Instalacje fotowoltaiczne – jak działa fotowoltaika?

Czysta energia ze słońca – i to zupełnie za darmo. Czy to nie brzmi jak mrzonka? Dzięki instalacjom fotowoltaicznym ten pomysł da się skutecznie zrealizować. Z dzisiejszego artykułu dowiesz się, jak działa fotowoltaika i jaką drogę muszą przebyć promienie słoneczne, by stać się wydajnym źródłem energii elektrycznej w Twoim domu. Zapraszamy do lektury!

Fotowoltaika – niewyczerpane źródło energii na wyciągnięcie ręki

Fotowoltaiką nazywamy proces pozyskiwania energii elektrycznej wprost ze słońca – nieskończonego (i darmowego) źródła energii. Energia pochodząca z promieniowania słonecznego może służyć do zasilania drobnych urządzeń, jak np. zegarki i kalkulatory, oraz elementów infrastruktury miejskiej, takich jak parkometry czy sygnalizacja świetlna. Z powodzeniem wykorzystasz ją także w swoim domu – do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody czy zasilania sprzętu AGD.

Potencjał fotowoltaiki jest właściwie nieskończony. Każdy z nas może korzystać z tego naturalnego źródła energii, żyjąc w zgodzie ze środowiskiem i oszczędzając na stale rosnących rachunkach za prąd. Najbliższa nam gwiazda stanowi teraz trzecie co do wielkości źródło odnawialnej energii na świecie, a rozwój technologii fotowoltaicznej postępuje w niesamowitym tempie. Zdecydowanie warto mieć to na uwadze.

Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?

Podstawowe elementy, które wchodzą w skład zestawu fotowoltaicznego, to:

• Moduły fotowoltaiczne – znane także pod nazwą paneli fotowoltaicznych. Zbudowane są z łączonych szeregowo ogniw fotowoltaicznych, odpowiednio zabezpieczonych i umieszczonych w obudowie. Moduły fotowoltaiczne przekształcają energię pochodzącą ze słońca na energię elektryczną w postaci prądu stałego (DC).
• Inwertery (falowniki) – stanowią serce całej instalacji i są odpowiedzialne za jej pracę. Inwertery zmieniają energię elektryczną DC na energię w postaci prądu przemiennego AC. Ich zadaniem jest też kontrolowanie oraz dostarczanie ważnych statystyk z produkcji energii.
• System montażu i mocowania – specjalna konstrukcja pod moduły instalacji fotowoltaicznej, wykonana najczęściej ze stali nierdzewnej lub aluminium (są to materiały odporne na korozję).
• System magazynowania energii – służy do przechowywania nadmiaru energii wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną. Taki magazyn energii może posłużyć jako źródło zasilania np. nocą lub podczas pochmurnych dni.

Instalacja fotowoltaiczna nie może się również obejść bez specjalistycznego okablowania oraz akcesoriów łączeniowych, takich jak skrzynki przyłączeniowe, rozgałęźniki, złącza czy zabezpieczenia AC/DC. Wszystkie te elementy muszą gwarantować wysoką jakość łączenia i niezawodność, a także wykazywać odporność na niesprzyjające warunki atmosferyczne i promienie UV.

Jakie są rodzaje instalacji fotowoltaicznych?

Instalacja fotowoltaiczna może działać aż w 3 różnych systemach: off-grid, on-grid oraz w systemie hybrydowym. Przyjrzyjmy się na początku dwóm pierwszym; już na wstępie warto zaznaczyć, iż angielskie słowo “grid” należy rozumieć jako publiczną sieć elektroenergetyczną. To do niej trafiają nadwyżki wyprodukowanej przez Ciebie energii elektrycznej – dotyczy to instalacji fotowoltaicznych funkcjonujących w systemie on-grid, a więc zintegrowanych z siecią. Oczywiście potrzebną Tobie energię elektryczną zużywasz na bieżąco w swoim gospodarstwie domowym. W tej kwestii nic się nie zmienia.

A jak działa instalacja w systemie off-grid? To niejako przeciwieństwo systemu on-grid – w tym przypadku instalacja nie jest wpięta w sieć elektroenergetyczną, zaś wyprodukowana energia jest na bieżąco magazynowana w specjalnych akumulatorach przystosowanych do instalacji fotowoltaicznych

Ostatnim zagadnieniem, które pozostało do omówienia, są instalacje fotowoltaiczne w systemie hybrydowym (mieszanym). To rozwiązanie zyskuje obecnie na popularności, gdyż łączy zalety obu omówionych wyżej modeli. Hybrydowe instalacje fotowoltaiczne są więc nie tylko wpięte do publicznej sieci elektroenergetycznej, ale także połączone z magazynem energii. Dzięki temu masz możliwość zwiększenia autokonsumpcji produkowanej energii, uniezależniasz się w większym stopniu od dostaw prądu, a także jesteś przygotowany na ewentualne awarie sieci – które często zdarzają się w najmniej spodziewanych momentach.

Jak działa fotowoltaika? Przebieg procesu pozyskiwania energii

Choć proces zmiany energii słonecznej w elektryczną brzmi dość niepozornie, w rzeczywistości jest to bardzo złożony i skomplikowany proces, które przebiega etapami. Lista, którą znajdziesz poniżej, przybliży Ci krok po kroku zasady działania instalacji fotowoltaicznych:

1. Moduły składające się z ogniw fotowoltaicznych montowane są na dachu budynku lub na gruncie przy pomocy systemu mocowania.
2. Moduły (panele) fotowoltaiczne “przechwytują” promienie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi, a następnie przekształcają je w energię elektryczną w postaci prądu stałego. Proces ten nazywany jest efektem fotowoltaicznym.
3. Prąd stały, który powstaje w modułach, przekazywany jest do falownika, gdzie zmieniany jest w prąd zmienny. Jest on zgodny z parametrami, którymi charakteryzują się domowe gniazdka elektryczne. Falowniki kontrolują pracę całego systemu i na bieżąco dopasowują wytwarzaną energię do parametrów sieci domowej.
4. Specjalny licznik mierzy dwukierunkowy przepływ prądu – zlicza energię elektryczną wytworzoną przez instalację fotowoltaiczną oraz tę pobraną z publicznej sieci. Licznik jest niezbędnym elementem instalacji, bez którego system fotowoltaiczny nie może prawidłowo funkcjonować i produkować energii.
5. Energia wyprodukowana przez instalację fotowoltaiczną jest zintegrowana z siecią energetyczną konkretnego operatora. Używana jest na potrzeby gospodarstwa domowego, zaś nadmiar prądu trafia do sieci. W przypadku, gdy wytworzona przez instalację energia okazuje się niewystarczająca, może być bezpłatnie odebrana z sieci.

Podsumowanie

Jak działa instalacja fotowoltaiczna? Jak widzisz, nie jest to łatwe zagadnienie. Nie musisz się jednak na tym znać. Wystarczy, że zaufasz potędze drzemiącej w czystej energii pochodzącej ze słońca. Wybierając fotowoltaikę, podejmujesz świetną decyzję – zwłaszcza w kontekście drożejących surowców energetycznych oraz zmieniającego się klimatu.