Ghidul începătorului în lumea fotovoltaicelor

Ghidul începătorului în lumea fotovoltaicelor – Dacă vrei să treci la utilizarea panourilor fotovoltaice și nu ești sigur de unde să începi sau ce presupune acest proces, te afli în locul potrivit!

Acest ghid concis îți oferă o introducere în domeniul energiei solare. Chiar dacă nu vei deveni un expert la finalul său, vei fi pregătit să alegi kit-ul fotovoltaic potrivit și să înțelegi ce te așteaptă pe parcurs.

Cum funcționează un sistem fotovoltaic?

Puzzle-ul întreg arată așa:

Panourile fotovoltaice captează lumina soarelui & o transformă în curent continuu ➞ invertorul convertește curentul continuu în curent alternativ (pe care espressorul și restul electrocasnicelor tale sunt bazate) ➞ curentul alternativ ajunge la tabloul de distribuție și e distribuit în locuință (pentru consum), în baterii (stocare) sau injectat în rețea.

Un sistem fotovoltaic (PV) convertește energia solară în energie electrică utilizând panouri solare și alte componente. Procesul general de funcționare al unui sistem fotovoltaic implică mai mulți pași:

Absorbția Luminii Solare:

• Panourile solare, sau modulele fotovoltaice, sunt alcătuite din celule fotovoltaice care absorb lumina solară. Celulele fotovoltaice sunt de obicei fabricate din siliciu și au capacitatea de a genera curent electric atunci când sunt expuse la lumină.

Generarea Curentului Continuu (CC):

• Lumina solară absorbția de către celulele fotovoltaice determină eliberarea de electroni, creând un curent continuu (CC) în materialul semiconductor al celulelor. Acest curent continuu este generat în mod direct din lumina solară.

Conversia Curentului Continuu în Curent Alternativ (CA):

• Invertorul este apoi folosit pentru a transforma curentul continuu (CC) generat de panouri în curent alternativ (CA). Curentul alternativ este tipul de electricitate folosit în majoritatea gospodăriilor și clădirilor.

Distribuția Energiei Electrice:

• Energiea electrică generată este distribuită către rețeaua electrică a clădirii sau poate fi direcționată către consumatori prin intermediul sistemului electric al casei. În unele cazuri, energia produsă poate fi stocată în baterii pentru a fi utilizată în perioadele în care lumina solară nu este disponibilă.

Monitorizarea și Controlul Sistemului:

• Sistemele moderne de fotovoltaice includ adesea tehnologii de monitorizare care permit proprietarilor să urmărească performanța sistemului în timp real. Aceste sisteme pot furniza informații despre producția de energie, consumul și starea generală a sistemului.

Conectarea la Rețeaua Electrică (dacă este cazul):

• În cazul în care sistemul fotovoltaic este conectat la rețeaua electrică, surplusul de energie produs poate fi livrat înapoi la rețeaua electrică și utilizat ulterior prin intermediul unui mecanism numit “net metering.” Acesta permite proprietarilor să primească credit pentru energia pe care o furnizează rețelei.

Stocarea Energiei (dacă este cazul):

• În sistemele cu baterii de stocare, excedentul de energie poate fi stocat în baterii pentru a fi utilizat în perioadele în care producția de energie solară este scăzută sau în timpul nopții.

Pe scurt, panourile fotovoltaice captează energia solară și o transformă în curent electric printr-un proces numit efect fotoelectric. Acest proces are loc în anumite materiale, cum ar fi celulele solare din panouri.

Materialul absoarbe fotonii din lumină, eliberând electroni. Apoi, restul kit-ului transformă acești electroni în energie electrică utilizabilă.

Energia produsă poate fi utilizată pentru a aprinde becuri, a încălzi casa sau a prepara cafeaua de dimineață la espressor.

În principiu, acest sistem acoperă nevoile tale energetice de zi cu zi. Dacă produci mai multă energie decât consumi, poți stoca sau injecta surplusul în rețeaua electrică națională, însă asta depinde de tipul de sistem fotovoltaic ales.

Tipuri de sisteme fotovoltaice

Există trei tipuri principale: on-grid, off-grid și hibrid.

