Fotovoltická energia

Fotovoltická energia

Fotovoltika je technický obor zaoberajúci sa premenou slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Slnko je hlavný zdroj energie našej planéty už od jej vzniku pred 4 miliardami rokov a ďalšie 4 miliardy rokov ním bude. Je na svete väčšia istota ako fakt že zajtra opäť vyjde slnko?

Takýto spôsob získavania elektrickej energie predstavuje prirodzený, široko dostupný a trvalo udržateľný zdroj energie.

Základné pojmy vo fotovoltike

Fotovoltický článok

Je tenká (menej ako 1mm) doštička zložená z kremíka a iných materiálov s rozmermi približne 10x 10 cm. Elektrické napätie takéhoto článku je pri optimálnych svetelných podmienkach asi 0,5V. Spojením článkov vzniká fotovoltický panel, základ fotovoltického systému.

Fotovoltický panel

Je zložený z do série či paralelne pospájaných fotovoltických článkov. Panel je hermeticky zapuzdrený a uložený v hliníkovom ráme. Vrchnú časť tvorí tvrdené solárne sklo, spodnú časť tedlarová podložka na ktorej je umiestnený pripojovací box s konektormi. Podľa použitého materiálu rozdeľujeme panely na kremíkové a nekremíkové – tenkovrstvé. Najrozšírenejšie kremíkové panely ďalej delíme na monokryštalické, polykryštalické a amorfné. Nekremíková technológia, to sú predovšetkým tenkovrstvé panely CdTe, GaAs, CIS, CIGS.

Jednotka výkonu Wp

Je maximálny špičkový výkon pri štandardizovanom teste STC (Standard Test Conditions). Podmienky, slnečná energia dopadá na fotovoltický panel kolmo a má hodnotu E = 1 000 W/m², hustota atmosféry Am = 1,5, teplota článkov T = 25 °C. O výkone panelu v reálnych podmienkach viac vypovedá test NOCT (Normal Operating Cell Temperature), ktorý určuje výkon panelu pri sklone 45°, intenzita žiarenia 800 W/m², teplota 20°C, rýchlosť vetra 1 m/s.

Vplyv slnečného žiarenia na výkon panelov

Prechodom cez atmosféru sa intenzita slnečného žiarenia znižuje. Na zemskom povrchu preto registrujeme tri základné druhy slnečného žiarenia – priame slnečné žiarenie, rozptýlené – difúzne (vplyvom oblačnosti) žiarenie a žiarenie odrazené od zemského povrchu alebo iných objektov. Ideálnymi podmienkami pre výrobu elektriny z fotovoltických panelov je priame slnečné žiarenie a teplota prostredia 25°C. Zvýšenie teploty panelov o 1°C, predstavuje pokles jeho výkonu o cca 0,4%.

Optimálny sklon a orientácia panelov

Optimálny sklon a orientácia panelov je priamo na juh so sklonom panelov 30°-35°. Pri odklonení o 20° na JV či JZ sú straty na výkone cca 5%. Sklon panelov závisí od typu inštalácie a spôsobu jeho využívania, pri celoročnej prevádzke ostrovných systémov je výhodné umiestniť panely viac "kolmo", ideálne 60°.