Trochę techniki

Fotowoltaika jest pojęciem znacznie pojemniejszym niż bywa to przedstawiane w kontekście komercyjnej energetyki słonecznej. Przede wszystkim mamy do czynienia z dziedziną nauki badającą procesy przemiany energii promieniowania elektromagnetycznego na energię cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym (np. elektronów lub jonów). Fotowoltaika nieco bardziej potocznie to także dział techniki opracowujący i udoskonalający procesy produkcyjne generatorów fotowoltaicznych. Fotowoltaiką jest nazywany również cały sektor energetyki odnawialnej wykorzystujący promieniowanie słoneczne jako pierwotne źródło energii. 

Efekt fotowoltaiczny

Efekt fotowoltaiczny polega na powstaniu w danym ośrodku (materiale) siły elektromotorycznej w wyniku absorpcji promieniowania świetlnego. Innymi słowy oświetlony materiał zostaje wytrącony ze stanu równowagi - ładunki elektryczne (elektrony, jony) przemieszczają się w jego wnętrzu tworząc obszar o wyższym i niższym potencjale elektrycznym. Materiał jednak "chce" powrócić do naturalnego stanu równowagi w procesie odwrotnego przepływu ładunków. Jeśli umożliwi się to poprzez elektryczne połączenie obu obszarów, w powstałym obwodzie popłynie prąd. Jeśli materiał jest oświetlany w sposób ciągły, stan nierównowagi będzie podtrzymywany, a tym samym podtrzymywany będzie przepływ ładunku.

 

 

Energia słoneczna

Promieniowanie słoneczne stanowi strumień fal emitowanych z powierzchni Słońca we wszystkich kierunkach. Niewielki jego wycinek dociera poprzez atmosferę do powierzchni ziemi. Im dłuższa droga światła w atmosferze tym więcej energii ulega w niej absorpcji lub rozproszeniu. Kiedy Słońce góruje nisko nad horyzontem np. w godzinach porannych i wieczornych, a także w zimie, droga się wydłuża - mniej ciepła i światła dociera do powierzchni ziemi. Ta prosta zależność wyjaśnia jak okresowo zmieniają się zasoby energii, które mogą być wykorzystane w procesie konwersji fotowoltaicznej.

 

 

Do konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną dochodzi jedynie w materiałach o odpowiednich właściwościach fizycznych nazywanych absorberami fotowoltaicznymi.  Najczęściej spotykanymi absorberami są kryształy półprzewodnika np. krzemu, ale zdarzają się również rozwiązania z absorberem ciekłym lub żelowym (organicznym i nieorganicznym). Częstym nieporozumieniem jest utożsamianie ogniwa fotowoltaicznego i absorbera. Ogniwo fotowoltaiczne jest już gotowym mikrogeneratorem mogącym zasilać niewielkie odbiorniki (kalkulatory, diody led itp.). Można zatem powiedzieć, że ogniwo jest skończonym urządzeniem, na które składa się absorber , ale również warstwy izolacyjne, warstwy poprawiające własności optyczne, warstwy zapewniające dobry kontakt z przewodnikiem, warstwy przewodzące, a także elektrody. Połączone ze sobą elektrycznie i zabezpieczone przed warunkami zewnętrznymi ogniwa nazywane są modułami fotowoltaicznymi. To właśnie moduły fotowoltaiczne, zwane również panelami fotowoltaicznymi, stanowią urządzenia bazowe, z których budowany jest generator fotowoltaiczny o określonych parametrach elektrycznych.

