Jak funguje fotovoltaika

Fotovoltaika je velkým tématem současnosti. Panely produkující čistou elektřinu vidíme v krajině, na střechách i v reklamách. Zajímali jste se ale někdy i o to, jak to celé funguje? Následující řádky vám pomohou princip fotovoltaické elektrárny pochopit.

Jak fotovoltaika funguje?

Asi každému je jasné, že základem každé solární elektrárny jsou fotovoltaické panely. Ano, to jsou ty ploché a obvykle černé desky, na které svítí slunce, a díky tomu z nich kabely proudí elektrický proud. Jejich základní stavební jednotkou je takzvaná fotovoltaická buňka, někdy též zvaná buňka solárního panelu. Fotovoltaická buňka je zkonstruována z několika vrstev polovodičového materiálu. Nejčastěji se používá křemík. Různé vrstvy jsou různě upraveny a mají různé vlastnosti. To vše s cílem co nejefektivněji dosáhnout takzvaného fotovoltaického jevu, tedy přeměny slunečního záření na elektřinu.

I když to možná stále zní trochu jako sci-fi, nejde o žádnou novinku. Fotovoltaický jev vůbec poprvé už v roce 1876 pozorovali pánové William Grylls Adams a Richard Evans Day. Celé to přitom funguje poměrně banálně. Foton, tedy zjednodušeně částice světla, s dostatečnou energií v polovodičovém materiálu uvolní záporně nabitý elektron. Na jeho původním místě tedy vznikne takzvaná díra, tedy elementární kladný náboj. Polovodičový materiál ve fotovoltaické buňce je konstruován tak, aby se náboje pohybovaly jen určitým směrem. Tím tak vzniká elektrický proud.

Zároveň je třeba říct, že se dnes zdaleka nepoužívá pouze jeden typ solárních panelů. Obecně je můžeme rozdělit do tří základních skupin:

1. Monokrystalické panely mají obvykle nejvyšší účinnost, a tak z jednotky plochy dostanete nejvíce elektrické energie. Zároveň jsou ale i náročné na výrobu, a jsou tak obvykle i nejdražší variantou.
2. Polykrystalické panely jsou výrobně jednodušší a také levnější. Vykazují ovšem také o něco nižší účinnost. Pokud tedy volíte mezi monokrystalickými a polykrystalickými panely, zvažte, jak velkou plochu pro jejich umístění máte a kolik elektřiny chcete nebo potřebujete vyrobit.
3. Tenkovrstvé neboli amorfní solární panely jsou vyrobeny ze skla nebo z plastové fólie, na kterou je nanesena tenká vrstva křemíku. Nejsou tolik využívané a zároveň mají ze všech tří typů nejnižší účinnost. Jejich výhoda však spočívá ve schopnosti vyrábět elektřinu i z rozptýleného světla. Jejich pozitiva se tedy projeví ve stínu a obecně na podzim a v zimě, kdy je světla obecně málo.

Fotovoltaická elektrárna nejsou jenom panely

Jenže zatím byla řeč pouze o solárních panelech, tedy o zdroji, který sluneční energii přemění v energii elektrickou. Solární elektrárna má ale mnohem více součástí, aby mohla fungovat. To se nakonec dozvíte třeba i na webu innogy fotovoltaika.

Střídač neboli měnič je takovým srdcem každé solární elektrárny. Jak už název napovídá, jeho úkolem je přeměnit elektrickou energii do stavu, ve kterém je použitelná v běžné síti. Ze stejnosměrného proudu udělá střídavý. Při jeho výběru je třeba sledovat údaje o přenášeném výkonu a jistě by vás měla zajímat i jeho účinnost.

Je-li střídač srdcem, je regulátor mozkem celého solárního systému. Je zapojen mezi solárním panelem a akumulátorem a chrání baterii před nadměrným nabitím solárními články a před hlubokým vybitím.

Baterie je pak jakýmsi žaludkem vaší fotovoltaické elektrárny. Bez ní můžete v reálném čase využívat jen tolik elektřiny, kolik právě vyrábí vaše elektrárna. Baterie umožní energii skladovat a použít, když například zrovna prší nebo v noci. Zároveň jde ale i o jeden z nejdražších komponentů celé elektrárny. Vždy je tak dobré zvážit, jak velkou baterii doopravdy budete potřebovat.

Nároky na majitele fotovoltaické elektrárny nekončí zaplacením konečné faktury. Důležitá je i údržba. Nemusíte mít ale strach, nejde o nic složitého. Kromě průběžného monitoringu systému výrobci doporučují jednou až dvakrát ročně panely očistit, a to zejména v prašných oblastech. Znečištěné nebo zaprášené panely totiž mohou mít účinnost nižší i o více než 10%. Při tomto úkonu se zároveň vyplatí opticky zkontrolovat případná poškození. Jejich odstranění vždy nechte na specialistech.

Kam spěje fotovoltaika?

Technologie i nadále směřují mílovými kroky kupředu a fotovoltaika není výjimkou. K inovacím dochází i na poli domácích solárních elektráren. Výrobci například pracují na integrovaných fotovoltaických systémech. Již brzy bude zřejmě zcela běžné, že solární panely budou součástí střešní krytiny a nebudou se instalovat na ni. Velmi slibnou technologií pak jsou i tzv. perovskitové solární panely. V nich křemík nahrazuje právě perovskit, a to jim dodává řadu výhod – vyšší účinnost, vysoký výkon i ve slabém světle, lehkost a flexibilitu. Možná nás tak opravdový boom solární energetiky teprve čeká.