Jak działa fotowoltaika i ile prądu można uzyskać z paneli słonecznych?

Intensywne prace fizyków, a w tym także polskiego naukowca Jana Czochralskiego, zaowocowały opracowaniem sposobu generowania energii elektrycznej z promieni słonecznych. Wspomniana przemiana jest właśnie nazywana efektem fotowoltaicznym, a potocznie fotowoltaiką. Tworzenie prądu z energii słonecznej odbywa się za pomocą paneli fotowoltaicznych (ogniw) wykonanych z krzemu krystalicznego. To właśnie bezpośrednio w ogniwach zachodzi fotowoltaika, generująca energię elektryczną. Obecnie fotowoltaika opiera się na dwóch rodzajach modułów fotowoltaicznych: monokryształach i polikryształach. Te typy paneli cechują się odmienną budową i efektywnością.

Budowa monokryształów bazuje na jednym krysztale krzemu. Dzięki temu są one bardziej efektywne, a ich żywotność szacuje się na około 30 lat. Polikryształy natomiast otrzymywane są przez rozlanie krzemu pod specjalnym szkłem, przystosowanym do ekspozycji na słońce.

Cały proces zaczyna się w momencie, gdy energia słoneczna jest pochłaniana przez kryształowe panele fotowoltaiczne. Po pochłonięciu fotonów przez ogniwa następuje wybijanie elektronów z półprzewodnikowego materiału. Wygenerowanie elektronów determinuje przemieszczanie się po panelu fotowoltaicznym elektronów ujemnych i dodatnich, co z kolei powoduje produkcję energii elektrycznej.

Wygenerowana stała energia elektryczna kierowana jest do falownika, charakteryzującego się parametrami zgodnymi z wymaganiami sieci elektroenergetycznej. Urządzenie to przetwarza prąd stały na zmienny, czyli na taki, jaki jest dostępny w gniazdkach elektrycznych.

Moc paneli fotowoltaicznych jest podawana w intrygującej jednostce - kilowatopikach, w skrócie kWp. Średnio w ciągu roku 1 kWp ogniw potrafi wygenerować od 950 do 1100 kWh. Największa produkcja własnego prądu przypada oczywiście na okres wiosenno-letni, jednak ilość energii uzależniona jest od szerokości geograficznej oraz mocy i powierzchni paneli.

Biorąc pod uwagę, jak powstaje prąd z fotowoltaiki, można stwierdzić, że produkuje ona energię elektryczną o parametrach zbliżonych do energii generowanej przez sieć elektroenergetyczną. Jednakże produkcja prądu z promieni słonecznych dzięki modułom fotowoltaicznym jest przyjazna dla środowiska naturalnego i całkowicie darmowa.

Instalacja fotowoltaiczna to świetne źródło domowego prądu. Jednak możliwości konsumpcyjne własnego prądu są determinowane przez wybór instalacji. Osoby chętne do założenia fotowoltaiki mają do wyboru system on-grid (podłączony do sieci) lub system off-grid (niepodłączony do sieci).

Zdecydowanie najchętniej wybieraną instalacją jest on-grid, ponieważ jest tańsza i pozwala oddawać nadwyżkę wygenerowanego prądu do sieci. Ta nadwyżka to sposób na to, jak wykorzystać prąd z fotowoltaiki w okresie jesienno-zimowym, gdy panele nie będą w stanie generować znacznych ilości energii. Właściciel oddający energię nadwyżkową do sieci staje się prosumentem, mogącym korzystać z systemu upustowego.

System off-grid, dzięki temu, że nie jest podłączony do sieci elektrycznej, może być traktowany jako samowystarczalne źródło energii elektrycznej. Niestety fotowoltaika zazwyczaj nie zaspokaja całkowitego zapotrzebowania dużych obiektów na energię elektryczną. Co więcej, aby móc cieszyć się własną siecią, należy zapewnić sobie magazyn energii, który podnosi koszty inwestycji.

Wielu właścicieli fotowoltaiki już się przekonało, że zamontowanie instalacji opartej na odnawialnym źródle energii było świetną decyzją. Pozwala ona nie tylko, w zależności od rodzaju i mocy instalacji, bezpośrednio obniżyć rachunki za zużycie prądu średnio od 50 do 90%, lecz także wspierać działania mające na celu ochronę środowiska przyrodniczego, ponieważ instalacja jest naturalna oraz zeroemisyjna.

Argumentem przemawiającym za montażem fotowoltaiki jest możliwość uniezależnienia się pod względem energetycznym, co jest niezwykle kuszącą propozycją, biorąc pod uwagę stałe podwyżki cen prądu. Fotowoltaika opłaca się także ze względu na zwrot inwestycji tego typu w ciągu 8 lat za sprawą dofinansowania rządowego "Mój Prąd". Maksymalna kwota dofinansowania w 2022 r. w ramach czwartej edycji programu wyniosła 20,5 tys. złotych.