Fotovoltaická elektrárna – na jakém principu funguje?
2/1/2023
Fotovoltaická elektrárna je bez nadsázky zázrakem moderní technologie, který využívá sluneční energii k výrobě elektřiny. Spočívá v principu zvaném fotoelektrický jev, který se odehrává ve fotovoltaických článcích umístěných na solárních panelech. Pojďte se s námi dozvědět více.
Princip fotoelektrického jevu byl objeven v 19. století. V roce 1839 si francouzský fyzik Alexandre Edmond Becquerel všiml, že některé materiály produkují elektrický proud, pokud na ně dopadá sluneční světlo. S vývojem prvních fotovoltaických článků se začalo bezprostředně poté – již v 19. a na počátku 20. století. Účinnost těchto prvních exemplářů byla však příliš nízká na to, aby se dalo uvažovat o jejich komerčním využití. K tomu došlo až v padesátých letech 20. století, kdy je ve vesmírných misích a satelitech začala testovat NASA pro jejich jedinečnou schopnost generovat elektřinu ve vesmírném prostředí, kde nebylo dostupné tradiční palivo. Výraznějšího rozšíření se fotovoltaické články dočkaly o dvě desetiletí později, a to především v oblastech, kde bylo obtížné či nákladné provozovat tradiční elektrickou síť – například v odlehlých lokalitách nebo meteorologických stanicích. Jedenadvacáté století je svědkem rapidního růstu solárního průmyslu. Inovace v materiálech a technologiích znamenaly zvýšení účinnosti použitých technologií a celkové snížení nákladů na výrobu. Tím se solární panely staly výrazněji dostupnějšími pro domácnosti i průmysl.
Jak to celé funguje?
Fungování fotovoltaických elektráren si zjednodušeně popíšeme na základě vymezení klíčových pojmů a vysvětlení jejich vzájemné provázanosti.
Fotoelektrický jev: Fotovoltaický článek je základní stavební jednotkou solárního panelu. Je zároveň stěžejním prvkem fotoelektrického jevu. Sluneční záření se totiž skládá z fotonů, což jsou malé částice světla.
Vyražení elektronů: Když foton dopadne na fotovoltaický článek, může vyrazit elektrony z obalu atomu křemíku, který je v těchto článcích často využíván. Jde o základní krok v přeměně sluneční energie na elektrickou.
Elektrický proud: Jakmile jsou elektrony vyraženy z atomů, začínají se pohybovat. Čím rychlejší je jejich pohyb, tím více elektřiny solární panely vyrobí. Tento proud elektronů je zachycen a veden do elektrického obvodu, kde může být využit k napájení různých elektrických zařízení.
Výkon panelu: Celkový výkon fotovoltaického panelu závisí na energetickém rozdílu mezi elektrony v klidovém stavu a těmi v pohybu. Čím více fotonů totiž dokáže vyrazit elektrony a čím rychleji se tyto elektrony pohybují, tím vyšší výkon panel vykazuje.
Vliv teploty: Je zajímavé, že vliv na výkon solárního panelu má rovněž teplota okolního prostředí. Při nižších teplotách mají elektrony nižší energii v klidovém stavu, a proto jsou citlivější na aktivaci slunečním zářením. To znamená, že účinnost panelů může být vyšší v zimě než v létě. Každý pokles teploty o jeden stupeň Celsia zvyšuje účinnost panelu přibližně o 0,4 %.
Fotovoltaická elektrárna je prostředkem pro udržitelný a šetrný způsob produkce elektřiny, který pomáhá snižovat emise skleníkových plynů a závislost na fosilních palivech. Díky pokroku v technologii solárních panelů se tato metoda stává stále efektivnější a cenově dostupnější, což vede k jejímu širšímu využívání po celém světě. Odborníci se shodují na tom, že tento typ technologie bude hrát v budoucnu ještě větší roli v energetickém mixu.
A tomu věříme i v CPI Energo.