Curentul electric este un element indispensabil vietii moderne. Acesta este utilizat in alimentarea unor consumatori cu functii multiple, oferind caldura, apa calda si punand in miscare tot felul de dispozitive ce usureaza viata si care permit practicarea unor meserii profitabile. De-a lungul timpului au fost intrebuintate diferite tipuri de sisteme pentru generarea curentului electric, insa majoritatea dintre acestea erau poluante, ceea ce a dus la dezvoltarea unui nou tip de furnizor de curent electric, si anume sistemele fotovoltaice. Dezvoltate mai intai pentru aprovizionarea satelitilor cu curent electric, panourile fotovoltaice au ajuns in prezent sa ofere o cantitate semnificativa de energie. In ultimii ani, in special odata cu cresterea preturilor la diversele tipuri de energie, populatia si intreprinzatorii sunt tot mai interesati in montarea unor sisteme fotovoltaice care sa transforme lumina gratuita a soarelui in curent electric.
In articolul de mai jos, veti afla care sunt principalele componente ale unui sistem fotovoltaic, ce functii indeplinesc acestea si care sunt avantajele si dezavantajele utilizarii unui astfel de mod de furnizare a energiei. In plus, veti descoperi care sunt criteriile de care trebuie sa se tina cont in momentul in care este necesara o decizie cu privire la componentele ce vor forma sistemul fotovoltaic implementat.
1. Componentele sistemului fotovoltaic – Tipuri si functii indeplinite
Sistemele fotovoltaice sunt acele instalatii ce preiau lumina solara si o transforma direct in curent electric. Un astfel de sistem este relativ simplu, numarul componentelor fiind redus, insa in spate sta o tehnologie de ultima generatie, care contribuie la atingerea unei eficiente sporite si la siguranta folosirii lui.
Avand in vedere preturile destul de ridicate la care se comercializeaza curentul electric si perspectivele asemanatoare pentru viitor, tot mai multi intreprinzatori aleg sa implementeze un astfel de proiect in vederea obtinerii unui profit consistent, dar si ca o contributie la sanatatea mediului inconjurator, avandu-se in vedere ca acest tip de energie este considerat o forma regenerabila, cu efect poluant minim.
Un sistem fotovoltaic se compune din cateva elemente de baza, cum ar fi panourile fotovoltaice, ce au rolul de a prelua lumina solara si de a o transforma in curent electric, sistemele de fixare ale acestora, care asigura stabilitate, invertorul care are rolul de a transforma curentul electric continuu furnizat de panouri in curent alternativ si alte componente importante, cum ar fi cablurile solare, acumulatorii, controlerele si contoarele de tip SMART.
Panourile fotovoltaice
Panourile fotovoltaice sunt elementele cele mai vizibile ale sistemului. Aceste componente se prezinta sub forma unor piese de forma dreptunghiulara, cu dimensiuni variabile, ce au incorporate celule fotovoltaice. Aceste din urma parti au rolul de a transforma radiatia solara in curent electric prin intermediul semiconductorilor. Cel mai utilizat semiconductor este siliciul, un material foarte abundent, care are proprietatea de a forma o jonctiune ce permite aparitia unei diferente de tensiune generatoare de curent electric.
Panourile fotovoltaice sunt formate din urmatoarele componente:
- rama metalica, de obicei fabricata din aluminiu;
- la suprafata este montat un geam transparent, ranforsat, tratat antireflex pentru a permite patrunderea unei cantitati cat mai mari de lumina solara;
- un strat izolator dintr-un material plastic rezistent la temperaturi inalte si la radiatii ultraviolete;
- celulele solare propriu-zise;
- in partea de jos este plasata o folie izolatoare.
In ceea ce priveste structura panourilor fotovoltaice, sunt disponibile mai multe variante, dintre care se remarca doua, datorita preturilor accesibile si a popularitatii lor. Cele mai eficiente sunt panourile monocristaline, care presupun o investitie mai mare. Panourile policristaline au un pret mai redus si o eficienta pe masura. Ambele variante utilizeaza siliciul ca material semiconductor. Exista in dezvoltare si alte tipuri de panouri ce folosesc drept semiconductori alte substante, mai eficiente, insa, deocamdata, aceste variante sunt foarte scumpe si nu sunt destinate utilizarii comerciale.
