Z czego składa się system fotowoltaiczny?
Dane dotyczące wydajności fotowoltaiki © Ingo Bartussek, stock.adobe.com
Najważniejszymi elementami systemu fotowoltaicznego są ogniwa słoneczne, które są połączone w większe jednostki, moduły słoneczne. Kształtują wygląd wielu dachów domów i zwykle składają się z aluminiowej ramy, w której osadzone są komórki. Szyba zapobiega zabrudzeniu wrażliwych elementów bez blokowania pożądanego światła słonecznego.
Całość połączonych ze sobą modułów słonecznych nazywana jest również generatorem słonecznym i generuje prąd stały z energii słonecznej. Falownik jest również wymagany do konwersji na prąd przemienny używany w sieci publicznej. Nawet jeśli właściciel systemu fotowoltaicznego chce samodzielnie korzystać z energii elektrycznej, zwykle jest ona najpierw wprowadzana do sieci energetycznej, z której może również pokrywać własne zapotrzebowanie na energię elektryczną.
Instalacja fotowoltaiczna - konstrukcja i komponenty, Kliknij na zdjęcie, aby je powiększyć, © zdjęcie: Agencja Energii Odnawialnych
Licznik zasilania i oddzielny licznik zużycia rejestrują ilość przepływającej energii elektrycznej. W przypadku wprowadzenia większej ilości energii elektrycznej niż jej zużycia właściciel nieruchomości otrzymuje wynagrodzenie za nadwyżkę energii elektrycznej od swojego dostawcy energii. Możliwe jest jednak również doprowadzenie energii elektrycznej bezpośrednio do sieci domowej i przesyłanie jej nadmiaru do publicznej sieci elektrycznej.
Wskazówka: znajdź najtańsze firmy zajmujące się energią słoneczną, porównaj oferty i oszczędzaj.Ogniwa i moduły słoneczne
Krzem jest elementem półprzewodnikowym z wyboru dla większości popularnych typów ogniw słonecznych. Niemniej jednak dostępne na rynku modele znacznie różnią się konstrukcją i wydajnością. Najpowszechniejsze są monokrystaliczne i polikrystaliczne ogniwa słoneczne, a także cienkowarstwowe ogniwa słoneczne.
Struktura ogniwa słonecznego
Monokrystaliczne ogniwa słoneczne
Modele zwane mono- lub monokrystalicznymi ogniwami słonecznymi charakteryzują się stosunkowo wysokim poziomem wydajności. Są wytwarzane z krzemu o wysokiej czystości w złożonym procesie i dlatego są droższe niż inne typy ogniw słonecznych. Swoją nazwę wzięli od konkretnego procesu produkcyjnego. Pręty wykonane z krzemu o wysokiej czystości i regularnej strukturze kryształu są cięte na dyski. Charakterystyczna dla tego typu ogniw słonecznych jest jednolita struktura powierzchni.
Polikrystaliczne lub monokrystaliczne ogniwa słoneczne
Polikrystaliczne ogniwa słoneczne
Poli- lub wielokrystaliczne ogniwa słoneczne są również wykonane z krzemu. Element jest wlewany w bloki i piłowany dopiero po ostygnięciu. Podczas procesu chłodzenia powstają różne kształty kryształów, które zapewniają jaśniejszy wygląd tych modułów słonecznych. Produkcja nie jest tak droga, jak w przypadku ogniw monokrystalicznych, ale wydajność jest niższa.
Ogniwa słoneczne polikrystaliczne lub monokrystaliczne: różnica
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są produkowane w inny sposób niż krystaliczne ogniwa słoneczne. Tutaj substancja fotoaktywna jest odparowywana na powierzchni nośnika, czyli moduł jest wytwarzany w jednym kawałku. Wydajność jest znacznie niższa w porównaniu z pozostałymi dwoma typami ogniw słonecznych, ale istnieją duże oszczędności w produkcji. Według Niemieckiego Towarzystwa Energii Słonecznej moduły cienkowarstwowe są również bardziej odporne na zacienienie i mogą lepiej wykorzystywać słabe światło.
Wskazówka: Wymagane są wydajniejsze moduły lub większa powierzchnia - wybór optymalnego typu ogniwa zależy przede wszystkim od elastyczności finansowej i dostępnej przestrzeni. Podejmując decyzję, należy również wziąć pod uwagę bieżącą sytuację dotyczącą omawianej kwoty przyszłego finansowania PV, wahające się ceny surowców i aktualny stan badań.Falownik i podajnik sieciowy
Falownik przetwarza prąd stały generowany przez generator solarny na prąd przemienny, który jest zwyczajowo stosowany w sieci. Zwykle jest częścią urządzenia zasilającego sieć (NEG), które reguluje wprowadzanie energii elektrycznej do sieci publicznej. W praktyce oba terminy są często używane jako synonimy, chociaż falownik bez podłączonego NEG ma sens tylko w przypadku samodzielnych rozwiązań, które są niezależne od sieci energetycznej, na przykład podczas biwakowania. Pod względem funkcji NEG jest porównywalny do jednostki sterującej w systemach solarnych.
Falownik wyjaśniony
Koszty NEG zależą od pożądanego zakresu usług i funkcji. Operatorzy systemów fotowoltaicznych muszą jednak założyć, że ich żywotność jest w większości przypadków znacznie krótsza niż w przypadku generatora słonecznego. Wymiana urządzenia w cyklu życia systemu powinna być uwzględniona w planowaniu, gdyż koszty takiego urządzenia przynajmniej według stanu na 2015 rok wynoszą co najmniej 1500 euro.
Ważną kluczową wartością dla falowników jest tak zwana sprawność. Wskazuje, ile energii jest tracone podczas zamiany prądu stałego na prąd przemienny lub ile energii elektrycznej jest doprowadzane do sieci publicznej. Najlepsze modele mogą teraz osiągać maksymalną wydajność przekraczającą 99 procent.
Wskazówka: nie wszystkie poziomy wydajności są równe. Podobnie jak w przypadku specyfikacji mocy generatora słonecznego w jednostce kWp, oznacza to wartość szczytową, która ma zastosowanie tylko w bardzo specyficznych warunkach, które w rzeczywistości prawie nigdy nie występują w tej postaci. Bardziej znaczące są informacje, które określają ilościowo średnią wydajność w dłuższym okresie. Tak zwana „europejska sprawność” znacznie bardziej realistycznie odzwierciedla rzeczywistą wydajność i ułatwia porównywanie modeli różnych producentów.licznik
Liczniki wbudowane w urządzenia zasilające zwykle nie działają dokładnie i nie nadają się do formalnego ładowania energii elektrycznej. Wymagany jest skalibrowany licznik zużycia, który rejestruje ilość energii elektrycznej pobranej z sieci publicznej. Ponadto inny skalibrowany licznik monitoruje, jaka część wytworzonej przez siebie energii słonecznej została wprowadzona do sieci publicznej. Ilości są rozliczane oddzielnie, w zależności od aktualnie obowiązujących indywidualnych warunków. Gdy energia słoneczna jest wprowadzana do sieci wewnętrznej, wymagany jest dodatkowy licznik, który mierzy całkowitą ilość energii wytwarzanej przez system PV. Wartości te można później wykorzystać do obliczenia, ile energii elektrycznej zużył sam właściciel domu i ile energii elektrycznej wprowadzono do sieci publicznej.
Liczniki energii elektrycznej są częścią systemu PV