Home Solární fotovoltaické systémy
Solární fotovoltaické systémy

Fotovoltaické solární kolektory (panely)


Fotovoltaické solární kolektory (panely) slouží k výrobě elektřiny. Jejich schopnost přeměňovat sluneční záření na elektrickou energii je založena na tzv. fotovoltaickém jevu. Základním prvkem každého panelu jsou pak solární (nebo také fotovoltaické) články. Jedná se o plochou polovodičovou součástku, na které při dopadu slunečního záření dochází k uvolňování elektronů, což produkuje napětí 0,6 - 0,7 V. V polovodiči tedy vznikají volné elektrické náboje, které jsou již jako elektrická energie odváděny ze solárního článku přes regulátor do akumulátoru, ke spotřebiči nebo do rozvodné sítě. 

Nejvíce rozšířeny jsou dnes fotovoltaické solární články na bázi křemíku, neboť křemík je hojně zastoupen v zemské kůře (je druhým nejrozšířenějším prvkem vůbec), ale je i nejlépe prozkoumaným polovodičem. 

Fotovoltaický sluneční panel je tedy tvořen množstvím článků, které jsou na sebe napojeny letovanými spoji. Články navíc tvoří z vrchu krycí plocha, ze spodu pak pevná deska. Materiál, ze něhož je vyrobena horní krycí plocha, samozřejmě významně ovlivňuje ztráty, především odrazem. Proto je důležité, aby použitý materiál dosahoval vysoké účinnosti pohlcení slunečního svitu a zároveň poskytoval ochranu před nepříznivými přírodními jevy (krupobití aj.). 

Dle typu využití lze fotovoltaické solární systémy rozdělit na: 

  • ostrovní solární systémy – jedná se o fotovoltaické sluneční systémy, které nejsou napojeny na rozvodnou síť
  • solární systémy zapojené do sítě – jedná se o fotovoltaické sluneční systémy, jejichž vyprodukovaná energie je dodávána do rozvodné sítě

 

Ostrovní fotovoltaický solární systém 

Tento systém je výhodný v oblastech, kde připojení k rozvodné síti není možné, nebo kde by zavedení kabelu bylo finančně náročné (chatové oblasti, obytné automobily, lodě). Nevýhodou ostrovních fotovoltaických systémů je nutnost zapojení baterie, která uchovává vyrobenou energii na dobu, kdy není dostatečné množství slunečního záření. Vzhledem k tomu, že většina baterií dnes obsahuje nezanedbatelné množství olova, ekologičnost získané energie se tím pádem snižuje. 

Při konstrukci ostrovního fotovoltaického slunečního systému je třeba mít na paměti nejen průměrné hodnoty slunečního svitu a účinnost fotovoltaického systému, ale především pak celkovou spotřebu všech používaných zařízení, které budou k systému připojeny. Jejich použitelnost je totiž množstvím vyprodukované energie přímo limitována. 

 

Solární systémy zapojené do sítě

Oproti ostrovním mají sluneční systémy zapojené do veřejné sítě tu výhodu, že v době, kdy vyrábí fotovoltaický systém přebytek energie, může ji dodávat do sítě. Naopak v době nedostatku vlastního výkonu lze energii odebírat z rozvodné sítě. 

Dodávka vyrobené energie do rozvodné sítě je pro své majitele finančně výhodná, neboť státní dotace (více informací o státních dotacích) pro rok 2008 slibují výkup energie z fotovoltaických panelů za 13,46 Kč/kWh. Dle většiny výpočtů se jedná o investici s návratností okolo 15 let. Samozřejmě tuto dobu nelze určit přesně, avšak s ohledem k růstu cen energie lze předpokládat, že by se návratnost investice mohla ještě snížit. 

Při dodávání do rozvodné sítě se stejnosměrné napětí, které produkují fotovoltaické panely a kolektory, musí přeměnit na napětí střídavé. Pro tyto účely je nutné zapojit do systému měnič napětí. 

Dle typu solárních článků lze fotovoltaické sluneční panely a kolekotry rozdělit na:

  • monokrystalické kolektory – skládají se z jediného krystalu
  • polykrystalické kolektory – z mnoha různě orientovaných krystalů
  • amorfní kolektory – základem je amorfní křemíková vrstva

Panely s monokrystalickými články

Solární panely s monokrystalickými články jsou v našich podmínkách používané nejvíce. Krystaly křemíku jsou větší než 10 cm a vyrábí se na bázi chemického procesu - tažením roztaveného křemíku ve formě tyčí o průměru až 300 mm. Ty se poté rozřežou na tenké plátky, tzv. podložky. Účinnost těchto článků se pohybuje v rozmezí 13 až 17%. 

Panely s polykrystalickými články


Základem solárních panelů s polykrystalickými články je, stejně jako u monokrystalických panelů, křemíková podložka s tím rozdílem, že solární články se skládají z většího počtu menších polykrystalů. Účinnost polykrystalických článků se pohybuje od 12 do 14% (výjimečně až 16%). Jejich výroba je ale v porovnání s monokrystalickými panely mnohem jednodušší, tedy i levnější a rychlejší.

Solární panely s amorfními články

Základem amorfních slunečních panelů je napařovaná křemíková vrstva, ta je v tenké vrstvě nanesena na sklo nebo fólii. Účinnost těchto článků je poněkud nižší, pohybuje se v rozmezí 7 až 9%. Pro dosažení daného výkonu je potřeba 2,5x větší plochy, než kolik by bylo potřeba při použití mono nebo polykrystalických modulů. Celoroční výnos je ovšem o 10% vyšší! Tyto typy článků patří dnes na trhu k nejlevnějším a výhodné jsou především tam, kde investor není omezen prostorem.