Fotovoltická elektráreň (nazývaná skrátene fotovoltaika, solárna elektráreň alebo aj slnečná elektráreň) je energetické zariadenie, ktoré vyrába elektrinu zo slnečného žiarenia.
Fotovoltaika – princíp
Aký je princíp fotovoltaiky? Panely premieňajú slnečné žiarenie, ktoré na ne dopadá, na jednosmerný prúd. Ten potom striedač (ktorému sa hovorí aj menič) prevádza na elektrinu striedavú, ktorá napája bežné spotrebiče, ktoré sú pripojené do siete. Pokiaľ sa energia vyrobí nadbytok, ukladá sa do fotovoltaickej batérie pre neskoršie použitie.
Fotovoltaická elektráreň využíva princíp, známy ako fotoelektrický jav. K tomu dochádza vo fotovoltaických článkoch v paneloch, keď na ne dopadá slnečné žiarenie.
- Fotóny, ktoré dopadajú na fotovoltaický článok, vyrážajú elektróny z obalu atómu kremíka. Tie sa tak dávajú do pohybu.
- Čím rýchlejšie sa elektróny pohybujú, tým viac elektriny vyrobia panely.
- Celkový výkon panelu záleží na tom, aký je rozdiel energie medzi elektrónmi v kľudovom stave av pohybe.
- Pri nižších teplotách majú nehybné elektróny nižšiu energiu. Keď sú slnečným žiarením aktivované, je nárast ich energie vyšší. Preto je účinnosť panelov vyššia v zime (približne o 0,4% na každý °C) ako v lete. Pri vyšších teplotách sú totiž elektróny v kľudovom stave viac zahriate, a teda majú aj vyššiu počiatočnú energiu.
Prvky fotovoltaickej elektrárne
Solárnu elektráreň tvoria tri základné prvky: fotovoltaické panely, striedač a batérie. Teraz si popíšeme, ako funguje solárny panel aj ďalšie komponenty celého solárneho systému.
Ako fungujú solárne panely
Fotovoltaické panely (čiže moduly) sú tvorené fotovoltaickými článkami. To sú v podstate polovodičové diódy, ktoré sú navzájom prepojené (buď paralelne alebo sériovo). Panely sú z prednej strany kryté odolným sklom, zasadeným obvykle v hliníkovom ráme; na zadnej strane je plastová fólia a konektor na prepojenie s ďalšími prvkami elektrárne.
Typy fotovoltaických panelov
Podľa typu použitých fotovoltaických článkov môžu byť panely monokryštalické, polykryštalické alebo amorfné. Líšia sa svojimi vlastnosťami a účinnosťou za rôznych svetelných podmienok.
Všeobecne sa teda dá povedať, že na strechy s dobrou orientáciou a sklonom k slnku sa najlepšie hodia monokryštalické panely. Polykryštalické panely sa zase hodia pre lokality, kde je svetlo viac rozptýlené a prichádza zo strany. Avšak rozdiely v účinnosti týchto dvoch typov panelov sú iba rádovo v percentách a pri výkone dnešných panelov môžete zvoliť v podstate ktorýkoľvek z nich.
V Slovenskej republike sa najčastejšie predávajú monokryštalické panely, pretože sa lepšie hodí pre naše zemepisné šírky. Obľúbené sú aj pre svoju čiernu farbu, ktorú väčšina zákazníkov preferuje.
Na akú strechu je možné umiestniť fotovoltaické panely? To zistíte v našom ďalšom článku. Dozviete sa v ňom aj, ako si poradiť, keď strecha vášho domu nie je pre ich inštaláciu vhodná.
Tip: Chcete sa toho o solárnych paneloch dozvedieť viac? Prečítajte si aj podľa čoho vyberať fotovoltaické panely. V nasledujúcom článku zase vysvetľujeme najdôležitejšie pojmy súvisiace s fotovoltaickou elektrárňou.
Ako funguje striedač v súčinnosti s batériou pre fotovoltaiku
Energia vyrobená panelmi prúdi dvoma káblami do striedača, ktorý tento jednosmerný prúd premieňa na prúd striedavý, ktorý ihneď môžu využiť domáce spotrebiče. Striedač je zároveň prepojený s fotovoltaickou batériou, kam sa elektrina automaticky ukladá v prípade, že sa v domácnosti ihneď nespotrebovala.
Ďalšie fotovoltaické komponenty
Fotovoltaická elektráreň má okrem spomínaných troch základných komponentov aj ďalšie prvky: rozvádzač s istiacimi a ochrannými prvkami, riadiacu a monitorovaciu techniku a káblové prepojenie. Nevyhnutnou súčasťou je aj konštrukcia na upevnenie na strechu alebo iný vhodný povrch.
