Economia mondiala se afla in prezent intr-un plin proces de tranzitie, de la sursele de energie poluante, cum ar fi arderea combustibililor fosili, la cele bazate pe energia verde regenerabila. Un rol esential in aceasta tranzitie este reprezentat de utilizarea pe o scara tot mai larga a panourilor fotovoltaice, care prin posibilitatea de transformare a luminii solare in energie electrica ofera solutii viabile pentru alimentarea cu electricitate a cladirilor rezidentiale, a afacerilor sau chiar a unor comunitati intregi.
Tehnologia panourilor solare a evoluat intr-un mod impresionant, existand diferite solutii cu un grad de eficienta mai mult sau mai putin ridicat, care pot fi utilizate in aproape orice regiune a tarii. Alegerea dintre aceste variante trebuie sa tina cont de elemente, precum bugetul aflat la dispozitie sau gradul de productivitate atins in vederea implementarii unor proiecte care sa raspunda in mod corespunzator nevoilor particulare.
Articolul de mai jos isi propune sa faca o scurta informare cu privire la tehnologia panourilor si sistemelor fotovoltaice prezentand principalele tipuri existente pe piata si avantajele sau dezavantajele fiecarei variante. In plus, se pot descoperi aici cateva dintre criteriile de care trebuie sa se tina cont pentru alegerea variantei potrivite.
1. Tipuri de panouri fotovoltaice – informatii generale
Energia regenerabila este un domeniu tot mai urmarit, deoarece prin intermediul tehnologiilor de acest gen este posibila producerea unei cantitati suficiente de electricitate intr-un mod sustenabil si prietenos cu mediul inconjurator. Din ce in ce mai multi romani, persoane fizice si juridice, aleg sa monteze sisteme fotovoltaice pentru a profita de posibilitatea generarii de curent electric in mod gratuit, prin intermediul luminii solare, si de subventiile generoase oferite de statul roman si de Uniunea Europeana. Producatorii de panouri fotovoltaice pun la dispozitie mai multe variante tehnologice, fiecare dintre ele avand anumite caracteristici care trebuie sa fie luate in considerare pentru obtinerea maximului de avantaje in functie de necesitatile fiecarui caz in parte.
1.1. Ce sunt panourile fotovoltaice?
Tehnologia fotovoltaica a fost dezvoltata la jumatatea secolului al XX-lea, in momentul in care a fost observat ca anumite substante, ca de exemplu cristalele de siliciu, genereaza energie electrica atunci cand sunt lovite de fotonii generati de soare. Multa vreme costurile ridicate si eficienta redusa au facut din panourile fotovoltaice elemente folosite in aplicatii speciale, mai ales in cadrul programelor spatiale dezvoltate de catre SUA sau Rusia.
Generalizarea tehnologiei a avut loc dupa criza energetica din anii ‘70, atunci cand combustibilii fosili au cunoscut cresteri impresionante si, mai ales, in ultimii douazeci de ani, in momentul in care a fost constientizat efectul negativ al arderii combustibililor fosili pentru producerea de energie electrica.
Panourile fotovoltaice moderne sunt echipamente simple, ce au preturi relativ accesibile si care se prezinta sub forma unor suprafete plane, de grosime redusa, formate dintr-un strat de siliciu acoperit cu o folie protectoare de sticla si incadrata intr-o rama metalica rezistenta. Curentul electric generat de celulele de siliciu este adunat prin intermediul unor conectori electrici si transportat apoi catre consumatori.
1.2. Principiul de functionare al diferitelor tipuri de panouri si sisteme fotovoltaice
Principiul de functionare a panourilor fotovoltaice se bazeaza pe proprietatea anumitor materiale de a genera curent electric in momentul in care suprafata lor este lovita de razele soarelui. Dupa numeroase cercetari in care au fost testate diferite tipuri de materiale semiconductoare a fost aleasa varianta siliciului, un material abundent, cu pret redus, care poate fi industrializat cu usurinta. Mai mult decat atat, cristalele de siliciu s-au dovedit a fi eficiente, putand produce o cantitate apreciabila de energie electrica.
Sistemele de panouri fotovoltaice sunt formate dintr-un numar mai mic sau mai mare de astfel de panouri, in functie de necesitatile de productie si din alte componente care permit utilizarea curentului generat intr-un mod clasic pentru aprovizionarea diversilor consumatori. Practic, panourile fotovoltaice produc curent electric continuu care este transformat in curent alternativ cu ajutorul unui invertor solar.