Sistemele de fixare
Sistemele de fixare sunt piese metalice, rezistente, cu greutate redusa, care au rolul de fixare a panourilor fotovoltaice in locurile in care vor fi plasate. In aceasta privinta exista doua tipuri de sisteme de prindere, cele destinate montarii panourilor pe acoperis si cele pentru fixarea lor la sol. Indiferent de tip, sistemele de fixare trebuie sa fie rezistente, atat mecanic, cat si la coroziune, aluminiul fiind varianta cea mai utila. In plus, este indicat ca sistemele de fixare sa fie special concepute pentru un anumit tip de substrat (pentru tigla metalica, tigla clasica, tabla ondulata etc.).
Invertorul
Invertorul este un dispozitiv electric, ce are in componenta numeroase piese care impreuna indeplinesc rolul de a transforma curentul electric, in asa fel incat sa poata sa fie folosit pentru aprovizionarea diversilor consumatori sau pentru injectarea in retea. Nevoia unui astfel de dispozitiv vine din proprietatea panourilor fotovoltaice de a furniza curent continuu. Acest tip de curent are o gama de utilizare redusa si, din acest motiv, este necesara prezenta invertorului. In afara de rolul principal de transformare a curentului, invertorul are si sarcina de a incorpora diverse module de protectie, care sa nu permita aparitia unor defectiuni in sistem sau in reteaua de curent electric.
Invertoarele disponibile pe piata sunt de trei feluri, deosebindu-se prin tipul de sistem fotovoltaic la care sunt conectate. Astfel, exista invertoare on-grid, destinate sistemelor care injecteaza curentul electric produs catre reteaua nationala, cele de tip off-grid care trimit curentul catre acumulatori si invertoarele hibride, ce functioneaza in ambele imprejurari.
Alte componente ale sistemului fotovoltaic
Pentru functionarea sistemului fotovoltaic, in afara panourilor si a invertoarelor, sunt necesare si alte componente, precum cablurile solare si conectorii speciali. Aceste elemente fac legatura dintre panouri, invertor si consumatori. Este important ca acestea sa aiba o calitate superioara, sa izoleze perfect conductorii si sa reziste la o gama diversa de temperaturi.
Tot in aceasta categorie se inscriu si alte echipamente electronice, ca de exemplu contoarele SMART bidirectionale, care masoara trecerea curentului electric in ambele sensuri (dinspre reteaua nationala catre consumator si dinspre sistemul fotovoltaic catre reteaua nationala). Se recomanda ca aceste echipamente sa fie plasate in cutii de protectie fotovoltaice pentru a nu se permite patrunderea umezelii in zonele sensibile.
In anumite cazuri, sistemul fotovoltaic trebuie sa fie completat si de alte doua componente. Este vorba despre varianta off-grid (in afara retelei). In acest caz este obligatorie prezenta unor acumulatori si a unui controler care reguleaza incarcarea pentru a avea curent electric la dispozitie, chiar si in momentele in care soarele nu lumineaza sau productia de curent electric nu este suficienta.
2. Avantajele si dezavantajele sistemului fotovoltaic
Producerea curentului electric cu ajutorul sistemelor fotovoltaice este in prezent o varianta din ce in ce mai intrebuintata, pentru ca ofera numeroase avantaje, atat pentru intreprinzatorii care aleg sa investeasca in aceasta directie, cat si pentru diversii consumatori care doresc sa aiba la dispozitie curent electric produs prin metode ecologice, ce nu afecteaza mediul inconjurator. Este adevarat ca pot aparea si unele dezavantaje ce trebuie sa fie cunoscute pentru a se face o alegere in deplina cunostinta de cauza.
Avantajele sistemului fotovoltaic
Numarul de utilizatori ai sistemelor fotovoltaice este intr-o crestere accentuata in majoritatea tarilor lumii, Uniunea Europeana, in special, punand accent si sprijinind in acelasi timp implementarea unor solutii ce utilizeaza resurse regenerabile, lumina solara fiind considerata o astfel de varianta. Acest lucru inseamna ca generarea curentului electric in acest mod poate fi facuta fara grija ca la un moment dat se va termina aceasta resursa ca in cazul petrolului, carbunelui sau chiar a combustibililor nucleari.
Principalele avantaje ale folosirii sistemului fotovoltaic sunt:
- Intreprinzatorii care aleg sa produca curent in acest mod pot obtine profituri consistente;
- Ofera independenta energetica in cazul in care se apeleaza la varianta off-grid;
- Posesorii de sisteme pot deveni prosumatori, adica excesul de curent electric produs si neconsumat poate fi injectat in retea, obtinandu-se compensare pentru consumul viitor sau chiar in anumite imprejurari recompense financiare;
- Productia fotovoltaica a curentului electric este ecologica (componentele sistemului nu sunt poluante, iar generarea curentului electric se face fara eliminarea in atmosfera sau in sol a unor substante toxice);
- Se pot obtine scaderi semnificative ale facturilor la utilitati, putandu-se ajunge chiar la nivelul zero;
- Dupa montaj intretinerea este foarte usoara, durata de viata a sistemului fiind de cel putin 25 de ani, fara interventii insemnate;
- Poate furniza curent electric in zonele in care nu exista retea nationala (este mai ieftina decat alte variante, ca de exemplu generatoarele cu combustibili fosili).
