Da li su potrebne dozvole za ugradnju solarnih panela? Plaća li se porez?

Ovo je svakako jedno od najčešćih pitanja koje dobijamo svakodnevno. Kako živimo u birokratskoj državi ljudi su već navikli da je za sve što žele da urade potrebna ogromna papirologija i dobijanje dozvola a mnogi se plaše i plaćanja poreza. Lepe vesti su da za ugradnju solarnih panela za svoje potrebe nisu potrebne nikakve dozvole kao da nema ni plaćanja poreza. Većina ljudi planira ugradnju solarnih panela za svoje potrebe, u vikendicama ili kućama kako bi smanjili račune za električne energiju.

Kada se želi potpuna energetska nezavisnost i kada želite da svu električnu energiju koju proizvedete trošite sami - ugradjuju se samostalni fotonaponski sistemi. Ovi sistemi se najčešće ugradjuju u vikendicama, brodovima ili nekim sličnim udaljenim objektima koji nisu priključeni na elektrodistributivnu mrežu. Za ugradnju ovih sistema nije potrebna nikakva dozvola niti se bilo kome treba bilo šta prijaviti. Dakle u pitanju su potpuno autonomni sistemi koji svu proizvedenu električnu energiju skladište u solane baterije odakle se ona kasnije koristi. Vise o tome kako funkcionišu samostalni fotonaposni sistemi možete pročitati u jednom od prethodnih postova.

Kada se želi u domaćinstvu smanjiti račun za struju onda se ugradjuje mrežni fotonaponski sistem. Mrežni fotonaponski sistemi su zapravo najpopularniji sistemi i najčešće se ugradjuju. Prilikom ugradnje ovih sistema objekat ostaje priključen na elektodistributivnu mrežu, dakle i dalje se dobija račun za električnu energiju ali je on umanjen za količinu energije koju proizvedu solarni paneli. Jeftiniji su od samostalnih fotonaponskih sistema jer ne sadrže baterije već se proizvedena električna energija isporučuje u elektrodistributivnu mrežu. Na zapadu se gotovo samo ovi sistemi i ugradjuju. Dakle moguće je postaviti na primer jedan solarni panel i za toliko smanjiti račun za struju, postaviti par komada pa smanjiti još više račun ili pak postaviti dovoljan broj panela pa proizvoditi više električne energije nego što trošimo. U slučaju da proizvodimo više energije nego što trošimo trebalo bi da dobijemo novac za to, medjutim u Srbiji ovo nije moguće za sada. Na zapadu recimo ljudi pokriju ceo krov sa solarnim panelima i prodaju električnu energiju i to po povlašćenim cenama i tako zaradjuju novac. Kod nas to za sada nije moguće, u najboljem slućaju je moguće podneti zahtev elektrodistribuciji da otkupi višak električne energije po tržišnoj ceni što nije dovoljno isplativo. Dakle ukoliko se odlučite za ugradnju mrežnog fotonaponskog sistema najisplatljivije je da ugradite dovoljno solarnih panela da pokrijete svoju potrošnju, kada radite na ovaj način nije potrebna nikakva dozvola niti zahtevi. Ukoliko želite da saznate više o mrežnim fotonaponskim sistemima pogledajte prethodni post o njima.

Kada je porez u pitanju, mnogi pričaju o primerima na zapadu i uvodjenju "solarnog poreza". Ono što je važno napomenuti je da se nigne ne plaća porez na postavljene solarne panele ili solarnu opremu, kao da se nigde ne plaća porez za korišćenje solarne energije za svoje potrebe. Porezi koji se plaćaju se odnose na domaćinstva koja zaradjuju prodajom električne energije, oni plaćaju porez na zaradu koju ostvaruju. Ranije je solarna energija bila subvencionisana na zapadu pa se ovi porezi nisu plaćali, sada je medjutim to postala rupa koju mnogi pokušavaju da iskoriste i zarade pa su porezi uvedeni. Dakle pravog solarnog poreza nigde nema a tesko da je verovatno da će ga ikada biti. Korišćenje solarne energije za svoje potrebe je i verovatno će zauvek ostati besplatno.

Jedini način da se u Srbiji zaradi ugradnjom solarnih panela je izgradnjom solarne elektrane. Solarne elektrane proizvode električnu energiju koja se ne koristi za svoje potrebe već isklučivo  za prodaju. Za izgradnju solarne elektrane potrebne su dozvole. Država raspisuje kvote na osnovu kojih se dodeljuju statusi povlašćenih proizvodjača licima koja ispune uslove. Sticanjem statusa povlašćenog proizvodjača potpisuje se ugovor na 12 godina i EPS otkupljuje svu proizvedenu električne energiju po povlašćenim cenama pa na taj način moguće zaraditi. Trenutno su sve kvote za dodelu statusa povlašćenog proizvodjača dodeljene i ne zna se kada će biti rspisane nove. Na sajtu ministarstva rudarstva i energetike možete pogledati vodic za investitore kao i sve ostale pravilnike vezane za izgradnju solarnih elektrana.

Solarna energija

Kako funkcioniše solarna energija

Sunčeva energija je neiscrpni i obnovljivi izvor energije. Kada se solarni sistem jednom postavi i počne da proizvodi upotrebljivu energiju, energija je besplatna. Solarna energija takodje predstavlja čistu alternativnu energiju za raliku od fosilnih goriva koja zagadjuju okolinu, prete našem zdravlju i doprinose globalnom zagrevanju. Kao izuzetno bogat energetski izvor, solarna energija je energija budućnosti.

U širem smislu solarna energija omogućava život na planeti Zemlji i predstavlja osnovu gotovo svakoj energiji koju koristimo. Sunce podstiče biljke da rastu, koje kasnije možemo sagoreti kao "biomasu", ukoliko se biljna masa odstavi da truli u močvarama i pod zemljom na milion godina, stvara se ugalj i nafta. Sunčeva toplota prouzrokuje temperaturne razlike izmedju područja, proizvodeći vetar koji pokreće vetrenjače. Voda isparava zbog sunca, pada u vidu kiše, vraća se nazad u reke i mora a tokom svog kretanja pokreće hidroturbine. Medjutim izraz solarna energija obično se odnosi na direktno iskorišćenje sunčeve energije za generisanje toplote ili električne energije.

Sunce kao izvor energije

Količina sunčeve energije koja pada na Zemlju je ogromna. Sve rezerve uglja, nafte i prirodnog gasa zajedno jednake su sunčevoj  energiji koja do Zemlje dodje za 20 sunčanih dana. Izvan Zemljine atmosfere , sunčeva energija iznosi oko 1300W/m2. Oko jedne trećine ove svetlosti se reflektuje nazad u svemir, a deo se apsorbuje i u atmosferi.

Do trenutka kada dotakne Zemljinu površinu, sunčeva energija opadne na oko 1000W/m2 u podne po sunčanom danu bez oblaka. U proseku na čitavoj površini planete, za 24h tokom cele godine, svaki kvadratni metar sakupi energiju koja odgovara barelu nafte ili 4,2kWh energije svaki dan. Pustinje, sa veoma suvim vazduhom i malom pokrivenošću oblacima, primaju najviše sunca - više od 6kWh/m2 na dan. Sunčeva energija varira tokom godišnjih doba, neka područja dobijaju jako malo sunčeve svetlosti tokom zime. Treba obratiti pažnju da ovi podaci predstavljaju maksimalnu dostupnu sunčevu energiju koja se može iskoristiti, ali solarni paneli i solarni kolektori iskorišćavaju samo odredjeni deo ove energije, u zavisnosti od njihove efikasnosti.

Pasivna solarna energija

Jedan jednostavan, očigledan način iskorišćenja sunca je osvetljenje i grejanje naših zgrada. Domaćinstva i poslovni objekti potroše više od jedne trećine ukupne energetske potrošnje u USA. Ukoliko se pravilno dizajniraju, objekti mogu prihvatati sunčevu toplotu zimi a smanjiti prihvatanje leti, a pritom koristiti sunčevu svetlost za osvetljenje tokom cele godine. Objekti dizajnirani na taj način iskorišćavaju pasivnu solrnu energiju - resusrs koji je moguće iskoristiti bez primene bez mehaničkih sklopova kako bi se pomoglo u grejanju. hladjenju ili osvetljavanju objekta. Jednostavna podesavanja prilikom dizajna objekta poput pravilnog orijentisanja objekta ka jugu, postavljanja većine prozora na južnoj strani objekta, postavljanje svetlarnika, tendi i drveća koje će praviti senku predstavljaju tehnike za iskorišćenje pasivne solarne energije. Objekti dizajnirani sa posebnim osvrtom na iskorišćenje sunčeve energije mogu biti udobni i lepi prostori za živom i rad.

Solarni kolektori

Pored korišćenja dizajna samog objekta kako bi se iskoristila pasivna sunčeva energija, na objekte je moguće postaviti solarne kolektore koji aktivno sakupljaju i skladište solarnu energiju. Solarni kolektori, na primer, postavljaju se na krovove objekata kako bi sakupljali sunčevu energiju za grejanje prostorija, grejanje vode i hladjenje prostorija. Većina njih su velike ravne ploče ofarbane u crno iznutra i pokrivene staklom. Unutar ove ploče nalaze se cevi kroz koje protiče tečnost za transfer toplote. Ovako dizajnirani solarni kolektori se nazivaju pločasti solarni kolektori. Ranije smo pisali o tome kako rade pločasti solarni kolektori. Postoje i vakuumski solarni kolektori koji se sastoje iz niza staklenih vakuumskih cevi spojenih u jedan sabirnik, ovi solarni kolektori su značajno efikasniji od pločastih solarnih kolektora. Pogledajte i ranije postove o tome kako rade vakuumski solarni kolektori, kao i poredjenje pločastih i vakuumskih solarnih kolektora.

Iako čudno zvuči, toplota dobijena iz solarnih kolektora takodje može pokretati sistem za hladjenje. U isparivačima za isušivanje, toplota iz solarnih kolektora se koristi da izvuče vlažnost iz vazduha. Kada vazduh postane suvlji, on takodje postaje i hladniji. Topli vlažni vazduh se razdvaja od hladnog vazduha i izbacuje se napolje. Drugi pristup je apsorpcioni hladnjak. Solarna energija se koristi za zagrevnje sredstva za hladjenje pod pritiskom, kada se pritisak oslobodi, ono se širi, hladeći vazduh oko sebe. Na ovom principu rade konvencionalni frižideri i klima uredjaji, i ovo je posebno efikasan pristup za kuće i kancelarije jer je kućama i kancelarijama hladjenje potrebnoi tokom dana kada ima sunca. Solarni kolektori se mogu iskoristiti i za grejanje bazena.

Izrael zahteva da sve nove kuće i apartmani koriste solarne kolektore za zagrevanje vode, i 92% postojećih domova na Kipru već koriste solarne kolektore za grejanje vode.

