Zorientujte sa v základných pojmoch vo fotovoltaike

Fotovoltaika Žilina

Fotovoltický článok

Je doštička tenšia ako 1mm, zložená z kremíka a iných materiálov s rozmermi približne 10 × 10 cm. Elektrické napätie takéhoto článku je pri optimálnych svetelných podmienkach asi 0,5V. Spojením článkov vzniká fotovoltický panel – základ fotovoltického systému.

Fotovoltický panel

Je zložený zo sériovo alebo paralelne pospájaných fotovoltických článkov. Panel je hermeticky zapuzdrený a uložený v hliníkovom ráme. Vrchnú časť tvorí tvrdené solárne sklo, spodnú časť tedlarová podložka na ktorej je umiestnený pripojovací box s konektormi. Podľa použitého materiálu rozdeľujeme panely na kremíkové a nekremíkové – tenkovrstvé. Najrozšírenejšie kremíkové panely ďalej delíme na monokryštalické, polykryštalické a amorfné. Nekremíková technológia, to sú predovšetkým tenkovrstvé panely CdTe, GaAs, CIS, CIGS.

Jednotka výkonu Wp

Je maximálny špičkový výkon pri štandardizovanom teste STC (Standard Test Conditions). Podmienky, slnečná energia dopadá na fotovoltický panel kolmo a má hodnotu E = 1 000 W/m2, hustota atmosféry Am = 1,5 teplota článkov T = 25 °C. O výkone panelu v reálnych podmienkach viac vypovedá test NOCT (Normal Operating Cell Temperature), ktorý určuje výkon panelu pri sklone 45°, intenzita žiarenia 800 W/m2 , teplota 20°C, rýchlosť vetra 1 m/s.

Vplyv slnečného žiarenia na výkon panelov

Prechodom cez atmosféru sa intenzita slnečného žiarenia znižuje. Na zemskom povrchu preto registrujeme tri základné druhy slnečného žiarenia – priame slnečné žiarenie, rozptýlené – difúzne (vplyvom oblačnosti) žiarenie a žiarenie odrazené od zemského povrchu alebo iných objektov. Ideálnymi podmienkami pre výrobu elektriny z fotovoltických panelov je priame slnečné žiarenie a teplota prostredia 25°C. Zvýšenie teploty panelov o 1°C, predstavuje pokles jeho výkonu o cca 0,4%.

Optimálny sklon a orientácia panelov

Optimálny sklon a orientácia panelov je priamo na juh so sklonom panelov 30°-35°. Pri odklonení o 20° na JV či JZ sú straty na výkone cca 5%. Sklon panelov závisí od typu inštalácie a spôsobu jeho využívania, pri celoročnej prevádzke ostrovných systémov je výhodné umiestniť panely viac “kolmo”, ideálne 60°.

Výnos z inštalovaného 1 kWp

Na výpočet výnosu má vplyv predovšetkým orientácia a sklon panelov, typ panelu, lokalita. Ideálne orientované fotovoltické pole panelov s výkonom 1kWp v prostredí Slovenska vyrobí za rok 930 – 1050 kWh. Priemerný ročný úhrn globálneho slnečného žiarenia na území Slovenska:

Slnečný svit - Slovensko

Životnosť a záruka

životnosť panelov je výrobcom udávaná na 30+ rokov. Záruka na mechanické zhotovenie panelu – záruka na výrobok je štandardne pri kremíkovej technológii 10 rokov. Výkon panelu predovšetkým vplyvom vlhkosti časom klesá, výrobca preto garantuje hranicu maximálneho poklesu výkonu. Tento počas 10 rokov prevádzky neklesne pod 90% a po 25 rokoch výkon neklesne pod hodnotu 80% nominálneho výkonu panelu.