Dupa aceasta transformare, curentul poate fi utilizat pentru alimentarea echipamentelor electrice, pentru incarcarea acumulatorilor montati in cadrul sistemului sau pentru injectarea in reteaua nationala de transport pentru a fi folosit de alti consumatori. Din acest punct de vedere sistemele de panouri fotovoltaice sunt disponibile in trei variante:
Sistemul on-grid (Consumatorul ce are un astfel de sistem este conectat si la reteaua centralizata pentru a avea curent electric disponibil si in momentele in care sistemul nu produce);
Sistemul off-grid (Panourile fotovoltaice sunt completate de acumulatori neexistand astfel necesitatea unei conexiuni la reteaua centralizata);
Sistemul mixt (O combinatie intre sistemul on-grid si cel off-grid).
2. Tipuri de panouri solare fotovoltaice
Inca de la aparitia tehnologiei panourilor fotovoltaice cercetatorii au facut eforturi sustinute pentru identificarea acelor solutii tehnologice care sa permita cresterea eficientei diferitelor tipuri de celule fotovoltaice. Aceste cercetari au fost axate pe doua directii principale.
In primul rand, a fost vorba despre identificarea acelui material semiconductor care sa imbine intr-un mod optim gradul de eficienta, posibilitatea de productie pe scara larga si pretul scazut al panourilor. In al doilea rand, a fost vorba despre modul de utilizare a materialului identificat. In urma acestor eforturi a rezultat o tehnologie care imbina intr-un mod corect criteriile asteptate prin utilizarea siliciului ca material semiconductor si prin industrializarea acestuia in trei variante (monocristalin, policristalin si amorf).
2.1. Tipuri de panouri fotovoltaice – panouri fotovoltaice monocristaline
Panourile fotovoltaice monocristaline sunt considerate a fi varful de gama, deoarece ofera eficienta maxima, variantele actuale ajungand pana la procentaje de aproximativ 25 la suta. Aceste tipuri de panouri poarta numele de la modul in care suprafetele semiconductoare sunt produse sub forma unui cristal unic din siliciu pur. Materialul acesta ofera posibilitatea absorbirii unei cantitati semnificativ mai mari de fotoni, ceea ce genereaza o cantitate la fel de ridicata de curent electric.
Avand in vedere acest element se poate ajunge la constientizarea principalului avantaj al acestor tipuri de panouri, si anume eficienta maxima disponibila pe piata in prezent. Un dezavantaj de care trebuie sa se tina cont este reprezentat de preturile mai mari ale panourile monocristaline fata de alte variante. Motivul este dat de procesul de productie mai complex.
2.2. Tipuri de panouri fotovoltaice – panouri fotovoltaice policristaline
Panourile fotovoltaice policristaline functioneaza pe acelasi principiu ca cele monocristaline, insa, in locul existentei unui singur cristal, curentul este generat de o suprafata realizata din numeroase fragmente de siliciu. Aceste variante sunt mai usor de fabricat si pretul lor este mai mic. Eficienta este mai redusa din cauza prezentei unui numar ridicat de fragmente de siliciu, procentajul fiind in zona de 17 la suta.
Sistemele fotovoltaice policristaline sunt recomandate atunci cand bugetul este mai mic si cand atingerea unui grad inalt de eficienta nu este numaidecat un criteriu de baza (de exemplu, daca exista suficient spatiu disponibil pentru a monta mai multe panouri care sa produca energia necesara).
2.3. Tipuri de panouri fotovoltaice – panouri amorfe
Panourile amorfe sunt variante cu eficienta redusa, procentajul fiind mai putin de jumatate fata de cel al panourilor monocristaline. Cu toate acestea, varianta este utilizata pentru ca are o greutate redusa si o flexibilitate crescuta. Aceste elemente vin din modul in care panourile fotovoltaice amorfe sunt produse prin folosirea unui substrat flexibil, pe care este aplicat prin diverse metode material fotovoltaic, de asemenea, flexibil. Caracteristicile panourilor fotovoltaice amorfe le recomanda pentru utilizarea in aplicatii diverse, acolo unde nu este posibila montarea unor echipamente cu greutati apreciabile sau unde nu sunt disponibile suprafete plane, pe care sa fie montate panourile obisnuite.
