Jak działa fotowoltaika?

Raporty dotyczące kondycji naszego środowiska naturalnego jasno udowadniają, że wszelkie działania, jakie podejmujemy powinny jak najmniej mu szkodzić. Dotyczy to również pozyskiwania energii elektrycznej. Na szczęście obecnie na rynku są powszechnie dostępne instalacje fotowoltaiczne – mniej lub bardziej zaawansowane – których zadaniem jest przetworzenie promieni słonecznych w wykorzystywaną do zasilania urządzeń elektryczność. Obecnie można rozróżnić tego rodzaju systemy na on i off grid, choć nie można zapominać, że najprostsze w swej formie systemy można spotkać nawet w naszych kalkulatorach czy zegarkach na rękę.

Panele fotowoltaiczne możemy podzielić ze względu na typ zastosowanych ogniw krzemowych. Są to więc ogniwa:

  • polikrystaliczne – zastosowane zostały kryształy krzemu,
  • monokrystaliczne – wykorzystano monolit krzemu,
  • amorficzne – składają się z krzemów amorficznych (stąd też nazwa); to właśnie tego rodzaju rozwiązania spotyka się np. w kalkulatorach.

Dzięki szeregowo połączonym ogniwom może nastąpić efekt, w wyniku którego zastosowany krzem wchodzi w reakcję z promieniami słonecznymi. Podczas tego procesu fotony zostają zaabsorbowane przez ogniwa, co w ostateczności powoduje ruch elektronów równoznaczny z pojawieniem się napięcia elektrycznego.

Oczywiście zestawy fotowoltaiczne składają się z większej liczby elementów, niż tylko panele. Niezbędne jest również okablowanie czy inwerter DC/AC – to dzięki niemu energia elektryczna z instalacji zostaje przekształcona na taką, którą może zasilić dowolne urządzenia na terenie gospodarstwa domowego.

Stosowane są w trzech zasadniczych obszarach:

  • elektronice powszechnie użytkowanej (np. kalkulatory, zegarki itp.)
  • systemach wolnostojących lub samodzielnych (off-grid)
  • oraz w systemach podłączonych do sieci elektroenergetycznej – systemy zintegrowane z siecią  (in-grid lub grid-connected).

Najprostszy system samodzielny wyposażony jest w odpowiednio dobraną ilość ogniw połączonych szeregowo, które poprzez regulator ładowania, ładują baterię akumulatorów.

Największy odsetek wśród instalacji stanowią te podłączone do sieci energetycznej. W typowym systemie, oddającym wyprodukowaną energie elektryczną do sieci, wszystkie przewody prowadzące od modułów zebrane są do jednej skrzynki przyłączeniowej, która połączona jest z siecią przez inwerter (DC/AC). Uniwersalne inwertery współpracują z jednofazową lub trójfazową siecią elektroenergetyczną. Przetwarzają energię dostarczoną z ogniw fotowoltaicznych w postaci prądu stałego na energię w postaci prądu przemiennego 230V/50Hz oddawaną do sieci elektroenergetycznej.