FYZIKA

 
FYZIKÁLNE ÚLOHY
EXPERIMENTY
UČEBNÉ TEXTY
TESTY
VÝUČBA
DIDAKTIKA FYZIKY
WWW STRÁNKY
ENV. FYZIKA
PUBLIKÁCIE
DIPLOMOVÉ  PRÁCE
UČEBNÉ POMÔCKY
ĎALŠIE VZDELÁVANIE
KUF - KLUB UČITEĽOV
DIDFYZKE
AKTUALITY

ENERGIA SLNKA 

Slnko, jedna z miliónov hviezd našej galaxie, má obrovský podiel na tom, že sme tu. Mohli by sme ho nazvať “darcom života”. V skutočnosti, keby nebolo Slnka, nebol by tu nikto z nás. Je najnutnejšou podmienkou našej existencie. Za to, že môžeme žiť vďačíme práve Slnku. Slnko, s polomerom 696 000 km, hmotnosťou 1,99.10³⁰ kg, strednou teplotou 5 700 K, vekom 5,5.10⁹ roka a strednou vzdialenosťou od Zeme 1,496.10⁸ km, je stredom našej planetárnej sústavy a príčinou kolobehu života na Zemi. Zabezpečuje cirkuláciu vody, vzduchu, upravuje najvyššie vrstvy zemskej kôry, je nenahraditeľným zdrojom svetla, tepla, energie. Energia, bez ktorej by nevyrástla žiadna rastlina, bez ktorej by neexistoval človek. Slnko je teda obrovský zdroj energie, či už v priamej alebo nepriamej forme (energia vetra, vody, fosílne paliva).

Slnko so strednou teplotou 5 700 K sa chová ako žiariace tuhé teleso s najväčším spektrálnym vyžarovaním pre vlnovú dĺžku 507 nm. Celkový žiarivý tok energie opúšťajúci povrch Slnka je asi 3,85 . 10²⁶ W so spektrálnym rozsahom 10^-10m - 1m pričom na zem dopadá ročne prostredníctvom slnečného žiarenia výkon 1,7.10¹⁷ W. Najväčší význam má žiarenie s vlnovou dĺžkou 300 - 2500 nm, ktoré tvorí až 98 % dopadajúcej energie. Ročná ponuka solárnej energie predstavuje 1,5.10¹⁸ kWh . Na každý m² plochy Zeme vo vzdialenosti jednej astronomickej jednotky pripadá intenzita ožarovania E_e = 1 370 W.m^-2 . Atmosférou však preniká iba približne 1 000 W.m^-2.

Odkiaľ ale berie Slnko takúto obrovskú energiu? Podľa najpravdepodobnejšej teórie je Slnko rovnomerne pracujúcim jadrovým reaktorom. Teda energia žiarenia Slnka je dôsledkom termojadrových reakcií - CNO cyklu ( fúzia vodíka na hélium ) a protón-protónového cyklu.

Slnečné žiarenie prechádzajúce atmosférou Zeme podlieha zmenám v dôsledku niekoľkých druhov interakcií:

* rozptyl svetla na malých (v porovnaní s vlnovou dĺžkou viditeľného svetla) centrách ako sú

napr. zhluky molekúl plynu vyvolané fluktuáciami a iné - tzv. Rayllighov rozptyl,

* rozptyl svetla na mikroskopických časticiach rádu 10 – 100 nm (stále dostatočne malé v porovnaní s vlnovou dĺžkou svetla) tzv. Tyndallov rozptyl,

* rozptyl na makroskopických časticiach (v porovnaní s vlnovou dĺžkou svetla väčších o jeden a viac rádov). Tieto rozptylové centrá môžu mať rôzny charakter napr. hmly, pary, dym a vyskytujú sa až v prízemných vrstvách vzduchu atmosféry.

Tu by bolo možne zahrnúť aj javy disperzné, spojené s rozkladom svetla na nehomogenitách atmosféry. Rozptýlené lúče majú o niečo iné spektrum ako pôvodné žiarenie. A naviac toto rozptýlené žiarenie sa ďalej rozptyľuje popísanými spôsobmi. Následkom týchto dejov sa pozmení spektrálne zloženie dopadajúceho svetla. Teda na každú časť zemského povrchu dopadá svetlo vo forme:

* priameho žiarenia, ktoré prešlo atmosférou Zeme bez výraznejších zmien,

* difúzneho žiarenia, ktoré má iné spektrálne zloženie ako priame svetlo (dôsledok rozptylu).

