Este absolut fascinant cum dezvoltarea tehnologică ne-a permis să deschidem calea spre noi orizonturi care au făcut posibilă până și îmblânzirea razelor solare și exploatarea lor, în afara spectrului bine-cunoscut (determinarea climei, condiționarea evaporării apei și influențarea proceselor din lumea organică). Dezvoltarea tehnologiei, prin intermediul panourilor fotovoltaice, a permis captarea radiațiilor solare și transformarea lor în energie electrică, un element definitoriu al lumii moderne, fără de care nu ne putem imagina viața de zi cu zi.
Ce sunt, pe larg, panourile fotovoltaice, cum funcționează ele și care sunt diferențele dintre cele mai cunoscute tipuri de panouri solare, sunt doar câteva dintre aspectele abordate în acest articol.
O privire spre trecut. Istoria panourilor fotovoltaice
Primul modul fotovoltaic a cunoscut lumina zilei (și a soarelui) în anul 1954. De atunci și până în prezent, această tehnologie a evoluat constant, producția în masă a celulelor solare începând în 1963.
Cu toate că prețul energiei solare era destul de ridicat, din 1960 a început să fie utilizată în industria spațială, NASA reușind să lanseze în 1964 satelitul Nimbus, care funcționa exclusiv utilizând panouri fotovoltaice de 470 wați.
Nu a mai durat mult până când potențialul energiei solare s-a mutat din spațiul cosmic în caselor oamenilor și business-urilor întreprinzătorilor, devenind tot mai fiabilă, în timpul crizei energetice din anii 1970, câștigând o recunoaștere la scară largă ca sursă de energie.
Ce sunt panourile fotovoltaice?
Panourile fotovoltaice (denumite adesea „panouri solare”) sunt ansambluri de celule solare care captează energia solară și o transformă în energie electrică. Energia electrică produsă de panourile fotovoltaice este cunoscută sub denumirea de energie regenerabilă sau energie verde, întrucât provine dintr-o sursă de energie inepuizabilă, iar la producția ei nu se generează poluare.
Datorită fiabilității energiei produse prin intermediul panourilor fotovoltaice, a costurilor din ce în ce mai reduse și a beneficiilor pe care le reprezintă pentru beneficiari, fotovoltaicele devin una dintre tehnologiile de energie regenerabilă cu cea mai rapidă creștere din lume. Având în vedere stimulentele guvernamentale pentru implementarea acestui tip de soluție de energie și creșterea prețului la energia produsă din surse tradiționale, tendința de creștere a numărului de beneficiari de sisteme fotovoltaice va continua.
Din ce este compus un panou fotovoltaic?
Bine-cunoscutele panouri fotovoltaice, pe care le vedem din ce în ce mai des pe acoperișul caselor sau al fabricilor sunt ansambluri de celule solare (sau celule fotovoltaice) conectate între ele.
Structura individuală a fiecărei celule solare este alcătuită din două tipuri de semiconductori – un strat de siliciu pozitiv (de tip p) și unul negativ (de tip n).
De ce siliciu?
Russell Ohl, cercetător la Bell Labs, cel care a creat prima celulă fotovoltaică, a descoperit în anii 1940 funcționalitatea joncțiunii dintre p-n, dar și faptul că siliciul prezenta proprietăți care favorizau formarea acestei joncțiuni. Pornind de la această descoperire s-a putut crea prima celulă solară, în 1954 și datorită caracteristicilor speciale ale siliciului, a fost ales acest material pentru a fi folosit în componența celulelor solare.
Cum funcționează panourile fotovoltaice?
În termeni foarte simpli panourile fotovoltaice convertesc energia soarelui în energie electrică cu ajutorul unui material semi-conductor, siliciul, pe care o transportă utilizând un circuit de cupru existent în interiorul panoului.
Fiecare celulă a unui panou fotovoltaic este, practic, o plachetă de grosimea unui fir de păr, din siliciu cristalin, un element utilizat în majoritatea dispozitivelor electronice.
