Panele solarne

Fotowoltaika stanowi ciekawy przykład technologii, która – pomimo raczej mało dynamicznego rozwoju w swoim początkowym okresie – w krótkim czasie nabrała istotnego znaczenia, by w końcu stać się jednym z najważniejszych źródeł energii elektrycznej we współczesnych sieciach energetycznych. Panele słoneczne można dziś spotkać w domach jednorodzinnych, większych budynkach mieszkalnych, a nawet w obiektach przemysłowych – ekologiczne źródła zasilania stały się codziennością i, co więcej, wywierają coraz silniejszy wpływ na obraz współczesnej energetyki. Często zapominamy jednak, że ogniwa solarne doskonale sprawdzają się nie tylko na dachach budynków bądź w dużych, naziemnych farmach fotowoltaicznych – dziś każdy może mieć przy sobie podręczny zestaw awaryjnego zasilania, który pozwoli na naładowanie telefonu komórkowego lub innych urządzeń mobilnych w warunkach polowych.

Technologie fotowoltaiczne – ogniwa, panele i gotowe urządzenia

Termin „ogniwo” – w przypadku baterii i akumulatorów - odnosi się zwykle do elementarnej jednostki zasilania o napięciu nominalnym, zależnym od zastosowanej technologii elektrochemicznej. W przypadku panelu słonecznego mianem ogniwa nazywamy element większego złożenia, uformowany w postaci półprzewodnikowego złącza P-N. Zestawienie większej liczby ogniw pozwala zwiększyć wydajność generowania energii, przy czym sposób połączenia (szeregowy lub równoległy) jest dobierany w zależności od rodzaju i wielkości instalacji, a także spodziewanych warunków nasłonecznienia podczas pracy. Warto zwrócić uwagę, że same panele to dopiero pierwszy element rozbudowanego systemu, jakim jest instalacja fotowoltaiczna – równie ważne są urządzenia odpowiedzialne za przetwarzanie i przesył (lub magazynowanie) wytworzonej energii do postaci użytecznej. W przypadku instalacji stacjonarnych (budynkowych) postacią taką jest zasilanie 230V AC, natomiast w mniejszych, przenośnych źródłach (takich jak ładowarki podróżne) lub systemach zasilania pojedynczych, niewielkich urządzeń (np. czujników, kamer do monitoringu bądź infokiosków) wykorzystuje się przetwornice DC/DC do generowania stabilizowanego napięcia na poziomie np. 5 lub 12 V DC. Co ciekawe, także w aplikacjach zdalnego monitoringu, instalowanych np. przy drogach krajowych i autostradach, coraz częściej można spotkać nieduże panele fotowoltaiczne. Cena własnego źródła zasilania okazuje się bowiem na tyle niska, że nierzadko nie opłaca się doprowadzać przyłącza sieciowego do urządzenia – ważne jedynie, by konstrukcja zasilanego sprzętu była zoptymalizowana pod względem energooszczędności.

Łączenie ogniw słonecznych – szeregowo czy równolegle?

Jak już wspomnieliśmy, pojedyncze ogniwo słoneczne nie jest zwykle w stanie zasilić docelowego urządzenia, a to z uwagi na stosunkowo niewielką wydajność i niskie napięcie wyjściowe, w dodatku – o dużej zmienności w funkcji natężenia padającego nań światła. W przypadku, gdy system wymaga do pracy relatywnie dużej wartości napięcia, stosowane jest połączenie szeregowe – napięcia poszczególnych ogniw sumują się, natomiast natężenie prądu pozostaje na poziomie zbliżonym do tego, jakie generuje pojedynczy panel solarny. Taki rodzaj połączenia jest stosowany w mniejszych instalacjach fotowoltaicznych, używanych np. w budynkach jednorodzinnych, choć świetnie sprawdza się także w przypadku niewielkich paneli przenośnych. Co ważne, mniejsze natężenie prądu pozwala wykorzystać kable solarne o mniejszym przekroju, co ma znaczenie dla łatwości instalacji, a także – co równie istotne – kosztów okablowania. Duże instalacje, wykorzystywane w elektrowniach fotowoltaicznych, często korzystają natomiast z połączenia równoległego, dzięki któremu prądy generowane przez poszczególne panele solarne sumują się do dużej wartości natężenia wypadkowego – konieczne jest jednak zapewnienie jednakowych parametrów wszystkich łączonych w ten sposób paneli, gdyż znaczne dysproporcje pomiędzy napięciami współpracujących zestawów ogniw mogą doprowadzić do powstania nieodwracalnych uszkodzeń.

