Jaki typ modułu fotowoltaicznego wybrać?

Jaki rodzaj modułu fotowoltaicznego wybrać?

Wiele zależy od tego, jaką dysponujemy powierzchnią, jaka jest jej obciążalność mechaniczna oraz jakimi dysponujemy środkami finansowymi (są to główne kryteria wyboru, które rozważa się na pierwszym miejscu podczas planowania budowy instalacji fotowoltaicznej).

Technologia produkcji modułów fotowoltaicznych ma wpływ na osiągane moce z jednostki powierzchni.

Największą moc z jednostki powierzchni uzyskujemy z modułów monokrystalicznych i w takim przypadku aby osiągnąć wydajność 1 kWp musimy zabudować ok. 5-7 m2 (wydajność rzędu 14-19 %). W przypadku zastosowania modułów polikrystalicznych aby osiągnąć podobną moc musimy pokryć 6-8m2 (wydajność 12-15 %). Jeżeli natomiast zastosujemy moduły amorficzne, wtedy do osiągnięcia 1 kWp będziemy potrzebowali pokryć powierzchnię czynną rzędu 9-11 m2 (wydajność 9-11 %).

Moduł fotowoltaiczny

Tak więc jeśli chcemy zbudować elektrownię i mamy ograniczenia co do powierzchni, wtedy najlepiej zastosować moduły monokrystaliczne, przy czym ich cena z trzech typów jest najwyższa. Jeżeli natomiast nie mamy ograniczeń powierzchniowych to wtedy możemy wybierać między modułami polikrystalicznymi lub amorficznymi.

O ile moduły amorficzne należą do najtańszych (najniższe koszty wykonania z uwagi na stosunkowo niski wkład energetyczny), to cechują się mniejszą stabilnością pracy (w szczególności wraz z upływem czasu od ich montażu).

Z drugiej strony moduły amorficzne nie są tak bardzo czułe na zacienienie, dlatego w sytuacji występowania okresowych problemów z zacienieniem słońca w miejscu przewidzianym do budowy instalacji fotowoltaicznej technologia ta jest warta rozważenia.

Ponadto z uwagi na wykonanie modułów amorficznych (najczęściej jako bezramowe), posiadają one najniższy ciężar (może mieć znaczenie przy ograniczeniach obciążalności dachu).

Rodzaj modułu fotowoltaicznego który chcemy wykorzystać do budowy instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników i warto rozważyć wszystkie z nich, aby w efekcie uzyskać jak najlepsze osiągi instalacji fotowoltaicznej przy jak najniższych kosztach.

Moduł fotowoltaiczny

Płytka krzemowa

Płytki krzemowe mogą być wykonane z monokryształu, polikryształu Si lub w wersji amorficznej.
W każdym z tych przypadków praktyczna wydajność osiąga wartość rzędu 10-20 % (najniższa wartość odpowiada płytkom amorficznym, a najwyższa monokrystalicznym). Oznacza to, że jeżeli w stadardowych warunkach testowych na płytkę pada promieniowanie słoneczne o natężeniu 1.000 W/m2, to przy powierzchni płytki wynoszącej 0,156×0,156 = 0,02434 m2 pada na nią energia o mocy 24,34 W.

Przy średniej sprawności wynoszącej 17,0 % pojedyncza płytka krzemowa będzie wytwarzała moc ok. 4,13 W.
Płytka krzemowa

Płytki krzemowe polikrystaliczne posiadają kształt kwadratu z lekko zaokrąglonymi rogami, natomiast płytki monokrystaliczne wyglądają tak jakby posiadały ścięte narożniki. Związane jest to z faktem, że płytki monokrystaliczne cięte są walca – w takiej postaci rośnie monokryształ krzemu (płytki polikrystaliczne cięte są z bloków krzemowych, dzięki czemu możliwe jest osiągnięcie prawie regularnego kształtu kwadratu).

Technologia otrzymywania monokryształów została opracowana przez polskiego uczonego Jana Czochralskiego.