Komponenty, technické informácie

Druhy fotovoltických panelov

Monokryštalický panel

Fotovoltaika monokryštalický panel

  • vhodný pre priame južné orientácie, polohovací tracker
  • dosahuje najvyššiu účinnosť 17-18% medzi kremíkovými panelmi
  • na inštaláciu vyžaduje plochu cca 7-9 m2/1kWp
  • čierna farba panelu

 

Polykryštalický panel

Fotovoltaika polykryštalický panel

  • vyššia účinnosť pri nie ideálne južnej orientácii – JV,V, JZ,Z
  • nižšia účinnosť 15-16%, na 1kWp potrebná plocha 8-11 m2
  • v súčasnosti najpoužívanejší typ panelu
  • modrá farba povrchu

 

Tenkovrstvý panel

Fotovoltaika tenkovrstvý panel - Žilina

  • na báze kremíka – amorfný, mikrokryštalický
  • nekremíkové technológie– CdTe, GaAs, CIS, CIGS
  • vysoký výnos pri difúznom žiarení
  • nižšia účinnosť 9 – 12% v závislosti od technológie, vyšší nárok na plochu, 8-20 m2/1kWp

 

Solárne panely tvoria najväčšiu časť investície do fotovoltického systému, je preto potrebné venovať ich výberu náležitú pozornosť. Rozhodujúcim faktorom by však napriek tomu rozhodne nemala byť cena.

Striedač napätia

Tvorí jadro systému, mení jednosmerný prúd z fv panelov na striedavý. Podľa konštrukcie rozdeľujeme meniče na transformátorové a beztransformátorové. Dôležitým faktorom je účinnosť premeny, rozsah vstupného napätia a počet MPP sledovačov. Podľa pripojenia rozlišujeme sieťový menič, určený pre pripojenie systému do distribučnej siete AC 230V, pri výpadku siete menič vypadne a systém nepracuje. Hybridný s menič s pripojenou batériou, ktorý vie pracovať ako štandardný sieťový no pri výpadku siete sa automaticky prepne do ostrovného režimu, nezávisle od distribučnej siete. Ostrovný menič pre inštalácie bez elektrickej prípojky. Striedač napätia je srdce systému, v závislosti od výkonu, typu panelov a spôsobu pripojenia používame špičkové striedače napätia európskych spoločností Fronius, DELTA, SMA, ABB a Victron – Energy.

Konštrukčný systém

Fotovoltická konštrukcia je tvorená z hliníkových profilov, panelových úchytov a spojovacieho materiálu. Podľa druhu strešnej krytiny je systém kotvený pomocou kombišróbov (plech, bitumen), strešných hákov (škridla) či špeciálnych držiakov na falc (falcovaný plech). Pre rovné strechy je možné použiť systémy kotvené do strešnej konštrukcie alebo zavetrené systémy s priťažením.

Monitorovací systém

Zabezpečí kompletnú kontrolu a správu systému prostredníctvom internetového pripojenia alebo GSM modulu. Prostredníctvom internetového prehliadača alebo softvérovej aplikácie v PC či smartfóne umožňuje on-line sledovanie výkonu, zhromažďuje štatistické údaje výroby, ale tiež chybové stavy a poruchové hlásenia.

Regulátor využitia vyrobenej elektriny

Je dôležitou súčasťou fotovoltického zariadenia, zabezpečuje optimálne využitie vyrobenej elektriny v objekte. Maximalizuje spotrebu elektriny z FVZ a minimalizuje prebytky, prietok nespotrebovanej elektriny do distribučnej siete. V prípade, že výroba je v reálnom čase vyššia ako spotreba v objekte regulátor pripája zariadenia ako bojler, akumulačná nádrž, konvektor, klimatizácia, ohrev a filtrácia bazénu a pod., ktoré vyrobenú energiu akumulujú.

 

Len vyrobená a spotrebovaná elektrina skutočne znižuje náklady na energiu. Regulátor je možné inštalovať aj do existujúceho systému, v závislosti od výkonu systému a pripojených spotrebičov zvyšuje mieru spotreby vyrobenej elektriny až na 90% vyrobenej elektriny.