Solarni paneli postaju sve prisutniji u našoj okolini i više se ne smatraju retkom ili eksperimentalnom tehnologijom. Oni su danas jedan od najvažnijih izvora obnovljive energije za domaćinstva, poslovne objekte i industriju.
Njihova glavna prednost je pretvaranje sunčeve svetlosti u električnu energiju bez sagorevanja goriva i bez emisije štetnih gasova, što ih čini značajnim saveznikom u smanjenju zagađenja i borbi protiv klimatskih promena.
Da bi se dobro iskoristio potencijal ove tehnologije, važno je razumeti osnovne principe rada, efikasnost i uslove u kojima solarni paneli daju najbolje rezultate.
Osnovni princip rada fotonaponskih sistema
Rad solarnih panela zasniva se na fotonaponskom efektu. Fotonaponske ćelije, najčešće izrađene od silicijuma, apsorbuju fotone iz sunčeve svetlosti.
Kada fotoni imaju dovoljnu energiju, oni izbijaju elektrone iz kristalne rešetke poluprovodnika. Oslobođeni elektroni se usmeravaju kroz ugrađeno električno polje u ćeliji, što dovodi do pojave električne struje. Na taj način sunčeva svetlost se direktno pretvara u električnu energiju bez mehaničkih delova i buke.
Prve moderne fotonaponske ćelije razvijene su pedesetih godina dvadesetog veka, a od tada je tehnologija prešla put od skupih specijalizovanih sistema do masovno primenjene opreme za krovove kuća i industrijske objekte.
Tokom vremena, napredak u materijalima, automatizaciji proizvodnje i optimizaciji dizajna modula doveo je do značajnog pada cene po vatu instalirane snage i povećanja efikasnosti.
Danas su fotonaponski sistemi zrela tehnologija koja se koristi širom sveta, a sličan trend rasta prisutan je i u Srbiji.
Tipična efikasnost komercijalnih solarnih panela kreće se između 15 i 22 procenata, u zavisnosti od tehnologije i kvaliteta proizvođača.
Postoje i napredni specijalizovani paneli sa višeslojnim ćelijama koji u laboratorijskim uslovima mogu dostići i oko 40 procenata efikasnosti, ali takvi proizvodi uglavnom nisu namenjeni za standardne kućne instalacije.
Za krajnjeg korisnika najvažnije je da panel bude kvalitetan, da ima odgovarajuću garanciju i da bude pravilno projektovan i instaliran u okviru kompletnog sistema.
Sunčevo zračenje i potencijal u Srbiji
Za procenu proizvodnje solarne električne energije ključni parametar je količina sunčevog zračenja koje pada na jedinicu površine tokom godine.
Jug zemlje i delovi istočne Srbije u proseku imaju nešto veći potencijal, dok su u kotlinama i područjima sa više magle i oblačnosti vrednosti nešto niže.
Pored godišnjeg proseka, postoji izražena sezonska razlika između zimskih i letnjih meseci. Zimi su dani kraći i sunce je niže na horizontu, pa je i proizvodnja manja.
Leti su dani duži, nebo je češće vedro i paneli mogu proizvesti višestruko više energije.
U praksi to znači da se u letnjim mesecima često ostvaruje višak energije koji se može skladištiti ili predavati u mrežu, dok se zimi deo potrebne električne energije i dalje povlači iz distributivne mreže.
Primer prosečnih mesečnih vrednosti zračenja
| Mesec | Prosečno zračenje kWh po m2 | Komentar |
|---|---|---|
| Januar | oko 50 | Kraći dani i niži ugao sunca dovode do niže proizvodnje energije. |
| Jul | oko 180 | Dugi i sunčani dani omogućavaju višestruko veću proizvodnju energije. |
Ove vrednosti su okvirne, ali jasno pokazuju da solarni sistemi u letnjim mesecima mogu proizvesti tri ili više puta više energije nego tokom zime, što je važno uzeti u obzir prilikom planiranja kapaciteta sistema.
Komponente solarnog sistema
Solarni panel je samo jedan deo kompletnog fotonaponskog sistema. Da bi energija bila upotrebljiva u domaćinstvu ili za poslovne potrebe, neophodno je više međusobno povezanih komponenti koje zajedno obezbeđuju siguran i stabilan rad.
Solarne ćelije čine aktivni sloj modula i odgovorne su za pretvaranje svetlosti u električnu energiju. One su zatvorene između zaštitnih slojeva stakla i specijalnih folija koje štite ćelije od vlage i mehaničkih oštećenja. Metalni okvir, najčešće aluminijumski, obezbeđuje čvrstoću i olakšava montažu na krovove i konstrukcije.
Inverter je uređaj koji pretvara jednosmernu struju, koju proizvode paneli, u naizmeničnu struju pogodnu za korišćenje u domaćinstvu.
U većini sistema upravo inverter predstavlja centralnu tačku nadzora, jer preko njega vlasnik posmatra koliko energije je proizvedeno u toku dana, meseca ili godine.
Pored invertora, važnu ulogu imaju kablovi, zaštitne sklopke, osigurači, konstrukcija za montažu, kao i po potrebi baterijski sistem za skladištenje energije.
Tipovi solarnih ćelija
Na tržištu su prisutne različite tehnologije solarnih ćelija, a najrasprostranjenije su monokristalne, polikristalne i amorfne ćelije.
