Czym jest i do czego służy fotowoltaika? Fotowoltaika to proces, podczas którego pozyskujemy, mówiąc wprost, prąd ze słońca. Najbardziej podstawową formą energii jaką można pozyskać jest energia słoneczna. Jej wykorzystanie jest możliwe dzięki zastosowaniu różnych technologii, przede wszystkim fotowoltaiki.

Najprościej mówiąc fotowoltaika służy do pozyskiwania energii. Jest to najprostsza forma wytwarzania energii elektrycznej polegająca na zjawisku konwersji promieniowania słonecznego w prąd elektryczny (stały) za pomocą paneli fotowoltaicznych. Następnie wygenerowany prąd trafia do inwertera (falownika), gdzie następuje jego przekształcenie w prąd zmienny, który może zasilać np. cały dom. Nadwyżki wyprodukowanej energii trafiają do sieci i mogą później zostać wykorzystane przez użytkownika.8

Taki sposób pozyskania energii ma przewagę nad energią uzyskiwaną z innych źródeł alternatywnych – wiatrowej, pływów morskich czy z biomasy. Można z niej korzystać niemal wszędzie, a ilość pozyskanej energii zależy od intensywności promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi, które jest zmienne w zależności od pory dnia, pory roku, stanu atmosfery (ilości pyłów) oraz od szerokości geograficznej.

Moc instalacji fotowoltaicznej jest zależna od kilku czynników: wielkości dachu lub wielkości wolnego gruntu, ekspozycji powierzchni dachu względem słońca, kąta nachylenia dachu, zacienień. Jeżeli warunki są mniej sprzyjające, np. występuje zacienienie lub dach skierowany jest na wschód i zachód, to należy dobrać większą moc instalacji, aby pokryła ona określone zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Inwestycja w panele fotowoltaiczna jest opłacalna. Pozwala na duże oszczędności w rachunkach za prąd, a przy odpowiednim doborze mocy instalacji może pozwolić na całkowitą rezygnację z wykorzystania energii elektrycznej pochodzącej z konwencjonalnych źródeł. Ponadto przy takich oszczędnościach inwestycja może zwrócić się w ciągu 7-10 lat.

Rynek energii słonecznej stanowi część rynku odnawialnych źródeł energii (OZE). Rozwija się on dość dynamicznie, a ilość mocy zainstalowanej w systemach fotowoltaicznych w Polsce, Słowacji i na świecie ma tendencję wzrostową. Ma na to wpływ przede wszystkim Unia Europejska i jej wymogi stawiane wobec Polski i Słowacji.

Wytwarzanie energii z odnawialnych źródeł pozwala na zaoszczędzenie wydatków. Wyprodukowanie jej w nadwyżce, która nie zostanie spożytkowana, daje również możliwości jej sprzedaży i zarobku.

Instalacja paneli fotowoltaicznych umożliwia przede wszystkim redukcję wydatków na energię elektryczną, a nawet daje możliwości pozyskania darmowej energii elektrycznej, przy zainstalowaniu odpowiedniej ilości paneli. Dzięki tak stworzonym oszczędnościom, sama inwestycja może się zwrócić w przeciągu 9-10 lat, przy wydajności paneli szacowanej na 35 lat. W Polsce gospodarstwa rolne co raz częściej wspomagają się fotowoltaiką, aby zredukować koszty energii elektrycznej. Panele można montować na budynkach gospodarczych i na nieużytkach rolnych (w terenie). Możne też zakładać je na dachach budynków inwentarskich (oborach, chlewniach, kurnikach), a wytworzony prąd wykorzystywać do ich oświetlania zewnętrznego i wewnętrznego oraz do zasilania maszyn i robotów pracujących w budynku. Jeżeli energia zostanie wyprodukowana w nadmiarze to rolnik może ją sprzedać i zarobić. Jest to też dodatkowym zabezpieczeniem w razie strat plonów czy zwierząt, ale może stanowić także alternatywę dla hodowli zwierząt lub uprawy ziemi. Na świecie istnieją farmy słoneczne będące głównym źródłem dochodu dla inwestorów, którzy je zainstalowali. Dzięki takim możliwościom zwiększa się liczba osób inwestujących w instalacje OZE, w tym w systemami fotowoltaiczne, a objęcie ich przez państwo dofinansowaniami czy ulgami zwiększa możliwości inwestycyjne.

Funkcjonowanie elektrowni fotowoltaicznych jest zależne od warunków meteorologicznych (nasłonecznienia) danego rejonu, na którym powstają.

Natężenie energii słonecznej w zarówno w Polsce jaki i na Słowacji mieści się w przedziale 900-1200 kWh/m2 na rok, co sprzyja rozwojowi energetyki słonecznej. Polska i Słowacja są zlokalizowane w dobrym położeniu geograficznym, więc stanowi odpowiednie miejsce na inwestowanie w fotowoltaikę. W centralnej Polsce (okolice Warszawy, Lublina, Poznania) i na południu (np. Kraków, Rzeszów) można zaobserwować największe wartości natężenia nasłonecznienia. Największe wartości nasłonecznienia na Słowacji to Kraj Bratysławy i Żyliny

Można wyróżnić trzy generacje ogniw fotowoltaicznych:

I generacja – ogniwa monokrystaliczne (sc-Si), polikrystaliczne (mc-Si), ogniwa wielozłączowe (mj-cells), które stosowane są w technice kosmicznej;

II generacja – ogniwa cienkowarstwowe wykonane z tellurku kadmu (Cd-Te), ogniwa cienkowarstwowe wykonane z mieszaniny półprzewodników (miedzi, indu, falu, selenu – CIGS), ogniwa cienkowarstwowe z krzemu amorficznego (a-Si);

II generacja – ogniwa barwnikowe, działające na zasadzie sztucznej syntezy (Dye Sensitized Solar Cells – DSSC).

Waszym zadaniem będzie zebranie informacji o instalacjach fotowoltaicznych stosowanych w budownictwie jednorodzinnym. Pamiętajcie o zaprezentowaniu statystyk wykorzystania tej technologii, ale opiszcie też samą technologię.

Wczujcie się w rolę eksperta, wasza prezentacja musi odpowiadać na pytanie kiedy warto zainteresować się tą technologią. Przedstawcie koszty inwestycji i serwisu. Przedstawcie przykłady oczekiwanego zwrotu z inwestycji.

Będziecie pracować w grupach. Każda przygotuje prezentacje na ten sam temat. Oceniana będzie zarówno strona wizualna jak i merytoryczna prezentacji. Po zapoznaniu się z pracą całej klasy przeprowadzimy dyskusję na temat Fotowoltaika – Polska i Słowacka Specjalizacja.

Przygotowując materiały pamiętajcie, że musicie współpracować w grupie. Niech część z was zajmie się zbieraniem informacji a część ich prezentowaniem. Musicie współpracować inaczej nie uda się wam przygotować wydarzenia a prezentacja końcowa nie będzie użyteczna dla was i waszych kolegów.