Baza wiedzy

Moduły fotowoltaiczne zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Dzieje się to dzięki zjawisku fizycznemu zwanemu efektem fotowoltaicznym, które zachodzi w ogniwie fotowoltaicznym. Moduł fotowoltaiczny składa się z wielu ogniw fotowoltaicznych.

Ogniwo fotowoltaiczne to element półprzewodnikowy odpowiedzialny za konwersję energii fotonów z promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Energia elektryczna wytwarzana jest poprzez przemieszczanie się elektronów na skutek uderzeń fotonów.

Moduły fotowoltaiczne produkują prąd stały. W gniazdkach elektrycznych spotykamy prąd zmienny. Prąd produkowany przez moduły fotowoltaiczne musi zatem być zamieniony na prąd zmienny nim trafi do domowej instalacji elektrycznej oraz sieci energetycznej. Odpowiedzialny za to jest falownik, nazywany inaczej inwerterem.

Falownik to urządzenie elektryczne, które zamienia prąd stały na prąd zmienny, o parametrach dostosowanych do parametrów prądu płynącego w sieci energetycznej. Dzięki niemu możemy korzystać z prądu, który produkują moduły fotowoltaiczne i zasilać urządzenia znajdujące się w domu lub firmie.

Z uwagi na moc falowników możemy wyróżnić ich trzy rodzaje:

• falowniki szeregowe, inaczej nazywane stringowymi – przekształcają prąd stały z modułów połączonych w łańcuchy od kilku do kilkunastu sztuk,
• mikrofalowniki – współpracują bezpośrednio z jednym, dwoma lub czterema modułami. Technologia ta zapewnia pełną optymalizację instalacji, tzn. produkcja każdego modułu jest niezależna od pozostałej części instalacji,
• falowniki centralne – falowniki o dużej mocy przeznaczone do pracy na farmach fotowoltaicznych.

Ze względu na budowę modułów fotowoltaicznych możemy wyróżnić:

• moduły polikrystaliczne – moduły starszego typu, które cechują się niską ceną i niską sprawnością, a także niebieskim kolorem ogniw
• moduły monokrystaliczne – aktualnie najbardziej rozwijana technologia modułów fotowoltaicznych, cechują się wysoką sprawnością i kolorem głębokiej czerni
• moduły dwustronne (bifacialne) – są to moduły monokrystaliczne, w których zarówna przednia jak i tylna strona odpowiadają za wytwarzanie prądu elektrycznego. Tylna strona modułu korzysta ze światła odbitego, tzn. takiego, które nie dociera bezpośrednio do moduły, lecz wcześniej odbija się od podłoża (np. trawy). Moduły dwustronne cechują się większą mocą i produkcją energii elektrycznej. Ich wydajność zależy jednak od albedo powierzchni, czyli zdolności do odbijania promieni słonecznych. Z tego względu są one idealnym rozwiązaniem przy zastosowaniu konstrukcji gruntowych lub wiat samochodowych.

Moduły fotowoltaiczne cechuje sprawność. Sprawność to zdolność przetwarzania energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Im wyższa sprawność modułu tym większa jego moc w przeliczeniu na powierzchnię oraz większa produkcja.

Na sprawność moduły wpływa m.in. materiał wykonania, jakość wykonania, rodzaj powłoki antyrefleksyjnej. Aktualnie dostępne na rynku moduły posiadają sprawność rzędu 19-22%.

Sumaryczna moc instalacji fotowoltaicznej podawana jest w jednostce kWp – kilo watt peak (kilowatopik). Jednostka ta określa szczytową moc modułów fotowoltaicznych, jaką mogą osiągnąć pracując w standardowych warunkach pomiarowych (STC). Standardowe warunki pomiarowe to nic innego jak przyjęta temperatura powietrza (25ºC) oraz moc promieniowania słonecznego (1 000 W/m²). kWp oznacza więc moc całej instalacji fotowoltaicznej przy spełnieniu odpowiednich warunków atmosferycznych.

Instalacja fotowoltaiczna to w rzeczywistości instalacja elektryczna, taka jak poprowadzona w domu, z tą różnicą, że zamiast konsumować energię elektryczną, to ją produkuje. Instalacja fotowoltaiczna podlega takim samym zagrożeniom jak instalacja elektryczna:

• porażenie prądem,
• powstanie łuku elektrycznego, a w efekcie pożaru,
• usterki mechaniczne.

W ostatnim czasie wiele mówi się o pożarach instalacji fotowoltaicznych. Należy zwrócić uwagę, że tylko promil instalacji wykazuje uszkodzenia od ognia bądź ciepła. Przyczyną takich uszkodzeń są zazwyczaj przegryzienia kabli przez zwierzęta, wyładowania atmosferyczne oraz błędy montażowe i projektowe.

Bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej zależy przede wszystkim od jakości zastosowanych komponentów oraz poprawności montażu. Dlatego tak ważne jest zlecenie wykonania instalacji fotowoltaicznej doświadczonemu zespołowi, który tworzą specjaliści z tej branży oraz wykonują montaż na sprawdzonych komponentach.

Moduły fotowoltaiczne, ze względu na swoją powłokę, nie wymagają częstego mycia. Sezonowe opady deszczu i wiatr usuną kurz oraz drobne zanieczyszczenia. Zaleca się mycie modułów fotowoltaicznych raz lub dwa razy do roku – po zimie oraz na jesień. Pomoże to usunąć cięższe zanieczyszczenia pozostawione po roztopach śniegu oraz powstałe podczas jesiennych zawieruch.

Co ważne, moduły fotowoltaiczne powinny być czyszczone wodą destylowaną z delikatnym środkiem myjącym (mydłem) za pomocą delikatnej szczotki lub gąbki. Należy unikać silnych środków chemicznych i sztywnych, twardych materiałów, aby uniknąć uszkodzenia powierzchni modułów fotowoltaicznych.

Instalacja fotowoltaiczna on-grid to standardowa instalacja, która współpracuje z zewnętrzną siecią energetyczną – siecią dystrybucyjną. Instalacje te dopasowują swoją pracę do pracy sieci energetycznej jako głównego systemu. Energia wyprodukowana przez instalację fotowoltaiczną w pierwszej kolejności zużywana jest na potrzeby własne obiektu, a w przypadku nadwyżek produkcji oddawana jest do sieci energetycznej. Co ważne, instalacje on-grid, w przypadku awarii sieci energetycznej i jej wyłączenia, ze względów bezpieczeństwa, nie produkują energii. Nie można ich zatem wykorzystywać jako awaryjnych źródeł energii.

Instalacja fotowoltaiczna off-grid (instalacja wyspowa) to instalacja, która pracuje bez udziału sieci energetycznej. Obiekt, w którym pracuje taka instalacja jest całkowicie odcięty od zasilania z sieci dystrybucyjnej. Aby zapewnić niezawodność zasilania, instalacje off-grid współpracują z magazynami energii, które przechowują nadwyżkę wyprodukowanej energii elektrycznej, tak aby zasilić obiekt w czasie, kiedy fotowoltaika nie pracuje (noc lub duże zachmurzenie). Instalacje off-grid są idealnym rozwiązaniem dla obiektów, które znajdują się w znacznej odległości od sieci energetycznej i nie jest możliwe doprowadzenie do nich stałego zasilania.

Instalacja fotowoltaiczna hybrydowa to instalacja, która łączy cechy instalacji on-grid i off-grid. Oznacza to, że może ona pracować zarówno gdy jest podłączona do sieci energetycznej, jak i w przypadku braku zewnętrznego zasilania. Instalacja hybrydowa stawi więc awaryjne źródło zasilania gdy sieć energetyczna ulegnie awarii. Sercem instalacji hybrydowej jest falownik hybrydowy, który jest dostosowany zarówno do pracy z siecią jak i do pracy wyspowej.

Prosument jest podmiotem, który jednocześnie zużywa energię elektryczną oraz ją produkuje, korzystając ze źródeł odnawialnych o mocy do 50 kW oraz zawarł umowę kompleksową na zakup energii elektrycznej i jej dystrybucję.

Net-billing to system rozliczeń, który aktualnie obowiązuje w naszym kraju. Polega on na rozliczeniu finansowym nadwyżek energii wprowadzanych do sieci energetycznej. Kwota wynikająca z rozliczenia wprowadzonej energii to tzw. depozyt. Kwota za energię wprowadzoną do sieci energetycznej naliczana jest na podstawie średniej miesięcznej stawki z Rynku Dnia Następnego, która wyznaczana jest na Towarowej Giełdzie Energii. Energia pobierana z sieci w pierwszej kolejności rozliczana jest ze zgromadzonego depozytu. Nadwyżka pobranej energii rozliczana jest wg obowiązującej taryfy.

Licznik dwukierunkowy stanowi podstawowe narzędzie rozliczeń producentów energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, w tym z instalacji fotowoltaicznych, z dostawcą energii. Na podstawie wskazań licznika obliczany jest rachunek za energię elektryczną oraz depozyt prosumencki. Licznik ten mierzy zarówno energię pobieraną z sieci jak i do niej oddawaną. Licznik dwukierunkowy montowany jest przez Operatora Systemu Dystrybucyjnego właściwego dla danej lokalizacji, po zgłoszeniu przyłączenia mikroinstalacji do sieci.