Sisteme și panouri solare

Panourile solare pot fi cea mai eficientă soluție pentru încălzire a locuinței. Cu ajutorul energiei solare (care este o sursă regenerabilă gratuită) putem avea un confort termic crescut în locuință și să beneficiem și de apa caldă necesară pe tot timpul anului.

În ultimii ani o mulțime de factori de determină să trecem la sisteme și panouri solare pentru energie din surse regenerabile. Amintim aici doar câțiva dintre ei:

– programe și subvenții guvernamentale pentru a trece la energie regenerabilă;

– scumpirile la energia din surse fosile ( gaz, curent, cărbune, lemn);

– standardele privind construcția de case eficiente energetic care obligă ca cel puțin 30% din energia necesară unei locuințe să fie din surse regenerabile;

– nevoia de independență și confort crescut în locuință.

– eforturile guvernelor de a reduce emisiile de CO2

O sursă de energie regenerabilă și foarte accesibilă este energia solară. Astfel s-au dezvoltat foarte multe tipuri de sisteme și panouri solare cu multiple întrebuințări. Să analizăm dar această sursă de energie, sisteme și panouri solare accesibile și tipurile de tehnologii dezvoltate.

Preț Sisteme și panouri solare

Panourile solare sunt niște dispozitive care folosesc radiația solară pentru a produce ulterior energie termică sau energie electrică.  Ele sunt fabricate din materiale speciale care absorb lumina și căldura soarelui și o transformă în energie termică sau energie electrică. Sunt sisteme complexe ce au în componența lor diferite celule fotosensibile.

Energia electrică produsă de panourile solare poate fi consumată imediat, poate fi introdusă în rețeaua națională electrică sau poate fi stocată în baterii și folosită mai târziu.

Tipuri de Sisteme și Panouri Solare

Există 2 mari tipuri de panouri solare.

Panouri solare termice (convertesc energia solară în căldură). Panourile solare folosesc energia solară pentru a produce agent termic: apă caldă menajeră sau căldură pentru casă.

Panouri fotovoltaice (convertesc energia solară în electricitate).Panourile fotovoltaice folosesc, de asemenea, radiația solară pentru a produce energie electrică, însă principiile lor de funcționare sunt diferite.

Sisteme și panouri solare fotovoltaice.

Acestea sunt alcătuite din celule solare ce transformă energia solară în energie electrică. Din categoria panourilor solare fotovoltaice fac parte mai multe tipuri de panouri solare și mai multe  tehnologii de fabricație. Majoritatea panourilor solare sunt confecționate dintr-un strat de plastic transparent ( cauciuc siliconat sau etilen de acetat) cu numeroase celule solare conectate între ele. Celulele solare sunt acoperite cu un geam de protecție pe suprafața expusă la soare.

• Panouri fotovoltaice monocristaline.

Sunt realizate dintr-un singur cristal de siliciu pur. Au un grad sporit de eficiență, produc cea mai mare cantitate de energie (de 4 ori mai mult decât alte tipuri de panouri solare). Au o nuanță de gri închis. Sunt foarte durabile și pot fi amplasate chiar și pe porțiuni mici. Sunt mai fragile când temperaturile sunt foarte ridicate și au o rezistență mai mică atunci când sunt expuse la temperaturi foarte mari.

Durata medie de viață este de 25-30 ani. Din cantitate totală de radiații solare, acest panouri convertesc 15-20% în energie electrică, ceea ce este un procent destul de mare.

• Panouri fotovoltaice policristaline.

Sisteme și panouri solare formate din mai multe cristale de siliciu ( siliciul brut este topit și turnat într-o matriță care apoi este tăiată în mai multe pătrate). Au o nuanță de albastru închis și sunt mai puțin rezistente la temperaturi ridicate. Au o eficiență mai scăzută decât panourile monocristaline. Costurile sunt mai mici. Sunt oarecum fragile și se pot sparge dacă sunt lovite.

• Panouri solare cu strat subțire ( Thin Film).

Pot avea în compoziția lor un siliciu amorf, seleniură de cupru, indiu, galiu, teliură de cadmiu sau celule fotovoltaice organice. Aceste panouri sunt flexibile, au un design plăcut  și au randament bun chiar și la umbră sau căldură excesivă. Pot fi amplasate cu ușurință chiar și pe suprafețe mari. Au un randament mai scăzut decât celelalte tipuri prezentate.

