Fotovoltaická elektrárna různého výkonu se stává běžnou součástí rodinných domů nebo i větších staveb. Co je potřeba za komponenty k sestavení elektrárny? Jak se převádí stejnosměrný proud z panelů do střídavého? A jak se energie uchovává?
Panely jsou zásadní
Fotovoltaické elektrárny nejsou z pohledu komplikovanosti a množství komponentů příliš složitou aplikací. Podstatu systému tvoří vhodně umístěné fotovoltaické panely, které jsou dle potřeby pospojovány. Panely jsou zpravidla opatřeny ochranným hliníkovým nebo duralovým rámem a kryty speciálním temperovaným sklem. Tato opatření chrání panely před povětrnostními podmínkami a mechanickým namáháním.
Ze zadní strany jsou panely chráněny dalším materiálem, například laminátovou deskou. Může se jednat například o materiál na bázi tedlaru, což je směs polyvinyledenfluoridu (PVF) a polyetyléntereftalátu (PET). Mezi horní a spodní krycí vrstvou panelů bývá dále použit výplňový materiál, který přímo přiléhá k samotným fotovoltaickým článkům. Tento materiál reprezentuje například průsvitná plastová folie EVA (etylvinylacetát).
Jen panely, ale nestačí
Stejnosměrný proud (DC) generovaný fotovoltaickými panely je rozváděn pomocí kabelových rozvodů, vhodně doplněných o jistící prvky, přepěťové ochrany, proudové chrániče atd. Kabely stejnosměrné části vedou elektrickou energie od přípojnic fotovoltaických panelů dále do systému. Tyto kabely jsou vystaveny venkovnímu prostředí, musí tedy vykazovat potřebnou odolnost vůči vlivům počasí, teplotním rozdílům (-40°C až 70°C), UV záření a mechanickému namáhání.
Jak již bylo řečeno, panely jsou zdrojem stejnosměrného proudu, což poukazuje na nutnost zařazení komponentu nazývaného měnič či střídač (DC/AC). Měnič slouží k převodu stejnosměrného proudu na střídavý proud, o požadované frekvenci, která je použitelná v cílových zařízeních připojených do elektrického obvodu. Střídavý proud vystupující z měniče je dále veden kabeláží do rozvaděče či elektrické stanice.
Akumulátory být mohou, ale nemusí
Volitelným komponentem fotovoltaických systémů jsou akumulátory, které slouží k uchování vyprodukované elektrické energie. Pro tyto účely jsou běžně využívány olověné baterie s kapalným či gelovým elektrolytem. Výjimkou ovšem nejsou ani modernější typy akumulátorů na bázi lithia. Mezi běžně používané lithiové akumulátory lze zařadit lithium iontové (Li-ion) a lithium-železo-fosfátové akumulátory (LiFePO4). Zde pochopitelně není děj ukončen a nabízí se několik variant, jak vygenerovanou elektrickou energii dopravit až ke koncovému spotřebiči. Proto mohou být fotovoltaické elektrárny postaveny na několika základních funkčních systémech.