Co to jest efekt fotowoltaiczny? Jest to wzbudzenie złącza półprzewodnikowego (zbudowanego np. z kryształów krzemu dotowanych fosforem i borem) za pomocą fotonów światła słonecznego.

Światło padając na płytkę ze złączem półprzewodnikowym z odprowadzeniami, które połączono, np. przez odbiornik o odpowiedniej rezystancji), powoduje przepływ prądu elektrycznego. W zależności od materiałów, z jakich zrobiono złącza (mono-, polikrystaliczny lub amorficzny krzem, CdTe, inne) ogniwa mają różne napięcie i są w stanie dać prąd o różnym natężeniu. Ogniwa łączy się w panele o żądanym dla całkowitej instalacji napięciu i prądzie. Aktualnie produkowane komercyjnie panele mają sprawność 13–17% przetworzenia energii Słońca w prąd w zależności od zastosowanej technologii.

Typy instalacji
Generalnie instalacje fotowoltaiczne można podzielić na dwa podstawowe typy; pracujące na sieć wydzieloną (off-grid) i zintegrowane z siecią energetyczną (on-grid). Te pierwsze, składają się z paneli fotowoltaicznych, regulatora ładowania, baterii akumulatorów oraz przetwornicy DC/AC. Istnieją również instalacje tego typu pracujące na sieć wydzieloną prądu stałego, ale wtedy konsekwentnie cała instalacja wewnętrzna musi pracować na prąd stały (stosowane np. na łodziach czy kamperach). Do użytku domowego stosuje się jednak najczęściej wydzieloną sieć 230 VAC, pracującą z odpowiedniej mocy przetwornicą DC/AC. Jeżeli dołączymy do tego odpowiednio duży zestaw akumulatorów, możemy zasilać wybrane lub nawet wszystkie odbiorniki naszego domu w energię elektryczną pozyskiwaną wyłącznie z OZE przez czas określony ich pojemnością i zapotrzebowaniem domu na energię (…)
Integracja systemu PV z innymi urządzeniami w domu
Obydwie formy współpracy naszej elektrowni fotowoltaicznej wymagają w warunkach polskich zaplanowania przemyślanej, racjonalnej i ekonomicznie uzasadnionej współpracy z domową siecią elektryczną. Praca z siecią zewnętrzną nie zawsze jest opłacalna. Zgodnie z obowiązującym ustawodawstwem jej cena w dużym stopniu zależy od kraju, w którym zostaje przekazana do sieci. Okazuje się, że ta sama kilowatogodzina energii wyprodukowana w Niemczech czy Wielkiej Brytanii, dzięki funkcjonującym tam ustawom feed-in-tariffs (czyli dopłat do energii pobieranych od wszystkich odbiorców i stworzenia w ten sposób funduszu trafiającego do prosumentów energii ze źródeł odnawialnych), będzie warta znacznie więcej niż w Polsce. W Polsce praktycznie można będzie za nią dostać 25 gr (przy cenie zakupu 1 kWh wraz z przesyłem za 55 gr), kiedy w Niemczech dostaniemy za nią znacznie więcej niż nawet zapłacimy za kupioną tam kilowatogodzinę. Jasno z tego wynika, że w Polsce nie opłaca się (na razie) produkcja własnej energii elektrycznej na sprzedaż, skoro dostaniemy za nią mniej niż połowę tego co zapłacimy za energię z ZE. Pierwsi prosumenci różnie reagują na ten stan rzeczy. Na pewno dużym producentom opłaca się pomimo wszystko sprzedawać energię do sieci. Mniejsi próbują to robić nielegalnie lub energię kupowaną z sieci energetycznych „zastępować na miejscu” wyprodukowaną u siebie. W związku z tym projektowane w ten sposób instalacje (na dziś) mają w jak największym stopniu zaspokoić potrzeby energetyczne budynku mieszkalnego w czasie, kiedy świeci słońce lub/i wieje wiatr. Okazuje się bowiem, że składowanie energii elektrycznej przy obecnych cenach akumulatorów (czy super kondesatorów) jest nieopłacalne ze względu na ich żywotność. (…)

Clipboard02


Czy PV się opłaca?

Chcąc kupić energię elektryczną w ZE, za 1 kWh z przesyłem i kosztami stałymi musimy zapłacić 55 gr, ale chcąc odsprzedać ją do sieci energetycznej, otrzymamy ok. 20 gr za 1 kWh (nie mając firmy zajmującej się koncesjonowaną produkcją energii elektrycznej, mogącą liczyć dodatkowo na zielone certyfikaty). W rezultacie Jan Kowalski mając własną przydomową elektrownię PV nie jest zainteresowany sprzedażą swojego „zielonego prądu”. Przykładowo, jeżeli jego dom zużywa średnio 1 kWh na każde dwie godziny, i udało mu się zaspokajać z mikroelektrowni PV potrzeby energetyczne w 100% przez 72 godziny, to po trzech dobach pracy wszystkich urządzeń w swoim domu, które zużyły 36 kWh, nie zapłacił do ZE 36 x 0,55 = 19,80 zł. Zatem wartość wyprodukowanej (prywatnie dla niego) energii elektrycznej wynosi 19,80 zł – czyli tak jakby sprzedał ja do ZE po 55 gr/kWh, a nie po 20 gr za kWh jak oferował mu ZE czy PSE. Oczywiście problem w tym, ile go kosztowała elektrownia OZE, ale to osobne duże zagadnienie. Należy pamiętać, że praca na sieć wydzieloną to koszt zakupu i amortyzacji w dłuższym czasie wszystkich urządzeń, i właśnie tym zajmiemy się w dalszej części.(…)
W Polsce mamy już pierwszą elektrownię 1 MW, w sumie jest ich ok. 3 MW, a więc jesteśmy na samym początku drogi, choć warto zauważyć, że planowane elektrownie jądrowe dadzą zaledwie 2 x 1,6 GW. Polsce opłaca się zacząć gonić kraje Europy (32 kraje mają feed-in-tariff) ze względu na ceny energii z OZE, która szybko zacznie tanieć. Warto też wspomnieć o redukcji emisji CO₂ i realnym zwiększeniu udziału OZE w bilansie energetycznym kraju, którego zadeklarowany poziom 15% na rok 2020 jest nie do zrealizowania bez pospolitego ruszenia na Słońce, a więc fotowoltaika może się opłacać.

 

dr inż. Jacek Biskupski   

 
Czytaj całość w GlobEnergia 3/2012
okladka-new-3-2012