Z panelami fotowoltaicznymi jest trochę jak z filmem o Robercie Lewandowskim „Nieznany”. Każdy wie co to są panele fotowoltaiczne i jak wyglądają. Natomiast mało osób ma pojęcie jak działają. Po przeczytaniu tego tekstu na pewno dowiesz się więcej niż po filmie „Nieznany”. Od teraz fotowoltaika będzie Ci dobrze znana.
Od początku
Pomysł na napisanie artykułu o panelach fotowoltaicznych zrodził się w dniu, kiedy pierwszy raz zwróciłem uwagę na dach naszej szkoły. Na nim znajdują się panele, które mógł ktoś przeoczyć. Zatem nadrabiamy zaległości. Zostały one zainstalowane w kwietniu 2022 roku. W tym przypadku szkoła nie dostała żadnych dotacji, a sama gwarancja obejmuje okres 15 lat. „Oprócz korzyści finansowych, z powodu niższych opłat za prąd, takie panele poprawiają wizerunek szkoły oraz wpływają korzystnie na przyrodę” – powiedział dyrektor ds. administracji Robert Dmoch. Elementy potrzebne do montażu to panele PV, falownik, okablowanie oraz akcesoria łączeniowe. Panele fotowoltaiczne zamieniają energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Wytworzony prąd przepływa przez falownik, który zamienia prąd stały na prąd przemienny. Pozyskaną energię możemy zużywać, magazynować albo sprzedawać. Panele zbudowane są z ogniw fotowoltaicznych, z których jedno ogniwo jest w stanie wyprodukować kilka watów energii elektrycznej. Jeśli światło bez problemu trafia do wszystkich ogniw fotowoltaicznych, to dochodzi do zmiany energii słonecznej w elektryczną. Dzieje się tak, ponieważ światło w najmniejszej skali składa się z fotonów, które zostają pochłonięte przez krzem znajdujący się w ogniwie. Następuje ruch elektronu, czyli przepływ prądu elektrycznego.
Parametry
Panele fotowoltaiczne posiadają zestaw parametrów mechanicznych i elektrycznych. Do najważniejszych wymiarów należą wytrzymałość oraz waga modułów. Jeśli chodzi o parametry elektryczne jest to moc oraz sprawność. Zależne są one od kilku czynników takich jak: jakość oraz rodzaj materiału półprzewodnikowego, natężenie słońca, temperatura, wilgotność powietrza, prędkość wiatru oraz zanieczyszczenia atmosfery.
Podział paneli fotowoltaicznych
Dzielą się na monokrystaliczne oraz polikrystaliczne. Różnice między nimi możemy dostrzec niemal od razu. Pierwszy z nich ma ciemnoniebieski, czasami nawet czarny kolor, drugi natomiast jest koloru jasnoniebieskiego. Panele monokrystaliczne są droższe, ale mają większą wydajność oraz są bardziej odporne na wysokie temperatury. Oprócz tego zajmują mniejszą powierzchnię i cechują się większą sprawnością. Dotychczas jaśniejsze panele były częściej wybierane. Obecnie do instalacji domowych wybierane są panele monokrystaliczne.
Zalety i wady
Rzeczywista żywotność fotowoltaiki jest trudna do określenia. Technologia ciągle ewoluuje, wzrasta wydajność oraz żywotność ogniw słonecznych. Większość gwarancji obejmuje okres 25 lat. Niedługo może być to już nawet 40 lat. Nie jest to największy powód do niepokoju, biorąc pod uwagę, ile można zaoszczędzić w tym czasie na prądzie. Zyskujemy oszczędności na przynajmniej 25/30 lat oraz uzależniamy się od podwyżek cen prądu. Od 2019 roku instalację fotowoltaiczną można odliczyć od podatku. Energia słoneczna jest odnawialna i zrównoważona, przez co nie może jej zabraknąć. Instalacja nie emituje zanieczyszczeń. Jej dostępność poprzez dostęp do światła słonecznego sprawia, że można ją wykorzystać w każdym miejscu na świecie. Jeśli chodzi o wytrzymałość, to wytrzymuje bardzo duże przeciążenia, spowodowane przez wiatr, nawet do 130km/h. Grad nie jest jej straszny, ponieważ według przeprowadzonych badań, lodowe kule o średnicy nawet 25mm nie spowodują uszkodzeń powierzchni paneli. Największym problemem instalacji jest spadek wydajności. W celu jej zwiększeni stosuje się optymalizatory. Szczególnie są one ważne, kiedy panele znajdują się pod katem i światło nie dociera w równym stopniu do każdego z nich. Najczęściej można doświadczyć tego w lato, gdy jest wysokie natężenie promieniowania UV. Przegrzewające się ogniwa oraz brak wystarczającej wentylacji, powoduje spadek wydajności. Wpływa to także na cykl życia paneli fotowoltaicznych. Przy zdecydowaniu się na fotowoltaikę, największą przeszkodą może okazać się koszt początkowy, który jest zależny od ilości oraz rodzaju paneli.Zastosowanie
Najczęściej zakładane są panele elastyczne. Pozwalają one doładować akumulator hotelowy w kamperze lub w przyczepie. Świetnie sprawdzą się w ogrodzie jako źródło zasilania punktów oświetleniowych. Oprócz tego, mogą pomóc w oświetleniu reklam. Okażą się także pomocne w zasilaniu alarmu antywłamaniowego, domku rekreacyjnego na działce, czy kamer przemysłowych. Oczywiście szerokie zastosowanie mają w domkach jednorodzinnych, budynkach mieszkalnych. Mogą być wykorzystane w przedsiębiorstwach, gospodarstwach rolnych oraz w szkołach.