Koncentrirajući solarni kolektori

Korišćenjem ogledala i sočiva kako bi se sakupili sunčevi zraci, sistemi za solano grejanje mogu postići veoma visoke temperature čak i do 3000 stepeni. Ova toplota se može iskoristiti u industrijskim procesima ili za proizvodnju električne energije. Jedna od najvećih koristi velikih solarnih sistema za grejanje je mogućnost skladištenja sunčeve toplotne energije za kasnije korišćenje, koja omogućava proizvodnju električne energije čak i kada sunce više ne sija. Pravilno dimenzionisani sistemi za skladištenje, mogu transformisati solarnu elektranu u konstantnog snadbevača električnom energijom. Solarne elektrane bazirane na koncentrirajućim solarnim kolektorima biće u mogućnosti da se po proizvodnji električne energije takmiče sa velikim termo i nuklearnim elektranama.

Koncentrirajući solarni kolektori imaju tri glavna dizajna: parabolično korito, parabolicni
tanjir i centralni prijemnik.

Najčešći je parabolično korito, dugo zaobljeno ogledalo koje usmerava sunčevu svetlost na tečnost koja je u cevi koja se prostire paralelno sa ogledalom. Tečnost, na otprilike 300 stepeni, odlazi na centralni kolektor, gde proizvodi vodenu paru koja pokreće električnu turbinu.

Parabolični tanjir je po dizajnu sličan paraboličnom koritu, ali fokusira sunčevu svetlost u jednu tačku. Parabolični tanjiri proizvode mnogo veće temperature, i zbog toga bi u teoriji trebalo da proizvode električnu energiju mnogo efikasnije.

Obećavajuća varijanta paraboličnog tanjira koristi sterlingov motor za proizvodnju energije. Nasuprot automobilskog motora sa unutrašnjim sagorevanjem, u kom benzin sagoreva unutar motora i proizvodi toplotu koja prouzrokuje da se vazduh unutar motora širi i potiskuje klipove napolje, sterlingov motor proizvodi toplotu tako što ogledala reflektuju sunčevu svetlost na spoljašnost motora.

Treći tip koncentrirajućih solarnih kolektora je centralni prijemnik. Jedna ovakva solarna elektrana u Kaliforniji ima "energetski toranj" dizajniran tako da ogledala sa 17 jutara zemlje usmeravaju sunčevu svetlost na vrh ovog tornja od 80 metara. Ova intenzivna toplota kuva vodu, proizvodeći vodenu paru koja pokreće 10MW-ni generator koji se nalazi u osnovi tornja. Prva verzija ovog postrojenja, Solar One, radila je od 1982 do 1988 godine ali je imala dosta problema u radu. Rekonstruisana je u Solar Two tokom ranih 90tih godina, postrojenje uspešno demonstrira mogućnost i način da se solarna energija sakupi i sačuva na efikasan način. Uspeh solarne elektrane Solar Two otvorio je vrata daljem razvoju ove tehnologije.

Do današnjeg dana solarni kolektori dizajnirani kao parabolični tanjir  imali su najveći komercijalni uspeh od sve tri vrste koncentrirajućih solarnih kolektora. U najvećoj meri na ovaj uspeh paraboličnih tanjira uticala je izgradnja devet solarnih elektrana izgradjenih u M ojave pustinji od 1985 do 1991 godine. Sa rasponom od 14 do 80MW i sa zajedničkim kapacitetom od 354MW, svaka od ovih elektrana i dalje radi efikasno.

Solarni paneli

1839-te godine, Francuski naučnik Edmund Becquerel otkrio je da odredjeni materijali proizvesti električnu varnicu kada su izloženi svetlosti. Ovaj fotonaponski efekat iskorišćen je za izgradnju primitivne solarne ćelije od selenijuma kasnih 1880-tih godina. Tokom 1950-tih, naučnici u Bell laboratorijama ponovo su proučavali ovu tehnologiju i, koristeći silicijum, proizveli solarne ćelije koje su mogle 4% sunčeve energije konvertovati u električnu energiju. U roku od par godina, ove fotonaponske ćelije snadbevale su energijom svemirske letelice i satelite.

Najvažnije komponente fotonaponske ćelije su dva sloja poluprovodnog materijala uglavnom sastavljenih od kristala silicijuma. U jednom od prethodnih postova pisali smo o tome kako rade solarni paneli. Tri glavne vrste solarnih ćelija od silikona su: monokristalna ćelija, polikristalna ćelija i amorfna ćelija. Amorfni solarni paneli imaju malu efikasnost oko 5%, na tržištu su najzastupljeniji mokokristalni i polikristalni solarni paneli. Ukoliko vas zanima poredjenje ove dve vrste solarnih panela pročitajte naš post o razlikama izmedju monokristalnih i polikristalnih solarnih panela.

Čitav spektar egzotičnih materijala se ispituju kao eventalna zamena za silicijum u proizvodnji solarnih panela. Ovi materijali nude veću efikasnost i neke druge zanimljive osobine, uključujući i mogućnost proizvodnje amorfnih solarnih ćelija koje su osetljive na različite delove svetlosnog spektra. Redjanjem ćelija u više slojeva, mogle bi uhvatiti veći deo dostupne svetlosti. Iako amorfni solarni paneli od silicijuma imaju udeo u prodaji od svega 5% na globalnom tržištu, ova tehnologija najviše obećava po pitanju budućeg smanjenja cena i rasta prodaje.

Tokom 1970-tih, počelo se sa ozbiljnim radom kako bi se proizveli solarni paneli koji bi mogli da isporče jeftiniju solarnu energiju. Eksperimentisanjem sa novim materijalima i tehnologijama proizvodnje, proizvodjači solarnih panela uspeli su da brzo snize cenu solarnih panela.

Jedan od načina smanjenja cene proizvodnje solarne električne energije je da se poveća efikasnost ćelija, na taj način se dobija više snage za isti novac. Drugi pristup je da se smanje troškovi proizvodnje, koristeći manje novca da se proizvede ista količina snage. Treći pristup je smanjenje troškova ostatka sistema. Novi procesi proizvodnje i dizajni se konstantno pojavljuju na tržištu i pomažu smanjenju cena.

Istorijski gledano, većina solarnih panela se koristi za svrhe samostalnih fotonaponskih sistema, snadbevajući električnom energijom udaljena domaćinstva, predajnike mobilnih operatera, znakove pored puta, vodene pumpe, i milione solarnih satova i digitrona. Razvijene države vide solarne panele kao način da se izbegne izgradnja dugih i skipih dalekovoda  do udaljenih lokacija. Pogledajte našu ponudu samostalnih fotonaponskih sistema.

U novije vreme zahvaljujući sve nižim cenama solarnih panela, jakim inicijativama, i naprednim sistemima za merenje potrosnje el. energije solarni paneli su počeli sve više da se ugradjuju u mrežno povezane solarne sisteme i tako postaju sve zastupljeniji u domaćinstvima, kancelarijama i ostalim  objektima koji su već priključeni na elektrodistributivnu mrežu. Na nekim lokacijama, jeftinije je za elektrodistribuciju da ugradi solarne panele nego da nadogradi postojeću infrastrukturu kako bi ispunila povećanu potrebu za elektičnom energijom. U 2005-toj godini, po prvi put, postavljen je mrežno povezni solarni sistem u USA. Kako tržište solarnih panela nastavlja da raste, nastavlja da raste i trend ugradjivanja mrežno povezanih solarnih sistema. Ukoliko ste VI zainteresovani za ugradnju mrežnog solarnog sistema pogledajte našu ponudu istih.

Budućnost solarne energije

Solarne tehnologije su spremne za značajan rast u 21 veku. Sve više i više arhitekta i preduzimača prepoznaju vrednost pasivne solarne energije i uče kako efikasno da je primene prilikom dizajniranja objekata. Solarni sistemi za grejanje vode se mogu ekonomski takmičiti sa konvencionalnim sistemima, a eventualne poreske olakšice koje neke države daju ih čine još pristupačnijim. A kako cene solarnih panela nastavljaju da padaju, ugradnja solarnih panela na većim projektima se tek očekuje.

Agresivna finansijska inicijativa u Nemačkoj i Japanu načinila je ove države globalnim liderima u primeni solarne energije.

Kako solarna industrija nastavlja da raste, biće povremenih uspona i padova. Na primer, tokom  2007-me i 2008-me godine, potrebe za proizvodnjom kvalitetnog silicijuma dovela je to kratke nestašice istog što je dovelo do privremenog rasta cena solarnih panela. Takodje, postojali su i manji problemi za mrežno povezane solarne sisteme oko povezivanja na elektordistributivnu mrežu. Ali svi ovi problemi su rešivi, i solarna energija bi mogla igrati veću ulogu u ukupnoj proizvodnji električne energije i većoj energetskoj nezavisnosti. Takodje solarna energija smanjuje zavisnost od fosilnih goriva, smanuje se zagadjenje vazduha i tako se bori protiv globalnog zagrevanja.

Istorija solarnih panela

1839 godine 19godišnji Aleksandar Edmon Bekerel otkrio je fotonaponski efekat. Ovo je fizički proces tokom koga solarna ćelija konvertuje sunčevu svetlost u električnu energiju. Osnove moderne solarne ćelije možemo bolje pratiti po radovima Vilijama Grils Adamsa.

1876 Adams je otkrio da selen generiše električnu energiju kada je izložen sunčevoj svetlosti. Ovaj važan dan u istoriji solarne energije je dokazao da čvrsti materijal može konvertovati sunčevu svetlost u električnu energiju bez zagrevanja i bez pokretnih delova.

Solarne ćelije od selena su bile revolucionarne ali nisu bile dovoljno efikasne da elektronsku opremu snadbevaju električnom energijom. Ovo poglavlje u istoriji solarnih panela počinje tek 1953 kada je u Bell laboratorijama Gerald Pearson napravio solarnu ćeliju od silicijuma umesto od selena. Solarna ćelija je konačo bila spremna da se pusti u rad.

Nažalost solarne ćelije su se u to vreme mogle koristiti samo za pokretanje maketa podmornica i aviona jer su bile preterano skupe.

Pitate se koliko skupe? Oko 300 dolara po W(vatu). U to vreme su mnogi predvidjali neuspeh solarnim ćelijama jer ovo je bila zaista velika cifra.

Tokom 60tih u jeku je bio Hladni rat izmedju Amerike i Rusije. Sateliti su se pojavili kao nova tehnologija za posmatranje u ovom ratu, ali za njihov rad bio je potreban stabilan izvor energije.

Na razvoj solarnih panela veliki uticaj je imao Hladni rat. Obični ljudi pogledaju cenu od 300 dolara po W i kažu " ne hvala", ali vlada Amerike je bila spremna da plati ovu cifru. To je bila prekretnica u istoriji solarnih panela. Tehnologija solarnih panela se razvijala rukovodjena vojnom industrijom sve do kraaja 60tih, kada su solarni paneli postali prihvatljiv izvor energije za satelite. 

