Fotowoltaika – co to jest i jak działa?

W ostatnich latach jesteśmy świadkami dynamicznego wzrostu popularności instalacji fotowoltaicznych. Jest to wynikiem tego, że technologia wykorzystywania promieniowania słonecznego do produkcji energii elektrycznej stała powszechniejsza, efektywniejsza, a przede wszystkim tańsza, co pozwala na jej zastosowanie również w indywidualnych gospodarstwach domowych. W naszym artykule przedstawimy czym jest i jak działa fotowoltaika, a także skąd wzięła się jej popularność w Polsce.

Fotowoltaika – co to jest?

Fotowoltaika jest systemem wykorzystującym efekt fotoelektryczny, a więc promieniowanie słoneczne do produkcji energii elektrycznej. W ten sposób pozyskiwany jest prąd stały, który następnie jest przekształcany na prąd zmienny, używany w gniazdkach. Kluczowym elementem, za pośrednictwem którego odbywa się cały proces są panele fotowoltaiczne, które powinny być montowane na dachach lub gruncie od strony południowej – a więc tak, by miały najlepszy dostęp do światła słonecznego. Obecnie spotkać możemy zarówno duże, komercyjne elektrownie fotowoltaiczne, jak też małe przydomowe instalację. Taki system, mimo tego, iż jest kosztowną inwestycją, w perspektywie długoterminowej staje się opłacalny, gdyż pozwala obniżyć rachunki za prąd.

Jak działa fotowoltaika?

Tym, co może najbardziej intrygować jest to, jak działa fotowoltaika. O ile funkcjonowanie tradycyjnych elektrowni, zarówno wodnych, jak i tych bazujących na paliwach kopalnianych czy atomie było wielokrotnie przedmiotem lekcji w szkołach, to fotowoltaika jest względnie nową formą pozyskania energii. W efekcie, wiedza na jej temat nie jest jeszcze powszechna. Proces pozyskania energii z promieniowania słonecznego zachodzi dzięki zjawisku, które określane jest mianem efektu fotowoltaicznego. W procesie tym niezbędne jest ogniwo fotowoltaiczne, które składa się z dwóch warstw:

• cieńszej, znajdującej się na górze warstwy, stanowiącą przezroczystą powłokę, nadktórą umiejscawia się elektrodę ujemną i powłokę antyrefleksyjną;
• grubszej, dolnej warstwy zapewniającej podstawę.

Obie oddzielone są warstwa potencjałów opartych na półprzewodnikach niesamoistnych. Pojedyncza cząstka światła, czyli foton, padając na ogniwo panelu wprawia w ruch elektron, który powoduje wytworzenie energii elektrycznej. W taki sposób powstaje prąd stały, który w następnym etapie przekształcany jest w prąd zmienny. Następuje to za pomocą inwertera słonecznego, czyli falownika.
Warto podkreślić, iż pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne osiągają z reguły moc kilku watów, przez co nie zasilą większych urządzeń. Dlatego też są one łączone w całe systemy, które następnie tworzą moduły.

Mikroinstalacje fotowoltaiczne a rozliczanie energii

Ze względu na ograniczenia w możliwości magazynowania prądu elektrycznego, większość osób decyduje się na podłączenie swojej instalacji do sieci publicznej. W tym zakresie funkcjonuje skomplikowany system rozliczeń, który ma istotny wpływ na rentowność całej instalacji. Jeszcze do niedawna w Polsce funkcjonował system opustów, dla prosumentów wytwarzających energię na użytek własny, posiadających instalacje nieprzekraczające 10 kWp mocy. Polegał on na tym, że nadwyżki z produkcji mogliśmy przekazać do sieci, po czym odebrać do 80% oddanej energii. Większe instalację od 10 do 50 kWp obowiązywał w tym zakresie limit 70% energii, możliwej do odbioru. Obecnie, od kwietnia 2022 roku stosowany jest system sprzedażowy w ramach którego następuje rozliczenie wartościowe a nie ilościowe. Oznacza to, że nadwyżki energii sprzedajemy po cenach rynkowych, przy czym obowiązująca jest średnia hurtowa cena energii za miesiąc poprzedni. Uzyskane w ten sposób środki zasilają indywidualne konto i
tworzą depozyt, który następnie można przeznaczyć na opłacenie rachunków. Za zakup energii rozliczamy się przy tym, jak osoby nieposiadające instalacji, a więc po cenie z wybranej przez nas taryfy, ponosząc opłaty dystrybucyjne.

Dobór optymalnej instalacji – na co zwracać uwagę?

Wprowadzone w kwietniu 2022 roku zmiany spowodowały, że opłacalność niektórych inwestycji w instalacje fotowoltaiczne stanęła od znakiem zapytania. Nieustające zainteresowanie świadczy jednak o tym, iż nadal jest to popularna forma inwestycji, a po ostatnich zmianach prawnych, poza obniżeniem rachunków można nawet otrzymać zwrot pieniędzy. Do tego niezbędne jest jednak odpowiednie dobranie instalacji. W tym zakresie ważne stają się takie aspekty, jak np.:

• moc paneli fotowoltaicznych;
• typ ogniw fotowoltaicznych (polikrystaliczne są tańsze, ale mniej efektywne, natomiast monokrystaliczne droższe i wydajniejsze);
• ilość miejsca na ulokowanie paneli;
• zużycie energii w gospodarstwie domowych, z uwzględnieniem różnych okresów.

Są to oczywiście jedne z wielu kryteriów, które należy wziąć pod uwagę podczas instalacji paneli fotowoltaicznych. Warto jednak mieć na uwadze, że tego typu inwestycję mają duże znaczenie zarówno dla domowych budżetów, jak o środowiska oraz bezpieczeństwa energetycznego kraju.