Słownik pojęć

solar energy

Podstawowe pojęcia używane w fotowoltaice

 

 

 

AC – prąd zmienny – prąd elektryczny, którego natężenie jest zmienne w czasie. Wyróżniamy tu prąd okresowo zmienny (tętniący, przemienny) i nieokresowy. Skrót AC stosowany jest najczęściej do określenia prądu naprzemiennego (zob. przemienny prąd)

Autonomiczny system PV – mamy z nią do czynienia, gdy instalacja PV w pełni zaspokaja zapotrzebowanie gospodarstw domowego na prąd. Energia wyprodukowana przez instalację jest magazynowana w akumulatorach skąd może być wykorzystana w każdym momencie doby. W systemie autonomicznym konieczna jest obecność regulatora ładowania, w celu zapobiegnięcia zniszczeniu akumulatora przez całkowite wyładowanie lub przeładowanie. W przypadku instalacji bez akumulatorów, brak oświetlenia paneli oznacza zanik energii elektrycznej.

Autonomiczny system PV z podłączeniem do sieci – gospodarstwo domowe zasilane jest z fotowoltaiki, jednak przyłączenie do lokalnej sieci energetycznej umożliwia korzystanie z niej w przypadku braku bądź niskiego uzysku energetycznego z instalacji PV.

Azymut – w fotowoltaice – południe, czyli kierunek najbardziej wskazany ze względu na sprawność ogniw fotowoltaicznych. Kąt azymutu oznacza odchylenie powierzchni panelu PV od kierunku południowego.

Bateria słoneczna – zob. panele fotowoltaiczne

Bezpośrednie promieniowanie – część energii promieniowania słonecznego docierającego przez atmosferę do powierzchni ziemskiej bezpośrednio od Słońca. Ma postać promieni równoległych, nierozproszonych na żadnej przeszkodzie.

Bilans energetyczny – jest to analiza przepływu energii zachodzącego podczas eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Na bilans energetyczny składają się zapotrzebowanie energetyczne i efekt energetyczny.

BIPV – fotowoltaika zintegrowana z budownictwem. Dzięki zaplanowaniu systemu fotowoltaicznego w fazie projektowania domu można znacznie obniżyć wydatki przeznaczone na materiały budowlane. Zaletą technologii BIPV jest nie tylko ekologiczność rozwiązania, ale także duża estetyka budynków, w których została zastosowana.

Czysta energia – energia odnawialna – Energia powstała przez wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.

Charakterystyka prądowo-napięciowa – wykres przedstawiający zależność pomiędzy natężeniem prądu a napięciem w panelu fotowoltaicznym, od punktu bez obciążenia do maksymalnego napięcia. Krzywa wykresu obrazuje wydajność baterii słonecznej.

Całkowite promieniowanie – jest to suma całkowitej ilości światła pochodzącego ze słońca dochodzącego do powierzchni ziemi – zestawienie wartości promieniowania bezpośredniego, rozproszonego i odbitego.

Cienkowarstwowe ogniwa – należą do ogniw drugiej generacji, wykonane są poprzez nanoszenie cienkich warstw krzemu amorficznego na szklane płytki. Stanowią one obiecującą alternatywę dla ogniw I generacji. Dają możliwość umieszczania na rozmaitych obiektach, również na elastycznych. Obecnie efektywność produkcji energii jest niższa niż przy zwykłych ogniwach, jednakże niższe są również koszty produkcji.

CIGS – materiał półprzewodnikowy zbudowany z miedzi, indu, galu i selenu. Jest to typ ogniw cienkowarstwowych charakteryzujących się wyższą efektywnością i trwałością. Należą one do ogniw II generacji.

Ciemny prąd – jest to prąd o niskiej wartości przepływający przez urządzenia światłoczułe, w czasie braku dostępu światła.

DC – prąd stały charakteryzuje się stałą wartością kierunku i natężenia przepływu . Przy zasilaniu prądem stałym chwilowa wartość mocy jest stała, co jest konieczne dla układów wzmacniania i przetwarzania sygnałów, oraz dla półprzewodnikowych układów elektronicznych.

Efekt fotowoltaiczny – jest to proces zachodzący w ogniwach fotowoltaicznych, polega na uwalnianiu elektronów walencyjnych z wiązań atomowych w materiałach półprzewodnikowych. Oswobodzone elektrony pozostają wewnątrz materiału i poruszają się w nim swobodnie. Miejsce po uwolnionym elektronie może zająć elektron z wiązania sąsiedniego. „Dziura” po uwolnionym elektronie przenosi się do wiązania sąsiedniego. Ruch elektronów i miejsc po elektronach w materiale półprzewodnikowym powoduje przewodzenie prądu.

