ile prądu wytwarza fotowoltaika

Ostateczna ilość prądu wytworzonego przez panele fotowoltaiczne zależy od wielu czynników. Dotyczy to zarówno technologii urządzeń zastosowanych w instalacji, ich sprawności, ale też prawidłowego zaprojektowania i wykonania systemu fotowoltaicznego. Istotne znaczenie mają również warunki atmosferyczne panujące na obszarze funkcjonowania instalacji, ze szczególnym uwzględnieniem natężenia promieniowania słonecznego, standardowo definiowanego jako chwilowa wartość gęstości mocy promieniowania słonecznego, które pada pod kątem prostopadłym na powierzchnię jednego metra kwadratowego w ciągu jednej sekundy oraz nasłonecznienia, rozumianego jako suma natężenia promieniowania słonecznego w danym okresie czasu na powierzchni metra kwadratowego. Jak aspekty tego rodzaju mają się do ilości wytworzonego prądu, niezbędnego do zasilenia urządzeń elektrycznych w typowym gospodarstwie domowym?

INTERESUJE CIĘ INSTALACJA PANELI FOTOWOLTAICZNYCH? SKONTAKTUJ SIĘ!

Technologia paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne cieszące się na ten moment największym zainteresowaniem wśród użytkowników wykonane są w technologii wykorzystującej krzem o strukturze polikrystalicznej lub monokrystalicznej. W połączonych ze sobą ogniwach powstaje energia elektryczna, która wyprowadzana jest przez okablowanie stałoprądowe w puszce przyłączeniowej (junction box), co umożliwia łączenie poszczególnych paneli fotowoltaicznych w jeden łańcuch. Ilość wytworzonej energii elektrycznej z jednego modułu zależy od jego specyfikacji technicznej, obejmującej m.in. moc, wydajność, ilość zastosowanych ogniw. Nie bez znaczenia pozostają również fizyczne wymiary modułów fotowoltaicznych. Większość produkowanych obecnie modułów posiada parametry:

  • ok. 1,7 wysokości,
  • ok. 1 m szerokości.

Rozmiary te są zgodne z funkcjonującymi na rynku standardami oraz obowiązują nieprzerwanie już od wielu lat. Stale poprawiana jest jednak efektywność rozwiązań technologicznych stosowanych w modułach. W rezultacie obecnie produkowane panele fotowoltaiczne mogą wytworzyć więcej prądu, niż ich odpowiedniki sprzed dziesięcioleci.

Wydajność paneli fotowoltaicznych

Sprawność modułów określana jest przez ilość energii promieniowania słonecznego, zamienionej dzięki nim w energię elektryczną. Wypadkową sprawności ogniw oraz rozmiaru modułu fotowoltaicznego stanowi tzw. mocy nominalnej. Wartość ta określa moc modułu fotowoltaicznego wyrażoną w watach. Aktualnie obowiązującym standardem wśród paneli polikrystalicznych jest moc na poziomie 270-275 watów - w zależności od sprawności oraz wielkości modułu, może ona jednak ulec zmianie. Możliwe jest zastosowanie paneli o wyższej sprawności, zwykle w przypadku ograniczonej powierzchni przeznaczonej dla instalacji fotowoltaicznej.

Z punktu widzenia użytkownika jednak największe znaczenie ma ilość energii wytwarzanej przez cały łańcuch paneli, a nie pojedynczy moduł. Moc nominalna panela fotowoltaicznego określona w tabliczce znamionowej, która znajduje się na jego odwrocie oraz w karcie katalogowej. Zawiera ona informacje o ilości mocy, którą panel jest w stanie wygenerować podczas pracy w optymalnych warunkach atmosferycznych. Parametry ten określany jest mianem standardowych warunków testowych, czyli Standard Test Condition - w skrócie STC.

Ilość energii generowanej przez ogniwo fotowoltaiczne

Aby określić moc panelu fotowoltaicznego na podstawie parametru STC, konieczne jest przetestowanie go w idealnych warunkach. Parametry mocy maksymalnej odpowiadają ustalonemu natężeniu promieniowania słonecznego, o wartości 1000 W/m2. Taki poziom w przybliżeniu uzyskiwany jest w godzinach południowych w bezchmurne dni.

Jeżeli na tabliczce znamionowej panelu fotowoltaicznego podana jest możliwość wygenerowania 250 W mocy dla parametrów STC, w ciągu godziny uzyskać można 250 Wh (watogodzin) energii elektrycznej. Połączenie czterech takich paneli daje możliwość wyprodukowania 1 kWh, czyli jednej kilowatogodziny energii elektrycznej. Na powyższym przykładzie mocy modułu w warunkach STC widać, że wystarczy pomnożyć wygenerowane 250 W przez przeciętną liczbą godzin dziennego nasłonecznienia, aby uzyskać ilość prądu generowaną przez panel w ciągu jednej doby. Wartość energii wytwarzanej w ciągu roku da się natomiast uzyskać, mnożąc wynik przez 365 dni.

Panele fotowoltaiczne w Polsce

Uzyskanie idealnych warunków pracy nie zawsze jest niestety możliwe - nawet w strefie równikowej. Uzyskiwana z instalacji ilość energii elektrycznej jest ściśle uzależniona od średnich ilości nasłonecznienia w skali roku. Jeżeli więc panele ustawione będą są w pochmurnej okolicy, ilość energii słonecznej możliwej do przetworzenia na prąd zmniejsza się. Przyjmuje się, że w Polsce, w ciągu doby średnio występują ok. 2 godziny i 45 minuty pełnego słońca. Parametr ten jest umowny i dotyczy wyłącznie czasu, w którym promienie padają bezpośrednio na panele. Powstaje w ten sposób proste równanie - 250 watów razy 2h 45 min. Jego wynik to 675 Wh dziennie dla jednego panelu. Mnożąc tę wartość przez 365 dni w roku wychodzi, że każdy 250 W panel jest w stanie wyprodukować ok. 250 kWh rocznie. Istotną kwestią pozostaje również dobór wielkości instalacji do zapotrzebowania domu na energię elektryczną.

Ilość zużywanej energii elektrycznej

W poszczególnych gospodarstwach domowych występują różnice w poziomie zużycia energii elektrycznej, w zależności od:

  • rodzaju urządzeń,
  • ilości urządzeń,
  • częstotliwości ich pracy.

Więcej prądu zużywają m.in. obiekty korzystające z ogrzewania elektrycznego. Na ogólny pobór energii sumuje się zwykle ze wiele wartości, które ulegają zmianom razem z porami roku. Należy wziąć pod uwagę również opłaty wynikające z kosztów bilansowania energii elektrycznej. Aby wstępnie oszacować możliwe do uzyskania oszczędności w ciągu jednego roku dzięki instalacji fotowoltaicznej należy pomnożyć produkcję energii elektrycznej pozyskiwanej przez instalację fotowoltaiczną przez cenę prądu w obowiązującą na danym obszarze – aktualne ceny mieszczą się w przedziale od 0,50 do 0,60 zł/kWh, ale powszechnie znanym jest już fakt spodziewanych wzrostów tych cen w najbliższej przyszłości.