Programul "Casa Verde"
Sisteme fotovoltaice
Cum functioneaza panourile fotovoltaice?
Pentru a avea energie electrica de la soare, aveti nevoie de un panoul solar ce are o celula solara sau mai multe celule. Celula solara absoarbe o parte din particulele de lumina ce cad pe aceasta, numite si fotoni. Fiecare foton contine o cantitate mica de energie. Atunci cand un foton este absorbit, acesta elibereaza un electron din materialul celului solare. Deoarece fiecare parte a celulei solare este conectata la un cablu, un curent va trece prin acesta. Celula va produce electricitate ce poate fi folosita instantaneu sau inmagazinata in acumulatori.
|
1. Lumina (fotoni) |
| 2. Suprafata frontala | |
| 3. Strat negativ | |
| 4. Strat izolator | |
| 5. Strat pozitiv | |
| 6. Suprafata posterioara | |
Energia electrica este produsa atat timp cat panoul este expus la lumina. Materialele din care sunt fabricate celulele solare sunt semiconductoare si au o durata de viata de cel putin 20 de ani. Randamentul panourilor solare va scadea in timp. Ritmul de scadere in timp al randamentului este garantat de fiecare producator de panouri solare. Uzura panourilor este data de mediul inconjurator si modalitatea de montaj a acestora.
Celule solare
Celulele solare sunt de mai multe tipuri: monocristaline, policristaline, amorfe, film subtire, CIS (copper indium diselenide) si CdTe (cadmium telluride), CIGS, etc. Diferenta intre aceste celule consta in structura si modul cum sunt aranjati atomii. Acest lucru va da si un aspect specific fiecarei celule solare. Diferenta cea mai mare consta totusi in eficienta. Eficienta celulei se masoara in procentul de energie luminoasa transformata in energie electrica. Celulele solare monocristaline si policristaline au aproape aceasi eficienta fiind si cea mai mare din multitudinea de celule solare comerciale existente pe piata.
In ultimul timp, celulele solare CIS si CdTe au inceput sa fie disponibile pe piata in cantitati reprezentative.
Eficienta celulor solare |
|
|---|---|
Monocristaline: |
15-18 % |
Policristaline: |
13-15 % |
Amorfe: |
5-8 % |
Cadmium telluride: |
6-9 % |
Panourile Solare
Panourile solare sunt alcatuite din celule solare. Deoarece o celula fotovoltaica nu produce suficienta energie ca sa poata fi folosita eficient, este nevoie ca mai multe celule, acestea fiind legate in serie – paralel, formand astfel un panou fotovoltaic.
Panourile solare fotovoltaice sunt produse in diferite dimensiuni avand puteri variate. Cele mai folosite panouri in gama rezidentiala sunt cele de 50 si 75 W, iar pentru centrale fotovoltaice de puteri mari, panouri solare de 220W.
Suprafata unui panou solar cristalin de 50W este de aproximativ 0,5 m2.
Panourile solare se pot conecta si ele la randul lor in serie – paralel formand sisteme de puteri mai mari.
Un sistem solar ce va fi contectat la un singur charger trebuie sa aiba panouri solare de acelasi tip, acelasi producator, aceasi orientare si inclinare si sa nu fie umbrit partial. Daca acest lucru nu este posibil, se vor folosi mai multe chargere.
Panourile solare disponibile comercial au o eficienta cuprinsa intre 5 - 15%. Acest lucru inseamna ca 5-15% din energia luminoasa va fi transformata in energie electrica.
Laboratoare din toata lumea dezvolta tehnologii de panouri solare cu randament mult mai mare (aproape 30%). Dezavantajul acestor panouri solare cu eficienta foarte mare este costul de productie ridicat. Acest lucru a dus la dezvoltarea panourilor thin film (film subtire) ce au un randament mai scazut, dar costul lor este mic.
Sisteme fotovoltaice
Radiatia Solara
Soarele emite in mod continuu cantitati uriase de energie. O parte din aceasta radiatie ajunge pe Pamant. Cantitatea de energie ce ajunge pe Pamant intr-o zi este mai mare decat intregul consum al Pamantului pe durata unui an intreg. Totusi, nu toata energie Soarelui ajunge pe solul Pamantului. O parte este absorbita de atmosfera sau reflectata inapoi in spatiu.
Intensitatea luminii ce ajunge pe Pamant variaza in functie de perioada zilei, locatia si conditiile meteorologice. Radiatia solara ce ajunge pe Pamant se masoara in Wh/m2 pe zi sau KWh/m2 pe an. Pentru a simplifica calculele si a avea o baza comuna de calcul, s-a decis ca standard o putere de 1000Wh/m2 timp de o ora pentru o zi insorita. Aceasta putere se regaseste intr-o zi de vara pe o suprafata de un metru patrat unde Soarele este perpendicular pe aceasta.
Radiatia solara ce cade pe sol variaza atat cu perioada zilei, dar poate varia considerabil in functie de locatie, mai ales in zone de munte. Iradiatia solara variaza intre 1000KWh/m2 pe an in tarile din Europa de Nord si 2000 – 2500 KWh/m2 pe an in zonele cu desert. Aceste variatii intre locatii sunt date de diferentele de latitudine si conditiile meteorologice.
Orientarea
Raza luminoasa parcurge o linie dreapta de la Soare spre Pamant. La intrarea in atmosfera Pamantului, o parte din lumina se imprastie iar o parte ajuge la sol intr-o linie dreapta. O alta parte a luminii este absorbita de atmosfera. Lumina ce s-a imprastiat in atmosfera este ceea ce noi numim lumina difuza sau radiatie difuza. Raza de lumina ce ajunge pe suprafata solului fara sa fie imprastiala este denumita radiatie directa. Radiatia solara directa este cea mai cunoscuta si simtita in mod direct de catre oameni.
|
|
| 1. direct | |
| 2. absorbtie | |
| 3. reflexie | |
| 4. indirect | |
Numai o mica parte a radiatie solare ajunge cu adevarat pe solul Pamantului.
Un panou solar produce energie electrica chiar si cand nu exista radiatie directa. Asadar, chiar daca este innorat afara, un sistem solar va produce energie electrica. Totusi, cele mai bune conditii de obtinere a energiei electrice sunt in zilele insorite, iar panoul indreptat direct spre Soare. Daca nu se opteaza pentru siteme de orientare automata in functie de soare, se va face un compromis in asezarea panourilor. Pentru zonele ce se afla in emisfera nodica, panourile se vor orienta spre sud iar pentru cele din emisfera sudica, se vor orienta spre nord.
O mica deviatie de la orientare oprima nu va avea un efect simnificativ in productia de energie electrica anuala.
 |
|
Deviatii de 5 grade de la unghiul optim au un efect minor asupra productiei de energie electrica. Diferentele datorate conditiilor meteorologie au un efect mai important asupra sistemului fotovoltaic. Pentru sistemele independente, unghiul de inclinare se poate alege in functie de necesarul de energie electrica dintr-o anumita luna