Terminologia i Nazewnictwo

Ogniwo fotowoltaiczne » solar cell - najmniejsza część składowa modułu PV, płytka krzemowa poli- lub monokrystaliczna, standardowo o rozmiarach od 4-7 cali (lub inne) łączona z innymi ogniwami w string ogniw. Potocznie nazywana też fotoogniwem.

Inwerter » PV inverter – przetwornica napięcia umożliwiająca kompatybilność systemów PV pracujących w środowisku napięcia stałego z urządzeniami lub siecią energetyczną pracującą w środowisku napięcią przemiennego (230V). W systemach podłączonych do sieci (PV Ongrid) inwertery odprowadzają prąd do sieci jedno- lub trój-fazowo. Sprawność dobrych inwerterów sięga 97-98%. Obok modułów PV inwertery stanowią bardzo ważny element instalacji PV i mają istotny wpły na jej długoletnią i bezawaryjną prace.

Wybrane oznaczenia i parametry systemów solarnych

Promieniowanie słoneczne (kWh/m²)

W Polsce w ciągu roku moc promieniowania słonecznego na jeden metr kwadratowy (!) wynosi średnio 1000 kWh i odpowiada energii zawartej w 100L oleju opałowego lub 100m3 gazu ziemnego. Dla porównania 1000kWh to roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną przez jednoosobowe gospodarstwo domowe (singiel). Rodzina 4 osobowa (2+2) zużywa rocznie około 2.000 kWh (roczna konsumpcja energii elektrycznej, nie uwzględniająca ogrzewania).

Energia słoneczna za pośrednictwem technologii PV lub konwersji termicznej przetwarzana jest na energię elektryczną lub cieplną, a stopień konwersji w % określa sprawność modułu PV lub kolektora słonecznego.

Tabele statystycznych pomiarów ekspozycji słońca w Polsce i Europie znajdziecie Państwo » tutaj.

Sprawność systemów (%, Wh)

Stopień zamiany energii słonecznej na elektryczną lub cieplną mierzony jest w %.

PV - sprawność modułów PV podawana w % informuje jaki stopień energii słonecznej docierającej do modułu PV zostanie przetworzony na energię elektryczną. Wówczas moduł PV o sprawności np. 15% i powierzchni 1m² w ciągu godziny wyprodukuje 150Wh energii elektrycznej (» według STC*). W dni o słabszym nasłonecznieniu produkcja prądu będzie mniejsza. Różne technologie PV (mono- polikrystaliczne, amorficzne) charakteryzują się różną sprawnością.

Termia - kolektor słoneczny Eco Classic 2.0 o sprawności 80% z powierzchni 1m² absorbera wyprodukuje 800W energii cieplnej, wówczas przy całkowitej powierzchni absorbera 1.818 m² produkcja energii cieplnej kolektora Eco Classic 2.0 w ciągu godziny wynosi 1.45kWh (1818m² * 80% = 1.4kW) według standardów STC*.

W przypadku termicznych systemów solarnych często błędnie podaje się sprawność absorbera kolektora (wysokoselektywnego około 95%) lub sprawności szyby solarnej (ok. 92-95%) jako sprawność całego urządzenia (kolektora). Dlatego też podawane sprawności kolektorów słonecznych na poziomie ok. 90% są często błędne (w branży solarnej określane jako chwilowe lub marketingowe). Obecnie obok sprawności, bardzo ważną cechą kolektora jest jego wytrzymałość fizyczna i długoletnia żywotność (minimum 20 lat) na dachu.

*STC (»  Standard Test Conditions): prostopadłe promieniowanie słońca o mocy 1000W na 1m², przy temp. 25C. Spektrum AM=1,5 (Air Mass).

Moc, natężenie prądu (Wp, mA)

Dla wszystkich systemów solarnych stosuje się jednostkę miary mocy Watt (W). Podawaną jednostkę Watt określa się jako Watt Peak (Wp), czyli  moc szczytową, obliczaną według międzynarodowego standardu *STA (def. wyżej). Dla mniejszych modułów PV podaje się też jednostkę natężenia produkowanego prądu w miliamperach (mA) stanowi ona często symbol modułu PV jak np. » Sunsei SE-1200 (1200mA) lub » CL-600 (600mA).

Podawana w nazwie moc modułu PV np. 190W lub 220W określa moc szczytową (Wp) produkcji prądu i nie określa sprawności modułu. To oznacza, że np. moduł PV o mocy 190Wp posiada taką samą lub zbliżoną sprawność co moduł  o mocy 220Wp. Jednak moduł 220W będzię powierzchniowo większy (zazwyczaj posiada dodatkowy string ogniw (60 ogniw) w porównaniu do modułu 190W posiadającego (50 ogniw) lub stosowane ogniwa będą powierzchniowo większe). Ale technologiczna sprawność modułów 190 i 220Wp jest zbliżona.

