Fotony to cząsteczki, o których każdy uczy się w szkole. Jednak czy pamiętasz, czym są i jakie pełnią funkcje? Okazuje się, że są bardzo ważne z kilku powodów – jednym z nich jest umożliwianie produkcji prądu z energii słonecznej. Bez fotonów nie byłoby fotowoltaiki! Sprawdź, czym jest foton i do czego dokładnie służy oraz dlaczego jest tak istotny.
Co to jest foton?
Foton to cząstka elementarna będąca nośnikiem oddziaływań elektromagnetycznych. Powstaje w Słońcu w skomplikowanym procesie trwającym miliony lat. W uproszczeniu polega on na zderzaniu się atomów wodoru i helu – w rezultacie zostaje wytworzona ogromna ilość energii zamienianej w foton. Stanowi on kwant energii promieniowania elektromagnetycznego w postaci:
- fal radiowych,
- fal mikrofalowych,
- podczerwieni,
- światła widzialnego,
- ultrafioletu,
- promieniowania rentgenowskiego,
- promieniowania gamma.
Fotony produkowane przez Słońce docierają do Ziemi oraz pozostałych planet dzięki wiatrowi słonecznemu. Światło słoneczne, które widzimy, jest strumieniem fotonów. Wynika z tego, że fotony są niezbędne dla istnienia życia na Ziemi. To światło słoneczne jest kluczowym „składnikiem” w procesie powstawania pokarmu dla wszystkich organizmów na naszej planecie.
Foton a fotowoltaika
Nazwa fotowoltaika została utworzona z dwóch członów, gdzie „foto” odnosi się do światła, a „wolt” do jednostki napięcia prądu elektrycznego. To zjawisko polegające na przekształcaniu energii świetlnej w energię elektryczną. Pozwala wykorzystać docierające do powierzchni Ziemi fotony, sprawiając że stają się bardziej przydatne dla człowieka.
Światło słoneczne jest źródłem niewyczerpywalnym i ekologicznym. Jego wytwarzanie ani przetwarzanie nie generuje żadnych szkodliwych dla środowiska substancji i jest bezinwazyjne. To dlatego fotowoltaika jest uznawana za lepszą metodę pozyskiwania energii niż np. spalanie węgla lub gazu. Prąd uzyskany z fotonów światła słonecznego nie różni się niczym od prądu uzyskiwanego innymi metodami. Jego zastosowanie jest uniwersalne. Korzysta się z niego w instalacjach oświetlenia i ogrzewania oraz do zasilania rozmaitych urządzeń elektrycznych. Instalacje fotowoltaiczne mogą powstawać, by zaopatrywać w energię pojedyncze gospodarstwa lub budynki (mikroinstalacje) lub, by produkować energię na sprzedaż (farmy słoneczne).
Foton jako nośnik energii pola elektromagnetycznego może istnieć w nieskończoność, chyba że zostanie pochłonięty. W wyniku absorpcji fotonów dochodzi do tzw. fluorescencji. Wówczas atom cząsteczki jest opuszczany przez aktywowany elektron i powstaje światło. Absorpcja może też wywołać fotoefekt jądrowy lub zjawisko fotoelektryczne. Ten ostatni mechanizm jest tym, który wykorzystuje fotowoltaika. Dzięki wynalezieniu instalacji fotowoltaicznych możliwe jest jego wykorzystanie w celu kontrolowanej produkcji prądu.
Jak działa fotowoltaika?
Jak działają instalacje fotowoltaiczne i jaką rolę odgrywa w nich foton? Fotowoltaika kojarzy się przede wszystkim z panelami, które najczęściej montuje się na dachach budynków. To kluczowe elementy każdej instalacji PV, w których dochodzi do przetworzenia energii słonecznej w energię elektryczną. Składają się z ogniw połączonych równolegle lub szeregowo w moduły. Każde ogniwo zbudowane jest z materiału półprzewodnikowego (najczęściej krzemu). Pomiędzy dwoma płytkami krzemowymi wytwarza się pole elektryczne.
Gdy na powierzchnię panelu fotowoltaicznego pada światło słoneczne, fotony zostają pochłonięte przez ogniwa. Ich energia wprawia w ruch znajdujące się tam elektrony. Ruch elektronów między płytkami krzemowymi prowadzi do powstania napięcia elektrycznego – prądu stałego. By możliwe było jego wykorzystanie w domowych instalacjach, wystarczy go przekształcić w prąd zmienny. Dlatego kluczowym elementem instalacji fotowoltaicznej jest inwerter (falownik), który się tym zajmuje, dostosowując jednocześnie częstotliwość i napięcie prądu do wymagań sieci elektrycznej.
Co istotne, fotony docierają do instalacji fotowoltaicznej nawet w pochmurne dni. Oznacza to, że produkcja prądu odbywa się codziennie, niezależnie od pogody. Oczywiście długi dzień i bezchmurne niebo to najlepsze warunki do pracy fotowoltaiki, ale działa ona dość wydajnie przez cały rok. Fachowcy, dobierając optymalną moc paneli fotowoltaicznych dla danego budynku, biorą pod uwagę jego zapotrzebowanie na energię oraz średnie nasłonecznienie na danym terenie. Dzięki temu instalacja jest w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na energię gospodarstwa domowego lub firmy. Wpływ na jej efektywność ma też miejsce montażu oraz nachylenie względem podłoża. Dzięki odpowiedniemu doborowi wszystkich parametrów nawet niewielka instalacja może być wydajna!
Jeśli chcesz wykorzystać życiodajne fotony, by zaspokoić swoje potrzeby, koniecznie sprawdź naszą ofertę. Realizujemy inwestycje w fotowoltaikę kompleksowo, począwszy od analizy zapotrzebowania i wykonania projektu, aż po pomoc w uzyskaniu dofinansowania i serwis.