Solarna energija na krovovima zgrada i kuća je i u to vreme delovala miljama daleko, medjutim, ranih 70tih Eliot Berman je dizajnirao solarnu ćeliju od jeftinijih materijala. Ovo je spustilo cenu solarnih panela na 20 dolara po W, i učinila solarne panele pristupačne i dostupne za korišćenje u udaljenim objektima poput svetionika.

Tokom narednih godina solarni paneli su se počeli koristiti od strane obalske straže i železnica. Zemlje u razvoju su takodje počele da koriste solarne panele za pokretanje pumpi za vodu kao i za rasvetu, televizore i radio.

Kako su cene solarnih ćelija padale tokom godina, solarni paneli su postali pristupačni većem broju ljudi i primenjivani su na sve većem broju različitih objekata. Pa su tako počeli da se ugradjuju na kuće koje su udaljene od elektrodistributivne mreže, stajališta za autobuse, telefonske govornice...

Danas, sve veći broj ljudi ugradjuje solarne panele na svoje krovove i koristi solarnu energiju za snadbevanje svog domaćinstva. Solarna industrija je jedna od najbrže rastućih industrija.

Solarna energija dozivljava široku primenu i ušli smo u novu eru u isoriji solarnih panela. Kako cena solarnih panela nastavlja da pada, budućnost solarnih panela je sve svetlija.

Pogledajte i blog o tome kako rade solarni paneli, a trenutnu ponudu i cene solarnih panela pogledajte na našem sajtu.

Koliko solarnih panela je potrebno za prosečno domaćinstvo?

Prethodni post "Koliko solarnih panela je potrebno za jednu kuću i koliko to košta?", izazvao je dosta reakcija. Iako je ideja bila da se objasni da veličina solarnog sistema za jedno domaćinstvo zavisi od potrošnje električne energije u samom domaćinstvu, većina čitalaca je trežila konkretan primer. U ovom postu pokušaću da odgovorim konkretno šta je potrebno za recimo jedno prosečno domaćinstvo, naravno opet ponavljam sve je ovo okvirno. Pa da počnemo...

Pretpostavimo da jedno prosečno domaćinstvo ima: bojler, električni sporet, frizider, veš mašinu, televizor, računar, 10tak sijalica...

Najveći potrošači električne energije u domaćinstvu su termalni potrošači, dakle bojler i električni šporet. Odmah iza njih su veš mašina i frižider. Televizori, računari, punjači telefona su najmanji potrošači električne energije.

U našim proračunima pretpostavićemo da naši uredjaji imaju sledeću snagu:

Bojler 80l - 2000W
Električni šporet - ringla 1000W + rerna 2000W
Frižider - 300W
Veš mašina - 2000W
Televizor - 100W
Računar - 150W
Sijalica - 15W

Još jedna bitna stvar je što ne troši svaki bojler isto električne energije, kao ni svaki računar itd. Koliko tačno troši svaki Vaš uredjaj možete naći na njegovoj poledjini na nalepnici sa specifikacijom (snaga izražena u W). Zbog ove razlike u potrošnji uvedena je takozvana energetska klasa ili energetski razred proizvoda, pa kada odete da kupite recimo novu veš mašinu videćete da u njenoj specifikaciji piše energetska klasa A ili B ili A+. Uredjaji sa energetskom oznakom A+++su energetski najefikasniji uredjaji koji koriste najmanje električne energije u svom radu, za njima slede A++ i A+, pa A, pa B, pa C itd. Obratite pažnju na ovo prilikom kupovine kućnih aparata, kupovinom energetski efikasnih aparata možete smanjiti potrošnju električne energije.

Kao prvi primer uzećemo da želite da ugradite samostalni fotonaponski sistem

Već smo pisali o tome kako rade samostalni fotonaponski sistemi. Kada ugradite samostalni fotonaponski sistem to znači da ste nezavisni od mreže i da možete da trošite samo onu električnu energiju koju sami proizvedete. Ovo je jako bitno jer se javljaju zablude da je jednim solarnim panelom moguće zadovoljiti potrebe čitavog domaćinstva.

Proračun je sledeći: množi se snaga svakog uredjaja sa brojem radnih sati u toku dana i na kraju se sve dobijene vrednosti saberu. Tako se dobija koliko kilovat časova (kWh) trošimo na dan.

Bojler: 2000W x 3h = 6000Wh
Električni šporet ringla:1000W x 1h = 1000Wh
Električni šporet rerna: 2000W x 0,5h = 1000Wh
Frižider: 300W x 7h = 2100Wh (iako frižider radi 24h, efektivno radi mnogo manje odnosno samo kada ponovo dostiže potrebnu temperaturu)
Veš mašina: 2000W X 0,5h = 1000Wh
Televizor: 100W x 6h = 600Wh
Računar: 150W x 5h = 750Wh
Sijalice: 15W x 10kom x 2h = 300W

Kada se sve to sabere dobija se 6000Wh+1000Wh+1000Wh+2100Wh+1000Wh+600Wh+750Wh+60W=12750Wh odnosno 12.75kWh

Jedan solarni panel u proseku na dan efektivno radi od 4-5h ako uzmemo da solarni panel ima snagu od 250W mnozenjem sa 4.5h dodijamo da jedan solarni panel na dan proizvodi 1125Wh odnosno 1,125kWh.

Ako našu dnevnu potrebu za električnom energijom od 12,75kWh podelimo sa 1,125kWh koliko proizvodi jedan solarni panel dobijamo da nam je potrebno 12 solarnih panela. Na jedan solarni panel od 250W obično idu 2 solarne baterie od po 100Ah, i potreban je još i invertor od recimo 5kW koji se pokazao kao sasvim zadovoljavajući izbor za prosečno domaćinstvo a i ostavlja prostora za eventualnu nadogradnju solarnog sistema.

Kao što vidite polovina potrošnje električne energije (6000Wh od 12450Wh) odlazi na bojler, ukoliko recimo ugradite solarno termalni sistem za grejanje vode trošićete upola manje električne energije i trebaće Vam duplo manje solarnih panela dakle 6 komada.

Ukoliko umesto električnog šporeta koristite plin uštedećete još 2000Wh na dan pa će vaše potrebe zadovoljiti 4 solarna panela.

Dakle malim modifikacijama moguće je značajno smanjiti potrošnju električne energije a samim tim i uštedeti ugradnji manjeg solarnog sistema. Komplernu ponudu samostalnih fotonaponskih sistema kompanije Pare Na Sunce možete pogledati na našem sajtu. Ponudu naših solarno termalnih sistema za grejanje vode takodje možete pogledati na našem sajtu.

Kao drugi primer uzećemo da želite da ugradite mrežno povezani solarni sistem

Već smo pisali o tome kako rade mrežno povezani solarni sistemi. Ugradnjom mrežno povezanog solarnog sistema i dalje ostajete priključeni na elektrodistributivnu mrežu i uvek možete koristiti i električnu energiju od EPS-a ukoliko Vaš solarni sistem ne proizvede dovoljno. Proračun dnevne potrebe za električnom energijom je i dalje isti ali sada se ne mora cela potrošnja pokriti električnom energijom iz solarnih panela. Dakle ukoliko želimo da pokrijemo kompletnu dnevnu potrebu za električnom energijom od 12,75kWh onda nam i dalje treba 12 solarnih panela od po 250W. Medjutim ukoliko želimo da pokrijemo polovinu potrošnje treba nam 6 solarnih panela a ostatak potrebne električne energije koristićemo iz elektrodistributivne mreže. Najisplatljivije je pokriti deo potrošnje za koliko domaćinstvo ulazi u crvenu zonu i plaća skuplji kWh. Ovi sistemi su poprilično jeftiniji od samostalnih zato što u njima nema solarnih baterija, samim tim se i brže isplate. U Zapadnoj Evropi i Americi se gotovo samo ovi sistemi i ugradjuju u domaćinstva.  Sve cene mrežno povezanih solarnih sistema možete podledati na našem sajtu.

Dakle na kraju bi mogli da zaključimo da je za prosečno domaćinstvo potrebno od 4-12 solarnih panela u zavisnosti šta se i kako koristi u tom domaćinstvu. Česte su zablude da je jedan solarni panel dovoljan da električnom energijom snadbeva celo domaćinstvo kao i zablude da je solarna energija preskupa. Lako je izračunati da se solarni sistemi isplaćuju u periodu od 5-10 godina a njihov zivotni vek je i do 30 godina. Ako se u obzir uzmu stalna poskupljenja električne energije onda se solarni sistemi isplate i znatno brže. U svakom slučaju solarna energija nikada nije bila pristupačnija.

Primena solarne energije u domaćinstvu

Solarna energija je energija koja se dobija od Sunca. Ima je u izobilju i obnovljiv je izvor energije. Od davnina se solarna energija koristi na razne načine. U današnje doba usled zabrinutosti za globalno zagrevanje, klimatske promene i konstantan rast cena energenata, pronalaze se novi načini i razvijaju nove tehnologije kako bi se ova energija iskoristila na što bolji način.

Po načinu na koji se solarna energija sakuplja i distribuira, pravi se glavna podela na pasivno i aktivno iskorišćenje solarne energije. 

Pasivno iskorišćenje solarne energije

Pasivno iskorišćenje solarne energije podrazumeva ne korišćenje bilo kakvih mehaničkih ili električnih uredjaja, već iskorišćavanje solarne energije na pasivan način recimo orijenracijom kuće prema jugu. Klasičan primer pasivne upotrebe solarne enegije su recimo plastenici, sunčevo zračenje prolazi kroz providnu foliju i zagreva unutrašnjost platenika i na taj način za par meseci produzuje sezonu gajenja povrća ili voća. Primenom ovog modela na kuću mogu se značajno smanjiti troškovi za grejanje, pa čak i prepoloviti, u odnosu na troskove grejanja na klasičan način bez pomoći pasivnog grejanja. Efikasnost pasivnog solarnog sistema zavisi od orijentacije objekta kao i termalne mase unutrašnjih zidova, odnosno njihove sposobnosti da skladište i proslede sakupljenu toplotu.

Sistem za pasivno sakupljanje solarne energije se najčešće oslanja na prozore orijentisane ka jugu koji se ponašaju poput kolektora i sakupljaju sunčevu energiju. Prikupljena energija se distribuira po osnovnim zakonima termodinamike , koji kažu, da toplota prelazi sa toplih na hladne povšine i prostore.

Aktivno iskorišćenje solarne energije

Aktivni sistemi za iskorišćavanje solarne energije koriste dodatne uredjaje i dodatne izvore energije za pokretanje ventilatora, pumpi ili ostale opreme neophodne da bi se solarna energija sakupila, sačuvala i konvertovala u toplotnu ili električnu energiju. Kada se solarna energija apsorbuje, skladišti se za kasniju upotrebu. Manji solarni sistemi mogu snadbevati domaćinstvo strujom i toplom vodom, dok se veći solarni sistemi mogu koristiti za snadbevanje strujom i toplom vodom čitavih gradova.

