Sari la conținut
Alinadi Electric » Producție energie electrică cu panouri fotovoltaice – o alegere pentru independență și sustenabilitate

Producție energie electrică cu panouri fotovoltaice – o alegere pentru independență și sustenabilitate

montatori-de-panouri-fotovoltaice-lucrand-pe-un-acoperis

Deși, la nivel global, majoritatea consumatorilor casnici și industriali, deopotrivă, continuă să se bazeze într-o proporție încă destul de consistentă a consumului pe surse de energie neregenerabile, proprietarii de case și companiile caută, din ce în ce mai mult și mai des, modalități alternative de a genera electricitate în mod gratuit. O soluție promițătoare pentru eliminarea costurilor cu facturile tot mai mari la electricitate și sustenabilă din punct de vedere al ecologiei este dată de panourile fotovoltaice care transformă lumina solară în energie electrică.

Acest articol își propune să ofere un ghid cuprinzător pentru cei interesați de montajul panourilor fotovoltaice ca modalitate de asigurare a completei independențe energetice.Vom discuta despre beneficiile utilizării energiei solare, avantajele instalării unui sistem fotovoltaic, factorii care influențează producția unui sistem fotovoltaic și clasamentul producției de energie pentru diferitele tipuri de panouri fotovoltaice.

Până la sfârșitul acestui articol, cititorii vor avea o înțelegere mai bună a modului în care funcționează panourile fotovoltaice și de ce factori trebuie să țină cont atunci când aleg un sistem fotovoltaic propriu.

1. Producția energiei solare și explicarea modului de funcționare a panourilor fotovoltaice

Panourile fotovoltaice sunt alcătuite din celule solare care transformă lumina solară în electricitate de tipul curentului electric continuu (DC). Acest curent electric este apoi trecut printr-un invertor, care îl transformă în curent electric alternativ (AC) care poate fi folosită pentru alimentarea unei game largi de consumatori. Sistemele fotovoltaice pot fi instalate pe acoperișuri, pe sol sau pe alte structuri, în funcție de amplitudinea fiecărui proiect, d ela proiectele individuale pentru consum casnic și până la imensele parcuri fotovoltaice care pot acoperi suprafețe de teren de ordinul hectarelor.

Sistemul fotovoltaic este format din mai multe componente care lucrează împreună pentru a produce energie electrică pe baza luminii solare.

  • Panourile solare

Panourile solare reprezintă componenta principală a sistemului fotovoltaic. Sunt alcătuite din celule fotovoltaice care sunt, de obicei, realizate din materiale semiconductoare care au capacitatea de a transforma lumina solară în electricitate. Cel mai des folosit material pentru celulele fotovoltaice este siliciul, datorită abundenței resurselor și a eficacității sale în transformarea razelor solare în energie electrică. Cu toate acestea, există mai multe alte materiale care pot fi folosite pentru a fabrica celule fotovoltaice, inclusiv:

  • Telurura de cadmiu (CdTe) – este un compus cristalin pe baza căruia se poate crea un film subțire cu rolul de a transforma lumina solară în electricitate. CdTe este unul dintre cele mai rentabile materiale – din punctul de vedere al prețului-  pentru celulele fotovoltaice și este un compus utilizat în mod obișnuit în aplicații comerciale.
  • Selenura de cupru, indiu și galiu (CIGS) este un alt compus care stă la baza creării unui film subțire cu proprietăți de transformare a luminii solară în electricitate. CIGS este extrem de eficient și flexibil, ceea ce îl face mai potrivit pentru utilizarea în aplicații din domeniul sistemelor fotovoltaice portabile.
  • Celule fotovoltaice organice (OPV) reprezintă un tip mai nou de tehnologie, cu peliculă subțire care utilizează materiale organice, cum ar fi polimeri sau molecule mici, cu proprietăți fizice de transformare a luminii solare în electricitate. Această tehnologie se află încă în stadiile incipiente de dezvoltare, dar este deja promițătoare pentru utilizare în aplicații din gama sistemelor fotovoltaice cu panouri sau folii flexibile și are costuri reduse de producție.
  • Perovskitul este un mineral sub forma oxidului de calciu și titan – un material relativ nou, descris pentru prima dată în 1830. Mineralul a demonstrat un mare potențial de utilizare în domeniul creării de celule fotovoltaice. Are niveluri ridicate de eficiență și este relativ ușor de fabricat, ceea ce îl face un candidat promițător pentru viitoarele tehnologii fotovoltaice.

