Baterie słoneczne

Baterie słoneczne

Baterie słoneczne

Coraz częściej na dachach budynków oraz na ziemi można zauważyć zamontowane baterie słoneczne, czyli urządzenia przeznaczone do magazynowania i przetwarzania energii promieniowania wytwarzanego przez słońce na prąd. Są one alternatywą dla zasilania pozyskiwanego w tradycyjny sposób. 

Ze względu na panujące warunki atmosferyczne, ilość dostarczanej energii, ulega zmianie. Powszechnie przyjęto, że w przypadku:

  • czystego, bezchmurnego nieba otrzymuje się 1000 W/m2,
  • niewielkiego zachmurzenia – 600 W/m2,
  • nagromadzonej, dużej warstwie białych i siwych chmur – 300 W/m2,
  • okresu zimowego – 100 W/m2.

Współcześnie ogniwa fotowoltaiczne złożone są z kilku warstw, tj.:

  • folia AI, będąca metalicznym podłożem,
  • dwutlenek krzemu,
  • spolaryzowany dodatnio półprzewodnik P,
  • półprzewodnik N,
  • zbiorcze, metalowe elektrody,
  • część przeciwodblaskowa.

Ich powierzchnia poddana zostaje laserowemu grawerowaniu, w celu zapewnienia im właściwej faktury. 

Moc uzyskana przez baterię słoneczną ulega wahaniu ze względu na straty, które spowodowane mogą być przez różnorodne czynniki. Do najważniejszych należą:

  • odbicie promieniowania słonecznego – standardowo wynoszące około 36%. W przypadku nawierzchni paneli mających zarówno właściwą strukturę, jak i powłokę antyrefleksyjną – jedynie 5%.
  • temperatura ogniwa – podwyższona wartość przyczynia się do przyspieszenia procesu rekombinacji dziur, co przekłada się na znaczący wzrost przepływu prądu wstecznego.

Pomimo nielicznych ograniczeń, zakup ogniwa fotowoltaicznego jest pewnego rodzaju inwestycją w przyszłość, gwarantującą niewyczerpane i darmowe źródło energii.  

​Gdzie zamontować baterie słoneczne?

W dzisiejszych czasach ogniwa fotowoltaiczne cieszą się dużym zainteresowaniem. Wynikać to może nie tylko z chęci zmniejszenia rachunku za prąd, ale także z ułatwień, jakie ze sobą niosą. 

Mają zastosowanie nie tylko w budynkach mieszkalnych, ale także w rolnictwie. Istotną funkcją, którą pełnią jest:

  • zasilanie różnorodnych suszarni,
  • wentylacja pomieszczeń,
  • napędzanie pomp nawadniających pola uprawne,
  • napowietrzanie stawów rybnych.

Co najważniejsze, montaż jest dosyć prosty. Bateria słoneczna o niewielkich rozmiarach może zostać złożona i postawiona zarówno przez specjalnie przeszkoloną do tego osobę, jak i samodzielnie, według dołączonej instrukcji. W większości umieszczana jest na dachach budynków (głównie domów jednorodzinnych) – bezpośrednio na ich pokryciu bądź na stojaku nad powierzchnią. Jednak coraz częściej montuje się ją również na przybudówkach i pomieszczeniach gospodarczych, ścianach oraz w ziemi.  

Podstawową zasadą, którą należy kierować się podczas umieszczania paneli słonecznych, jest wybór miejsca po odpowiedniej stronie świata. Opcja gwarantująca najwyższą skuteczność to skierowanie ich w kierunku południowym, najlepiej pod kątem 30 stopni. Jednak ze względu na różnorodne utrudnienia, dopuszcza się nieznaczne odchylenie na wschód, bądź na zachód. Niestety powinno zostać ono skompensowane, np. poprzez zwiększenie powierzchni przeznaczonej na ogniwa fotowoltaiczne. W przypadku 50 stopni, w kierunku:

  • zachodnim – o 10%,
  • wschodnim – o 20%.

Tylko odpowiednio dobrana korekta może zapewnić maksymalne wykorzystanie zasobów słonecznych. 

Montaż pionowy powoduje wytworzenie mniejszej ilości prądu, w przybliżeniu od 5 do 35 procent. Natomiast umieszczenie baterii w miejscach zacienionych lub od północnej strony jest bezsensowne, gdyż korzyści wynikające z zastosowanych urządzeń nie będą w pełni pokrywać kosztów ich zakupu, do których należy doliczyć również falowniki. Są one przydatne w celu magazynowania energii wytwarzanej przez słońce i przekształcania jej na prąd zmienny, wykorzystywany przez urządzenia domowe.

​Różnica między bateriami a kolektorem

Obecnie, rynek energetyki solarnej rozkwita. Większość instalacji tego typu tworzą dwie grupy:

  • ogniwa fotowoltaiczne – zbudowane z baterii (paneli) słonecznych,
  • kolektory – potoczne nazywane solarami.

Mimo istotnej różnicy w zasadzie działania, cały czas są one ze sobą mylone. Prawdopodobnie wynika to z tego, że jedne i drugie służą do pobierania energii produkowanej przez słońce i przemieniania jej na bardziej użyteczną postać (ciepło bądź prąd). Ponadto, zarówno kolektory słoneczne, jak i ogniwa fotowoltaiczne charakteryzują dwa podobne systemy koncentratorów:

  • soczewkowe (załamujące),
  • lustrzane (odbiciowe),

które mogą pobierać promieniowanie punktowo oraz liniowo.

Najistotniejszą niezgodnością pomiędzy wyżej wymienionymi rodzajami instalacji słonecznej jest sposób przetwarzania przez nie energii. 

​Ogniwo fotowoltaiczne

Zyskujący coraz większe rzesze użytkowników, panel słoneczny to bardziej uniwersalna opcja. Umożliwia on pozyskanie prądu, który może zostać spożytkowany na dowolny sposób, np. jako źródło:

  • światła (oświetlenie),
  • zasilania wszelkiego typu domowych urządzeń (energia elektryczna),
  • ciepła (ogrzewanie),
  • uzyskania gorącej wody (podgrzewanie cieczy).

Ponadto jest wygodniejszy w montażu, gdyż może znajdować się również w dosyć sporej odległości od docelowego budynku, np. na dachu pomieszczenia gospodarczego, bądź bezpośrednio na ziemi. Jedyna kwestia, o którą należy zadbać w tym przypadku to zastosowanie przewodu o odpowiednio dużym przekroju, tak, aby straty przetworzonej energii były jak najmniejsze.

​Kolektory słoneczne

Solary zamieniają padające na nie promienie słońca na ciepło, które po przedostaniu się do instalacji domowej jest używane do zapewnienia  gorącej wody. Rzadko kiedy służą do ogrzewania budynków. Wynika to głównie ze względu na dość wysokie koszty z tym związane. W miesiącach letnich (od maja do września) kolektory są w stanie pokryć większość zapotrzebowania na podgrzaną ciecz. Natomiast w chłodniejszych porach roku sprawdzają się jedynie częściowo. Wynika to głównie z gorszych warunków atmosferycznych, jakie wtedy panują. Należą do nich:

  • niższe położenie słońca,
  • krótszy okres naświetlania,
  • duże zachmurzenie.

Instalacje solarne pełnią także istotną funkcję latem. Sprawiają, że ich posiadacze mogą odpocząć od palenia w piecach oraz kotłach, celem nagrzania wody, kiedy temperatura otoczenia oscyluje powyżej 0 stopni Celsjusza.