Na čo mi je fotovoltika, keď vyrába elektrinu len v lete? Je to ale naozaj tak? Väčšina ľudí si spája fotovoltiku s letnými mesiacmi a slnečným počasím a sú presvedčení, že je to len sezónna záležitosť. Pravdou ale je, že fotovoltika funguje celoročne a elektrinu vám bude vyrábať aj v zime.
Uvažujete nad inštaláciou fotovoltiky, no obávate sa, že je to len riešenie na dva tri mesiace v roku. Že sa vám investícia do vlastnej fotovoltickej elektrárne nevyplatí, pretože v zime vám aj tak žiadnu elektrinu nevyrobí. Ak s fotovoltikou váhate kvôli týmto obavám, pokojne si ju dajte na vašu strechu nainštalovať. Fotovoltika totiž vyrába elektrinu aj v zimných mesiacoch. Fotovoltické panely môžu mať v chladnejšom počasí dokonca o niečo vyšší výkon ako v lete. Chcete vedieť, ako to funguje?
Od slnečného žiarenia k elektrine
Za premenou slnečnej energie na elektrickú stojí fotoelektrický jav. Dochádza pri ňom k dopadu fotónov zo svetelného žiarenia na polovodičový PN priechod a tým sa uvoľňujú voľné elektróny.
Ak je PN priechod doplnený o dve elektródy (anódu a katódu), vznikne fotovoltický článok, z ktorého je možné odoberať jednosmerný prúd. Dopadom svetla na takýto článok teda dochádza k priamej premene svetelnej energie na elektrickú.
„Slnko, ktoré svieti na fotovoltický článok, produkuje zároveň prúd aj napätie. Poznáme to tiež ako fotovoltický jav, pri ktorom sú elektróny uvoľňované z materiálu v dôsledku absorpcie elektromagnetického žiarenia,“ vysvetľuje Erik Chabreček zo ZSE.
Základným prvkom fotovoltiky je fotovoltický článok. Je to tenký plátok, ktorý je vyrobený z monokryštalického alebo polykryštalického kremíka a doplnený o ďalšie prvky.
Prvé fotovoltické články, použiteľné na výrobu elektriny, boli skonštruované v päťdesiatych rokoch dvadsiateho storočia v USA v Bellových laboratóriách. Pre telefónne linky, ktoré napájali nespoľahlivé batérie, bolo nutné zabezpečiť iný zdroj energie. Gerald Pearson a Calvin Fuller preto vyvinuli prvý fotovoltický článok.
Tlač tento objav označila ako začiatok novej éry využívania neobmedzenej energie slnka a objavili sa prvé špekulácie, že v budúcnosti môžu fotovoltické články vyrobiť viac energie ako uhoľné či jadrové elektrárne.
Fotovoltický článok však nedokáže produkovať dostatočne veľké a využiteľné elektrické napätie a výkon. Práve preto sa fotovoltické články spájajú do väčších celkov a vytvárajú fotovoltické panely. Veľkosť jednotlivých panelov sa určuje na základe požadovaného napätia a odoberaného prúdu.
freepik.com
Nižšie teploty sú pre fotovoltiku ideálne
Pravdou je, že najvyšší výkon nedosahuje fotovoltika v zime, ale ani počas letných mesiacov, kedy sa vonkajšie teploty šplhajú nad 30 stupňov. Z dostupných laboratórnych zistení vyplýva, že každým stupňom nad 25 stupňov sa účinnosť fotovoltického panela znižuje o 0,5 percenta. Znamená to, že ak sa teplota vonku pohybuje okolo 35 stupňov, účinnosť panelov je o 5 percent nižšia, napriek tomu, že slnko svieti v plnej sile.
Výskumy zároveň ukazujú, že najvyššiu účinnosť dosahujú fotovoltické panely v horských oblastiach počas jarných a jesenných mesiacov, kedy je optimálna teplota vzduchu a dĺžka slnečného svitu.
Znížený výkon počas zimy ovplyvňuje práve nedostatok slnečného svitu. Slnko v zime svieti menej hodín a nachádza sa nižšie na obzore, tým pádom klesá aj množstvo elektriny, ktorú dokáže fotovoltika vyrobiť. Naopak, nižšie teploty fotovoltike vyhovujú oveľa viac ako horúčavy.
