Archiwa tagu: płytka krzemowa

płytka krzemowa

Krzem w fotowoltaice

Krzem jest pierwiastkiem, którego udział w skorupie ziemskiej stanowi ok. 26%. Jest to główny czynnik decydujący o tym, że ponad 90 % wszystkich produkowanych modułów fotowoltaicznych na świecie wykonana jest z jego udziałem (amorficzne, polikrystaliczne oraz monokrystaliczne). Innym czynnikiem decydującym o tak dużym rozpowszechnieniu krzemu w produkcji modułów fotowoltaicznych jest dojrzałość technologii produkcji, która dzięki efektowi skali pozwala na obniżenie kosztów produkcji.

Krzem w fotowoltaice

Krzem jest pierwiastkiem o liczbie atomowej 14 i posiada własności półprzewodnikowe. W przypadku fotowoltaiki krzem domieszkowany jest Borem (B) oraz Fosforem (P) w celu poprawy własności półprzewodnikowych. Płytka krzemowa w fotowoltaice stanowi odpowiednik diody półprzewodnikowej stosowanej w elektronice (właściwości fotodiody, dla której wzrost prądu następuje wraz ze wzrostem natężenia światła padającego na płytkę krzemową).

Krzem wykorzystywany jest zarówno w produkcji elektroniki (stosuje się krzem o czystości min. 9N), jak również w fotowoltaice (czystość 6 – 8 N). Czystość krzemu ma zasadniczy wpływ na osiągane moce modułów fotowoltaicznych, a dodatkowo w dużej mierze determinuje żywotność modułów fotowoltaicznych.

Podczas produkcji bloków krzemowych mono i polikrystalicznych wykorzystuje się procesy metalurgiczne, które są najbardziej energochłonnymi w całym procesie technologicznym produkcji modułów fotowoltaicznych.

Krzem w fotowoltaice

W czasie całego procesu produkcji modułów fotowoltaicznych musimy dostarczyć energię, która odpowiada ok. 20 % energii możliwej do uzyskania podczas późniejszej pracy instalacji fotowoltaicznej.Jest to możliwe dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu, który sprawia, że aktualnie powszechnie stosowane grubości płytek krzemowych wynoszą 0,18 – 0,2 mm – płytki krystaliczne. Warstwy amorficzne posiadają jeszcze mniejszą grubość (1 – 5 mikrometrów) i tym samym koszt energii i krzemu niezbędny do ich wytworzenia jest dużo niższy niż w technologii krystalicznej.

Wartym podkreślenia jest fakt, że przy produkcji ingotów monokrystalicznych najczęściej wykorzystuje się technologię opracowaną na początku 20 wieku przez polskiego uczonego Jana Czochralskiego. Polega ona na stopieniu krzemu w pojemniku, z którego następnie wyciągany jest monokryształ Si w postaci okrągłego walca. Przy produkcji polikryształów Si również pierwszym etapem jest stopienie krzemu, który następnie krzepnie z kontrolowaną szybkością tworząc bloki krzemowe polikrystaliczne (zwane ingotami).

Z tak powstałych ingotów poprzez cięcie najczęściej drutem powstają cienkie płytki krzemowe zwane waflami (ang. Wafer). Następnie następuje domieszkowanie górnej i dolnej warstwy wafera odpowiednio borem i fosforem oraz nanoszenie na górnej warstwie ścieżek przewodzących prąd elektryczny (stop srebra).

Krzem krystaliczny ma kolor stalowy, jednakże płytki krzemowe stosowane w fotowoltaice posiadają barwę niebieska, którą uzyskuje się w wyniku azotowania (azotowanie podnosi skuteczność pochłaniania promieniowania słonecznego i tym samym wydajność płytki krzemowej).

Drugim bardzo ważnym pierwiastkiem wykorzystywanym podczas produkcji płytek krzemowych jest srebro, które występuje w stopach cynowo-ołowiowych w formie ścieżek przewodzących prąd elektryczny (wytworzony w płytce krzemowej).
Pojedyncza płytka krzemowa jest w stanie wygenerować prąd elektryczny rzędu 8 [A] – oczywiście przy odpowiednich warunkach nasłonecznienia.