Aktivni sistemi su dosta kompleksniji kada je način funkcionisanja u pitanju od pasivnih, ali njohova instalacija i primena je jednostavna i visoko pouzdana. U aktivnim solarnim sistemima se koriste solarni paneli i solarni kolektori. Solarni paneli se koriste za proizvodnju struje a solarni kolektori za grejanje vode. Upotrebom solarnih panela je moguće dobiti i struju ali se to radi samo u velikim elektranama a ne u domaćinstvima, jer je neophodna velika snaga kolektora koja će vodu zagrejati i pretvoriti u vodenu paru a zatim se od vodene pare dobija struja. 

Već smo pisali o tome kako solarni paneli rade, kao i o solarnim kolektorima.

Kombinovanjem solarnih panela, solarnih kolektora i ostale opreme dobijamo solarne sisteme. Postoji više vrsta solarnih sistema: samostalni fotonaponski sistemi, mrežno povezani fotonaponski sistemi, solarno termalni sistemi, hibridni solarni sistemi. Solarne elektrane su takodje vrsta solarnih sistema ali nisu namenjene za upotrebu u domaćinstvu već za prodaju proizvedene struje.

Samostalni fotonaponski sistemi se koriste za proizvodnju struje kada je potrebno obezbediti potpunu autonomiju i nezavisnost. Sastoje se od solarnih panela, kontrolera napona, solarnih baterija, invertora i prateće opreme. Idealni su za udaljene objekte poput vikendica, brodova, sistema za zalivanje i slično. Vise o samostalnim fotonaponskim sistemima možete pročitati ovde.

Mrežno povezani fotonaponski sistemi se koriste za proizvodnju struje ali se takodje povezuju na elektrodistributivnu mrežu. Za njihovu ugradnju neophodno je da objekat bude priključen na elektrodistibutivnu mrežu. Koriste se prevashodno za smanjenje računa za struju. Sastoje se od solarnih panela, mrežnog invertora i prateće opreme. Više o ovim sistemima možete pročitati ovde.

Solarno termalni sistemi se koriste za grejanje sanitarne vode, za grejanje domaćinstva, grejanje bazena... Sastoje se od solarnog kolektora, solarnog bojlera, solarnog kontrolera, cirkulacione pumpe i prateće opreme. Više o solarno termalnim sistemima možete pročitati ovde.

Hibridni solarni sistemi su kombinovani sistemi za proizvodnju struje i grejanje vode. U praksi su zapravo dva nezavisna sistema, jedan solarno termalni za grejanje vode a drugi samostalni fotonaponski sistem ili mrežno povezani fotonaponski sistem za proizvodnju struje.

Samostalni fotonaponski sistemi

Gde god nema elektrodistributivne mreže ili gde su troškovi priključenja na istu preveliki, samostalni fotonaponski sistemi se mogu koristiti za proizvodnju potrebne električne energije. Ovi sistemi se najčešće koriste u vikendicama, objektima udaljenim od elektrodistributivne mreže, u sistemima za navodnjavanje, za pokretanje pumpi za vodu, brodovima, kamperskim prikolicama i slično. Da su ovi sistemi odličan izbor za vikendice lako je zaključiti i na osnovu cena gde priključak na elektrodistributivnu mrežu košta oko 1000 evra, neki osnovni samostalni sistem za vikendice se može ugraditi za isti novac dok kasnije nemate račun za el. energiju. Nazivaju se jos i stand alone solarni sistemi, baterijski silarni sistemi ili nezavisni solarni sistemi.

Pošto solarni paneli proizvode električnu energiju samo tokom dana, neophodno je skladištiti energiju kako bi se mogla koristiti noću ili tokom oblačnih dana. U solarnim sistemima se koriste specijalne solarne baterije, koje imaju visoku efikasnost pri punjenju kako sa niskim tako i sa visokim naponima. U sistemima se koristi i kontoler napona koji sprečava prepunjavanje baterije takodje postoji i zaštita od dubokog pražnjenja baterije. Usled razlike u proizvodnji električne energije u letnjem i zimskom periodu, samostalni solarni sistemi se ili za nijansu predimenzionišu kako bi se pokrila i minimalna potrebna proizvodnja električne energije tokom zime, ili se sistem u zimskom periodu potpomaže upotrebom dizel agregata.

Solarni paneli će proizvesti električnu energiju koja će na izlazu iz baterija u većini slučajeva dati 12V ili 24V jednosmernog napona (DC). Pošto svi kućni aparati rade na naizmeničnom naponu od 220V, neophodno je koristiti invertor kako bi se omogućio nesmetani rad ovih aparata.

Jedan od najvažnijih zadataka prilikom projektovanja samostalnog fotonaponskog sistema je da se na osnovu predvidjene energetske potrošnje i prosečnog sunčevog zračenja na lokaciji odredi potreban broj solarnih panela i kapacitet solarnih baterija.

Generalno ukoliko planirate da ugradite samostalni fotonaponski sistem treba da obratite paznju na energetsku efikasnost uredjaja koje koristite. Trebalo bi da koristite štedljivu rasvetu, energetski efikasne aparate i da izbegavate upotrebu termičkih uredjaja poput šporeta i biojlera. Ukoliko povećate energetsku efikasnost trebaće Vam manji samostalni fotonaponski sistem. Pročitajte tekst 12 načina da povećate energetsku efikasnost u svom domu pre nego što ugradite solarne panele.

Proračunavanje veličine samostalnog fotonaponskog sistema

Procena prosečne dnevne potrošnje električne energije

Ovo se radi tako što se snaga svakog uredjaja koji koristite pomnoži sa brojem sati koliko radi u toku dana i onda potrošnja svih pojedinačnih uredjaja sabere kako bi se dobila konačna potrošnja. Na poledjini svakog el. uredjaja možete naći nalepnicu na kojoj piše snaga (Power) izražena u W (vatima).

Primer:
Štedljiva sijalica snage 20w x 5 radnih sati tokom dana = 100Wh odnosno 0.1kWh (1kw = 1000W)
Laptop računar snage 100W x 4 radna sata = 400Wh odnosno 0.4kWh
Bojler snage 2kw x 4 radna sata = 8kWh

Dakle u zbiru ovi uredjaji troše 8.5kWh dnevno.

Odredjivanje potrebnog broja solarnih panela

Da bi se odredio broj potrebnih solarnih panela potrebno je imati podatak o sunčevom zračenju na odredjenoj lokaciji, za ovu namenu koriste se specijalizovani softverski paketi mada se okvirne infromacije mogu naći i na internetu. Prosečna količina sunčevog zračenja za Srbiju iznosi 4 kWh/m2/na dan. Da bi se dobila količina proizvedene električne energije potrebno je da ovaj broj pomnozite za snagom solarnog panela (kWp iz specifikacije solarnog panela).

Primer:
Solarni paneli snage 1kW na dan mogu da proizvedu 1kw x 4 kWh/m2/na dan = 4 kWh/na dan

12 Načina da povećate energetsku efikasnost u svom domu pre nego što ugradite solarne panele

Iako su cene solarnih panela konstantno sve niže i pristupačnije, možete uštedeti još više novca ukoliko svoj dom učinite energetski efikasnijim pre ugradnje solarnih panela. Gotovo 40% energije u većini domova potroši se zbog loše izolacije i drugih faktora.

Ukoliko se pristupi povećanju energetske efikasnosti pre ugradnje solarnih panela, mogu se smanjiti energetske potrebe a samim tim trebaće Vam manji solarni sistem. Manji sistem naravno znači i manja cena.

U Srbiji je najavljeno da će se gradjanima davati povoljni krediti, ili povraćaj dela uloženog novca za investicije u oblasti energetske efikasnosti domaćinstva.

Kao što je već napomenuto, gotovo 40% energije u domovima se izgubi usled loše izolacije ili neefikasnih elektro uredjaja. Jako je bitno posvetiti paznju ovim stvarima, ukoliko se to ispravi dramatično se može smanjiti potrošnja energije.

Koristite štedljive sijalice ili LED sijalice

Za ovo ste verovatno već čuli do sada mnogo puta, ali prosto je neverovatno koliko su klasične sijalice i dalje u upotrebi. Klasična sijalica troši oko 6 puta više električne enegije od štedljive ili LED sijalice. Pomnožite ovo sa svakom sijalicom koju imate u domaćinstvu i videćete koliko mnogo energije bacate. Sto se tiče boje svetla i topline, novije generacije štedljivih i LED sijalica su mnogo bliže boji i toplini klasičnih sijalica. Viša cena štedljivih i LED sijalica veoma przo se opravdakada se u obzir uzme njihov životni vek i često "crkavanje" klasičnih sijalica.

Ugasite svetla

Bez obzira koju vrstu sijalica koristite, nema smisla držati je upaljenom ukoliko u prostoriji nema nikoga. Jednostavno pravilo: ko zadnji izadje iz prostorije, gasi svetlo. Drugo rešenje je senzor pokreta. Senzori pokreta uključuju svetla kada udjete u prostoriju a gase kada senzori ne detekuju nikakav pokret odnosno kada nikoga nema u prostoriji.

Pronadjite fantomske/vampirske potrošače

Ovaj izraz se odnosi na Vaše televizore, računare, DVD plejere, punjače... Iako su ovi uredjaji isključeni, oni  odnosno napajanja unutar njih, troše vredne kilovate energije a samim tim i Vaš novac. Jednostavno rešenje je da koristite produžni kabl sa prekidačem, i da isključite prekidač kada ne koristite ove uredjaje.

Kupite enregetski efikasne uredjaje

Energetski efikasni uredjaji imaju na sebi oznaku Energy Star, ponekad koštaju nešto više ali štede Vam mnogo električne energije tokom korišćenja ovo se pogotovo odnosi na uredjaje koji su često uključeni poput recimo frižidera. A kada kupite novi frižider nemojte stari staviti u garažu kao pomoćni, ovo će potpuno poništiti efekat štednje.

Učinite da Vaš frizider bude još efikasniji

Čistite kalemove na Vašem frižideru dva puta godišnje. Prljavštvina izolira (greje) tečnost koja treba da rashladi Vaš frizider i prouzrokuje da frižider troši više energije kako bi održavao hladniju temperaturu. Postarajte se da ostavite dovoljno prostora izmedju frizidera i zidova kako bi vazduh mogao nesmetano da cirkuliše. Takodje, potrudite se da frižider nepozicionirate pored mašine za pranje sudova, rerne ili nekog drugog uredjaja koji greje frižider i otežava mu rad. I na kraju, nemojte držati vrata frižidera dugo otvorena.

Podignite temperaturu na termostatu frižidera

Vaš frižider treba da bude hladan, ali ne ledeno hladan. Podesite termostat na 5C ili čak više.

