Fotovoltaika

303
Fotovoltaika
Fotovoltai─Źna industrija je v tem trenutku ena najhitreje razvijajo─Źih gospodarskih panog na svetu. To je seveda logi─Źno kajti razpolaga z neomejenim kapitalom, ki bo dotekal ┼íe najmanj milijon let in ve─Ź, in to je son─Źna energija. Sonce po┼ílje na Zemljo v treh urah toliko energije, kot jo ─Źlove┼ítvo porabi v enem letu. Zdrav razum nam govori, da je to vir energije prihodnosti. Narava son─Źno energijo izkori┼í─Źa ┼że ves ─Źas, ljudje pa bomo v to prisiljeni. Izziv za vse pa je to energijo ujeti, jo shraniti in uporabiti takrat ko to potrebujemo.
Beseda fotovoltaika pomeni proces pri katerem svetloba zaradi fotonskega u─Źinka ustvari fotoelektri─Źni u─Źinek (photovoltaic), pri katerem se son─Źno sevanje pretvarja neposredno v enosmerno elektri─Źno energijo s pomo─Źjo polprevodni┼íkih ÔÇťson─Źnih celicÔÇŁ. Naprave za fotoelektri─Źni u─Źinek so stare samo okoli 25 let, vendar je pri┼ílo do bistvenega napredka, kar je opisano v nadaljevanju.
Son─Źne celice sestavlja material, ki pretvarja son─Źno sevanje v elektri─Źni tok. Najbolj pogost material, ki se uporablja za fotonapetostne sisteme vsebuje amorfni, polikristalni ali monokristalni silicij, kadmijev telurid, in baker indijev selenid/sulfid. Son─Źne celice proizvajajo napetost okrog 0,5 V in tok okrog 200 A/m2. Da bi dobili primerno napetost oziroma mo─Ź, se lahko celice zdru┼żujejo zaporedno in vzporedno. Tako dobimo module son─Źnih celic v obliki plo┼í─Źe (panel), na katero so celice pritrjene in za┼í─Źitene pred atmosferskimi in drugimi vplivi. Moduli se zlagajo eden ob drugem v fotonapetostne ravne kolektorje. Kolektorji skupaj z ostalimi potrebnimi elementi (pretvorniki, regulatorji, akumulatorji itd.) tvorijo fotonapetostni sistem.
Poznamo vsaj tri tipe son─Źnih celic:
  • Monokristalne celice, imajo visoke donose pri dobrih pogojih son─Źnega obsevanja. So med najdra┼żjimi. Njihov izkoristek je med 14-17%.
  • Polikristalne celice, so primerni za ve─Źje stre┼íne povr┼íine in postavitve na prostem. To so moduli, kateri se najve─Ź uporabljajo in imajo visoke izkoristke med 13-17%. Polikristalni moduli so izredno primerni za na┼íe podnebje, saj se odli─Źno obna┼íajo v obmo─Źju difuzne svetlobe. Na celoletnem nivoju dose┼żemo s tem tipom modulov tudi do 4% vi┼íje letne donose, kot z monokristalnimi.
  • Celice iz amorfnega silicija, za postavitev potrebujejo dvakrat tolik┼íno povr┼íino kot moduli s kristalnimi celicami, da dose┼żejo enake donose. Primerni za ve─Źje odprte povr┼íine, kjer nismo omejeni s prostorom, so cenovno ugodnej┼íi, izredno dobro delujejo pod slab┼íimi jakostmi svetlobe in dobro izkori┼í─Źajo difuzno svetlobo. Poznani so tudi kot tankoplastni moduli. Izkoristki 5-8%

UPORABA

Mo┼żnosti uporabe in povezovanja son─Źnih celic je veliko, ker pa je panoga ┼íe v razvoju jih veliko ┼íe razvijajo. Osredoto─Źil bi se predvsem na uporabo v arhitekturi. Najbolj raz┼íirjena je uporaba le-teh na strehah, kar je zna─Źilno za manj┼íe elektrarne, ali pa na terenu, kar je zna─Źilno za ve─Źje son─Źne elektrarne. Poznana je tudi streha, kjer son─Źne celice predstavljajo celotno kritino, razvili pa so tudi folijo, ki vsebuje natisnjene son─Źne celice in jo lahko prilepimo kamorkoli. Lahko pa so celice v vlogi sen─Źila na steklenih fasadah, kot dodana vrednost brisolejem, pergolam, rolojem in ne nazadnje kar celotnim fasadam.

Celice so trenutno velikosti 156×156 mm in so osnovna enota v sestavi fotovoltai─Źnega modula (panela ). Sam panel predstavlja plo┼í─Źo z okvirjem, na kateri je razporejeno poljubno ┼ítevilo med seboj zaporedno ali vzporedno vezanih son─Źnih celic ( okoli 60 ), ter steklom, ki varuje son─Źne celice pred zunanjimi vremenskimi pogoji.┬á Paneli so okvirnih dimenzij 1,600x1000x40mm odvisno od proizvajalca, predstavljajo pa pribli┼żno od 210-240 Wp in┼ítalirane mo─Źi. Enota W pomeni mo─Ź, p pa photovoltaic.