Podstawową zasadą fizyki wykorzystywaną w fotowoltaice jest zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne – bazujące na teorii kwantów opracowanej przez Alberta Einsteina.

Krzem w fotowoltaice

W jaki posób powstaje energia w module fotowoltaicznym?

Energia Słońca posiada bardzo dużą moc 384.600.000.000.000.000.000.000.000 W i emitowana jest radialnie. Oczywiście do ziemi dociera jedynie mała część z tej energii, ale i tak jest ona na tyle duża, aby mógł ją wykorzystać każdy mieszkaniec naszej Planety.

W zależności od odległości do ziemi, drogi jaką promieniowanie słoneczne musi pokonać w atmosferze ziemskiej promieniowanie słoneczne ulega znacznemu osłabieniu. Dlatego też w zależności od pory roku występują różne ilości energii docierające do powierzchni naszej Planety. Moc promieniowania słonecznego jaka dociera do ziemi mierzona jest przy pomocy pyranometru i podawana jest w jednostkach [W/m2].

Powstawanie energii elektrycznej w module fotowoltaicznym

Generowanie energii elektrycznej możliwe jest dzięki zastosowaniu półprzewodnika, który wykonany jest z krzemu lub innego materiału półprzewodnikowego. Aby możliwy był przepływ prądu musimy wytworzyć złącze półprzewodnikowe poprzez domieszkowanie Boru (B) i Fosforu (P). Krzem posiada na ostatniej orbicie 4 elektrony, natomiast Bor 3, a Fosfor 5. Tym samym warstwa domieszkowana Fosforem będzie elektrodą ujemną (n), natomiast Borem dodatnią (p).

W przypadku krzemu energia jaką potrzebujemy aby wzbudzić wolne elektrony wynosi 1,1 eV i odpowiada długości fali elektromagnetycznej 1100 nm (spektrum podczerwieni). Fala elektromagnetyczna o takiej energii jest najbardziej optymalna do wyzwalania elektronów (zwanych też foto-elektronami).

Powstawanie energii elektrycznej w module fotowoltaicznym

Jeżeli na złącze p-n pada promieniowanie słoneczne niosące ze sobą energię w postaci fali elektromagnetycznej o odpowiedniej długości to w obwodzie elektrycznym składającym z tego złącza i odbiornika energii elektrycznej zaczyna płynąć prąd elektryczny. Prąd ten jest wynikiem przemieszczania się wolnych elektronów w kierunku elektrody ujemnej (n).

Moduł fotowoltaiczny którego sercem są płytki krzemowe (złącze p-n) staje się generatorem energii elektrycznej, który pracuje do rana do wieczora, gdy tylko pada na niego promieniowanie słoneczne. Jest to taki przetwornik energii słonecznej na energię elektryczną niezbędną w wielu dziedzinach naszego życia.

Powstawanie energii elektrycznej w module fotowoltaicznym

Ogrzewanie wody przy pomocy fotowoltaiki

Wraz ze wzrostem cen energii elektrycznej i przy ciągłych spadkach kosztów wykonania instalacji fotowoltaicznej coraz częściej wykorzystuje się ją do ogrzewania wody w gospodarstwie domowym.

Ile energii potrzeba do ogrzania 1 litra wody o jeden stopień C/K?

Q= m*c*dT
Q= 4,18 [J/(g*K)] * 1000 [g] * 1 [K]
Q= 4180 [J]
Q= 4180 [Ws]
Q= 4180 [Ws]/3600 [s/h]
Q= 1,16111 [Wh]

gdzie:
Q – zapotrzebowanie na energię elektryczną,
m – ciężar wody (1 litr = 1 kg)
c – pojemność cieplna wody (4,1826 J/g*K)
dT – różnica temperatur (w naszym przypadku wynosi 1st.K)

W zależności od dziennego zużycia cieplej wody występuje różne zapotrzebowanie na energię elektryczną potrzebną do jej podgrzania. Również w różnych porach roku będzie występowało różne zapotrzebowanie na energię z powodu różnej temperatury wody w instalacji wodociągowej (zimą podgrzewany od temp. ok. 10 st C, latem od temp. ok. 20 st C).

