Fotovoltaické systémy

• Fotovoltaika je přeměna slunečního záření na elektrickou energii. Rozbor slova FOTOVOLTAIKA nám napovídá vazbu mezi světlem a elektřinou, skládá se ze dvou slov řeckého φώς [phos] = světlo a ze jména italského fyzika pana Alessandra Volty.

• Fotovoltaika je přeměna slunečního záření na elektrickou energii. Rozbor slova FOTOVOLTAIKA nám napovídá vazbu mezi světlem a elektřinou, skládá se ze dvou slov řeckého φώς [phos] = světlo a ze jména italského fyzika pana Alessandra Volty.

• Funkce Fotovoltaického systému (dále jen FV) je prostá.Světlo dopadající na povrh solárního panelu je přeměněno na elektřinu.Tento jev se odehrává ve slunečních ( FV ) článcích. Vzájemným působením slunečního záření a hmoty dochází k pohlcování fotonů a uvolňování elektronů. V polovodiči pak vznikají volné elektrické náboje, elektron-díra, které jsou už jako elektrická energie odváděny ze solárního článku přes regulátor dobíjení do akumulátoru, ke spotřebiči nebo do rozvodné sítě.

• Uplatnění fotovoltaických systémů může být různorodé, může se použít v budovách jako součást fasád, střešních plášťů i výplní otvorů. Z investičního pohledu je fotovoltaika přínosná svou krátkou energetickou návratností, absolutně bezhlučným provozem a nulovou produkcí škodlivin, tudíž výhodou pro zdravé životní prostředí.

• Dostupnost fotovoltaické energie v České republice je ovlivněna mnoha faktory. Mezi ně patří zeměpisná šířka, roční období, oblačnost a lokální podmínky, sklon plochy na níž sluneční záření dopadá a další. V České republice dopadne na 1m² vodorovné plochy zhruba 950 – 1340 kWh energie. Roční množství slunečních hodin se pohybuje v rozmezí 1331 – 1844 hod. (ČHMÚ), odborná literatura uvádí jako průměrné rozmezí 1600 – 2100 hod.

• Z hlediska praktického využití pak platí, že z jedné instalované kilowaty běžného systému lze za rok získat v průměru 800 – 1100 kWh elektrické energie.

• Při obvyklé účinnosti FV článků a běžné účinnosti střídačů platí, že z jednoho instalovaného kilowattu běžného systému lze za rok získat v průměru 800 až 1 100 kWh elektrické energie.

• Podle připojení do sítí dělíme FVE na „Off-grid“ (ostrovní provoz) a „On-grid“ (zapojení do veřejné sítě).

Princip fotovoltaických panelů

• Fotovoltaický (sluneční, solární) článek je v podstatě polovodičová dioda. Jeho základem je tenká křemíková destička s vodivostí typu P. Na ní se při výrobě vytvoří tenká vrstva polovodiče typu N, obě vrstvy jsou odděleny tzv. přechodem P-N. Osvětlením článku vznikne v polovodiči vnitřní fotoelektrický jev a v polovodiči se z krystalové mřížky začnou uvolňovat záporné elektrony. Na přechodu P-N se vytvoří elektrické napětí, které dosahuje u křemíkových článků velikosti zhruba 0,5 V. Energie dopadajícího světla se v článku mění na elektrickou energii. Připojíme-li k článku pomocí vodičů spotřebič (například miniaturní elektromotorek), začnou se kladné a záporné náboje vyrovnávat a obvodem začne procházet elektrický proud. Je-li třeba větší napětí nebo proud, zapojují se jednotlivé články sériově či paralelně a sestavují se z nich fotovoltaické panely.

• Výkonovou jednotkou fotovoltaických panelů je Wp ( watt peak), je to špičkový výkon naměřený za daných podmínek (ozáření 1000W/m2, teplota 25°C a složení světla odpovídající hodnotě AM =1,5). Účinnost solárních panelů je cca 13-18% , životnost minimálně 40let.

