Uzyskiwanie energii z promieniowania słonecznego. Opis mechanizmu

Fotowoltaika jest jednym z najpopularniejszych sposobów pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł. Ekologiczna, nieinwazyjna i gwarantująca w przyszłości duże oszczędności inwestycja jest kluczowym rozwiązaniem, które ogranicza destrukcyjną działalność człowieka w obszarze pozyskiwania energii.

W przypadku instalacji fotowoltaicznych kluczową rolę ogrywają promienie słoneczne, których energia zostaje przekształcona w energię elektryczną za pomocą specjalnych urządzeń. Mechanizm pozyskiwania energii ze słońca nie jest skomplikowany, ale wymaga zastosowania instalacji, złożonej z kilku kluczowych urządzeń, które są odpowiednio zamontowane w dobrze nasłonecznionych miejscach taki jak np. dachy budynków.

Jak działa instalacja fotowoltaiczna?

Podstawowymi elementami instalacji fotowoltaicznej są: panele fotowoltaiczne, inwerter (nazywany również falownikiem), zabezpieczenia chroniące przed awariami takie jak np. zabezpieczenia przeciwnapięciowe, które stanowią ochronę przed wyładowaniami atmosferycznymi oraz elementy montażowe, zapewniające stabilne i jak najefektywniejsze względem absorpcji promieni słonecznych umieszczenie paneli w danym miejscu. Panel fotowoltaiczny składa się z grupy modułów fotowoltaicznych zasilających jeden inwerter. Moduły z kolei złożone są z ogniw fotowoltaicznych wytwarzanych z mono- lub polikrystalicznego krzemu (który jest półprzewodnikiem). Panele montowane są za pomocą gwarantujących ich stabilność konstrukcji wsporczych, umieszczanych najczęściej na dachach lub na niezacienionym gruncie.

Elektrony znajdujące się w panelach fotowoltaicznych są wprowadzane w ruch poprzez absorpcję fotonów, czyli cząsteczek promieniowania słonecznego. W taki sposób wytworzona w modułach energia ma postać prądu stałego, który w dalszej kolejności zostaje przekazany do falownika. W tym urządzeniu prąd stały jest przekształcany w prąd zmienny, czyli taki, jaki znajduje się w gniazdkach. Tak wyprodukowana w instalacjach fotowoltaicznych energia może być wykorzystana na wiele różnych sposobów. Mianowicie może służyć do bieżącego wykorzystania od razu po jej wyprodukowaniu lub też może zostać zmagazynowana u dostawcy prądu i wykorzystana w późniejszym czasie np. w sezonie zimowym, kiedy nasłonecznienie jest mniejsze niż latem.

Od czego zależy efektywność uzyskiwania energii z promieniowania słonecznego?

Efektywność instalacji fotowoltaicznych jest uzależniona od liczby paneli oraz ich ułożenia względem kierunku, w którym nasłonecznienie jest najsilniejsze i pod odpowiednim kątem nachylenia umożliwiającym optymalną absorpcję promieni. Liczba paneli zależy natomiast od ilości miejsca przeznaczonego na ich montaż, stabilności konstrukcji dachu oraz zapotrzebowania na energię w danym gospodarstwie. W tym przypadku zależność jest prosta - im więcej paneli zostanie wykorzystanych, tym większa ilość energii zostanie wytworzona. Na ilość  wyprodukowanej energii wpływa też pora roku. Mianowice więcej energii instalacja wyprodukuje w sezonie letnim niż zimowym. Co więcej, jeśli w sezonie będzie więcej deszczowych niż słonecznych dni również trzeba się liczyć z mniejszą efektywnością systemu.