Baza wiedzy OZE

Co to jest fotowoltaika?

To dziedzina nauki zajmująca się przetwarzaniem promieniowania słonecznego na energię elektryczną przy wykorzystaniu instalacji fotowoltaicznych. Pierwsze instalacje powstały na potrzeby NASA i zasiliły satelity okołoziemskie (często widziane tzw. skrzydła to nic innego jak moduły fotowoltaiczne). Na zachodzie popularyzowane już od lat 90 w Polsce z uwagi na wysokie koszty instalacji dostępne dopiero teraz po wprowadzeniu nowelizacji w ustawie o prawie energetycznym i możliwości uzyskania dużych dotacji pod inwestycję fotowoltaiczną.

Jak to działa?

Ogniwo fotowoltaiczne składa się wysokiej czystości krzemu, na którym uformowana została bariera potencjału w postaci złącza P-N (positive-negative). Padające na złącze fotony powodują powstawanie pary nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych, elektrony – dziury, które na skutek obecności złącza P-N zostają rozdzielone w dwie różne strony. Elektrony trafiają do złącza N, a dziury do złącza P. Na złączu powstanie napięcie elektryczne. Ponieważ rozdzielone ładunki są nośnikami nadmiarowymi, mającymi tzw. nieskończony czas życia, a napięcie na złączu P-N jest stałe, złącze, na które pada światło działa jak stabilne ogniwo elektryczne.

Rodzaje instalacji:

Instalacja podłączona do sieci energetycznej (on-grid)

Energia elektryczna z fotowoltaiki w postaci prądu stałego za pomocą inwertera zamieniana jest na prąd zmienny (taki jak w gniazdku). Następnie prąd jest wykorzystywany na potrzeby urządzeń domowych. Nadwyżka energii sprzedawana jest do sieci. Równocześnie cały czas jesteśmy podłączeni do sieci i mamy możliwość korzystania z prądu na dotychczasowych zasadach.

Instalacja nie podłączona do sieci energetycznej (off -grid)

Energia elektryczna z fotowoltaiki w postaci prądu stałego za pomocą inwertera zamieniana jest na prąd zmienny (taki jak w gniazdku). Następnie prąd jest wykorzystywany na potrzeby urzadzeń. Nadwyżka energii gromadzona jest w akumulatorach do późniejszego wykorzystania.

Co to są kolektory słoneczne?

Kolektory to typ instalacji fototermicznej – zmieniającej energię słoneczną na cieplną. W swojej ofercie posiadamy kolektory płaskie i próżniowe producentów krajowych i zagranicznych jak również całe zestawy solarne.

Obecnie najbardziej popularny typ OZE w Polsce. Szacuje się, że instalacji kolektorowych jest już ok. 100 tys. Swoją popularność zyskały dzięki programowi realizowanemu w ramach Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w latach 2010-2014.

Jest to typ instalacji fototermicznej  – zamieniającej energię słoneczną na cieplną.

Zasada działania:

  • Słońce ogrzewa umieszczony w kolektorze absorber, który pochłania promieniowanie słoneczne i zamienia je w ciepło. Skuteczność pochłaniania zależy od rodzaju absorbera. Zwykły, czarny absorber dużą część promieniowania odbija.
  • Od absorbera ogrzewa się czynnik grzewczy (może to być woda lub płyn niezamarzający- glikol), który przepływa przez kolektor.
  • Ogrzany płyn przepływa do zasobnika.
  • Tam oddaje ciepło ogrzewanej wodzie użytkowej, znajdującej się w zasobniku i ochłodzony wpływa z powrotem do kolektora.

Rodzaje kolektorów:

  • skupiające,
  • płaskie,
  • rurowe (tubowe) próżniowe

Co to są pompy ciepła?

Pompy ciepła to urządzenia, które wykorzystują nieograniczoną energię z naturalnych źródeł ciepła tj. z gruntu, wody lub z powietrza do ogrzania lub chłodzenia domu bądź produkcji ciepłej wody użytkowej. Pompa napędzana jest energią elektryczną, zatem jeśli dodatkowo zainstalujemy fotowoltaikę za koszt pracy pompy nic nie zapłacimy, surowiec i energie mamy za darmo. Instalacje hybrydowe to optymalny system w naszych warunkach geograficznych. Energooszczędne, ekologiczne, bezobsługowe i ciche to główne zalety tych nowoczesnych instalacji.