Ważnym parametrem płytki krzemowej jest liczba busbarów (głównych szyn prądowych umieszczonych na płytce). To właśnie te busbary odprowadzają cały prąd elektryczny z płytki i wraz ze wzrostem ich liczby maleje wartość natężenia prądu elektrycznego (przez płytkę płynie ok. 8 A, przy czym przez pojedynczy busbar płynie odpowiednio 4 A w przypadku 2 busbarów lub 2,86 A dla 3 busbarów). Dzięki lepszemu rozprowadzeniu prądów na płytce krzemowej możliwe jest również obniżenie temperatury ich pracy (wraz ze wzrostem natężenia prądu wzrasta temperatura płytki krzemowej).

Płytka krzemowa

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Różnego rodzaju urządzenia elektryczne wymagają zasilania energią elektryczną. W przypadku urządzeń zlokalizowanych w dalekiej odległości od linii energetycznej, doprowadzenie do niego zasilania wymagałoby poniesienia ogromnych kosztów.
Dlatego coraz bardziej popularne staje się zastosowanie autonomicznych zestawów fotowoltaicznych w miejscach, gdzie doprowadzenie zasilania z sieci energetycznej jest nieopłacalne lub niemożliwe.

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Na autonomiczny zestaw fotowoltaiczny składa się moduł fotowoltaiczny, bateria akumulatorów oraz w zależności od rodzaju i wartości napięcia zasilającego przetwornik napięcia/ regulator ładowania. Prawidłowe dobranie takiego zestawu do zapotrzebowania na energię elektryczną podłączonych do niego odbiorników pozwala na zapewnienie ciągłości ich pracy.

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Jednym z przykładów takiego fotowoltaicznego zestawu autonomicznego jest oświetlenie LED zasilane za pośrednictwem modułu fotowoltaicznego i baterii akumulatorów. Dokładając do takiego zestawu czujnik ruchu możemy doskonale wykorzystać energię elektryczną generowaną przez moduł fotowoltaiczny w ciągu całego dnia i skumulowaną w baterii akumulatorków. Co jest bardzo ważne, zestaw taki może być umieszczony w różnych miejscach naszej posesji, może być przenoszony w dowolnym momencie bez konieczności doprowadzenia zasilania sieciowego.

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Innym przykładem zastosowania autonomicznego zestawu fotowoltaicznego jest układ zasilania domku letniskowego zlokalizowanego w górach lub altanki znajdującej się na terenach ogrodów rodzinnych. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania jesteśmy w stanie – przy stosunkowo niewielkich kosztach – posiadać niezależne źródło energii elektrycznej bez ponoszenia olbrzymich kosztów budowy linii energetycznej, przyłącza i innej infrastruktury (w przypadku ogrodów rodzinnych bardzo często podłączenie zewnętrznego zasilania jest wręcz nie możliwe).

Jedną z ważniejszych czynności związanych z projektowaniem autonomicznych zestawów fotowoltaicznych jest prawidłowy dobór pojemności baterii akumulatorów, mając na uwadze zapewnienie ciągłości zasilania podłączonych odbiorników. Czasami warto rozważyć możliwość zastosowania dodatkowych źródeł energii elektrycznej (np. wiatraków). W ten sposób możemy zbudować mikroelektrownię hybrydową, która ma lepszą charakterystykę pracy (niższe koszty inwestycji przy porównywalnych uzyskach energii).

Zestawy autonomiczne solarne

Symulator pracy instalacji fotowoltaicznej PV

Symulator pracy instalacji fotowoltaicznej PV służy do symulowania warunków pracy instalacji fotowoltaicznej w zależności od wielkości występującego obciążenia i napromieniowania słonecznego.
Firma Lean-soft udostępnia symulator pracy instalacji PV na zasadach licencji AGPL z zastrzeżeniem, że nie ponosi odpowiedzialności za wyniki jego używania. Jednocześnie wykorzystanie symulatora może służyć wyłącznie do celów edukacyjnych na użytek prywatny (niekomercyjny).

Tu można pobrać: Symulator pracy instalacji PV – 0,5 Mb.
Symulator PV

Uwaga: do prawidłowej pracy symulator wymaga instalacji Labview Run-Time Engine 2011 – 130 Mb.
Labview Run-Time Engine

Symulator pracy instalacji fotowoltaicznej PV

Prosun : Energia prosto ze słońca.