo pełnić funkcję okna. Każde zastosowanie urządzenia fotowoltaicznego ma charakter indywidualny, dlatego powinno być osobno zaprojektowane.

Instalacja współpracująca z ogniwami fotowoltaicznymi

W skład układu fotowoltaicznego oprócz paneli wchodzi inwerter, najczęściej zintegrowany z wyłącznikiem prądu stałego. Jedną z jego funkcji jest przetwarzanie prądu stałego na przemienny o częstotliwości sieciowej 50 Hz. Energia wytwarzana w panelach fotowoltaicznych może służyć do bezpośredniego zasilania odbiorników prądu stałego, na przykład lamp diodowych (LED), a przetworzona w inwerterze do zasilania odbiorników prądu przemiennego. Ponadto jest możliwe magazynowanie energii elektrycznej w baterii akumulatorów i czerpanie jej w dowolnym momencie, gdy jest potrzebna. Regulator ładowania umieszczony przy baterii akumulatorów chroni je przed przeładowaniem, a w nocy zabezpiecza przed rozładowaniem spowodowanym wstecznym przepływem prądu.

Gdy akumulator jest w pełni naładowany, proces ładowania zostaje przerwany. Większość regulatorów ma funkcję zapobiegającą zniszczeniu akumulatora na skutek całkowitego rozładowania. Kiedy napięcie w akumulatorze spada do niebezpiecznie niskiego poziomu, następuje odcięcie dopływu prądu do urządzeń korzystających ze zgromadzonej w nim energii.

Ze względu na spadki napięć oraz stosunkowo wysokie natężenie prądu stałego połączenia pomiędzy panelem i akumulatorem oraz odbiornikami muszą być możliwie krótkie i wykonane przewodami o dużym przekroju.

Fotowoltaika – nasza przyszłość?

Inwestycja w kolektory fotowoltaiczne jest stosunkowo kosztowna. Dziś szacowany okres zwrotu wynosi średnio od dwóch do sześciu lat, w Polsce trzeba mówić raczej o kilkunastu, a nawet ponad 20 latach. Aby obniżyć koszt inwestycji, można poszukać paneli słonecznych oraz regulatorów za granicą – są tańsze, ale kupione tam nie będą u nas objęte gwarancją.

W Niemczech 40% z ponad 300 000 instalacji fotowoltaicznych jest zainstalowanych na małych domach i ma moc do 10 kW. Produkcja energii elektrycznej na własne potrzeby jest tam dotowana (dopłaty do kosztów zakupu urządzeń, korzystna relacja ceny energii odsprzedawanej do zakładu energetycznego w okresach nadprodukcji do ceny jej zakupu w czasie, gdy własna produkcja nie wystarcza na pokrycie potrzeb), co zapewnia jej opłacalność. W Danii ekologiczna produkcja energii elektrycznej, także mocno rozwinięta, odbywa się głównie w elektrowniach wiatrowych i jest również dotowana. Wysokość dopłat zależy od wieku farmy wiatrowej, daty włączenia do sieci, liczby przepracowanych godzin w roku oraz formy własności. Ostatnio także w Polsce powstają warunki formalne do odsprzedawania nadmiaru energii elektrycznej produkowanej przez indywidualne osoby. Wymaga to jednak załatwienia szeregu formalności oraz zainstalowania dodatkowego układu pomiarowego, który będzie obliczał ilość energii wysłanej do sieci. Jest do tego także potrzebna zgoda Urzędu Regulacji Energetyki.

Gospodarstwo domowe wytwarzające energię elektryczną we własnej minielektrowni (wiatraku, baterii słonecznej) musi jednak i tak korzystać z dostawcy energii elektrycznej z krajowego źródła, nie może z tego całkiem zrezygnować. Nadmiar energii może sprzedawać energetyce, ale nie otrzyma zniżki za energię kupowaną od zakładu energetycznego – własną energię sprzedaje po niższej cenie, a musi kupować drożej.

Wprawdzie za wyprodukowaną energię dodatkowo przysługuje też „zielone świadectwo pochodzenia” energii wydawane przez Urząd Regulacji Energetyki, czyli dopłata w wysokości 240 zł do każdego wytworzonego megawata energii, ale to na razie nie wystarczy, aby sprzedaż energii do zakładów energetycznych uznać za opłacalną. Można się nieco pocieszać tym, że panele będą stanowić źródło rezerwowego zasilania w razie wystąpienia przerw w dostawie energii z sieci elektroenergetycznej, tych planowych i tych zdarzających się coraz częściej – awaryjnych, wywołanych przez nietypowe zjawiska pogodowe.

Autor: Jim Tetro, US DEPARTMENT OF ENERGY SOLAR DECATHLON

Panele fotowoltaiczne zajmują znacznie większą powierzchnię niż kolektory – na przykład wkomponowane pomysłowo w elewację budynku

Dofinansowanie kolektorów słonecznych - co zrobić, aby uzyskać 45-proc. dotację do solarów

Zainteresowanie dofinansowaniem kolektorów słonecznych ciągle rośnie. Do końca 2013 roku mozesz się...

zobacz więcej
zamknij
Przeczytaj dodatkowo:
Zdalne sterowanie ogrzewaniem z dowolnego miejsca...

Wielką zaletą bezobsługowych urządzeń grzewczych, takich jak kotły kondensacyjne czy pompy ciepła, jest to,...

Ogrzewanie domu i wody powietrzną pompą ciepła....

Bezobsługowe ogrzewanie domu – a latem także chłodzenie – to dla jego właścicieli trudna do...

Efektywność pracy pomp ciepła – jak je porównać?...

Pompy ciepła należą do ekologicznych i ekonomicznych sposobów ogrzewania. Jednak, aby inwestycja w...

Jakie powinny być nowoczesne pompy ciepła?

Pompy ciepła są coraz powszechniej używane do ogrzewania domów zimą i chłodzenia – latem oraz do...

Ekologiczne sposoby ogrzewania domu: czy warto...

Wiele osób budujących nowe domy oraz planujących modernizację istniejących słyszało o pompie ciepła,...

Hybrydowy system grzewczy - niższe koszty...

Przed Tobą modernizacja instalacji grzewczej? Wybierz hybrydowy system grzewczy. To połączenie w jednej...

Żaden utwór zamieszczony w serwisie nie może być powielany i rozpowszechniany lub dalej rozpowszechniany w jakikolwiek sposób (w tym także elektroniczny lub mechaniczny) na jakimkolwiek polu eksploatacji w jakiejkolwiek formie, włącznie z umieszczaniem w Internecie - bez pisemnej zgody ZPR Media S.A.. Jakiekolwiek użycie lub wykorzystanie utworów w całości lub w części z naruszeniem prawa tzn. bez zgody ZPR Media S.A. jest zabronione pod groźbą kary i może być ścigane prawnie.