Koliko električne energije proizvodi solarni panel?

Solarni paneli se koriste za dobijanje električne energije iz sunčevog zračenja. Mnogi mešaju solarne panele i solarne kolektore koji su namenjeni za dobijanje toplotne energije iz sunčevog zračenja. U jednom od prethodnih postova smo pisali o razlikama izmedju solarnih panela i solarnih kolektora. Ukoliko Vas zanima princip na kome funkcionišu solarni paneli to možete pročitati u našem postu kako rade solarni paneli. Ovaj post posvećen je tome koliko električne energije može proizvesti solarni panel.

Šta je efikasnost solarnih panela?

Kao što smo već napomenuli ranije, solarni paneli sakupljaju sunčevo zračenje i konvertuju ga u električnu energiju. Solarni paneli uspevaju da iskoriste samo deo sunčevog zračenja i da ga pretvore u električnu energiju. Komercijalni solarni paneli imaju efikasnost izmedju 12 - 20%. Česta je zabluda da je efikasnost solarnog panela jako bitna stavka, ponekad efikasniji solarni paneli imaju značajno veću cenu pa neopravdavaju uložena sredstva. Efikasnost solarnih panela je značajna samo ukoliko je objekat ograničen krovnom ili drugom površinom gde se solarni paneli postavljaju pa je potrebno izvući što više energije sa što manje površine, ukoliko ima dovoljno prostora za postavljanje solarnih panela efikasnost nije toliko bitna. Recimo solarni panel od 250W sa efikasnošću od 20% će biti fizički manjih dimenzija od panela od 250W sa efikasnošću od 15% ali će proizvoditi istu količinu električne energije. Više o efikasnosti solarnih panela možete pogledati u našem postu koliko su solarni paneli zaista efiksni.

Vremenski uslovi

Na to koliko će solarni paneli proizvesti električne energije najveći uticaj imaju vremenski uslovi. Tropske klime su idealne za solarne panele, i oni će proizvoditi više električne energije kada su izloženi direktnom sunčevom zračenu nego kada je oblačno vreme. Solarni paneli se medjutim mogu koristiti u svim klimatskim zonama, a naša klima je jedna od pogodnijih za ugradnju solarnih panela. Dakle solarnim panelima je potrebno direktno sunčevo zračenje, što su više izloženi direktnom sunčevom zračenju više električne energije će proizvesti.

Druga bitna stvar pri odredjivanju koliko će solarni paneli proizvesti električne energije je dužina dana. Recimo leti je dan znatno duži nego zimi. Ovo je zapravo glavni razlog zbog čega solarni paneli zimi proizvode manje električne energije nego leti, iako je česta zabluda da je to zbog toplote. Solarni paneli ne rade na toplotu već isključivo na sunčevo zračenje. Više o tome kako solarni paneli rade u zimskim uslovima možete pročitati u postu koliko su solarni paneli efikasni zimi.

Orijentacija solarnih panela

Idealno je solarne panele postaviti na južnu stranu. Na toj strani je sunčeva svetlost najduže tokom dana. Ukoliko se postave na istok ili zapad, iskorišćenost je gotovo duplo manja nego na jugu.

Šta zapravo znači kada kažemo da solarni panel ima 250W?

Svaki solarni panel ima svoju maksimalnu snagu koja označava koliko snage (W) će proizvesti u idealnim uslovima. Ovo  se naziva maksimalnom snagom. Laboratorije koje testiraju solarne panele izračunavaju izlaznu snagu solarnih panela koristeći "najviše sunčevo zračenje" odnosno zračenje od 1000W sunčeve svetlosti po kvadratnom metru površine. Ovo je približno jednako snaži sunčeve svetlosti u podnevnim satima, tokom sunčanog dana na ekvatoru.

Pošto mi nismo na ekvatoru, količina sunčeve svetlosti je drugačija i naravno ona varira u zvisnosti od perioda dana, godišnjeg doba, vremenskih uslova. Iz ovih razloga,  solarni paneli daju izlaznu snagu koja je za nijansu manja od maksimalne izlazne snage.

Proracun na primeru koliko energije se moze dobiti od jednog solarnog panela od 250W

Da ne bi ulazili u detaljne proračune koji su jako komplikovani i koji su bazirani na vremenskim uslovima, za ovaj okvirni primer proračunavanja proizvodnje električne energije iz solarnih panela koristićemo neke konstante. Na našem području u proseku na godišnjem nivou u toku dana solarni paneli rade u proseku izmedju 4-5h. To znači da oni tokom leta imaju više radnih sati a tokom zime manje, ovo je prosek. Takodje računica je uzeta za slučaj da su solarni paneli postavljeni na jug.

Da bi se dobilo koliko kWh na dan solarni panel može da proizvede potrebno je njegovu snagu pomnožiti sa brojem radnih sati u toku dana.

Na konkretnom primeru to izgleda ovako:

Solarni panel od 250W ukoliko radi 4-5h na dan proizvede 1-1.25kWh na dnevnom nivou.

Dakle za mesec dana on proizvede u proseku izmedju 30-37.5kWh.

