Co to jest fotowoltaika? Na czym polega ten sposób pozyskiwania energii?

Fotowoltaika staje się coraz popularniejszym sposobem pozyskiwania energii elektrycznej do zasilania budynków mieszkalnych oraz przemysłowych. Czym jest fotowoltaika i jak działają systemy fotowoltaiczne? Na te i inne pytania postaram się odpowiedzieć w niniejszym artykule.

Czym jest fotowoltaika i jak działa?

Fotowoltaika (PV) to technologia pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca za pomocą specjalnych ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa te zbudowane są z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej krzemu. Pod wpływem promieniowania słonecznego w ogniwach zachodzi efekt fotowoltaiczny, czyli bezpośrednia konwersja energii światła na energię elektryczną. Im większe natężenie światła padającego na ogniwo, tym więcej energii elektrycznej jest wytwarzane.

Pojedyncze ogniwa łączy się w większe struktury zwane modułami (panelami) fotowoltaicznymi. Moduły montuje się zazwyczaj na dachach lub elewacjach budynków. Zestaw modułów PV połączonych ze sobą elektrycznie i zamontowanych w jednym miejscu tworzy instalację fotowoltaiczną. Wytworzony prąd stały z paneli kierowany jest do falownika, który zamienia go na prąd przemienny wykorzystywany w sieci elektrycznej.

Jakie są rodzaje paneli fotowoltaicznych?

Wyróżnia się kilka generacji ogniw fotowoltaicznych:

• Ogniwa krzemowe monokrystaliczne - cechują się wysoką sprawnością rzędu 15-22%, ale też wysoką ceną.
• Ogniwa krzemowe polikrystaliczne - nieco niższa sprawność niż monokrystaliczne, za to niższa cena.
• Ogniwa cienkowarstwowe - coraz popularniejsze, tańsze w produkcji, niższe sprawności rzędu 10-15%.
• Ogniwa organiczne i barwnikowe - najnowsza generacja ogniw fotowoltaicznych, niska cena, niska sprawność.

Dodatkowo wyróżnia się panele fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem, np. dachówki solarnie, szkło solarne czy elewacyjne moduły fotowoltaiczne.

Ile kosztuje instalacja fotowoltaiczna w domu jednorodzinnym?

Koszt instalacji fotowoltaicznej w domu jednorodzinnym zależy od wielu czynników, m.in.:

• Mocy instalacji - im większa moc tym większy koszt, typowo 5-10kW dla domu jednorodzinnego.
• Rodzaju paneli - panele monokrystaliczne są droższe od polikrystalicznych.
• Liczby paneli - zależnej od dostępnej powierzchni montażowej.
• Rodzaju falownika i pozostałych elementów systemu.
• Kosztów montażu - zależnych od regionu i wykonawcy.

Przeciętny koszt instalacji fotowoltaicznej w domu jednorodzinnym o mocy 5 kW mieści się w przedziale 25 000 - 35 000 zł. Część kosztów można odzyskać dzięki dotacjom.

Jakie są korzyści z montażu paneli fotowoltaicznych?

Instalacja fotowoltaiczna przynosi szereg korzyści, takich jak:

• Obniżenie rachunków za energię elektryczną - możliwość wykorzystania części wyprodukowanego prądu na własne potrzeby.
• Oszczędność na kosztach ogrzewania dzięki zastosowaniu paneli fototermicznych.
• Zwiększenie samowystarczalności energetycznej i niezależności od sieci.
• Wpływ na środowisko - energia ze słońca jest odnawialna i nie generuje emisji.
• Zwiększenie wartości nieruchomości.

Dodatkowo można liczyć na ulgi i dotacje zachęcające do instalowania systemów fotowoltaicznych.

Jak można wykorzystać nadwyżkę energii z instalacji PV?

Energię elektryczną wytworzoną w nadmiarze przez instalację fotowoltaiczną można wykorzystać na kilka sposobów:

• Oddanie do sieci energetycznej - nadwyżki energii oddawane są do sieci w ramach systemu opustów.
• Magazynowanie w akumulatorach - nadwyżki gromadzone są w akumulatorach na późniejsze wykorzystanie.
• Zasilanie urządzeń i odbiorników energii - np. ogrzewanie wody, ładowanie samochodu elektrycznego.
• Zasilanie dodatkowych urządzeń - jak ogrzewanie pomieszczeń, systemy klimatyzacji czy wentylacji.

Na co zwrócić uwagę przy doborze instalacji fotowoltaicznej?

Aby poprawnie dobrać instalację fotowoltaiczną należy wziąć pod uwagę:

• Zapotrzebowanie na energię elektryczną w gospodarstwie domowym.
• Możliwości montażowe - dostępną powierzchnię, kierunek, nachylenie i nasłonecznienie dachu lub elewacji.
• Moc instalacji - powinna pokrywać ok. 70% rocznego zużycia energii.
• Rodzaj paneli - dostosowany do dostępnej przestrzeni i budżetu.
• Parametry falownika - dobranego do mocy instalacji i rodzaju paneli.

Pomocny będzie projekt instalacji wykonany przez specjalistę.

Jak przebiega montaż systemu fotowoltaicznego?

Montaż instalacji fotowoltaicznej składa się z kilku podstawowych etapów:

1. Przygotowanie projektu instalacji PV.
2. Montaż konstrukcji wsporczej pod panele na dachu lub gruncie.
3. Instalacja paneli fotowoltaicznych na konstrukcji.
4. Układanie tras kablowych.
5. Montaż i konfiguracja falownika oraz zabezpieczeń.
6. Podłączenie instalacji do sieci elektroenergetycznej.
7. Testy i uruchomienie systemu fotowoltaicznego.

Cały proces montażu instalacji PV w domu jednorodzinnym zajmuje zwykle 1-2 dni.

Jakie są wady i zalety paneli fotowoltaicznych?

Główne zalety paneli fotowoltaicznych:

• Odnawialne, ekologiczne źródło energii.
• Niskie koszty eksploatacji.
• Wysoka żywotność - okres użytkowania nawet ponad 25 lat.
• Możliwość montażu wszędzie tam, gdzie dociera światło słoneczne.
• Praktycznie bezobsługowa eksploatacja.
• Rosnąca opłacalność inwestycji.

Do wad można zaliczyć:

• Produkcja energii zależna od warunków pogodowych i pory dnia.
• Wysokie koszty początkowe instalacji.
• Konieczność okresowego czyszczenia paneli.
• Mała elastyczność - trudno zwiększyć moc instalacji.

Mimo pewnych wad, fotowoltaika jest jednym z najbardziej opłacalnych i dynamicznie rozwijających się odnawialnych źródeł energii.

Podsumowanie

Fotowoltaika to nowoczesna, ekologiczna i opłacalna technologia pozyskiwania czystej energii elektrycznej ze słońca. Instalacje fotowoltaiczne można montować wszędzie tam, gdzie dociera promieniowanie słoneczne. Pozwalają one zmniejszyć rachunki za prąd, uniezależnić się energetycznie oraz zadbać o środowisko naturalne. Mimo wciąż wysokich kosztów początkowych oraz pewnych ograniczeń, zainteresowanie fotowoltaiką stale rośnie. Wraz z postępem technologicznym i rozwojem rynku, instalacje PV stają się bardziej opłacalne. Mając na uwadze ochronę klimatu oraz rosnące ceny energii, warto rozważyć zainwestowanie w własną mikroinstalację fotowoltaiczną.