Monokrystaliczny czy polikrystaliczny panel słoneczny? Cena vs wydajność

Kolejnym istotnym parametrem instalacji fotowoltaicznej jest rodzaj zastosowanej technologii produkcji, z którego bezpośrednio wynikają parametry techniczne i użytkowe danego panelu. W praktyce często spotykamy określenia: polikrystaliczne oraz monokrystaliczne ogniwa słoneczne. Cena paneli o porównywalnych rozmiarach, ale wykonanych w różnych technologiach, dość wyraźnie się różni – tańsze ogniwa polikrystaliczne, łatwiejsze do wytworzenia w masowej produkcji mają jednak niższą wydajność niż kosztowniejsze, ale znacznie efektywniejsze panele monokrystaliczne. W przypadku ogniwa fotowoltaicznego cena zależy jednak przede wszystkim od jego wielkości, idącej w parze z osiągami energetycznymi – im większa powierzchnia, tym więcej energii można pozyskać w tych samych warunkach oświetlenia. Co ważne, choć określenia rodzaju zastosowanej technologii półprzewodnikowej są szczególnie ważne dla użytkowników budynkowych instalacji solarnych, to także w zakresie niewielkich ogniw można spotkać zarówno mono-, jak i polikrystaliczne panele fotowoltaiczne. Sklep internetowy AVT oferuje szeroki wybór ogniw o powierzchni od niecałego decymetra kwadratowego do ponad 35 dm².

Przetwornice i panele fotowoltaiczne - sklep AVT Twoim dostawcą osprzętu solarnego

Dobór właściwego panelu oraz osprzętu do instalacji fotowoltaicznej to gwarancja wieloletniej, bezawaryjnej pracy oraz dużej wydajności w szerokim zakresie warunków pogodowych. W projektach niewielkich urządzeń elektronicznych doskonale sprawdzą się kilkunastocentymetrowe panele słoneczne - cena takich modeli o mocy rzędu od 1 do około 4 W, waha się w zakresie od 15 do 40 zł, nie przekracza zatem ceny niedużego akumulatora litowo-jonowego. Nieco większe panele o rozmiarach do ok. 35 są w stanie generować moc rzędu 7 W przy napięciu nominalnym na poziomie 6 V, co umożliwia zasilanie urządzeń, takich jak kamery IP czy też stacje pogodowe, z użyciem klasycznego modułu przetwornicy DC/DC typu buck-boost. Znacznie lepszym rozwiązaniem, niż bezpośrednie zasilanie urządzenia energią z panelu będzie montaż ogniwa słonecznego, współpracującego z ładowarką i akumulatorem litowo-polimerowym lub litowo-jonowym, który zapewni podtrzymanie napięcia nawet po zachodzie słońca. Do budowy większych instalacji polecamy natomiast gotowe regulatory ładowania Solar PWM, dostępne w wersjach 6/12V @ 10A, oraz 12/24 V @ 5 A lub 10 A. Dla fanów nowych technologii, którzy cenią sobie niezależność od dostępu do sieci energetycznej w czasie wakacyjnych wycieczek bądź podróży służbowych mamy natomiast składane ładowarki solarne, wyposażone w rozwijane niczym harmonijka ogniwo fotowoltaiczne. Cena tego typu urządzeń, w zależności od rozmiaru, waha się od niecałych 200 zł do ponad 1000 zł, a modele o największej wydajności są w stanie dostarczyć nawet 100 W mocy do portów typu USB (duże znaczenie ma tutaj wbudowana przetwornica ze stabilizacją napięcia).