Výsledným zložením týchto dvoch druhov žiarenia dostaneme tzv. globálne žiarenie, ktoré v našich podmienkach kolíše medzi 100 – 1000 W.m^-2 Dôsledkom týchto interakcií slnečného žiarenia je zmenšenie intenzity žiarenia v našich podmienkach asi o 20-30%. Z tohto dôvodu je najvýhodnejšie zachytávať slnečnú energiu ešte vo forme fotónov, a čo najefektívnejšie ju premieňať na iné, užitočné formy energie (tepelnú, elektrickú a mechanickú).

Tepelnú energiu možno získať zo slnečného žiarenia priamo pomocou solárnych kolektorov. Táto energia sa využíva na ohrievanie úžitkovej vody a vytápanie bytov, pričom slnečné žiarenie priamo ohrieva pracovnú látku kolektora. Intenzitu dopadajúceho slnečného žiarenia možno umelo zvyšovať využitím rôznych zrkadiel a koncentrujúcich šošoviek. Táto energia je jedna z najdôležitejších pre človeka, nakoľko náklady na ňu tvoria podstatnú časť nákladov rozpočtu každej rodiny.

Elektrickú energiu možno získať zo slnečnej energie priamo fotovoltaickou, termoelektrickou alebo termoemisnou premenou slnečného žiarenia alebo konvenčným spôsobom (nepriamo cez mechanickú energiu vetra, vody a fosílnych palív). Solárne elektrárne pracujúce na princípe priamej premeny sú lokalizované prevažne na puštiach, kde je dostatočná intenzita slnečného žiarenia, ako aj dosť miesta na inštaláciu stoviek zrkadiel.

Slnečné žiarenie teda môžeme kvalitatívne využiť až po jeho premene na niektorú z využiteľných foriem energie, t.j. na teplo alebo elektrickú energiu. Premena priameho slnečného žiarenia môže prebiehať nasledujúcimi spôsobmi:                                  

           Solárne kolektory

Solárne kolektory sú základným a najdôležitejším zariadením slnečných vyhrievacích systémov. Sú to vlastne zariadenia, ktoré svojou plochou zachytávajú globálne slnečné žiarenie a premieňajú ho na tepelnú energiu. Ich využitie je určené predovšetkým na produkciu teplej úžitkovej vody, s možnosťou ďalšieho vykurovania. Prenos energie do kvapaliny kolektora prebieha na veľmi veľkú vzdialenosť následkom čoho sú problémy s výmenou tepla pri nízkych a premenlivých hustotách toku energie. Pre oblasť Slovenskej republiky je celková doba slnečného svitu, t.j. bez oblačnosti, čas slnečného svitu 1600 – 2000 hod/rok.

Na základe týchto predpokladov je možné prakticky na celom Slovensku úspešne a efektívne využívať slnečnú energiu, či už aktívnymi alebo pasívnymi solárnymi systémami, ktoré ju premieňajú na teplo. Pasívne systémy (princíp fungovania skleníka) možno veľmi dobre využívať pre novostavby s vhodným architektonickým riešením.

Aktívne solárne systémy možno efektívne využívať nielen pri novopostavených objektoch, ale aj vhodným dobudovaním už existujúcich stavieb. Využívajú sa predovšetkým na ohrev teplej úžitkovej vody a vykurovanie budov (priama spotreba), v menšej miere na ohrev akumulátorov (vodné nádrže).

Solárne systémy rozlišujeme podľa rôznych kritérií. Rozhodujúcu úlohu má pritom finančná náročnosť, doba prevádzky a technická stavba celého systému. Každý solárny systém tvorí solárny kolektor, obehové potrubie s teplonosnou kvapalinou a zásobník teplej vody. K ním sa u zložitejších systémov pridáva obehové čerpadlo, výmenník tepla a regulačná elektronika.

Podľa doby prevádzky rozdeľujeme solárne systémy na systémy:

* so sezónnou dobou prevádzky - tieto systémy sú technicky najjednoduchšie a finančne najmenej náročne. Sú tvorené solárnym kolektorom prepojeným obehovým potrubím so zásobníkom teplej vody. Teplonosnou kvapalinou je obyčajne voda.

* s celoročnou dobou prevádzky - Sú trošku zložitejšie ako systémy sezónne, pretože medzi kolektorom a zásobníkom musí byť umiestnený výmenník tepla. Teplonosnou kvapalinou už nie je voda, ale špeciálna nemrznúca zmes (napr. Solaven-eko od výrobcu Thermo/Solar Žiar nad Hronom).