Pe larg, procesul este destul de amplu. Soarele conține particule minuscule de energie numite fotoni. Când razele soarelui ating panoul fotovoltaic, materialul din interior absoarbe fotonii. Fotonii excită electronii încărcați negativ din interiorul atomilor de silicon până când încep o mișcare dezordonată, generând astfel curent electric. Când se întâmplă acest lucru, în urma lor rămâne o „gaură” goală, încărcată pozitiv. În cazul utilizării siliciului netratat, electronii ar încerca să se recombine cu aceste găuri rămase, producând, în loc de electricitate, căldură reziduală. Pentru a evita acest lucru și a obține o celulă solară funcțională, plăcile de siliciu cristalin sunt tratate (dopate) cu alte două elemente: bor și fosfor.
Circuitul de cupru din interiorul panoului fotovoltaic funcționează ca o autostradă pentru curentul produs. Tensiunea continuă generată de panourile fotovoltaice este, în cele din urmă, transmisă invertorului care controlează conversia în tensiune alternativă potrivită pentru echipamentele electrice.
Funcționarea panourilor fotovoltaice este strict influențată de prezenta soarelui, deci atât timp cât există lumină solară, indiferent cât de slabă, celula fotovoltaică nu va înceta din a produse electricitate.
Tipuri de panouri fotovoltaice
În prezent, cele mai populare opțiuni la noi în țară, când vine vorba de celule fotovoltaice, sunt panourile monocristaline și cele policristaline. Deși scopul lor este același, aceste două tipuri de panouri se diferențiază prin aspect, modul în care sunt fabricate, performanță și cost.
Atât panourile solare monocristaline, cât și cele policristaline sunt formate din celule realizate din plachete de siliciu. În timp ce ambele tipuri sunt fabricate din același material, panourile monocristaline și policristaline diferă în ceea ce privește compoziția siliciului, după cum este prezentat mai jos.
Panouri solare monocristaline
Panourile fotovoltaice monocristaline sunt compuse din celule monocristaline, obținute dintr-un singur cristal de siliciu și reprezintă cea mai eficientă opțiune pe care orice persoană o poate alege, datorită eficienței lor pe metru pătrat.
Cristalul de siliciu utilizat în producția panourilor monocristaline este tăiat mecanic în plachete foarte subțiri, de formă piramidală, care sunt șlefuite și dopate pentru a crea joncțiunea p-n necesară producției de energie electrică. Procesul tehnologic utilizat în obținerea acestui tip de panou solar implică multă muncă, lucru care se poate resimți în prețul ceva mai ridicat decât cel al panourilor solare policristaline.
Panourile monocristaline au cele mai mari rate de eficiență, ceea ce înseamnă că acestea produc mai multă energie pe metru pătrat și, prin urmare, sunt foarte eficiente din punct de vedere al spațiului pe care îl necesită pe acoperiș.
Mulți beneficiari consideră că uniformitatea și culoarea lor neagră sunt mai plăcute din punct de vedere estetic decât culoarea albastră și modelul uneori pătat al panourilor policristaline.
Panouri solare policristaline
După cum probabil și numele sugerează, panourile policristaline (sau multicristaline) sunt panouri fotovoltaice formate din mai multe cristale de siliciu în interiorul unei singure celule. Cu alte cuvinte, mai multe fragmente de siliciu sunt topite împreună pentru a forma plachetele panourilor solare policristaline, suprafața lor arătând ca un mozaic.
În comparație cu panourile monocristaline, acestea au un randament și o eficiență mai reduse, datorită faptului mișcarea electronilor în interiorul celulelor este limitată din pricina multitudinii de cristale din care sunt compuse.
Panourile policristaline tind să aibă o toleranță la căldură și o performanță ușor mai scăzute decât panourile solare monocristaline, totodată, căldura putând afecta, pe lângă performanță, și durata de viață a acestor panouri.
În ceea ce privește estetica panourilor, acestea au o nuanță albastră pătată, fiind mai puțin estetice decât panourile monocristaline.