Kupite programabilni kućni termostat i koristite ga

Mnogi ljudi kupe programabilni termostat za grejanje i nikada ga ne koriste. Podesite termostat da isključuje kada odlazite na posao i da pali grejanje neposredno pre nego što dolazite sa posla.

Probajte da ne koristite sušač veša

Električni sušač veša troši zaista mnogo električne energije, probajte da svoj veš sušite na zici uz pomoć Sunca.

Umesto el. bojlera, probajte da vodu grejete na plin ili pomoću solarnih kolektora

Umesto klasičnog električnog bojlera, vodu grejte na plinski bojler ili još bolje pomoću solarnih kolektora. Grejanje vode u električnom bojleru je veoma neefikasno i skupo.

Za kuvanje koristite plin umesto električnu energiju

Plin greje mnogo efikasnije nego električna energija. Mikrotalasne peći su takodje efikasne.

Obratite paznju na grejanje i rashladjivanje prostorija

Najveći energetski potrošači su uredjaji za grejanje i rashladjivanje, a samim tim i najviše novca troše. Kupite visokoefikasne klima uredjaje i peći za grejanje, postarajte se da dobro izolujete sve prostorije i zamenite stolariju. Dobra izolacija će se postarati da u Vašem domu bude zimi toplije a leti hladnije.

Mitovi o solarnoj energiji

Mit broj 1: Solarni paneli će u budućnosti biti mnogo efikasniji i zato treba sačekati sa njihovom ugradnjom

Činjenica: Mediji vole da pričaju o razvoju i napredku novih tehnologija, ali istina je da mi i dalje koristimo solarnu tehnologiju iz 60tih i 70tih. U odnosu na to doba tehnologija se samo blago unapredila i postala efikasnija (za razliku od kompjutera i mobilnih telefona koji su dramatično napredovali u kratkom vremenskom periodu). Sa trenutnom stabilnošću koju solarni paneli imaju i sa obzirom na njihovu dugotrajnost (30tak godina) - solarni paneli su isplativi za ugradnju već danas. Pročitajte i tekst posvećen efikasnosti solarnih panela kao i kako rade solarni paneli.

Mit broj 2: Solarni paneli ne rade po hladnom vremenu, oblačnom vremenu niti u hladnijim klimatskim zonama

Činjenica: Solarni paneli zapravo bolje rade po hladnom vremenu nego kada je previše toplo. Po toplom vremenu su veći gubici. Solarni paneli rade na Sunčevo zračenje a ne na toplotu. Čak i tokom oblačnih dana oni će proizvesti odredjenu količinu električne energije. Sve ovo možda zvuči kontradiktorno, ali solarni paneli više električne energije proizvode leti jedino zato što je leti duži dan nego zimi.

Mit broj 3: Solarni paneli zahtevaju održavanje

Činjenica: Solarni paneli nemaju pokretne delove i ne zahtevaju regularno održavanje. Tipično se preporučuje da se solarni paneli očiste bar jednom godišnje, ali mnogi vlasnici svoje solarne panele nečiste nikada već se uzdaju u kišu da će odraditi posao umesto njih. Ovo će uglavnom prouzrokovati zanemarljiv gubitak na efikasnosti (oko 5%) tokom životnog veka solarnog panela. Naravno ukoliko velike naslage prašine, snega ili nekog drugog materijala napadaju na solarne panele potrebno je da ih uklonite. Današnji moderni solarni sistemi ugradjuju se sa sitemima za nadgledanje koji Vam omogućavaju da momentalno primetite svaki pad u efikasnosti.

Mit broj 4: Solarni paneli će prouzrokovati oštećenja na mom krovu

Činjenica: Solarni paneli zapravo štite i čuvaju deo krova iznad koga su postavljeni. Solarni paneli se montiraju na aluminijumsku konstrukciju koja je lagana i veoma pouzdana, kada je prokišnjavanje u pitanju konstrukcija je takodje veoma pouzdana i dobro spojena sa krovom tako da nema prokišnjavanja.

Ukoliko je Vaš krov u lošem stanju i treba mu popravka, onda to treba uraditi pre ugradnje solarnih panela. Sami solarni paneli neće prouzrokovati nikakva oštećenja na Vašem krovu.

Mit broj 5: Solarni paneli su preskupi tako da se nikada neće otplatiti

Činjenica: Ovo je možda i jedan od najvećih mitova o solarnoj energiji. Većina ljudi veruje da samo bogati mogu sebi da priušte solarni sistem. Činjenica je da su solarni paneli postali pristupačni svima, i da se na svaku kuću mogu ugradili kako bi smanjili račun za električnu energiju. Ljudima koji poseduju vikendice ili manje objekte je jeftinije da ugrade manji samostalni fotonaponski sistem nego da plaćaju priključak na elektrodistributivnu mrežu. Mnoge banke daju povoljne kredite za obnovljivu energiju i energetsku efikasnost, a sa obzirom na vek trajanja solarnih sistema čak se i dizanje kredita isplati na duže staze.

Mit broj 6: Solarnim panelima je neophodan sistem za praćenje Sunca kako bi bili efikasni

Činjenica: Iako sistemi za praćenje Sunca mogu povećati efikasnost solarnih sistema, oni uglavnom ne povećavaju efikasnost toliko da bi opravdali investiciju. Sistemi za praćenje Sunca su isplativi na velikim projektima i velikim solarnim elektranama.

Koliko su solarni paneli zaista efikasni?

Koja je tipična efikasnost solarnih panela?

Efikasnost većine solarnih panela je izmedju 11-16%. Procenat efikasnosti solarnog panela je procenat Sunčevog zračenja (koje dodje do solarnog panela) koje se pretvori u električnu energiju. Što je veća efikasnost solarnog panela, manja površina Vam je potrebna za postavljane istih. Iako se čini da je prosečni procenat efikasnosti nizak, na krov kuće se uglavnom može postaviti bez većih poteškoća dovoljno solarnih panela kako bi se zadovoljile energetske potrebe.

Koji solarni paneli su najefikasniji?

U istraživačkim ustanovama, naučnici su razvili solarne panele čija je efikasnost i preko 40%. Ali postoji velika razlika izmedju laboratorijskih uslova i realnog sveta. Proizvodjači solarnih panela još uvek nisu pronašli način kako da proizvode ove eksperimentalne visoko efikasne solarne panele po ekonomski prihvatljivim cenama. Jedan od najčešćih mitova kada je solarna energija u pitanju je da će solarni paneli biti mnogo efikasniji i da treba sačekati sa njihovom ugradnjom.

Kako maksimalno iskoristiti snagu solarnog panela

Pored procenta efikasnosti i veličine solarnog panela, postoje i ostali faktori koji utiču na to koliko električne energije će proizvesti Vaš solarni panel. Veoma je bitno da se solarni paneli postave na optimalan položaj, i ovo je jedan od razloga da angažujete profesionalce da obave posao kako treba. Panele treba postaviti pod odredjenim uglom u odnosu na krov, tačno ili što je približnije moguće na južnoj strani. Takodje treba ostaviti dovoljno prostora za cirkulaciju vazduha kako bi paneli ostali hladni kako se ne bih previše zagrevali jer tada dolazi do gubitaka.

Ostali faktori koji utiču na efikasnost solarnih panela su:

- Orijentacija panela
Idealna je orijentacija ka jugu.

- Broj sati u toku dana kada su krov i paneli osunčani
Ovo je prosečan broj sati na dnevnom nivou u toku godine kada su solarni paneli osunčani. Leti kada je dan duži paneli su duže osunčani i proizvode više električne energije, dok zimi kada je dan kraći paneli proizvode manje električne energije. Veliki komercijalni solarni sistemi i solarne elektrane imaju sisteme za praćenje Sunca tokom dana. Ovo su skupi sistemi i uglavnom se ne koriste na manjim kućnim sistemima.

- Temperatura
Neki paneli vole toplo vreme ali većina ne. Dakle paneli uglavnom treba da budu instalirani 10-tak cm iznad krova kako bi vazduh mogao da cirkuliše i da ih hladi. Pojedini solarni paneli su specijalno dizajnirani da budu efikasniji u toplijim klimatskim zonama.

- Senka
U suštini, senka je veliki neprijatelj solarnih panela. Ukoliko se solarni sistem loše dizajnira, čak i najmanja senka na jednom solarnom panelu može značajno smanjiti proizvodnju električne energije u čitavom sistemu. Pre instalacije sistema treba obaviti detaljnu analizu senke na krovu ili drugom mestu gde se žele postaviti solarni paneli.

Pročitajte i naše tekstove o razlikama izmeću monokristalnih i polikristalnih panela i kako rade solarni paneli.

Kako rade vakuumski solarni kolektori?

Uvod

Iako vakuumski solarni kolektori prevazilaze pločaste solarne kolektore pri gotovo svakoj upotrebi za grejanje vode, razlika zaista dolazi do izražaja kada se koriste za klimatizaciju, grejanje ili industrijsku upotrebu. Za potrebe u domaćinstvima vakuumski solarni kolektori se najčešće koriste za grejanje sanitarne vode ili ispomoć grejanju.

To je zbog toga što vakuumski solarni kolektori mogu mnogo lakše dostići visoke temperature koje su potrebne, oni mogu da sakupe i zadrže toplotu čak i kada je veoma hladno napolju, a zbog svoje visoko efikasne konstrukcije sakupljaju sunčevu toplotu znatno ravnomernije tokom dana.

Solarni kolektori se sastoje iz: vakuumskih cevi, bakarne glavne cevi, bakarnih grejnih cevi, aluminijumskog kućišta, izolacije od staklene vune, i rama od nerdjajućeg čelika.

Vakuumske cevi

Vakumske cevi se prave od nisko emisionog borosilikatnog stakla (stakla sa veoma niskim sadržajem gvoždja koje ima superiornu dugovečnost i otpornost na toplotu) i presvučeni su AL/N ili AL slojem, koji omogućava iskorišćenje kompletnog spektra Sunčevog zračenja za generisanje toplote.

Na taj način se dobija veća toplotna iskorišćenost tokom sunčanih dana ali takodje se dobija i visoka efikasnost i po oblačnim i poluoblačnim vremenskim uslovima. Vakuumske cevi u sebi imaju barijumski gasni apsorber (indikator vakuma) koji menja boju od srebrne ka beloj ukoliko je iz nekog razloga ugrožen vakum u cevi.

Ispitivanjem se može jasno videti da se cevi sastoje od dva sloja stakla i vakuma koji je kreiran izmedju njih. Dobar način da vidite delotvornost ovog vakuuma je da uzmete vakusku cev i napunite je vrelom vodom a potom uhvatite cev i držite. Videćete da će cev ostati hladna i da se neće zagrejati, to je zbog vakuma izmedju dva sloja stakla.

Glavna bakarna cev

Cev je napravljena od bakra jer je bakar odličan provodnik toplote a otporan je na koroziju. Vakuumske cevi se lako i jednostavno ugradjuju u glavnu bakarnu cev, što samu montažu čini brzom i jednostavnom.

