Energia fotovoltaică este inepuizabilă și regenerabilă, fiind o sursă curată și nepoluanta, ce utilizează radiațiile solare pentru a produce electricitate. Utilizarea panourilor fotovoltaice și dezvoltarea continuă a acestor tehnologii este esențială pentru a încetini schimbările climatice și pentru a proteja natura. Energia solară fotovoltaică nu emite gaze cu efect de seră, ceea ce o face cea mai viabilă soluție pentru a preveni degradarea mediului înconjurător.
Deși modul de funcționare al panourilor fotovoltaice poate părea destul de complicat, totul se rezumă la efectul fotovoltaic, mai exact capacitatea materiei de a emite electroni atunci când este expusă luminii solare. Descoperă în articolul următor totul despre panourile fotovoltaice și despre principiul de funcționare al acestora.
Cuprins
1. Energia solară fotovoltaică – o soluție viabilă pentru a proteja mediul
Energia fotovoltaică este o soluție sustenabilă pentru alimentarea cu energie electrică, atât din punct de vedere ecologic, cât și economic. În prezent, acest lucru devine un element esențial al creării unui sistem energetic durabil, care să permită dezvoltarea, fără a pune în pericol generațiile care urmează. Iată ce este mai exact energia fotovoltaică și care sunt principalele avantaje ale acesteia.
1.1. Ce este energia fotovoltaică?
Fotovoltaic înseamnă electricitate obținută prin energie solară iar termenul provine de la cuvintele grecești “phos”, care înseamnă lumina, și “volt”, care se referă la electricitate. Așadar, fotovoltaic descrie foarte bine fenomenul lumina-electricitate, adică modul direct prin care lumina se poate transforma în electricitate.
La baza funcționării panourilor fotovoltaice stau celulele solare, care sunt printre cele mai importante componente ale unui sistem fotovoltaic. Acestea convertesc lumina solară direct în energie electrică și pot, de asemenea, converti radiațiile infraroșii sau ultravioletele în curent continuu.
Cantitatea de energie electrică produsă de celulele fotovoltaice depinde foarte mult de intensitatea luminii, dar și de tipul de material semiconductor și de tehnologia celulei. Primele celule fotovoltaice au fost realizat din siliciu dar de-a lungul timpului, acestea au fost îmbunătățite constant, ajungând în prezent să fie extrem de eficiente în convertirea luminii solare în energie.
Aceste materiale din care sunt realizate celulele sunt de două feluri: pozitive (P) și negative (N) iar granița dintre ele se numește joncțiunea P-N, care este expusă la lumina. În urma acestui proces, se produce o diferență de tensiune între materialele de tip P și cele de tip N, iar electrozii conectați permit extragerea curentului din dispozitiv.
Pentru a forma panouri solare, mai multe celule sunt conectate între ele, generând energie electrică utilizabilă ce poartă denumirea de fotovoltaică. Printre cele mai importante avantaje ale acesteia se numără faptul că este o sursă nepoluantă și nelimitată. Odată instalat un sistem fotovoltaic, acesta poate furniza energie fără costuri și cu o întreținere minimă.
1.2. Efectul fotovoltaic: ce este și ce rol are
Energia solară fotovoltaică se bazează pe așa numitul efect fotoelectric, prin care anumite materiale pot absorbi fotoni (particule de lumina) și elibera electroni, generând curent electric. Așadar, efectul fotovoltaic este un proces care generează tensiune sau curent electric într-o celulă fotovoltaică, atunci când aceasta este expusă la lumina soarelui.
Efectul a fost descoperit pentru prima dată în anul 1839 de către Edmond Becquerel, care a observat în timpul unor experimente că anumite materiale pot produce curent electric prin expunerea la lumina. Abia mai târziu au început să fie construite primele module fotovoltaice, care erau la acea vreme mult prea costisitoare pentru a fi folosite pe scară largă. Ulterior, după utilizarea sistemelor fotovoltaice în industria spațială, tehnologia a devenit mult mai fiabilă, costurile acesteia au început să scadă, devenind recunoscută și din ce în ce mai folosită ca sursă de energie.
Deoarece efectul fotovoltaic stă la baza funcționarii întregului sistem, iată pe scurt explicația acestui proces:
- Lumina provenită de la soare este compusă din fotoni, care conțin anumite cantități de energie sau radiații electromagnetice. Atunci când fotonii sunt absorbiți de celula fotovoltaică, care este realizată dintr-un material semiconductor, energia lor este transferată către electronii aflați în atomii celulei solare.
- Electronii capătă energie, lăsând în urmă o gaură, care se deplasează în direcția opusă electronilor, producând astfel curent electric.
