Energia elektryczna ze słońca to jedna z metod wykorzystania Odnawialnych Źródeł Energii do produkcji prądu elektrycznego. Temat Odnawialnych Źródeł Energii jest bardzo popularny. Wiele osób pokłada w nich nadzieję na wytwarzanie energii elektrycznej w sposób bezpieczny dla naszego środowiska naturalnego.
O pozyskiwaniu energii elektrycznej ze słońca słyszało już wielu z nas. Ale czy wiemy, w jaki sposób dokładnie działa ta metoda? Jak to się dzieje, że jesteśmy w stanie z promieni słonecznych ogrzać nasz dom, ciepłą wodę bieżącą, czy uruchomić lodówkę?
Po co nam energia elektryczna ze słońca?
Systemy fotowoltaiczne opierają się na wytwarzaniu prądu elektrycznego z promieni słonecznych. Dlaczego w ogóle powstały? Po pierwsze – światło słoneczne, które dociera do Ziemi jest darmowe.
Po drugie – nigdy się nie skończy i nie jesteśmy w stanie wyczerpać go. W przeciwieństwie do innych surowców, jak choćby węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny.
Po trzecie – metoda pozyskiwania energii elektrycznej ze światła słonecznego jest w pełni ekologiczna. Nie stanowi zagrożenia dla środowiska i nie powoduje degradacji środowiska naturalnego. Z tych też powodów naukowcy opracowali metodę, na wykorzystanie promieni słonecznych na potrzeby ludzi. Metoda ta okazała się na tyle skuteczna, że obecnie stanowi trzecie co do wielkości źródło energii odnawialnej na świecie.
Co nam daje energia elektryczna ze słońca?
Energię elektryczną, którą pozyskamy z paneli słonecznych możemy wykorzystać na wiele sposobów. Przede wszystkim, możemy nią zasilać niewielkie urządzenia przenośne. Obecnie wiele kalkulatorów, zegarków, lamp, sygnalizacji drogowych czy parkometrów korzysta z takich rozwiązań.
Niewielkie panele solarne umieszczone na urządzeniach są w stanie zasilić urządzenie przez cały czas, kiedy świeci słońce. Mogą także naładować baterie tych urządzeń. Ponadto, prąd elektryczny z instalacji fotowoltaicznych może posłużyć nam do podgrzewania wody bieżącej, zasilania urządzeń gospodarstwa domowego, czy nawet ogrzewania pomieszczeń w naszych domach.
Pamiętajmy przy tym, że ceny prądu stale rosną. Jeśli zaczniemy sami produkować energię elektryczną na potrzeby własnego gospodarstwa domowego, to z pewnością znacząco ograniczymy koszty zużycia prądu. Ponadto, przyczynimy się do zmniejszenia degradacji środowiska.
Jak powstaje energia elektryczna w instalacjach fotowoltaicznych?
Powstawanie energii elektrycznej w instalacjach fotowoltaicznych odbywa się etapami. Pierwszy etap odbywa się dzięki ogniwom fotowoltaicznych. Ogniwa, połączone w moduły są wystawione na bezpośrednie promienie słoneczne. To właśnie w tych ogniwach energia słoneczna zostaje przekształcona w prąd elektryczny stały.
Następnie, wyprodukowany prąd stały jest przekazywany do falownika. Kolejnym etapem jest przekształcenie prądu stałego w falowniku na prąd zmienny. Jest to prąd o takich parametrach, jakie wymagane są do naszych domowych gniazdek. Jednocześnie, falownik kontroluje pracę całej instalacji.
Między innymi, dostosowuje parametry wytwarzanego przez panele słoneczne prądu do parametrów domowej sieci elektrycznej. Dodatkowo, monitoruje i analizuje wszystkie parametry instalacji fotowoltaicznej. W przypadku wykrycia awarii, jego zadaniem jest również wyłączenie instalacji.
Co dzieje się z niewykorzystanym prądem elektrycznym?
Każda instalacja fotowoltaiczna wyposażona jest w licznik dwukierunkowy. Jego zadaniem jest mierzenie przepływu prądu, który produkuje nasza instalacja fotowoltaiczna. Szczególnie w godzinach południowych, kiedy słońce świeci najmocniej, a niebo jest bezchmurne, produkcja prądu elektrycznego jest największa. Jeżeli nie zostanie wykorzystana, trafia do ogólnej sieci energetycznej.
To właśnie licznik dwukierunkowy mierzy, jaka ilość wytworzonej u nas energii elektrycznej zaopatruje ogólną sieć energetyczną.
Do takiej sytuacji dochodzi wtedy, gdy nasza instalacja produkuje więcej energii elektrycznej, niż jesteśmy w stanie wykorzystać. W takim wypadku będziemy mogli odebrać 80% wyprodukowanej energii w dowolnym czasie, bezpłatnie.
Jak działają poszczególne rodzaje ogniw solarnych?
Ogniwa fotowoltaiczne produkowane są z materiału półprzewodnikowego. Najczęściej do ich produkcji wykorzystuje się krzem. To właśnie krzem pod wpływem energii słonecznej zmienia się z izolatora w przewodnik, zaczyna przewodzić prąd. Wyróżnić możemy trzy odmiany tego pierwiastka: krzem monokrystaliczny, krzem polikrystaliczny oraz krzem amorficzny. Różnice pomiędzy nimi są dość jasne.
Krzem monokrystaliczny – posiada uporządkowaną strukturę i niewiele defektów. Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne mają bardzo wysoką efektywność przetwarzania energii ze słońca w energię elektryczną. Sprawność takich modułów określana jest na około 15-19%.
Krzem polikrystaliczny – ma mniej uporządkowaną strukturę i nieco więcej defektów. Posiada też mniejszą sprawność, szacowaną na około 14-16%.
Krzem amorficzny – nie ma postaci kryształu. Charakteryzuje się bardzo chaotyczną strukturą, posiada też dużo skaz. Takie ogniwa mają niską sprawność, którą określa się na blisko 9-14%.
W produkcji modułów fotowoltaicznych najczęściej wykorzystuje się właśnie ogniwa monokrystaliczne lub polikrystaliczne. Ich wysoka sprawność powoduje, że z powodzeniem mogą tworzyć instalacje solarne na naszych dachach czy w ogródkach.