Generator fotowoltaiczny stanowi źródło energii elektrycznej. W pewnym uproszczeniu przyjmuje się, że jest to źródło prądu stałego, nie jest to jednak stwierdzenie całkowicie prawdziwe ze względu na zmieniające sie stale warunki nasłonecznienia. Faktem jest, że w oświetlonym ogniwie (module) zwrot i tym samym kierunek przepływu prądu jest zachowany, zmieniają się jednak chwilowe wartości natężenia i napięcia. Dosłownie zatem generator fotowoltaiczny należy traktować źródło prądu okresowo zmiennego lub upraszczając - niestabilne źródło prądu stałego. Skala fluktuacji parametrów elektrycznych generatora fotowoltaicznego zależy silnie od chwilowej wartości natężenia promieniowania słonecznego (natężenie) i temperatury ogniw (napięcie).
Zasilanie odbiorników elektrycznych energią pochodzącą z konwersji fotowoltaicznej w sposób zapewniający ich ciągłą i bezpieczną pracę odbywa się poprzez energoelektroniczny układ stabilizujący złożony z przetwornicy i zasobnika energii. Zadaniem przetwornicy jest dopasowanie się do parametrów zasilania odbiornika, a zasobnika zagwarantowanie rezerwy energetycznej niwelującej wpływ okresowych zmian nasłonecznienia. Generator fotowoltaiczny wraz z przetwornicą lub zespołem przetwornic oraz zasobnikiem energii tworzą tzw. system fotowoltaiczny.
Instalacje fotowoltaiczne zwyczajowo dzielone są na stało i zmiennoprądowe oraz autonomiczne (samodzielne) i przyłączone do sieci. W przypadku autonomicznych systemów stałoprądowych przetwornica DC/DC zwana regulatorem ładowania, koordynuje pracę miedzy zasobnikiem (typowo baterią akumulatorów) i obciążeniem (odbiornikami), tak aby zapewnić możliwie niewielkie straty mocy. W autonomicznych systemach zmiennoprądowych pojawia się druga przetwornica (lub urządzenie z dwoma blokami) DC/AC, która transformuje prąd stały na przemienny o zadanej charakterystyce (najczęściej sieciowej). W systemach przyłączonych do sieci prąd stały z generatora fotowoltaicznego przetwarzany jest przez specjalny falownik na prąd przemienny o parametrach wysoce zgodnych z siecią, która pełni rolę swoistego zasobnika - odbierając energię z systemu fotowoltaicznego i dostarczając ją do miejsca poboru.

Poniżej zestawiono najbardziej istotne wskazówki dla osób zainteresowanych systemami fotowoltaicznymi.  Przygotowaliśmy również autorski program szkolenia z fotowoltaiki dla instalatorów, który wyjaśnia i poszerza zagadnienia poruszane w Centrum Wiedzy.
1. Planując instalację fotowoltaiczną można oszacować moc nominalną typowego generatora fotowoltaicznego przyjmując 140-160 wat na metr kwadratowy jego powierzchni. Zatem moc nominalna generatora o powierzchni 40 m2 wyniesie około 5,6-6,4 kWp.
2. Najbardziej korzystne ustawienie generatora fotowoltaicznego w warunkach Polskich to płaszczyzna wystawiona na południe (+/- 6  stopni) pod kątem 30-38 stopni względem gruntu.
3. Energia wyprodukowana przez system pv z generatorem ustawionym płasko jest o 15% niższa niż w przypadku generator ustawionego pod kątem 30-38 stopni. Jeśli generator ustawiony jest na południe pionowo względem gruntu straty wyniosą ok. 30%. Odchylenia dowolnie pochylonego generator na wschód lub zachód spowoduje większe straty energii.
4. Systemy fotowoltaiczne z optymalnie ustawionym generatorem pv produkują w Polskich warunkach nasłonecznienia około 900-1000kWh/kWp energii rocznie. Oznacza to, że system z generatorem o mocy nominalnej (szczytowej)  1 kilowata wygeneruje około 950 kilowatogodzin energii w ciągu jednego typowego roku.
5. Jeśli kluczowa jest jak najwyższa produkcja energii w zimie, wskazane jest aby generator pv pochylony był względem gruntu pod kątem 60-80 stopni (lepsze dopasowanie do Słońca nisko nad horyzontem).
6. Moc nominalna (szczytowa) modułu fotowoltaicznego podawana w Wp (ang. Watt peak) nie ma rzeczywistego przełożenia na moc chwilową modułu.  Do obliczeń parametrów elektrycznych

Nowości

logo Huaweifalownik Huawei SUN2000L-2-5KTLfalownik Huawei SUN2000-8_12KTLfalownik Huawei SUN2000-17_20KTLfalownik Huawei SUN2000-36_42KTLfalownik Huawei SUN2000-60KTL-M0 (1100 V)falownik Huawei SUN2000-60KTL (1500V)Huawei SmartLogger1000Huawei SmartLogger2000Huawei Moduł PLC
Huawei jest wiodącą globalną firmą w dziedzinie technologii informacyjnej i...
gniazdo STP kat.6a slim
Gniazdo STP RJ45 kat.6A keystone można instalować w każdym adapterze do złącz...

Fotowoltaika

Fotowoltaiczne Piątki !!!
Zapraszamy na nowe bezpłatne szkolenie, podczas którego uczestnicy zostaną wprowadzeni w tematykę fotowoltaiki...
 
Zapisz się na szkolenie

 

Aktualności

Informujemy,  iż ostatnim dniem realizacji...
11.12.2018
Regulamin Promocji   Kontakt do...
14.11.2018