Întrebări frecvente legate de panouri fotovoltaice
Odată cu creșterea popularității soluțiilor fotovoltaice și a apariției de tot mai multe informații despre acestea, pot apărea și confuzii. Totodată, tehnologia din spatele soluției poate fi relativ complicată, în special pentru persoanele care dețin puține cunoștințe tehnice. Înțelegem cât de dificil poate fi să aduni răspunsuri la toate întrebările, mai ales dacă ești la începutul călătoriei înspre a deveni propriul tău furnizor de energie regenerabilă. Tocmai de aceea, venim în ajutorul tău cu o serie de răspunsuri la cele mai frecvente întrebări legate de panouri și sisteme fotovoltaice.
Care este diferența dintre celulele fotovoltaice și celulele solare?
Celulele solare și celulele fotovoltaice sunt unul și același lucru, iar termenii pot fi utilizați în mod interschimbabil în majoritatea cazurilor. Atât celulele solare fotovoltaice, cât și celulele solare sunt componente electronice ale panourilor solare care sunt capabile să genereze electricitate atât timp cât sunt expuse la fotoni. Motivul pentru care celulele solare sunt denumite fotovoltaice este datorat efectului fotovoltaic (proces care presupune conversia luminii în energie electrică).
Celula fotovoltaică și panoul fotovoltaic este unul și același lucru?
Pe scurt, nu. Celulele fotovoltaice sunt absolut necesare pentru a transforma radiația solară în energie electrică. Cu toate acestea, o singură celulă fotovoltaică produce puțină energie electrică. Așadar, pentru a obține un grad ridicat de eficiență și o cantitate cât mai mare de energie produsă, este nevoie să fie conectate între ele mai multe celule solare, care, în final, compun un panou solar sau fotovoltaic.
Este suficient să folosesc panouri fotovoltaice pentru a produce energie electrică?
Panourile fotovoltaice sunt doar unul dintre componentele utilizate pentru ca energia electrică produsă de acestea să devină potrivită pentru echipamentele electrice. Astfel, un sistem fotovoltaic include, pe lângă panouri, un invertor care transformă energia electrică de curent continu în energie electrică de curent alternativ. Pe lângă invertor, sistemul fotovoltaic mai include și un contor de energie bidirecțional, care măsoară energia electrică utilizată din cea generată de panouri și cât și cea utilizată din rețea, respectiv energia produsă în exces și injectată în rețeaua națională de distribuție. Pe lângă acestea, bateria solară este un accesoriu care poate fi inclus în sistemul fotovoltaic, pentru a stoca energia electrică produsă în exces și neconsumată.
Nu în ultimul rând, accesoriile electrice asigură transportul energiei de la panouri la invertor, contor și consumatori, iar sistemul de montaj este cel care garantează fixarea panourilor pe acoperiș sau pe sol și securizarea lor în caz de condiții metro extreme, precum furtuni, vânt puternic sau viscol.
Care este diferența de preț între panourile solare monocristaline și policristaline?
După cum menționam anterior, prețul panourilor monocristaline poate fi ușor mai ridicat decât cel al panourilor polictistaline. Această diferență de preț variază în funcție de modelul de panouri solare, capacitate sau producător. Cu toate acestea, în general, diferența de preț este comparabilă cu diferența de eficiență – panourile monocristaline sunt cu aproximativ 20% mai eficiente, dar costă, de asemenea, cu aproximativ 20% mai mult.
Panouri fotovoltaice = energie gratuită
Panourile fotovoltaice ajută tot mai mulți oameni să genereze electricitate într-o manieră eficientă, cu un impact pozitiv asupra mediului și asupra economiilor la factura de energie. La un simplu click distanță puteți regăsi o mulțime de oferte și instalatori care vă pot pune la dispoziție soluții fotovoltaice. Este foarte important să aveți în vedere faptul că prețul sistemului nu este tot timpul factorul care trebuie să vă ajute în luarea unei decizii, întrucât randamentul panourilor poate varia în funcție de calitatea echipamentelor utilizate.
Enesa Solar poate fi partenerul dumneavoastră în ceea ce privește consultanța și implementarea unui sistem de panouri fotovoltaice adaptat nevoilor dumneavoastră de consum, așa cum susțin și o parte dintre clienții noștri care au ales să devină prosumatori și să își producă singuri energia electrică de care au nevoie pentru locuința sau business-ul lor.