Efektywność – jest to stosunek energii (mocy) wyjściowej do energii (mocy) wejściowej panelu fotowoltaicznego. Wyrażana jest ona w procentach.

Energetyka słoneczna – dział energetyki zajmujący się pozyskiwaniem energii z promieniowania słonecznego. Energię słonecznej można wykorzystywać na trzy sposoby – poprzez konwersję fototowoltaiczną (panele fotowoltaiczne), fototermiczną (kolektory słoneczne), oraz fotochemiczną (fotosynteza).

Farma fotowoltaiczna – naziemna bądź dachowa instalacja fotowoltaiczna o dużej mocy

Fotowoltaika – dziedzina nauki zajmująca się konwersją promieniowania słonecznego na energię elektryczną przy wykorzystani zjawiska (efektu) fotowoltaicznego.

Fotoogniwo – element półprzewodnikowy, w którym następuje konwersja fotowoltaiczna. Ogniwo jest podstawową jednostką budowy panelu fotowoltaicznego.

Falownik (ang. Inverter) – przekształtnik prądu stałego na prąd zmienny (DC -> AC). W instalacjach fotowoltaicznych przekształca prąd stały powstały w bateriach słonecznych i dostosowuje go do odbiorników i sieci elektrycznej. Falownik obok paneli jest drugim najistotniejszym elementem instalacji PV.

Flash Test Report (FTR) to raport ukazujący rzeczywiste parametry, jakie uzyskuje panel fotowoltaiczny w warunkach standardowych tj. w warunkach STC.

Generacja energii elektrycznej – wytwarzanie energii elektrycznej

Gęstość strumienia energii – zob. natężenie promieniowania słonecznego, stała słoneczna

Generacje ogniw – systematyka wprowadzona w celu podziału ogniw fotowoltaicznych w zależności od technologii i materiału ich wykonania. Wyróżniamy 3 generacje, o uproszczonej charakterystyce:

Hybrydowe systemy – systemy produkujące energię elektryczną bądź cieplną, przy użyciu więcej niż jednego źródła energii. W przypadku fotowoltaiki są kombinacją panelu fotowoltaicznego i innego systemu wytwarzania energii (np. generatora spalinowego, turbiny wiatrowej, kolektora słonecznego itp.)

Heterozłączowe ogniwo – typ złącza w półprzewodniku, mamy z nim do czynienia, gdy przewodzenie p – n występuje na styku dwóch materiałów o różnym typie przewodnictwa.

Homozłączowe ogniwo – typ złącza w półprzewodniku, mamy z nim do czynienia, gdy przewodzenie p – n następuje w obrębie jednego materiału.

Helioelektrownia – elektrownia słoneczna

Impp – natężenie w maksymalnym punkcie pracy MPP (Maximum Power Point) (np.: 7,5 [A]) – natężenie, jakie występuje, gdy panel fotowoltaiczny pracuje w warunkach STC.

Inklinacja to kąt zawarty pomiędzy płaszczyzną paneli a płaszczyzną poziomą.

Instalacja podłączona do sieci (on grid) – w tym typie instalacji energia elektryczna z paneli fotowoltaicznych w postaci prądu stałego jest zamieniana przez inwerter na prąd przemienny o odpowiednich parametrach i następnie wykorzystywana na potrzeby pracy urządzeń domowych. Nadwyżki energii sprzedawane są do sieci energetycznej.

Instalacja wyspowa (off grid) – w tym typie instalacji energia elektryczna z modułów fotowoltaicznych w postaci prądu stałego jest zamieniana przez inwerter na prąd przemienny o odpowiednich parametrach i następnie wykorzystywana na potrzeby pracy urządzeń domowych. Nadwyżki energii poprzez regulator wykorzystywane są do ładowania akumulatorów w celu późniejszego wykorzystania zgromadzonej energii. Wspomniany regulator ładowania może być integralnym lub osobnym elementem inwertera.

Inwerter (ang. Inverter) – przetwornica/przetwornik/falownik – element budowy instalacji fotowoltaicznej, urządzenie służące do zamiany prądu stałego na prąd zmienny. Zob. falownik.

Isc – natężenie prądu zwarcia (np.: 8 [A]) – maksymalny możliwy prąd, jaki może wystąpić. Panel fotowoltaiczny uzyskuje maksymalne natężenie pradu w momencie zwarcia, czyli przy napięciu wynoszącym 0 V.