Vďaka batérii využijete vyrobenú elektrinu na maximum
Batéria nie je nevyhnutným prvkom fotovoltaickej elektrárne, ale jej obstaranie je veľmi výhodné. Slúži totiž na ukladanie prebytkov vyrobenej energie, ktorú vaša domácnosť v danej chvíli nespotrebuje, a na jej využitie na neskoršiu dobu, kedy je nedostatok slnečného svitu. Vďaka batérii môžete pohodlne prekonať výpadok dodávky prúdu (tzv. blackout) alebo byť energeticky sebestační aj na miestach, kde nie je zavedená elektrina (preto sa tieto tzv. ostrovné systémy skvele hodia aj na chatu či chalupu). Viac o výhodách batérie a o tom, prečo do fotovoltaickej batérie investovať, sa dozviete v článku.
Cena fotovoltaiky
Keď sa budete zaujímať o to, aká je cena solárnej elektrárne, musíte teda brať do úvahy nielen samotné panely, ale aj ostatné súčasti. Záleží aj na tom, čo všetko budete chcieť solárnym systémom napájať. Môžete naň totiž pripojiť nielen bežné menšie spotrebiče, ale treba tiež skombinovať fotovoltaiku s tepelným čerpadlom alebo nabíjať elektromobil pomocou domácej nabíjacej stanice a jazdiť tak skoro zadarmo. Spočítajte si, na koľko vyjde fotovoltika pre váš dom a koľko vďaka nej môžete ušetriť.
Pokiaľ pre vás celková cena predstavuje príliš veľkú vstupnú investíciu, môžete si fotovoltaiku zaobstarať na splátky. Opýtajte sa nás na možnosti financovania a splátky si rozložite až na 10 rokov. Fakticky sa potom o ich splácanie stará slnečná energia, vďaka ktorej každý mesiac ušetríte za elektrinu, ktorú by ste inak museli čerpať zo siete.
Výkon a účinnosť solárnej elektrárne
Pri návrhu fotovoltaickej elektrárne berieme do úvahy predovšetkým požadovaný výkon FVE. Výkon panelov sa udáva v jednotkách Wp a pohybuje sa okolo 450 Wp. Každých 1 000 Wp vyrobí približne 1 MWp elektriny za rok. Elektrárne pre rodinné domy sa spravidla navrhujú do veľkosti, resp. výkone do 10 kWp; pre bežnú domácnosť to býva dostačujúce, pokiaľ pravidelne nenabíja elektromobil pomocou domácej nabíjacej stanice.
Dôležitým ukazovateľom je aj účinnosť fotovoltaických panelov. Tá udáva, aké percento z prijímanej slnečnej energie dokáže systém premeniť na elektrinu. Vďaka technologickému pokroku sa účinnosť panelov neustále zvyšuje (momentálne už nad 22 %), avšak s ohľadom na fyzikálne zákony nie je možné prekročiť 34 %.
Prevádzka bez starostí aj škodlivých emisií
Vďaka tomu, ako funguje solárna elektráreň, nepotrebuje k svojmu chodu žiadne pohyblivé súčasti a čerpá z obnoviteľného a takmer neobmedzeného zdroja energie (aspoň pre ďalších niekoľko miliárd rokov). Zároveň neprodukuje žiadne emisie oxidu uhličitého či iných škodlivých látok do ovzdušia (práve vďaka inštalácii fotovoltaiky a taktiež ekologických tepelných čerpadiel po celej SR sme za posledný rok pomohli ušetriť už 6 300 ton CO2). Fotovoltika pre firmy.
Fotovoltika ako investícia
K výhodám fotovoltaiky pridajte dlhú životnosť solárnych panelov a bezpracnú prevádzku bez nutnosti údržby (panely majú – pokiaľ nie sú nainštalované vodorovne – samočistiacu schopnosť) a máte ideálne energetické zariadenie do domácnosti, ktoré predstavuje skvelú investíciu do budúcnosti. Pri súčasných, stále rastúcich cenách elektriny a možnosti čerpať na fotovoltaiku štátne dotácie, môžete počítať s návratnosťou vstupných nákladov približne do 5 rokov. To predstavuje výnosnosť 10 – 25 % ročne, čo robí z fotovoltaiky investíciu ešte atraktívnejšou, než sú akcie, dlhopisy alebo nehnuteľnosti.
Hľadáte riešenie na mieru pre svoj dom? Spojte sa s expertom.