Co to jest fotowoltaika?

Co to jest fotowoltaika?

System fotowoltaiczny to, najkrócej ujmując, system zamieniający energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Trwałość paneli fotowoltaicznych przekracza 25 lat. Ich degradacja ( utrata wydajności ) z reguły nie przekracza 1% na rok.

Czyli po 25 latach, system będzie dalej pracował tyle tylko, że z wydajnością rzędu 75% wydajności początkowej.

Na cały system składają się takie komponenty jak:

  • panele fotowoltaiczne
  • inwerter
  • zabezpieczenia (rozłączniki, zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, itd)
  • kable elektryczne
  • konstrukcja montażowa

Panele fotowoltaiczne stanowią największą gabarytowo część systemu, bo to one mają za zadanie „produkcję prądu ze Słońca”. Im większa powierzchnia, tym oczywiście więcej prądu wyprodukują. Panele zwykle mają wymiary około 100x160 cm. Oprócz takiego standardu, występują oczywiście zarówno mniejsze, jak i większe. Najbardziej popularne obecnie moce, jakie mogą osiągnąć pojedyncze panele, to 270 - 320 Wp. Jeśli chcemy aby nasza instalacja produkowała odpowiednią ilość prądu (miała odpowiednią moc), to musimy połączyć ze sobą odpowiednią ilość pojedynczych paneli. Np. aby uzyskać moc 2700 W (2,7 kW), powinniśmy połączyć ze sobą 10 paneli o mocy 270 Wp. Sporo. Zatem potrzebujemy również sporo miejsca, zwykle na dachu.

Inwerter jest urządzeniem, które przetwarza prąd uzyskany z paneli na prąd użyteczny dla naszych urządzeń, czyli taki, jak jest w sieci. Panele produkują prąd stały, a nasze odbiorniki przystosowane są do prądu zmiennego. Napięcia z połączonych razem paneli przewyższają znacznie napięcie w naszych gniazdkach elektrycznych. Zatem prąd pochodzący z naszych paneli (generatora PV) musi być przetworzony. Właśnie przez inwerter. Urządzenie to spełnia jeszcze kilka innych ról, mniej istotnych dla nas, jako użytkowników, np. zaprzestanie produkcji prądu, gdy tylko zakład energetyczny wyłączy zasilanie sieci. Gdyby inwerter nie zaprzestał produkcji prądu, elektromonter naprawiający uszkodzoną sieć zostałby porażony prądem pochodzącym z naszej (lub sąsiada) instalacji fotowoltaicznej.

System posiada odpowiednie zabezpieczenia tak, aby nie został zniszczony przez przepięcia występujące w sieci lub przez burzę. Musi być również wyposażony w rozłącznik, który pozwoli na odcięcie prądu z paneli w razie potrzeby.

Kable przewodzące prąd z paneli mają bardzo specyficzną budowę. Są odporne na promieniowanie UV, mają podwójną izolację i mają odpowiednio duży przekrój tak, aby nie powodowały strat podczas przesyłu coraz bardziej drogocennej energii elektrycznej. Są to bardzo wyspecjalizowane przewody służące specjalnie do tego celu. Teoretycznie, można by było zastosować tańsze, „zwykłe” przewody, ale mogłoby się to skończyć poważną awarią, a nawet pożarem domu.

Konstrukcja montażowa jest zawsze dobierana do miejsca, gdzie będą zainstalowane panele (nasz generator PV). Ze względu na to, że ma to być inwestycja na najbliższe co najmniej 25 lat, elementy wchodzące w skład konstrukcji, włącznie ze śrubami, są wykonane ze stali nierdzewnej, odpornej na warunki atmosferyczne.

Test "el" paneli fotowoltaicznych

Test 'el' paneli fotowoltaicznych

Uszkodzenia mechaniczne, powstające w procesie produkcji są często trudne do zauważenia gołym okiem. Inspekcja EL jest to elektoluminescencyjne badanie panela podczas etapu produkcji na różnych etapach.

Jeśli kontrola paneli obejmuje tylko oględziny wizualne, bez elektroluminescencji, to wykrycie ukrytych wad w panelu będzie niezwykle trudne. Jedną z takich wad są mikropęknięcia, które w momencie eksploatacji panelu i związanych z tym czynników zewnętrznych (wilgoć, temperatura) mogą prowadzić do powstawania tzw. "ścieżek ślimaczych".

Zdjęcie po lewej: ścieżki ślimacze widoczne gołym okiem, po prawej: ta sama płytka w inspekcji EL: ścieżki ślimacze

PID czyli degradacja paneli

PID czyli degradacja paneli

PID, to niekorzystne zjawisko spowodowane wysoką różnicą potencjałów pomiędzy uziemioną ramą paneli fotowoltaicznych, a skrajnie położonymi panelami w stringu i wytworzeniu się przez to pola elektrostatycznego.

