Zestawy fotowoltaiczne – co wchodzi w ich skład
Polska w 2020 roku uplasowała się na 4 miejscu pod względem przyrostu mocy zainstalowanej fotowoltaiki. Ze względu na ekologiczny aspekt ten pęd może cieszyć, ponieważ układy PV (skrót z ang. photovoltaic) należą do czystej energii, która obniża używanie źródeł kopalnianych. Dla wielu osób ważniejszym kryterium jest uzyskanie oszczędności z takiego systemu. Warto się zatem zapoznać z budową całego układu fotowoltaicznego, aby dowiedzieć się, czy opłaca się zacząć oszczędzać już na etapie zakupów, a jeszcze przed zamontowaniem paneli.
Fotowoltaika, jasne jak słońce?
Fotony za sprawą wiatru słonecznego kończą swoją długą drogę na wielu ogniwach fotowoltaicznych. Takie ogniwo jest głównie półprzewodnikiem krzemowym, na którym foton ze swoją energią elektromagnetyczną wybija elektrony, które zaczynają krążyć wokół elektrod ogniwa.
W efekcie zderzenia fotonu i wybicia elektronów następuje różnica potencjałów, a gdzie potencjał tam przepływ prądu. Z takich ogniw uzyskuje się napięcie stałe, które jest następnie zamieniane na napięcie przemienne, takie jakie jest w gniazdkach. Jak jest możliwa taka zamiana charakterystyki prądu ? O tym jest następny punkt.
Wyodrębnia się kilka typów paneli fotowoltaicznych różniących się na poziomie budowy strukturalnej np. panele krzemowe polikrystaliczne i monokrystaliczne, czy na poziomie chemicznym – tellurk kadmu (CdTe), który należy do paneli cienkowarstwowych. Ten ostatni jest bardziej elastyczny od standardowych paneli krzemowych, przez co jest także bardziej estetyczny, ale ma jedną wielką wadę, a mianowicie jest mniej wydajny, przez co trzeba zainstalować więcej ogniw. W tym momencie należy też wspomnieć o polskiej fizyk Oldze Malinkiewicz, która opracowała proces wytworzenia perowskitowego ogniwa słonecznego, mogący zrewolucjonizować tę branżę, ponieważ umożliwia wytwarzanie na przykład ogniw na telefonach komórkowych czy na szybach. Warto również zaznaczyć, że panele fotowoltaiczne nie są jedynym elementem, który tworzy całą instalację. Do całego systemu potrzebne są komponenty PV, które wraz z panelami tworzą cały zestaw fotowoltaiczny.
Falownik ważna rzecz
Falownik, inaczej inwerter sprzęga panele PV i zamienia uzyskaną z nich energię elektryczną prądu stałego na prąd przemienny, aby móc go oddać do sieci energetycznej i dzięki temu odebrać należne profity w postaci niższych rachunków. Falownik jest zwiadowcą i zawiadowcą, pełni dodatkowe ważne funkcje monitorowania, optymalizowania parametrów napięcia i częstotliwości. Wiele inwerterów daje możliwość kontrolowania pracy instalacji PV poprzez moduł Wi-Fi wraz z oprogramowaniem. Główny ich podział obejmuje falowniki sieciowe (on-grid) bądź wyspowe (off-grid). Pierwszy rodzaj jest najbardziej rozpowszechnionym, który charakteryzuje się podłączeniem do sieci elektrycznej, natomiast drugi jest pozbawiony tego podłączenia. W przypadku inwertera sieciowego jego ważnym zadaniem jest niedostarczanie prądu do sieci w momencie jej awarii. Funkcja ta jest bardzo istotna ze względu na to, że niweluje ryzyko porażenia elektryka. Falownik wyspowy musi być podłączony do akumulatora w celu możliwości magazynowania nadwyżki energii elektrycznej. Taki układ jest najlepszy dla lokalizacji, gdzie nie ma możliwości podłączenia się do sieci elektrycznej, na przykład na działkach.
Mały falownik, a wielkie zadanie
W przypadku sytuacji, gdzie nie można uzyskać równomiernego nasłonecznienia paneli czy występuje zacienienie niektórych z nich, instalacja może tracić na mocy, a przez to na wydajności nawet przez jeden panel. Dzieje się tak, dlatego że panele fotowoltaiczne są połączone ze sobą szeregowo.
W momencie zacienienia i spadku mocy na panelu cały układ dostosowuje się do niego i średnia moc jest mniejsza niż sumaryczna moc poszczególnych paneli. Jednym z rozwiązań takiego problemu są mikroinwertery o odpowiednio mniejszej mocy, czyli falowniki podpięte do wszystkich paneli
z osobna. Daje to kontrolę każdego miejsca i dzięki temu na przykład w sytuacji nierównomiernego nasłonecznienia dachu moc nie dostosowuje się już do „słabszego” zespołu ogniw tylko poprzez mikroinwertery układ staje się najbardziej optymalny. Funkcję mikroinwerterów mogą spełniać optymalizatory, czyli układy elektroniczne obciążające zacieniony panel, tak aby zwiększyć wydajność także na wyjściu. Wybór systemu zależy od różnych parametrów takich jak stopień zacienienia, rodzaj dachu i oczywiście od ceny.
Przede wszystkim bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznych
Zwieńczeniem instalacji fotowoltaicznej powinno być zadbanie przez ekipę montującą o fachowe podłączenie, dobrej jakości przewody z konektorami (końcówki przewodów umożliwiające montaż np. w szafie elektrycznej) i z hermetycznymi rozdzielnicami. Należy uwzględnić montaż profesjonalnych zabezpieczeń elektrycznych, takich jak przeciwprzepięciowe, przetężeniowe, odgromowe i uziemiające. Zabezpieczenia te minimalizują zniszczenia instalacji, a co najważniejsze chronią przed niebezpieczeństwem pożaru lub porażenia prądem. Pod względem montażu samych paneli konstrukcja na ziemi powinna być stabilna i odporna na warunki klimatyczne. Podobnie sytuacja przedstawia się dla paneli na dachach – montaż ich powinien nie obciążać samej konstrukcji i być na tyle dobrze zrobiony, aby nie nastąpiły problemy w czasie wietrznej pogody.