Często też zdaża się, iż oferowane przez danego producenta moduły pomimo jednego rozmiaru (obramowanie brutto) posiadają różne moce nominlane. Np. moduły o mocy 210, 220 i 230Wp posiadają ten sam rozmiar obramowania i są powierzchniowo tej samej wielkości. Różnice w ich mocy nominalnej wynikają z technologicznej sprawności stosowanych do budowy modułu ogniw PV. Przed procesem montażu modułu, ogniwa są testowane/flashowane i sortowane według ich sprawności na kilka klas (zobacz film video "produkcja ogniw fotowoltaicznych test/flash, sortowanie" w naszym dziale Blog » PV Video). Z tak pogrupowanych ogniw można uzyskać moduły jednej wielkości, ale o różnych mocach nominlanych. Różnorodna sprawność ogniw tej samej wielkości (powierzchniowo) może zależeć od kilku czynników, ale ich głównym powodem jest grubość ucięcia ze sztabu krzemu, która mimo bardzo precyzyjnych technologii może być dla każdego ogniwa różna. 

Systemy PV, przeznacznie i specyfika działania

W zależności od systemu (sieciowe, autonomiczne, mobilne) istnieje wiele możliwości ich zastosowania. Łączy je jedna wpólna cecha, wszystkie systemy PV produkują energię elektryczną. Obecnie najbardziej rozpowrzechnionym systemem PV, mającym też istotny wpływ na masową produkcje, mają elektrownie słoneczne podłączone do sieci, nazywane w branży jako systemy PV Ongrid (Grid=Sieć).

W systemach PV Ongrid (środowisko napięcia DC/AC 230V) produkcja prądu odbywa się na zasadzie zasilania przez system PV lokalnej sieci energetycznej i sprzedaży wyprodukowaneg prądu. Cena oraz forma skupu prądu regulowana jest w większości krajów UE ustawowo. System ten posiada sporą zaletę w stosunku do pozostałych systemów PV, orientuje się na rocznej produkcji prądu, która jest stała i znana dla danej szerokości geograficznej, położenia elektrowni słonecznej. System ten jest niezależny od codziennych warunków pogody i działa jak skarbonka/licznik, który na przestrzeni roku wyprodukuje i sprzeda określoną ilość energii elektrycznej. Odchył od rocznej prognozowanej produkcji prądu w skali roku o 10% wskazywałby na dysfunkcje systemu lub nadzwyczajne zmiany pogodowe. Te następują, ale na korzyść producentów energii słonecznej, a opłacalność systemów PV Ongrid, zależy w dużej mierze od ceny skupu prądu.

Wiecej na temat skupu i rentowności solarnej energii elektrycznej w dziale  » Praktyka Solarna

W systemach PV Offgrid (środowisko napięcia DC 12/24/48V ) produkcja prądu przez system PV odbywa się za pośrednictwem zmagazynowania energii elektrycznej w akumulatorach lub jest bezpośrednio zużywana w miejscu i czasie jej wytworzenia. System stosowany dla autonomicznych i wyspowych systemów zasilania wymaga precyzyjnego określenia wszystkich istotnych parametrów i komponentów systemu: ekspozycji słońca dla lokalizacji systemu, dziennego zapotrzebowania na ilość energii elektrycznej, doboru odpowiedniego akumulatora, a do jego pojemności mocy systemu PV, temp. składowania i możliwego stopnia rozładowania i samorozładowania akumulatora. Powyższe parametry na przestrzeni roku ulegają sporemu zróżnicowaniu, w szczególności ekspozycja słońca i temperatura otoczenia akumulatora. W systemach PV Offgrid największe wyzwanie stanowi zmagazynowanie energii elektrycznej - akumulator. System ten np. w powiązaniu z nowoczesnymi technologiami oświetlenia i urządzeniami o minimalnym poborze prądu, stanowią idealne rozwiązanie wszędzie tam gdzie zasilanie z sieci energetycznej jest nie opłacalne lub nie możliwe.

W systemach PV Mobile (środowisko napięcia DC 5/12V)  produkowany prąd przeznaczony jest dla zasilania mobilnych urządzeń elektrycznych. Stosunkowo niewielkie napięcie zasilanych urządzeń pozwala na szeroki wybór różnych form i technologii PV. Kwestia magazynowania energii jest o tyle prosta, iż zasilane urządzenia: telefony komórkowe, GPS, MP3, cyfrowe aparaty fotograficzne, kamery, samochody, kampery, łodzie, maszyny rolnicze, posiadają już wbudowany system magazynowania energii (akumulator) oraz korzystają ze standardów połączeń wtyczek i gniazdek, umożliwiając sporą kompatybilność systemów w środowisku do 12V.

zobacz też:  » Technologie PV  oraz »  Praktyka Solarna