Ogniwa fotowoltaiczne Systemy fotowoltaiczne wykorzystują zjawisko konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. Wykonane są z głównie z krzemu. Gdy na ogniwo padają promienie słoneczne pomiędzy warstwami z ładunkiem dodatnim i ujemnym wytwarzane jest napięcie na pojedynczym ogniwie ok. 0,5 V i 2 W mocy. Moduły zbudowane z ogniw łączy się w panele aby uzyskać większe użyteczne napięcie. Łącząc je w panele składające się z kilkunastu a nawet kilkudziesięciu ogniw można uzyskać napięcie ok. 12V i moc ok. 80 W. Analogicznie możliwe jest łączenie ogniw w jeszcze większe zestawy paneli, aby uzyskać większe napięcie i moc.
Zastosowanie ogniw jest uzasadnione ze względu na produkowanie przez nie energii bez emisji dwutlenku węgla i innych szkodliwych czynników wpływających na środowisko. Ogniwa zbudowane z krzemu można podzielić na: 1. Monokrystaliczne Pojedyncze ogniwa wykonane z jednorodnego krzemu są połączone w panel. Bloki krzemu pocięte na warstwy o grubości ok. 0,3mm stanowią rdzeń ogniwa. Osiągają one najwyższą sprawność nawet powyżej 15 % a także wykazują dużą żywotność. Ich koszty produkcji są największe spośród innych rodzajów.
2. Polikrystaliczne Na ogniwa składają się moduły zbudowane z wielu małych kryształów krzemu, co w efekcie daje strukturę niejednolitą o wyglądzie przypominającym szron na szybie. Ich sprawność jest niższa od modułów monokrystalicznych, poniżej 15 % co wiąże się z niższą ceną. Z tego względu ich zastosowanie jest najbardziej powszechne. 3. Amorficzne Bardzo cienka warstwa krzemu jest nałożona na inną warstwę np. szkło. Ich sprawność sięga rzędu 8,5 %. Najczęściej spotykane w małych urządzeniach typu kalkulatory, zegarki.
4.Polimerowe Elastyczne ogniwa na warstwie folii. Ich zaletą jest prosta produkcja i niewielka cena przeliczeniu na jednostkę prądu. Do tej pory jednak nie udało się uzyskać ich zadowalającej sprawności, która sięga poniżej 5 %. Jednak naukowcy w tej dziedzinie prowadzą ustawicznie badania nad zwiększeniem wydajności, ponieważ upatrują w nich początek rozwoju nowej generacji ogniw dających jeszcze większe możliwości zastosowania.
Wielkość energii wytworzonej z paneli fotowoltaicznych zależy od stopnia napromieniowania Parametrem charakteryzującym panel fotowoltaiczne jest moc szczytowa, która określa maksymalną moc dostarczoną przez panel w warunkach natężenia promieniowania 1000 W/m2. W zależności od sposobu magazynowania energii elektrycznej przetworzonej w panelu można wyróżnić trzy rodzaje systemów: 1. Systemy wolnostojące Magazynują energię w akumulatorach. Niezbędne jest oprzyrządowanie sprawdzające stan naładowania akumulatora. Ważne jest, aby akumulator nie został rozładowany i aby jego pojemność była wystarczająca by zmagazynowaną energię dostarczyć do odbiorców w czasie braku nasłonecznienia i w nocy. 2. Systemy mieszane Działają na zasadzie połączenia wytwarzania energii z ogniw, fotowoltaicznych i innego źródła energii np. generatora gazowego, spalinowego albo wiatrowego. Kontrola systemu mieszanego jest o wiele bardziej skomplikowana. Sposób magazynowania energii jest taki sam jak w przypadku systemu wolnostojącego.
