Drogi użytkowniku

Flash nie bangla, Flash kaput ;-(

Włącz obsługę Flash lub ściągnij najnowszą wersję Adobe Flash Player.

ankieta nie istnieje
energia tradycyjna ››      Gaz płynny   (0) ››      Olej opałowy   (0) ››      Węgiel   (0) ››      Eko-groszek   (0) ››      Drewno   (0) ››      Pellet   (0) ››      Brykiet   (0) ››      Projektanci   (0) energia odnawialna ››      Pompy ciepła   (230) ››      Geotermia   (2) ››      Rekuperacja   (0) ››      Energetyka słoneczna   (0) ››      Biomasa, biogaz, biopaliwa   (0) ››      Energetyka wiatrowa   (0) ››      Odnawialne źródła energii   (1) ››      Projektanci   (0) ››      Promotorzy   (2) znajdź firmy w swoim regionie

Wprowadzenie do fotowoltaiki

technologie ponad rok temu    12.07.2011
Artur Borkowski
komentarzy 0 ocen 0 (0%)
A A A

Podziel się linkiem ze znajomym.

Twoja nazwa
podaj swój adres e-mail
podaj adres e-mail znajomego
Wprowadzenie do fotowoltaiki portal energia

Tradycyjne źródła energii z wolna, acz nieubłaganie, zaczynają odchodzić w niepamięć. Coraz więcej osób zwraca się z nadzieją w kierunku bardziej ekologicznych, odnawialnych źródeł. Przyczyn takiego stanu rzeczy wskazać można wiele- większa troska o ekologię, tańsze koszta eksploatacji (nawet przy wliczeniu kosztów instalacji, wytworzenie określonej ilości energii przy pomocy systemów solarnych jest o rząd wielkości tańsze niż w przypadku elektrowni atomowej), czy choćby nowoczesność (choć, paradoksalnie, podwaliny fotowoltaiki ukształtowały się już w 1839 roku). Niezaprzeczalnymi zaletami są przykładowo brak emisji szkodliwych substancji  do atmosfery czy nieograniczone, niezmieniające bilansu energetycznego Ziemi zasoby. Niezależnie od przyczyn, wniosek pozostaje ten sam- odnawialne źródła energii są naszą przyszłością. A przyszłość to dziś.
    Jednym z najbardziej powszechnych źródeł energii odnawialnej jest fotowoltaika- dziedzina nauki i techniki, zajmująca się pozyskiwaniem energii elektrycznej z promieni słonecznych. Jej podstawy są stosunkowo proste do wytłumaczenia, co postaramy się uczynić w poniższym artykule.

ENERGIA SŁONECZNA
    Promieniowanie słoneczne, jakie dociera do ziemi, zbliżone jest widmowo do ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 5700 K. W słoneczny dzień, po odbiciu i wchłonięciu przez atmosferę części energii, do ziemi dociera w przybliżeniu 1000 W/m² Wpływ na to mają oczywiście takie czynniki, jak pogoda czy szerokość geograficzna. W przypadku Polski, średnie nasłonecznienie wynosi ~3500 MJ*m-2*rok-1 (~1100 kWh*m-2*rok-1) na poziomą powierzchnię, co odpowiada wartości opałowej 120 kg paliwa umownego.

KONWERSJA FOTOWOLTAICZNA
    W tym momencie do akcji wkraczają systemy solarne. Ogólna zasada działania jest niezwykle prosta: opiera się na absorpcji promieniowania słonecznego docierającego do półprzewodnika (określona ilościowo tzw. współczynnikiem absorpcji α. ). Jeśli jednak chcemy wejść w szczegóły, musimy skupić się bardziej na budowie systemów. Każdy z nich składa się z kilku elementów. Pierwszym z nich jest bateria słoneczna, zwana również modułem fotowoltaicznym. To tu promieniowanie słoneczne przekształcane jest w energię elektryczną. Ma to miejsce dzięki wykorzystaniu półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów, o energii większej niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury (nośniki ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.
    Każda z baterii składa się z wielu połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych. Napięcie jednego ogniwa może zawierać się w przedziale 0,5-0,7V a prąd może sięgnąć 7,5A. Obecnie najpopularniejsze modele wykonywane są z mono- lub polikrystalicznego krzemu, których sprawność wynosi odpowiednio 15-18% i 13-17%.
    Następnym elementem jest kontroler ładowania akumulatorów. Akumulatory w ciągu dnia ładują się z baterii słonecznych, oddając w nocy zgromadzoną w sobie energię. Zadaniem kontrolera ładowania jest dbanie o to, aby akumulatory były ładowane odpowiednim napięciem, nie zostały przeładowane lub zanadto rozładowane. Przetwornica z kolei przekształca napięcie stałe o wartości 12V na napięcie przemienne o wartości skutecznej 230V, z jakim mamy do czynienia w każdym domowym gniazdku.
    Kolejnym ważnym czynnikiem są wszelkiej maści zabezpieczenia systemu. Zestawy solarne narażone są na wiele szkodliwych czynników, jak choćby wyładowania atmosferyczne, dlatego warto pamiętać o jakiejś formie przed nimi ochrony. Urządzenia takie, jak ochronniki przeciwprzepięciowe są ważną częścią każdego systemu, dlatego nie należy o nich zapominać.
   