1kWh je dovoljno da štedljiva sijalica od 20W radi 50h.

1kWh je dovoljno da laptop radi 10h.

1kWh je dovoljno da TV radi 10h.

Za veće potrošače poput bojlera koji uma snagu od 2kW je potrebno više solarnih panela. Da bi bojler radio 2h (2kWx2h=4kWh)i zagrejao vodu potrebna su minimum 4 solarna panela.

Gore navedeni primer je okviran proračun. Za detaljne i precizne proračune koriste se specijalizovani kompjuterski programi koji u sebi imaju ubačene vremeske podatke za prethodnih par stotina godina i koji izvlače statistički prosek i tako računaju potencijalnu proizvodnju električne energije za svaki grad pojedinačno. Ukoliko želite detaljan proračun koliko solarnih panela je potrebno za Vaše potrebe javite nam se na office@parenasunce.com i potpuno besplatno ćemo odraditi detaljan proračun za Vas. Takodje kompletnu ponudu solarnih panela možete pogledati na našem sajtu www.parenasunce.com/solarni-paneli.

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.

Koliko solarnih panela je potrebno za jednu kuću i koliko to košta?

Svakodnevno dobijamo pitanja tipa: Koliko solarnih panela je potrebno za kuću od 100 kvadrata? Koliko košta da ugradim solarne panele za kuću od 150 kvadrata? Kako nije moguće jednostavno odgovoriti na ova pitanja rešio sam da napišem post.

Prvi problem pri pokušaju da se odgovori na ovo pitanje je što se potreban broj solarnih panela ne proračunava na osnovu kvadrature kuće, već na osnovu potrošnje struje. Ovo ću vam objasniti kroz jedan primer.

Zamislite dve identične kuće, potuno jednake po izgledu, raporedu prostorija i kvadraturi. Zatim zamislite da u prvoj živi čovek od 30 godina, sam bez porodice. Ujutru odlazi na posao, popodne se vraća. Kada dodje sa posla obično otvori frizider da nešto pojede, istušira se a potom upali TV. Uveče ode da se vidi sa prijateljima. U kući retko kada kuva i sprema hranu, a pored TV-a redovno koristi još i računar i punjač za telefon. U kući pored živi porodica: čovek, žena i troje dece. Čovek u garaži drži radionicu sa mnogo električnih mašina koje svakodnevno koristi, žena čuva decu i svakodnevno sprema obroke a pored frižidera koriste i zamrzivač za skladištenje hrane, deca koriste svoje laptopove a bojler se nikada ne gasi. Iz ove priče i sami vidite da porodica troši daleko više struje nego jedan čovek iako žive u identičnoj kući.

Dakle koliko solarnih panela je potrebno za jedno domaćinstvo zavisi od toga koje uredjaje ćete i koliko često koristiti u domaćinstvu a ne od veličine kuće. Na osnovu mesečnih računa za struju možete videti koliko okvirno kWh struje trošite pa na osnovu toga se dimenzioniše sistem.

Drugi problem koji se javlja pri pokušajima da se odgovori je vezan za cenu. Kada je cena u pitanju postoji citav niz stvari koje je potrebno uračunati kako bi se odredila konačna cena, recimo vrsta solarnog sistema, zatim položaj i udaljenost objekta, vrsta krova, potreba za podkonstrukcijom i konstrukcijom...

Odabir vrste solarnog sistema

Ako pretpostavimo da smo prvi problem rešili i da smo odredili koliko struje se troši u kući, preostaje da se odabere vrsta solarnog sistema. Za proizvodnju struje se koriste solarni paneli koji se mogu povezati u samostalni fotonaponski sistem ili mrežno povezani fotonaponski sistem. Cene samostalnih fotonaponskih sistema su veće zato što ovi sistemi koriste solarne baterije za skladištenje energije. Razlika izmedju ova dva sistema je sto su samostalni fotonaponski sistemi potpun o nezavisni u radu i nemaju apsolutno nikakve veze sa elektrodistribucijom, dok se mrežni fotonaponski sistemi povezuju na elektrodistributivnu mrežu i nju koriste za "skladištenje" energije. Dakle za ugradnju i funkcionisanje mrežno povezanog fotonaponskog sistema neophodno je da budete priključeni na elektrodistributivnu mrežu, i nastavićete da dobijate račun za struju samo što će on biti umanjen za onoliko kWh koliko Vaš solarni sistem proizvede dakle smanjićete račun za struju.

Sada se verovatno pitate koji sistem je pravi za Vas? Ukoliko ste već priključeni na elektrodistributivnu mrežu onda Vam je svakako isplatljiviji mrežno povezani solarni sistem, ukoliko niste priključeni na elektrodistributivnu mrežu onda treba da razmatrate ugradnju samostalnog fotonaponskog sistema. Takodje bitna stvar je i za koliki iznos želite da umanjite Vaš račun za struju, možete umanjiti deo računa ili pak ići na to Vam se račun svede na pretplatu. Takodje možete početi sa manjim sistemom pa kasnije ga proširivati. Konačna cena zavisi od Vaših želja.

