Jak powstaje prąd ze słońca

Słońce dostarcza do Ziemi ogromne pokłady energii, należy ona do odnawialnych źródeł, to znaczy że jej zasoby są niewyczerpalne. Energia słoneczna zapewnia utrzymanie temperatury powierzchni Ziemi, co więcej można ją skutecznie przekształcić zarówno w ciepło jak i prąd. Prąd ze słońca? Czy to możliwe, by samemu produkować darmową energię?

Panele fotowoltaiczne – prąd ze słońca

“Fotowoltaika” to związek dwóch słów – foto czyli światło i wolt czyli napięcie prądu elektrycznego. Prąd ze słońca jest znacznie bardziej uniwersalną formą energii, niż ciepło które pozyskiwane jest w kolektorach słonecznych. Można go bowiem wykorzystać do zasilania wszelkich urządzeń elektrycznych, w tym do ogrzewania i przygotowywania ciepłej wody użytkowej.

Aby uzyskać darmowy prąd pochodzący z przetwarzania energii słonecznej niezbędne są panele fotowoltaiczne. Montowane na dachach domów instalacje to połączone ze sobą w sposób równoległy lub szeregowy ogniwa, które tworzą moduły.  To właśnie dzięki ogniwom produkowany jest prąd ze słońca.

Ogniwa najczęściej wykonane są z krzemu – tj. materiału półprzewodnikowego. Gdy światło słoneczne pada na te ogniwa, fotony (cząstki światła) uwalniają elektrony w materiale, co powoduje przepływ prądu elektrycznego. Proces ten nazywany jest efektem fotowoltaicznym. Prąd, który wytwarzają ogniwa fotowoltaiczne, to prąd stały. Aby mógł zasilać urządzenia domowe, musi zostać przekształcony na prąd zmienny (AC) za pomocą urządzenia zwanego falownikiem.

Konwersja energii słonecznej na prąd

Konwersja fotowoltaiczna polega na zamianie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną.  Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są z dwóch krzemowych płytek (+ i -) pomiędzy którymi znajduje się pole elektryczne reprezentowane przez barierę potencjałów. Padające na ogniwo promienie słoneczne zostają pochłonięte i wybijają elektrony z ich miejsc. Wolne miejsca to tzw. dziura elektronowa, która jest nośnikiem ładunku.

Skutkiem ruchu elektronów pomiędzy warstwami krzemowego półprzewodnika jest powstanie różnicy potencjałów czyli napięcia elektrycznego.  Panele słoneczne wytwarzają prąd stały. Aby móc z niego korzystać, trzeba wyposażyć instalację w inwerter, który przekształca prąd stały w zmienny, który ma częstotliwość i napięcie odpowiadające wymaganiom domowej sieci elektrycznej.

Prąd ze słońca w pochmurny dzień?

Moc paneli fotowoltaicznych zależy od natężenia promieniowania słonecznego. Jest zmienna w zależności od zachmurzenia. Nie oznacza to jednak, że przy brzydkiej pogodzie instalacja w ogóle nie produkuje prądu – produkuje go, tylko mniej. W przypadku gdy słońce nie jest zakryte, natężenie wytwarzanego prądu sięga 1000W/m2. Gdy chmury zakrywają źródło promieniowania, moc nominalna ogniw spada, nigdy jednak do zera!

Ile prądu ze słońca wyprodukuje fotowoltaika w ciągu roku?

Prawidłowo dobrana instalacja powinna w pełni pokrywać zapotrzebowanie gospodarstwa na energię elektryczną. Ilość prądu wyprodukowana przez instalację będzie się różnić w zależności od wielkości instalacji fotowoltaicznej od jej ekspozycji i położenia działki. Produkcja prądu ze słońca jest większa latem, przy pełnym słońcu i bez występujących zacienień. Standardowo przyjmuje się, że elektrownia słoneczna o mocy 1 kWp skierowana na południe wyprodukuje w ciągu roku około 900-1100 kWh. Oczywiście, nie jest to bez związku z innymi kwestiami, o których poniżej/

Jakie czynniki wpływają na efektywność fotowoltaiki?

• Nasłonecznienie a kwestia prądu ze słońca to rzecz trywialna. Największą ilość energii elektrycznej panele fotowoltaiczne wytwarzają oczywiście w pełnym słońcu, co nie oznacza, że nie są w stanie wytwarzać energii domowej zimą. W zależności od lokalizacji geograficznej oraz pory roku, nasłonecznienie może się różnić, co wpływa na wydajność instalacji.
• Kąt nachylenia dachu i orientacja paneli: aby uzyskać jak największą efektywność, panele fotowoltaiczne powinny być ustawione pod odpowiednim kątem i skierowane w stronę południową (na półkuli północnej).
• Zanieczyszczenia i zaciemnienia: kurz, brud, liście czy śnieg mogą zmniejszać efektywność paneli, blokując dostęp światła. Regularne czyszczenie paneli pozwala na utrzymanie ich wydajności.