Când lumina soarelui lovește o celulă fotovoltaică, ea excită electronii din materialul semiconductor al celulei, determinându-i să se miște și creând astfel un curent electric. Acest curent trece prin contactele metalice ale celulei și către un circuit extern, unde poate fi folosit pentru alimentarea dispozitivelor electrice sau stocat într-o baterie de acumulatori, ori transmis în rețeaua electrică națională pe baza unui contract de tip prosumator.

Producția de energie a unei celule fotovoltaice este determinată, așa cum vei vedea mai târziu în cadrul acestui articol, de mai mulți factori, inclusiv de intensitatea luminii solare, de suprafața celulei și de eficiența materialului semiconductor din care este realizată. Prin combinarea mai multor celule fotovoltaice în panouri solare, un sistem fotovoltaic poate genera suficientă energie electrică pentru a alimenta o casă sau, în cazul parcurilor fotovoltaice, pentru generarea unor cantități mari de energie care pot fi comercializate sau consumate în scop industrial.

  • Invertorul

Invertorul este un dispozitiv esențial  în domeniul montajului panourilor fotovoltaice care are rolul de a converti energia electrică sub formă de curent continuu (DC) produsă de panourile solare în energie electrică sub formă de curent alternativ (AC), care poate fi utilizată utilizată în domeniul casnic și industrial deopotrivă.

  • Tabloul electric

Tabloul electric, cunoscut și sub denumirea de cutie de siguranțe, este responsabil pentru branșamentul electric și distribuirea energiei electrice produse de panourile solare către consumatori. De asemenea, montarea unui tablou electric de bună calitate este esențială pentru conectarea sistemului fotovoltaic la rețeaua națională de transport a energiei electrice.

  • Contorul 

Contorul este un dispozitiv care măsoară cantitatea de energie electrică produsă de sistemul fotovoltaic și cantitatea de energie electrică utilizată de locuință sau de consumatorii de tip industrial, în funcție de scenariul aplicabil. Dacă sistemul fotovoltaic produce mai multă energie electrică decât este utilizată, surplusul de electricitate este trimis către rețeaua națională și proprietarul casei sau proprietarul afacerii este creditat pentru surplusul de energie, în calitate de prosumator, pe baza unui contract cu tarife stabilite.

  •  Sistemul de rezervă format din baterii sau acumulatori

Unele sisteme fotovoltaice sunt echipate cu un sistem de rezervă format din acumulatori care stochează surplusul de energie produs de panourile solare pentru a fi utilizat mai târziu, în perioadele în care nu există lumină solară sau în cazul în care alimentarea de la rețeaua națională de electricitate este întreruptă. Acest sistem asigură consumatorii că beneficiază de o alimentare continuă cu energie electrică.

2. Producție energie electrică cu panourile solare – factorii care influențează fenomenul fizic de funcționare al acestor sisteme

Producția de energie a panourilor fotovoltaice (PV) poate varia în funcție de mai mulți factori care influențează fenomenele fizice pe baza cărora funcționează sistemele fotovoltaice. Acești factori sunt:

  • Clima zonei geografice unde este instalat sistemul fotovoltaic

Clima României este clasificată ca temperat-continentală, cu ierni reci și veri calde. Țara se confruntă cu variații semnificative de temperatură și precipitații pe tot parcursul anului, și beneficiază de o medie de aproximativ 220 de zile însorite pe an. Condițiile climatice din România pot afecta producția de energie a panourilor fotovoltaice, făcând importantă alegerea tipului de panou potrivit pentru regiune.

