Din ce este format un sistem fotovoltaic ?

Din ce este format un sistem fotovoltaic ? – Ce veți învăța din acest articol? 

1. Ce este un sistem de energie solară.
2. Cum funcționează sistemele de energie solară
3. Avantajele sistemelor de energie solară
4. Dezavantajele sistemelor fotovoltaice
5. Conținutul unui sistem de energie solară
6. Tipuri de sisteme fotovoltaice
7. Întreținerea sistemelor fotovoltaice

Ce este un sistem fotovoltaic? 

Un sistem fotovoltaic este un sistem care utilizează panouri solare pentru a converti energia solară regenerabilă în energie electrică. Sistemele fotovoltaice reprezintă o opțiune durabilă, care nu necesită întreținere și care vă poate economisi o mulțime de bani prin utilizarea energiei solare gratuite. Este o modalitate curată și fără emisii de a genera energie electrică din surse regenerabile și de a contribui la un mediu mai curat.

Cum funcționează sistemele fotovoltaice?

Atunci când lumina soarelui lovește un panou fotovoltaic, se generează electricitate printr-un proces numit efect fotovoltaic. Efectul fotovoltaic este mecanismul care produce energie electrică atunci când lumina soarelui lovește o celulă solară. O celulă solară este formată dintr-o joncțiune p-n, care este joncțiunea a două tipuri de semiconductori, de tip p și de tip n, iar atunci când lumina solară lovește cei doi semiconductori, se creează o diferență de tensiune și se produce un curent electric. Deși fiecare celulă produce o cantitate relativ mică de energie electrică, un sistem fotovoltaic format din panouri solare conectate între ele și alte panouri conectate între ele poate alimenta o casă, o fabrică sau un oraș.

Panourile fotovoltaice produc energie în curent continuu, dar toate echipamentele electronice sunt alimentate cu curent alternativ, astfel încât curentul continuu trebuie convertit în curent alternativ. Acest lucru este realizat de un invertor, care poate apoi să furnizeze energie electrică în casă și surplusul de energie electrică în rețea.

Avantajele sistemelor fotovoltaice

Sistemele de panouri fotovoltaice oferă o serie de avantaje care devin din ce în ce mai populare.

– Facturi de electricitate mai mici – panourile solare utilizează energia solară pentru a genera electricitate gratuită. În acest fel, facturile de electricitate vor fi mai mici și veți putea vinde surplusul de energie.

– Acestea contribuie la autosuficiența energetică.

– Durată lungă de viață – cele mai bune panouri solare rămân eficiente în proporție de peste 84% chiar și după 25 de ani de la construirea lor.

– Costuri reduse de operare și întreținere – sistemele fotovoltaice nu necesită o întreținere complicată.

– Protecția mediului – acestea exploatează energia regenerabilă a soarelui fără a produce zgomot sau deranj.

Dezavantajele sistemelor fotovoltaice

– Investiție inițială mare, dar care poate fi recuperată în timp, având în vedere prețurile ridicate ale energiei electrice din prezent.

– Producția de energie depinde de numărul de ore de lumină solară.

Componentele unui sistem de panouri fotovoltaice

Principalele componente ale sistemului fotovoltaic sunt:

– panourile solare, sistemele de montare a panourilor solare, invertoarele, conectorii și cablurile solare.

În plus, sistemul fotovoltaic poate include, de asemenea, dispozitive de măsurare și reglare a curentului, baterii și dispozitive care modifică orientarea panourilor fotovoltaice în funcție de poziția soarelui.

Aceste dispozitive lucrează împreună pentru a genera, transporta, măsura, regla și converti energia electrică. Compatibilitatea acestor dispozitive este vitală pentru buna funcționare a unui sistem fotovoltaic, astfel încât se recomandă consultarea unui expert la instalarea unui sistem fotovoltaic.

1. Panoul fotovoltaic

Panoul este format din mai multe celule fotovoltaice, fiecare conținând două materiale semiconductoare. Pentru a le proteja de efectele mediului, celulele solare sunt protejate de un strat de sticlă. Această lentilă este acoperită cu un strat anti-reflexie pentru a minimiza pierderile datorate reflexiei luminii. Celulele solare absorb lumina solară și o transformă în energie electrică.

