Jak fotovoltaická elektrárna funguje

Fotovoltaika a zní odvozené aplikace jsou založeny na fyzikálním objevu, který již v roce 1839 objasnil a popsal francouzský vědec Alexandre - Edmond Becquerel. Zjistil totiž, že při dopadu slunečního záření na polovodič dochází na jeho povrchu k pohlcování světelných částic fotonů a uvolňování elektronů. V polovodiči tak vzniká volný elektrický náboj, který je možno jako elektrickou energii odvádět a využívat. Schéma principu je patrné z následujícího obrázku:

Řez křemíkovou-solární buňkou (p - n přechod)

Křemík (Silicium) je skrze atomy boru - případně fosforu cíleně znečištěn. Dopované atomy fosforu jsou negativně nabité. Atomy boru jsou pozitivně nabité. Dopadající sluneční záření na základě tzv. fotoefektu uvolňuje v křemíkové vrstvě "N" přebytek elektronů a v křemíku s vodivostí typu "P" způsobuje nedostatek elektronů. Tento rozdíl potenciálů je příčinou vzniku elektrického proudu ve vnějším elektrickém obvodu, jehož energie může být využita.

Elektrické vlastnosti solárního článku jsou dány charakteristikou závislosti proudu na napětí. Výkon solárního článku se vypočítá jako součin proudu a napětí a závisí na různých vlivech, například intenzitě ozáření, teplotě článku a spektru světla. Typické solární články o velikosti 100cm2 vytvářejí proud o hodnotě 3 - 6A při napětí 0,5 V a dosahují tak výkonu 1,5 - 3 W.

V-A charakteristika fotovoltaického článku:

Parametry: Uoc Isc Ump Imp Pm = Ump Imp ( STC: 25°C, 1 kW/m2)
Účinnost článku: η = Ump x Imp / Pin

Současné aplikace umožňují prostřednictvím fotovoltaických článků energii vyrábět a zapojením do větších celků fungovat jako plnohodnotné energetické zdroje. První projekty solárních elektráren o výkonu stovek kilowattů až výkonu řádu megawattů jasně dokazují, kam směřuje budoucnost celosvětové, evropské i naší energetiky.

Fotovoltaický modul je schopen vyrábět elektřinu i v okamžiku kdy není přímo osvícen. Samozřejmě za jasného počasí bude výstup fotovoltaického panelu vyšší, ale fotovoltaické panely jsou schopny vyrábět i při difúzním (rozptýleném) světle, tzn. když je obloha zatažená. Solární elektrárny tak mohou být provozovány i ve vyšších nadmořských výškách.

Osvity v ÄŒR

Samozřejmě i sklon a orientace panelů mají vliv na konečnou výtěžnost.
Příklad umístění panelů: 30°sklon/45° jihozápad = výtěžnost 95%

Úprava parametrů el. proudu

Vzhledem k tomu, že vyrobený elektrický proud má stejnosměrnou charakteristiku, je třeba jej pro plnohodnotné využití přeměnit na proud střídavý o frekvenci 50Hz a napětí 230V, tak jak jej známe z rozvodných sítí v našich podmínkách. K tomuto účelu nám slouží střídač (měnič).
Obecně lze systémy rozdělit na ostrovní systém pracující ve spojení s regulátorem dobíjení, jenž řídí průběh nabíjení a vybíjení akumulátoru a zajišťuje, aby nedošlo k poškození akumulátoru přebitím nebo hlubokým vybitím a akumulátory, tzv. systém „grid-off" a systémy zapojené do sítě el. energie nazývané „grid-on". Akumulace (uskladňování) elektrické energie je při současných technologických podmínkách, stále nákladná a nedokonalá operace. Ve většině případů se proto setkáváme s druhou variantou.



Nabídka:

Kontakty:

Petr Slatinský
Okrajová 477
Stařeč 67522
tel.: +420 605 873 531
petr.slatinsky@centrum.cz



Odkazy: