A nap, mint energiaforrás: ki ne szeretné kihasználni? A fotovoltaika ebben döntő szerepet játszik. Akár egy tárolóval ellátott napelemes rendszert szeretne telepíteni otthonába, akár csak egy napelemre van szükség az áramfejlesztő feltöltésére – fotovoltaika nélkül semmi sem működik. De mi rejlik a fotovoltaika kifejezés mögött?
Mi az a fotovoltaika?
A fotovoltaika a napfény napelemek segítségével történő közvetlen átalakítását jelenti elektromos energiává. A kifejezés a görög „phos” (fény) és „voltaikos” (elektromos) szavakból áll. A fotovoltaikus technológia a fotoelektromos effektust használja, amikor bizonyos anyagok, általában szilícium, elektronokat bocsátanak ki, amikor fotonok (fényrészecskék) találkoznak velük. Ezek a felszabaduló elektronok aztán összegyűlnek egy elektromos áramkörben, és felhasználhatók elektromos energia előállítására.
Amikor a napfény egy napelemes rendszer napelemét éri, elektromos mezőt hoz létre a félvezetőben. A mező hatására az elektronok az anyagban gerjesztődnek és szabadon mozognak. A napelem belső szerkezete miatt a szabad elektronok egy irányba kényszerülnek, így áramlás keletkezik. Az egyenáramot aztán egy inverter alakítja át a háztartásokban általánosan használt váltóárammá. Ha a megtermelt villamos energiát később szeretné felhasználni, akkor tárolóval ellátott napelemes rendszerre van szüksége.
Hogyan működik a fotovoltaikus energia?
A fotovoltaika az úgynevezett fotovoltaikus hatáson alapul. Ez a hatás akkor lép fel, amikor a fény bizonyos anyagokra, például a szilíciumra esik. A villamosenergia-termeléshez használja a fotovoltaikus hatást egy fotovoltaikus rendszer működtetésére, tárolóval vagy anélkül. Ez a következő lépésekre osztható:
- Fényelnyelés: a fotovoltaikus cella félvezető anyagból, általában szilíciumból áll. Amikor a napfény a napelemre esik, a fény fotonjai elnyelődnek. A fotonok ekkor átadják energiájukat a félvezető anyagban lévő elektronoknak.
- Elektron-lyuk párok keletkezése: az elnyelt energia hatására a félvezető anyagban lévő elektronok kioldódnak eredeti helyükről. Ezáltal elektron-lyuk párok jönnek létre, amelyekben egy elektron és egy hiányzó elektron (lyuk) van.
- Az elektronok és a lyukak szétválása: a napelem belső szerkezete miatt az elektronok és a lyukak a félvezető különböző területeire különülnek el. Az elektronokat vonzza a napelem negatív oldala, míg a lyukak a pozitív oldal felé haladnak.
- Elektromos áram keletkezése: a töltések szétválása elektromos mezőt hoz létre a napelemben. Amikor egy külső áramkör zárva van, az elektronok a napelem negatív oldaláról a pozitív oldalára áramlanak, egyenáramot generálva.
A legtöbb háztartás és a közüzemi elektromos hálózat váltakozó áramot használ. Ezért a PV rendszer inverterével a létrehozott egyenáramot váltóárammá alakíthatja át, majd betáplálhatja a villamosenergia-hálózatba, vagy saját fogyasztásra használhatja fel, például egy hőszivattyúhoz, amelyet fotovoltaikával költséghatékonyan üzemeltethet. Ha a megtermelt villamos energiát később szeretné felhasználni, akkor tárolóval ellátott napelemes rendszerre van szüksége.
Mi a különbség a napelem és a fotovoltaikus rendszerek között?
Gyakran beszélünk szinonimaként napelemes rendszerekről vagy fotovoltaikus rendszerekről, mivel mindkét kifejezés nagyvonalakban a napenergia felhasználására utal. De van egy lényeges különbség. A fotovillamos energiánál a napenergia áram formájában kerül előállításra. A napelemes rendszer viszont lehet olyan napkollektoros rendszer is, amely kizárólag fűtési vagy melegvíz-tartályok számára termel hőt. Ennek megfelelően a két kifejezés a következőképpen különbözik egymástól:
- Szolár – a „szolár” kifejezés általánosságban a napenergia felhasználására utal, függetlenül az adott technológiától. Ugyanúgy használják fotovoltaikus energia (fotovoltaika) előállítására, mint a napenergia hőenergiájának (szolártermia) előállítására. A napenergia gyűjtéséhez általában csőkollektorokat alkalmazunk.
- Fotovoltaika – a fotovoltaika egy specifikus technológia a napfény árammá alakítására napelemek vagy napelemmodulok segítségével. Tehát ez a napenergia egyik alkategóriája, amely a fotovoltaikus áramtermelésre összpontosít. Ha a fotovoltaikával hőenergiát is szeretne termelni, akkor hőszivattyúra van szüksége.
-
Vákuumcsöves napkollektor – napenergiával történő hőtermelés – 15 cső – 120–150 l – 1.2 m² – -45–90 °C
-
Vákuumcsöves napkollektor – napenergiával történő hőtermelés – 20 cső – 160–200 l – 1.6 m² – -45–90 °C
-
Vákuumcsöves napkollektor – napenergiával történő hőtermelés – 24 cső – 200–240 l – 1.92 m² – -45–90 °C
-
Vákuumcsöves napkollektor – napenergiával történő hőtermelés – 30 cső – 250–300 l – 2.4 m² – -45–90 °C
Mi az a fotovoltaikus rendszer?
A fotovoltaikus rendszer, más néven PV-rendszer, különböző alkatrészekből áll, amelyek együttesen alakítják át a napfényt elektromos energiává. Itt vannak a tipikus napelemrendszer fő alkotórészei:
- Fotovoltaikus modulok: ezek a modulok napelemeket tartalmaznak, amelyek a napfényt villamos energiává alakítják át. A napelemcellák általában szilíciumból készülnek, amely egy félvezető anyag. Egy modul több napelemet fog össze, hogy nagyobb teljesítményt érjen el.
- Inverter: egy PV-rendszerhez szükség van egy inverterre, hogy átalakítsa a fotovoltaikus modulok által termelt egyenáramot (DC) a háztartásban használt váltóárammá (AC). Az invertert egy elektromos hálózathoz csatlakoztatják, vagy a saját fogyasztáshoz használják.
- Számláló és vezérlés: egy fotovoltaikus rendszer gyakran tartalmaz egy árammérőt is, amely méri a termelt elektromosságot és információt szolgáltat a rendszer teljesítményéről. Egy vezérlőegységgel ellenőrizheti a berendezés működését, és optimálisan szabályozhatja azt.
- Napelemes rendszer tárolóval: a fotovoltaikus rendszerekkel együtt energiatároló rendszereket, például akkumulátorokat használnak a megtermelt többlet villamos energia tárolására és későbbi felhasználására, amikor a napsugárzás alacsonyabb.
Milyen előnyei vannak a tárolóval ellátott fotovoltaikus rendszernek?
A fotovoltaikus rendszerek környezetbarát és fenntartható energiaforrások, mivel megújuló energiát állítanak elő napfényből, anélkül, hogy káros kibocsátást okoznának. Hozzájárulnak a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőség és az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséhez.
Egy fotovoltaikus rendszerrel saját áramot termelhet és csökkentheti a külső energiaellátóktól való függőségét, így hosszú távon költségeket takarít meg. Ha a megtermelt áramot a nyilvános áramhálózatba táplálja, akkor a fotovoltaikus rendszerrel még pénzt is kereshet. A fotovoltaikus rendszerek hosszú élettartamúak és csak minimális karbantartást igényelnek, így hosszú távú befektetést jelentenek a megújuló energia terén. PV-rendszeren gondolkodik? Tudjon meg többet a „fotovoltaikus rendszerek előnyeiről”.
Megosztás