Vážené kolegyně a kolegové.
Jak definovat poznání? Pomohu si citátem pana Empedokla z Akragantu.
„Člověk pozná jen maličký kousek jsoucna, ale každý věří, že objevil všechno“
Tato slova starého řeckého filosofa vyjadřují nemilosrdnou pravdu spojenou s naším sebevědomím a zároveň předurčují téma této série keší. Ano, chci tady hovořit o poznání základů a funkcí věcí v našich životech běžně užívaných. Vysvětlit principy a zákony na kterých, tyto věci fungují a o kterých řada z nás nemá ani ponětí. Keše budou umístěny formou tak trochu rozházeného power trailu do veřejně přístupné části přírodní rezervace Kotvice a budou vás provázet touto krásnou lokalitou po celý rok 2023. Žádám však tímto všechny hráče o důsledně dodržování pravidel ochrany přírody platných v této přírodní rezervaci.
Fotovoltaika
Fotovoltaický, nebo také solární panel, pojem dnes skloňovaný ve všech pádech. Jeden ze zdrojů dnes tak drahé energie, využívaný k přeměně slunečního záření na elektřinu nebo teplo. Kolik z nás ale ví, jak vlastně tento panel funguje?
Trochu z historie fotovoltaiky
Vlastní fotovoltaický jev byl objeven v roce 1876. První funční článek sestrojil v roce 1884 americký vynálezce Charles Fritts. Tento článek byl vyroben ze selenového polovodiče, který byl potažen velmi tenkou vrstvou zlata a měl účinnost přibližně 1%. Pro výrobu elektřiny byl tedy nerentabilní, ale začal se využívat jako světelný senzor a to až do roku 1960.
Vynálezcem dnes používaného fotovoltaického článku je Russell Ohl (1898-1987). Tento americký inženýr objevil v roce 1939 tzv. "P-N přechod", což je oblast na rozhraní polovodiče typu P a polovodiče typu N. Přechod P-N propouští elektrický proud pouze jedním směrem, což je využíváno v součástkách jako jsou diody, nebo tranzistory. A právě při vývoji tranzistorů vznikl jako vedlejší produkt tento článek, v té době nazvaný jako "světlocitlivé zařízení".
V 50. letech 20. století bylo v Bellových laboratořích v USA zjištěno, že křemíkový polovodič výrazně reaguje na světlo, což otevřelo cestu k jeho dalšímu využití v oblasti energetiky.
První články jsou tak k disposici od druhé poloviny 80. let 20.století. Jejich problémem jsou však jejich vysoké výrobní náklady a příliš nízká účinnost.
Jak vlastně takový fotovoltaický článek funguje
Základem funkce článku je samozřejmě fotovoltaický jev. Vlastní panel se skládá z jednotlivých fotovoltaických článků, jejichž základem je polovodičová dioda. Tato obsahuje dvě vrstvy příměsových polovodičů. Tyto vrstvy označujeme jako P anoda a N katoda.
Z obrázku je zřejmé, že vrstva N obsahuje přebytek elektronů a naopak vrstvě P tyto chybí, ale zato obsahuje přebytek kladně nabitých děr. Tento stav je vyvolán uměle při výrobním procesu spojeném s výrobou polovodičů, který zde nebudu rozebírat. Dáme-li tyto dva polovodiče dohromady vznikne P-N přechod, který ideálně propouští el. proud pouze jedním směrem.
Dopad fotonů slunečního záření na tento článek vyvolá fotoelektrický jev, při němž jsou z krystalové mřížky obou vrstev uvolňovány elektrony, které se hromadí ve vrstvě N a mezi vrstvami vzniká elektrické napětí o hodnotě 0,5-0,6 V. K uvolnění elektronu je nutná určitá minimální hranice energie fotonu.Tato souvisí s vlnovou délkou světelného záření. Teoreticky lze využít energii maximálně 50% dopadajícího světelného záření. V praxi se však dosahuje polovičních hodnot.
Je jasné, že hodnota el. napětí jednoho článku je velmi malá, proto se tyto články sestavují do skupin - panelů, jejichž nominální napětí je 12 nebo 24 V, méně často 48 V.
Panely jsou opatřeny ochranným, nejčastěji hliníkovým rámem a kryty speciálním tvrzeným sklem. Toto panel chrání před povětrnostními vlivy. Mezi samotnými články a tvrzeným sklem se nachází vrstva, která články chrání před mechanickým poškozením. Ze zadní strany jsou panely chráněny dalším krycím materiálem, např. laminátovou deskou.
Množství elektrické energie vyrobené těmito články je velmi kolísavé. Generovaná stejnosměrná energie je navíc nekompatibilní s naší veřejnou elektrickou sítí. Z tohoto důvodu musí být před připojením do sítě tato energie dále upravována.
Pro pokrytí roční spotřeby běžné domácnosti se nejčastěji používá 14 kusů panelů o ploše cca 25 m2 a ročním výkonu cca 5 MWh. Jen pro představu 1 kWp výkonu fotovoltaického panelu generuje ročně v našich podmínkách cca 0,9 -1,15 MWh elektrické energie. Fotovoltaický zdroj této konfigurace stojí cca 500 tisíc korun a jeho životnost je přibližně 20-25 let, přičemž s rostoucí dobou provozu klesá jeho účinnost.
Jakékoliv další zpřesnění informací je zde však již velmi diskutabilní, neboť existuje řada zdrojů, které si vzájemně protiřečí, popírají se, zpřesňují nepřesné, prostě vytvářejí v této problematice patřičný chaos. Vzhledem k tomu, že cílem této keše je pouze osvětlit princip funkce fotovoltaického panelu, nebudu zde rozebírat další technické, či obchodní podrobnosti této technologie.
Informace ke keši
Vylouskané odpovědi jednoduše dosadíme do níže uvedených souřadnic a můžeme vyrazit za pokladem.
N 49°4X.XXX kde X.XXX = EBFA + FDC - DFCB + BE
E 018°0Y.YYY kde Y.YYY = BACD + CF - FAF - DDAC
Při luštění tohoto jednoduchého kvízu přeji dobrou zábavu.
Pozor některé keše série budou v logbooku obsahovat bonusová čísla, která budete v budoucnu potřebovat.
Zkontrolujte Vaše řešení
Stupně vítězů
Keše série
- Stezka poznání 1 - GPS
- Stezka poznání 2 - BATERIE-MONOCLANEK
Použité zdroje
- https://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/f8.htm
-https://cs.wikipedia.org/wiki/Fotovoltaick%C3%BD_%C4%8Dl%C3%A1nek
-https://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/f6.htm
-https://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k32.htm
-https://www.cez.cz/cs/o-cez/vyrobni-zdroje/obnovitelne-zdroje/slunce
-https://cdhistory.org/cs/jak%c3%bd-je-rozd%c3%adl-mezi-zdroji-nap%c3%a1jen%c3%ad-ac-dc-a-dc-dc/
Historie keše:
10.3.2023 Publikace keše