1.3. Energia solară fotovoltaică și principalele avantaje
Cu siguranță, interesul pentru panourile fotovoltaice a devenit din ce în ce mai mare de-a lungul timpului, fiind o opțiune sustenabilă pentru toată lumea. Dar pentru a crește și mai mult contribuția pozitivă pe care energia fotovoltaică o aduce mediului, este nevoie și de întărirea gradului de conștientizare al oamenilor cu privire la beneficiile acesteia. Iată care sunt printre cele mai notabile:
- Este 100% regenerabilă, inepuizabilă și nepoluantă; nu consumă combustibili și nu generează deșeuri, prin urmare este prietenoasă cu mediul înconjurător și contribuie la dezvoltarea durabilă.
- Este modulară, ceea ce înseamnă că poate fi utilizată atât în instalații fotovoltaice foarte mari, așezate pe sol, cât și în panouri mici pe acoperiș.
- Permite instalarea de baterii care au rolul de a stoca excesul de energie electrică, care poate fi utilizată ulterior.
- Costurile de întreținere sunt reduse iar garanția panourilor solare este destul de mare.
- Utilizarea panourilor fotovoltaice reduce facturile de energie electrică.
- Este silențioasă. Tehnologia fotovoltaică și celulele solare pe care le alimentează nu produc niciun zgomot.
2. Totul despre panourile fotovoltaice
Deși toate detaliile legate de funcționarea panourilor fotovoltaice sunt destul de științifice, beneficiile pe care le are o astfel de tehnologie sunt extrem de clare pentru orice persoană. O firma de montare a panourilor fotovoltaice cu experiență în domeniu te poate ghida în găsirea unei soluții avantajoase, indiferent că este vorba de uz casnic sau comercial/industrial. Investiția este extrem de rentabilă, având în vedere că energia primită de la soare este inepuizabilă și că oferă independență energetică celor care utilizează un astfel de sistem. Instalarea acestuia se face de către profesioniști, în conformitate cu toate standardele, normele și legislația în vigoare. Descoperă în continuarea acestui capitol tot ce trebuie să știi despre panourile fotovoltaice și despre funcționarea lor.
2.1. Despre panourile fotovoltaice – Ce sunt panourile fotovoltaice
Energia solară fotovoltaică este sistemul prin care se convertește radiația solară în curent electric continuu. Cu ajutorul panourilor fotovoltaice lumina solară este absorbită și transformată în electricitate, furnizând astfel energie curată și regenerabilă. Această tehnologie are în prezent cea mai rapidă creștere din lume, tendința fiind în continuare una ascendentă.
Un panou este o componentă a sistemului fotovoltaic și este construit dintr-o serie de celule. Acestea vin într-o varietate de forme dreptunghiulare și sunt dispuse astfel încât să genereze electricitate. Panourile fotovoltaice sunt utilizate pentru a alimenta locuințele sau întreprinderile, dar pot fi folosite și la nivel mai mare.
2.2. Funcționarea panourilor fotovoltaice
Panourile fotovoltaice sunt unități sau module care generează electricitate în mod continuu din lumina primită de la soare. Principalele componente ale acestora sunt celulele speciale, realizate din materiale semiconductoare, precum siliciul, utilizat și în microelectronică. Pentru a rezista în aer liber timp îndelungat, celulele sunt plasate între materiale de protecție, într-o combinație de sticlă și plastic. Atunci când celula este expusă luminii, aceasta creează un câmp electric între straturi, lucru care determină fluxul de electricitate.
Pentru a crește puterea acestor celule, ele sunt conectate în lanț, formând astfel unități mai mari, numite module sau panouri. Unul sau mai multe panouri fotovoltaice sunt apoi conectate la rețeaua electrică. Datorită modului în care sunt concepute, sistemele fotovoltaice pot fi construite pentru a satisface aproape orice nevoie de energie electrică, fie ea mică sau mare.
Rețeaua fotovoltaică include, de asemenea, diverse structuri de montare care orientează panourile spre soare, dar și alte componente. De exemplu, invertorul este și el un element al sistemului și are rolul de a converti curentul continuu de ieșire în curent alternativ. Energia electrică a panourilor fotovoltaice, convertită de invertor, este conectată apoi la unitatea de consum prin intermediul izolatoarelor.
Pe scurt, funcționarea panourilor fotovoltaice este posibilă prin permiterea fotonilor sau a particulelor de lumină să elibereze electronii din atomi, generând electricitate. Panourile solare cuprind mai multe unități mici legate între ele, numite celule, care convertesc lumina soarelui în energie electrică. Celulele sunt unități flexibile, foarte subțiri și ușoare, extrem de eficiente în producerea de energie. Pentru a înțelege cât mai bine principiul de funcționare al panourilor fotovoltaice, iată care sunt etapele în generarea și transmiterea energiei solare:
- Panourile fotovoltaice sunt expuse luminii solare, creându-se un câmp electric.