Jeśli na przykład musimy podgrzać 50 l wody od temperatury 10 st C do temperatury 40 st C, wtedy nasze zapotrzebowanie na energię elektryczną wyniesie:

Q= m*c*dT
Q= 4,18 [J/(g*K)] * 50.000 [g] * 30 [K]
Q = 1,741 [kWh]

Czyli w takim przypadku instalacja składająca się z 5 modułów fotowoltaicznych o mocy 240 Wp każdy potrzebuje do ogrzania wody przy nominalnym nasłonecznieniu 1 godzinę 14 minut. Natomiast przy przeciętnym nasłonecznieniu rzędu 300 W/m2 będzie potrzebowała 4 godziny 45 minut. Tak więc instalacja taka jest w stanie pogrzać wodę nawet w zimie (przy gorszej pogodzie może nie uzyskać pełnych 40 st C). Dołożenie 6-tego modułu pozwoli na skrócenie czasu podgrzewania wody i zapewni jeszcze większy komfort pracy instalacji.

Latem nadwyżkę prądu, którą mamy do dyspozycji z instalacji fotowoltaicznej, możemy wykorzystać do innych celów (na przykład do zasilania instalacji klimatyzacji).

Ogrzewanie wody energią elektryczną

Zakup elementów instalacji fotowoltaicznej.

Na rynku można kupić wyroby różnych producentów w bardzo różnych cenach. Ponieważ produkcja modułów fotowoltaicznych należy do bardzo zaawansowanych, a płytki krzemowe posiadają bardzo małą grubość i są bardzo podatne na pęknięcia, dlatego jednym z głównych problemów na który warto zwrócić uwagę są wady ukryte.
Wiele z firm zdając sobie sprawę z faktu, że ich wady są niewidoczne dla przeciętnego klienta sprzedają niepełnosprawne wyroby pod szyldem dobrych. Gdy jest to użytkownik małej instalacji, którą sfinansował ze swoich własnych środków, wtedy zapewne nie zauważy, że moduł nie pracuje z pełną wydajnością (zwykle układ taki jest słabo opomiarowany).

Zakup elementów instalacji fotowoltaicznej

Jednakże gdy inwestujemy w dużą instalację i gdy nasz projekt finansowany jest z środków zewnętrznych, wtedy każdy stracony wat zaczyna odbijać się raz na wyniku finansowym projektu, a z drugiej strony może sprawić, że nasza inwestycja nie przyniesie spodziewanych przychodów.
Oczywiście w takiej sytuacji z pomocą może przyjść nam ubezpieczenie instalacji, które niejako za nas będzie pilnowało sprawności instalacji. Jednakże ubezpieczenie to dla operatora instalacji fotowoltaicznej koszt, który musi pokryć i który w przypadku finansowania zewnętrznego praktycznie może być nieunikniony. Duży problem może się pojawić, jeśli inwestor zrealizuje już projekt i firma ubezpieczeniowa nie będzie chciała go potem ubezpieczyć (czy to z powodu zbyt dużego ryzyka związanego z niewłaściwym wykonaniem, czy też z innych powodów).

Zakup elementów instalacji fotowoltaicznej

Dlatego kupując moduły fotowoltaiczne oraz osprzęt do wykonania instalacji warto zwrócić uwagę na następujące elementy:
– czy firma/dostawca modułów fotowoltaicznych posiada je z pewnego źródła (na rynku występuje dużo oferentów, którzy co prawda dają gwarancje na sprzedawane wyroby, jednakże działając pod adresem “Gmail” lub “Hotmail” są w stanie bardzo szybko zmienić ten adres i potem zostaniemy sami z problemem). Gwarancja kosztuje, a sprzedawanie wyrobów w takiej ukrytej formie sprawia, że sprzedawcy chcąc minimalizować ryzyko przenoszą je na kupujących. Dlatego najlepiej kupować od producentów lub od autoryzowanych pośredników?