POSTAVITEVSolarna celica

Pri izgradnji son─Źne elektrarne je najbolj pomembna orientacija in naklon fotovoltai─Źnih modulov, ki sta odvisna od lokacije objekta ali povr┼íine, kjer jih nameravamo postaviti. Najbolj optimalen je seveda pravokotni vpadni kot son─Źnih ┼żarkov na panel, kar lahko dosegamo le s sledilnim sistemom. To je naprava, ki panele obra─Źa proti Soncu tako v smeri od vzhod-zahod in jim spreminja naklon, ki je nave─Źji zjutraj, ko imajo son─Źni ┼żarki nizki vpadni kot in najmanj┼íi opoldne, ko je Sonce najvi┼íje. Take naprave pa so za enkrat ┼íe v razvoju, hkrati pa zahtevajo ve─Źkratni servis vseh gibljivih delov, kar podra┼żi celotno investicijo. V Sloveniji imamo najmanj dva taka primera.
V primeru, da se odlo─Źimo za postavitev stati─Źne son─Źne elektrarne pa je v Sloveniji najbolj optimalna orientacija proti jugu, ter naklonski kot od 30-35 stopinj. Kot je odvisen predvsem od tega, kje se nahaja na┼ía lokacija in od nadmorske vi┼íine. ─îe je lokacija bolj v ni┼żini, kjer so pozimi megle, potem ra─Źunamo na glavni izplen son─Źne energije od aprila do oktobra, kjer imajo son─Źni ┼żarki vi┼íje vpadne kote, zato je bolj priporo─Źen ni┼żji naklon, se pravi 30 stopin. ─îe pa imamo lokacijo na vi┼íji nadmorski vi┼íini, kjer megla ni pogosta, potem ra─Źunamo na izplen ─Źez vse leto, najbolj pa na pomladanski in jesenski ─Źas, kjer je vpadni kot Sonca malo ni┼żji zato izberemo 35 stopinjski naklon.
Razlike v letnem izplenu Son─Źne energije glede na naklon panela od najbolj optimalnega do najslab┼íega:
  • vertikalno ( 90 stopinj ) = 30 enot
  • horizontalno ( 0 stopinj ) = 40 enot
  • 30-35 stopinj = 100 enot

 

Iz te primerjave je razvidno, da imajo vertikalne ploskve najslab┼íi izkoristek in sicer za pribli┼żno 25 % manj┼íi od horizontalne ploskve in za kar 70 % manj┼íi od optimalnega naklona 30-35 stopinj. Zaradi tega son─Źne celice kot vertikalni elementi fasade niso tako raz┼íirjeni.

CENE in DONOS

Cene celotne izgradnje son─Źne elektrarne padajo v povpre─Źju za 6 % na leto, kar je predvsem zaradi ve─Źje proizvodnje in na ta na─Źin ve─Źje ponudbe fotovoltai─Źnih modulov. V prihodnosti bo po statistikah sode─Ź cena modulov ┼íe naprej padala hkrati pa se bo manj┼íala tudi dr┼żavna subvencija za son─Źne elektrarne, tako da bo nalo┼żba vedno pribli┼żno enako ugodna. Dejstvo pa je, da bo rasla cena elektrike, pridobljene iz fosilnih goriv, saj bo dr┼żava na tak na─Źin morala spodbujati k uporabi obnovljivih virov energije.

Pri sistemih son─Źnih elektrarn obstajata dva na─Źina pridobivanja/ oddajanja elektri─Źne energije:

  • samooskrbna napeljava ( primerna za odro─Źne kraje, kjer ni distribucijskega omre┼żja; tukaj porabi┼í toliko energije kot jo pridela┼í )
  • priklop na distribucijsko omre┼żje ( primerna v bli┼żini distribucijskega omre┼żja; vi┼íke energije oddaja┼í v omre┼żje po pribli┼żno ┼ítirikratni ceni osnovne cene elektrike, lahko pa se odlo─Źi┼í da v omre┼żje odda┼í vso pridobljeno energijo in jo proda┼í po ┼ítirikratni ceni osnovne cene elektrike, od dr┼żave pa kupi┼í elektriko po osnovni ceni. To drugo se najbolj spla─Źa! )

PRIBLI┼ŻNI IZRA─îUN INVESTICIJE

Pribli┼żni izra─Źun investicije izgradnje male son─Źne elektrarne na strehi za povpre─Źno enodru┼żinsko hi┼ío mo─Źi 3,5 kWp:

Ra─Źunati moramo, da 1kWp mo─Źi lahko pridobimo na povr┼íini 7 m2. Torej potrebujemo 24,5 m2 strehe.

Podatki za izra─Źun:

  • predvidena vr┼ína mo─Ź 3,5 kWp -toliko je pribli┼żna skupna mo─Ź vseh elektri─Źnih naprav v hi┼íi
  • cene celotne izgradnje son─Źne elektrarne se gibljejo okoli 2,5 EUR na W in┼ítalirane mo─Źi +DDV( 8,5 %, recimo da nam jo vgradijo strokovnjaki ), kar pomeni 2,7 EUR/W. Brez zavarovanja.
  • letni izplen son─Źne energije je pribli┼żno 1060 kWh na 1 kW mo─Źi.
  • odkup elektrike je 0,41546 EUR na kWh

+

Izra─Źun:

Cena celotne nalo┼żbe ( brez zavarovanja )= 9450 EUR

Donos energije= 3710 kWh/leto

Donos denarja= 1541,3566 EUR/leto

Nalo┼żba se povrne v 6 letih.

To je groba ocena nalo┼żbe, notri je pa treba upo┼ítevati ┼íe pridobivanje papirjev in zavarovanje.