Cele mai multe celule fotovoltaice fabricate la nivel mondial sunt realizate din siliciu cristalin, care are o eficiență teoretică de 33% pentru transformarea energiei solare în electricitate. Au fost dezvoltate alte materiale și tehnologii de semiconductori care funcționează la randamente mai mari, dar care sunt în prezent costisitoare pentru producție.

Tipuri de panouri fotovoltaice  

Există mai multe tipuri de panouri fotovoltaice, dintre care cele mai populare sunt.

Panourile monocristaline – acestea au cea mai mare eficiență în ceea ce privește transformarea energiei solare în energie electrică.

Panourile policristaline – acestea sunt mai puțin eficiente, dar și mai ieftine.

Panourile amorfe – sunt mai eficiente pentru radiația solară indirectă și necesită o suprafață mai mare pentru aceeași putere instalată.

Eficiența panourilor fotovoltaice este influențată de orientare (de preferință sud sau est-vest), de unghiul de înclinare, de umbrire, de temperatură și de numărul de ore de soare pe zi.

Ce conține sistemul de montare a panourilor fotovoltaice :

Un suport este o structură utilizată pentru a fixa panourile fotovoltaice pe sol sau pe acoperișul unei clădiri. Acesta trebuie să fie durabil, să poată ține panourile în siguranță și să permită ventilarea panourilor fotovoltaice. În cazul în care panourile solare sunt montate pe acoperiș, acestea trebuie să fie ușoare pentru a evita sarcinile mari pe acoperiș, iar metoda de montare trebuie să fie adecvată pentru tipul de acoperiș pe care sunt instalate.

În sistemele mai avansate, panourile fotovoltaice pot fi înclinate și orientate pentru a optimiza cantitatea de radiație solară pe care o primesc și pentru a crește cantitatea de energie electrică produsă.

Tipuri de sisteme de montare

Sistemele de montare a panourilor fotovoltaice depind de locația în care sunt montate panourile.

– Sistem de montare la sol.

– Sisteme de montare pe acoperiș – determinate de tipul de acoperiș (țiglă, ondulat, ondulat etc.).

2. Invertorul

Un invertor este un dispozitiv electric care convertește curentul continuu (DC) generat de panourile solare în curent alternativ (AC) care poate fi utilizat în aparatele electrice. Majoritatea invertoarelor au o eficiență de conversie de 90% sau mai mare și sunt echipate cu dispozitive de protecție care întrerup alimentarea cu energie electrică în cazul unei pene de curent sau al unei întreruperi a rețelei.

Energia de curent alternativ extrasă din invertor este furnizată clienților rezidențiali și industriali și poate fi, de asemenea, furnizată rețelei naționale.

Tipuri de invertoare: 

Invertoarele de rețea – conectate la rețeaua națională. Acestea primesc parametrii de la rețea și convertesc curentul continuu generat de panourile fotovoltaice în curent alternativ cu aceiași parametri ca și rețeaua. Acestea sunt utilizate în sistemele fără baterii.

Invertoarele off-grid – utilizate în sistemele fotovoltaice care nu sunt conectate la rețeaua națională și care utilizează baterii de stocare.

Invertoare hibride – combină caracteristicile primelor două și sunt utilizate în sistemele fotovoltaice hibride.

3. Cabluri și conectori solari.

Cablurile solare asigură transferul de energie electrică de la panouri la invertor. Pentru a evita pierderile și supraîncălzirea cablurilor, precum și pentru a evita scurtcircuitele și pericolele de incendiu, cablurile și conectorii trebuie să fie de bună calitate, rezistente la intemperii și de dimensiuni adecvate.

Se recomandă ca distanța dintre panourile fotovoltaice și invertor să fie cât mai mică posibil.

4. Acumulatorii

Sistemele fotovoltaice care nu sunt conectate la rețea necesită una sau mai multe baterii pentru a stoca surplusul de energie electrică generat în zilele însorite. Energia stocată poate fi utilizată pe timp de noapte sau în zilele înnorate, când producția de energie este scăzută.