Zakup elementów instalacji fotowoltaicznej

– czy producenci lub oferenci poszczególnych elementów wyposażenia instalacji fotowoltaicznych posiadają stosowne certyfikaty produktów i jak wygląda ocena tych wyrobów przez firmy ubezpieczające (zarówno instalacje, jak i operatora instalacji)?
gwarancja którą otrzymujemy na wyroby/instalację jest elementem dosyć złożonym ponieważ producent udziela jej montażyście i teraz ten niejako przenosi ją na klienta końcowego. Wszelkie błędy wykonane podczas montażu mogą mieć bardzo poważne skutki, do spalenia instalacji i obiektu na którym jest ona zainstalowana włącznie. Dlatego warto sprawdzić referencje wykonawcy, może podjechać na miejsce ostatniej instalacji.
zakup wadliwych modułów fotowoltaicznych w konsekwencji może doprowadzić do spadku przychodów uzyskiwanych z instalacji, może zadziałać ubezpieczenie, co w konsekwencji zwiększy nasze koszty operacyjne, a nawet może dojść do zdarzeń losowych takich jak pożar, przepięcie czy nawet porażenie ze skutkiem śmiertelnym.
zakup wyposażenia elektrowni fotowoltaicznej musi mieć pokrycie finansowe, ponieważ sprzedawcy najczęściej żądają 100 % przedpłaty (jeśli zapłacimy i nie weźmiemy pod uwagę ryzyk jakie wiążą się z zakupem wyposażenia instalacji fotowoltaicznej to możemy po jej montażu możemy zostać bardzo nie mile zaskoczeni).

Planowanie instalacji fotowoltaicznej.

Podczas planowania i użytkowania instalacji fotowoltaicznej warto zwrócić uwagę na następujące elementy:
– stosować wyłącznie certyfikowane materiały (moduły, falowniki, kable, korytka, itp),
– instalacja powinna być wykonana przez fachowego instalatora (warto również przeprowadzić odbiór przez straż pożarną, służby energetyczne)
– unikać przeciążeń instalacji fotowoltaicznej (w tym właściwe dobranie parametrów pracy instalacji podczas jej planowania),
– stosować zabezpieczenie przeciwpożarowe (wraz z planami działań akcji pożarowej, system oznaczeń wyłącznika prądu),
– unikać lokalizacji w miejscach zacieniowych (główna przyczyna nieosiągania przez instalację fotowoltaiczną założonej wydajności),

Planowanie instalacji fotowoltaicznej

– stosować zabezpieczenie przeciwodgromowe (wraz z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym, którego brak może doprowadzić do uszkodzenia odbiorników przyłączonych do sieci elektrycznej),
– zachowanie odległości prowadzenia instalacji fotowoltaicznej od urządzeń elektrycznych, rurociągów stalowych (przyspieszona ich korozja),
– instalacje prądu stałego nie powinny przebiegać wewnątrz budynku (jeśli nie jest to do uniknięcia, wtedy powinny być zamknięte w niepalnych korytach),
– zastosowanie wyłącznika bezpieczeństwa umożliwiającego odłączenie instalacji od sieci energetycznej (który jest niezbędny na wypadek pożaru, a jego brak może doprowadzić do porażenia służby ratownicze prądem elektrycznym),
lokalizacja falowników w wydzielonym miejscu (najlepiej nie na dachu), w miejscu osłoniętym i wyposażonym w system alarmowy (przeciwpożarowy),
– należy unikać instalowania systemu PV na palnej konstrukcji dachu. Nawet jeżeli wyposażona jest w automatyczny system zraszania, to nie zabezpiecza na ona nas przed całkowitym zniszczeniem budynku. Palne dachy to są lekkie dachy pokryte palną izolacją z pianek wszelkiego rodzaju, hydroizolacji wykonanej z papy oraz konstrukcje drewniane,
– zastosowanie systemu kamer wizyjnych (umożliwiającego stały nadzór instalacji) oraz ogrodzenie instlacji zmniejszają ryzyko kradzieży,

Planowanie instalacji fotowoltaicznej

– regularne serwisowanie i nadzór nad pracą instalacji fotowoltaicznej (kontrola punktów “Hot spot”, czyszczenie powierzchni modułów, kontrola stanu kabli, dróg kablowych, kontrola ilości wytwarzanej energii elektrycznej, itp.),
ubezpieczenie instalacji fotowoltaicznej może z jednej strony zabezpieczyć nas przed skutkami wystąpienia zdarzenia losowego jakim jest pożar, a z drugiej strony może doprowadzić do podniesienia poziomu bezpieczeństwa instalacji (firmy ubezpieczające nie ubezpieczą instalacji, która posiada wady wykonania).

