OPĆENITO

Solarna energija je oduvijek obećavala da će postati idealni izvor energije. Najzad, energija sunca je čista, pouzdana, neiscrpna i … besplatna. Nažalost, tehnika fotovoltaika (PV) – u pitanju je proces prevođenja sunčeve energije u električnu – uvijek je bila skupa. Do danas. Proizvođači solarne tehnologije su ispunili sva obećanja sunčeve energije i to na praktičan, ekonomičan i funkcionalan način.

OSNOVE FOTONAPONSKOG SUSTAVA

SOLARNE ĆELIJE (moduli)

Solarna – fotonaponska ( FN ) ćelija ili FN modul ( više međusobno povezanih FN ćelija ) FN ćelija pretvara svijetlost sunca direktno u električnu struju. Kako one ustvari rade?

FN ćelije su napravljene od poluvodičkih materijala poput silicija koji se trenutno i najviše koristi. Kada svijetlost padne na ćeliju, određen dio se apsorbira u poluvodičkom materijalu. Ta energija oslobađa elektrone i omogućuje da se slobodno gibaju. FN ćelije imaju dva sloja, N-tip i P-tip, koji dopuštaju elektronima da se gibaju samo u određenom smjeru. Gibanje elektrona je struja koju putem metalnih kontakta i vodiča povezujemo sa više ćelija i trošilom. Struju množimo sa naponom ćelije i to je njena snaga ( W ).

Jezgru svakog solarnog sustava čine solarni fotonaponski moduli koji proizvode struju direktno iz sunčeve svjetlosti. Nemaju nikakvih pokretnih djelova, pa su stoga dugovječni. Ima ih nekoliko vrsta od kojih su najznačajniji:

• monokristalni moduli
• polikristalni moduli
• amorfni moduli

Mono i polikristalni su visokog stupnja iskorištenja (preko 15%) i dugog životnog vijeka sa jamstvom na snagu od 25 godina.Amorfni moduli zapremaju veću površinu, imaju iskorištenje od oko 6% i jamstvo na snagu od najmanje 5 godina. Zbog navedenih razloga su po jedinici snage jeftiniji. Obično se koriste u manjim sustavima.Energija koju proizvode u ovisnosti o konfiguraciji sustava direktno se troši (crpljenje vode), sprema za kasnije trošenje u baterije (vikendice) ili vraća u električnu mrežu HEP-a (valjda naša bliska budućnost?)

Punjenje solarnih baterija, kao mogućeg skladišta energije za period noći ili oblačnih dana, regulira se regulatorom punjenja baterije koji se brine da se one ne napune previše (grijanje, hlapljenje elektrolita, oštećivanje) ili pak previše ne isprazne (oksidacija i sulfatiziranje unutarnjih elektroda, smanjenje životnog vijeka). Zbog toga regulator upravlja tokom punjenja i pražnjenja.

Obično su izvedeni bez pokretnih dijelova (solid state), elektronički regulirani u tzv. Switching tehnologiji. Za optimiranje punjenja i visoki stupanj iskorištenja imaju nekoliko pragova punjenja, automatski izmjenjivih. Za sustave velikih snaga koriste se Maximum Power regulatori koji dinamičkim podešavanjem radne točke izvlače dodatnih 10 do 20% energije iz modula.

Radni napon za potrošače u ovisnosti o tipu potrošača i željama korisnika obično je 12 V DC, 24 V DC ili se posebnim pretvaračima vrši pretvorba istosmjernog baterijskog napona u standardni napon 220 V/ 50 Hz na koji smo navikli u kućanstvu.

Na južno orjentiranim krovovima u Hrvatskoj ima dovoljno površine da se ugradnjom solara u potpunosti zadovolje elektro energetske potrebe cijele zemlje.

Razlikujte fotonaponske module od solarnih termičkih kolektora: fotonaponski moduli direktno proizvode struju, a termički griju vodu.

