POJĘCIA SŁOWA TERMINY czyli strefa wiedzy PST – część 2

Panel czy moduł? Farma PV czy elektrownia słoneczna? Poniżej prezentujemy słownictwo związane z obszarem fotowoltaiki. 

Fotowoltaika

Dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego na energię elektryczną, czyli inaczej wytwarzanie prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego przy wykorzystaniu zjawiska fotowoltaicznego.  

Pierwsze urządzenie fotowoltaiczne wynalazł w 1839 r. Alexandre Edmond Becquerel. Jednak wytwarzało tak niewielkie ilości energii, że odkrycie nie upowszechniło się. Dopiero w 1954 r. Daryl Chapin, Calvin Fuller oraz Gerald Pearson zbudowali w Bell Labs pierwsze krzemowe ogniwo fotowoltaiczne, które jest podobne do obecnie produkowanych.  

Ogniwo fotowoltaiczne

Podstawowy element panelu fotowoltaicznego. Ogniwo zbudowane jest z dwóch warstw: jednej ujemnie naładowanej (półprzewodnik typu n negative) i drugiej naładowanej dodatnio (półprzewodnik typu p positive). Światło słoneczne padając na ogniwo, inicjuje reakcję fizyczną. Między półprzewodnikami powstaje różnica potencjałów i zaczyna płynąć prąd stały. Ponieważ sieć energetyczna wykorzystuje prąd zmienny, musi on zostać przekonwertowany. Fotoogniwa słoneczne są produkowane z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu, germanu i selenu. Ogniwa łączy się szeregowo i równolegle w baterie (moduły fotowoltaiczne) i wówczas osiągają odpowiednie napięcie i moc.  

Half-cut cells

Jest to rodzaj ogniw fotowoltaicznych, które podzielone są na dwie mniejsze sekcje. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania zmniejsza się oporność ogniwa, przy jednoczesnym wzroście odporności na zacienienie. Cień padający na część panelu, wyłącza jedynie zacienioną sekcję, a nie całe ogniwo. 

Moduł fotowoltaiczny

Najmniejszy, w pełni zabezpieczony przed niekorzystnymi warunkami środowiska, zestaw wzajemnie połączonych ogniw słonecznych.  

Budowa modułu PV 

String (łańcuch PV)

Element służący do łączenia ze sobą modułów fotowoltaicznych. 

Kolektor PV

Mechanicznie i elektrycznie zintegrowany zespół modułów PV i innych niezbędnych elementów, które tworzą jednostkę zasilającą prądem stałym. 

Skrzynka połączeniowa kolektora PV – (Junction Box)

Obudowa, w której wszystkie łańcuchy PV jakiegokolwiek kolektora PV są połączone elektrycznie i gdzie są umieszczone zabezpieczenia. 

Panele fotowoltaiczne

Zestaw wzajemnie połączonych mechanicznie i elektrycznie modułów, który jest gotowy do montażu. Panel oprócz modułów zawiera między innymi szybę, specjalną folię, elektroizolator, ramę, puszkę podłączeniową oraz przewody.  

Panele jednostronne a panele dwustronne

Tradycyjne moduły PV zarówno polikrystaliczne, jak i monokrystaliczne pochłaniają światło tylko z jednej strony. Określa się je potocznie mianem „jednostronnych” lub „monofacialnych”.  

Moduły polikrystaliczne łączą wiele kryształów krzemu. Mają charakterystyczny błękitny kolor. Układ kwadratowych płytek wykorzystuje całą powierzchnię ogniwa fotowoltaicznego Cechuje je mniejsza wydajność niż panele monokrystaliczne. 

Moduły monokrystaliczne produkowane są z pojedynczych kryształów krzemu. Mają czarny kolor. Tworzą je cienkie wielokątne płytki, są najbardziej wydajne.  

Z kolei dwustronne panele fotowoltaiczne posiadają dwie strony aktywne, które absorbują światło. Przekłada się to bezpośrednio na ich wydajność, która jest większa od tradycyjnych paneli monofacialnych.  

Moduły bifacial wykonane są z obu stron ze szkła hartowanego. Taka konstrukcja zapewnia im wysoką odporność na działanie czynników zewnętrznych. Warstwa aktywna z przodu i z tyłu panelu pozwala na absorpcję światła z dwóch stron, dzięki czemu zwiększają się uzyski energii. 

Inwerter/falownik

Inwerter, zwany też falownikiem, jest kluczowym elementem instalacji fotowoltaicznej. Jego zadaniem jest przekształcanie prądu stałego (wytworzonego przez panele fotowoltaiczne) w prąd zmienny. Dobór inwertera zależy od typu instalacji PV i sposobu jej pracy: on-grid (gdy instalacja podłączona jest do zewnętrznej sieci energetycznej), off-grid (gdy instalacja PV podłączona jest do akumulatora, który może gromadzić nadwyżki energii).  

Farma fotowoltaiczna (elektrownia słoneczna)

Naziemna bądź dachowa instalacja fotowoltaiczna o dużej mocy. To wydzielona strefa na gruncie lub dachu z rozlokowanymi panelami, które zamieniają energię słoneczną w elektryczną. 

