Praca paneli fotowoltaicznych
Bazą fotowoltaiki są montowane panele PV. To, ile wytworzymy elektryczności, zależy przede wszystkim od ilości promieniowania, która dociera do paneli. Najefektywniej pracuje panel, który jest silnie nasłoneczniony. Wtedy też produkowana jest największa ilość prądu. Zachmurzenie czy pory o mniejszym nasłonecznieniu nie oznaczają całkowitego braku pracy paneli, jednak ich wydajność jest niższa. Wartość energii wytworzonej przez panele wyraża się w kilowatogodzinach na metr kwadratowy (kWh/m2).
Budowa paneli fotowoltaicznych
Podstawowy zestaw do montażu zawiera od jednego do kilku paneli. Są one zbudowane z szeregowo i równolegle połączonych ze sobą modułów. Panele w większości wykonane są z krzemu krystalicznego. Krzemowy panel fotowoltaiczny zbudowany jest z ogniw krzemowych, folii EVA, podłoża kompozytowego, szyby antyrefleksyjnej, ramy aluminiowej i skrzynki przyłączeniowej. Panele różnią się w zależności od technologii produkcji, w jakiej zostały wykonane; możemy rozróżnić panele krystaliczne, cienkowarstwowe, organiczne czy kilkuwarstwowe.
Nowoczesne panele są odporne na wilgoć, zanieczyszczenia, korozję czy destrukcyjny wpływ innych czynników atmosferycznych. Moduły są silnie ze sobą połączone, dzięki czemu nie ulegają uszkodzeniu w trakcie pracy, a dodatkowo są łatwe do zamontowania.
W praktyce wykorzystuje się dwa rodzaje połączeń elektrycznych:
- Połączenia szeregowe -sumują napięcia poszczególnych ogniw modułu, podczas gdy wartość ich natężenia pozostaje stała. W przypadku takich połączeń należy zwrócić uwagę, aby w danym szeregu panele fotowoltaiczne były tego samego typu oraz serii. Takie rozwiązanie stosuje się głównie w systemach stringowych on-gridowych.
- Połączenia równoległe - sumują natężenia prądu poszczególnych paneli występujących w module, utrzymując stałą wartość ich napięcia w układzie. Połączenia te wykorzystywane są najczęściej w układach off-gridowych, gdzie priorytetem jest utrzymanie możliwie wysokiego poziomu natężenia prądu, w celu ładowania akumulatorów.
Jak powstaje energia elektryczna?
Każde ogniwo zbudowane jest z dwóch warstw; pozytywnej (+) i negatywnej (-). Kiedy promienie słoneczne padają na panele, między warstwą + i - wytwarza się napięcie. Pojedyncze ogniwo umożliwia powstanie napięcia około 0.5V i 2W mocy. Dzięki połączeniu kilku ogniw otrzymujemy większą moc i bardziej użyteczne napięcie. Dzięki łączeniu pojedynczych ogniw w moduły (które mogą składać się nawet z kilkudziesięciu ogniw), otrzymujemy panel, który daje 12V napięcia i maksymalnie 80W mocy. Zdarza się jednak, że napięcie takich modułów zostaje zdublowane, a ich moc przekracza 200W.
Podstawowy zestaw, który możemy także zamontować w domu, składa się z jednego lub kilku paneli. Taki moduł podłączony jest do regulatora ładowania, którego zadaniem jest kontrola napięcia. Dzięki pracy tego narzędzia panele nie zostaną przeładowane ani rozładowane. Regulator podłączony jest do akumulatora, gdzie gromadzi się wyprodukowana energia elektryczna.
Dzięki funkcjom akumulatora możliwe jest wykorzystanie energii wyprodukowanej w ciągu dnia nocą. Do całego zestawu niezbędne jest także podłączenie przetwornicy, dzięki której ze stałego napięcia 12V otrzymujemy napięcie przemienne o wartości 230V, czyli takie, jakie znajdziemy w naszych domowych gniazdkach.