Rodzaje pomp ciepła:

Gruntowa

Istnieją dwa rodzaje instalacji, która pobiera ciepło z ziemi na potrzeby pompy ciepła: poprzez sondy pionowe inaczej głębinowe i kolektory poziome czyli powierzchniowe. W obu przypadkach są to rury wypełnione glikolem, który pod ziemią utrzymuje stałą temperaturę od -2⁰C do +5⁰C. Mieszankę wody z glikolem określa się potocznie jako solankę, stąd popularna nazwa pompy gruntowej – pompa ciepła typu solanka/woda. Te pierwsze zajmują nieco mniej powierzchni poziomej, jednak wymagają zrobienia odwiertów na głębokość od 80m-150m oraz głębszych w przypadku obiektów przemysłowych. W tym wypadku mamy gwarancję stabilności ciepła. Kolektory poziome to kilkaset metrów rury PE o średnicy 1 cala, ułożonej płasko lub spiralnie na głębokości ok 1,5m-2m pod powierzchnią ziemi (czyli poniżej granicy zamarzania ziemi). Powierzchnia kolektora powinna zajmować kilkakrotnie większą przestrzeń niż zajmuje powierzchnia domu.

Powietrzna

Z instalacyjnego punktu widzenia najwygodniejsza jest powietrzna pompa ciepła, ponieważ nie wymaga większych ingerencji na poziomie fundamentów budowlanych. Jest najłatwiejsza w montażu i najtańsza. Taka pompa działa przy użyciu wymiennika lamelowego, który wykorzystuje ciepłe powietrze zewnętrzne. Wewnątrz obiektu znajdują się zasobniki z wodą. Ciepło z powietrza jest wdmuchiwane do pomieszczenia poprzez nawiewy podobne do klimatyzacji lub przekazywane do instalacji wodnej (kaloryfery, klimakonwektory, ogrzewanie podłogowe). Niestety większość pomp tego typu działa bez wspomagania jedynie do około -15/- 20⁰C). Poniżej tej temperatury pompa musi współdziałać z dodatkową grzałką elektryczną czy nawet zewnętrznym kotłem grzewczym, ponieważ spada jej wydajność. Kiedy temperatura obniży się jeszcze bardziej to urządzenia wspomagające całkowicie zastępują pracę pompy, która automatycznie się wyłącza.

Wodna

Pompa typu woda-woda, to taka, której dolne źródło stanowi woda gruntowa. Najczęściej ciepło z wody jest uzyskiwane przy pomocy systemu studni ( dwóch lub więcej, w zależności od zapotrzebowania na ciepło). Jedna ze studni jest zbiornikiem ciepłej wody czerpalnej, natomiast pozostałe studnie mają charakter „zrzutowy”, czyli magazynują wodę schłodzoną. Odstępy pomiędzy studniami muszą wynosić kilkanaście metrów, by wody się nie mieszały. Woda gruntowa jest dosyć wymagającym dolnym źródłem dla pompy, ze względów geologicznych – nie każdy grunt posiada wody gruntowe na wymaganej głębokości (od ok. 6m do 30m).

Co to są przydomowe elektrownie wiatrowe?

Przydomowe elektrownie wiatrowe to najlepsze rozwiązanie dla tych, którzy mieszkają z dala od sieci energetycznej i są narażeni na stałe przerwy w dostawie prądu oraz wysokie koszty przesyłu.

Przydomowa elektrownia może zaspokoić całkowite zapotrzebowanie na energię domku jednorodzinnego oraz może stanowić jej dodatkowe źródło energii.

Moc instalacji to od 300W do 25kW, przy czy najpopularniejsze to te o mocy od 3 do 5kW.

Solidna konstrukcja zapewnia niezawodność działania przez długie lata ( nawet do 25 lat!). Korzystając z przydomowych elektr.wiatrowych koszty za energię są stałe, a zwrot z inwestycji mamy już po 5 latach.

Jak to działa?

Wiatrak produkuje prąd kiedy wieje wiatr i na bieżąco współpracuje z siecią energetyczną.  Gromadzona energia jest wykorzystywana przez domowników, a nadwyżki są oddawane do sieci, w dni mniej wietrzne, energia pobierana jest z sieci.

Hybrydowe źródła zasilania

Hybrydowe systemy fotowoltaiczne mają znaczne korzyści ekonomiczne i środowiskowe: ze wzrostem cen surowców i ograniczoną dostępnością paliw kopalnych, systemy hybrydowe oferują obniżenie kosztów utrzymania, mniejsze zużycie paliwa i znacznie mniejszą emisję dwutlenku węgla. Generatory pełnią również funkcję awaryjną i kompensują nierówności w produkcji prądu w instalacji  fotowoltaicznej. Oznacza to, że w przypadku niedostatku energii słonecznej lub niskiej mocy baterii urządzenie do monitorowania i kontroli przełączy się na  generatory z silnikami diesla i nadal będzie zapewniać pracę z maksymalną wydajnością. Nawet bez podłączenia do publicznej sieci w jakiejkolwiek nieprzewidywalnej sytuacji  jest zapewnione niezawodne i tanie źródło energii. Hybrydowy system jest gwarancją długoterminowej inwestycji i stabilność cen, opłacalna taryfa energii elektrycznej jest głównie wynikiem jednorazowego kosztu zainstalowania systemu fotowoltaicznego.