O fotowoltaice w ostatnich latach mówi się dużo, a panele słoneczne są montowane na coraz większej liczbie domów. Wszystko za sprawą promowania ekologicznych źródeł energii i dobrego dostępu do różnego rodzaju ogniw słonecznych. Zamontowanie ich na dachu pozwala zaoszczędzić na opłatach za energię elektryczną, a także zmniejszyć rachunki dzięki odsyłaniu nadmiaru energii do sieci. Czy to naprawdę się opłaca?

Ogniwa fotowoltaiczne

Spis treści

• Co to są ogniwa fotowoltaiczne?
• Ogniwa fotowoltaiczne – zasada działania
• Ogniwa fotowoltaiczne – rodzaje
• Jakie ogniwa fotowoltaiczne kupić?
• Jak wybrać wykonawcę instalacji fotowoltaicznych?
• Ile można zaoszczędzić?
• Podsumowanie

Co to są ogniwa fotowoltaiczne?

Ogniwa fotowoltaiczne są instalacją pozwalającą na przekształcanie energii słonecznej w elektryczną. Są grupowane w większe całości, mające wygląd płaskich paneli, montowanych na nasłonecznionych połaciach dachów lub bezpośrednio na ziemi. Wyprodukowany w nich prąd jest przekazywany do sieci elektrycznej i zasila urządzenia w domu.

Ogniwa fotowoltaiczne – zasada działania

Kluczowe dla funkcjonowania ogniw jest zjawisko fotoelektryczne. Ogniwo zbudowane jest z płytek krzemowych, które składają się z dwóch warstw – jedna jest naładowana ujemnie (nadmiar elektronów), druga dodatnio (niedobór elektronów). Powoduje to, że w dzielącej je warstwie granicznej wytwarza się pole elektryczne.

Pod wpływem słońca (fotonów, czyli jednostek światła) elektrony przemieszczają się z górnej płytki, co skutkuje powstaniem różnicy potencjałów, a więc napięciem elektrycznym. Prąd stały przepływa między płytkami i trafia do odbiornika (falownika), który zamienia go w prąd zmienny, czyli taki którym można zasilać urządzenia domowe.

Ogniwa fotowoltaiczne – rodzaje

Na rynku dostępne są dwie generacje ogniw fotowoltaicznych. Pierwsza zbudowana jest w oparciu o krzem – to tzw. ogniwa grubowarstwowe. Mogą być monokrystaliczne (zbudowane z monokryształu krzemu) lub polikrystaliczne (z płytek krzemowych). Te pierwsze charakteryzują się wysoką wydajnością (rzędu ok. 20%), są trwałe, ale dosyć drogie. Te drugie są tańsze, lecz osiągają sprawność na poziomie ok. 16%.

Druga generacja ogniw to cienkowarstwowe. Charakteryzują się tym, że zastosowano w nich inne pierwiastki: m.in. miedź, selen, kadm, gal, ind. Osiągają sprawność na poziomie kilkunastu procent (zazwyczaj 12-14%) i są dosyć drogie.

Do drugiej generacji zalicza się również panele amorficzne, zbudowane z niewykrystalizowanego krzemu. To znacznie tańsze instalacje, ale mające niską sprawność – do 9%.

W najbliższych latach na rynku pojawią się zapewne ogniwa fotowoltaiczne nowej generacji – bardziej ekologiczne, produkowane z materiałów mniej szkodliwych dla środowiska i tanie. Ciągle jednak bada się ich możliwości i potencjalne zastosowanie. Dwie grupy należące do tej generacji to panele barwnikowe (oparte o proces podobny do fotosyntezy) oraz polimerowe.

Jakie ogniwa fotowoltaiczne kupić?

Przy wyborze paneli fotowoltaicznych warto pamiętać, że jest to decyzja na lata. Dobrze wykonana instalacja będzie pracowała na naszym dachu ponad 20 lat! Dlatego też nie należy skupiać się jedynie na kosztach całości, ale rozważyć również jej sprawność, wytrzymałość na uszkodzenia oraz warunki atmosferyczne, w których panelom przyjdzie działać:

1. Sprawność zależy od generacji ogniw fotowoltaicznych i waha się od kilku do kilkudziesięciu procent. Panele sprawniejsze pozyskają więcej energii, ale jednocześnie później się zwróci ich zakup, bo są droższe od mniej sprawnych odpowiedników. Warto popatrzeć również na gwarancje dotyczące utrzymania tej sprawności w kolejnych latach użytkowania. Po 25 latach jej spadek nie powinien być większy niż 80% początkowej wartości.
2. Wytrzymałość. Panele zamontowane na dachu lub w ogrodzie będą długofalowo narażone na uszkodzenia mechaniczne (np. grad), warunki atmosferyczne (deszcze, mrozy, słońce) oraz zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu (np. związki amoniaku). Wybrane moduły nie mogą zostać zniszczone w przypadku wystąpienia tych czynników.
3. Odporność na trudne warunki pogodowe. To cecha ważna w miejscowościach górskich o specyficznym mikroklimacie (halny, obfite opady śniegu). Wzmocnione panele wytrzymają zarówno ciężki, mokry śnieg, jak i  huraganowe podmuchy wiatru.

