Jak działa instalacja fotowoltaiczna?

Instalacja fotowoltaiczna zasady działania

W naszej przestrzeni życiowej pojawia się coraz więcej instalacji fotowoltaicznych, które ciężko pracują generując energię elektryczną dla swoich właścicieli. Wielu prosumentów korzysta z zalet posiadania instalacji fotowoltaicznych, ale mało kto zastanawia się jak to się dzieje że kawałek szkła, aluminium i minerału potrafi produkować tak wielkie ilości energii elektrycznej.

Samo zjawisko nie jest niczym nowym, nie jest nawet wynalazkiem ostatnich stu lat. W literaturze naukowej przyjmuje się, że pierwszą osobą która je zauważyła był Aleksander Edmund Becquerel. Było to w roku 1839 r., jednak nikt nie wiedział jak je wykorzystać.

Pierwszym naukowcem, który wyjaśnił i przedstawił matematyczny opis efektu fotowoltaicznego był Albert Einstein, który dokonał tego w roku 1905, a za odkrycie praw efektu fotoelektrycznego otrzymał w roku 1921 nagrodę Nobla.

Fizyka, a fotowoltaika

Samo zjawisko fotowoltaiczne polega na bezpośrednim przekształceniu konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną prądu stałego. Pod wpływem promieniowania słonecznego moduł fotowoltaiczny wytwarza stałe napięcie elektryczne. Parametry jakie osiąga ogniwo fotowoltaiczne jest zależne od natężenia oraz widma promieniowania słonecznego.

Producenci modułów fotowoltaicznych, w celu uzyskania wyższego napięcia, łączą ogniwa szeregowo. Wadą tego rozwiązania jest fakt, że najsłabsze ogniwo determinuje moc całego łańcucha komórek.

Dlatego poważnym problemem dla pracy całego układu są występujące zacienienia. Przyczynami wystąpienia zacieniania mogą być np. słupy energetyczne, przewody, drzewa, spadające liście, ptasie odchody czy kurz. Wraz z rozwojem technologii wprowadzono rozwiązania, które minimalizują negatywne skutki wystąpienia zacienienia na części modułu. Pierwszym rozwiązaniem jest montaż diod bypass, które w przypadku wystąpienia zacienienia na części modułu fotowoltaicznego odcinają zacienioną sekcję ograniczając straty. W większości przypadków moduły mają wbudowane wewnątrz trzy takie diody, więc moduł fotowoltaiczny jest podzielony na trzy wewnętrzne obwody. Zatem w przypadku zacienienia części modułu tracimy od 33 % do 66 % wydajności zamiast 100 %.

W nowych modułach możemy spotkać się z podziałem nie na trzy a na sześć sekcji. Dotyczy to modułów wykonanych w technologii half-cut. Wówczas spadek wydajności w przypadku zacienienia tylko części modułów wynosi ok. 17 % i wzrasta o kolejne 17 % wraz ze wzrostem zacienienia na module. Wykorzystanie technologii half-cut pozwala również na zwiększenie mocy modułów, dzięki czemu możemy z tej samej powierzchni uzyskać większą moc.

Czynników, które wpływają na pracę i wydajność modułów jest dużo więcej. Warto, aby dobór elementów został wykonany przez osoby posiadające co najmniej kilkuletnie doświadczenie w branży oraz mogące pochwalić się stosownymi uprawnieniami (np. uprawnieniami OZE wydanymi przez UDT).