Jednym z ważniejszych elementów które musimy wziąć pod uwagę przy planowaniu instalacji fotowoltaicznej jest możliwość odbioru wyprodukowanej energii elektrycznej. Dlatego największym ograniczeniem w tym obszarze jest przyłącze elektryczne (a w zasadzie jego wielkość), a w przypadku instalacji fotowoltaicznych o mocach ponad 40 kWp bliskość linii energetycznej (może wystapić konieczność przesyłania wyprodukowanej energii elektrycznej po średnim napięciu).

Prąd stały jest bardzo niebezpieczny i najczęstszą przyczyną wystąpienia pożaru jest pojawienie się przepięcia w wyniku wystąpienia przerwy w obwodzie (może wystąpić w miejscu niewłaściwego kontaktu elektrycznego spowodowanego niewłaściwym przykręceniem złączki, śruby, wadą fabryczną modułu). W takim przypadku pojawia się łuk elektryczny, który w konsekwencji jest głównym źródłem pożaru.

Opłacalność instalacji fotowoltaicznej

Wydajność instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników, wśród których najważniejsze to:
lokalizacja (nasłonecznienie),
temperatura zewnętrzna (im wyższa temperatura zewnętrzna tym niższa wydajność instalacji fotowoltaicznej),
rozmieszczenie modułów fotowoltaicznych w stosunku do słońca (system nadążny, system stacjonarny, kąt nachylenia modułów).
rodzaj, moc oraz jakość modułów fotowoltaicznych,
pora roku i tym samym położenie słońca na horyzoncie, które opisuje współczynnik Air Mass,
jakość zastosowanych materiałów oraz fachowość montażu (występowanie wad ukrytych może prowadzić do znacznego spadku mocy instalacji, a nawet do awarii lub wypadku),
regularny nadzór i serwisowanie instalacji fotowoltaicznej (podejmowanie stosowanych działań w sytuacjach awarii, wyłączenia części instalacji).


Kalkulator uzysków z fotowoltaiki

Przykładowo instalacja o mocy 30 kWp i lokalizacji o średniorocznym nasłonecznieniu 850 kWh/kWp może osiągnąć w roku następujące wyniki:
– koszt inwestycji = 180.000 PLN,
– energia wyprodukowana = 26,3 MWh,
– ilość uniknionej emisji CO2 = 3500 kg,
– przychód z tytułu wyprodukowanej energii = 13.150 PLN (przyjmując cenę energii elektrycznej na poziomie 500 PLN/MWh).

Ważnym czynnikiem kosztowym w przypadku instalacji powyżej 100 kW są koszty procesu przygotowania inwestycji, w tym uzyskanie warunków przyłączenia do sieci energetycznej. Składając wniosek do operatora sieci energetycznej musimy wnieść opłatę wynoszącą 30 PLN za każdy planowany kW instalacji (przy inwestycji na poziomie 1 MW do wniosku o warunki musimy wnieść opłatę w wysokości 30.000 PLN). Jeśli będziemy lokalizowali inwestycję na terenie, gdzie nie ma problemu z odbiorem energii elektrycznej (występują odpowiednie parametry sieci energetycznej), wtedy koszt inwestycji może zamknąć się w rozsądnych ramach. Jeśli jednak będziemy zmuszeni do inwestycji w linię energetyczną lub/i transformator, wtedy koszty inwestycji rosną znacząco.

Znaczącym czynnikiem kosztowym może być również koszt odrolnienia i nabycia gruntu. Dlatego przed jego zakupem warto sprawdzić warunki zabudowy i zagospodarowania terenu (czy na tym terenie możliwe jest postawienie instalacji) oraz czy nie będziemy zmuszeni do jego odrolnienia (grunty klasy 1-3 wymagają odrolnienia).

