Фотоволтаични панели

Фотоволтаични системи и панели

Фотоволтаичните системи, наречени също фотоволтаици (на английски: Photovoltaics, PV), са съоръжения за превръщане на слънчева енергия в електрическа енергия. Фотоволтаичната система съдържа слънчеви панели, съставени от слънчеви клетки от полупроводников материал, при който протича фотоволтаичен ефект. Процесът по природа е физикохимически — първият му етап е фотоелектричен ефект, след който протича електрохимичен процес, при който се генерира електрически ток. Енергията, генерирана с фотоволтаични системи, отдавна се счита за чиста и възобновяема.

История

Използването на слънчева енергия за нуждите на човечеството е известно от преди 700 години преди новата ера, когато хората са концентрирали слънчеви лъчи, за да запалят огън. През 1767 г. Орас дьо Сосюр изобретява първата соларна фурна. През 1839 г. французинът Александър Едмон Бекерел открива фотоволтаичния ефект, а първото електричество по този метод е получено през 1876 г. Седем години по-късно е проектирана и първата фотоволтаична клетка. Днес производството на фотоволтаични панели нараства всяка година, а употребата на соларните системи в световен мащаб се увеличава с около 20% годишно през последните 15 години.

Принцип на работа

Фотоволтаичните клетки са изработени от полупроводникови материали, сходни с тези, използвани в компютърните чипове. Когато слънчевите лъчи покрият клетката, се освобождават електрони от атомите на материала и преминавайки през нея, генерират електрически ток. Самите фотоволтаични системи произвеждат DC напрежение и ток, а най-масовите от тях съдържат множество панели и инвертор.

Принципът на работа на соларните системи за ток се базира на две основни технологии. Едната използва дължинно наредени U-образни огледала, фокусиращи слънчевите лъчи върху тръба с масло — горещото масло довежда водата до кипене и задвижва парна турбина. Другата технология залага на подвижни огледала, фокусиращи лъчите върху колекторна кула с приемник, в който разтопена сол задейства генератор. Съществуват и пасивни слънчеви технологии — например големи прозорци на огряваната страна на сградата, абсорбиращи плочи по покрива за нагряване на водата и др.

Видове фотоволтаични системи

Фотоволтаичните системи се делят на три основни подтипа:

• Самостоятелни (автономни) системи с акумулатори — осигуряват захранване на отдалечени обекти;
• Системи, свързани към националната АС мрежа;
• Хибридни системи — комбинация от двата типа по-горе.

Видове фотоволтаични панели

Фотоволтаичните панели (известни още като фотоволтаични модули или фотоволтаични слънчеви панели) биват монокристални, поликристални и аморфни. Към момента най-разпространени са централите с монокристални и поликристални силициеви елементи, като монокристалните са и най-популярни в съвременните фотоволтаични електроцентрали (ФЕЦ).

Монокристалните панели се открояват с редица технически предимства. Благодарение на PERC технологията и енергийна лента от 1.1eV, те са особено ефективни при дифузна светлина — тестове показват, че генерират с 17.3% повече енергия при слабо осветление в сравнение с поликристалните. При облачност монокристалните панели запазват 83% от номиналната си мощност, докато поликристалните спадат до 67%. При осветеност от само 150 lux поликристалните спират работа, а монокристалните продължават да генерират ток чак до 80 lux. В мъгливи дни или при висока запрашеност (PM2.5 > 100) те произвеждат с около 5% повече електроенергия. Монокристалните панели са и по-издръжливи на екстремни условия — при тестове с градушка от 25 мм топчета при скорост 30 м/с повредите при тях са три пъти по-малко от тези при поликристалните. В крайбрежни зони с висока соленост те издържат по-дълго без корозия, тъй като работят при по-ниски температури.

Панелите могат да бъдат монтирани на покрив, тераса или директно на земята, като системите за закрепване се различават за всеки случай. Напоследък се произвеждат и панели с интегрирани хидроизолационни системи (като SUNRIF), прозрачни или хибридни варианти, комбинирани с термични панели.

Приложение

Соларните панели намират приложение в битови и индустриални инсталации, осигурявайки независимост от електропреносната мрежа и значително намаляване на разходите за електричество. В зависимост от мащаба, те могат да покрият нуждите от топла вода на едно домакинство, жилищна сграда или промишлен обект, а в някои случаи представляват автономни централи, предоставящи 100% от необходимия ток. Те са и единствена алтернатива за обекти в отдалечени райони, където захранването от мрежата е невъзможно. За по-големи мощности панелите се използват в комбинация с инвертори и батерии за съхранение на енергия.

Предимства и недостатъци

Слънчевата светлина е неизчерпаем, екологично чист и предимно безшумен енергиен източник. Технологията е изключително гъвкава и може да захрани обекти на значително разстояние — дори в космоса. Въпреки сравнително високата първоначална инвестиция, соларните системи се изплащат в кратки срокове чрез драстично намаляване на електросметките. Монокристалните панели, макар и малко по-скъпи от поликристалните, се изплащат по-бързо заради по-високата си ефективност и изискват по-малко модули — а оттам и по-ниски разходи за монтаж. За 10 kW система разликата в произведената енергия в дъждовен ден е 42 kWh (монокристални) срещу 35 kWh (поликристални).

Основен недостатък на фотоволтаиците е непостоянството в производството на енергия — те са неефективни нощем без акумулатори, а при силна облачност производителността им спада. Освен това са необходими значителни площи за инсталиране на по-мощни системи.

Свържете се с EuroLED и получете професионално проектирана фотоволтаична система според Вашите нужди.

Често задавани въпроси