Jaký výkon mají fotovoltaické elektrárny?

Jak dochází k výrobě elektřiny

Množství slunečního světla, které dopadne na zemský povrch za hodinu a půl, stačí na pokrytí spotřeby energie celého světa na celý rok. Solární technologie přeměňují sluneční světlo na elektrickou energii buď pomocí fotovoltaických solárních panelů nebo pomocí zrcadel, která koncentrují sluneční záření. Tuto energii lze využít k výrobě elektřiny do sítě nebo ji uložit do baterií či tepelných zásobníků.

Solární fotovoltaické panely využívají články obsahující polovodičový materiál k zachycení sluneční energie a přeměně slunečního záření na elektřinu. Nejčastěji používaným polovodičovým materiálem je křemík, který je hojným přírodním zdrojem nacházejícím se v písku. V případě fotovoltaických článků se využívá jak polykrystalický tak monokrystalický křemík.

Při dopadu světla na článek se v polovodičovém materiálu absorbuje určité množství energie, čímž se uvolní elektrony, záporně nabité částice, které tvoří základ elektřiny. Aby mohl být elektron z krystalové mřížky uvolněn, musí mít dopadající foton minimální energii potřebnou pro překonání zakázaného pásu. Energie fotonů závisí na vlnové délce záření. Záření o krátké vlnové délce mají dostatek energie, naopak fotony s větší vlnovou délkou křemíkem prochází a nejsou absorbovány. To znamená, že bychom teoreticky mohli využít až 50 % dopadajícího světelného záření, v praxi se však dosahuje výrazně nižších hodnot. 

Solární fotovoltaické elektrické panely nevyžadují ke svému provozu jasné sluneční světlo, což znamená, že lze vyrábět elektřinu i v zamračených dnech, obecně však platí, že čím větší je intenzita světla, tím vyšší je tok elektřiny. I když díky odrazu slunečního světla mohou dny s mírnou oblačností vést k většímu množství získané energie než dny se zcela bez mračnou oblohou.

Jaký solární panel je ten správný 

V současné době se využívají především tři typy solárních panelů: monokrystalické, polykrystalické (známé také jako multikrystalické) a tenkovrstvé. Tyto solární panely se liší vzhledem, výkonem, náklady a způsobem výroby. V závislosti na typu fotovoltaické instalace, o které uvažujete, může být jedna možnost vhodnější než ostatní. 

Monokrystalické solární panely lze snad rozpoznat podle tmavě černé barvy. Výhodou monokrystalického křemíku, který se vyrábí pomocí řízené krystalizace z taveniny, je vyšší účinnost při vyšším slunečním zařízením. Monokrystalické panely mají delší životnost, což je však spojeno i s jejich vyšší výrobní cenou.

Na rozdíl od monokrystalických solárních článků mají polykrystalické solární články tendenci mít namodralý odstín, protože světlo se od křemíkových fragmentů v článku odráží jiným způsobem než od čistě monokrystalických křemíkových destiček. Polykrystalický křemík se vyrábí chemickými metodami, oproti monokrystalickému křemíku je jeho výroba méně nákladná a články dosahují vyšší účinnosti při nižší intenzitě záření. Avšak obecně jsou méně účinné z hlediska přeměny energie a mají také nižší tepelnou odolnost, což znamená, že nejsou tolik vhodné v prostředí s vysokými teplotami. 

Tenkovrstvé solární panely jsou nejlepší volbou pro atypické střechy a mají nejvyšší odolnost, avšak jejich účinnost je nižší než u předchozích dvou typů. Tenkovrstvé panely nemají jednotnou velikost, proto jejich výkon do značné míry závisí na jejich skutečné velikosti. Vyrábějí se z různých materiálů, kdy nejrozšířenější typ tohoto panelu je vyrobený z telurida kadmia. Tenkovrstvé panely mohou být vyrobeny také z amorfního křemíku, který je svým složení velmi podobný monokrystalickým a polykrastalickým panelů. 

Mezi další typ solárních panelů patří panely PERC, které mají tzv. pasivační vrstvu, která zvyšuje účinnost panelů jednak odrážením světla, které se vrací zpět do článků a také snížením přirozené tendence elektronů rekombinovat a zpomalovat tok elektronů v systémů. Jedná se o poměrně nově využívanou technologii, která není zatím příliš využívaná. 

Solární panely se skládají ze 6 sloupců po 10 fotovoltaických křemíkových článcích. Sloupce se čtvercovými články jsou zasazeny na panelu, který se skládá na sebe až do délky 165 centimetrů a šířky 99 centimetrů.