Jeśli energię sprzedajemy do sieci to głównym naszym kosztem jest składka na ubezpieczenie zdrowotne, ubezpieczenie operatora instalacji, ubezpieczenie instalacji fotowoltaicznej oraz ewentualne koszty księgowości (co wynika z konieczności prowadzenia działalności gospodarczej). Jeżeli natomiast będziemy zużywali energię na własne potrzeby, bez podłączenia do sieci, to dodatkowo oszczędzamy na kosztach przesyłu energii od 35-200 PLN miesięcznie.

W przedstawionym przypadku koszt instalacji może zwrócić się w ciągu ok. 12-14 lat (dzięki systemom wsparcia finansowego może ulec znacznemu skróceniu) do nawet 6-7 lat.

.

Nowoczesne systemy fotowoltaiczne mają możliwość zdalnego śledzenia ilości wyprodukowanej energii w czasie, co pozwala także na bieżącą ich kontrolę (dzięki temu możemy stosunkowo łatwo wykryć nieprawidłowości w pracy instalacji). Koszt wykonania takich systemu nadzorczych jest stosunkowo niewielki, a właściwie wykorzystywany pozwala na maksymalizację przychodów z instalacji.

Osoby zainteresowane informacjami na temat możliwego uzysku energii elektrycznej oraz przychodami zapraszamy do skorzystania kalkulatora kalkulatora kosztów instalacji fotowoltaicznej: Kalkulator kosztów PV

Parametry modułu fotowoltaicznego

W celu porównania modułów fotowoltaicznych dostępnych na rynku stosuje się specjalny test, który pozwala na sprawdzenie parametrów elektrycznych w standardowych warunkach testowych. Standardowe warunki testowe oznaczają nasłonecznienie 1000 W/m2, temperaturę otoczenia 25 st. C oraz współczynnik Air Mas równy 1,5 (jest to droga jaką promienie słoneczne pokonują w atmosferze ziemskiej, przez co ulega obniżeniu moc promieniowania słonecznego). Każdy producent modułów fotowoltaicznych poddaje swój wyrób testowi i wyniki badania opisane są na etykiecie produktu, która zawsze powinna znajdować się na tylniej ściance modułu fotowoltaicznego .

W przypadku lokalizacji inwestycji fotowoltaicznej w miejscach gdzie występują zwiększone opady śniegu warto zwrócić uwagę na obciążalność mechaniczną modułu, która w standardzie wynosi 2.400 N/m2 (podwyższona wartość obciążalności to 5.400 N/m2).

Parametry modułu fotowoltaicznego

Główne parametry modułu podane na etykiecie obejmują:
Open Ciruit Voltage (napięcie biegu jałowego)- Voc
Short Circuit Current (prąd obwodu zwarcia) – Isc
Maximum Power Voltage (napięcie max. punktu mocowego) – Vpm
Maximum Power Current (prąd max punktu mocowego) – Ipm
Maximum Power (moc maksymalna) – Pm
Encapsulated solar cell efficiency (sprawność płytek) – nc
Module efficiency (wydajność modułu)

Jednym z istotnym parametrów modułu fotowoltaicznego jest również temperatora NOCT, którą osiąga moduł fotowoltaiczny dla określonych parametrów badawczych (natężenie promieniowania słoneczego 800 W/m2, tepmeratura zewnętrzna 20 C oraz wiatr 1 m/s) – im niższa temperatura NOCT tym lepszy moduł.

Parametry modułu fotowoltaicznego

Moc maksymalna która podawana jest na etykiecie Pm jest wartością uzyskaną w optymalnych warunkach pracy (standardowych warunkach testowych i lepszych), które w roku występują stosunkowo rzadko (kilka do kilkanaście bezchmurnych dni od czerwca do lipca).
Dlatego bardzo istotne jest uzyskanie od producenta modułu fotowolticznego parametrów pracy dla warunków NOCT, które występują zdecydowanie częściej niż warunki standardowe STC.