Poza powyższymi kryteriami warto uwzględnić również m.in. nachylenie dachu i jego położenie względem stron świata, stopień zacienienia oraz powierzchnię, na której mogą zostać zamontowane panele.

Dla laika dobór paneli może być trudny, dlatego o szczegółach warto porozmawiać ze specjalistami. Ranking firm fotowoltaicznych pomoże wybrać ekspertów, którzy naprawdę znają się na rzeczy.

Jak wybrać wykonawcę instalacji fotowoltaicznych?

Nie tylko rodzaj ogniw fotowoltaicznych jest istotny przy tworzeniu instalacji. Równie ważna jest firma, która te instalacje będzie montowała.

Przy wyborze wykonawcy warto kierować się opiniami poprzednich klientów firmy oraz stałymi kryteriami, takimi jak doświadczenie w instalacji paneli, gwarancja na usługę, zakres usług oraz terminy.

Im więcej podobnych prac firma ma w swoim portfolio, tym większe prawdopodobieństwo, że zostaną one wykonane dobrze. Wykonawca powinien także dokonać niezbędnych kalkulacji, oferując klientowi najkorzystniejszą opcję i dobrać ilość, rodzaj oraz sprawność paneli do konkretnego domu. Na wykonane prace zazwyczaj udziela się gwarancji. Mowa nie tylko o gwarancji na materiały (czyli same ogniwa, która wynosi nawet 25 lat), ale także na usługę ich montażu czy podłączenia.

Ranking firm fotowoltaicznych pomaga znaleźć specjalistów, którzy spełniają powyższe wymagania. Wiele firm pomaga swoim klientom uzyskać dofinansowanie, co również może być istotne, jeżeli chcecie złożyć wniosek o dopłatę do instalacji.

Ile można zaoszczędzić?

Czy instalacja paneli się opłaca? Ile można oszczędzić? Zobaczmy jak to wygląda na przykładzie komputera i laptopa.

Do wyliczenia bierzemy standardowy, 10-letni panel o skuteczności na poziomie 90%, wymiarze 1,7 m², składający się z 60 ogniw. Jego moc znamionowa to 335 W (-10%), czyli wyprodukuje on 301,5 kWh rocznie. Na godzinę jest to 0,034 kWh.

Do zasilania laptopa przez godzinę potrzeba 0,05 kWh. Nasz przykładowy panel (w uśrednionych warunkach pogodowych) wytworzy taką energię w ok. 1 godzinę i 30 minut. Wystarczą więc trzy panele na dachu, by dwa laptopy pracowały „za darmo”.

Więcej energii pochłania godzinne granie na komputerze stacjonarnym, bo aż 0,30kWh. By zasilić go korzystając z energii słonecznej potrzebne będzie prawie 9 godzin pracy jednego panelu lub jedna godzina pracy 9 paneli.

Nie tylko komputery skorzystają na instalacji fotowoltaicznej, ale również inne urządzenia, które na stałe działają w naszych domach. Jeden panel zapewnia w przybliżeniu prąd konieczny do działania średniej wielkości energooszczędnej lodówki (klasy A++). Oznacza to, że przy średniej cenie energii elektrycznej na poziomie 63 grosze / kWh zaoszczędzimy rocznie ok. 184zł mając na dachu tylko jeden panel o powierzchni 1,7m².

Powyższe wyliczenie nie uwzględnia kosztów montażu i zakupu paneli, które zaczną się zwracać dopiero po pewnym czasie od instalacji. Kalkuluje się je indywidualnie, więc nie zostały uwzględnione.

Podsumowanie

Ogniwa fotowoltaiczne są trwałym i ekologicznym sposobem oszczędzania na opłatach za prąd. Zainstalowane na dachu będą działały przez długie lata (chociaż z mniejszą skutecznością niż na początku) i dostarczały darmowego prądu do zasilania domowych urządzeń. Dzięki dotacjom koszty ich instalacji i zakupu są jeszcze korzystniejsze, a poniesione wydatki szybko się zwracają. Warto zainteresować się tego typu inwestycją gdy myślimy o ekologicznych źródłach energii w naszym domu.