• Panouri fotovoltaice PERC.

Produse după tehnologia panourilor standard dar au în plus un material integrat într-un strat de pasivare a suprafeței în spatele celulelor solare. Utilizarea acestui material determină o mai bună performanță a panourilor solare cu celule PERC chiar când lumina este scăzută sau temperaturile sunt foarte ridicate.

Stratul de pasivizare oferă multiple beneficii care determină și creșterea eficienței acestor panouri solare:

-În zile cu mai puțină lumină crește capacitatea celulei solare de a capta lumină – stratul de pasivare reflectă lumina neabsorbită înapoi în celula solară pentru o a doua încercare, aceasta ajungând să producă energie suplimentară, devenind mult mai eficientă.

-Reduce recombinarea electronilor – care, în caz contrar ar bloca fluxul liber al electronilor prin celule, rezultând o reducere a eficienței panourilor.

-Reflectă lungimi de undă specifice, care generează în mod normal căldură din celulele solare reușind să mențină stabilă temperatura celulei. În cazul panourilor standard, lungimile de undă sunt absorbite de stratul posterior al celulelor care acumulează căldură excesivă, ducând astfel la o scădere a eficienței.

Tehnologia PERC este o  metodă care poate îndeplini cerințele unui bun echilibru între costurile de producție și eficiență. Panourile fotovoltaice PERC sunt cele mai eficiente  însă costurile de producere încă sunt mari și prețurile de asemeni. Cu toate acestea panourile fotovoltaice PERC au o eficiență cu 15 % mai mare decât a panourilor policristaline și cu 7 % mai mare decât a celor monocristaline.

• Sisteme și panouri solare hibride.

Aceste panouri solare hibride pot să transforme energia solară în energie electrică, dar pot prepara și apa caldă. Sunt compuse din celule monocristaline care au în spate un strat subțire de peliculă solară amorfă. Cu ajutorul acestui strat amorf se poate extrage mai multă energie solară, mai ales când este lumina slabă. Nu sunt recomandate pentru acoperișuri cu suprafețe mari.

• Panouri fotovoltaice Half-Cell

Una din cele mai noi tehnologii în ce privește panourile fotovoltaice. Aceste panouri fotovoltaice Half-Cell au o eficiență cea mai ridicată și o mai bună rezistență la umbrire. Eficiența acestora vine din faptul că față de panourile standard, acestea sunt împărțite în două secțiuni egale dar independente una de alta. Dacă o secțiune este umbrită sau acoperită de zăpadă cealaltă poate să capteze radiația solară și să producă curent electric.

Modul în care celule sunt conectate, reprezintă un alt avantaj al acestui tip de panouri. Cablurile speciale fotovoltaice conectează celulele în șase șiruri, astfel încât panoul va capta și converti energia cu o eficiență de 50%, chiar dacă una din zone nu poate funcționa în mod optim.

Panourile fotovoltaice cu jumătate de celulă funcționează în mod optim chiar și la temperaturi ridicate. Sunt eficiente chiar și la lumină slabă, sunt mai durabile în timp și mult mai rezistente la șocuri. Investiția se amortizează mult mai repede în timp datorită eficienței crescute.

• Panouri fotovoltaice tip șindrilă.

Acest tip de panouri fotovoltaice deși este inventat încă din 1960 la noi în țară nu este atât de disponibil. Față de celelalte tipuri de panouri solare, acestea prezintă multiple avantaje și dezavantaje.

Dezavantajele panourilor fotovoltaice tip țiglă

• Greu accesibile la noi în țară,
• Preț ridicat de achiziție,
• Necesitatea de a fi montat pe o locuință nouă. Locuința trebuie proiectată și executată corect față de punctele cardinale ca acest sistem să dea randament.

Avantajele panourilor fotovoltaice tip țiglă

• Sunt mult mai durabile în timp și asigură necesarul de energie pentru întreaga locuință,
• Este stabilă și bine fixată în acoperiș eliminând riscul desprinderii la rafale puternice de vânt.
• Are dublu rol, atât de acoperiș cât și producerea energiei electrice.

Sisteme și panouri solare termice.

Aceste tipuri de sisteme și panouri solare convertesc energia solară în energie termică și sunt folosite pentru a încălzi apa menajeră necesară în locuință, încălzirea apei în piscine sau combinate cu alte sisteme aduce un aport la încălzirea locuinței în sezonul rece.