Powoduje ono przemieszczenie sie elektronów do szkła panela fotowoltaicznego, a następnie do uziemionej ramy. Nazywa się to również upływaniem prądu. Efektem tego zjawiska są spore straty mocy i co najgorsze, degradacja elektrochemiczna złącza p-n. Istotne jest, aby panel było odporny na zjawisko PID i posiadał stosowne certyfikaty, gdyż może dojść do szybkiej degradacji panela.

Co to są moduły perc?

Co to są moduły perc?

Wybierając moduły fotowoltaiczne, coraz częściej możemy spotkać się z ofertą modułów PERC. Nazwa ta pochodzi od nazwy ogniwa, które przez zmienioną budowę spodniej części uzyskują wyższą sprawność od ogniw klasycznych przy umiarkowanym wzroście kosztów.

Budowa klasycznego ogniwa PV

Budowa klasycznego ogniwa PV (Źródło: GLOBEnergia 2/2017)

Budowa ogniwa typu PERC

Budowa ogniwa typu PERC (Źródło: GLOBEnergia 2/2017)

Moduły PERC, a sytuacja na rynku

Dzięki ogniwom mono-PERC nie jest problemem wyprodukowanie modułów PV o mocy 295–300 Wp w cenie nieco ponad 50 eurocentow za Wp przy zakupie hurtowym. Przed popularyzacją modułów PERC moduły PV o wyższej sprawności ograniczone były do oferty modułów all-back- -contact oraz HIT – znacznie droższych i w produkcji ograniczonych do kilku producentów. Ogniwa typu PERC stają się podstawą produkcji modułów PV w coraz większej liczbie fabryk, a wielu producentów wprowadza je do swojej oferty.

Moduły PERC – charakterystyka

Skrót PERC pochodzi od słów Passivated Emitter Rear Cell. Można to przetłumaczyć jako ogniwa ze spodnią pasywacją emitera. Ogniwo PERC odróżnia się od klasycznego ogniwa budową spodniej części. Między górną częścią elektrody a dołem złącza P-N znajduje się wstawka izolatora, którego zadaniem jest ograniczenie przyciągania elektronów do aluminiowej elektrody dolnej. Dodatkowo, spodnia pasywacja złącza powoduje odbicie promieni słonecznych z powrotem do bazy ogniwa. Kontakt elektrody ze złączem P-N jest zapewniony dzięki otworom wyciętym przy pomocy lasera. Spodnia pasywacja ogniwa fotowoltaicznego sprawia, że ogniwo uzyskuje wyższą moc. Wszystko dzięki lepszemu wykorzystaniu promieniowania podczerwonego o dużej długości fali. W klasycznym ogniwie uwalnia ono elektrony w tylnej części ogniwa lub przechodzi przez ogniwo, generując ciepło.

Zdolność wykorzystania światła o większej długości fali przez ogniwa PERC przekłada się na wyższą wydajność – szczególnie rano, wieczorem lub w pochmurne dni. Przy aktualnych trendach rynkowych osoby szukające produktów ze średniej i wyższej półki w umiarkowanej cenie zdecydowanie powinny rozważyć wybór technologii PERC.

Popularyzacja modułów PERC sprawiła, że dziś ich ceny na rynku niewiele odbiegają od cen klasycznych modułów monokrystalicznych. Są też istotnie niższe od innych wysokosprawnych modułów PV, jak HIT czy all-back-contact. Więcej o modułach PV w książce „Instalacje fotowoltaiczne 2017”.

Źródło: globenergia.pl

Co to jest lista Tier?

Co to jest lista Tier?

Każdy poważny ranking paneli fotowoltaicznych uwzględnia, poza danymi technicznymi, renomę samego producenta. Stworzono trzypoziomowy system klas Tier (z angielskiego „poziom”), przydatny do szybkiej oceny producentów paneli fotowoltaicznych.

Omówmy sobie niektóre kryteria oceny. Wyróżnia się trzy poziomy:

Tier 1 – Producent tego poziomu wszystkie etapy procesu produkcyjnego wykonuje samodzielnie. Firma inwestuje w rozwój i badania oraz wprowadza innowacje na rynek (Solarwatt, LG, Sunpower). Przedsiębiorstwo istnieje przynajmniej 5 lat i nic nie wskazuje, by miało się to wkrótce zmienić.

Tier 2 – Zwykle młodsze przedsiębiorstwo, które nie jest w stanie całkowicie samodzielnie tworzyć paneli, stąd kupuje niektóre części od przedsiębiorstw Tier 1. Produkcja nie odbywa się w pełni automatycznie, a produkcja ręczna oznacza wyższe prawdopodobieństwo błędów. Mniejszy wkład w rozwój branży i inwestycje.