Podľa obehu teplonosnej kvapaliny delím na solárne systémy:

* samotiažne, v ktorých je cirkulácia zabezpečená vplyvom rozdielnej hustoty teplej a studenej vody. Výhodou tohto usporiadania sú nízke náklady, nezávislosť na inom zdroji elektrickej energie. Nevýhodou je nižšia účinnosť zapríčinená ťažkým regulovaním prietoku kvapaliny a nutnosť umiestnenia kolektora nižšie ako zásobníka.

* s núteným obehom, v ktorých je obeh teplonosnej kvapaliny zabezpečovaný klasickým kúrenárskym čerpadlom. Výhodou je vyššia účinnosť a možnosť ľubovoľného rozmiestnenia jednotlivých prvkov. Nevýhodou sú väčšie náklady, zložitejší systém závislý na zdroji elektrickej energie napájajúceho čerpadlo.

Podľa počtu okruhov sú rozoznávame solárne systémy :

* jednookruhové (Obr.3), v ktorých je kolektor napojený priamo na zásobník vody resp. spotrebič. Výhodou je veľká účinnosť prenosu tepla, nevýhodou je to, že sa môžu využívať iba sezónne, pretožeteplonosnou kvapalinou je voda.

 Obr.3 Kombinovaný solárny systém v byte. 1-Vstup vykurovacej vody, 2-Slnečný kolektor, 3-Výstup teplej vody, 4-Automatická regulácia, 5-Obehové čerpadlo, 6- Odber teplej vody, 7-elektrický ohrev, 8-Voda, 9-Snímač teploty, 10-Vyhrievací had, 11-Izolácia, 12-prívod studenej vody do boilera

* dvojokruhové ktoré sú tvorené dvoma obehovými okruhmi. Primárny okruh je tvorený systémom K-V-Č, v ktorom je teplonosnou kvapalinou nemrznúca zmes.

Sekundárny okruh, tvorený výmenníkom tepla umiestneným vnútri zásobníka a spotrebičom, je naplnený už ohrievanou vodou.

Výhodou týchto systémov je možnosť celoročnej prevádzky, oddelenie primárneho a sekundárneho okruhu, ktoré má význam pri vytápaní s akumuláciou tepla. Nevýhodou sú vyššie náklady a nižšia účinnosť zapríčinená výmenníkom tepla.

Spoločnou nevýhodou všetkých solárnych systémov je prípad, keď je slnečné žiarenie málo intenzívne, prípadne žiadne. V takýchto prípadoch sú solárne systémy kombinované s klasickým ústredným kúrením spojeným s ohrevom teplej úžitkovej vody (Obr.3).

Podľa teplonosnej látky ich delím na vzduchové a kvapalinové. Z hľadiska efektívneho využívania slnečnej energie sú výkonnejšie práve kvapalinové kolektory, ktoré sa na základe ich konštrukčného riešenia môžu rozdeliť na:

Ďalším kritériom rozdelenia je pohyb kolektorov. Z tohto hľadiska rozoznávame kolektory pohyblivé a pevné. Pomocou zložitého systému sú pohyblivé kolektory stále natočené k slnku, čím využívajú maximálnu intenzitu slnečného žiarenia.

Ploché slnečné kolektory, sú kolektory, ktoré využívajú priame aj difúzne slnečné žiarenie, nevyžadujú natáčanie za Slnkom a sú technicky aj finančne menej náročné. Pretože sú vystavené priamemu slnečnému žiareniu a počasiu vôbec, musí byť ich technické riešenie také, aby bola zabezpečená vysoká účinnosť, spoľahlivosť a dlhá životnosť.

Absorbér je najdôležitejšia časť kolektora. Jeho funkciou je zachytiť maximálne množstvo slnečného žiarenia, premeniť ho na teplo a to odovzdať pracovnej látke – teplonosnej kvapaline. Absorbér je prevažne samonosný, vyrobený je z medi, hliníka, ocele resp. špeciálnych plastov. Vrchná strana absorbéra je pokrytá vysokoselektívnou konverznou vrstvou, ktorá zabezpečuje vysokú absorbciu (pohltivosť) a nízku emisiu absorbéra. Táto vrstva sa vo väčšine prípadov nanáša galvanicky, napr. Ni-Al₂O₃, alebo je povrch absorbéra natretý špeciálnou farbou.