Parametry modułu fotowoltaicznego

Mapa nasłonecznienia Polski

Na terenie Polski w zależności od lokalizacji, położenia, warunków atmosferycznych oraz ukształtowania najbliższego otoczenia występują różne wartości nasłonecznienia. Najlepsze warunki panują na południu Polski w miejscach, gdzie występuje stosunkowo niewielka ilość chmur lub też gdzie zostają one szybko rozdmuchane przez wiatry (Zakopane, Nowy Targ, Lubelszczyzna). W przypadku występowania chmur na niebie promieniowanie bezpośrednie emitowane przez słońce zostaje rozproszone i tym samym spada wydajność instalacji fotowolticznej.

Mapa nasłonecznienia Polski

W miejscach, gdzie występują duże ilości chmur związanych z występowaniem przemysłu lub w okolicy jezior, mamy mniejsze możliwości generowania energii elektrycznej z promieni słonecznych z uwagi na zwiększone ich rozpraszanie i pochłanianie przez chmury i zanieczyszczenia. Jeśli nie występowały by chmury to wtedy na tych samych szerokościach geograficznych występowało by zbliżone nasłonecznienie.

W przypadku przemysłu największe znaczenie ma emisję pary wodnej do atmosfery mają elektrownie systemowe. Zanieczyszczenia emitowane przez zakłady przemysłowe w postaci pyłów osiadając na powierzchni modułów fotowoltaicznych obniżają ich sprawność (mniej promieni słonecznych dociera do powierzchni czynnej odpowiedzialnej za generowanie energii elektrycznej). Ponadto w lokalizacjach znajdujących się w okolicy zakładów emitujących pyły niezbędne jest zwiększenie częstotliwości czyszczenia powierzchni modułów fotowoltaicznych.

Mapa nasłonecznienia Polski

Średnio w Polsce można przyjąć, że optymalne warunki nasłonecznienia (1000 W/m2) panują przez ok. 850-950 godzin w roku i tyle można przyjść do obliczania rentowności instalacji fotowoltaicznej. Przy czym o ile słońce świeci między 1.300 i 1.700 godzin w roku, to jednakże warunki zachmurzenia oraz zanieczyszczeń powietrza występujące w różnych miejscach Polski sprawiają, że ta ilość docierającego słońca do ziemi może się bardzo zmieniać.

Ważny przy tym na osiągane wydajności są również kąty nachylenia modułów fotowoltaicznych w stosunku do słońca, gdyż optymalizując go można uzyskać kilka lub nawet kilkanaście procent wyższe przychody.

Mapa nasłonecznienia Polski

Źródło:
PVGIS
Suri M., Huld T.A., Dunlop E.D. Ossenbrink H.A., 2007. Potential of solar electricity generation in the European Union member states and candidate countries. Solar Energy, http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.

Samochód elektryczny

Energia elektryczna staje się coraz ważniejszym źródłem energii potrzebnej do napędzania pojazdów mechanicznych. Pionierem w wykorzystaniu energii elektrycznej w motoryzacji jest firma Toyota, która weszła na rynek samochodowy modelem o napędzie hybrydowym (elektryczno-benzynowy) oznaczonym jako Prius (pierwsze egzemplarze pojawiły się w 1997 roku w Japonii).

Samochód elektryczny

Z kolei jednym z pierwszych samochodów elektrycznych zasilanych z baterii litowo-jonowych jest Tesla Roadster. Pierwsze seryjnie wyprodukowane egzemplarze tego samochodu pojawiły się na ulicach Stanów Zjednoczonych w 2008 roku. Samochód ten może przejechać na jednym ładowaniu ponad 350 km, natomiast czas jednego ładowania to ok. 3,5 godziny. Niestety bateria akumulatorów to dodatkowy ciężar wynoszący prawie 500 kg i jednocześnie jedna z nasłabszych jeśli chodzi o żywotność (ocenia się ją na ok. 160.000 km).

