Jak działa fotowoltaika

Aby najlepiej zrozumieć jak działa fotowoltaika, przyjrzyjmy się najważniejszym elementom instalacji fotowoltaicznej.

Pierwszym, bo najbardziej widocznym elementem instalacji do wytwarzania energii elektrycznej z promieni słonecznych są oczywiście panele fotowoltaiczne. Zbudowane są z ogniw, w których zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, dzięki któremu energia ze słońca zostaje przekształcona w prąd stały. Ogniwa są układami zbudowanymi z krzemu, a więc materiału półprzewodnikowego.

Ogniwa fotowoltaiczne pochłaniają fotony (czyli cząstki światła) i przetwarzają go w prąd stały, który zostaje przekazany do falownika, którego zadaniem jest przekształcenie go na prąd zmienny. Dokładnie taki, z jakiego korzystamy w domu, a więc 230V. Falownik stanowi serce całej instalacji fotowoltaicznej.

Wytworzony przez instalację fotowoltaiczną prąd w pierwszej kolejności trafia do naszych gniazdek, a w przypadku produkcji większej niż nasze aktualne potrzeby, przekazywany jest do sieci za pośrednictwem licznika dwukierunkowego. W okresie jesienno-zimowym, kiedy produkcja jest mniejsza, możemy odbierać z sieci energię, którą wcześniej „zmagazynowaliśmy” w sieci. Zakład energetyczny niejako „potrąci” sobie opłatę za magazynowanie energii w wysokości 20%. Dla instalacji o mocy do 10 kWp za każdy oddany do sieci 1 kW możemy odebrać 0,8 kW.

02 Czy w polsce jest wystarczające nasłonecznienie?

Wiemy już jak działa fotowoltaika, ale czy nasłonecznienie w Polsce jest wystarczające, aby był sens jej montażu? Są sceptycy, którzy twierdzą, że klimat w Polsce nie sprzyja takim instalacjom. Jednak sceptycy są kolosalnym błędzie, gdyż warunki klimatyczne w Polsce są uznawane za optymalne dla efektywnego działania instalacji fotowoltaicznych. Wydawałoby się, że optymalne warunki do montażu instalacji fotowoltaicznych ma południowa Europa. Wysokie temperatury i długo utrzymujące się nasłonecznienie wbrew pozorom nie są najlepsze dla produkcji energii elektrycznej przy pomocy ogniw fotowoltaicznych. W takich warunkach ogniwa przegrzewają się i spada ich efektywność.

Europejskim liderem w produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznych są Niemcy, czyli kraj leżący w naszej szerokości geograficznej i mocno umiarkowanym klimacie.

Ogniwa fotowoltaiczne pochłaniają fotony (czyli cząstki światła) i przetwarzają go w prąd stały, który zostaje przekazany do falownika, którego zadaniem jest przekształcenie go na prąd zmienny. Dokładnie taki, z jakiego korzystamy w domu, a więc 230V. Falownik stanowi serce całej instalacji fotowoltaicznej.

Jak widać na powyższej mapie nasłonecznienia, pomiędzy Polską, a Niemcami nie ma większych różnic w nasłonecznieniu. Efektywność instalacji fotowoltaicznych będzie więc na niemal identycznym poziomie.

Również w skali Polski różnice w nasłonecznieniu są nieznaczne. Średnia moc promieniowania słonecznego na 1m2 powierzchni wynosi około 1000W. Najwyższe nasłonecznienie wynoszące ok. 1050 kWh ma południowa część województwa lubelskiego. W centralnej Polsce nasłonecznienie waha się od 1020 – 1050, a w pozostałych częściach kraju wynosi nieco poniżej 1000 kWh. Tak nieznaczne różnice powodują, że nie ma większego znaczenia w jakiej części kraju powstanie nasza instalacja fotowoltaiczna.

03 Czy instalacja działa w pochmurne dni?

Wielu osobom wydaje się, że panele fotowoltaiczne działają tylko wtedy, gdy padają na nie, niczym nie zasłonięte promienie słoneczne. To absolutny mit, który nie ma nic wspólnego z rzeczywistością. Ogniwa fotowoltaiczne nie potrzebują wcale pełnego słońca i produkują prąd także w czasie zacienienia. Odpowiedź na pytanie, czy panele fotowoltaiczne działają w pochmurne dni znajduje się na poniższej grafice.

Również w skali Polski różnice w nasłonecznieniu są nieznaczne. Średnia moc promieniowania słonecznego na 1m2 powierzchni wynosi około 1000W. Najwyższe nasłonecznienie wynoszące ok. 1050 kWh ma południowa część województwa lubelskiego. W centralnej Polsce nasłonecznienie waha się od 1020 – 1050, a w pozostałych częściach kraju wynosi nieco poniżej 1000 kWh. Tak nieznaczne różnice powodują, że nie ma większego znaczenia w jakiej części kraju powstanie nasza instalacja fotowoltaiczna.

Różnica w wielkości produkcji prądu pomiędzy pięknym słonecznym dniem, a zimowym, śnieżnym popołudniem jest znacząca. Dlatego od wiosny do wczesnej jesieni produkujemy więcej niż zużywamy, aby od późnej jesieni do wczesnej wiosny korzystać ze zmagazynowanej nadwyżki energii.