Szkoła
Pierwszym budynkiem, który zastosował panele fotowoltaiczne był wieżowiec w Nowym Jorku w 1999 roku. Szkoły w zależności od wielkości i profilu, zużywają przeciętnie od 20.000 kWh do 70.000 kWh rocznie. W tych parametrach mieści się średniej wielkości firma. Jeśli chodzi o koszty, to wszystko zależy od ilości oraz mocy paneli. Na początku trzeba dużo wydać na zakup oraz montaż. Jako przykład można podać tutaj liceum, którego zużycie energii elektrycznej wynosi 39.700 kWh. Moc instalacji nie przekroczy 50 kWp (kilo watt peak), czyli ilości prądu jaką są w stanie wytworzyć panele. Według obliczeń szkoła przed założeniem instalacji płaciła 25 800 zł za rok. Z panelami fotowoltaicznymi wydatki szkoły spadły o 23.000 zł. Przez 25 lat szacuje się, że szkoła zaoszczędzi nawet 1.3 mln złotych. Na zwrot takiej inwestycji trzeba poczekać z 9-10 lat. Z dofinansowaniem rządowych bądź unijnych pieniędzy czas ten może się skrócić do 5-6 lat. Wymiar finansowy dla takiej szkoły w dłuższej perspektywie wyjdzie zdecydowanie na plus. Oprócz korzyści finansowych, dzięki zdecydowaniu się na panele fotowoltaiczne dbamy o środowisko, pokazujemy dobry przykład młodym ludziom oraz zaszczepiamy w nich dobre postawy, względem przyrody. Wracając na moment do pieniędzy, to na pewno zaoszczędzone środki można wykorzystać na inne inwestycje, kupując sprzęt sportowy, materiały dydaktyczne lub robiąc remont w środku szkoły albo na zewnątrz odświeżając wizerunek placówki. Jeśli chodzi o pomoc, na jaką może liczyć szkoła to bezzwrotna dotacja, niskoprocentowa pożyczka oraz dopłata do oprocentowania kredytów bankowych. Są również organizowane konkursy w ramach, których laureaci otrzymują dofinansowanie do paneli fotowoltaicznych na dachach szkół. W taki sposób fotowoltaika pojawiła się na dachach 5 warszawskich szkół. Wszystko za sprawą projektu „SłuchaMY Was”, gdzie wybrano placówki z najlepszymi pomysłami.
Przyszłość
Dzięki coraz nowszym rozwiązaniom, zestawy fotowoltaiczne są bardziej wydajne. Ich zastosowanie również się rozszerza, ponieważ ich praktyczność nie ogranicza się tylko do budynków czy gruntu, ale również są montowane na parkingach samochodowych jako wiaty. Eksperci widzą także ich zastosowanie na tafli zbiornika wodnego. Farmy fotowoltaiczne są zaprojektowane w taki sposób, aby unosić się na powierzchni zbiorników. Powinny generować o około 10% więcej mocy niż farmy gruntowe. Ciekawą technologią są moduły fotowoltaiczne przeznaczone do integracji z architekturą budynku, znane jako technologia BIPV (building integrated photovoltaics). Oprócz tego, że są bardzo estetyczne, to koszt ich założenia jest mniejszy ze względu na materiał. Kolejną nowinką jest Technologia Solar Skins. Występuje ona w formie okleiny pokrywającej panele o wzorze zgodnym z zamówieniem klienta. Wariantów jest tutaj pełno. Trwają również prace nad projektem tkanin fotowoltaicznych stworzonych z włókien zdolnych pozyskiwać energię ze słońca. Ekrany akustyczne, jak na razie służyły tylko do wyeliminowania hałasu wydobywającego się spod kół przejeżdżających samochodów. Amerykański Departament Energii chce, aby takie ekrany były zdolne do generowania czystej energii słonecznej. Jak widać pomysłów jest cała masa. W niedalekiej przyszłości jest szansa, że większość z nich ujrzy światło dzienne, a to jeszcze nie koniec.
Rafał Kłusek