Tier 3 – Tego typu firmy większość prac wykonują ręcznie, co stwarza ryzyko błędów produkcyjnych. To małe przedsiębiorstwa, które łatwo mogą upaść, jeśli sytuacja na rynku gwałtownie się zmieni.

Powyższe kryteria są orientacyjne, bo nie istnieje jeden oficjalny, uznawany przez wszystkich system oceny. Jednym z popularniejszych jest system Tier agencji Bloomberg, którego aktualizacje pojawiają się co kwartał, a dostęp do nich jest płatny. Lista zawiera marki powszechnie uznawane za najlepsze w branży i spełniające wyżej wymienione warunki. Przedsiębiorstwa Tier 1 stanowią zaledwie ok. 2% branży. Ponieważ istnieją różne systemy oceny, poniższa lista nie jest wyczerpująca ani ostateczna.

Panele fotowoltaiczne Tier 1

Wszystkie przedsiębiorstwa spełniają następujące wymagania:

  • W pełni automatyczna produkcja.
  • Dobrze rozwinięta kontrola produktu.
  • Wytwarzanie całego produktu wewnątrz własnych fabryk i przedsiębiorstw siostrzanych.
  • Zdrowe firmy, istniejące na rynku ponad 5 lat.
  • Międzynarodowa działalność.
  • Tysiące pracowników.
  • Duży wkład w inwestycje (na przykład Tesla/SolarCity wprowadził na rynek serię potężnych akumulatorów Powerwall).

Pamiętaj, że kupno paneli fotowoltaicznych to inwestycja na lata. Chcesz mieć jak największą pewność, że po 20 latach producent nadal będzie na rynku, a Ty będziesz mógł zamówić u niego serwis lub skorzystać z gwarancji – jeśli coś poszłoby nie tak. Zalecane jest zainwestowanie w panele produkcji przedsiębiorstw Tier 1.

Panele fotowoltaiczne Tier 2

Poniżej zaufanych producentów znajdują się producenci klasy Tier 2. Te firmy nabierają doświadczenia i w przyszłości mogą dołączyć do wyższej kategorii. Stanowią około 10% branży.

Firmy są zaliczane do Tier 2, jeśli od Tier 1 odróżnia je przynajmniej jedna z poniższych cech:

  • Częściowo ręczna produkcja. Chociaż „ręcznie robione” to zaleta dzieł sztuki i przedmiotów mających wartość artystyczną, jeśli chodzi o precyzyjne urządzenia codziennego użytku to jest to wada. Praktyka pokazuje, że im mniej zrobotyzowana fabryka, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia wad produkcyjnych.
  • Niektóre części są kupowane od innych firm.
  • Czas prowadzenia działalności jest krótszy niż 5 lat.
  • Mało inwestują w rozwój, raczej kopiują udane rozwiązania innych.

Zaletą paneli Tier 2 jest niższa cena. Ponadto ambitne firmy Tier 2 mogą już teraz produkować dobre panele, a w przyszłości dołączyć do grona Tier 1.

Panele fotowoltaiczne Tier 3

Przedsiębiorstwa Tier 3 stanowią prawie 90% wszystkich przedsiębiorstw w branży – chociaż zwykle są to zakłady stosunkowo nieduże. Jakościowo ich wyroby odbiegają od standardów i absolutnie nie zaleca się ich zakupu.

Pod pojęciem Tier 3 rozumie się:

  • Brak badań i rozwoju.
  • Duży udział pracy ręcznej, co grozi wadami fabrycznymi.
  • Krótki czas istnienia – 1, 2 lata.

Chiny to ogromny producent paneli fotowoltaicznych. W tym jednym kraju wytwarza się ich więcej, niż w reszcie świata! Co z jakością tych produktów? Nie sposób wystawić jednej oceny. Chociaż całkiem sporo tamtejszych przedsiębiorstw nie zasługuje na zaufanie i nie figuruje w żadnym zestawieniu na wysokim miejscu, to takie chińskie firmy jak Trina Solar, Yingli, czy Hanwa QCells są znanymi przedsiębiorstwami Tier 1, które oferują wysokiej klasy panele fotowoltaiczne.

Zgodnie z powyższym wyjaśnieniem, należy wybierać tylko marki Tier 1, z których nie wszystkie są drogie, ale wszystkie mają rozsądne rekomendacje ekspertów.

Producenci paneli fotowoltaicznych Tier 1 nie tylko wytwarzają najlepsze panele fotowoltaiczne, ale też są stabilnymi przedsiębiorstwami. Ten czynnik uwzględnia się też w innego rodzaju inwestycjach - składając pieniądze na koncie oszczędnościowym w banku patrzymy nie tylko na wysokość oprocentowania, ale też na stabilność i renomę samej instytucji.

Opracowanie na podstawie źródłowej: fotowoltaikaonline.pl