Moc zainstalowana

Określa wartość potencjalnej wielkości energii elektrycznej możliwej do uzyskania przez daną instalację fotowoltaiczną. 

Bilans energetyczny

To analiza przepływu energii, który zachodzi w czasie pracy instalacji fotowoltaicznej. 

Azymut

fotowoltaice oznacza kierunek południowy, który jest najkorzystniejszy pod względem wydajności pracy instalacji fotowoltaicznej. Kąt azymutu oznacza odchylenie powierzchni modułu fotowoltaicznego od kierunku południowego. 

Systemy on-grid i off-grid

O systemie przyłączonym do sieci, nazywanym także jako instalacja on-grid, mówimy w sytuacji, gdy instalacja fotowoltaiczna podłączona jest do zewnętrznej sieci energetycznej. 

System nieprzyłączony do sieci, o którym mówi się także wyspowy lub instalacja off-grid, polega na podłączeniu instalacji fotowoltaicznej do akumulatora, który jest w stanie magazynować nadwyżki wyprodukowanej energii.  

Przewody używane w fotowoltaice

Podczas montażu fotowoltaiki używa się trzech rodzajów przewodów:  

  • przewody DC/prądu stałego  
    dzięki którym energia w postaci prądu stałego przesyłana jest z modułów do falownika. Przewody DC muszą posiadać podwójną izolację.  

  • przewody AC/prądu zmiennego 
    zapewniają połączenie falownika z instalacją domową. Obowiązują tutaj takie same zasady, jak przy dobieraniu przewodów w mieszkaniach, np. do piekarnika, czy kuchenki indukcyjnej.  
  • przewody uziemiające  
    pełnią funkcje wyrównywania potencjałów pomiędzy każdym zainstalowanym elementem instalacji fotowoltaicznej. W przypadku stanów awaryjnych (np. podczas przepięć) odprowadzają nagromadzony ładunek do ziemi, chroniąc tym samym zainstalowane urządzenia w domu.  

Transformator

Urządzenie, które zmieninapięcie prądu przemiennego na wyższe lub niższe, służy do przenoszenia energii prądu przemiennego z jednego do drugiego obwodu. Jeśli liczba zwojów uzwojenia wtórnego jest większa od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego, wówczas transformator podwyższa napięcie. A jeśli liczba zwojów uzwojenia wtórnego jest mniejsza od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego obniża napięcie.  

Stacja transformatorowa

Nazywanw języku branżowym stacją trafo lub trafostacją, służy zmianie parametrów prądu elektrycznego przy różnych poziomach napięć. Jest wyposażona w transformatory obniżające napięcie, podwyższające napięcie oraz stabilizujące napięcie prądu elektrycznego. Wyróżnia się stacje napowietrzne, wolnostojące (kontenerowe), budynkowe (wnętrzowe) oraz mobilne. Dostępne są także kontenerowstacjtransformatorowprzeznaczonspecjalnie dla farm fotowoltaicznych 

GPZ 

Główny Punkt Zasilający to stacja elektroenergetyczna zasilająca sieć SN (średniego napięcia, w której napięcie międzyfazowe wynosi od 1 kV do 60 kV). W jej skład wchodzą rozdzielnice WN (wysokiego napięcia – sieć przesyłowa, w której napięcie międzyfazowe wynosi od 60 do 200 kV) i SN oraz transformatory mocy. Podstawową funkcją tego węzła w sieci elektroenergetycznej jest zapewnienie dostaw i koordynacja przepływu energii elektrycznej na określonym obszarze.  

RPZ

Rozdzielczy punkt zasilania. Jego rolą jest przetwarzanie prądu wysokiego napięcia 110 kV na średnie i przesyłanie go do stacji transformatorowych, przetwarzających z kolei napięcie średnie na niskie. 

Agrofotowoltaika

Dynamicznie rozwijająca się dziedzina fotowolatiki, wykorzystująca gruntowe instalacje PV, które składają się z przepuszczających światło modułów umieszczonych na wyższych od powszechnie stosowanych konstrukcji. Pod nimi możliwa jest uprawa np. kwiatów, warzyw, owoców i zbóż. Została wymyślona w 1981 r. w niemieckim Instytucie Fraunhofer ISE, który zajmuje się badaniami nad możliwościami agrofotowoltaiki. Za jej protoplastów uważa się Adolfa Goetzbergera, pioniera energetyki słonecznej i Armina Zastrowa, założyciela Instytutu Fraunhofer ISE.  

Floating (Pływający system fotowoltaiczny)

Jest to farma PV, w której moduły zainstalowane są na unoszącej się na wodzie konstrukcji. Montowana jest zazwyczaj na jeziorach, basenach, sztucznych zbiornikach wodnych, zbiornikach zaporowych, rzadko na wodach mórz czy oceanów.  

Całość przystosowana jest do funkcjonowania w środowisku charakteryzującym się wysoką wilgotnością. Pojedyncze pływaki o dużej wyporności powiązane są między sobą tworząc swoistą platformę montażową, zakotwioną do dna akwenu.