Na spodnú stranu absorbéra je prichytený trubkový medený register, čiže zberné potrubie tak, aby medzi ním a absorbérom bola maximálna teplonosná plocha. Materiál zberného potrubia je robený tak, aby medzi ním a absorbérom nevznikla elektrochemická korózia. Celá táto sústava je umiestnená v izolovanej hliníkovej, príp. plastovej skrini, ktorá je prikrytá utesneným priezračným materiálom. Zvyčajne sa využíva kalené sklo hrúbky 4-6 mm, ktoré je transparentné voči slnečnému žiareniu, reflexné pre infračervené žiarenie a odolné voči mechanickému namáhaniu. Ako izolačné materiály slúžia výrobky z minerálnej vaty a silikónové tesnenia. Účinnosť kolektora sa zvyšuje vákuovým prostredím vnútri kolektora. Jednotlivé kolektory možno vhodným technickým prispôsobením spájať k sebe, čím sa získa sústava s podstatne vyšším výkonom. sériovo 

Z fyzikálneho hľadiska solárny kolektor pracuje na princípe asbsorbcie čierneho telesa, pretože ono je najlepším absorbérom žiarenia. Žiarenie dopadajúce na kolektor sa čiastočne absorbuje, čiastočne prejde kolektorom a časť žiarenia sa odrazí. Ak označíme F ₀ dopadajúce žiarenie, potom kolektor charakterizujú koeficienty :

                                            reflektancie (odrazivosť) r_e = F _r / F ₀

                                       transmitancie (priepustnosť) t _e = F _t / F₀

absorbcie(pohltivosť) a_e=F_a/F₀

kde F _r , F _t , F _a sú zložky žiarenia odrazeného, prepusteného a pohlteného. Zo zákona zachovania energie potom musí platiť

F ₀ = F _r + F _t + F _a resp. r_e + t _e + a_e = 1 (a)

Aby sme zabezpečili vysokú účinnosť musíme minimalizovať r_e ,t _e a maximalizovať a_e. Nepriepustnosť žiarenia však vieme dobre zabezpečiť, a tak rovnica (a) prejde na tvar

                        r_e + a_e = 1.

Z tohto dôvodu sa využíva na stavbu kolektora “dvojvrstva” sklo-absorbér. U skiel je malá pohltivosť a_e, ktorá súvisí s nedostatkom voľných nosičov náboja vnútri pevnej látky. Odrazivosť pre kolmý dopad svetla u skla je r_e = 0,05. V celom obore viditeľného svetla je sklo temer úplne priepustné svetla (až 90-95% žiarenia dopadne na absorbér, ktorého selektívna vrstva má vysoký koeficient absorbcie a_e ). Pri vlnovej dĺžke asi 2500 nm nastáva pokles a sklo je pre infračervené žiarenie ďalej nepriepustné.

                   Z termodynamických zákonov o ekvivalencii vyžarovania a pohlcovania žiarenia povrchom telesa pre činiteľ vyžarovania C platí:

                               C = a_e . s

s je Stefan-Boltzmanova konštanta

Pre intenzitu vyžarovania telesa s teplotou T platí:   M_e = a_e . s . T⁴ resp. a_e = M_e / s T⁴

Z toho môžeme určiť koeficient absorbcie a_e tak, že ak ohrejeme kolektor na teplotu T a rádiometrický zmeriame jeho intenzitu vyžarovania. Samotná účinnosť solárneho kolektora je daná vzťahom

h = P / ( S . E_e )

kde P je tepelný výkon, E_e je intenzita ožarovania, S je plocha kolektora.

Koncentrujúce solárne kolektory sa odlišujú od plochých kolektorov tým, že dopadajúce žiarenie sústreďujú na menšiu absorbčnú plochu. Slnečné žiarenie sa na absorbčnú plochu koncentruje pomocou šošovkových systémov (Fresnelova šošovka) alebo pomocou zrkadlových systémov. Absorbérom je potrubie s teplonosnou kvapalinou umiestnené vo vákuovej trubici (vákuum plní funkciu izolácie). Koncentrujúce kolektory tak dosahujú účinnosť do 90%, pričom teplota teplonosnej kvapaliny dosahuje až 200^oC.

Koncentrujúce kolektory možno rozdeliť podľa tvaru zrkadlového reflektora (rovinné, sférické, kužeľové, parabolické, paraboloidy, elipsoidy a ich kombinácie) a podľa činiteľa koncentrácie c :

c = 1-10 žiarenie sa sústreďuje priamo na prijímač

c = 10 – 200 žiarenie sa sústreďuje do ohniskovej priamky

c = 200 – 46 100 žiarenie sa sústreďuje do ohniskového bodu.