Producția de energie a panourilor fotovoltaice din România poate varia semnificativ în funcție de sezon. În lunile de vară, panourile fotovoltaice pot produce cu până la 30% mai multă energie decât în lunile de iarnă. Cu toate acestea, chiar și în lunile de iarnă, panourile fotovoltaice pot produce în continuare o cantitate semnificativă de energie electrică, făcându-le o investiție bună pentru proprietarii de case și companiile din România.

Condițiile meteorologice pot afecta, de asemenea, producția unui sistem fotovoltaic. Vremea cu cer acoperit  de nori reduce cantitatea de lumină solară care ajunge la panourile fotovoltaice, rezultând astfel o producție mai mică de energie electrică. În zonele cu o incidență mare a zilelor noroase, un sistem fotovoltaic poate produce mult mai puțină energie electrică decât în zonele mai însorite.

Temperaturile ridicate pot reduce, de asemenea, eficiența panourilor fotovoltaice, determinându-le să producă mai puțină energie electrică. Panourile fotovoltaice funcționează cel mai bine la temperaturi moderate, de obicei între 15°C și 25°C. Când temperaturile cresc peste acest interval, eficiența panourilor începe să scadă

  • Zona sau locația de instalare a sistemului fotovoltaic

Umbrirea poate afecta și producția de energie a panourilor fotovoltaice. Chiar și umbrirea parțială poate reduce semnificativ cantitatea de energie electrică produsă de un sistem fotovoltaic. Proprietarii de case și companiile ar trebui să ia în considerare cu atenție orice potențiale probleme de umbrire ale suprafeței de montaj atunci când își instalează sistemul fotovoltaic pentru a asigura o producție maximă de energie.

  • Orientarea cardinală și unghiul de montaj al panourilor solare

Orientarea în funcție de punctele cardinale și unghiul de montaj al panourilor fotovoltaice pot afecta semnificativ producția lor de energie. În mod ideal, panourile fotovoltaice ar trebui să fie orientate spre sud în România – deoarece țara noastră este situată în emisfera nordică a planetei. Astfel, se poate maximiza expunerea suprafeței panourilor la lumina solară pe parcursul zilei. 

De asemenea, merită notat că panourile orientate spre est vor produce mai multă energie electrică dimineața, în timp ce panourile orientate spre vest vor produce mai multă energie după-amiaza.

Unghiul panourilor trebuie, de asemenea, poziționat pentru a se potrivi cât mai exact cu latitudinea locului de instalare pentru a maximiza producția lor de energie. Determinarea latitudinii se poate face simplu, cu ajutorul oricărui device de tip GPS. Desigur, sistemele avansate de panouri solare au mecanisme de inclinare motorizate care pot mișca panourile în funcție de mișcarea astrului zilei pe cer, astfel ca în orice moment al zilei cantitatea de lumină solară căzută pe suprafața panoului sa fie maximă.

  • Întreținerea regulată a panourilor solare

Modul în care este întreținut un sistem fotovoltaic poate afecta și producția de energie electrică a acestuia. Curățarea regulată a panourilor fotovoltaice este necesară pentru a asigura absorbția maximă a razelor solare. În timp, praful, murdăria, frunzele căzute din arbori și alte resturi se pot acumula pe panouri, reducând eficiența acestora. Curățarea panourilor cu o perie moale sau o cârpă și apă, în mod regulat, poate ajuta la menținerea lor în stare optimă de funcționare.

3. Clasamentul produției energie solare în funcție de diferitele panouri fotovoltaice existente pe piață

Când vine vorba de producția de energie, nu toate panourile fotovoltaice sunt la fel. Tipul de panou utilizat într-un sistem fotovoltaic poate afecta semnificativ cantitatea de energie electrică pe care acesta o produce. În rândurile următoare, vom explora diferitele tipuri de panouri fotovoltaice și relația dintre tipul panoului și producția de energie electrică a fiecăruia în parte.

