Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne łatwo ze sobą pomylić, zwłaszcza jeśli instalacja posadowiona jest na dachu. Jednak obydwa rodzaje instalacji, choć akumulują i przetwarzają energię promieniowania słonecznego, mają odmienne zasady działania i montuje się je w innych celach.
Ogniwo fotowoltaiczne – zasada działania
Ogniwo fotowoltaiczne (ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo) to najmniejszy element modułu fotowoltaicznego. Moduł to najmniejszy, w pełni środowiskowo zabezpieczony zestaw wzajemnie połączonych ogniw słonecznych. Każdy panel składa się z modułów – to nic innego jak zestaw umocowanych wzajemnie modułów, wstępnie zmontowanych i okablowanych, przewidzianych jako elementy możliwe do montowania.
Ogniwo PV to płytka o właściwościach półprzewodnikowych. Do jego produkcji wykorzystuje się krzem (Si), german (Ge) i selen (Se) a także perowskity ze zmienioną strukturą, które zostały wytworzone w laboratoriach (naturalny perowskit to minerał, który składa się z wapnia, tytanu i tlenu – CaTiO3).
Ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z dwóch warstw półprzewodnika: pierwsza, znajdująca się na górze, to cienka i przezroczysta warstwą typu n (nad nią umieszczona jest elektroda ujemna i powłoka antyrefleksyjna); druga, grubsza warstwa umiejscowiona na dole to warstwa typu p . Pod nią znajduje się elektroda dodatnia. Obie warstwy oddzielone są barierą potencjałów, którą tworzą złącza p-n.
W fotoogniwie zachodzi zjawisko fotoelektryczne. Przebiega ono następująco:
- fotony światła padają na krzemową płytkę mono-, poli- lub multikrystaliczną
- fotony są pochłaniane przez krzem (lub inny materiał)
- skutkuje to wybijaniem elektronów ze swojej pozycji i zmuszaniem ich do ruchu – ten ruch to właśnie przepływ prądu elektrycznego
Zastosowanie złącza półprzewodnikowego typu p-n umożliwia połączenie tego procesu z obiegiem elektronów w istniejącej już sieci energetycznej i w ten sposób energia świetlna (energia promieniowania słonecznego) zostaje przekształcona w energię elektryczną.
Więcej o fotowoltaice dowiesz się z naszego kompendium wiedzy
Solar – zasada działania
Solar zbudowany jest z absorbera, czyli blachy miedzianej lub aluminiowej pokrytej warstwą pochłaniającą promieniowanie słoneczne (czarny chrom, tlenki tytanu lub krzemu) oraz układu przewodów odbierających z absorbera wytwarzane ciepło. Nośnikiem ciepła w kolektorze słonecznym jest niezamarzający roztwór glikolu propylenowego, krążący w instalacji dzięki pracy pompy obiegowej w zespole sterowniczo-pompowym.
Nośnik zabiera ciepło z kolektorów i przenosi je do wężownicy, która nagrzewa wodę w podgrzewaczu, a następnie wraca schłodzony do kolektora. Bateria kolektora połączona jest hydraulicznie z wężownicą umieszczoną w podgrzewaczu wody użytkowej. W poprawnie skonfigurowanej instalacji solarnej różnica temperatur pomiędzy nośnikiem wypływającym z kolektora a dopływającym do kolektora powinna wynosić maksymalnie 15°C.
Dla kogo fotowoltaika, dla kogo kolektory słoneczne
Przydomowa elektrownia fotowoltaiczna to rozwiązanie dla osób, które chcą maksymalnie uniezależnić się od zewnętrznych dostawców energii elektrycznej czyli prądu. Autokonsumpcja energii elektrycznej sięgająca 100% (czyli zużywanie całego wytworzonego przez instalację fotowoltaiczną prądu na potrzeby własnej posesji, firmy czy gospodarstwa rolnego) to stan, w którym naprawdę jest się niezależnym od zakładów energetycznych.
To stan optymalny z finansowego punktu widzenia, bo nie zachodzi potrzeba oddawania energii do publicznej sieci (dziś prosument rozlicza się z zakładem energetycznym w oparciu o system opustów, od roku 2022 ma być zobowiązany do sprzedaży nadwyżek prądu, a potem ich odkupywania). W przypadku paneli fotowoltaicznych możemy magazynować nadwyżki uzyskiwanej energii elektrycznej w akumulatorach (system Off-Grid) oraz w sieci (przywołany wyżej system opustów).
Kolektory słoneczne to rozwiązanie dla osób, którym zależy przede wszystkim na obniżeniu kosztów uzyskaniu ciepłej wody użytkowej. W przypadku kolektorów słonecznych nie ma możliwości magazynowania nadwyżek energii.
Szacuje się, że zwrot kosztów inwestycyjnych poniesionych na solary może być nawet dwa razy dłuższy niż w przypadku wyboru instalacji PV, która jest systemem bardziej uniwersalnym: fotowoltaika daje możliwość zasilania elektrycznych urządzeń domowych, ogrzewania (fotowoltaika plus pompa ciepła), przygotowania ciepłej wody użytkowej, a także magazynowania prądu w akumulatorach i oddawanie nadwyżek do sieci celem ich późniejszego odzyskania.
Dofinansowanie do fotowoltaiki i solarów
Ponieważ i solary, i panele fotowoltaiczne czerpią energię z odnawialnego źródła, można starać się o dofinansowanie na oba rodzaje inwestycji z programu „Mój Prąd” 3.0
Podsumowanie
Fotowoltaika i solary, choć różne technologicznie i pod względem możliwości zastosowania, łączy ekologiczny charakter i ta ich cecha wspólna przesądza o tym, że warto inwestować i w jedne, i w drugie w zależności od potrzeb. Możliwość pozyskania dofinansowania albo preferencyjnego kredytu czyni oba rodzaje inwestycji uzasadnionymi ekonomicznie.