Id kategorii - 453
Itemid - 1089
view - article
id - 2840
referer -
uri - /odnawialne-zrodla-energii/2840-fotowoltaika-odc-3-tajniki-technologii
boś

ZOBACZ

Programy
i kampanie Fundacji

WSZYSTKIE TREŚCI NA PORTALU POWSTAJĄ WE WSPÓŁPRACY Z WIODĄCYMI OŚRODKAMI NAUKOWO-BADAWCZYMI

pointer_zobaczZdrowo jem, więcej wiem!
konkurs dla klas I-III

pointer_zobaczPostaw na słońce
konkurs dla szkół

pointer zobaczTradycyjny sad
konkurs grantowy

pointer_zobaczPlanujeGotuje.pl
kreator jadłospisów

pointer zobaczBrudnoTu
mapa dzikich wysypisk 

Więcej…

Aktualna kampania

PG baner strona APZ

Piramida zdrowego
żywienia

Zobacz co kryje się pod każdym
piętrem piramidy

boś

Postaw na Słońce

PNS 7 logo

Proszę zarejestrować się w serwisie przed zapiseaniem się na listę wysyłkową.
No account yet? Register

Fotowoltaika odc. 3: Tajniki technologii

fotowoltaika 03 tajniki technologiimgr inż. Maciej Juźwik

 

Moduły dzielą się na kilka klas pod względem technologii wykonania ogniw fotowoltaicznych, z których są zbudowane. Dalszy podział związany jest z przyjętą obróbką oraz bardzo licznymi i w ogromnym tempie rozwijającymi się usprawnieniami, zwykle objętymi tajemnicą firm. Na rynku trwa pogoń za technikami pozwalającymi na skuteczne nakładanie możliwie cienkich warstw budujących ogniwo fotowoltaiczne, aż do grubości molekularnych.

 

Powszechnie występuje ograniczenie dostępności najsprawniejszych wyrobów fotowoltaicznych przez przodujące kraje, np. USA. Podstawowy podział związany z użytym materiałem jest następujący:

  • Krzem: krystaliczny (monokrystaliczny, polikrystaliczny, cienkowarstwowy) lub amorficzny
  • Związki półprzewodnikowe: Chalkogenki (CdTe, CIS, inne chalkopiryty) oraz związki III-V grupy Układu Okresowego (GaAs, InP)
  • Przykłady innych rozwiązań: barwnikowe oraz struktury organiczne (np. perowskity)

tajniki technologii rys 01

 

Najpowszechniej wykorzystywane są moduły wykonane w technologii krzemu krystalicznego. Składają się one z grupy odpowiednio połączonych ogniw fotowoltaicznych. Łączenie ogniw pozwala uzyskać wymagane wartości prądów i napięć. Połączenie szeregowe polega na połą­czeniu elektrody ujemnej pierwszego ogniwa z dodatnią elektrodą następnego. Powoduje to wzrost napięcia – napięcia kolejnych ogniw są sumowane. Połączenie równoległe powoduje wzrost natężenia prądu na zaciskach modułu – zgodnie z prawem Kirchhoffa są one sumowane.

 

Podczas pracy systemu fotowoltaicznego na modułach pojawia się napięcie stałe, które falownik zamienia na napięcie zmienne, potrzebne w większości urządzeń domowych. Falownik (inwerter) jest elementem, który łączy moduły fotowoltaiczne z siecią elektroenergetyczną lub obciążeniem zmiennoprądowym.

 

Wyróżnia się falowniki produkowane specjalnie na potrzeby systemów przyłączonych oraz tych nieprzyłączonych do sieci. Ich sprawność może dochodzić nawet do 99 proc. Dodatkową, coraz częściej stosowaną, funkcją falownika jest możliwość monitorowania syste­mu. Nowoczesne inwertery zbierają dane o pracy systemu. Gdy odczytane parametry mogą jej zagrozić, specjalne zabezpieczenia w porę rozłączą instalację, ratując ją przed zniszczeniem.

tajniki technologii rys 02

Rys. Przekrój przez moduł fotowoltaiczny w technologii krzemu krystalicznego. Połączone
szeregowo ogniwa fotowoltaiczne umieszczone są we wspólnej ramie i przykryte szybą ochronną.
Źródło: SolarpraxisAG, Berlin, Niemcy

 

Aby niedołączony do sieci system fotowoltaiczny mógł być wykorzystany jako samodzielne źródło zasilania, potrzebuje akumulatorów. W okresie, gdy promieniowanie dociera do modułu fotowoltaicznego, energia ze Słońca jest w nich magazynowana.