[J] – dżul (ang. Joule) – jednostka pracy, energii oraz ciepła w układzie SI równa 1/3600 kWh (kilowatogodzin). 1J to praca wykonana przez siłę o wartości 1N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły.

Jałowe napięcie – napięcie prądu w panelu fotowoltaicznym w momencie niepodłączenia do żadnego obciążenia.

Katoda – element budowy urządzenia elektrycznego, przez który wypływa prąd elektryczny. Katoda zawsze występuje w parze z elektrodą ujemną – anodą, przez którą prąd wpływa.

Konwerter – jest to urządzenie elektryczne służące do przemiany prądu zmiennego w prąd stały.

Krzem – pierwiastek chemiczny o wzorze Si, główny materiał budulcowy ogniw fotowoltaicznych. Krzemowe ogniwa fotowoltaiczne należą do ogniw I generacji i charakteryzują się najwyższymi osiąganymi sprawnościami. Problemem jest jednak cena owych ogniw. Krzem do celów fotowoltaicznych musi być w 99,9% w czystej postaci. Najefektywniejsze jest wykorzystanie ogniw z krzemu monokrystalicznego. Występują także tańsze i mniej trwałe odmiany ogniw krzemowych i są to: polikrystaliczne i amorficzne (bezpostaciowe).

Krzem amorficzny (a-Si) – to niekrystaliczny alotrop pozyskiwany z krzemu, tzw. krzem w fazie amorficznej, czyli nieuporządkowanej. Jest szeroko rozpowszechniony w produkcji ogniw fotowoltaicznych, wyświetlaczy LCD, OLED. Cena ogniw wykonanych z amorficznego krzemu jest niższa dzięki zastosowaniu prostszych technologii niż przy krzemie mono i polikrystalicznym. Sprawność i trwałość ogniw z krzemu amorficznego są niższe, choć zdolności absorpcyjne większe. Żywotność krzemu w postaci bezpostaciowej jest ponad dwukrotnie niższa od krzemu monokrystalicznego i wynosi ok. 10 lat. Technologia nanoszenia cienkich warstw krzemu amorficznego umożliwia produkcję elastycznych ogniw cienkowarstwowych, co zwiększa zakres różnorodności zastosowań fotowoltaiki.

Krzem monokrystaliczny – materiał budulcowy podstawowego i jak dotąd najsprawniejszego typu ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa takie zbudowane są z jednorodnego kryształu krzemu o uporządkowanej budowie wewnętrznej. Powstają poprzez cięcie bloku krzemu o odpowiedniej wielkości, na „plastry” grubości ok. 0,3 mm. Monokrystaliczny krzem powstaje poprzez roztopienie krzemu polikrystalicznego, a następnie w powolnym procesie krzepnięcia.

Kolektory słoneczne – urządzenia, które konwertują energię słoneczną na ciepło. Najczęściej są montowane w budynkach mieszkalnych i wykorzystywane do ogrzewania wody.

Konwersja fotowoltaiczna – bezpośrednia zmiana energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną zachodząca w ogniwie fotowoltaicznym.

Łańcuch/Szereg (ang. string) to łączna liczba paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą szeregowo.

Maksymalne napięcie systemu (np.: 1000 Wp) – maksymalne nieprzekraczalne możliwe napięcie, jakie może wystąpić w obwodzie instalacji PV. Ogranicza liczbę paneli, które można połączyć w jednym szeregu/łańcuchu.

Mikrokogeneracja – kogeneracja jest to proces polegający na jednoczesnym wytwarzaniu energii cieplnej i elektrycznej. Pojęcie „mikrokogeneracja” odnosi się do urządzeń tego typu o małej mocy (do 40 kW), możliwych do zainstalowania w domach jednorodzinnych.

Moc – skalarna wielkość fizyczna określająca pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny. Podawana przez producenta nominalna moc modułu fotowoltaicznego oznacza moc zmierzoną w warunkach testowych (STC). Zależy ona od natężenia promieniowania słonecznego, wyrażana jest w jednostce W/m2.

Moduł fotowoltaiczny – urządzenie, którego zadaniem jest przemiana światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną.

Moc nominalna (np.: 250 Wp) – jest to moc, jaką panel osiąga w warunkach STC, którą oblicza się jako iloczyn napięcia i natężenia prądu w punkcie MPP, kiedy panel fotowoltaiczny pracuje w warunkach STC.

Moc zainstalowana – określa wartość potencjalnej wielkości energii elektrycznej możliwej do uzyskania przez instalację fotowoltaiczną (inaczej – moc dyspozycyjna zainstalowanych urządzeń).