• Proud, který můžeme ze slunečního článku odebírat, je úměrný velikosti ozařované plochy článku. Výkon křemíkových fotovoltaických článků o ploše 1 m2 je 80 – 100 W, účinnost přeměny světelné energie na energii elektrickou závisí na struktuře materiálu a způsobu výroby článku (laboratorní nebo průmyslová). 

Monokrystalický solární panel

Monokrystal je makroskopický krystal s velmi malým množstvím poruchami krystalové struktury. Příklad takového monokrystalu může být diamant, křemen nebo sůl kamenná. Fotovoltaické panely s monokrystalickými články jsou v naších zeměpisných šířkách nejvíce používány. Krystaly křemíku se vyrábí přibližně ve velikosti 10 cm a vyrábí se pomocí chemického procesu - tažením roztaveného křemíku ve formě tyčí o průměru až 300 mm. Ty se poté rozřežou na tenké plátky. monokrystalické (články vyráběné z jednoho křemíkového krystalu - účinnost 13%-17%)

Polykrystalický solární panel

Pevná látka skládající se z mnoha monokrystalický segmentů na sobě nezávisle orientovaných.Stejně jako u monokrystalických panelů, křemíkové plátky se skládají z většího počtu menších polykrystalů. Jejich výroba je ale v porovnání s monokrystalickými panely mnohem jednodušší, tedy i levnější a rychlejší. Polykrystalické (články vyráběné z křemíkové krystalické mřížky - účinnost 10%-14%).

Amorfní solární panel

Amorfní látky jsou látky v pevném skupenství , které nemají pravidelnou krystalickou mřížku. Příklad takové amorfní látky je třeba sklo.Základem amorfních fotovoltaických panelů je napařovaná křemíková vrstva, na sklo nebo fólii. Účinnost těchto fotovoltaických článku je rozhodně nižší oproti monokrystalickým nebo polykrystalickým. Další nevýhodou pro tento typ panelů je 2,5 krát větší plocha k dosažení stejného výkonu jako u monokrystalických nebo polykrystalických panelů. Celoroční výnos je ovšem o 10% vyšší, a to z důvodu udržení napětí na článku i při nižší intenzitě osvitu plochy panelu. Tyto typy článků patří k dnes na trhu nejlevnějším a výhodné jsou především tam, kde investor není omezení prostorem.
  

Fotovoltaický systém propojený s distribuční sítí (on-grid)

Je nejvíce uplatňován v oblastech s hustou sítí elektrických rozvodů. V případě dostatečného slunečního svitu jsou spotřebiče v budově napájeny vlastní „solární“ elektrickou energií a případný přebytek je dodáván do veřejné rozvodné sítě. Při nedostatku vlastní energie je elektrická energie z rozvodné sítě odebírána. Systém funguje zcela automaticky díky mikroprocesorovému řízení síťového střídače. Připojení k síti podléhá schvalovacímu řízení u rozvodných závodů. Špičkový výkon fotovoltaických systémů připojených k rozvodné síti je v rozmezí jednotek kilowatt až jednotek megawatt.

Kompletní prodej elektřiny do distribuční soustavy

Fotovoltaické systémy pro přímou dodávku jsou dnes nejrozšířenější a zastupují 90% všech FV systémů.

• Výkupní cena pro rok 2010 (systémy do 30kW): 11,28 Kč/kWh

• Výkupní cena pro rok 2010 (systémy nad 30kW): 11,18 Kč/kWh

Využívání zeleného bonusu

Znamená že využíváte vyrobenou energii pro svou spotřebu a přebytky odvádíte do distribuční soustavy. Výhodou je, že spotřebovanou energii nemusíte vykupovat, čímž realizujete úsporu. K výkupní ceně zeleného bonusu si připočtete tržní cenu spotřebované kWh.

• Výkupní cena pro rok 2010 (systémy do 30kW): 12,25 Kč/kWh

• Výkupní cena pro rok 2010 (systémy nad 30kW): 12,15 Kč/kWh