Fotowoltaika produkuje prąd? Sprawdź jak to się dzieje

utworzone przez | cze 8, 2020 | Bez kategorii | 2 Komentarze

W poprzednim wpisie przybliżyłem Wam, dlaczego warto zainteresować się elektrownią słoneczną, i z czego ona się składa. Tym razem będzie o słońcu, kolizjach drogowych, krzemie i wartkim strumieniu prądu. Zapraszam do lektury.

Prąd powstaje na skutek wystąpienia tak zwanego efektu fotowoltaicznego. Jest to nic innego jak zamiana promieniowania słonecznego dochodzącego do panelu właśnie na energię elektryczną. Każdy taki pojedynczy panel fotowoltaiczny ma kilka modułów, a każdy taki moduł składa się z ogniw fotowoltaicznych. Te z kolei zbudowane są z tak zwanego półprzewodnikowego złącza p-n. To właśnie na tym poziomie padające na ogniwo promieniowanie słoneczne powoduje, że obecne w nim fotony uderzają w elektrony. Takie uderzenie wytwarza ruch. Można to porównać do kolizji drogowej. Taki pojedynczy foton (samochód) uderza w elektron (tył drugiego auta), czym powoduje ruch. Taki rozpędzony elektron hasa sobie, jak chce w kryształach krzemu. Takich kolizji są jednocześnie miliardy. A jeżeli elektrony poruszają się, powstaje prąd, czyli to, co nas najbardziej interesuje.

Liczy się krzem

Zasada działania fotowoltaiki jest podobna zarówno na dużych farmach słonecznych, jak również w przypadku ogrodowych lampek słonecznych, czy latarni stosowanych przy przejściach dla pieszych. Atak fotonów na elektrony powoduje, że przez ruch tych drugich powstaje prąd. Inna jest jedynie skala tego zjawiska dla każdego z tych przykładów.

Obecnie przeciętna moc pojedynczego modułu fotowoltaicznego oscyluje wokół 310 Wp. Moduły te mogą mieć charakter polikrystaliczny lub monokrystaliczny. Różnica polega na tym, jak wygląda krzem zastosowany do ich budowy. Warto podkreślić, że materiał ten jest współcześnie podstawowym budulcem urządzeń elektronicznych. Jest obecny nie tylko w panelach fotowoltaicznych, lecz w każdej elektronice, również w smartfonach, które mamy przy sobie niemal cały czas. W przypadku paneli monokrystalicznych krzem ma strukturę pojedynczego kryształu, dzięki czemu jest zdecydowanie skuteczniejszy w produkcji prądu. Oczywiście sama struktura to nie wszystko, gdyż ilość prądu, którą taki panel jest w stanie wyprodukować, zależy od jeszcze jednego istotnego czynnika.

Więcej słońca!

Kilkanaście linijek wyżej napisałem, że obecnie przeciętna moc modułu wynosi 310 Wp. W poprzednim artykule wspomniałem również, że jeszcze kilka lat temu moc ta była niższa niż obecnie, co jest związane z postępem technologicznym. Wyjaśnijmy, co oznacza wspomniana moc.

Producent podając, że moc modułu wynosi 310 Wp, deklaruje jej uzyskanie w konkretnych warunkach – przy temperaturze 25 stopni Celsjusza oraz przy nasłonecznieniu rzędu 1000 W na metr kwadratowy. I tu znów wróćmy do porównania motoryzacyjnego, chociaż w tym przypadku działa ono w nieco odmiennym kierunku. Twoje auto jadące po autostradzie spali latem 6 litrów benzyny na 100 kilometrów. Ale to samo auto jadące tą samą drogą zimą przy temperaturze ujemnej spali już 7 litrów albo jeszcze więcej. Podobnie jest w fotowoltaice – wszystko zależy od warunków pogodowych. Tutaj najważniejszą rolę odgrywa właśnie temperatura otoczenia i nasłonecznienie.

Oczywistym jest, że zimą panel wyprodukuje mniej prądu, bo dzień jest krótszy, słońca mniej i jakoś tak leniwiej wyłania się ono zza horyzontu. A tak już bardziej na poważnie istotna jest lokalizacja punktu pod elektrownię słoneczną: odpowiednie miejsce bez cienia, czyli bez jakichkolwiek obiektów, które zasłaniałyby panele – budynków lub drzew obecnych na działce naszej lub sąsiednich. Ważny jest też montaż paneli pod właściwym kątem, żeby wycisnąć z nich jak najwięcej prądu. W przypadku Polski taki kąt wynosi od 35 do 37 stopni. Proste? Oczywiście!

Prąd z parku solarnego – dla Ciebie czy do sieci?

Energia elektryczna płynie już wartkim strumieniem, ale co z nią zrobić? Obecnie są dwa modele, według których można działać. Pierwszy i zdecydowanie najpopularniejszy to model otwarty, czyli on-grid. Polega on na tym, że podłączeni jesteśmy do sieci dystrybutora [link: tekst_4.2] i to on odbiera energię elektryczną wytwarzaną przez naszą elektrownię słoneczną. Jest też połączenie w systemie wyspowym, czyli off-grid. Tutaj energia jest gromadzona dla nas i przeznaczona do naszej dyspozycji. Ma ona jedną wadę – obecnie nie istnieją na tyle dobre akumulatory, które nadawałyby się do gromadzenia prądu uzyskiwanego przez fotowoltaikę. Wprawdzie są pewne rozwiązania zbierające energię, ale barierą do ich stosowania są wysoka waga oraz cena. Może nieco przesadzę z porównaniem, ale to trochę tak, jakbyśmy współcześnie bawili się komputerem Odra wielkości szafy. Pamiętacie taki? Lepiej byłoby mieć coś tak skutecznego, jak mały i w miarę tani laptop. Ale wszystko przed nami.

Już teraz zapraszam Was do kolejnego odcinka naszej podróży po świecie fotowoltaiki!

Share This