KLASYFIKACJA SYSTEMÓW FOTOWOLTAICZNYCH
    Powyższy opis jest możliwie ogólny, warto więc zaznaczyć, że systemy fotowoltaiczne występują w kilku rodzajach. Systemy autonomiczne zasilane są bezpośrednio z modułów. Sprawa ma się inaczej w przypadku systemów autonomicznych na prąd stały DC-DC, gdzie moduły produkują energię, wykorzystywaną później do ładowania akumulatora, z którego może być pobrana o każdej porze dnia i nocy. Ważnym elementem takich systemów jest kontroler (lub regulator) ładowania. Podobne do ostatnich są systemy autonomiczne produkujące prąd przemienny 230V DC-AC, wyposażone dodatkowo w przetwornicę napięcia, która przetwarza prąd stały na prąd przemienny 230Vac. Spotkać się można również z systemami autonomicznymi – hybrydowymi, wyposażonymi dodatkowo w generator prądotwórczy lub wiatrak, który służy do produkcji energii w okresach szczytowego zapotrzebowania. Ponadto istnieją systemy podłączone do sieci, służące do komercyjnej produkcji energii, sprzedawanej do sieci publicznej. Wyposażone są w specjalny falownik, który przemienia prąd stały na prąd przemienny i synchronizuje system z siecią. Pełni on również rolą zabezpieczenia w przypadku awarii sieci.

    Pomimo pozornie skomplikowanego opisu zasad działania, systemy fotowoltaiczne są prostym i efektywnym w eksploatacji rozwiązaniem dla wszystkich zainteresowanych alternatywnymi sposobami pozyskiwania energii. Panele solarne znajdują wykorzystanie w wielu dziedzinach, od zasilania osobistych urządzeń małej mocy (jak kalkulatory czy zegarki), przez instalacje zasilające domy mieszkalne (czy, na przykład, przyczepy campingowe), po wielkie elektrownie solarne (tzw. helioelektrownie) i , choć koszta instalacji są stosunkowo wysokie, korzystanie z nich na dłuższą metę okazuje się bez porównania tańsze niż w przypadku bardziej tradycyjnych rozwiązań. W przypadku gospodarstwa domowego już kilka fotoogniw zapewni relatywnie duży spadek opłat za energię elektryczną. Z kolei firmy skorzystają na takiej inwestycji nie tylko dzięki obniżeniu kosztów działalności, czy dodatkowemu zabezpieczeniu w energię w razie braku w dostawach prądu od energetyki. Jest to również przykład zastosowania tzw. marketingu ekologicznego, polegającego na utrzymywaniu opinii firm przyjaznych środowisku i zyskującego coraz większą popularność na zachodzie. Za rodzimy przykład niech posłuży Tesco w Zdzieszowicach na Opolszczyźnie, gdzie zużycie energii zmalało o 30%.
    Dziedzina, jaką jest fotowoltaika nadal prężnie się rozwija. Nieprzerwanie trwają badania nad wprowadzaniem coraz to nowych rozwiązań (takich, jak organiczne fotoogniwa, konwersja fotochemiczna czy termoliza wody), mających na celu uczynienie odnawialnych źródeł energii bardziej przystępnymi i opłacalnymi. Mnogość istniejących już opcji pozwoli z kolei każdemu zainteresowanemu wybrać zestaw, najbardziej odpowiadający jego oczekiwaniom.
    Przyszłość to dziś- warto mieć to na uwadze, czy to ze względów ekonomicznych, czy też ekologicznych, kiedy następnym razem przyjdzie nam wybierać rozwiązania, które zagoszczą w naszym domu.
   
 

+ 0 głosów: 0 (0%) 0 -
Komentarze (0) portalenergia.pl nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Wpisy nie związane z tematem, wulgarne, obraźliwe, naruszające prawo będą usuwane (regulamin). dodaj komentarzbądź pierwszy!
treść komentarza