Aluminijumsko kućište oko glavne bakarne cevi

Kućište oko glavne bakarne cevi pravi se od aluminijuma kako bi se povećala izdržljivost i održala mala težina solarnog kolektora.

Mala težina solarnog kolektora je bitna zbog lakoće instalacije i smanjenja zbirnog pritiska koji treba krovna konstrukcija da izdrži, ovo posebno dolazi do izražaja kada se montira veća količina solarnih kolektora.

Glavna bakarna cev obmotana je staklenom vunom i zapečaćena specijalnom silikonskom gumom, koje mogu izdržati temperaturu i do 250C.

Grejne cevi

Grejne cevi dozvoljavaju brži transfer toplote. Sama grejna cev je od bakra, sadrži vakum i  malu količinu tečnosti.

Niži pritisak (vakum) u bakarnoj cevi znači da tečnost ključa na niskoj temperaturi (oko 30C), isparava i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev kroz koju protiče tečnost za transfer toplote. Potom se ponovo kondenzuje tečnost, vraća se na dno grejne cevi i proces se ponavlja. Grejne cevi se prave od bakra u kome nema kiseonika, bakra velike čistoće, a ovo je bitno da bi se osigurala dugovečnost grejnih cevi.

Kako za pravo vakuumski solarni kolektor radi?

Sunčevo zračenje dolazi do vakuumskog solarnog kolektora, vakuumska cev sa visokom efikasnošću apsorbuje ove zrake. Unutar vakuumske cevi je grejna cev koja se zagreva i u kojoj se nalazi mala količina tečnosti koja isparava kako teperatura u grejnoj cevi raste. Vodena para koja isparava ide na gore i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev na koju je prikačena. Glavna bakarna cev je priključena za vodovodnu instavaciju i kroz nju protiče tečnost za transfer toplote. Ta tečnost za transfer toplote se zagreva svaki put kada vodena para iz grejne cevi prenese toplotu. Vodena para iz grejne cevi po prenovu toplote se ponovo kondenzuje i vraća na dno cevi gde se ponovo zagreva i ciklus se ponavlja.

Razlika izmedju monokristalnih i polikristalnih solarnih panela

Uvod

Jedno od najčešćih dilema kada su solarni paneli u pitanju je: da li su bolji monokristalni ili polikristalni solarni paneli? Iako su monokristalni solarni paneli imali početnu prednost kao paneli sa naprednijom i efikasnijom tehnologijom, sa današnjim razvojem i monokristalnih i polikristalnih solarnih panela, postalo je mnogo važnije koji je kvalitet same izrade neko da li je panel monokristal ili polikristal.

Razlika izmedju monokristalnih i polikristalnih solarnih panela

Tipična monokristalna solarna ćelija je tamno crne boje, a uglovi solarne ćelije su obično zaobljeni kao posledica procesa proizvodnje i prirode monokristalnog silicijuma. Polikristalna ćelija, je prepoznatljiva po svojoj svetlo ili tamno plavoj boji, i nije jednobojna neke ćelije su svetlije neke tamnije. Kod polikristalnih solarnih panela uglovi nisu zaobljeni. Razlike u boji ćelija dolaze kao rezultat procesa proizvodnje.

 

Kada su solarni paneli doživeli prvi bum kod nas na tržištu, verovalo se da su monokristalni solarni paneli bolji od polikristalnih solarnih panela. Postoji nekoliko razloga za ovo verovanje. Istorijski gledano monokristalni solarni paneli su imali veću efikasnost, i bili su zastupljeniji i dostupniji nego polikristalni solarni paneli. Medjutim, rasprostranjeno verovanje da su monokristalni solarni paneli bolji od polikristalnih solarnih panela jednostavno nije tačno. Svaki solarni panel i proizvodjač solarnih panela bi trebalo da se porede pojedinačno, bez generalizacije.

Koliko je zapravo važna efikasnost solarnog panela?

Zapamtite da, pogotovo za zgrade sa velikom krovnom površinom, efikasnost solarnog panela nije primarno bitna stavka. Kada imate dovoljno prostora za postavljane solarnih panela, mnogo je bitnije da se posvetite kvalitetu ostale opreme i pronalasku sistema sa najboljim odnosom cene i kvaliteta nego slepo juriti najefikasnije solarne panele. Često su solarni paneli sa visokom efikasnošću mnogo skuplji i nisu ekonomski isplativi kao neki manje efikasni solarni paneli. Takodje efikasnost celog solarnog sistema nezavisi samo od solarnih panela već i od orijentacije krova na koji postavljate solarne panele, ugla pod kojim ih postavljate, invertora koji koristite...

Zaključak

Dakle efikasnost solarnih panela nije najbitnija stvar koju treba da uzimate u obzir pri kupovini solarnih sistema. Bitno je da je sistem dobro izbalansiran i da pouzdana firma stoji iza njega.

Koliko su solarni paneli efikasni zimi?

Da solarni paneli rade tokom hladnih dana. Ovo je česta zabluda i prepostavka da su solarni paneli manje efikasni zimi, ali prava istina je da solarni paneli zapravo efikasnije rade na nižim temperaturama poput onih tokom proleća i jeseni. Jedini razlog zbog kojeg je leto godišnje doba kada solarni paneli proizvode najviše električne energije je znatno veća količina Sunčevog zračenja i manje oblačnih dana nego zimi, kao i zbog toga što su leti dani duži a noći kraće.

Poput mnogih drugih elektronskih uredjaja, solarni paneli su mnogo efikasniji kada rade na nižim temperaturama recimo 22-28C. Temperature leti mogu biti mnogo veće od navedenih, i iako neće škoditi solarnom panelu, tokom tih dana se neće proizvesti više električne energije nego recimo na temperaturi od 24C tokom proleća. Razlog tome je što solarni paneli proizvode električnu energiju od Sunčevog zračenja a ne toplote.



Pročitajte i naš post kako rade solarni paneli kao i post o najčešćim mitovima o solarnoj energiji.

Razlika izmedju solarnih panela i solarnih kolektora

Uvod

Solarni paneli su sastavljeni od niza fotonaponskih ćelija. Prethodno smo pisali o tome kako rade solarni paneli.  Može se koristiti u većim fotonaponskim sistemima za proizvodnju električne energije. Sunčevo zračenje koje dolazi do solarnog panela pretvara se u jednosmernu električnu energiju. Količina enlektrične energije koju može da proizvede jedan solarni panel zavisi od njegove snage, lokacije gde je postavljen, broja sunčanih sati. Osnovna podela solarnih panela je na monokristalne i polikristalne.

Solarni kolektor, sakuplja toplotu tako što apsorbuje Sunčevo zračenje. Solarni kolektori kolektuju toplotu, oni ne proizvode električnu energiju. Ima više vrsta solarnih kolektora, najčešći su pločasti i vakumski.  Ipak postoje i druge vrste poput koncentrirajućih (paraboličnih) solarnih kolektora koji se koriste u solarnim elektranama. Oni ne proizvode direktno električnu energiju, već toplotnu energiju, zagrevaju vodu i proizvode vodenu paru od koje se kasnije dobija električna energija. Medjutim solarni kolektori se obično koriste u domaćinstvima za zagrevanje sanitarne vode, dogrevanje i eventualno grejanje prostora.

Efikasnost

Većina komercijalnih solarnih panela ima efikasnostod 12-18%. Efikasnost solarnih panela meri se u procentima uspešno konvertovanog Sunčevog zračenja koje dolazi do solarnog panela u električnu energiju. Fizički manji solarni panel koji daje istu izlaznu snagu kao solarni panel koji je fizički veći, je efikasniji. Efikanost solarnih panela takodje zavisi orijentacije solarnih panela, temperature, kao i to dal se solarni panel nalazi u senci.

Efikasnost solarnih kolektora zavisi od sledećih kriterijuma:

• Površine solarnog kolektora
• Ukupne količine Sunčevog zračenja koja dolazi ko kolektora
• Pozicije i orijentacije solarnog kolektora.

Solarni kolektori imaju veću efikasnost (iskorišćenost Sunčevog zračenja) od solarnih panela.

Prednosti

Ključne prednosti solarnih panela su:

• Niski troškovi održavanja
• Laka ugradnja
• Energetska nezavisnost
• Nema buke i pokretnih delova.

Ključne prednosti solarnih kolektora su:

• Pogodni za rad na visokim temperaturama
• Visoka efikasnost.

Nedostaci

Nedostaci kod solarnih panela su:

• Velika vrednost početne investicije
• Popravka pokvarenog solarnog panela je skupa
• Ne proizvodi električnu energiju tokom noći.

Nedostatci kod solarnih kolektora su:

• Ukoliko se koriste za proizvodnju električne energije, neophodna je ugradnja sistema za "praćenje" sunca.

Grejanje na solarnu energiju i solarno grejanje vode

Uvod

Sunčeva toplotna energija se koristi za grejanje. Za proizvodnju toplote koriste se solarni kolektori. U tekstu razlika izmedju solarnih panela i solarnih kolektora objašnjena je razlika izmedju ova dva uredjaja za iskorišćenje solarne energije. Efekat sličan onom koji se postiže u solarnim kolektorima, srećemo u svakodnevnom životu u autobomilima koji se zagrevaju leti ukoliko nisu u hladovini. Toplotna energija koju proizvedu solarni kolektori može se iskoristiti za grejanje sanitarne vode ili za grejanje prostorija. Dodatno, korišćenjem solarnih kolektora značajno se smanjuje CO2 zagadjenje.

Jednostavan princip funkcionisanja

Solarni kolektori upijaju  Sunčeve zrake, pretvaraju u toplotu, a toplotu prosledjuju preko tečnosti za prenos toplote. Kao tečnost za transfer toplote najčešće se koristi mešavina glikola i vode, i to u klimatskim zonama gde zimi može doći do zamrzavanja. Tečnost za transfer toplote se potom upumpava u izmenjivač toplote koji se nalazi u solarnom bojleru. Prolaskom tečnosti za transfer toplote kroz izmenjivač toplote, voda u solarnom boljeru se zagreva. Po prolasku kroz izmenjivač toplote, tečnost za transfer toplote se upumpava ponovo u solarni kolektor gde se ponovo zagreva. Kontroler je zadužen za to da tečnost za transfer toplote cirkuliše kad god je toplota proizvedena u solarnim kolektorima. 

Sistem za solarno grejanje vode  se može ugraditi na postojeće vodovodne instalacije ili centralno grejanje bez većih poteškoća. Solarni kolektori su odličan dodatak za bilo koji postojeći sistem za grejanje vode. Solarni kolektori se mogu koristiti za zagrevanje sanitarne vode a u danima kada nema dovoljno sunca, voda se može dogravati na klasičan elektro bojler ili plinski bojler. Takodje u sistemima za centralno (etažno) grejanje mogu se koristiti solarni kolektori za zagrevanje vode. Ukoliko solarni kolektor zbog nedostatka sunca ne može da zagreje vodu na željenu temperaturu, dogrevanje vode se može obaviti pomoću elektero grejača, kotla na čvrsto gorivo ili plin. 