2.4. Tipuri de panouri fotovoltaice pentru viitor
Tehnologia fotovoltaica este una dintre cele mai de succes, inovatiile in acest domeniu fiind la ordinea zilei. Laboratoarele de cercetari din intreaga lume fac eforturi sustinute in identificarea unor noi solutii care sa permita cresterea eficientei generale sau chiar producerea de curent electric in perioadele in care soarele nu este puternic, inclusiv pe durata noptii.
Printre tehnologiile inovative in acest sens, ce vor fi utilizate din ce in ce mai mult pe viitor, se numara panourile de tip passivated emitter rear Kontakt (PERK) care produc curent electric si in conditii de lumina scazuta datorita plasarii unei suprafete de pasivare in structura panoului. O alta inovatie este cea care a permis reducerea dimensiunilor celulelor fotovoltaice la jumatate fata de variantele standard. Panourile half cell produc o cantitate dubla de energie, pe aceeasi suprafata, datorita existentei unui numar dublu de celule.
3. Criterii pentru alegerea si montarea tipului de panou fotovoltaic corespunzator necesitatilor
Persoanele care vor sa beneficieze de avantajele utilizarii energiei solare pentru generarea de curent electric prin intermediul montarii unor sisteme de panouri fotovoltaice trebuie sa faca selectia dintre variantele disponibile intr-un mod informat, in vederea atingerii unei eficiente potrivite si a construirii unui sistem durabil. Acest demers este important, deoarece nu exista o varianta unica, potrivita oricarei imprejurari, ci diverse solutii personalizate, care trebuie sa tina cont de profilul clientului, de cate tipuri de panouri fotovoltaice exista, de necesitatile de energie si de conditiile existente in zona in care sistemul va fi montat.
Printre elementele ce trebuie sa fie luate in considerare pentru obtinerea accesului la un sistem corespunzator se numara si cele de mai jos:
Eficienta energetica a panourilor fotovoltaice
Pe piata exista o varietate de modele de panouri fotovoltaice, care se diferentiaza destul de mult in ceea ce priveste rata de conversie a luminii solare in curent electric. Aceasta caracteristica variaza de la zece la peste douazeci si cinci la suta, in functie de doua elemente. In primul rand, este vorba despre tipul de panou fotovoltaic. In acest caz se poate vorbi despre panouri monocristaline cu eficienta inalta, variante policristaline cu eficienta medie si panouri amorfe, cu eficienta redusa. In al doilea rand, este vorba despre producatorul panourilor, calitatea acestora variind in functie de materialele folosite si de tehnologia lor de producere.
Costurile initiale si economiile pe termen lung
Sistemele de panouri fotovoltaice sunt realizate printr-o investitie care poate fi mai mult sau mai putin apreciabila. Exista posibilitatea utilizarii unor panouri cu un pret mai redus, care vor genera o cantitate mai mica de energie si, in plus, eficienta lor va scadea in timp din diverse motive.
Varianta este recomandata atunci cand bugetul initial nu este unul apreciabil si cand proprietarii acestor sisteme intentioneaza ca pe viitor sa apeleze la solutii mai eficiente prin schimbarea panourilor in momentul in care pretul celor de top va scadea. O alta posibilitate este cea a utilizarii panourilor de top, care au costuri sensibil mai mari decat altele, dar care produc cu pana la treizeci la suta energie in aceleasi conditii. Specialistii sunt de parere ca optiunea este viabila atunci cand bugetul initial este unul insemnat si cand se urmareste amortizarea cat mai rapida a capitalului investit.
Spatiul disponibil pentru instalare
Tipurile de panouri fotovoltaice au, in general, dimensiuni standard, insa se diferentiaza prin cantitatea de energie generata pe aceeasi suprafata. Astfel, daca exista un spatiu limitat se va folosi varianta panourilor monocristaline. In caz contrar, panoul policristalin este potrivit daca suprafata pe care vor fi plasate panourile este una generoasa. Un alt element de care se va tine cont este daca suprafata pe care vor fi montate panourile este plana sau daca este neregulata. Alegerea se va face intre panourile mono sau policristaline sau cele amorfe.
In concluzie, utilizarea tehnologiei panourilor fotovoltaice este benefica din punct de vedere economic, prin reducerea semnificativa a costurilor pentru consumul de energie electrica si din punct de vedere al protejarii mediului inconjurator, prin evitarea consumului de electricitate produs prin arderea combustibililor fosili. Totusi, pentru realizarea unui sistem corespunzator de panouri fotovoltaice este necesara luarea in considerare a unor criterii importante.