Dezavantajele sistemului fotovoltaic
Inainte de a se lua decizia utilizarii sistemelor fotovoltaice este indicat sa se cunoasca si posibilele dezavantaje. Trebuie stiut ca acestea pot fi eliminate sau reduse in mod semnificativ. Printre avantajele existente pot fi amintite urmatoarele:
- Investitia initiala este una destul de mare. Calculele arata ca amortizarea se face intr-un timp relativ scurt (3-7 ani), ramanand ca pe restul de viata generarea de curent electric sa fie complet gratuita;
- Un alt dezavantaj este legat de spatiul necesar. Clienti casnici au varianta montarii pe acoperis, insa pentru clientii de tip business este necesara o suprafata destul de intinsa de teren pentru ca investitia sa fie profitabila. Și in acest caz exista o solutie la indemana, si anume folosirea acelor terenuri cu valoare redusa, ce nu pot fi cultivate profitabil (terenuri nisipoase, sarate etc.);
- Sistemul fotovoltaic nu produce curent electric in timpul noptii si produce putin atunci cand stratul de nori este consistent. Solutia in acest caz este reprezentata de prezenta unor acumulatori care sa stocheze excesul de curent electric sau folosirea sistemului on-grid, conectat la reteaua nationala;
- Un dezavantaj care poate contribui la scaderea profitului este legat de scaderea eficientei panourilor odata cu trecerea timpului. Dupa cativa ani de functionare (10, 15, 20 de ani, in functie de modelul de panou) celulele fotoelectrice nu mai reusesc sa produca la fel de mult curent ca la inceput. Totusi, durata de viata utila este destul de lunga, iar inlocuirea panourilor cu unele noi, dupa cativa ani, nu este numaidecat o problema, mai ales ca, in viitorul apropiat, vor aparea tehnologii noi care vor permite fabricarea unor panouri fotovoltaice mult mai eficiente decat cele din prezent.
3. Criterii importante pentru alegerea corecta a componentelor sistemului fotovoltaic
Pe piata exista o multitudine de tipuri de componente ale sistemului fotovoltaic. Numerosi producatori pun la dispozitia clientilor atat panouri fotovoltaice, cat si invertoare si alte componente, facand destul de complicata alegerea, in special daca nu se tine cont de anumite criterii recomandate de catre specialisti.
In privinta panourilor fotovoltaice se pot face doua alegeri, fie varianta monocristalina, mai eficienta, dar mai scumpa, fie varianta policristalina, cu productie mai mica, dar si cu pret mai redus. Calculele au aratat ca varianta mai scumpa este si mai profitabila, deoarece pretul mai mare este amortizat mai rapid, datorita productiei crescute de curent electric. In cazul in care sunt disponibile sumele necesare se recomanda achizitia celor din prima categorie.
In ceea ce priveste invertoarele, se va tine cont de trei elemente. In primul rand, echipamentul trebuie sa fie compatibil cu tipul de instalatie (on-grid, off-grid, hibrid). In al doilea rand, este obligatoriu sa se realizeze o compatibilitate intre puterea totala a panourilor fotovoltaice si capacitatea invertorului de a face fata acestei cantitati. In al treilea rand, recomandate sunt acele invertoare care incorporeaza diverse tipuri de sisteme de siguranta care sa ofere protectie maxima atat sistemului, cat si utilizatorilor.
Nu se vor pierde din vedere nici sistemele de fixare. Acestea trebuie, pe langa rezistenta, sa ofere usurinta in montare, compatibilitate cu tipul de structura pe care panourile vor fi plasate si posibilitatea aerisirii panourilor in vederea evitarii aparitiei unor cresteri de temperatura ce limiteaza eficienta sistemului.
In concluzie, sistemele fotovoltaice pot fi de mare ajutor atat pentru consumatorii casnici, ce doresc sa-si scada facturile la curent electric, cat si pentru intreprinzatorii care urmaresc sa investeasca in producerea de curent electric, o utilitate cu cerere maxima si intr-o crestere accentuata.
Sursa foto: unsplash.com.
