Solar Laboratory Logosolar laboratory

Fotovoltický solárny systém

Fotovoltika je súbor technológií, ktoré s využitím polovodičových materiálov premieňajú slnečné svetlo (fotóny) na elektrinu. Proces energetickej premeny je priamy (bez medzistupňov) a neuvoľňujú sa pri ňom žiadne emisie skleníkových plynov alebo častíc. Fotovoltika sa stala jedným z najrýchlejšie sa rozvíjajúcim odborom (v celosvetovom meradle) s ročným nárastom inštalovaného výkonu prevyšujúcim 30 %. Z hľadiska vývojových trendov sa význam fotovoltiky ako energetického zdroja neustále zvyšuje.

Fotovoltické články

Fotovoltický článokFotovoltické (FV) články tvoriace FV panely slúžia na výrobu elektriny v podobe jednosmerného prúdu. Hoci sa články navonok javia ako jednoduché zariadenia, skrývajú v sebe čisté polovodičové materiály podobné tým, ktoré sa používajú v mikroprocesoroch počítačov. Dnešné FV články sa takmer výlučne vyrábajú z kremíka (Si) - extrémne čistého, zbaveného akýchkoľvek prímesí, preto je ich výroba finančne náročná. Hoci je Si najrozšírenejším prvkom na Zemi, jeho spracovanie do formy polovodiča je technologicky náročné. V laboratórnych podmienkach sú dnes už vyvíjané aj články založené na iných materiáloch. So svojimi vlastnosťami však zatiaľ nenašli širšie uplatnenie na trhu so solárnou technikouFV článok pracuje na fyzikálnom princípe toku elektrického prúdu medzi dvoma prepojenými polovodičmi s rozdielnymi elektrickými vlastnosťami, na ktoré dopadá svetelné žiarenie. Jedna vrstva Si sa vďaka prímesí atómov fosforu vyznačuje nadbytkom elektrónov (záporných nábojov) a označuje sa ako ”N-vrstva”. Druhá vrstva kremíka je obohatená atómami bóru, čím v nej vzniká nedostatok elektrónov, označuje sa ako ”P-vrstva” a má kladný náboj. Medzi oboma vrstvami vzniká tzv. P-N prechod, ktorý je pri dopade slnečného žiarenia aktivovaný a pripojenými vodičmi tečie medzi oboma vrstvami elektrický prúd. P-N prechod je polovodič, pretože na rozdiel od striedavých elektrických zariadení prúd tečie len jedným smerom – od záporného pólu ku kladnému. Pri dopade slnečného žiarenia, alebo iného svetelného zdroja na polovodič, má napätie medzi oboma pólmi hodnotu približne 0,5 V. Pretekajúci prúd závisí od intenzi ty slnečného žiarenia (množstva dopadajúcich fotónov) a veľkosti článku, ktorých je v paneli umiestnených niekoľko (napätie býva zvyčajne 12 - 24 V). Princíp funkcie fotovoltického článku5Jednosmerný prúd, ktorého zdrojom je sústava FV článkov tvoriacich modul, využíva mnoho jednoduchých elektrických zariadení, ako sú napr. prenosné elektrospotrebiče na batérie. Striedavý prúd je dodávaný verejnou elektrickou sieťou a využíva ho väčšina bežných elektrospotrebičov. V najjednoduchších solárnych aplikáciách je jednosmerný prúd vyrábaný FV článkami využívaný elektrospotrebičmi priamo. V aplikáciách, kde je potrebný striedavý prúd, je potrebné použiť tzv. menič, ktorý z jednosmerného vyrába prúd striedavý.

Najpoužívanejšie typy článkov

Typy fotovoltických systémov

Fotovoltický systém v solárnom laboratóriu

Inštalácia fotovoltického systému prebiehala v prvej polovici mesiaca február roku 2007. Fotovoltický systém bol dodaný firmou Prosolar z Bratislavy pozostávajúci z:
Datalogger s meničom fotovoltického systému

Fotovoltické panely boli inštalované na vopred pripravenú konštrukciu. U nás nainštalovaný systém je takmer identický so systémom, ktorý je inštalovaný v Českej republike v rámci programu Slunce do škol. Ide o sieťový systém, kedy sa vyrobená energia priamo dodáva do siete, čím znižuje našu spotrebu. Tieto sieťové systémy majú neporovnateľnú výhodu oproti ostrovným systémom. Neobsahujú systémy na akumuláciu energie, ktoré sú drahé a ekologicky náročné na výrobu, údržbu a následnú likvidáciu.

Srdcom fotovoltického systému sú fotovoltické panely z monokryštalického kremíka, tie menia energiu dopadajúceho slnečného žiarenia na elektrickú energiu s účinnosťou 16%. Komunikačnou zložkou celého zariadenia je datalogger, ktorý posiela informácie na internet a tie potom slúžia na vyhodnocovanie činnosti celého zariadenia. Jednosmerné napätie sa v meniči mení na striedavé o intenzite 230 V a frekvencii 50 Hz. Menič priamo dodáva všetku vyrobenú elektrickú energiu naspäť do siete.

Schéma systému umiestneného v laboratóriu:


Fotovoltický systém

Aktuálne informácie a históriu merania fotovoltického systému si môžete pozrieť v časti Online informácie