Fot. Sun Sol
Panele fotowoltaiczne umożliwiają zamianę energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. To tak zwane odnawialne źródła energii, które są coraz częstszym elementem dachów zarówno w domach mieszkalnych jak i na halach produkcyjnych. Ich główną zaletą jest ograniczenie emisji dwutlenku węgla. Aby wybrać odpowiednią instalację i generować oszczędności, trzeba zrozumieć specyfikę ich działania i dokonać analizy parametrów.

Panel fotowoltaiczny zbudowany jest z modułów. Każdy moduł zawiera określoną liczbę ogniw fotowoltaicznych, które absorbują promienie słoneczne. Ogniwa zbudowane są z płytek krzemowych. Fotony światła, padające na ogniwa, są absorbowane przez krzem, w wyniku czego powstaje para elektronów, a budynek zostaje zasilony w czystą energię elektryczną.
Fot. Sun Sol

System na dwa sposoby

Instalacja fotowoltaiczna może funkcjonować na dwa sposoby: pierwszy z nich, (tzw. on-grid) polega na podłączeniu do sieci zewnętrznej. Instalacja pozwala na bieżące korzystanie z prądu produkowanego przez fotoogniwa oraz odsprzedaż jego nadwyżek do sieci. Instalacja składa się z paneli fotowoltaicznych, inwertera, który zamienia prąd stały na zmienny, dwóch liczników do produkcji i zużycia prądu oraz przyłącza do sieci zabezpieczeń. Ten rodzaj systemu jest popularny i tani, choć uzależnia dom od dostawy prądu z sieci.

Druga możliwość (tzw. off-grid) nie przewiduje połączenia systemu z siecią. Energia magazynowana jest w akumulatorach. Jest to system niezależny, który zabezpiecza przed brakiem prądu. Instalacja przypomina system on-grid, z tą różnicą, że tutaj akumulatory są elementem obowiązkowym. System ten jest droższy i nie uwzględnia odsprzedaży wytworzonego prądu.

Fot. Sun Sol

Moc modułu fotowoltaicznego

Pojedyncze ogniwa krzemowe mają niewielką moc, dlatego łączy się je szeregowo lub równolegle, tworząc moduły fotowoltaiczne. W zależności od ilości ogniw uzyskujemy moduł o określonej mocy. Moc modułu fotowoltaicznego, to możliwość przetworzenia światła słonecznego w energię elektryczną.

Kupując panele fotowoltaiczne kupuje się na Waty ich mocy a nie na powierzchnię. Jeśli mamy ograniczoną powierzchnię na dachu, przeznaczoną pod montaż instalacji, rozsądnie jest wybrać panele o wysokiej sprawności modułów. Panele o niższej sprawności możemy wykorzystać, jeśli pod ich montaż mamy przeznaczoną dużą powierzchnię.

Warto wiedzieć, dokonując wyboru paneli, że moc modułów fotowoltaicznych w praktyce, jest niższa niż deklarowana przez producentów. Jej wartość (dodatnia), powinna wahać się od 0 do 5 %. Różnica ta wynika głównie ze spadku napięcia (mocy) wraz ze wzrostem temperatury. W rzeczywistych warunkach pracy zazwyczaj wzrost temperatury ogniw będzie przekładał się na niższą sprawność konwersji fotowoltaicznej. Zależność tę określa temperaturowy współczynnik mocy. Im jest niższy tym wydajność panelu fotowoltaicznego będzie większa.

Fot. Sun Sol
Największą sprawność panele osiągają od kwietnia do sierpnia. Z kolei jesienią i zimą, w czasie pochmurnych dni, ich wydajność spada nawet o 30 %. Z racji tego, że klimat w Polsce jest dość specyficzny, a czas oczekiwania na dni ciepłe, z roku na rok, wydłuża się, trzeba zainteresować się czy dany panel fotowoltaiczny dobrze zagospodarowuje promieniowanie słoneczne o niskim współczynniku energii.

Również upływ czasu nie pozostaje bez znaczenia. Panele na przestrzeni lat ulegają degradacji - tracą mniej więcej 0,5 procent wydajności rocznie. I tak panel, który początkowo posiada moc równą 200 W, po dziesięciu latach będzie posiadał 180 W.

Krzem na różne sposoby

Panele rozróżnia się ze względu na rodzaj wykorzystania pierwiastka:

Monokrystaliczne, produkowane są z pojedynczego, dużego kryształu krzemu, który tnie się na cienkie płytki. Cechują się bardzo wysoką sprawnością modułów, która oscyluje pomiędzy 17-22 %. Są długowieczne - po 20-25 latach tracą około 20 % mocy. Panele te do tanich nie należą, co za tym idzie, trzeba liczyć się z tym, że inwestycja nie zwróci się tak szybko. Na ich wydajność ma wpływ zacienienie, dlatego warto zainstalować system na południowej stronie dachu. W ten sposób osiągniemy największe efekty.
Baterie monokrystaliczne często zawierają wolne przestrzenie między ogniwami, co przyczynia się do obniżenia sprawności całego modułu w stosunku do sprawności ogniwa. Dlatego warto zachować czujność, analizując sprawność ogniw, gdyż producenci nierzadko deklarują ich wysoki współczynnik, co ostatecznie nie ma znaczenia w praktyce. Ważna jest sprawność całego modułu i tą informacją należy się kierować przy wyborze paneli.

Kolejny rodzaj paneli - polikrystaliczne, wytwarza się z wykrystalizowanego krzemu (najczęściej są niebieskiego koloru). Sprawność modułów to około 14 -18 %. Ich żywotność zbliżona jest do żywotności monokrystalicznych. Ich koszt jest niższy od monokrystalicznych. Ten rodzaj paneli jest obecnie najczęściej wykorzystywany przy domach jednorodzinnych. Zdaniem wielu fachowców, w polskich warunkach wydają się najbardziej optymalne.

Najtańsze, to tzw. panele amorficzne, wykonywane z bezpostaciowego, niewykrystalizowanego krzemu. Łatwo je rozpoznać, gdyż w przeciwieństwie do mono- i polikrystalicznych, nie mają łączeń lutowanych. Ich sprawność wynosi 6-10 %. Cechują się wysoką odpornością na zacienienie. Jednak ich żywotność jest stosunkowo krótka, w porównaniu z innymi systemami. Niższy jest też całoroczny uzysk energetyczny.