Czas naładowania jest zależny od pogody oraz od położenia geograficznego obszaru, na którym użytkowany jest system PV. Ważne, aby akumulator był odporny na głębokie rozładowania.
Konstrukcję wsporczą instalacji montuje się na dachu lub gruncie tak, aby kąt nachylenia modułów wynosił około 30°. Zwiększenie bądź zmniejszenie kąta nachylenia ograniczy produkowaną energię, ale ta strata nie jest drastyczna i w niektórych przypadkach warto rozważyć rozmieszczenie modułów pod innym kątem. Co do azymutu, to także możliwe są odchylenia od kierunku ekspozycji na południe. Co więcej, można nawet zalecać niewielkie odchylenie ku zachodowi, gdyż w Polsce rano często występują silne zamglenia lub wręcz mgły.


Niezwykle groźnym zjawiskiem dla instalacji fotowoltaicznej jest zjawisko zacienienia. Dlatego też planując instalację fotowoltaiczną, należy zwrócić uwagę na wszelkie czynniki, które mogą powodować zacienienie modułów i w miarę możliwości je usunąć.

tajniki technologii rys 03

Rys. Efekt gorącego punktu. Źródło: Solarpraxis AG, Berlin, Niemcy

 

Efekt gorącego punktu (Hot Spot) może wystąpić, gdy jedno z ogniw modułu fotowoltaicznego zostanie zacienione. W takiej sytuacji przestaje ono produkować energię, z kolei prąd produkowany przez pozostałe ogniwa przechodzi przez ogniwo zacienione, powodu¬jąc wzrost jego temperatury, co może prowadzić do uszkodzeń modułu. By uniknąć tego zjawiska, stosowane są diody bocznikujące (by-pass), które odcinają zacienione ogniwa.


Istnieje wiele dostępnych standardów systemów montażowych uzależnionych od powierzchni, na której montowany jest system fotowoltaiczny oraz tego jaki kąt nachylenia płaszczyzny pragniemy uzyskać. Elementy systemu montażowego powinny być wykonane z aluminium, stali nierdzewnej lub stali cynkowanej ogniowo. Powszechnie dostępne są standardowe konstrukcje montażowe do zastosowań naziemnych (na fundamencie palowym, na śrubę wkręcaną oraz na fundamencie betonowym). W przypadku zastosowań konstrukcji dachowych stosuje się szyny i haki montażowe oraz klemy mocujące.


Eksploatacja modułów fotowoltaicznych odbywa się bezobsługowo. W wyjątkowych przypadkach silnego zanieczyszczenia powierzchni modułów dopuszczalne jest mycie powierzchni czystą wodą, która nie jest pod ciśnieniem, bez użycia detergentów. Obserwowana jest wysoka trwałość modułów, wynosząca nawet 25 lat, przy zachowaniu gwarancji parametrów pracy modułu: wydajności około 90 proc. przez 10 lat użytkowania i powyżej 80 proc. po 25 latach.

 

Zapraszamy do zapoznania się z innymi odcinkami cyklu o Fotowoltaice:

Kalkulator zdrowia dziecka

Kalkulator zdrowia dziecka

Diety w rytmie fit
Higieniczna Kuchnia - W Polsce wciąż wolimy jadać w domu niż na mieście. Być może dlatego, że wyjście do restauracji traktujemy jako coś specjalnego i rezerwujemy na szczególne okazje. A może dlatego, że boimy się żywności niewiadomego pochodzenia i zatruć pokarmowych? Jednak musimy zdawać sobie sprawę, że większe niebezpieczeństwo zatrucia czyha na nas we własnej kuchni!