1. On-grid: Acest sistem este conectat la rețeaua electrică națională, acționând ca o “baterie” de unde poți consuma sau stoca energie electrică. Este alegerea cea mai comună pentru locuințe și afaceri.
   • Avantaje: Poți utiliza energia din rețea în zilele cu producție redusă; costuri mai mici comparativ cu celelalte două tipuri.
   • Dezavantaje: Nu ești independent de rețea; în cazul unei pene de curent, sistemul se oprește și revine odată cu rețeaua.
2. Off-grid: Acest sistem nu este conectat la rețeaua electrică națională, dar dispune de acumulatori/baterii pentru stocare. Este singura opțiune în zonele fără acces la rețea.
   • Avantaje: Devii independent energetic; problemele rețelei nu te afectează.
   • Dezavantaje: Costuri mai ridicate; ajustarea stilului de viață pentru a utiliza mai puțină energie; incapacitatea de a apela la energia din rețea dacă acumulatorii se descarcă.
3. Hibrid: Acest sistem este conectat la rețeaua electrică națională și dispune și de acumulatori/baterii pentru stocare. Este o combinație între on-grid și off-grid, beneficiind de avantajele ambelor tipuri.
   • Avantaje: Costuri mai mici comparativ cu sistemul off-grid; asigură energie continuă din baterie sau rețea.
   • Dezavantaje: Necesită mai mult spațiu pentru instalare față de cel on-grid.

Componentele unui sistem fotovoltaic

Un sistem fotovoltaic nu se rezumă doar la panourile solare de pe acoperiș; acestea reprezintă doar prima parte a întregului sistem.

Ca să faci un sistem eficient, e important să știi ce componente are și care opțiuni sunt mai bune (pentru tine). Așa că le vom lua la rând și vom vedea care ți se potrivesc:

Panourile fotovoltaice
Majoritatea panourilor fotovoltaice (90%) sunt pe bază de silicon. În principiu, poți alege dintre panouri monocristaline sau policristaline.

Panourile monocristaline sunt cele mai eficiente (15-20%), dar și mai costisitoare. Sunt totodată mai mici ca dimensiuni, fiind potrivite dacă nu dispui de mult spațiu de instalare. Le recunoști după culoarea albastru închis sau negru pe care o au.

Panourile policristaline sunt mai ieftine, mai ineficiente (13-16%) și mai mari decât cele monocristaline. Cu toate astea, sunt foarte des întâlnite și le recunoști după nuanța deschisă de albastru.

Invertor

Aproape toate lucrurile din locuința ta funcționează pe curent electric alternativ. Însă panourile fotovoltaice produc curent electric continuu.Dacă nu ar avea invertor, sistemele fotovoltaice ar fi aproape inutile. Acesta transformă curentul electric continuu (captat din panouri) în curent electric alternativ.Invertorul îți permite să folosești, stochezi sau injectezi energia produsă. Însă nu toate invertoarele sunt la fel:

Invertor cu undă sinusoidală pură

Pentru unele dispozitive contează forma curentului (imprimantă laser, fax). Dacă nu e corespunzătoare, dispozitivele se pot defecta mai repede. Curentul unui invertor cu undă sinusoidală pură e potrivit pentru orice, fiind la fel de bun precum curentul din rețea (uneori chiar mai bun). Astfel, acest tip de invertor e foarte eficient, dar mai costisitor.

Invertor cu undă sinusoidală modificată

Unele dispozitive funcționează fără probleme indiferent de forma curentului (TV cu plasmă, unele echipamente de testare). Însă chiar dacă alimentezi doar acest tip de dispozitive, tot invertoarele cu undă sinusoidală pură sunt recomandate. Cele cu undă sinusoidală modificată nu sunt la fel de eficiente, dar au costuri reduse, motiv pentru care sunt mai populare.

Invertor string

Adică toate panourile fotovoltaice sunt conectate la un singur invertor. Acest tip de invertor e de departe cel mai utilizat, deoarece are costuri mai mici și e foarte durabil. Însă, dacă unul din panouri nu produce la capacitate maximă (spre exemplu, e umbrit), toată eficiența sistemului scade, nu doar a panoului.

Microinvertor

Adică fiecare panou fotovoltaic e conectat la propriul microinvertor. Sunt mici (cât o carte) și au costuri mai mari, dar sunt foarte eficiente. Luând exemplul de mai sus, eficiența scade doar pentru panoul umbrit, nu pentru tot sistemul.

Invertor+optimizatoare de putere

E combinație de invertor string + ”microinvertoare”. Fiecare panou are propriul optimizator, iar panourile sunt conectate la invertorul string. Aceste optimizatoare ”condiționează” curentul electric continuu din panouri, astfel încât să fie transformat mai eficient în curent electric alternativ de către invertor.

Sistem de susținere

Panourile fotovoltaice nu stau direct pe acoperiș. E nevoie de sisteme de susținere corespunzătoare, care depind de tipul acoperișului tău.

Pentru acoperiș metalic (tablă) sunt recomandate sisteme de susținere MiniRail și Hanger Bolt:
MiniRail funcționează similar cu draperiile: are o șină (prinsă în șuruburi) de-a lungul căreia poți muta ”cârlige” pentru susținerea panourilor (diferența e că MiniRail e montat pe acoperiș și orientat în sus).