Moderni sistemi za solarno grejanje su dizajnirani i proizvedeni da traju 20 i više godina, znatno su energetski efikasniji i jeftiniji od konvencionalnih izvora toplote. Praktično jedina investicija u sisteme za solarno grejanje vode je investicija u sam sistem, kasnije je sunčeva energija besplatna i nema kupovine bilo kakviih energenata. Sistemi za solarno grejanje vode obično se sastoje od : solarnog kolektora, kontrolera, solarnog bojlera, cirkulacione pumpe i vodovodne instalacije.

Solarni kolektori

Solarni kolektor, koji se obično ugradjuje na krov, predstavlja ključnu komponentu sistema za solarno grejanje vode. Solarni kolektori upijaju Sunčevu radijaciji i pretvaraju je u toplotnu energiju koju potom prenose na tečnost za transfer toplote koja protiče kroz izolovanu bakarnu cev na vrhu solarnog kolektora. Više o solarnim kolektorima možete saznati ovde. 

Solarni kontroler

Sistemima za solarno grejanje vode upravlja solarni kontroler. Kada temperatura na solarnim kolektorima dostigne temperaturu za nekoliko stepeni veću nego što je temperatura vode u solarnom bojleru, solarni kontroler uključuje cirkulacionu pumpu i tečnost za transfer toplote prenosi toplotu sa solarnog kolektora na vodu u solarnom bojleru.

Solarni bojler

Postoje dve osnovne vrste solarnih bojlera. Solarni bojleri namenjeni za grejanje sanitarne vode i solarni bojleri kombinovane namene, namenjeni i za grejanje sanitarne vode i za grejanje prostorija. Solarni bojleri obično imaju dva izmenjivača toplote, jedan izmenjivač toplote se kači na solarni kolektor a drugi je obično električni grejač koji služi za dogrevanje vode kada nema dovoljno sunca.

Cirkulaciona pumpa

Cirkulaciona pumpa koja se koristi u sitemima za solarno grejanje vode je slična pumpama koje se koriste za centalno (etažno) grejanje. Cirkulaciona pumpa pokreće cirkulaciju vode kroz vodovodnu instalaciju.

Koliki je životni vek solarne baterije?

Šta utiče na životni vek baterije?

Ciklus baterije je jedan krug kompletnog punjenja i pražnjenja. Obično se pod time podrazumeva pražnjenje sa 100% na 20% i punjenje nazad na 100%. Medjutim ponekad se ciklus može meriti i do druge vrednosti recimo 10% ili 50% su takodje često korišćene vrednosti. Prilikom gledanja broja predvidjenih ciklusa u specifikaciji odredjene baterije obratite pažnu i na podatak do kog procenta se prazni baterija prilikom ciklusa.

Na slici je prikazan generalan grafikon koji uopšteno prikazuje odnos broja ciklusa i dubine pražnjenja baterije. Svaka baterija ima svoj specifičan grafikon koji pokazuje tačan odnos za konkretnu bateriju.

Životni vek baterije je u direktoj povezanosti sa time koliko se duboko baterija prazni i puni prilikom svakog ciklusa. Ukoliko se baterije prazne 50% svaki dan, trajaće duplo duže nego ukoliko se svaki dan prazne do 80%. Ukoliko se prazne do 10%, trajaće otprilike pet puta duže nego ukoliko se prazne do 50%. Očigledno ovo ima nekih praktičnih limita, naravno neželite da imate 5 tona baterija koje vam zauzimaju ogroman prostor samo da bi im povećali radni vek. Najpraktičnije je tj. najbolji odnos dubine pražnjenja baterije i životnog veka baterije je kada se baterija prazni do 50%. To ne znači da povremeno ne možete isprazniti bateriju i do 80%.

Uticaj temperature na baterije 

Kapacitet baterije (koliko Ah može da drži) se smanjuje ukoliko se smanjuje temperatura, a povećava ukoliko raste temperatura. Zbog toga vaš automobilski akumulator crkava tokom hladnog zimskog jutra, iako je dan prethodno popodne radio normalno. Ukoliko vaše baterije provode deo godine na hladnoći, kapacitet koji se gubi mora biti uračunati prilikom proračuna potrebnog kapaciteta baterija. Standardne karakteristike važe za uslove sobne temperature 25 stepeni. Na približno -27 stepena kapacitet baterije opada na 50%. Prilikom zamrzavanja, kapacitet opada za 20%. Kapacitet se povećava pri većim temperaturama na 50 stepeni kapacitet će biti otprilike 12 puta veći.

Napon za punjenje baterija će se takodje menjati sa promenom temperature. Variraće od 2.74V po ćeliji (16.4V) na -40 stepeni do 2.3V po ćeliji (13.8V) na 50 stepeni.Ovo je razlog zbog kog bi vaš kontoler punjenja trebao da ima u sebi uredjaj za kompenzaciju temperature.

Iako je kapacitet baterije na višim temperaturama veći, životni vek baterija se smanjuje. Kapacitet baterije se smanjuje 50% na -30 stepeni, ali se životni vek baterije povećava za 60%. Životni vek baterija se smanjuje na višim temperaturama, ovo važi za sve tipove olovnih baterija bez obzira da li su gel, AGM ili baterija sa tečnim elektrolitom.

Pročitajte i naš tekst o baterijama koje se koriste u solarnim sistemima.

Kako najefikasnije smanjiti račun za električnu energiju

Mrežni fotonaponski sistemi se koriste kada želite da smanjite račun za električnu energiju, instaliranje ovakvog sistema je najefikasniji način da se to ostvari.

Mrežni fotonaponski sistem čine solarni paneli i mrežni invertor. Da bi ovaj sistem bilo moguće instalirati, objekat mora biti prethodno priključen na elektrodistributivnu mrežu. Ova vrsta sistema se vezuje direktno na kućnu instalaciju bez ikakve potrebe za adaptacijom instalacija. Prilikom instalacije ovakvih sistema mrežni invertor koji se ugradjuje se sinhronizuje sa elektrodistributivnom mrežom. Smisao ovakvog sistema je smanjenje vašeg mesečnog računa za električnu energiju. Sva proizvedena solarna električna energija odlazi na vašu kućnu potrošnju, dok višak proizvedene električne energije odlazi u elektrodistributivnu mrežu.

Tokom dana, kada solarni paneli proizvode električnu energiju možete trošiti svu energiju koju ovakav sistem proizvodi, bez brige o tarifnim zonama, jeftinoj i skupoj struji, jer vi trošite električnu energiju koju proizvodi vaš mrežni solarni sistem. U slučaju da vaš solarni sistem neproizvodi dovoljno električne energije za vaše potrebe, taj nedostatak se nadomešćuje energijom iz elektrodistributivne mreže. Dakle praktično, plaćate samo energiju koju povučete iz elektrodistributivne mreže, a to je uglavnom električna energija koju potrošite tokom noći i električna energija koju povučete iz elektrodistributivne mreže kada je vaša potrošna veća od vaše proizvodnje solarne električne energije.

Mrežni fotonaponski sistemi su jeftiniji, manje zahtevniji i dugotrajniji u odnosu na stand-alone sisteme. Ogromne prednosti ovog sistema u odnosu na stand-alone sistem je nepostojanje solarnih baterija, koje su jako skupe i imaju relativno kratak životni vek. Takodje nema prepravki električnih instalacija, što takodje značajno smanjuje troškove. Održavanje praktično ni nepostoji, očekivani radni vek solarnih panela je oko 25 godina a mrežnog invertora više od 10 godina što ovakvu vrstu sistema čini veoma dugovečnim.

Jedini nedostatak ovakvih sistema je zavisnost od elektrodistributivne mreze, u slučaju kada na elektrodistributivnoj mreži nestane struje nećete imati struje jer je mrežnim invertorima potrebno prisustvo mreže zbog sinhronizacije.

Postoje monofazni i trofazni mrežni fotonaponski sistemi. Da li ćete instalirati monofazni ili trofazni sistem zavisi od vašeg mrežnog priključka(dal je monofazni ili trofazni). U slučaju da imate trofazni priključak možete odabrati dal ćete instalirati monofazni ili trofazni sistem, dok u slučaju da imate monofazni priključak možete instalirati samo monofazni sistem.

Kako rade solarni paneli

Uvod

Verovatno ste videli digitrone sa solarnim panelima – uredjaje kojima nikada nije potrebna baterija i koji u nekim slučajevima nemaju čak ni dugme za paljenje i gašenje. Dokle god ima dovoljno svetlosti, oni izgledaju kao da mogu da rade večno. Takodje ste verovatno videli veće solarne panele, možda na znakovima pored puta, govornicama ili za osvetljenje na parkinzima. Solarna energija omogućava ovim uredjajima da rade.

Iako veći solarni paneli nisu zastupljeni poput digitrona na solarnu energiju, oni su tu i nije ih toliko teško primetiti ako znate gde da ih tražite. Zapravo, solarni paneli - koji su se nekada koristili gotovo isključivo u svemiru, za snadbevanje energijom električnih sistema još od 1958. godine se počinju koristiti i na manje egzotičnim mestima. Tehnologija nastavlja da napreduje i da se ugradjuje u nove uredjaje non-stop, od naočara do električnih vozila koja se pokreću solarnom energijom.

Nada u „solarnu revoluciju“ je u vazduhu već decenijama, ideja je da ćemo jednog dana koristiti besplatnu energiju od Sunca. Ovo je izazovna ideja, jer tokom sunčanog dana, sunčevi zraci daju približno 1000W energije po kvadratnom metru na površini zemlje. Ako bi mogli sakupiti svu tu energiju, mogli bi lako snadbeti domove i kancelarije besplatnom energijom.

U ovom blogu, ispitaćemo solarne ćelije da bi naučili kako one pretvaraju sunčevu energiju u električnu. U tom procesu naučićete zašto se približavamo korišćenu energije Sunca na dnevnoj bazi, i zašto imamo još dosta ispitivanja da obavimo pre nego što taj proces postane svakodnevnica.

Solarne ćelije koje vidite u digitronima i satelitima se takodje zovu fotonaponske ćelije, koje kao što sama reč kaže, pretvaraju sunčevu svetlost direktno u struju. Modul je grupa fotonaponskih ćelija električno povezana i zapakovana u okvir (najpoznatiji pod nazivom solarni panel), koji kasnije može biti grupisan u veće solarne nizove.

Fotonaponske ćelije su napravljene od specijalnog materijala tzv. poluprovodnika kao što je silicijum, koje se trenutno najčešće koristi. U principu, kada sunčev zrak udari u ćeliju, odredjena količina svetlosti se zadržava u poluprovodničkom materijalu. To znači da se energija zadržane svetlosti transformiše u poluprovodniku. Elektronski udar izaziva da elektroni napuštaju svoje atome i plutaju.

