Ako funguje fotovoltaika
Dnešné technické schopnosti ľudstva sú obmedzené. Podľa toho, akou formou a akým spôsobom ju spracovávame, hovoríme o jej pasívnom alebo aktívnom využívaní. Pasívne sa využíva pri stavebných úpravách, vďaka ktorým slnečné žiarenie lepšie využijeme na ohriatie miestností v budove. O aktívnom využití hovoríme pri získavaní energie pomocou slnečných kolektorov, fotovoltaických článkov alebo tepelných čerpadiel.
Rozmach technológie vyrábajúcej elektrickú energiu zo slnečného žiarenia nastal v 50-tych rokoch minulého storočia. Vedci zistili, že je to jediný spôsob, ako zásobovať satelity a vesmírne lode elektrinou. Na to, aby princíp výroby elektrickej energie zo slnečného žiarenia fungoval, nie je potrebné priame slnko. Slnečnú energiu priamo na elektrinu menia solárne články, ktorých základným materiálom je kremík.
Ako to celé funguje
Solárne články sa skladajú z polovodičového materiálu, v ktorom svetlo uvádza do pohybu pozitívne a negatívne náboje. Vnútorné elektrické pole ich uvoľňuje a napätie vzniká medzi kontaktmi, ktoré sú umiestnené na vrchnej časti solárneho článku. Vonkajší okruh je tým uzatvorený, preteká ním jednosmerný elektrický prúd. Kremíkový článok veľkosti 10 ×10 cm dodá napätie asi 0,5 V, maximálny elektrický prúd 2A a elektrický výkon je 1W. Aby sa dosiahlo vyššie napätie alebo silnejší prúd, zostavujú sa fotovoltaické články do solárnych modulov, ktoré dosahujú výkon 50 až 300W. Pre ich následné využitie je potrebné pripojiť k nemu aj ďalšie prvky ako akumulátorovú batériu, regulačné zariadenie, menič, sledovač slnka, indikačné a meracie prístroje. Celá zostava sa nazýva fotovoltaickým systémom.
Dosiahnúť čo najmenšie straty
Hoci sú panely konštruované tak, aby dosiahli čo najväčšiu účinnosť, k stratám dochádza. Optické sú spôsobené odrážaním sa slnečného žiarenia z povrchu polovodičov späť do priestoru. Preto sa ich povrch upravuje a pokrýva antireflexnými vrstvami, alebo sa leptá, aby sa narušil lesklý povrch a znížilo odrážanie. Týmito postupmi znížime mieru odrážania až pod 10 %. Vedci sa snažia nájsť najvhodnejší pomer a vzájomné usporiadanie kontaktov a kremíka. Tieto technológie presahujú svojou účinnosťou v praxi veľmi ťažko prekonateľnú hranicu 20 %. Najúčinnejšia technológia, ktorá premení až 35 % žiarenia, je založená na tom, že medzi polovodič a kontakty, je zabudovaná vrstva s kanálikmi, cez ktoré prechádzajú elektróny priamo ku kontaktom.
Je fotovoltaika aj pre bežných ľudí?
Toto je základná otázka tých, ktorí sa rozhodujú, či fotovoltaické zariadenie kúpiť alebo nie. Najčastejšie premýšľajú o využití na chate a v rodinnom dome a rozhodujúcim faktorom je návratnosť investície. Odborníci im oponujú tým, že ani investície do drahých televízorov a luxusných áut sa nevrátia a predsa sa predávajú. Investovanie do fotovoltaiky odporúčajú posudzovať z hľadiska obrovskej energetickej spotreby rozvinutej krajiny. Nezanedbateľné je aj cena za poškodzovanie prostredia a zdravia ľudí pri získavaní a spracovávaní palív.
Fotovoltaické systémy
Zostava fotovoltaického modulu, spotrebiča a prípadne ďalších prvkov sa nazýva
fotovoltaický systém. Prvou skupinou sú autonómne systémy. Tie sú užitočné tam, kde nie je výhodné budovať elektrickú prípojku, alebo ak je najbližšie prípojné miesto k rozvodnej sieti ďalej ako 500 až 1000 m. Takto pripojený objekt musí mať zvláštnu miestnosť pre akumulátory a spaľovací generátor. Autonómne systémy kladú dôraz na používanie energeticky úsporných spotrebičov. Sú vhodné do horských a rekreačných chát a na samoty. Druhou skupinou sú systémy, ktoré sa najviac uplatnia v oblastiach s hustou sieťou elektrických rozvodov. Pri dostatočnom slnečnom svite sú spotrebiče v budove napájané vlastnou solárnou elektrickou energiou a prípadný prebytok sa odvádza do verejnej rozvodnej siete cez elektromer.
Text : Katarína Mažáriová
Foto: redakcia
