Fotovoltické systémy
Čo je to fotovoltaika?
Technológia fotovoltaických článkov je založená na využívaní fotoelektrického javu.
Čo je to fotoelektrický jav?
Je to uvoľňovanie elektrónov vo vnútri látky, alebo z jej povrchu účinkom elektromagnetického vlnenia. Existujú dva druhy fotoelektrického javu:
– vonkajší fotoelektrický jav – elektrón, účinkom dopadajúceho elektromagnetického vlnenia, opustí látku – nastane fotoelektrická emisia.
– vnútorný fotoelektrický jav – elektrón sa účinkom dopadajúceho elektromagnetického vlnenia uvoľní z väzby, ale zostane v látke.
Kto vysvetlil princíp fotoelektrického javu?
V roku 1905 Albert Einstein (1879 – 1955) vypracoval teóriu, podľa ktorej energia nie je v elektromagnetickom vlnení rozložená spojito, ale elektromagnetické vlnenie je tok kvánt, ktoré sú samostatnými fyzikálnymi objektmi. Tieto kvantá elektromagnetického žiarenia dostali názov fotóny.
Aký je princíp činnosti fotovoltaiky?
Fotovoltaický jav existuje v plynoch, kvapalinách i tuhých látkach, ale hovoríme o ňom najmä v súvislosti s polovodičmi, pretože tam sa dosahujú účinnosti vhodné aj na energetickú premenu. Absorpciou dopadajúceho žiarenia sa vytvoria v polovodiči záporné a kladné nosiče náboja. Je nevyhnutné, aby žiarenie malo určitú energiu, ktorej veľkosť závisí od druhu polovodičového materiálu. Je zároveň potrebné, aby absorpčný polovodičový materiál mal určitú hrúbku, ktorá tak isto závisí od druhu použitého materiálu. Osobitne výhodné pre slnečnú energetiku budú materiály, ktoré už pri nepatrných hrúbkach sú schopné zachytiť žiarenie a vytvoriť elektrónovo – dierový pár. Aby nenastala spätná rekombinácia vytvorených nosičov náboja, musia sa od seba oddeliť vytvorením p-n priechodu. Potenciálová bariéra p-n priechodu zabráni rekombinácii elektrónov a dier.
Ako funguje FVE? Fotovoltaické systémy premieňajú slnečnú energiu na elektrickú. Základom systému je fotovoltaický panel z kremíka. FV panel vyrába jednosmerný elektrický prúd a napätie, ktoré sa pri bežných fotovoltaických elektrárňach (FVE) mení v meniči z jednosmerných veličín na striedavé s hodnotami vyhovujúcimi verejnej sieti 230V/400V 50Hz. Niektoré FV systémy nepoužívajú menič (jednosmerné veličiny/striedavé veličiny), ale používajú meniče DC/DC (jednosmerné veličiny/jednosmerné veličiny). Sú to zväčša systémy určené na ohrev vody. Elektrická energia z takýchto systémov (SOLAR KERBEROS) sa nedá použiť v bežných el. spotrebičoch. Používa sa na ohrev vody, vykurovanie pomocou špirály.
- Ostrovná (off-grid) FVE
je fotovoltaická elektráreň, ktorá funguje v režime bez elektrickej siete, obsahuje batérie, funguje ako hybridná fotovoltaická FVE, ale s tým rozdielom, že nemá možnosť kompenzácie nedostatku energie z verejnej elektrickej siete. Je vhodné pripojiť generátor elektrickej energie v prípade dlhodobých nepriaznivých svetelných podmienok.
- Sieťová (on-grid) FVE
je fotovoltaická elektráreň, ktorá pracuje na princípe spotrebovania okamžite vyrobenej elektrickej energie, prípadný prebytok sa „odovzdá“ do siete a nedostatok dokáže vykompenzovať verejnou elektrickou sieťou.
- Hybridná (akumulátory) FVE
je fotovoltaická elektráreň napojená na verejnú elektrickú sieť. Domácnosť napojená na hybridnú fotovoltaickú elektráreň spotrebúva okamžitú vyrobenú elektrickú energiu, prípadný prebytok elektrickej energie sa akumuluje v batériách, ktoré napájajú domácnosť za nepriaznivých svetelných podmienok, prípadný nedostatok vykompenzuje verejnou elektrickou sieťou.
