Energia electrica produsa cu ajutorul panourilor fotovoltaice este o energie verde, deoarece este ecologica, nepoluanta, iar „combustibilul” este gratuit si nelimitat.
Dintotdeauna omul a fost preocupat de transformarea energiei solare si utilizarea in scopuri practice. Astfel inca din antichitate s-a incercat captarea si transformarea energiei solare. Astfel cu ajutorul oglinzilor si a lentilelor au reusit captarea acestui tip de energie. Insa cu trecerea anilor si descoperirea combustibililor fosili dezvoltarea acelui sistem hibrid de panou solar a fost abandonat.
Insa constientizarea faptului ca resursele de combustibili fosili sunt limitate, plus transformarea lor pentru obtinerea de energie determina efecte negative asupra mediului, a determinat comunitatea stiintifica sa reia cercetariile in privinta dezvoltarii si utilizarii panourilor fotovoltaice. Primele succesuri in transformarea energiei solare in energie electrica au fost inregistrate in anii 1960 in America si Australia.
Cercetariile in domeniul fizicii cuantice au fost cele care au dat startul principiului proiectarii si contruirii acestor panouri. Pionerii cercetarii in acesta directie au fost: Hertz care a descoperit efectul fotoelectric, explicat de Albert Einstein, in 1905, pe baza terorie corpuscularea luminii, radiatia solara nemaifiind considerata doar o simpla unda.
Efectul fotoelectric reprezinta emisia de fotoni de catre un corp metalic sub actiunea radiatiei electromagnetice. Cu alte cuvinte lumina este emisa de un corp metalic, se propaga si apoi este absorbita in mod deiscontinuu sub forma de fotoni. Un electron nu poate absorbi decat un singur foton. Daca frecventa radiatie este mai mare decat frecventa de referinta, fotonul reuseste sa invinga bariera de potential, diferenta ramand sub forma de energie cinetica a fotonului.
Daca frecventa radiatiei este mai mica decat frecventa prag, efectul fotoelectric nu se mai produce.
Pe baza acestei principiu functioneaza panourile fotovoltaice. Conform cercetatorului Irimia Daniel(doctorand la Univeritatea Tehnica „Gh Asachi”, Iasi) principiul de functionare este destul de simplu: ”Odată cu fotonii emişi de razele soarelui, pe suprafaţa celulelor solare fotovoltaice, electronii sunt dislocaţi din materialul semiconductor. Din ce în ce mai mulţi electroni sunt strămutaţi, fluxul acestor electroni devine un curent electric direct (DC)”.
Un panou fotovoltaic este alcatuit din:
O foaie de sticla (sticla monostrat securizata) expusa pe partea orientata spre Soare.
O pelicula transparenta cu rol de protectie a sticlei, pelicula fabricata din material plastic (etilen vinil acetat –EVA sau cauciuc siliconic). Acest tratament ofera protectie impotriva intemperiilor, a furtunilor sau a radiatiilor ultraviolete.
Celule solare monocristaline sau policristaline, conectate intre ele prin benzi de cositor.
Priza de conectare prevazuta cu o dioda de protectie, impotriva scurtcircuitarii si racord.
Energia electrica produsa de panourile fotovoltaice se stocheaza in acumulatori. Insa avand in vedere ca se genereaza tensiune continua, pentru ca aceasta energie sa poata fi folosita de utizatorii casnici se va folosi un invertor pentru obtinerea de curent alternativ, cu o tensiune de 220V si o frecventa de 50Hz.
Panourile fotovoltaice au o aplicabilitate foarte diversa: de la calculatoarele de birou, uz casnic si pana la alimentarea satelitilor.
Insa in ceea ce priveste uzul casnic in situatia in care avem panouri fotovoltaice, este recomandat sa avem un sistem suplimentar de alimentare cu energie electrica, deoarece in functie de consum, energia electrica produsa de panourile fotovoltaice nu este suficienta pentru a asigura 100% din necesar. Astfel, acestea, se folosesc in combinatie cu o turbina eoliana sau un generator, ori conectarea la reteaua electrica subaeriana clasica.
Panourile fotovoltaice, desi produc o energie verde, prezinta cateva dezavantaje, atat din punct de vedere tehnic, economic si geografic:
Tehnic: in functie de conditiile geografice, structura panoului si sistemului pot furniza intre 20-80% din necesarul de energie.
Economic: este un sistem scump in comparatie cu instalatiile si structuriile necesare obtinerii de energii ecologice din alte surse: eoliana, hidrica, etc.
De exemplu pentru o locuinta de 150mp, costul mediu al sistemului, incluzand studiul de frezabilitate, instalarea si costurile de menteneanta, este in jur de 15.000-20.000 euro, cu o armotizare a investitie pe o perioada de 8 ani(conform datelor preluate de pe un site de specialitate). Insa costul nu este final, deoarece asa cum am precizat anterior la o locuinta cu panouri fotovoltaice trebuie proiectat si instalat un sistem suplimentar de furnizare a energiei electrice.
Distributia potentialului solar in Romania.
Potentialul solar este dat de cantitatea de radiatie solara incidenta care ajunge pe suprafata activa plana. La nivelul tarii noastre potentialul solar este de 210 zile insorite per an, ceea ce insemna la nivel regional, in functie de altitudine, unghi de incidenta, etc, intre 1000-1300 kWh/mp/an.
In ceea ce priveste potentialul solar, se indentifica un maxim in luna iunie, 1.49kWh/mp/an si un minim in februarie, 0.34kWh/mp/an.
In functie de conditiile geografice s-au evidential urmatoarele zone energetice:
Potential ridicat: zona Dobrogei si cea mai mare parte din Campia Romana.
Potential bun: radiatia solara intre 1300-1450 MJ/mp: nordul Campiei Romane, Podisul Getic, S Olteniei si Munteniei, cea mai mare parte din arealul Lunca Dunarii, sudul si centrul Podisului Moldovenesc, Campia si Dealurile de Vest, vestul Podisului Transilvaniei.
Potential moderat: valori ale radiatiei solare sub 1300MJ/mp: cea mai mare parte a Podisului Transilvaniei, nordul Podisului Moldovenesc, ramura carpatica.
In zonele montane, culoare depresionare, unde unitatile de relief negativ favorizeaza formarea si stagnarea cetii, reducand cantitatea de radiatie directa care ajunge la suprafata solului, potentialul radiatie solare este mult diminuat, pe alocuri nerecomandat a se instala panouri solare deoarece rentabilitatea poate fi sub 10%.
Asadar cand decideti asupra celei mai bune solutii pentru alimentarea cu energie electrica tineti cont de eficienta economica a sistemului in raport cu conditiile naturale si potentialul arealului in care sunteti situati.
