GEO-PROJECT USŁUGI GEODEZYJNO-PROJEKTOWE

Strona Główna    Geodezja    Architektura    Elektrownie wiatrowe    Fotoogniwa    Kolektory Słoneczne    Kontakt

Jednym z podstawowych źródeł energii odnawialnej, możliwym do wykorzystania, jest Słońce. W praktyce wszystkie źródła energii odnawialnej opierają się o energię słoneczną. Dzięki Słońcu na naszej planecie  występują takie zjawiska pogodowe jak deszcz (rzeki) - zapory wodne i wiatr - elektrownie wiatrowe. Jednak tylko fotoogniwa zamieniają bezpośrednio energię słoneczną w elektryczną. Fotoogniwa są często mylone z kolektorami słonecznymi służącymi wyłącznie do podgrzania wody. Dlatego dla odróżnienia często podaje się inne nazwy: ogniwa słoneczne, baterie fotoelektryczne, panele słoneczne (fotowoltaiczne).Panel fotowoltaiczny

Korzyścią płynącą z montażu fotoogniw jest fakt, iż codziennie produkują energię elektryczną. Wielkość tej energii jest oczywiście zmienna w zależności od pory roku, zachmurzenia, temperatury czy lokalizacji inwestycji. Niemniej jednak mamy pewność, że pewna ilość energii zostanie codziennie wytworzona. Dzięki precyzyjnym obliczeniom na etapie projektowania, opartym na podstawie wieloletnich badań natężenia Słońca w stacjach meteorologicznych, jesteśmy w stanie obliczyć średnią ilość energii, jaka zostanie wyprodukowana.

Fotoogniwa wytwarzają prąd elektryczny dzięki promieniom słonecznym (fotonom) padającym na powierzchnię absorpcyjną panelu. Ze względu na brak elementów mechanicznych fotoogniwa są bardzo niezawodne i proste w montażu. Fotoogniwa występują samodzielnie w postaci pojedynczych paneli lub w zespołach nawet po kilkaset sztuk. Buduje się z nich farmy słoneczne po kilkanaście, kilkadziesiąt kilowatów mocy.

Panele zachód słońcaFotoogniwa mogą być mocowane na urządzeniach podążających za słońcem (tzw. trackery). Niestety w naszych warunkach klimatycznych trackery nie bardzo się sprawdzają. Wzrost efektywności fotoogniw jest nieadekwatny do kosztów trackera. Ze względu na oblodzenie jakie występuje zimą trackery ulegają uszkodzeniu. Ponadto w czasie stosunkowo krótkich dni ilość prądu jaką pochłania obsługa trackera może nie pokryć energii uzyskanej z fotoogniwa. Poza tym baterie słoneczne zamocowane na trackerach muszą być od siebie oddalone i przez to wykorzystanie powierzchni jest gorsze niż w instalacjach stacjonarnych. Dlatego zalecamy raczej zwiększenie ilości fotoogniw bez stosowania dodatkowych elementów mechanicznych niż stosowanie urządzeń podążających za słońcem  Ogniwa fotowoltaiczne (fotoelektryczne) składają sie z pojedynczych cel elektrycznych. Grupy cel łączy się w baterie słoneczne a grupy baterii słonecznych połączone są w panele słoneczne.  

Fotoogniwa ze względu na materiał. z którego są zbudowane dzielimy na:


Poniżej przedstawiono kilka często zadawanych pytań związanych z fotoogniwami:


Sprawność jest współczynnikiem, który wyliczamy jako stosunek energii wytworzonej przez panel fotowoltaiczny do energii świetlnej. Obrazując można określić, że dla fotoogniw monokrystalicznych na każde 100 fotonów docierających do panelu 15-18 zostanie zamienione na ładunek elektryczny. Oczywistym jest, że im większa sprawność, tym panel produkuje więcej energii (posiada większą moc przy takich samych wymiarach). W związku z powyższym najkorzystniejsze są panele monokrystaliczne. Wyższa cena zakupy, niż w przypadku paneli polikrystalicznych czy amorficznych, rekompensowana jest znacznie wyższą produkcją energii, co w przełożeniu na rentowność całej inwestycji generuje większe zyski.

Panele monokrystaliczne charakteryzują się największą sprawnością, w związku z czym panele monokrystaliczne mają mniejsze wymiary w stosunku do odpowiedników polikrystalicznych, które w celu zachowania tej samej mocy muszą być odpowiednio większe. W przypadku instalacji na dachu obiektów budowlanych mamy z góry ograniczną powierzchnię. Powoduje to, że instalacja polikrystaliczna będzie miałą mniejszą moc i co za tym idzie mniejszą wydajność. Instalacje wolnostojące polikrystaliczne wymagają, w celu osiągnięcia tej samej mocy co monokrystaliczne, wykorzystania większej powierzchni gruntu. Wzrośnie koszt całej inwestycji związany z zakupem odpowiednio większej działki, podatków gruntowych oraz materiałów budowlanych - więcej stali (aluminium) na konstrukcje, dłuższe połączenia kabli elektrycznych. 
 