Montaža solarnog sistema

U ovu stavku spadaju troškovi same montaže koja je individualna za svaki objekat i ne može se računati fiksno. Dakle udaljenost objekta na koji će se postaviti solarni sistem odredjuje kolika će biti troškovi puta. Od vrste i orijentacije krova na objektu zavisi koja će se konstrukcija ili eventualno podkonstrukcija za solarne panele koristiti a naravno od toga zavisi i cena. Troškovi same montaže nisu veliki i iznose u proseku par stotina evra.

Dakle kao što ste iz teksta videli potrebno je mnogo više informacija od kvadrature objekta da bi se konkretno odgovorilo na pitanje koji solarni sistem je pravi za Vas.

Kompanija Pare Na Sunce će Vam rado izaći u susret i besplatno izračunati za Vas koliko je solarnih panela neophodno za Vas dom. Kontaktirajte nas mejlom na office@parenasunce.com ili telefonom na 060/089-11-99. 

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

Održavanje solarnih panela

Pošto nemaju poketne delove solarni paneli su poprilično jednostavni za održavanje, a potrebe za popravkama gotovo da uopšte nema. Jedino održavanje kada su solarni paneli u pitanju je povremeno čišćenje. Ovo podstiče njihovu efikasnost, tako da proizvode više električne energije.

Tokom vremena, prašina i prljavština se nagomilavaju na solarnim panelima tako da do solarnih ćelija dolazi manje sunčevog zračenja. U zavisnosti od lokacije i vremenskih uslova, na panelima se može sakupiti više ili manje prljavštine. Ukoliko živite u blizini izvora zagadjenja poput autoputeva, aerodroma, fabrika, ili u veoma prašnjavoj regiji Vaši solarni paneli mogu biti prljaviji nego što je uobičajeno. Polen, lišće i slično takodje mogu da se nagomilaju na solarnim panelima.

Kako da čistite solarne panele

Uglavnom je dovoljno isprati solarne panele sa zemlje baštenskim crevom, nije neophodno popeti se na krov. Potrebno je oprati samo staklo kojim je solarni panel prekriven, ne pokušavajte da očistite kablove.

Ukoliko su solarni paneli ekstremno prljavi, možda ćete trebati da se popnete na krov, odakle se mogu najtemeljnije oprati. Pranje panela obavite u hladnije doba dana, jer paneli mogu biti veoma topli kada su u potpunosti osunčani. Trebalo bi iz bezbednosnih razloga da isključite solarne panele pre nego što se popnete na krov, jer nije potpuno bezbedno stajati na krovu pored solarnih panela koji su pod visokim naponom!

Pranje solarnih panela je najsličnije pranju prozora, nije Vam potrebna nikakva specijalna oprema. Kofa mlake vode sa malo sapunice, i parče sundjera ili mekane krpe za brisanje panela. Možete ostaviti panele da ih osuši Sunce ili pokupiti kapljice vode sa mekom krpom.

Koliko često je potrebno čistiti solarne panele?

Ukoliko na solarne panele ne pada ogromna količina prljavštine i ukoliko kiša pada redovno, možda je i sama kiša dovoljna za održavanje solarnih panela. Sve zavisi od klime. Čišćenje panela u rano proleće priprema ih za sezonu kada će biti najviše sunčevog zračenja.

Kao što vidite u Srbiji uglavnom nema potrebe za čišćenjem solarnih panela, sama kiša će za većinu odraditi posao. Eventualno pranje baštenskim crevom povremeno bi trebalo da bude dovoljno.

Pročitajte i kako rade solarni paneli i koliko su solarni paneli zaista efikasni.

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.

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.

Inspektor Blaža osvaja Banatski Karlovac :-)

Kompanija PereNaSunce.Com je sa velikim zadovoljstvom ugostila Inspektora Blažu kako bi sklopili saradnju u oblasti promocije solarne energije. Po Blažinom dolasku usledilo je fotografisanje, kao što se vidi na slikama svi su bili oduševljeni Blažinom pozitivnom energijom.

Odbor za doček :)

Slika sa svim zaposlenima u kompaniji.

Inspektor blaža u muzičkom studiju "LIPA".

Blaža je bio oduševljen mogućnostima solarne energije, njenom pristupačnošću i mogućnostima implementacije. 

Želja za očuvanjem životne sredine i širenje svesti o obnovljivoj energiji i energetskoj nezavisnosti dovela je do saradnje na obostrano zadovoljstvo. Inspektor Blaža smatra da su obnovljivi izvori energije budućnost, odlična šansa za smanjenje fiksnih troškova u domaćinstvu i lak način za očuvanje životne sredine.

Kompanija PareNaSunce.Com teži da solarnu energiju približi gradjanima, da njihova domaćinsta učini energetski efikasnijim i nezavisnijim. Inspektor Blaža nam može pomoći u realizaciji našeg cilja. 

U lokalnom mužičkom studiju "LIPA" pod dirigentskom palicom Bojana Dunjića, na obostrano zavovoljstvo snimljene su prve radio reklame, čije će emitovanje početi uskoro...

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.