3. Systemy podłączone do sieci Niepotrzebne są akumulatory do magazynowania energii, ponieważ sieć może przyjąć całą energię wyprodukowaną z ogniw. W tym systemie mogą być podłączone budynki z ogniwami i elektrownie fotowoltaiczne. U naszych zachodnich sąsiadów fotowoltaika dla budynków mieszkaniowych i użyteczności publicznej jest dofinansowywana w związku z tym rozwija się w zaskakująco szybkim tempie. Właściciele takich ogniw mają możliwość sprzedawania swojej wyprodukowanej energii po cenie wyższej niż kupują od państwa. W ten sposób zasilają sieć energetyczną odstępując od nieodnawialnych źródeł energii. W Austrii istnieją regiony gdzie powstają budynki tylko zero lub plus energetyczne ( takie jest wymaganie ) czyli produkujące tyle energii aby zaspokoić własne potrzeby i dodatkowo potrzeby energetyki państwowej.
Siedziba Google Systemy fotowoltaiczne mogą zasilać urządzenia stałoprądowe i zmiennoprądowe. Jeżeli prąd będzie zasilał sieć energetyczną potrzebna jest zamiana napięcia stałego o wartości 12 V na napięcie przemienne o wartości 230 V. Do tego celu potrzebna jest przetwornica Regulator ładowania reguluje stan naładowania akumulatora.
Zastosowanie: - polimerowe ogniwa do ładowania laptopa - dachy parkingów - wtapianie ogniw w elementy dachówek
- zasilanie oświetlenia ulicznego - zasilanie hal, magazynów, marketów, chłodni itp. - stosowanie w elementach fasad okiennych - statki kosmiczne
- w wojsku jako zasilanie urządzeń stosowanych w terenie - zasilanie parkomatów Ogniwa fotowoltaiczne naniesione na materiał namiotu - zasilanie silników łodzi
- zasilanie silników samolotów ( w fazie eksperymentalnej) - Zasilanie w energię budynków w ekstremalnie zimnych klimatach Dom na lodowcu alpejskim obłożony ogniwami w 90 % zaspokaja zapotrzebowanie budynku na energię.
- zasilanie autostrady Amsterdam wzdłuż autostrady na odcinku kilku kilometrów położone ogniwa fotowoltaiczne - zasilanie ogrzewania powietrznego w budynku. - zasilanie sygnalizacji świetlnej
- zasilanie samochodów Ogniwa na świecie i w Polsce Warunki nasłonecznienia w Polsce sprzyjają zastosowaniu ogniw fotowoltaicznych. Szczególnie duże możliwości daje zastosowanie w budownictwie jednorodzinnym.
Niestety rozwój tej dziedziny produkcji energii jest hamowany z uwagi na : - brak wsparcia ze strony Państwa ( dotacje) konstruowanie pożądanych ustaw, polityka energetyczna, ekologiczna - brak krajowych producentów ogniw - niedostateczne promowanie technologii odnawialnych źródeł energii. Polska na tle innych Państw nie zajmuje śladowe ilości procenta w światowej produkcji i zastosowaniu ogniw Na świecie notuje się wzrost rozwoju fotowoltaiki.( wg. Wikipedii). Koszt instalacji Na ilość wyprodukowanej przez panele PVC energii wpływa: - ilość padającego promieniowania na dany kierunek - stopień zacienienia budynku - nachylenie powierzchni ogniw do poziomu - moc nominalna paneli, czyli taka, jaka powstaje przy natężeniu promieniowania 1000 W/m2 Za 1kWp można uzyskać dla Warszawy ok. 0,8 MWh/rok energii.
Na koszt instalacji składają się następujące czynniki: - zakup modułów fotowoltaicznych - projekt instalacji - wykonanie instalacji Szacuje się, że koszt systemu włączonego do sieci w zależności od sprawności instalacji wynosi ok. 28 38 zł. za 1Wp ( mocy szczytowej). Nieocenione są korzyści z produkcji czystej energii emisja spada o 1,14 kg CO 2 na każdy wyprodukowaną 1 kwh energii. Źródło: publikacja Nowy Ekspert, zdjęcia Internet : www.solaris, www.galileoenergy.com, nowinytechnologiczne.blogspot.com,www.e-okna.pl i własne zbiory Pass Doradztwo Energetyczne