Powyższe argumenty przemiawiają za zastosowaniem paneli monokrystalicznych.

Wielu osobom może się wydawać, że za pomocą fotoogniw nie można lub nie opłaca się ogrzewać wody. Nic bardziej mylnego. Poniżej przedstawiamy chyba najprostszy i bardzo wydajny w stosunku do innych system grzania wody.

Dla naszego przykładu połączymy 10 szt. paneli SL100CE-24M. Dadzą one łącznie 10*24V=240V. Tym samym otrzymamy moc 1000W (10szt*100W). Przewody z fotoogniw („+” i „–”) łączymy do grzałki 230V (dla grzałki w praktyce nie ma znaczenia czy to prąd stały czy zmienny). Dzięki temu grzałka będzie grzała z większą mocą kiedy będzie słońce, z mniejszą, kiedy będą chmury lub noc, ale cały czas będzie grzała! Gdyby woda miała się zbytnio nagrzać, warto w obieg elektryczny między grzałkę a fotoogniwa włączyć termostat, który odetnie zasilanie grzałki przy zadanej temperaturze. Instalacja prosta, sprawna i niezawodna. Mało tego, fotoogniwa mogą być różne.

Ktoś mógłby powiedzieć dobrze, ale przecież to tylko 1kW, a np. kolektory słoneczne mają moc co najmniej 2,5kW. Faktycznie kolektory jako takie mają zwykle moc większą, tylko że spora część tej mocy jest tracona. Wynika to z pośrednich czynników takich jak przepływ ciepła przez rury oraz kilkukrotna wymiana ciepła na kolejnych wymiennikach. Dodatkowo kolektor słoneczny nie będzie już grzał wody, jeżeli sam nie będzie dość nagrzany. Przy różnicy temperatur mniejszej niż 10 stopni C pompa nie włączy obiegu glikolu. Zauważmy też, że potrzeba energii na pracę pompy. Dla fotoogniw wystarczy dowolna ilość fotonów, a one już zaczną przekazywać energię do grzałki.

Zimą praktycznie nie ma mowy, żeby nawet kolektory próżniowe mogły się nagrzać do takiego stopnia, żeby zaczęły przekazywać ciepło do wody. Dla fotoogniwa wystarczy, że będzie widno. Nie musi być słońca! Latem kolektory słoneczne mogą osiągać zbyt wysoką temperaturę, co może doprowadzić nawet do zagotowania glikolu. Dlatego instalację trzeba czasem zakryć lub schłodzić. Fotoogniwa nie wymagają żadnych dodatkowych zabiegów. Termostat po prostu odcina zasilanie.

Możemy przyjąć, że moc fotoogniw może być 2,5 raz mniejsza, niż moc cieplna kolektorów słonecznych dla instalacji o tych samych parametrach użytkowych.Schemat grzania wody

Proszę teraz porównać koszty kompletnej instalacji z kolektorów słonecznych, przemyśleć, ile bałaganu będzie podczas przekuwania się przez ściany, stropy podczas instalacji rur, dodać koszt serwisowania pompy, wymiany glikolu itp. i porównać to do położenia dwóch przewodów od fotoogniw do najczęściej już istniejącej grzałki.

Ktoś mógłby w tym miejscu zapytać: "gdzie jest w tym wszystkim kruczek? Dlaczego wszyscy montują kolektory zamiast fotoogniw?" Odpowiedź jest prosta. Po pierwsze ceny fotoogniw w ostatnim okresie spadły o ponad 50%,  a nie wszyscy jeszcze są tego świadomi i porównują stare ceny. Po drugie na kolektory słoneczne są dotacje, a na fotoogniwa nie. Wreszcie po trzecie ten 1kW fotoogniw zajmuje około 4 razy więcej miejsca niż 2,5kW kolektorów słonecznych. Nie każdy ma tak dużo wolnej powierzchni.

Ogniwa fotowoltaiczne mają jeszcze jedną istotna cechę. Po zastosowaniu przetwornicy zawsze można wykorzystać fotoogniwa do zasilania własnych odbiorników 230V lub, jeżeli ktoś tylko zechce, może wytworzoną energię elektryczną odsprzedać do zakładu energetycznego.