Nevýhodou takéhoto druhu kolektorov je to, že musia ustavične sledovať Slnko a väčšinou využívajú iba priame slnečné žiarenie. V súčasnosti sa už ale pracuje na nových druhoch koncentračných kolektorov, ktoré dokážu využívať aj difúzne žiarenie a nemusia byť stále natočené k Slnku. Najznámejšie z nich sú fokony a fokiny.

Obr. 5: Princíp činnosti koncentrujúceho kolektora

Najvyššiu efektívnosť dosahujú kolektory vtedy, ak sú splnené nasledujúce kritéria :

* orientácia na juh, prípadne 8^o-15^o západne, kedy majú maximálny výkon

* celodenné osvetlenie priamym slnečným žiarením

* vhodný sklon

* minimálne dĺžka potrubia k výmenníkom tepla (max. pokles 2^oC)

K ďalším oblastiam, v ktorých nachádza slnečná energia reálne uplatnenie je poľnohospodárstvo, či už ide o skleníky alebo sušičky poľnohospodárskych produktov alebo rôzne odsoľovacie a čistiace zariadenia, ako aj slnečné variče.

Fotovoltaický článok je zariadenie, ktoré premieňa slnečnú energiu dopadajúcu vo forme žiarenia priamo na elektrickú. S fotovoltaickým článkom sa môžeme stretnúť napr. v kalkulačkách alebo hodinkách. Spôsob využitia je teda už známy, jediným problémom je prispôsobiť fotovoltaické články požadovanému výkonu.

Prvé informácie o fotovoltaickej premene slnečného žiarenia pochádzajú z r. 1839, kedy A. E. Becquerel vysvetlil princíp fotovoltaického javu. Energetické využitie začalo písať svoju históriu už v r. 1954, keď pracovníci Bell Telephone Laboratories zrealizovali fotovoltaické články založené na monokryštalickom kremíku s účinnosťou 6%. Vývoj fotovoltaických článkov je pevne zviazaný s rozvojom polovodičov. V súčasnosti dosahujú najmodernejšie články účinnosť asi 30 % pričom v praxi sa bežne využívajú články s účinnosťou 10-20 %.

Fotovoltaický článok je vlastne veľkoplošná polovodičová dióda, na ktorej vzniká napätie. Ak ju naviac zaťažíme nejakým vhodným odporom, môžeme z nej odoberať prúd. Podstatou celej premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu je vnútorný fotoelektrický jav (Obr.6). Svetlo dopadajúce na polovodičový materiál v ňom zvyšuje koncentráciu nosičov náboja oproti stavu bez osvetlenia. Dopadajúce fotóny, ktoré sú polovodičovým materiálom absorbované, odovzdaním svojej energie generujú elektróny a diery. Elektróny a diery separované PN prechodom sú potom zberané do vonkajšieho obvodu, kde je ich prítomnosť registrovaná ako elektrické napätie alebo jednosmerný prúd.

Obr.6. Princíp fungovania fotovoltaického článku 

Samotný fotovoltaický článok je tvorený nosnou vrstvou s ohmickým kontaktom, na ktorej je umiestnený PN prechod. Na vrchnej časti prechodu je nanesená antireflexná vrstva a druhý ohmický kontakt v tvare hrebienka. Tento atypický tvar kontaktu zo strany dopadajúceho žiarenia je daný nutnosťou maximálneho možného dopadu svetla na polovodič. Antireflexná vrstva, nanesená na vrchnej strane polovodiča, zabraňuje neúmernému odrazu svetla, pričom zachytí až do 90% žiarenia.

Základnou časťou fotovoltaického článku, ktorá má najväčší vplyv na jeho účinnosť je polovodič. Z hľadiska fotovoltaickej premeny sú vhodné na použitie tie, ktorých šírka zakázaného pásma energie je v rozmedzí 1,1eV – 1,7 eV. Vyznačujúce sa vysokou pohyblivosťou a dlhou dobou životnosti minoritných (menšinových) nosičov náboja.

Najpoužívanejším materiálom pre výrobu článkov je v súčasnosti kremík Si. Až do r. 1981 bola používaná výlučne jeho monokryštalická forma hrúbky 250-350 m m, pričom maximálna účinnosť dosiahnutá s pomocou tohto polovodiča bola v roku 1992 asi 35,2 %. Neskôr sa objavili aj fotovoltaické články s polykryštalickým kremíkom hrúbky 150 m m. Účinnosť takýchto článkov sa pohybuje v rozmedzí 17-22 %, no táto nevýhoda oproti mono-Si je vyvážená ekonomicky menšou náročnosťou výroby.

