Fotovoltaické systémy

Fotovoltaika a fotovoltaická elektráreň

Fotovoltaická elektráreň (FVE)

FVE je zariadenie, ktoré slúži na výrobu elektrickej energie

Paralelné pripojenie FV výrobne (FVE, FVZ, MZ..)Pripojenie je možné jednofázové = 1fáza – 230 V  alebo trojfázové = 3f – 400V, kde vyrobená el. energia sa využije pre vlastnú spotrebu a prípadné prebytku buď preteči do distribuč. siete, alebo sa uskladnia do batérií, poprípade do vody. Základom sú fotovoltaické panely, ktoré sa navzájom vhodne prepoja (stringy). El. energia získaná z týchto panelov je vedená do meniča, ktorý ju transformuje na sieťové napätie 230V/400V striedavých. fotovoltaická elektráreň

Fotovoltaika – História solárnej energie

Fotovoltaika je premena svetla na elektrickú energiu.

Pôvod slova pochádza z dvoch gréckych slov „foto“ – svetlo a „volt“
– jednotka elektrického napätia. História siaha až do roku 1839, kedy za objavom stál francúzsky fyzik Alexandre Edmond Becquerel.
Trvalo viac ako 100 rokov, kým bol vyrobený prvý solárny článok v Bell laboratóriách. Účinnosť vtedajších solárnych panelov sa nedá porovnávať s účinnosťou dnešných, ktoré dosahujú až 17%.
V laboratórnych podmienka sú dosahované hodnoty u monokryštalických článkov až 24%.

 

Fotovoltaické Systémy

fotovoltika system

Fotovoltaický systém vznikne správnym pospojovaním FV panelov, riadiacich a výkonových prvkov do funkčného celku. Sú to najmä fotovoltaické elektrárne FVE, FVZ a FTVE MZ. Rozoznávame tri základné typy systémov :

1. Pripojené na sieť – systémy GRID ON. Najčastejšie a najbežnejšie využívané systémy. Sú priam stvorené pre domácnosti, ale taktiež pre firmy na šetrenie nákladov spojených s odberom el. energie z DS. Takýto systém je pripojený na objekt spolu z DS a nie je vybavený akumulátormi. Všetka vyrobená el. energia sa spotrebúva priamo v domácnosti. Prípadný prebytok el. en. sa odovzdá zdarma do DS a pri nedostatku sa z DS odoberá.

fotovoltika doma

2. Hybridné solárne systémy – je to kombinácia systému grid off a grid on. Okrem solárnych panelov a sieťového meniča obsahujú ešte nabíjačku batérií (môže byť integrovaná už v sieťovom meniči) a batérie.

tesla hybrid baterie

3. Autonómne – systémy grid off (ostrovné) sú používané na miestach kde nie je prístup verejnej distribučnej siete (DS). Musia byť vybavené akumulátormi v ktorých sa skladuje denná produkcia pre ďalšie využitie v čase, keď slnko nesvieti, alebo svieti už len málo t.j. skoro ráno, večer a v noci.

off-grid-system-ostrov

Princíp fungovania fotovoltaiky

Princíp fungovania fotovoltaiky

Princípom je premena dopadajúceho slnečného žiarenia na el. energiu. K tejto premene dochádza vo fotovoltaických (FV) článkoch (paneloch).

Pracujú na princípe fotoelektrického javu – priamej premeny svetla na elektrickú energiu. Slnečné žiarenie dopadajúce na polovodičový fotovoltaický článok, vyrobený na báze kremíka produkuje jednosmerný elektrický prúd.

Fotovoltaické články sú integrované do tzv. modulov s napätím 6 – 12 V, elektricky prepojené moduly vytvárajú solárne systémy s výstupným napätím 230 V a viac.

FV panely delíme na 3 základné druhy:

panely-solarne-typy
– Amorfné
– Polykryštalické
– Monokryštalické

 

Amorfné články

Amorfný-solarny-panel-65W-SiGe-Thin-Film-Solar-Modules

Základom je naparovaná kremíková vrstva. Účinnosť tých to článkov sa pohybuje v rozmedzí 4 – 8%. Tieto typy článkov sú najlacnejšie avšak na vyprodukovanie určitého výkonu je potrebná väčšia plocha ako u iných typov. Používajú sa tam, kde nie je obmedzenie priestorom a kde je dobrá priama južná orientácia.

Polykryštalické články

polykristalicky-solarny-panel

Tieto panely sú najbežnejšie a pre Slovensko aj najvhodnejšie.

Základom je kremíková podložka. Články sa skladajú z väčšieho počtu menších polykryštáľov. Účinnosť sa pohybuje v rozmedzí 10 – 14%. Ich výroba je lacnejšia a rýchlejšia ako Monokryštalických.

Monokryštalické články

monokrystalicky-panel

Základom je podobne ako u polykryštalických článkov kremíková podložka. Kryštály sú väčšie než 10 cm a vyrábajú sa ťahaním roztaveného kremíku vo forme tyčí s priemerom až 300 mm. Tie sa potom rozrežú na tenké plátky (podložky). Účinnosť týchto panelov dosahuje 13 – 17%. Ich výroba je náročná na čas a sú aj drahšie. Avšak vďaka vysokej účinnosti zaberajú potrebujú podstatne menšiu plochu a rovnaký výkonov a lepšie si poradia s horšou orientáciou napr strechy.

Ďalšie typy článkov – bežne nepoužívané

• CIS (CuInSe2)
• z teluridu kademnatého (CdTe)
• z galiumarzenitu (GaAs)
• Viacprechodové štruktúry
• Organické fotovoltaické

Fotovoltaické (FV) čiže solárne panely sú zložené z vyššie popísaných typov článkov. Panel tvorí matica článkov, ktoré sú pospájané letovanými spojmi. Články chráni zo spodu pevná doska (TEDLAR) a zvrchu tvrdené leštené sklo. Svojím spracovaním a prevedením sú schopné odolať aj neštandardným klimatickým podmienkam, ako je napríklad krupobitie.

Meniče
Menič slúži na premenu nízkeho jednosmerného napätia získaného z FV panelu na nízke striedavé napätie 230V. Hneď po FV paneloch je to druhé rovnako dôležité zariadenie v FV sústave. Na trhu je veľa výrobcov meničov, ktoré sa líšia hlavne účinnosťou, komfortom a cenou. Účinnosť meničov dosahuje až 96% premenenej energie.