Panele fotowoltaiczne

Panel PV – Nazywane inaczej baterią słoneczną lub panelem słonecznym, stanowią czystą i darmową energię elektryczną (pomijając koszty instalacji). Zbudowane są z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej krzemu (Si), germanu (Ge) czy selenu (Se). Dzielimy je na:

  • Ogniwa pv z krzemu monokrystalicznego – zbudowane z pojedynczych kryształów krzemu. Podczas procesu produkcji otrzymuje się kryształy krzemu w kształcie walców, które następnie są przycinane do cienkich wielokątnych płytek wykorzystywanych w ogniwach fotowoltaicznych. Sprawność uzyskiwana przez producentów wynosi maksymalnie 25%.
  • Ogniwa pv z krzemu polikrystalicznego – moduły wykorzystywane w tych ogniwach składają się z wielu kryształów krzemu. W porównaniu do ogniw z krzemu monokrystalicznego proces produkcji jest dużo łatwiejszy i tańszy jednak przekłada się to na sprawność modułów. Maksymalna sprawność modułów z krzemu polikrystalicznego wynosi 21%.
  • Cienkowarstwowe ogniwa pv – panele cienkowarstwowe charakteryzują się niską masą co pozwala na integracje tych paneli z budownictwem ( zastosowanie paneli na pokryciu dachu, okna, szyby fasadowe ). Są tańsze od wariantów monokrystalicznych i polikrystalicznych, jednak wiąże się to z niższą sprawnością ogniw.

I inne

Rys.1. – Budowa panelu fotowoltaicznego wykonanego w technologii krzemowej.

Obecnie przemysł fotowoltaiczny jest oparty głównie na krzemie krystalicznym i polikrystalicznym (85% rynku) gdzie wiele zastosowań można przenieść z mikroelektroniki, osiągnięto już relatywnie wysokie sprawności przetwarzania promieniowania słonecznego oraz doprowadzono do stabilnej pracy. Generacja ogniw pv opartych na technologiach cienkowarstwowych prowadzi do zmniejszenia cen produkcji panelu fotowoltaicznego poprzez zastosowanie bardzo cienkich warstw ( pojedyncze mikrometry ) drogiego materiału półprzewodnikowego na tanich podłożach.

Fotowoltaika pomaga zasilać w energię elektryczną domy jednorodzinne i obiekty przemysłowe, punkty oświetleniowe (przydomowe, uliczne, parkingowe), systemy używane w monitoringu, układy grzewcze i rejestratory. Dzięki fotowoltaice możliwe jest także ładowanie akumulatorów w urządzeniach przenośnych czy środkach transportu. Coraz powszechniej wykorzystuje się ją w gadżetach oraz do zasilania małych urządzeń. W budownictwie dąży się do integracji systemów PV z budynkiem. Pojawiają się dachówki fotowoltaiczne, markizy czy transparentne moduły wykorzystywane w zadaszeniach. Znakomicie sprawdza się zarówno w domkach jednorodzinnych, jak i budownictwie wielorodzinnym, mieszkaniowym, obiektach użyteczności publicznej, biurach i magazynach, restauracjach i hotelach – wszędzie tam, gdzie możliwe jest wykorzystanie korzystnych warunków zewnętrznych i wygenerowanie oszczędności energii elektrycznej w oparciu o panele fotowoltaiczne.

Moduły fotowoltaiczne – zalety:

  • Nie powodują szkodliwych emisji.
  • Moduły są wytrzymałe a ich użytkowanie praktycznie bezobsługowe. Długa żywotność paneli fotowoltaicznych jest gwarancją ich bezawaryjności.
  • Zestawy fotowoltaiczne umożliwiają produkcję energii elektrycznej na miejscu jej odbioru (nie ma strat w przesyle). Tym samym generują oszczędności i umożliwiają wykorzystanie wyprodukowanej energii na potrzeby własne lub odsprzedaż nadwyżek do sieci (niezależność od przedsiębiorstw energetycznych i wzrostów cen energii).

 

Instalacja PV

Rys.2. – Elementy wchodzące w skład zestawu fotowoltaicznego.

  • Panel PV
  • System montażowy – System obejmuje m.in. konstrukcje nośne, szyny montażowe, uchwyty dachowe itp. Ich dobór jest uzależniony od rodzaju systemu fotowoltaicznego oraz wynika z warunków zabudowy.
  • Inwerter – Przekształca energię elektryczną prądu stałego, pochodzącą z modułów fotowoltaicznych (lub zmagazynowaną w akumulatorach) na energię elektryczną prądu przemiennego o parametrach sieciowych. Odpowiednio dobrany zapewnia bezpieczną i bezawaryjną pracę systemu.
  • Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe – Ochrona przeciwprzepięciowa stanowi zabezpieczenie instalacji elektrycznej oraz urządzeń zainstalowanych w budynku przed szkodliwymi skutkami wyładowań atmosferycznych oraz przepięć powstających wewnątrz instalacji.

 

Typy systemów PV

  • On-grid (sieciowe) – bezpośrednie zużycie wyprodukowanej energii z możliwością oddanie jej do sieci jako magazynu i odbioru na poziomie 70-80%.
  • Off-grid (niezależne, wyspowe) – magazynowanie energii w akumulatorach, instalacja działająca niezależnie od sieci energetycznej
  • Hybrydowe – połączenie dwóch powyższych

 


Źródła:
https://oemsolar.pl/oferta/fotowoltaika/
Projekt inżynierski : Projekt i budowa modelu trackera solarnego. Dzierżenga Maciej