Napromieniowanie (ang. Irradiation) to energia promieniowania padająca na określony obszar w jednostce czasu (np.: Kwh/m2).

Nasłonecznienie (ang. Insolation) to średnia moc promieniowania przypadająca na jednostkę powierzchni w przedziale czasu (np.: 1 rok).

Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Wartości charakterystyczne napięcia sieciowego w Polsce określa Norma PN-IEC 60038 i wynoszą: 50Hz i 230V

Natężenie promieniowania słonecznego – jest to chwilowa wartość gęstości mocy promieniowania słonecznego docierającej do m2 powierzchni; podawana jest zazwyczaj w [W/m2] lub [kW/m2]; natężenie promieniowania słonecznego ulega ciągłym zmianom zazwyczaj w przedziale 100 – 800 [W/m2]; najwyższe wartości notowane są w słoneczne bezchmurne dni i mogą osiągać 1000 [W/m2];

Natężenie prądu – liczba ładunków przepływających z prędkością v, przez powierzchnię s (przekrój przewodnika). W układzie SI jednostką natężenia prądu jest amper [A] (zob. Amper).

NOTC (Nominal Operating Cell Temperature) (np.: 48ºC) nominalna temperatura, do jakiej nagrzewa się panel fotowoltaiczny. Parametr przybliżony, jaki podaje producent paneli fotowoltaicznych, producent ogniw fotowoltaicznych.

Odnawiane źródła energii (OZE)– źródła energii, których używanie nie powoduje ich długotrwałego deficytu. Zaliczają się do nich m.in.: wiatr, promienie słoneczne, pływy i fale morskie.

Odbite promieniowanie – to ta część promieniowania całkowitego, które dochodząc do powierzchni Ziemi jest odbijana ku górze.

Ogniwo fotowoltaiczne – nazywane niekiedy ogniwem słonecznym lub ogniwem PV, to element (krzemowa płytka półprzewodnikowa), który pod wpływem promieniowania świetlnego (naturalnego lub sztucznego) działa jak generator energii elektrycznej.

On-Grid system – system fotowoltaiczny przyłączony do lokalnej sieci energetycznej.

OZE – Jest to skrótowe określenie na “odnawialne źródła energii”, czyli takie, których użytkowanie nie wiąże się ze zwiększaniem ich deficytu. Do odnawialnych źródeł energii zaliczamy energię masy ziemi, słoneczną, wiatrową, oraz energię wody zarówno powierzchniowej jak i głębinowej (rzeki, jeziora, cieki geotermalne itp.).

OPV – organiczne ogniwa fotowoltaiczne – ogniwa III generacji

Orientacja w fotowoltaice to kąt odchylenia od kierunku południowego.

Panele fotowoltaiczne (PV) – instalacje często mylone z kolektorami słonecznymi. Podczas, gdy kolektory słoneczne przekształcają energię słoneczną w ciepło, panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w elektryczną. Mogą zostać zintegrowane z budynkami np. ich fasadą czy dachem. Umieszczone na dachu wyglądają bardzo podobnie do kolektorów, jednak zwykle jest ich więcej.

Prąd elektryczny – uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

Promieniowanie słońca (ang. solar radiation) – jest to strumień fal elektromagnetycznych i cząstek elementarnych docierający ze Słońca do Ziemi główne źródło energii cieplnej docierającej do Ziemi ze Słońca

Pochłonięte promieniowanie – jest to różnica pomiędzy promieniowaniem całkowitym, a odbitym. Pochłanianie powoduje zmianę jakościową energii słonecznej, dzięki niemu jej część przekształca się w energię cieplną

Pole fotowoltaiczne to łączna liczba i moc modułów danej instalacji, zainstalowanych i połączonych ze sobą elektrycznie.

PV (ang.Photovoltaic) – fotowoltika

PVT (ang. Photovoltaic thermal) – kolektory hybrydowe – połączenie paneli fotowoltaicznych z kolektorami słonecznymi

p-n złącze (ang. p–n junction) – jest to złącze dwóch półprzewodników o różnych typach przewodnictwa: p (positive) i n (negative). W obszarze n nośnikami są elektrony. Atomy domieszek pozostają unieruchomione w siatce krystalicznej. W obszarze p nośnikami są dziury o ładunku elektrycznym dodatnim. Atomy domieszek są tu akceptorami.