Výhodnou náhradou oboch týchto druhoch kremíkov sa stal amorfný hydrogenizovaný kremík a -Si:H. Šírka zakázaného pásma a -Si:H je okolo 1,7 eV, súčiniteľ absorbcie pre viditeľné svetlo je väčší ako 1O^-6m^-1, čo znamená, že veľká časť dopadajúceho žiarenia sa pohltí už vo vrstve hrúbky 1mm. Naviac je možné amorfný hydrogenizovaný kremík ľahko dopovať a legovať uhlíkom C, dusíkom N, cínom Sn či germániom Ge.

Veľký význam pre výhodné využitie a -Si:H spočíva tom, že:

- zabudovaním vodíka H sa znižuje hustota stavov v zakázanom pásme z 10⁺²¹cm^-3eV^-1 na 10¹⁶cm^-3eV^-1  v dôsledku nasýtenia nenaplnených ekvivalentných väzieb atómov kremíka.

- v dôsledku malej hustoty stavov v zakázanom pásme je možné pridaním malého množstva dopujúcich plynov v a -Si:H ľahko vyrábať materiál typov P aj N.

Účinnosť článkov s a -Si:H je 5 – 10 %, no na ich výrobu sú minimálne náklady.

Ďalším významným materiálom je arzenid gália GaAs. Účinnosť GaAs-článkov dosahujeme 15 – 20%, potrebná hrúbka fotovoltaického článku okolo 60 m m. Výhody GaAs oproti Si dávajú prednosť GaAs pre využitie v kozme (odolnosť voči kozmickému žiareniu a výhodnejšia práca pri zvýšenej teplote), nevýhodou je vyššia ekonomická náročnosť výroby GaAs.

Okrem týchto stabilných materiálov možno v budúcnosti uvažovať aj o teluride kademnatom CdTe, selenide kademnatom CdSe, sulfide kademnatom CdS, teluride zinočnatom ZnTe a ďalších. Účinnosť fotovoltaických článkov je podstatne ovplyvnená rôznymi procesmi, pričom výsledná účinnosť sa pohybuje v priemere od 14 do 22%. Je preto samozrejmé, že sa hľadajú spôsoby zvýšenia efektívnosti premeny žiarenia.

Jednou z možností je obmedzenie reflexie a zvyšovanie absorbcie, čo možno dosiahnuť :

Pomocou selektívneho leptadla sa povrch upraví do tvaru množstva prevrátených pyramíd. Svetlo dopadajúce na povrch sa odráža smerom ku polovodiču a dostáva tak ďalšiu možnosť preniknúť do článku.

Obr.7: Texturovaný povrch fotovoltaického článku

Druhou možnosťou je spájanie fotovoltaických článkov do fotovoltaických panelov resp. modulov. Sériovo-paralelným radením fotovoltaických článkov možno vyrobiť moduly s rôznym výkonom (10-64 W) a rôznym výstupným napätím.

Podľa výkonu môžeme fotovoltaické zdroje ako komplexy fotovoltaických článkov rozdeliť na:

1. Autonómne systémy s výkonom do 2kW, ktoré nabíjajú akumulátory.

2. Hybridné systémy s výkonom do 5 kW, ku ktorým sú zabezpečené ešte pomocné generátory.

3. Systémy napojené priamo na sieť s výkonom až niekoľko MW. Ich technická zostava a riadenie je už podstatne náročnejšia, pretože k systému musí byť pridružený menič napätia, usmerňovač, transformátory, výkonové spínače a harmonické filtre.

Či už to chceme alebo nie, v súčasnej dobe hraje hlavnú úlohu vo všetkých oblastiach elektrická energia. Fotovoltaické články premieňajú slnečné žiarenie na jednosmerný prúd priamo. Solárne kolektory s pomocou optických zariadení a koncentrujúcich zrkadiel dokážu nahradiť uhlie, ropu, plyn, ale aj atómové jadro.

Pretože využitie slnečnej energie je podmienené vhodnými prírodnými podmienkami je nutné zabezpečiť energiu aj na obdobie, kedy fotovoltaické články zdrojom energie nebudú. To znamená, že nadbytočnú energiu počas vhodných podmienok uskladniť a neskôr využiť. Jednou možnosťou je premena slnečnej energie na vodík (Obr.8).

Obr.8 Výroba vodíka elektrolýzou vody.