- Electricitatea generată ajunge într-un fir conductor.
- Firul conductor conduce electricitatea la invertor, unde este transformată din curent continuu în curent alternativ.
- Un alt fir transporta electricitatea de la invertor la panoul electric, care o distribuie în întreaga clădire, în funcție de necesități.
În funcționarea panourilor fotovoltaice, fluxul de electricitate depinde de intensitatea luminii. Cu alte cuvinte, cu cât soarele este mai puternic, cu atât mai multă energie este produsă. Cu toate acestea, celulele pot produce energie chiar și într-o zi înnorată deoarece celula fotovoltaică nu va rămâne niciodată fără electroni, atâta timp cât există puțină lumină solară, indiferent de cât de slabă este. Adăugarea unei baterii de stocare la sistemul de panouri fotovoltaice permite păstrarea surplusului de energie, care poate fi folosit atunci când se dorește acest lucru.
Deși arată asemănător, panourile fotovoltaice pot avea o tehnologie diferită. În funcție de această tehnologie, există mai multe tipuri de panouri:
- Panouri fotovoltaice monocristaline – acestea sunt realizate prin utilizarea de celule extrase dintr-un singur cristal, siliciu pur. În prezent, tehnologia bazată pe panouri fotovoltaice monocristaline este cea mai eficientă și are un randament de 22-27%. Procesul de obținere a celulelor și panourilor din siliciu monocristalin este destul de complex, lucru care duce la costuri mai ridicate.
- Panouri fotovoltaice policristaline – sunt alcătuite din celule realizate dintr-un siliciu topit și recristalizat. Modul de prelucrare le face mai puțin eficiente, având un randament de circa 15-22%.
- Panouri fotovoltaice amorfe – sunt realizate prin depunerea siliciului într-un strat subțire și omogen pe un substrat de sticlă, metal sau plastic. Deși au o capacitate mare de absorbție a luminii, eficiența celulei este mult mai mică decât cea în cazul siliciului monocristalin.
2.3. Aplicații ale energiei fotovoltaice
Având în vedere că este o sursă inepuizabilă, potențialul energiei fotovoltaice este uriaș și poate fi folosit într-o gamă largă de aplicații și locații. În prezent, energia generată de celulele fotovoltaice solare este din ce în ce mai utilizată nu doar în marile orașe, dar și în unele dintre cele mai izolate locuri din lume. Așadar, indiferent de zonă, lumina soarelui poate fi folosită pentru a genera electricitate. Cu siguranță, implementarea accelerată a tehnologiei fotovoltaice poate schimba radical situația în ceea ce privește atingerea obiectivelor legate de reducerea emisiilor de carbon.
Fermele solare cu întinderi mari de panouri fotovoltaice pot furniza energie la scară largă, alimentând rețelele municipale sau regionale. De asemenea, în zonele în care nu există energie electrică, tehnologia fotovoltaică poate fi soluția: casele din mediul rural, platformele petroliere din largul marii și alte locații izolate. Materialul fotovoltaic poate fi integrat în structura unei clădiri sau poate fi montat pe acoperiș sau pe sol pentru a furniza energie electrică.
Prin urmare, există o mulțime de aplicații practice pentru panourile fotovoltaice. De la integrarea în locuințe sau în alte tipuri de clădiri, până la utilizarea lor în industria agricolă, ca sursă de energie pentru irigații, modulele fotovoltaice sunt o soluție eficientă de generare a energiei electrice.
Există și alte tipuri de energie solară, cum ar fi cea termică, care funcționează în mod diferit față de panourile fotovoltaice. Numitorul comun al tuturor acestor tehnologii este faptul că toate valorifică puterea luminii solare și au diferite aplicații, cum ar fi de exemplu producerea de electricitate sau încălzirea apei.
Așadar, tehnologiile solare convertesc lumina primită de la soare în energie electrică prin intermediul panourilor fotovoltaice. Aceste dispozitive sunt ușor de utilizat și de manevrat și au un design simplu. În plus, energia solară fotovoltaică reprezintă o sursă nepoluantă și inepuizabilă care poate satisface nevoile energetice globale prin aplicarea ei pe scară largă. În contextul actual al schimbărilor climatice negative, acest lucru este extrem de important, mai ales în procesul de stopare al deteriorării ecosistemelor. Deoarece marii poluatori ai mediului sunt generați de combustibilii fosili utilizați pentru generarea de energie electrică, panourile fotovoltaice reprezintă o alternativă viabilă.
Sursa foto: pixabay.com, pexels.com.