Ogniwa fotowoltaiczne - jak działają i kiedy warto je stosować

5
Ogniwa fotowoltaiczne - jak działają i kiedy warto je stosować

ogniwa fotowoltaiczneOgniwa fotowoltaiczne, podobnie jak termiczne kolektory słoneczne, są obecnie najczystszymi urządzeniami do produkcji energii. W przypadku kolektorów jest to energia cieplna,
a w przypadku ogniw energia elektryczna.

Na pracę, a tym samym wydajność ogniw fotowoltaicznych pory roku nie mają dużego znaczenia. O ile termiczny kolektor słoneczny
w okresie zimy i lata to niemal dwie różne instalacje, to przy ogniwach fotowoltaicznych niemal każda pora roku przynosi podobne efekty: wiosną uzyskuje się około 30% energii rocznej, latem 40%, jesienią 20%, a zimną 10%. Widoczne na dachu budynku
są wyraźnym znakiem, zaangażowania mieszkańców w ochronę środowiska.

Ogniwa fotowoltaiczne - jak działają?

Podstawowym składnikiem ogniw fotowoltaicznych jest krzem, zawierający atomy boru i fosforu. Pojedyncza komórka zawiera albo tzw. warstwę p (z domieszkami atomów boru) albo tzw. warstwę n (z domieszkami atomów fosforu). Atomy boru naładowane są dodatnio, natomiast atomy fosforu ujemnie. Poszczególne komórki łączy się w baterie i tak powstaje cały moduł o powierzchni około 1,5 metra sześciennego. Dzięki promieniom słonecznym (fotonom) w module fotowoltaicznym następuje przepływ elektronów (dodatnich i ujemnych nośników ładunków). W efekcie tego na końcu osiągamy klasyczne plus i minus jako prąd stały. Aby umożliwić wykorzystanie tej energii, montowane są falowniki – służą do zamiany prądu stałego na zmienny.

Warto wiedzieć: W jakim kierunku zmierza nowelizacja Ustawy o OZE

Obecnie na rynku najbardziej popularne i najczęściej spotykane są moduły z krzemem monokrystalicznym, polikrystalicznym oraz amorficznym, które osiągają sprawność na poziomie 25%, 20% i 13%. Warto przy tym zaznaczyć, że są to wartości laboratoryjne, podczas gdy rzeczywiste wynoszą odpowiednio 15%, 13% i 9%. Wartość rzeczywista jest niższa z uwagi na konieczność przykrycia modułów szkłem - dla ochrony delikatnych warstw.

Ogniwa fotowoltaiczne - zastosowaniemoduł fotowoltaiczny

Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystuje się zarówno do wspomagania dużych instalacji przemysłowych, jak i indywidualnych – w domach jedno- i wielorodzinnych. Montaż wygląda podobnie jak termicznych kolektorów słonecznych. Różnica jest tylko jedna - w przypadku instalacji ogniw fotowoltaicznych nie ma konieczności łączenia hydraulicznego poszczególnych elementów, a jedynie elektrycznie specjalnymi przewodami. Generowana energia elektryczna jest wykorzystywana niezależnie od przyłączonej sieci, a w czasie, kiedy z niej nie korzystamy (np. podczas wyjazdu na urlop), energia może być magazynowana. Dla uzyskania instalacji o mocy 1 kWel wymagana jest instalacja o powierzchni od 7 do 20 metrów sześciennych w zależności od zastosowanego modułu. Zwykle instalacja fotowoltaiczna zapewniająca 2 kWel jest wystarczająca dla pokrycia niemal całego zapotrzebowania domu jednorodzinnego.

Potencjał fotowoltaiki

Jaki potencjał tkwi w ogniwach do produkcji energii elektrycznej z promieni słonecznych? Wystarczy sobie wyobrazić, że na dzień dzisiejszy całkowite zapotrzebowania Ziemi w energię elektryczną można pokryć instalacją ogniw fotowoltaicznych zajmującej powierzchnię nieco większą od tej jaką obecnie zajmuje Grecja i stanowiłaby zaledwie 0,001 powierzchni lądów na Ziemi.
Trzeba powiedzieć, że ogniwa fotowoltaiczne nie należą do tanich źródeł energii, jednak dzięki ich uniwersalności, łatwemu montażowi i działaniu co roku przybywa nowych instalacji. W 2010 roku zainstalowano ich o łącznej mocy 6500 MWel, a jeszcze rok wcześniej niemal dwukrotnie mniej - 3800 MWel. Większość z nich stanowią małe instalacje o mocy do 30 kWel. Zakładając, że minimalny okres trwałości wynosi 20 lat, a instalacja nie wymaga żadnej konserwacji (z wyjątkiem ewentualnego czyszczenia przykrycia szklanego) instalacje ogniw fotowoltaicznych okazują się rozwiązaniem ekonomicznym. Kolektory słoneczne cieszą się coraz większą popularnością, ponieważ ludzie są świadomi ich działania i korzyści ekonomicznych, a większość instalatorów systemów grzewczych może pochwalić się fachową wiedzą z tego zakresu - z całą pewnością podobny los czeka ogniwa fotowoltaiczne, a ich popularyzacja to tylko kwestia czasu.

Oceń artykuł
3,22 / 23 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i dodaj swój komentarz

Autor: Dawid Pantera

Zdjęcia: Viessmann

Polecamy Ci również

Zobacz także