  • Panourile monocristaline

Panourile monocristaline sunt realizate, ca model costructiv al celulei fotovoltaice, dintr-un singur cristal de siliciu. Aceste modele sunt unele dintre cele mai eficiente tipuri de panou fotovoltaic. Ele sunt, de obicei, de culoare închisă și au un aspect uniform, ultra-neted. Panourile monocristaline au o eficiență de aproximativ 15-20% sau chiar ușor peste această limită, ceea ce înseamnă că pot transforma același procent din energia luminii solare captate în energie electrică.

În ceea ce privește producția de energie, panourile monocristaline funcționează cel mai bine în medii cu temperaturi ridicate și lumină directă a soarelui. Sunt o alegere bună pentru proprietarii de case și firmele care au spațiu limitat pe acoperișul clădirilor, în cazul montajului panourilor fotovoltaice în acest loc, dar doresc să maximizeze producția totală de energie electrică a sistemului lor fotovoltaic.

  • Panourile policristaline

Panourile policristaline au celulele fotovoltaice realizate din mai multe cristale de siliciu. Aceste panouri sunt mai puțin eficiente decât panourile monocristaline. Au o culoare albastra si un aspect pestriț datorită multiplelor cristale folosite în construcția lor. Panourile policristaline au o eficiență de aproximativ 13-16%, ceea ce înseamnă că pot transforma 13-16% din întregul flux al luminii soarelui care le lovește suprafața în energie electrică.

Panourile policristaline sunt o alegere bună pentru proprietarii de case și firmele care au spații ample pe acoperișuri sau care dezvoltă parcuri fotovoltaice și caută o opțiune mai rentabilă din punctul de vedere al costului de achiziție. Aceste tipuri de panouri funcționează bine la temperaturi ceva mai scăzute și chiar cu lumina indirectă a soarelui.

  • Panouri cu peliculă subțire sau Thin Film

Panourile Thin Film reprezintă tipul de panou fotovoltaic cel mai puțin eficient, dar și cel mai puțin costisitor din punctul de vedere al prețului de achiziție. Panourile Thin Film sunt realizate dintr-un strat subțire de material fotovoltaic, cum ar fi siliciul amorf sau telurura de cadmiu. Panourile cu peliculă subțire au o eficiență de aproximativ 7-10%. 

Panourile Thin Film solicită un spațiu generos de instalare pentru a crea un sistem fotovoltaic cu o producție de energie adecvată consumului, dar compensează prin prețul mai mic de achiziție. Panourile Thin Film funcționează destul de bine și la temperaturi mai scăzute și chiar la lumina difuză a soarelui în condiții de cer noros pe o perioadă mai lungă din an.

Prin urmare, în ceea ce privește producția de energie electrică a panourilor fotovoltaice, panourile monocristaline sunt cele mai eficiente, urmate de panourile policristaline și apoi de panourile cu peliculă subțire sau Thin Film. De asemenea, din punctul de vedere al prețurilor, costul diferitelor tipuri de panouri poate varia semnificativ, panourile monocristaline fiind cele mai scumpe și panourile cu peliculă subțire fiind cele mai puțin costisitoare.

În concluzie, proprietarii de case și companiile ar trebui să ia în considerare cu atenție nevoile proprii de energie, spațiul pe acoperiș sau în alte locații destinate amenajării sistemului fotovoltaic precum și bugetul de care dispun pentru acest tip de investiție atunci când aleg un tip de panou fotovoltaic pentru sistemul lor. Alegând tipul potrivit de panou fotovoltaic, aceștia pot maximiza producția de energie solară a sistemului lor fotovoltaic, rămânând, în același timp, în limite rezonabile de buget.

Sursa foto: Pixabay.com