Samochód elektryczny

Jednym z głównych powodów takiej sytuacji jest stale rosnąca cena benzyny oraz ropy naftowej stanowiących do niedawna jedyne paliwo pojazdów samochodowych. Wzrosty cen paliwa wynikają z jednej strony ze stale rosnącego popytu związanego ze wzrostem liczby samochodów jeżdżących pod drogach całego świata, a z drugiej strony z powoli wyczerpujących się jego zasobów. Kto się spodziewał, ża detaliczna cena ropy w ciągu ostanich 30 lat wzrośnie ponad siedmiokrotnie?

Z drugiej strony jednym z elementów sprzyjających rozwojowi e-samochodu jest coraz powszechniej stosowana fotowoltaika, którą doskonale można wykorzystać do ładowania samochodów elektrycznych.
Przy takich trendach cenowych można się zastanawiać kiedy liczba samochodów posiadających napęd elektryczny przekroczy liczbę samochodów spalinowych (czy nastąpi to po 10, a może po 20 latach).

Faktem jest, że większość koncernów motoryzacyjnych na świecie inwestuje olbrzymie pieniądze w ten rodzaj napędu i w nadchodzących latach można się spodziewać prawdziwej rewolucji motoryzacyjnej.

Samochód elektryczny

SolarWordGT jest samochodem napędzanym wyłącznie za pomocą energii słonecznej. Pojazd powstał w Wyższej Szkole w Bochum, gdzie studenci od 1999 roku prowadzą prace nad tym projektem.
Pojazd waży 260 kg i może osiągnąć prędkość maksymalną 120 km/h. Zasób energii zgromadzonej w akumulatorach – ładowanych za pomocą energii słonecznej padającej na dach samochodu – wystarcza na przejechanie dystansu 275 km. Jeżeli przeliczymy zapotrzebowanie na energię na zużycie benzyny to przy prędkości 50 km/h samochód zużywa zaledwie 0,2 l/100 km. W praktyce większość samochodów elektrycznych posiada akumulatory ładowane za pomocą źródła prądu elektrycznego.

Samochód elektryczny

Car Port – podwójna funkcja garażu samochodowego.

Jedną z funkcji garażu samochodowego /and. Car port/ może być stacja służąca do ładowania samochodu elektrycznego podczas jego parkowania. Ponieważ samochód elektryczny zwykle więcej czasu spędza na parkingu niż w podróży, dlatego energia płynąca prosto ze słońca jest w stanie “za darmo” uzupełnić jego akumulatory.

Stacje ładowania samochodów elektrycznych są to instalacje fotowoltaiczne zamontowana na dachach garaży lub miejsc parkowania samochodów.

Najczęściej instalacja taka posiada 2 – 5 kW (w zależności od wielkości Car portu) i z jednej strony stanowi źródło energii elektrycznej zasilającej samochód elektryczny (ładującej akumulatory), a z drugiej strony spełniają one rolę zadaszenia dla parkowanego samochodu.

Rozwiązania takie znajdują coraz większe zastosowania w Europie i szczególnie są polecane dla osób pokonujących nie więcej niż 100 km dziennie (naładowana bateria akumulatora pozwala na przejechanie nawet do 300 km).

Car Port

Car port może spełniać dwie funkcje:
ochrona samochodu przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi (grad, deszcz, śnieg),
– źródło przychodów związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej (na potrzeby ładowania samochodu elektrycznego lub wykorzystania na potrzeby gospodarstwa domowego lub/i do sprzedaży).

Oczywiście Car port nie musi być wykorzystany wyłącznie do garażowania samochodów elektrycznych, gdyż dzięki uniwersalności rozwiązań związanych z przetwarzaniem energii elektrycznej z fotowoltaiki może ona być zużyta albo w gospodarstwie domowym, albo też może zostać odsprzedana.

Car port może być wykonany w wersji drewnianej lub metalowej (stal nierdzewna, stal ocynkowana lub aluminium). Oczywiście w tym drugim przypadku koszt wykonania Car port-u będzie wyższy, jednakże trwałość i niezawodność będzie również zdecydowanie wyższa (szacuje się, że wersja drewniana kosztuje min. 1,6 – 1,8 EUR/Wp, natomiast wersja metalowa min. 2,2 EUR/Wp i można na niej zmieścić instalację fotowoltaiczną o mocy ok. 2 – 2,5 kWp).

Car Port