Fotonaponski paneli - Vrste, prednosti i nedostatci

Uzimajući u obzir da u jednom satu sunce zrači dovoljno solarne energije da pokrije ljudsku potrošnju energije za godinu dana, onda je „ozelenjavanje“ s fotonaponskim panelima možda najbolji smjer! Međutim, s tehnologijom fotonaponskih energetskih sustava još uvijek zaostajemo u hvatanju ove prirodno besplatne goleme količine energije koju daje priroda.

Što su i kako rade fotonaponski paneli

Fotonaponski paneli se koriste za proizvodnju električne energije izravno iz sunčeve svjetlosti. Fotonaponski paneli se sastoje od niza pojedinačnih ćelija povezanih zajedno za proizvodnju električne energije željenog napona. Fotonaponski paneli su inherentno istosmjerni uređaji. Za proizvodnju izmjenične struje moraju se koristiti zajedno s pretvaračem.

Većina fotonaponskih ćelija izrađena je od kristalnog silicija. Fotonaponske ćelije proizvode struju proporcionalno razini sunčevog zračenja (do određenog napona). Budući da je snaga proporcionalna umnošku struje i napona, snaga iz fotonaponske ćelije nastavit će se povećavati sve dok struja ne počne padati.

Budući da je maksimalni napon iz pojedinačnih ćelija oko 1 V, više ćelija je povezano zajedno u seriju na fotonaponskom panelu. Odnosno, kako bi se povećala izlazna snaga fotonaponskih ćelija, one se povezuju u lance kako bi formirale veće jedinice poznate kao moduli ili paneli. Fotonaponski paneli se mogu koristiti zasebno ili se nekoliko njih može povezati u nizove. Jedan ili više polja se zatim spajaju na električnu mrežu kao dio cjelovitog fotonaponskog sustava. Zbog ove modularne strukture, fotonaponski sustavi mogu se izgraditi da zadovolje gotovo sve potrebe za električnom energijom, male ili velike, primjerice zagrijavanje potrošne tople vode ili električno grijanje.

Fotonaponski paneli samo su jedan dio fotonaponskog sustava. Sustavi također mogu uključivati strukture za montiranje koje usmjeravaju ploče prema suncu, zajedno s komponentama koje uzimaju istosmjernu električnu energiju koju proizvode paneli i pretvaraju je u izmjeničnu električnu energiju koja se koristi za napajanje svih uređaja u vašem domu.

Vrste fotonaponskih panela

Postoje tri glavne vrste panela koji su komercijalno dostupni: monokristalni  paneli, polikristalni  paneli i tankoslojni  paneli. No, postoji i nekoliko drugih obećavajućih tehnologija koje su trenutačno u razvoju, uključujući bifacijalne panele, organske ćelije, fotonaponske koncentratore, pa čak i inovacije nano skale poput kvantnih točaka.

Monokristalni fotonaponski paneli

Ova vrsta panela (od monokristalnog silicija) je najčišća. Lako ih možete prepoznati po ujednačenom tamnom izgledu i zaobljenim rubovima. Visoka čistoća silicija uzrokuje da ova vrsta solarnih panela ima jednu od najviših stopa učinkovitosti, a najnoviji dosežu iznad 20 %. Monokristalne ploče imaju veliku izlaznu snagu, zauzimaju manje prostora i najduže traju. Naravno, to također znači da su najskuplji u nizu. Još jedna prednost koju treba uzeti u obzir je da su manje podložne visokim temperaturama u usporedbi s polikristalnim panelima.

Polikristalni fotonaponski paneli

Ove panele možete brzo razlikovati jer ova vrsta panela ima kvadrate, kutovi nisu izrezani i imaju plavi, pjegavi izgled. Izrađuju se topljenjem sirovog silicija, što je brži i jeftiniji proces od onog koji se koristi za monokristalne ploče. To dovodi do niže konačne cijene, ali i niže učinkovitosti (oko 15 %), manje iskoristivosti prostora i kraćeg vijeka trajanja jer su u većoj mjeri podložni visokim temperaturama. Međutim, razlike između mono i polikristalnih tipova panela nisu toliko značajne i izbor će uvelike ovisiti o vašoj specifičnoj situaciji. Prva opcija nudi nešto veću prostornu učinkovitost po nešto višoj cijeni, ali izlazna snaga u osnovi je ista.

Tankoslojni fotonaponski paneli

Ako tražite jeftiniju opciju, možda biste trebali pogledati tanki film. Tankoslojni paneli proizvode se postavljanjem jednog ili više filmova fotonaponskog materijala (kao što je silicij, kadmij ili bakar) na podlogu. Ove vrste panela najlakše je proizvesti, a ekonomija razmjera ih čini jeftinijima od alternativa jer je za njihovu proizvodnju potrebno manje materijala. Također su fleksibilni - što otvara mnogo mogućnosti za alternativne primjene - i manje su podložni visokim temperaturama. Glavni problem je što zauzimaju puno prostora, što ih općenito čini neprikladnima za stambene instalacije. Štoviše, imaju najkraća jamstva jer im je životni vijek kraći od mono i polikristalnih vrsta panela. Međutim, oni mogu biti dobra opcija za odabir između različitih vrsta panela gdje je dostupno puno prostora.

Prednosti fotonaponskih panela

Smanjuje se korištenje neobnovljivih izvora

Fosilna goriva ostaju resurs u opadanju opskrbe koji, kada se spali za stvaranje energije, oslobađa štetne nusprodukte u našu atmosferu. Solarna energija ima potencijal pomoći nam smanjiti korištenje fosilnih goriva i utjecaj koji imamo na okoliš.