Razlika je u načinu izrade silicijuma, izgledu i efikasnosti. U nastavku je prikazan pregled tipičnih vrednosti efikasnosti po tehnologijama.
| Tip ćelije | Tipična efikasnost | Osobine |
|---|---|---|
| Monokristalne | oko 18 procenata | Visoka efikasnost, tamnija boja, često viša cena po vatu. |
| Polikristalne | oko 15 procenata | Sjajna plavkasta površina, nešto niža efikasnost, povoljnija cena. |
| Amorfne | oko 8 procenata | Tankoslojna tehnologija, niža efikasnost, pogodna za specijalne primene. |
Skladištenje energije i povezivanje na mrežu
Solarni sistemi mogu raditi kao mrežni sistemi ili kao autonomni sistemi sa baterijama.
Tokom noći ili u periodima lošeg vremena struja se povlači iz mreže.
Kod autonomnih sistema energija se skladišti u baterijama. Ovakvo rešenje je pogodno za vikendice, udaljene objekte ili specifične primene gde nema pristupa mreži.
U tom slučaju solarni regulator punjenja kontroliše proces punjenja baterija, štiti ih od prepunjavanja i prevelikog pražnjenja i obezbeđuje stabilan rad sistema.
Istorijski napredak cene tehnologije
Jedan od razloga zašto su solarni paneli danas dostupniji nego ranije leži u padu cene po jedinici snage.
Tokom decenija razvijani su efikasniji proizvodni procesi, što je dovelo do značajnog pojeftinjenja opreme.
| Godina | Približna cena po vatu snage u dolarima |
|---|---|
| 1954 | oko 100 |
| 1973 | oko 20 |
Danas su cene višestruko niže u odnosu na ove istorijske vrednosti, što je omogućilo široku primenu solarne energije u svim sektorima.
Tačne trenutne cene zavise od tržišta, proizvođača i snage sistema, ali trend dugoročnog pojeftinjenja je jasan.
Orijentacija, nagib i sezonske razlike
U Srbiji, kao i u većem delu severne hemisfere, paneli se najčešće postavljaju sa orijentacijom ka jugu, kako bi se tokom godine dobila što veća ukupna proizvodnja energije.
Postavljanje panela na istok ili zapad obično dovodi do nešto niže ukupne proizvodnje, ali može biti korisno kada se želi veća proizvodnja u jutarnjim ili popodnevnim satima.
Nagib panela utiče na ugao pod kojim sunčevi zraci padaju na modul. Kod krovnih sistema nagib se često prilagođava nagibu krova, dok se kod slobodnostojećih konstrukcija može birati optimalni ugao.
U svakom slučaju, efikasnost sistema zavisi i od izbegavanja senčenja koje mogu izazvati dimnjaci, susedne zgrade ili drveće.
Prednosti korišćenja solarne energije
Korišćenje solarnih panela donosi više različitih koristi.
- Najpre, reč je o obnovljivom izvoru energije koji ne troši ograničene resurse poput uglja ili nafte.
- Zatim, solarni sistemi ne emituju gasove staklene bašte tokom rada, pa doprinose smanjenju ukupnog zagađenja i unapređenju kvaliteta vazduha.
- Sa finansijske strane, vlasnik smanjuje račun za električnu energiju jer deo potrošnje pokriva sopstvenom proizvodnjom.
- Pri pravilnom dimenzionisanju i uz dostupne podsticaje, period povraćaja investicije može biti razuman, nakon čega solarni sistem nastavlja da proizvodi struju uz minimalne troškove održavanja.
- Paneli imaju projektovani vek trajanja od više decenija, a proizvođači često daju garancije na zadržavanje određene sprovedene snage tokom dvadeset pet ili više godina.
Održavanje i praćenje rada
Solarni sistemi ne zahtevaju složeno održavanje, ali je korisno povremeno izvršiti vizuelni pregled i čišćenje.
Prašina, lišće ili naslage prljavštine mogu smanjiti proizvodnju. U regionima gde zimi ima snega preporučuju se konstrukcije koje omogućavaju da se sneg lako sklizne sa panela.
Savremeni inverteri i nadzorni sistemi omogućavaju vlasniku da putem aplikacije ili internet portala prati rad instalacije i na vreme uoči eventualne nepravilnosti.
Praktičan primer proizvodnje
Kao ilustracija, sistem snage nekoliko kilovata na krovu porodične kuće u centralnom delu Srbije može tokom godine proizvesti značajan deo električne energije koju to domaćinstvo potroši.
Leti se često ostvaruje višak koji se predaje u mrežu, dok se zimi deo potrošnje i dalje podmiruje iz mreže.
Na taj način smanjuje se račun za električnu energiju i povećava energetska nezavisnost domaćinstva uz istovremeno smanjenje negativnog uticaja na životnu sredinu.
Za kraj
Kada se uzmu u obzir dostupnost sunčeve svetlosti u Srbiji, tehnološki napredak i mogućnosti povezivanja sa elektroenergetskim sistemom, solarni paneli predstavljaju zreo i pouzdan izbor za proizvodnju električne energije.
Pravilno projektovan i instaliran fotonaponski sistem može trajati decenijama, smanjiti troškove električne energije i doprineti čistijem okruženju.
Zbog toga sve veći broj domaćinstava i kompanija razmatra ulaganje u solarne panele kao dugoročno održivo i odgovorno energetsko rešenje.