Monokrystalické, polykrystalické a tenkovrstvé panely mají každý své výhody a nevýhody a výběr závisí primárně na vašich požadavcích a z velké části na specifikách vaší nemovitosti. Majitelé domů s velkým prostorem pro solární panely mohou předem ušetřit peníze instalací polykrystalických panelů s nižší účinností a nižšími náklady. Pokud máte k dispozici omezený prostor a chcete maximalizovat úspory na účtech za elektřinu, můžete tak učinit instalací vysoce účinných monokrystalických solárních panelů. 

Pokud jde o tenkovrstvé panely, nejčastěji se tento typ solárních panelů volí v případě velkých komerčních střech, které nezvládnou dodatečnou hmotnost tradičních solárních zařízení. Tyto střechy si také mohou dovolit nižší účinnost tenkovrstvých panelů, protože mají větší střešní prostor, na který je lze umístit. Kromě toho mohou být tenkovrstvé panely někdy užitečným řešením pro přenosné solární systémy, například na obytných automobilech.

Jak dochází k přeměně elektřiny pro její další použití 

Většina fotovoltaických článků má dvě vrstvy polovodičového materiálu, jednu kladně a druhou záporně nabitou. Když na polovodič svítí světlo, elektrické pole na spoji mezi těmito dvěma vrstvami způsobuje tok elektřiny a generuje stejnosměrný proud. Abychom mohli proud využít pro napájení, je nutné převést stejnosměrný proud na střídavý proud. To provádí střídač. Střídavý proud pak prochází přes výrobní elektroměr, který měří, kolik elektřiny bylo vyrobeno. Dále je proud přiveden do nemovitosti k použití nebo uložen do baterie. Z baterie pak čerpáme naakumulovanou energii především v době, kdy slunce nesvítí (typicky v noci). Pokud by kapacita baterie nebyla dostačující pro akumulaci energie bez slunečního svitu, je potřeba FVE doplnit o záložní zdroj. Může se jednat o benzinovou nebo dieselovou elektrocentrálu, kogenerační jednotku nebo palivový článek. 

Ale kolik elektřiny vlastě fotovoltaika vyrábí?

Množství elektřiny vyrobené fotovoltaickými systémy závisí na několika faktorech, včetně velikosti systému, typu použitého solárního panelu, umístění, klimatických podmínkách a úhlu uložení solárních panelů. Obecně platí, že větší FV systémy produkují více elektřiny než menší. Kromě toho mohou FV systémy v zemích s příznivými slunečními podmínkami díky optimální orientací úhlu produkovat více energie než systémy v zatažených nebo stinných místech.

Abyste byli schopni zjistit, jaké množství elektřiny vyrobené solárním systémem potřebujete, musíte znát solární výkon panelu (měří se ve wattech) a počet hodin slunečního svitu ve špičce za den (v hodinách). Každý křemíkový fotovoltaický solární panel vyrábí přibližně 1 kW až 4 kW elektrické energie. To znamená, že solární panel pro obytné domy vyrobí každou hodinu 250 až 400 wattů. Pokud bychom počítali se 3 hodinami slunečního svitu, vyrobí jeden 400 wattový solární panel 1 200 watthodin za den, což je 1,2 kWh. V závislosti na vašich potřebách elektrické energie lze tento výkon upravit přidáním počtu solárních panelů. Je nutné vzít potaz, že množství slunečního svitu se během roku mění, je tak zřejmé, že během zimních měsíců elektrárna tolik energie nevyrobí.  

Monitoring výroby a co dělat s přebytečnou energií

Řada dnes nabízených elektráren nabízí možnost sledování a často i ovládání elektrárny přes internet. Přes mobilní telefon nebo počítač můžete sledovat aktuální spotřebu své domácnosti a její vývoj v čase. Zároveň v aplikaci vidíte energetické toky v domě – kolik vyrobí fotovoltaika, kolik elektřiny se spotřebujete, jestli se elektřina ukládá do baterie, nebo zda a kolik elektřiny čerpáte ze sítě. Některé instalační firmy monitoring také využívají pro sledování stavu elektrárny a jsou tak schopny samy zjistit závadu nebo jí dokonce předejít.

Pokud vaše elektrárna vyrobí více elektřiny než potřebujete, nabízejí energetické společnosti způsob odkupu solární energie, který se nazývá net metering. Veškerou přebytečnou energii, kterou vyrobíte, prodáte. Díky tomu může být solární energie finanční ještě více atraktivnější.