Marele avantaj al acestui sistem de prindere este ușurința la montaj. O poți face singur/ă, sau plătești mai puțin pentru servicii de montaj.

Hanger Bolt e similar cu MiniRail, doar că șuruburile sunt montate prima dată, apoi șina e suspendată pe ele.

Pentru acoperiș din țiglă ceramică se recomandă sistemul de susținere Roof Hanger. Practic, se prind cârlige cu șuruburi sub unele țigle, iar vârful lor e înafară, astfel că se pot monta șinele.
Acest sistem de susținere e potrivit pentru aproape orice tip de acoperiș (tablă ondulată, fibră de ciment ondulat, etc).

Pentru acoperiș plat se recomandă sistemele D-dome V și S-Dome V. Practic, panourile fotovoltaice sunt montate pe șine, dar înclinate la 10 grade pentru mai multă eficiență.
Dacă nu dispui de suficient spațiu pe acoperiș, ai opțiunea sistemelor de susținere la sol.
E o alternativă bună dacă ai spațiu pe care nu în folosești. Acestea pot fi fixe sau mobile.
Panourile montate pe sisteme de susținere fixe nu sunt cu nimic mai speciale decât cele montate pe acoperiș.
În schimb, sistemele mobile au o tehnologie care permite panourilor să ”urmărească” soarele, având maximul de eficiență posibil. Bineînțeles, sunt mai costisitoare decât cele fixe, dar produc mai multă energie.

Sistem de monitorizare

Îți arată date importante despre producția de energie, ca să o poți optimiza. În general sunt sisteme on-site și sisteme la distanță. Cele on-site sunt se află în preajma sistemului fotovoltaic, pe când cele de la distanță sunt software ce primesc date de la sistemul fotovoltaic și pot fi accesate oricând, de oriunde.

Acumulatori/baterii 

Dacă vrei să stochezi energie în propria curte, ai nevoie de baterii. Sunt componente de bază din sistemele hibrid și off-grid, iar tu poți consuma energia stocată când nu produci nimic (noaptea) sau când nu produci suficient (în zile înnorate). Sunt mai multe tipuri de baterii, dar cele mai importante sunt cele din plumb-acid și litiu-ion.

Bateriile din plumb-acid sunt bazate pe o tehnologie veche, iar de aceea sunt mai ieftine (dar te poți baza pe ele). În schimb, poluează mediul, au nevoie de mentenanță și au o durată mică de viață (5-10 ani). Astfel, sunt potrivite pentru sistemele off-grid sau hibrid (în cazul unei pene de curent).

Bateriile din litiu-ion sunt moderne, devenind unul din cei mai populari acumulatori solari. Nu au nevoie de mentenanță regulată, au o durată de viață mai mare (cu garanție minim 10 ani) și au o densitate energetică mai mare (adică stochează mai multă energie în mai puțin spațiu decât cele plumb-acid). Beneficiile astea au și un dezavantaj: costul ridicat.
Însă asta nu le împiedică să fie cea mai bună alegere pentru instalațiile rezidențiale.E important de menționat faptul că, pentru orice sistem care are baterie, ai nevoie și de un controler.

Furnizarea și instalarea sistemului fotovoltaic

Acum e momentul în care cauți furnizori de panouri fotovoltaice și/sau o echipă de instalare. În mod normal, ar trebui să cercetezi piața și să compari prețurile.

Cine îți poate oferi kit-ul fotovoltaic potrivit? Cine are prețuri mai avantajoase? Ce experiențe au alți cumpărători despre furnizori?

Ei bine, îți recomandăm să faci câtă cercetare crezi că e necesară.

Cât te costă un sistem fotovoltaic? În cât timp recuperezi investiția? Cât economisești după?

Costul unui sistem fotovoltaic poate varia semnificativ în funcție de mai mulți factori, cum ar fi dimensiunea sistemului, tipul de panouri solare, eficiența acestora, calitatea echipamentelor, locația geografică și alți factori. În general, costurile pot varia de la câteva mii de dolari până la zeci de mii de dolari pentru un sistem complet instalat.

Recuperarea investiției și economiile ulterioare depind, de asemenea, de mai mulți factori, inclusiv de cât de multă energie solară primește locația ta, costurile curente ale energiei electrice, subvențiile sau credite fiscale disponibile și alți factori. În medie, mulți proprietari de sisteme fotovoltaice își recuperează investiția în 6 până la 12 ani.

Dacă dorești să obții o evaluare mai precisă pentru situația ta specifică, ar fi recomandat să consulți furnizorii locali de sisteme fotovoltaice sau să soliciți evaluări personalizate de la specialiști în domeniu.