Zielona energia – fotowoltaika
Pozyskiwanie zielonej energii czyli prądu z energii słonecznej staje się coraz popularniejsze i z roku na rok zyskuje coraz więcej zwolenników. W samej Polsce w grudniu 2016 roku w Polsce działały 473 instalacje fotowoltaiczne, w 2017 roku do sieci przyłączono ponad kolejnych 12 800 mikroinstalacji, w roku 2019 na polskich dachach pojawiło się łącznie 104 tys. nowych mikroinstalacji fotowoltaicznych. W I kwartale 2020 roku do sieci przyłączono łącznie 304 MW mikroinstalacje co na dzień 1 kwietnia 2020 dało liczbę 195 754 instalacji funkcjonujących w Polsce. Jak widać trend jest zdecydowanie rosnący, co na pewno cieszy – pozyskiwana w ten sposób energia jest wolna od powstających zanieczyszczeń w standardowym procesie jej wytwarzania.
Jak to działa?
Pozyskiwanie energii elektrycznej ze słońca – brzmi wspaniale i prosto. Czy aby na pewno? Proces ten jest o wiele bardziej skomplikowany, a wygląda on w następujący sposób:
- Do górnych warstw atmosfery Ziemi dociera promieniowanie słoneczne.
- Promienie padają na panele fotowoltaiczne.
- Następuje zjawisko fotowoltaiczne.
- (przemieszczanie się elektronów z obszaru n do obszaru p i poprzez to tworzenie różnicy potencjału)
- Powstały prąd stały trafia do falownika, który przekształca go na prąd przemienny.
- (czyli taki jakiego używamy na co dzień do zasilania urządzeń)
- To oczywiście schemat bardzo uproszczony jednak pozwala w jakimś stopniu uświadomić sobie jak działa instalacja fotowoltaiczna.
Panel fotowoltaiczny
Panele fotowoltaiczne inaczej nazywane ogniwami słonecznymi to elementy półprzewodnikowe, w których następuje (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego. Są one wytwarzane z materiałów półprzewodnikowych – najczęściej z krzemu, germanu oraz selenu. Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu posiada nominalne napięcie ok. 0,5 wolta. Jest to stosunkowo niewiele dlatego też dzięki szeregowemu połączeniu ogniw słonecznych otrzymujemy baterie słoneczne. Istnieją oczywiście baterie z różną liczbą ogniw, w zależności od zastosowania, jak i od jakości ogniw. Z kolei kilka połączonych baterii słonecznych tworzy instalację fotowoltaiczną.
Gdzie ich szukać?
Fotoogniwa to przede wszystkim trwałe i niezawodne źródła energii elektrycznej w elektrowniach słonecznych. Nie wszyscy zdają sobie sprawę, że są również stosowane w kalkulatorach, zegarkach, sztucznych satelitach, coraz częściej w samochodach z napędem hybrydowym oraz mają szerokie zastosowanie w automatyce – np. jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory w fotometrii.
Jest jeszcze szereg innych zastosowań instalacji fotowoltaicznych:
- elektronika użytkowa (wspomniane kalkulatory), lampy ogrodowe, coraz częściej oświetlanie znaków drogowych i wspomaganie sygnalizacji świetlnej,
- ważne z naukowego punktu widzenia zasilanie elektroniki promów i sond kosmicznych, stacji orbitalnych i sztucznych satelitów Ziemi – warto pamiętać iż w przestrzeni kosmicznej promieniowanie słoneczne jest o wiele silniejsze,
- akumulatory kempingowe, zasilanie domów jednorodzinnych, wytwarzanie prądu dla jednostek pływających – statków czy jachtów,
- zyskujące na znaczeniu zasilanie automatyki przemysłowej i pomiarowej,
- produkcja energii w elektrowniach słonecznych – dla użytkowników końcowych.
Zielona energia
Energię elektryczną pozyskaną za pomocą instalacji fotowoltaicznej nazywamy zieloną. Jest oczywiście ku temu kilka powodów:
- w trakcie jej powstawania nie powstają zanieczyszczenia takie jak gazy cieplarniane czy smog, które są nieodłączną częścią klasycznego wytwarzania energii elektrycznej,
- jest to energia odnawialna – w przeciwieństwie do zasobów ropy naftowej czy węgla, których zasoby systematycznie się kurczą,
- brak ingerencji w środowisko naturalne w przeciwieństwie do przemysłu wydobywczego – brak ekspansji do wnętrza Ziemi,
- ogniwa fotowolaticzne są niezwykle trwałe i mogą pracować wiele lat – nie ma więc potrzeby ciągłej, szkodliwej dla środowiska utylizacji,
- dzięki trackerom fotowoltaicznym możemy uzyskiwać energię elektryczną na wysokim poziomie przez cały rok, również podczas mniej słonecznych okresów.
Pozyskiwanie zielonej energii jest jednym z najważniejszych kierunków pozyskiwania energii elektrycznej w ostatnich latach. Zasoby naturalne, którymi dysponujemy jako mieszkańcy naszej planety systematycznie się kurczą, logicznym jest zatem zwracanie się w kierunku źródła energii, które pozostanie niewyczerpane przez wiele tysiącleci. Dzięki temu rozwiązaniu nie tylko zapewnimy sobie bezpieczeństwo energetyczne, ale również znacząco ograniczymy degradację naszej planety.