NAČINI KORIŠTENJA I UGRADNJE

Sustavi se načelno mogu dijeliti na nekoliko kategorija:

Po načinu ugradnje:

• Samostalni, potpuno izdvojeni od objekata, a to je najčešće primjer napajanja signalizacije i telekomunikacijske opreme.
• Ugradni, projektirani da se uklope u konstrukciju krova ili fasade objekta (traži se posebna narudžba opreme).
• Nadgradni, projektirani da se naknadno dodaju na postojeći objekt (najčešći slučaj).

Po načinu skladištenja energije:

• Direktni, samostalni, izdvojeni sustavi koji trenutno troše sve što prozvedu, a tipični primjer je crpljenje vode za navodnjavanje.
• Baterijski, samostalni sustavi koji višak energije spremaju u punjive baterije, a tipični primjer je napajanje vikendice u pustoj uvali.
• Mrežno povezani, je nakon ugradnje interaktivno povezan i sinkroniziran sa mrežom HEP-a, te kad ima viška energije istu utiskuje u mrežu (i naplaćuje), a kad energije nedostaje razliku uzima iz mreže (i plaća se). Tipični primjer je prijekt 100.000 solarnih krovova (u Njemačkoj investicija isplatljivija od mirovinskog ili investicijskog fonda).

Po veličini:

• Energetski sustavi za proizvodnju energije za pogon većih potrošača i objekata
• Solarne aplikacije kao što su mali punjači baterija, solarni ventilatori, kalkulatori, igračke, vrtne svjetiljke i sl.
• Solarne elektrane kakvih u Hrvatskoj još nema ali su brojni primjeri ovakvih objekata čest predmet zanimanja medija

PREDNOSTI FOTONAPONSKIH SUSTAVA

• Upotreba sustava bilo gdje na Zemlji
• Jednostavna mehanika, nema dinamičkih dijelova koji su potrebni za rad sustava
• Tehnologija dokazana u komercijalne svrhe
• Minimalni troškovi rada i najekonomičniji izvor energije
• Minimalna potreba za održavanjem i bez potrebe bilo kakvog goriva
• Modularni design i visok stupanj pokretljivosti sustava
• Visoka sigurnost i pouzdanost
• ne zagađuju okoliš, nisu proizvode buku
• Pruža mogućnost korištenja električne energije na mjestima gdje bi to inače bilo preskupo ili neizvodivo
• Najbolji urbani obnovljiv izvor energije

NEDOSTACI FOTONAPOSNKIH SUSTAVA

• Cijena – ljudski faktor !!!

PODRUČJE PRIMJENE FOTONAPONSKIH SUSTAVA

FN ćelije stvaraju istosmjernu struju ( DC ) ali pomoću DC-DC i DC-AC pretvarača možemo je prilagoditi za sve namjene, od punjenja mobitela do pokretanja trofaznih el. motora. Neke od primjena su:

• Pumpe za vodu: navodnjavanje, opskrba vode u selima, upotreba u kučanstvu, kampiranje i sl.

• Katodna zaštita: cjevovodi, cisterne, mostovi, stupovi

• Telekomunikacije: repetitori, radio i TV odašiljači, radio veze, telefoni

• Udaljeni objekti: vikend objekti, udaljena turisticka odredišta, udaljeni istraživački centri

• Mjerenja: cjevovodi, pogonski senzori, vode, meteorološke postaje, daljinska mjerenja

• Turizam: električna energija za kamping, brodove i jahte

• Stanovanje: integriranje s javnom mrežom, hibridni sustavi s alternativnim izvorima

UPOTREBA FOTONAPONSKIH SUSTAVA U CESTOVNOM PROMETU

Posljednjih nekoliko godina učestala je primjena fotonaponskih sustava u prometu.

Područje primjene unutar domene prometa objasnio bih na dostupnim primjerima :

• SIGNALIZACIJA: visoki stupovi, navigacija, sirene, željeznički signali, prometni znakovi,

informacijske ploče

• OSVJETLJAVANJE: javna rasvjeta, sigurnosna rasvjeta

• TPS POZIVNI STUPIĆI

• PARKING AUTOMATI

INFORMACIJSKI SUSTAVI U PROMETU (brojila prometa, meterološke