În cazul sistemelor fotovoltaice conectate la rețea, utilizarea bateriilor este opțională. În acest caz, energia stocată în baterie poate fi utilizată chiar dacă alimentarea cu energie electrică de la rețeaua națională este întreruptă, iar panourile fotovoltaice nu mai produc energie electrică.

Deoarece bateriile sunt costisitoare, sistemele fotovoltaice conectate la rețea nu utilizează baterii, ci furnizează energie electrică la rețea în timpul zilei și utilizează energie de la rețea dacă panourile nu produc suficientă energie electrică.

5. Controlerul/regulatorul de încărcare

Controlere/regulatoarele de încărcare este un dispozitiv electronic care reglează curentul continuu de la panourile solare pentru a încărca în mod corespunzător bateria. Acesta măsoară gradul de încărcare a bateriei și, dacă este necesar, o descarcă. Aceste controlere sunt utilizate numai dacă sistemul fotovoltaic este echipat cu o baterie și sunt disponibile în două tipuri:

– cu modulare a lățimii impulsurilor (PWM) și cu urmărire a punctului de putere maximă (MPPT).

Tipuri de sisteme fotovoltaice

Există două tipuri principale de sisteme fotovoltaice:

– sistemele conectate la retea (on-grid) si sistemele independente de retreaua nationala (off-grid). Mai exista si un al treilea tip de sistem fotovoltaic, sistemele hibride, care sunt o combinatie a celor doua tipuri menționate anterior.

Sistemele fotovoltaice în afara rețelei nu sunt conectate la rețeaua națională, astfel încât surplusul de energie electrică generat în timpul zilei poate fi stocat în baterii. Energia stocată în rețeaua de baterii este utilizată ca energie consumată pe timp de noapte sau în zilele în care nu există radiații solare.

Energia generată și neutilizată de către sistemul fotovoltaic conectat la rețea este introdusă în rețeaua națională. Atunci când producția de energie nu este suficientă, energia electrică este consumată din rețea. Sistemele fotovoltaice conectate la rețea, necesită un contor bidirecțional care măsoară cantitatea de energie electrică consumată și cantitatea furnizată în rețea.

Un sistem fotovoltaic hibrid este o combinație între un sistem conectat la rețea și un sistem cu baterii pentru stocarea energiei electrice. Energia produsă în timpul zilei este stocată într-un rezervor de baterii, iar surplusul de energie este introdus în rețea. Energia stocată în acumulatori este furnizată consumatorilor atunci când liniile de transport sunt întrerupte.

Întreținerea sistemelor fotovoltaice 

Sistemele fotovoltaice nu necesită întreținere specializată. Cu toate acestea, este necesară o întreținere minimă pentru a menține o eficiență ridicată și pentru a prelungi durata de viață.

– Verificați în mod regulat componentele sistemului, cum ar fi panourile, suporturile, invertoarele, cablurile și bateriile.

– Curățați sistemul în mod regulat. Praful și murdăria pot reduce semnificativ performanța panourilor solare. Prin urmare, se recomandă spălarea panourilor solare de două ori pe an cu un aparat de spălat cu presiune echipat cu perii și detergenți speciali care nu deteriorează suprafața panourilor solare. 

– Îndepărtați zăpada de pe panou.

– Evitați zonele umbroase. Umbrele produse de clădirile înalte, copacii, coșurile de fum etc. pot reduce semnificativ eficiența panourilor solare.

– Asigurați o ventilație adecvată a panourilor. Supraîncălzirea panourilor va reduce eficiența. Prin urmare, sistemul de montare a panoului trebuie să asigure circulația aerului pentru o mai bună ventilație a panoului.

– Unghiul de înclinare a panoului poate fi reglat pentru a optimiza scurgerea zăpezii și a prafului și expunerea la soare în condiții de vreme umedă.

– Verificați dacă există păsări care cuibăresc în structura panoului și îndepărtați orice cuib care se formează. Păsările pot infesta panourile fotovoltaice și pot deteriora cablurile de alimentare.

Dacă aveți întrebări legate de acest articol sau doriți să aflați mai multe despre sistemele de panouri fotovoltaice vă invităm pe blogul nostru unde găsiți numeroase articole despre sistemele fotovoltaice.