Vyžiadajte si odbornú konzultáciu

Fotovoltika a princíp fungovania fotovoltických panelov

Vyžiadajte si odbornú konzultáciu

Fotovoltické panely môžete vďaka ich klesajúcej cene a štátnej podpore vidieť na strechách čoraz väčšieho počtu domov. Čítajte ďalej a dozviete sa, ako sa v nich svetelná energia mení na elektrickú, po akých typoch panelov sa oplatí siahnuť a akým spôsobom ich môžete využiť.    

Fotoelektrický jav, pri ktorom sa svetelná energia mení na elektrickú, bol opísaný už v roku 1839. Bežná populácia ho začala využívať až v 80. rokoch 20. storočia, keď sa objavili prvé digitálne hodinky a kalkulačky napájané malými fotovoltickými článkami

Dnes fotovoltiku využívame aj na výrobu elektriny pre jednotlivé budovy – či už na miestach bez rozvodnej siete, alebo v zastavaných oblastiach. Uplatnila sa aj v menších či väčších fotovoltických elektrárňach, nezriedka s výkonmi v stovkách megawattov.  

Základným stavebným prvkom premeny slnečnej, resp. svetelnej energie na elektrickú je samotný fotovoltický článok. Výraz fotovoltika je potom odvodený od slova foto (svetlo) a volt (jednotka elektrického napätia).  

Vedeli ste, že?  

Fotovoltický článok je často označovaný aj ako fotovoltaický, solárny, resp. slnečný. V slovenčine je správny výraz fotovoltický.

Rozdiel medzi fotovoltickým panelom, článkom a systémom  

Za premenu svetelnej energie na elektrickú je zodpovedný už spomenutý fotoelektrický jav. Pri ňom dochádza k dopadu fotónov (elementárnych častíc svetla a iného elektromag. žiarenia) na polovodičový PN priechod, čo má za následok uvoľňovanie a hromadenie voľných elektrónov

Ak PN priechod doplníte o dve elektródy (anódu a katódu), dostanete fotovoltický článok, z ktorého môžete odoberať jednosmerný prúd. Dopadom svetla na takýto článok teda dochádza k priamej premene svetelnej energie na elektrickú.  

Fotovoltický článok má sám osebe nízke napätie i výkon, preto sa články zoskupujú do väčších celkov a vytvárajú tzv. fotovoltické moduly (panely). Spojením viacerých panelov vznikajú panelové reťazce (stringy) s požadovaným výstupným elektrickým výkonom a napätímSpojením reťazcov a striedač/menič vznikne fotovoltický systém.


Typy fotovoltických panelov  

Najčastejším materiálom na výrobu fotovoltických panelov je v súčasnosti kremík. Aby výrobcovia dosiahli odolnosť panelov voči poveternostným vplyvom a dlhú životnosť v rozmedzí 20 – 30 rokov, ukladajú ich do hermeticky uzavretých obalov. Z vrchnej strany ich tvorí tvrdené sklo, ktoré zabezpečí dostatočnú priepustnosť svetla.   

V praxi sa môžete stretnúť s tromi typmi fotovoltických panelov: 

Monokryštalické – majú najvyššiu celkovú účinnosť (vyše 20 %), zároveň však aj najvyššiu cenu. Oproti polykryštalickým majú o niečo nižší výkon pri slabšom slnečnom žiarení. V praxi to však nie je problém vykompenzovať inštaláciou väčších a výkonnejších panelov. Monokryštalické panely sú v súčasnosti najpopulárnejšie práve pre svoju vysokú účinnosť.  

Polykryštalické – ich články sa vyrábajú z kremíka tvoreného niekoľkými kryštálmi. Oproti monokryštalickým sú jednoduchšie na výrobu, a teda aj lacnejšie. Na rozdiel od nich dosahujú o niečo vyšší výkon pri slabšom slnečnom svetle, no daňou za to je nižšia celková účinnosť. Aj to je dôvod, prečo sa používajú čoraz menej.  

Amorfné – dosahujú ešte nižšiu celkovú účinnosť než polykryštalické fotovoltické články (8 – 14 %). Ich hlavnou výhodou je nízka cena a hmotnosť. Vzhľadom na nízku účinnosť však potrebujete veľkú plochu strechy, aby ste s nimi dosiahli potrebný výkon. Rovnako ako polykryštalické články sa teda používajú čoraz menej.  

Príklad z praxe:   

Polykryštalický fotovoltický panel s rozmermi 1 690 × 990 mm dodá pri intenzite slnečného žiarenia 1 000 W/m2 približne 250 Wp výkonu (wattpeak, t. j. jednotka max. špičkového výkonu panelu). Na výrobu 1 000 Wp elektriny budete teda potrebovať panely s plochou cca 6 – 8 m2. Takýmito panelmi na danej ploche môžete pokryť cca tretinu ročnej spotreby elektriny priemernej domácnosti

Použitie fotovoltických systémov  

Fotovoltické panely môžete využiť dvomi spôsobmi. Prvým je autonómne, resp. ostrovné využitie bez prepojenia s rozvodnou sieťou (nazýva sa off-grid). V týchto aplikáciách je slnečná energia hlavným zdrojom elektriny napríklad pre osamotené budovy (chaty, záhradné domčeky), ale aj pre meteorologické a iné meracie stanice alebo jednotlivé spotrebiče.    

Pri on-grid systémoch je objekt napojený na rozvodnú sieť, pričom môže byť napájaný z fotovoltiky a v prípade nedostatku slnečného žiarenia alebo vybitia batérií aj z rozvodnej siete.   

Tak ako pri off-grid systémoch, aj v tomto prípade musíte využiť na získanie 230 V, resp. trojfázových 400 V vhodný striedač. Musíte však zabrániť pretekaniu vyrobenej elektriny do rozvodnej siete. Po dohode s distribútorom elektriny a po inštalácii vhodných komponentov môžete prebytočnú energiu z fotovoltiky aj predávať do rozvodnej siete. 

Udržateľnosť, nezávislosť i lacnejšia elektrina

Hoci boli základy fotovoltiky položené pred takmer 200 rokmi, až v súčasnosti sa vďaka poklesu cien stala táto technológia dostupnou na nasadenie v domácnostiach. Počiatočná investícia do nej stále nie je zanedbateľná, nízke ceny však skrátili dĺžku jej návratnosti o niekoľko rokov. Tú môžete ešte urýchliť využitím dotácií z programu Zelená domácnostiam. Výsledkom pre vás bude nielen dobrý pocit, že ste prispeli k udržateľnému životnému prostrediu, ale aj zníženie závislosti od drahej elektriny a odolnosť voči výkyvom jej cien