Możliwość produkowania zielonej energii na własny użytek to rozwiązanie, które bije w ostatnich latach prawdziwe rekordy popularności. Każdy z nas zetknął się już prawdopodobnie z charakterystycznymi panelami słonecznymi zamontowanymi na dachu budynku lub ustawionymi na gruncie. Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę z tego, że panele PV to nie wszystko, by móc stworzyć sprawnie działającą instalację fotowoltaiczną. Co składa się na zestaw fotowoltaiczny?

Z jakich elementów zbudowana jest instalacja fotowoltaiczna?

Zanim powiemy, z czego tak naprawdę składa się zestaw fotowoltaiczny, warto w kilku słowach wytłumaczyć zasadę jego działania. Otóż jest to specjalnie skonstruowany system odpowiedzialny za zamianę promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Cały ten proces zachodzi w ogniwach fotowoltaicznych, gdzie fotony wytrącają z miejsca elektrony półprzewodnika (zazwyczaj krzemu), które następnie zaczynają krążyć wokół elektrod znajdujących się w ogniwie. Efektem tego jest wytworzenie różnicy potencjałów, czyli najzwyczajniej rzecz ujmując – prądu.

Warto przy tym zaznaczyć, że prąd, który powstaje w ogniwach fotowoltaicznych ma niewiele wspólnego z prądem, z którego korzystamy w domowych gniazdach. W ogniwach powstaje prąd stały DC, który nie mógłby zasilić żadnego domowego urządzenia. Konieczne jest zatem przekształcenie go w prąd zmienny AC, do czego służy inwerter, określany również mianem falownika.

Z czego zatem  składa się instalacja fotowoltaiczna? Wszystko zależy tu od jej typu, jednak w większości przypadków składowe takiej konstrukcji to:

• panele fotowoltaiczne, a dokładnie moduły fotowoltaiczne, które zbudowane są z wielu mniejszych ogniw fotowoltaicznych, gdzie zachodzi wspomniany przed chwilą efekt fotowoltaiczny. W zależności od materiału wykonania panele PV dzielą się na monokrystaliczne oraz polikrystaliczne. Te pierwsze zapewniają wyższą moc (nawet do 450 Wp), a także nieco wyższą sprawność, na poziomie wynoszącym średnio 18-20%. Na korzyść paneli monokrystalicznych przemawia również ich wygląd – gładka struktura i ciemna, jednolita kolorystyka sprawia, że są one częstym wyborem wśród inwestorów;
• falownik (inwerter), który kieruje pracą całej instalacji fotowoltaicznej i decyduje o przekształceniu prądu stałego w prąd o napięciu zmiennym. Dzięki niemu prąd generowany przez panele fotowoltaiczne można wykorzystywać do zasilania urządzeń domowych, biurowych oraz tych stosowanych w gospodarstwach rolnych;
• okablowanie instalacji fotowoltaicznej, czyli przewody i złącza, które powinny być odpowiednio dopasowane do danego typu instalacji – zarówno pod względem przekroju, jak i stopnia odporności na działanie zmiennych czynników pogodowych (np. wysokie i niskie temperatury);
• konstrukcja wsporna, która stanowi kolejny ważny element zestawu fotowoltaicznego. W zależności od tego, gdzie będzie umieszczona dana instalacja fotowoltaiczna, systemy mogą być stosowane na dachach skośnych, płaskich lub na gruncie. Ich dodatkową funkcją jest zabezpieczenie modułów PV przed silnymi porywami wiatru oraz zapewnienie odpowiedniej ich wentylacji;
• zabezpieczenia, które dbają o bezpieczeństwo całego zestawu fotowoltaicznego. Najczęściej stosowane są tu zabezpieczenia przetężeniowe i przeciwprzepięciowe, jak również instalacje odgromowe i uziemiające.

Zestaw fotowoltaiczny on-grid a zestaw fotowoltaiczny off-grid – różnice

Wszystkie elementy, które wskazaliśmy powyżej, tworzą zestaw fotowoltaiczny on-grid, czyli podłączony do sieci energetycznej. Energia wyprodukowana ze słońca trafia do pracujących w gospodarstwie urządzeń, a jeżeli prądu jest zbyt dużo, to jego nadwyżki przesyłane są do zakładu energetycznego, skąd prosument może je odebrać w razie potrzeby w późniejszym czasie (nie dłuższym niż 12 miesięcy). Warto również podkreślić, że w przypadku awarii sieci taka instalacja fotowoltaiczna automatycznie się wyłącza, co wynika z kwestii bezpieczeństwa.

Alternatywą dla zestawu fotowoltaicznego on-grid jest instalacja off-grid, która posiada dodatkowy element, czyli magazyn energii, np. w formie akumulatora. Produkcja prądu wygląda tu podobnie jak w instalacjach on-grid, jednak z tą różnicą, że nadwyżki energii są odsyłane do akumulatora. Taka instalacja może działać też wtedy, gdy w sieci brakuje prądu.

Jak wygląda hybrydowa instalacja fotowoltaiczna?

I na koniec ostatnie rozwiązanie, z którego mogą korzystać właściciele fotowoltaiki, czyli hybrydowe instalacje fotowoltaiczne stanowiące połączenie systemu on-grid oraz off-grid. W skład takiego zestawu fotowoltaicznego wchodzą panele PV, które są wspierane przez dodatkowe zasilanie, np. w postaci sieci publicznej, generatora prądu lub turbiny wiatrowej. Zwykle są one stosowane w miejscach o ograniczonym nasłonecznieniu.