Încălzirea apei calde menajeră reprezintă minim 25 % din consumul total de energie în locuință. Astfel instalarea unui sistem solar termic reduce semnificativ costurile la întreținere.

Eficiența sisteme și panouri solare termice este de 100% vara și scade cu până la 30-40% iarna.

Panourile solare termice sunt de mai multe tipuri:

• Panourile solare plane

Sunt alcătuite din plăci de cupru, acoperite cu un material special care captează energia solară. Plăcile de cupru sunt dispuse pe o izolație de fibră de sticlă într-un cadru de aluminiu și acoperite cu un strat de sticlă. Au un randament mai scăzut decât panourile termice cu tuburi vidate. Sunt mai greu de întreținut deoarece sticla se murdărește repede, performanța lor fiind afectată de acest lucru.

• Panouri solare cu tuburi vidate.

Energia solară este captată de tuburile vidate care pot fi presurizate sau nepresurizate.  Fiecare tub din componența panoului este alcătuit din alte două tuburi din sticlă borosilicat sudate între ele. Acestea au o eficiență mai mare decât panourile plane și sunt mai ușor de întreținut.

• Panourile solare presurizate heat-pipe.

În sisteme și panouri solare presurizate presiunea boilerului poate atinge și 6 bari. Aceste panouri pot fi alimentate cu apă de la rețea, ori de la un sistem cu hidrofor pentru ca presiunea să fie constantă. Sunt ideale pentru orice anotimp și funcționează și la temperaturi de -22 grade C. Astfel pe perioada iernii nu este necesar ca boilerul să fie golit.

Sunt foarte ușor de montat  și au un grad de eficiență ridicat. Investiția se amortizează în 2-3 ani. Deoarece tuburile sunt independente dacă se sparge un tub funcționarea nu este afectată. Tubul se poate înlocui foarte ușor și nu este necesară demontarea panoului.

• Panouri solare nepresurizate.

Sisteme și panouri solare nepresurizate se montează deasupra celui mai de sus consumator, de obicei pe acoperișul casei, folosind panta acoperișului pentru a obține o înclinație de aproximativ 45 de grade necesara pentru ca razele să cadă perpendicular pe tuburi. Se orientează către partea sudică. Oferă apă caldă menajeră în perioada martie- octombrie.

Este construit din tuburi vidate individuale ce transfera radiația solara, prin convecție, în masa apei din rezervor. Din acest motiv rezervorul de acumulare este montat în partea superioara a panoului solar. Apa din tuburile vidate se încălzește, își reduce densitatea și se ridică în rezervor, fiind înlocuită de un volum echivalent de apă rece, cu densitate mai mare. Vidul din tuburile de sticlă asigură o termoizolare eficientă, pierderile de căldură spre exterior fiind extrem de mici.

Umplerea rezervorului cu apa rece se realizează cu ajutorul unui rezervor cu flotor care, în momentul când se începe consumul de apă caldă, dă voie apei reci să pătrundă în bazin și să ia locul apei calde consumate. Acest tip de panou nu consumă curent electric. Sunt cele mai ieftine panouri termice ce asigură necesarul de apă caldă din primăvară până în toamnă.

• Sisteme și panouri solare on-grid

Sunt sisteme și panouri solare ce produc energie electrică pentru locuință. Sunt conectate la rețeaua națională. Aceste sisteme și panouri solare nu folosesc baterii pentru stocarea surplusului de energie ci folosesc un invertor și când produc curent electric mai mult, cu ajutorul invertorului, surplusul este introdus în rețeaua națională de energie. Când este iarnă și nu produce suficientă energie  necesarul de consum este luat din rețeaua națională.

Dezavantajul acestui sistem este că pe surplusul de energie introdus în sistem prețul primit per Kw este de 3 ori mai mic decât prețul plătit când consumi din rețea. Dar și la acest sistem se pot adăuga ulterior baterii pentru stocarea surplusului de energie, care este folosită când sistemul nu produce suficient (noaptea sau în lunile de iarnă).

• Sisteme și panouri solare Off-grid

Sunt sisteme și panouri solare care produc energie electrică pentru casă. Sunt sisteme independente, destinate locuințelor din zone izolate sau unde nu este posibilă racordarea la rețeaua electrică națională. Acest tip de sistem include baterii pentru stocarea surplusului de energie care este folosită pe timp de noapte sau când sistemul nu produce suficient.