Jak działają panele fotowoltaiczne?
Ostatnie lata to prawdziwy boom na panele fotowoltaiczne, działanie ich jest już jednak znane od prawie dwustu lat. Zjawisko fotowoltaiczne odkrył i opisał francuski fizyk Aleksander Edmund Becquerel w 1839 r. Warto dowiedzieć się, jak działają panele fotowoltaiczne po to, żeby lepiej wykorzystać ich możliwości w praktyce. Własne ekologiczne źródło prądu jest ważnym elementem walki o czyste powietrze i dlatego instalowanie paneli fotowoltaicznych w Krakowie i innych zanieczyszczonych miastach Polski zyskuje wsparcie ze środków krajowych i funduszy lokalnych.
Panele fotowoltaiczne – jak działają?
Często obecnie wykorzystuje się prąd produkowany przez panele fotowoltaiczne. Jak to działa? Funkcjonowanie tych urządzeń w skrócie polega na zamianie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną prądu stałego. Prąd ten może być następnie przetwarzany przez falownik (inwerter) na prąd zmienny, stosowany w domowych instalacjach elektrycznych. Panele fotowoltaiczne Kraków składają się z ogniw fotowoltaicznych zbudowanych przeważnie z materiałów półprzewodnikowych o różnych cechach przewodnictwa elektrycznego. Podstawowym materiałem służącym do produkcji ogniw fotowoltaicznych jest kwarc, a najczęściej spotykanymi rodzajami są:
- Czarne ogniwa monokrystaliczne, zbudowane z ciętych monokryształów kwarcu. Są droższe, ale mają większą sprawność, sięgającą ponad 20%.
- Niebieskie ogniwa, zbudowane z kwarcu polikrystalicznego. Są tańsze, ale ich sprawność jest nieco niższa 14-16%.
Podstawą działania półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych jest półprzewodnikowe złącze typu n-p. Niosące dużą energię fotony światła słonecznego, padając na ogniwo fotowoltaiczne, wytwarzają pary różnoimiennych ładunków (elektrony i dziury), które gromadzą się po przeciwnych stronach i wytwarzają różnicę potencjału elektrycznego, czyli napięcie prądu stałego. Sprawność paneli fotowoltaicznych określa, ile procent energii słonecznej są w stanie zamienić na prąd stały w warunkach testowych. W celu maksymalnego wykorzystania mocy paneli fotowoltaicznych moc inwertera, który przekształca prąd stały (DC) na prąd przemienny (AC), powinna być o około 10–20% niższa niż moc paneli.
Co wpływa na efektywność działania paneli fotowoltaicznych?
Kiedy już wiemy, jak to działa, że panele fotowoltaiczne generują prąd, warto przyjrzeć się warunkom, w których ich działanie da najlepsze efekty.
- Ułożenie paneli fotowoltaicznych w stronę słońca. Najwięcej energii słonecznej dociera do powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku padania promieni słonecznej. Najlepiej byłoby, gdyby panele fotowoltaiczne ustawione były w kierunku południowym na dachu o nachyleniu około 35°.
- Brak zacienienia. Praca instalacji fotowoltaicznej dostosowuje się do najsłabiej oświetlonego ogniwa, należy więc unikać sytuacji, w której dochodziłoby do częściowego zacienienia paneli nawet przez krótki czas. Spadek efektywności paneli mogą spowodować też śnieg, liście i zanieczyszczenia pyłowe osiadające na panelach, ważne jest więc regularne ich czyszczenie raz lub dwa razy w roku. Panele fotowoltaiczne w Krakowie są szczególnie narażone na zapylenie ze względu na częste zjawisko smogu.
- Jakość paneli fotowoltaicznych. Instalacja fotowoltaiczna jest przewidziana na wiele lat działania. Producenci dają gwarancję na wyrób przewidującą, że przez kilkanaście lat nie powinny one ulec awarii. Dobrej jakości panele fotowoltaiczne są poddawane testom wytrzymałościowym na ekstremalne warunki pogodowe i nawet mocne gradobicie nie powinno im zaszkodzić. Ważne, żeby sprawdzić certyfikaty jakości zakupionych urządzeń. Z każdym rokiem moc paneli fotowoltaicznych minimalnie spada, ale w przypadku najlepszych wyrobów na rynku ich producenci gwarantują działanie na poziomie 85% ich początkowej mocy.
Montaż paneli fotowoltaicznych
Istotną rolę odgrywa jakość montażu i dlatego najlepiej wybrać lokalną firmę, która, przykładowo, specjalizuje się w montażu paneli fotowoltaicznych w Krakowie i zna miejscowe warunki lokalizacji fotowoltaiki. Od prawidłowego montażu i określenia zapotrzebowania energetycznego budynku w projekcie instalacji zależy, jak działają panele fotowoltaiczne. Najlepsze firmy montażowe zapewniają zabezpieczenie instalacji przed przepięciami wskutek prądów indukowanych przez bliskie wyładowania elektryczne oraz zabezpieczenie przeciwpożarowe. Prawidłowy montaż jest też warunkiem korzystania z możliwości współpracy domowej instalacji fotowoltaicznej z lokalną siecią elektroenergetyczną i korzystania z systemu upustów na pobierany prąd.