Účinnosť fotovoltických panelov v zime rastie, a to približne o 0,4 percenta na každý stupeň Celzia. Je to spôsobené práve spomínaným fotovoltickým javom. Nižšie teploty zvyšujú účinnosť premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu vo fotovoltických článkoch. Funguje to asi takto:
Fotóny zo slnečného žiarenia aktivujú elektróny v atómoch kremíka, ktoré sa dajú do pohybu a začnú vyrábať elektrinu.
Čím rýchlejšie sa elektróny vo fotovoltických článkoch pohybujú, tým viac elektriny panely vyrobia.
Celkový výkon fotovoltického panelu potom závisí od toho, aký je rozdiel energie medzi elektrónmi v pokoji a v pohybe.
Nižšie vonkajšie teploty znamenajú, že elektróny majú v stave pokoja nižšiu energiu a keď sú aktivované slnečným žiarením ich energia sa prudko zvýši. Preto môže byť výkon fotovoltických panelov v zime vyšší ako v teplejšom období.
Kvalitné moderné panely majú veľmi vysokú mechanickú odolnosť. Vo výrobe sa testuje aj ich odolnosť proti poveternostným vplyvom. Bežne zvládnu krupobytie s rýchlosťou vetra až 80 kilometrov za hodinu aj niekoľko metrov mokrého snehu.
Sneh síce môže obmedziť účinnosť panelov, no tie sa väčšinou odporúča inštalovať v sklone približne 30 až 40 stupňov, takže sneh po nich skĺzne dole. Ak sa tak nestane, odborníci odporúčajú sneh a námrazu šetrne z panelov odstraňovať.
Zaujímavosťou je, že v niektorých prípadoch môže sneh dokonca zvýšiť výkon panelov prostredníctvom albedo efektu, kedy sneh odráža slnečné svetlo späť na panely. Albedo je definované ako pomer odrazeného slnečného žiarenia od povrchu k celkovému množstvu dopadajúceho slnečného žiarenia na tento povrch. Má hodnotu medzi 0 a 1. Svetlé povrchy s vysokým albedom, blížiacim sa k jednotke, odrážajú väčšinu dopadajúceho svetla ako napríklad ľadovce alebo sneh. Tmavé povrchy s nízkym albedom, blížiacim sa k nule, väčšinu slnečného žiarenia absorbujú ako napríklad oceány a lesy.
Freepick.com
Dôležité komponenty fotovoltiky
Domácu fotovoltickú elektráreň tvoria dve základné zložky – fotovoltické panely a striedač. Fotovoltaický panel vyrába jednosmerný elektrický prúd. Aby bol prakticky využiteľný, je potrebné ho zmeniť na striedavý.
„Zariadenie umožňujúce túto premenu sa nazýva menič alebo striedač, ktorý je tak kľúčovou súčasťou domácej solárnej elektrárne. V ZSE používame špičkové striedače SolarEdge s výkonovými optimizérmi, ktoré sú zároveň schopné poskytovať informácie o vlastnej výrobe elektrickej energie,“ hovorí Chabreček.
Z fotovoltiky môžete potom čerpať elektrinu pre všetky elektrospotrebiče, je využiteľná pre elektrické kúrenie či klimatizáciu. Môžete pomocou nej dobíjať váš elektromobil alebo svietiť v celom dome úplne zadarmo.
ZSE dodáva k fotovoltickým panelom aj špičkové výkonové optimizéry SolarEdge, ktoré zvyšujú množstvo vyrobenej elektriny až o 25 percent, pretože využívajú maximálny výkon každého panelu aj pri zatienení jedného z nich.
„Hlavný rozdiel medzi fotovoltikou s optimizérmi a riešením bez optimizérov je v tom, že ak sa zníži výkon jedného panela, napríklad kvôli napadanému lístiu, pri riešení ZSE Fotovolt s optimizérmi pracujú zvyšné panely na sto percent. Vo fotovoltickej elektrárni bez výkonových optimizérov sa zníži nielen výkon zatieneného panela, ale aj výkon ostatných panelov,“ dopĺňa odborník zo ZSE.
ZSE vám zároveň poskytuje záruku na výkon panelov a výkonových optimizérov až 25 rokov. Okrem toho získate 20 – ročnú záruku na striedač.
Zdroj úvodnej fotky: Freepik.com
