Działanie instalacji fotowoltaicznych

Fotowoltaika – polega na przetwarzaniu światła słonecznego na energię elektryczną czyli inaczej wytwarzanie prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego przy wykorzystaniu zjawiska fotowoltaicznego.

Za wytwarzanie energii elektrycznej odpowiadają moduły fotowoltaiczne. W większości przypadków stosujemy moduły krzemowe, polikrystaliczne lub monokrystaliczne, rzadziej amorficzne.

Moduły zbudowane są z ogniw fotowoltaicznych:

Zestaw modułów PV stanowi generator fotowoltaiczny. Energia elektryczna jest produkowana przez generator prądu stałego . Prąd stały może być dalej wykorzystywany jako stały (po ewentualnym „zrównaniu” jego parametrów) do bezpośredniego zasilania urządzeń prądu stałego – np. ładowania akumulatorów lub podgrzewania wody.

W większości przypadków, z uwagi na specyfikę urządzeń domowych, firmowych i instalacji oraz parametry prądu w sieci energetycznej (jest w niej prąd zmienny), wyprodukowany prąd stały zamieniany jest na zmienny. Tę istotną funkcję realizuje falownik. W instalacjach fotowoltaicznych falownik jest często nazywany sercem instalacji.

Falownik oprócz zmiany prądu stałego na zmienny, pełni dodatkowe funkcje – dostosowuje parametry prądu to tych jakie są w sieci energetycznej , chroni przed pracą wyspową instalacji, itd.

Wytworzona i przetworzona na prąd zmienny energia może być wykorzystywana przez urządzenia w domu, firmie (falownik podłączony jest do domowej sieci elektrycznej) lub może być sprzedawana do sieci energetycznej.

Prąd wytworzony przez generator może być również magazynowany (w akumulatorach) i zużywany w innym czasie niż jest produkowany (np. wieczorem do oświetlenia). Rozwiązanie z akumulatorami wymaga bardziej rozbudowanego systemu – m.in. wykorzystanie falownika wyspowego.

 

Systemy fotowoltaiczne on-grid charakteryzują się podłączeniem do sieci energetycznej. Głównym elementem każdego systemu fotowoltaicznego są moduły PV, które łączą się w większe   systemy   (panele)   tworząc   generator   fotowoltaiczny   o   odpowiedniej   mocy. Połączone ze sobą moduły zamieniając energię słoneczną w energię elektryczną  wytwarzają prąd stały. Aby dostosować parametry wytwarzanej przez generator PV energii do parametrów sieci energetycznej potrzebny jest falownik. Urządzenie to przetwarza napięcie i prąd stały na napięcie i prąd przemienny synchronizując te parametry z istniejącą siecią. Cały system podłączony jest do sieci przez podwójny licznik kontrolujący zużycie i wytworzenie energii elektrycznej.

Sprzedaż całości wytworzonej energii elektrycznej do sieci energetycznej – po stawce sprzedaży energii zgodnie z zawartą umową z zakładem energetycznym (obecnie sprzedaż energii może być realizowana po stawce obowiązującej; w niedalekiej przyszłości, po wejściu ustawy OZE – sprzedaż będzie się odbywała po preferencyjnej, wyższej stawce, dającej inwestorowi wysoką rentowność instalacji. Stawki sprzedaży energii elektrycznej zostaną określone w ustawie OZE).

Dodatkowy opis:
Architektura   systemu   on   grid   przeznaczonego   wyłącznie   na   sprzedaż   energii
elektrycznej do sieci obejmuje:

• Generator fotowoltaiczny – odpowiednią liczbę modułów fotowoltaicznych
• Falownik lub zestaw falowników – które przetwarzają prąd stały, wytwarzany przez moduly na prąd zmienny
• Licznik  energii  elektrycznej  –  który  zlicza  wielkość  prądu  generowanego  i dostarczanego do sieci energetycznej
• System   przyłączenia   do  sieci  energetycznej –  zależnie  od  konkretnego rozwiązania (w tym np. wielkości isntalacji)

Wykorzystanie części  wytworzonej   energii  na   potrzeby   własne  oraz  sprzedaż nadwyżki energii do sieci (jest to rozwiązanie dla instalacji, które wytwarzają więcej energii elektrycznej, niż wynosi jej zużycie. Sprzedaż nadwyżki energii odbywa się według takich samych zasad jak w przypadku sprzedaży całości wyprodukowanej energii.

 

Systemy offgrid, wyspowe, przyłączone do sieci energetczynej – bez sprzedaży energii do sieci

1. Systemy autonomiczne
Nie wymagają podłączenia do sieci, ale potrzebują podłączenia akumulatorów:

Jest to idealne rozwiązanie dla miejsc  – posesji, domów, ogródków działkowych, które nie mają przyłączenia do sieci energetycznej lub osób, które chcą korzystać z elektryczności w sposób  niezależny,  bez  przyłączenia  do  sieci.   Zastosowanie  systemu  autonomicznego pozwala na w pełni funkcjonalne korzystanie z energii elektrycznej. Wielkość systemu i dalej wynikająca z niego pojemność akumulatorów (stanowiące „magazyn” energii elektrycznej kiedy nie świeci słońce – np. wieczorem czy w nocy) mogą być skonfigurowane zależnie od potrzeb.
Podstawowa zasada działania systemu jest bardzo prosta. W ciągu dnia  moduły fotowoltaiczne ładują  akumulatory. Zmagazynowany prąd możemy  wykorzystywać wieczorem do oświetlenia, zasilania telewizora i innych sprzętów.
Zużyty prąd z akumulatorów ładowany jest ponownie następnego dnia.

2. Całość wytworzonej energii elektrycznej jest przeznaczana na bieżącą konsumpcję własną (bez magazynowania). Rozwiązanie oparte na falowniku wyspowym, system przyłączony do sieci.

Wykorzystanie całości energii elektrycznej na potrzeby własne – jeżeli zużycie energii przez inwestora jest wyższe niż wielkość energii wytwarzanej przez system fotowoltaiczny. Przy takim rozwiązaniu instalacje jest podłączona do sieci energetycznej i w sytuacji kiedy produkcja energii elektrycznej przez system fotowoltaiczny jest mniejsza niż bieżące zużycie, potrzebna, dodatkowa energia do zasilania urządzeń jest pobierana z sieci energetycznej (w standardowy sposób, tak jak to się odbywa obecnie – bez funkcjonowania instalacji fotowoltaicznej).