Przetwornik/przetwornica (ang.Inverter) – zob. inwerter

Regulator ładowania – to urządzenie stosowane między baterią słoneczną a akumulatorem. Regulatory są używane aby utrzymywać akumulator w pełni naładowany i nie dopuszczać do jego przeładowania a takze nadmiernego rozładowania przez odbiorniki. Zabezpieczają także przed tzw. prądem “ciemnym” pobieranym przez panel słoneczny przy braku oswietlenia, jeżeli panel nie został wyposażony w diodę blokującą. Regulatory mogą się różnić napięciem z jakim pracują oraz maksymalnym natężeniemprądu jaki może przez nie płynąć. Typowy regulator pracuje z napięciem 12 lub 24V. Zawansowane regulatory typu MPPT używają systemu śledzenia punktu maksymalnej mocy uzyskiwanej z panela, który automatycznie pozwala systemowi pracować przy napięciu, które daje maksymalną moc wyjściową.

Rodzaje regulatorów:

  • prosty 1-2 stopniowy – pracuje na zasadzie przetłaczania energii do akumulatora. Po osiągnięciu odpowiedniego napięcia, panel zostaje odłączony.
  • stopniowy PWM
  • MPPT (maximum power point tracking) – regulatory śledzące maksymalne napięcie. Ten typ regulatorów również pracuje w trybie PWM. Regulatory typu MPPT pozwalają na dostarczenie 10-30% więcej energii do akumulatora. Zazwyczaj są droższe od standardowych regulatorów PWM.

Słoneczne ogniwo – najmniejsza część płyty panelu fotowoltaicznego

Sinusoidalny prąd (ang. Sinusoidal current) – zob. przemienny prąd

Sprawność ogniwa fotowoltaicznego (np.: 16,5%) – wartość podana przez producenta, jaką charakteryzuje się dane ogniwo PV.

Sprawność panela fotowoltaicznego (np.: 15,5%) – wartość podana przez producenta, jaką charakteryzuje się dane ogniwo PV.

System PV z połączeniem do sieci energetycznej (ang. On-grid instalation) – Instalacja fotowoltaiczna, która nadwyżki wyprodukowanej energii (lub całą jej wartość) przesyła do lokalnej sieci energetycznej

Usłonecznienie – jest definiowane jako liczba godzin słonecznych, jest to czas podany w godzinach, podczas którego na powierzchnię Ziemi padają bezpośrednio promienie słoneczne; jest to parametr opisujący głównie warunki pogodowe a nie zasoby energii słonecznej. Wykorzystywany jest w energetyce słonecznej do szacowania warunków pracy instalacji np. do wyliczania godzin pracy pompy cyrkulacyjnej w instalacji kolektorów słonecznych; w Polsce jest największa dla Kołobrzegu i wynosi 1624 h/rok, zaś dla Zakopanego 1467 h/rok.

Wat (ang. watt) [W] – jest to główna jednostka czynnej mocy elektrycznej w układzie SI. Oznacza moc, dla której praca wykonana w czasie jednej sekundy równa jest jednemu dżulowi.

Warunki STC:

  • Natężenie promieniowania świetlnego: 1000 W/m2;
  • Temperatura: 25ºC;
  • Współczynnik masy powietrza AM (ang. Air Mass): 1,5

Vmpp – napięcie w maksymalnym punkcie pracy MPP (Maximum Power Point) (np.: 28 [V]) – napięcie, jakie występuje, gdy panel fotowoltaiczny pracuje w warunkach STC.

Voc – napięcie obwodu otwartego (np.: 30 [V]) – maksymalnie możliwe napięcie jakie uzyskuje panel fotowoltaiczny przy otwartym obwodzie gdy prąd równy jest 0 A.

 


» Jak działa fotowoltaika?

Trwałość oraz niezwykle wysoka wydajność

Najnowsza technologia ogniw fotowoltaicznych pozwala wykorzystywać słońce jako niewyczerpane źródło energii.

» Dla kogo jesteśmy?

Jesteśmy specjalistami w dziedzinie fotowoltaiki

Dopasujemy projekt, wykonamy kalkulację, zaproponujemy system PV oraz pomożemy otrzymać dotację i odbiór energetyczny.

» Czy warto zainwestować?

Niskie koszty eksploatacji oraz dotacje

Instalacje fotowoltaiczne redukują koszty energii elektrycznej i mają niezaprzeczalną zaletę – energia z instalacji  PV  nie drożeje

» bezpieczeństwo

Bezawaryjność i brak części ruchomych

Kluczowym elementem w systemach fotowoltaicznych jest jakość zastosowanych elementów i fachowy montaż.