Instalacje fotowoltaiczne – foton
Czym są fotony? To cząstki elementarne z grupy bozonów. Są one nośnikiem oddziaływań elektromagnetycznych. Nie posiadają ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego a ich masa spoczynkowa jest zerowa. Liczba spinowa s ma wartość 1. Fotony wykazują dualizm korpuskularno-falowy, więc mają jednocześnie cechy cząstki i fali elektromagnetycznej. W większym uproszczeniu foton to jedna z cząsteczek promieniowania elektromagnetycznego, która powstaje podczas trwającego wiele milionów lat procesu trwającego w słońcu. Zostają one wytworzone wskutek zderzania się ze sobą pierwiastków wodoru oraz także helu. Po wytworzeniu, fotony przedostają się na zewnątrz słońca i pod wpływem wiatru słonecznego oraz pól grawitacyjnych przemieszczają się w kierunku planet układu słonecznego, w tym również ziemi. Dlaczego to takie istotne? Otóż najprościej rzecz ujmując bez fotonów życie na ziemi nie byłoby możliwe.
Fotony – cechy charakterystyczne
Fotony, jak każde zjawisko we wszechświecie, posiadają kilka charakterystycznych cech:
- są niewidoczne – przynajmniej gołym okiem – wynika to z faktu, że fotony poruszają się z prędkością światła, przez co oczywiście oko ludzkie nie jest w stanie ich zauważyć – jedynie odpowiednie instrumenty to umożliwiają,
- są niewyczuwalne dla wszystkich zmysłów – żaden foton nie posiada zapachu, kształtu, ani smaku, przez co nie można go zidentyfikować w tradycyjny sposób, mimo tego rozróżniono 7 rodzajów energii fotonów,
- są niewyobrażalnie szybkie – pokonują gigantyczne odległości w krótkim czasie – fotony poruszające się po lekko zakrzywionych przez pola grawitacyjne drogach w próżni przez co mogą pokonać wiele miliardów lat świetlnych,
- są nie do zatrzymania – mogą zostać zatrzymane tylko przez jedno zjawisko – ,,czarną dziurą”, w której zostają uwięzione – podobnie jak wszystko inne we wszechświecie.
W jaki sposób fotony wpływają na nasze życie?
Fotony mają kilka zadań, jednak do ich podstawowych funkcji należą przede wszystkim transport światła i energii. Jak powszechnie wiadomo światło słoneczne, czy też jego promienia są niezbędne do życia i funkcjonowania żywych organizmów. Wszystkie, nawet najmniejsze organizmy żyjące na lądzie czy w wodzie potrzebują pokarmu, do powstawania którego potrzebne jest słońce. Bez fotonów żadne życie na Ziemi nie mogłoby istnieć lub bardzo szybko by się kończyło. Logicznym następstwem posiadania tych informacji, jest chęć ich wykorzystania. Jeśli więc fotony przenoszą światło i energię, należało znaleźć sposób na pozyskanie tych surowców.
Instalacje fotowoltaiczne
W ostatnich latach panele słoneczne są zbudowane najczęściej z krzemu amorficznego lub mieszanki miedzi, indu, galu i selenu. Powstały po to, aby wydobywać z fotonów energię i przekształcać ją w prąd. Brzmi to dość prosto – w istocie jest to złożony proces. W dużym skrócie i uproszczeniu przebiega on w następujący sposób:
- promienie słoneczne docierające do Ziemi wraz z fotonami zostają pochłonięte przez krzemowe ogniwa,
- wprawione w ruch elektrony, opuszczające swoje miejsca – tzw. dziury elektronowe,
- w wyniku tego ruchu elektronów między warstwami krzemowego półprzewodnika następuje zjawisko fotowoltaiczne – czyli dochodzi do różnicy napięcia elektrycznego,
- powstaje prąd stały,
- następnie inwerter znajdujący się w instalacji fotowoltaicznej zmienia prąd stały w zmienny o częstotliwości i napięciu zgodnym z wymogami sieci elektrycznej.
Foton – niewidoczny bohater
Energia pozyskiwana ze słońca za pomocą fotonów zaczyna odgrywać istotną rolę w życiu człowieka. Powód jest bardzo prosty i jednocześnie bardzo ważny – światło słoneczne stanowi doskonałe i co niezwykle istotne niewyczerpalne źródło energii. Stoi ono w oczywistej pod tym względem opozycji do dotychczasowych źródeł energii pozyskiwanej najczęściej ze spalania węgla brunatnego, którego zasoby są wyczerpywalne. Nie powoduje ona również zanieczyszczenia środowiska – nie powstaje w procesie spalania, którego skutki uboczne takie jak smog i dwutlenek węgla degradują naszą planetę. Zainteresowanie instalacjami fotowoltaicznymi rośnie w ogromnym tempie – zauważono, że dzięki nim można w ekologiczny sposób pozyskiwać prąd dla gospodarstw domowych, a nawet firm. Fotony, które dostarczają nam energię wprost ze słońca wyznaczają nowe trendy w ekologicznym uzyskiwaniu prądu, na który popyt z roku na rok jest coraz większy. Dzięki superszybkim bohaterom jakimi są fotony, możemy zatrzymać degradację naszej zielonej planety, która płaci za nasz postęp ogromną cenę.