Fotonaponske ćelije takodje imaju jedno ili više elektronskih polja koja guraju elektrone koji su oslobodjeni sakupljanjem svetlosti da se kreću u odredjenom smeru. Kretanje elektrona je zapravo struja, i postavljanjem metalnih kontakata na vrh i dno fotonaponske ćelije, možemo povući tu struju za spoljašnju upotrebu recimo da napajamo digitron. Ova struja, zajedno sa naponom ćelija definiše snagu (ili voltažu) koju solarna ćelija može proizvesti.

To je osnovni proces, ali zapravu tu postoji još mnogo toga. U nastavku ćemo dublje zaći u to i pokazati na primeru jedne fotonaponske ćelije.

Kako se od silicijuma pravi fotonaponska ćelija

Silicijum ima neka specijalna hemijska svojstva, pogotovo kada je u kristalnoj formi. Atom silicijuma ima 14 elektrona, poredjanih u različite slojeve. Prva dva sloja koji drže dva i osam elektrona su kompletno pupunjeni. Treći sloj je samo do pola popunjen i drži četiri elektrona. Atom silicijuma će uvek tražiti način da popuni posledji sloj, a da bi uspeo u tome deliće elektrone sa četiri susedna atoma. To je kao da se svaki atom rukuje sa svojim komšijom, osim što u ovom slučaju, svaki atom ima četiri ruke sa kojima se rukuje sa svojim komšijama. To je ono što formira kristalne strukture, a ova struktura se ispostavila kao jako bitna za ovu vrstu fotonaponskih ćelija.

Jedini problem je sto je čist silicijum slab provodnik električne energije jer nijedan njegov elektron nije slobodan da se kreće, za razliku od elektrona u koji su optimalniji provodnici poput bakra. Da bi se prevazišao ovaj problem, silicijum u solarnim ćelijama ima nečistoće, druge atome smisleno pomešane sa atomima silicijuma, koji prave malu razliku u tome kako stvari rade. Obično nečistoće smatramo za nešto nepoželjno, ali u ovom sličaju, naša fotonaponska ćelija ne bih radila bez njih. Razmotrimo silicijum sa atomom fosfora tu i tamo, recimo jedan atom fosfora na svakih milion atoma silicijuma. Fosfor ima pet elektrona u svom spoljašnjem sloju, ne četiri. Atom fosfora je i dalje povezan sa komšijskim atomima silicijuma, ali fosfor ima jedan elektron viška koji nema sa kime da se rukuje. Dakle ovaj elektron neučestvuje u rukovanju i nije na taj način povezan sa atomima silicijuma, ali tu je pozitivni proton u jezgru fosfora koji drži ovaj elektron na mestu.

Kada se energija doda čistom silicijumu, u formi toplote naprimer, to može prouzrokovati da se nekoliko elektrona oslobodi i napuste svoje atome. Na mestu tih oslobodjenih atoma ostaje prazno mesto za svaki oslobodjeni elektron. Ovi elektroni, koji se nazivaju slobodni prenosioci, lutaju naokolo nasumično kroz kristalnu rešetku tražeći drugo prazno mesto koje će da popune i tako prenesu električnu energiju. Medjutim, u čistom silicijumu postoji jako mali broj tih praznih mesta, tako da ovi elektroni prenosioci ne mogu da budu efikasni.

Ali naš nečisti silicijum izmešan sa atomima fosfora je druga priča. Potrebno je mnogo manje energije da se izazove oslobadjanje jednog od naših „ekstra“ elektrona fosfora zato što što on nije povezan ni sa jednim susednim atomom silicijuma. Proces svrsishodnog dodavanja nečistoća naziva se dopovanje, a kada se primese dodaju sa svrhom, silicijum koji se tako dobije naziva se N-tip (N znači negativan) zato sto u njemu preovladjuju elektroni. Dopovani silicijum N-tipa je mnogo bolji provodnik od čistog silicijuma.

Drugi deo solarne ćelije je obično dopovan sa borom, koji ima samo tri elektrona na spoljašnjem sloju umesto četiri, i tako se dobija P-tip (P znači pozitivan) silicijuma. Umesto da ima slobodne elektrone P-tip silicijuma ima slobodna mesta i prenosi suprotan (pozitivan) napon.

Anatomija solarne ćelije

Do sada, naša dva odvojena parčeta silicijuma su bila elektronski neutralna, zanimljiv deo počinje kada se spoje. To je zbog toga što bez električnog polja, ćelija neće raditi, električno polje se formira kada se N-tip i P-tip silicijuma spoje. Odjednom, slobodni elektroni na N strani silicijuma vide prazna mesta na P strani silicijuma, i kreće luda potera da se ta mesta popune. Da li svi slobodni elektroni popune sva prazna mesta? Ne. Kada bi popunili, čitav sklop ne bih bio od velike koristi. Medjutim , na raskrsnici, oni se mešaju i stvaraju neku vrstu barijere, čineći sve težim i težim elektronima sa N strane da predju na P stranu. Konačno, ravnoteža se uspostavlja, i imamo električno polje koje razdvaja dve strane.

Ovo električno polje se ponaša kao dioda, dozvoljavajući čak i gurajući elektrone sa P strne na N stranu, ali ne i u suprotnom smeru. To je kao brdo, elektroni mogu lako ići nizbrdo (na N stranu), ali ne ne mogu popeti uzbrdo (na P stranu).

Kada svetlost, u formi fotona, udari u našu solarnu ćeliju, energija te svetlosti razdvoji parove elektrona i praznih mesta. Svaki foton sa dovoljno energije oslobodiće tačno jedan elektron, sto će rezultirati i praznim mestom takodje. Ako se ovo desi dovoljno blizu električnog polja, ili ako se desi da slobodni elektron i prazno mesto zalutaju u domet uticaja električnog polja, električno polje će poslati elektron na N stranu a prazno mesto na P stranu. Ovo prouzrokuje dalji prekid električne neutralnosti, i ako obezbedimo eksternu putanju za električnu energiju, elektroni će se kretati putanjom do P strane da se ujedine sa praznim mestima koje je električno polje tamo poslalo, radeći posao za nas usput. Kretanje elektrona stvara struju, a električno polje ćelije prouzrokuje napon. Sa strujom i naponom imamo snagu, koja je proizvod struje i napona.

Ima još par komponenti pre nego što možemo da koristimo našu fotonaponsku ćeliju. Silicijum je veoma sjajan materijal, koji može odbiti fotone nazad pre nego što obave svoj posao, tako da se antireflektujući sloj dodaje kako bi se smanjili gubitci. Finalni korak je da se instalira štit koji će štititi elemente ćelije od spoljašnjih uslova – najčešće stakleni zaštitni omot. Fotonaponski moduli se generalno prave tako što se spoji nekoliko odvojenih ćelija kako bi se postigli korisni nivoi napona i struje, i stavljaju se u čvrsti ram zajedno sa pozitivnim i negativnim terminalom.

Koliko sunčeve energije apsorbuje naša fotonaponska ćelija? Nažalost, verovatno ne previše. Većina solarnih panela za komercijalnu upotrbu dostigla je nivo efikasnosti od 12 do 18 %. Najnapredniji solarni panel postigao je nivo efikasnosti od 40%, ali takvi paneli za sada nisu u komercijalnoj upotrebi. Zašto je toliki izazov izvući maksimum iz sunčanog dana?

Energetski gubitci u solarnoj ćeliji

Vidljiva svetlost je samo deo elektromagnetnog spektra. Elektomagnetna radijacija nije jednobojna, sastoji se iz niza različitih talasnih dužina, a stoga i niza različitih energetskih nivoa. 

Svetlost može biti razdvojena na različite talasne dužine, koje mi možemo videti u formi duge. Pošto svetlost koja udara naše fotonaponske ćelije ima fotone u širokom energetskom rasponu, desi se da neki od njih nemaju dovoljno energije da promene stanje spoja elektrona i praznog mesta. Oni prosto prodju kroz ćeliju kao da je providna. Drugi opet fotoni imaju previše energije. Samo odredjena količina energije, izmerena u elektron voltima (eV) i definisana u zavisnosti od materijala od koga je naša ćelija (otprilike 1.1 eV za kristalni silicijum), je potrebna da bi se izbio slobodan elektron. Ovo nazivamo opsegom proboja enegrije odredjenog materijala. Ukoliko foton ima više energije nego što je potrebno, višak energije će biti izgubljen.

Zašto ne možemo da odaberemo materijal sa niskim opsegom proboja energije, i na taj način iskoristimo više fotona? Nažalost, naš opseg proboja energije odredjuje i snagu (napon) našeg električnog polja, a ako je ona previše mala, onda ono sto napravimo ekstra struje (apsorbovanjem više protona), gubimo imajući nizak napon. Zapamtite da je snaga jednaka naponu pomnoženom sa strujom. Optimalan opseg proboja energije, ako balansiramo izmedju ova dva efekta, je negde oko 1.4 eV za ćeliju koja je napravljena od jednog materijala.

Imamo i druge gubitke takodje. Naši elektroni treba da plove sa jedne strane ćelije na drugu kroz eksterno kolo. Možemo pokriti dno sa metalom, i tako postići dobru provodnost, ali ukoliko kompletno pokrijemo gornji deo, onda fotoni neće moći da prodju kroz neproziran provodnik i izgubićemo svu našu struju (na nekim ćelijama, providni provodnici se koriste za pokrivanje gornjeg dela). Ako stavimo naše kontakte samo na strane naše ćelije, onda elektroni treba da predju ekstremno dugačak put kako bi ostvarili kontakte. Zapamtite silicijum je poluprovodnik, nije ni blizu dobar kao metal za transport struje. Njegova unutrašnja otpornost (koja se naziva serijska otpornost) je poprilično visoka, a visoka otpornost znači visoki gubitci. Da bi se smanjili ovi gubitci, ćelije se obično pokrivaju metalnom kontakt mrežom koja smanjuje putanju koju elektroni treba da predju a pritom pokrivaju veoma malu površinu ćelije. Ipak, neki protoni su blokirani od strane metalne kontakt mreže, koja ne može biti premala jer će u tom slučaju njega otpornost biti prevelika.

Zaključak

I to bi bilo to, jednostavnim kretanjem elektrona kroz eksterno kolo izvlačimo jednosmernu struju iz solarnim panela. Struju koju dobijemo na taj način, možemo koristiti direktno ili puniti u solarne baterije. Jednosmerna struja koja se dobija iz solarnih panela nije pogodna za korišćenje na našim kućnim uredjajima koji rade na naizmeničnu struju,ali postoje i uredjaji dizajnirani za rad na jednosmernoj struji. Da bi se od jednosmerne struje dobila naizmenična potreban je invertor i onda se struja dobijena iz solarnih panela može koristiti i na kućnim uredjajima.