Smanjuje se račun za struju

Solarna energija može pomoći većini potrošača da napajaju svoje domove u potpunosti ili kao dodatak kupnji električne energije iz mreže. Uz sve veće cijene struje, potrošači mogu uštedjeti znatne iznose na mjesečnim računima za struju prelaskom na solarnu energiju; pogotovo kod grijanja.

Energetska neovisnost

Kuća koja se u potpunosti oslanja na solarnu energiju ima sposobnost funkcioniranja potpuno izvan mreže, posebno kada je dopunjena sustavom baterija za održavanje energije tijekom sati izvan dnevnog svjetla. Ovi baterijski sustavi također mogu pretvoriti fotonaponske sustave u hitne rezerve tijekom nestanka struje.

Dugoročna štednja

Troškovi pokretanja fotonaponskog sustava predstavljaju značajan izdatak, no troškovi se obično umanjuju uštedama na računu za električnu energiju. Potrošači često mogu podmiriti investiciju - obično u roku od šest do deset godina - a zatim počnu ubirati prednosti puno prije nego što je sustavu potrebna zamjena ili značajno održavanje. Povrat se ubrzava korištenjem sustava poput dizalica topline i podnog grijanja.

Slabo održavanje

Jednom instaliran, fotonaponski sustav općenito zahtijeva vrlo malo održavanja sve dok na njega ne utječu čimbenici okoliša. Ako se ploče održavaju čistima i bez krhotina, trebale bi nastaviti funkcionirati bez ikakvih dodatnih radnji potrošača dugi niz godina.

Koristi zajednici

Proces poznat kao neto mjerenje omogućuje potrošačima da prodaju višak električne energije koju njihovi paneli proizvedu i tako dodatno smanje račune. To također često smanjuje ovisnost zajednice o fosilnim gorivima.

Raznolika upotreba

Solarna energija iznimno je svestrana i može opskrbljivati ​​energijom ne samo naše domove i uređaje nego i mjesta gdje je kanaliziranje energije iz mreže nepraktično ili nemoguće, poput udaljenih regija izvan mreže, satelita i brodova.

Rastuće cijene struje

Solarna energija može pomoći potrošačima da zadrže niske račune, a s neto mjerenjem, mnogi potrošači mogu čak prodati dodatnu energiju kako bi rastuće cijene električne energije okrenuli u svoju korist.

Tehnologija se poboljšava, a cijene padaju

Tehnologija se uvelike poboljšala od ranih dana solarne energije i napredak se nastavlja svaki dan. Još bolje, unatoč ovim napretcima, čini se da je sveprisutnost solarne energije smanjila njezine troškove, čineći solarnu energiju pristupačnijom većem broju potrošača. Mnogi državni i europski programi poticaja također mogu pomoći potrošačima da minimiziraju iznos koji iz vlastitog džepa potroše na novi fotonaponski sustav.

Nedostaci fotonaponskih panela

Visoki početni troškovi

Unatoč smanjenju cijene fotonaponske tehnologije u posljednjih deset godina, potpuna fotonaponska instalacija još uvijek zahtijeva značajna ulaganja. Iako, to ne predstavlja problem ako ste se prijavili na neko od sufinanciranja koje nudi država ili EU.

Ovisno o sunčevoj svjetlosti

Bez sunčeve svjetlosti, sustav koji se oslanja na sunčevu energiju ne može proizvoditi energiju. To može predstavljati problem za potrošače u područjima s nižim od idealnih razina izloženosti suncu ili lošim vremenskim uvjetima. Baterije za pohranjivanje viška energije mogu pomoći u ublažavanju ovog problema, pa čak i pod stalnim oblacima najbolji fotonaponski paneli će i dalje biti dovoljno isplativi i energetski učinkoviti da se isplati ugraditi.

Prostorna ograničenja

Fotonaponski paneli i pripadajuće ožičenje zauzimaju prostor. Ovisno o broju potrebnih fotonaponskih panela, može biti teško pronaći dovoljno prostora s odgovarajućom izloženošću, osobito u manje prostranim stambenim područjima.

Utjecaj proizvodnje na okoliš

Proizvodnja fotonaponske tehnologije ima negativne strane za okoliš, budući da iskopavanje materijala i proizvodnja fotonaponskih ploča stvara značajnu količinu stakleničkih plinova. Ured za energetsku učinkovitost i obnovljive izvore energije izdao je izvješće u kojem se otkriva da se fotonaponski paneli isplaćuju u smislu emisije stakleničkih plinova unutar jedne do četiri godine korištenja, tako da, iako je i dalje loša strana, velik dio problema može se ublažiti.

Poteškoće s preseljenjem

Deinstaliranje fotonaponskog sustava i njegovo premještanje može biti teško, dugotrajno i skupo, tako da polutrajnost strukture znači da paneli nisu često nešto što ćete nositi sa sobom od kuće do kuće. Često ih je najbolje smatrati ulaganjem u strukturu ili imovinu kojoj su dodani.

Nedostatak materijala

Sunčeva svjetlost može biti neograničena, ali materijali potrebni za proizvodnju fotonaponske tehnologije nisu. Dostupnost sirovina potrebnih za proizvodnju fotonaponskih proizvoda možda neće biti dostatna za zadovoljenje buduće potražnje, a opcije za iskopavanje ovih materijala mogu imati značajan utjecaj na okoliš.

Mogućnosti odlaganja/recikliranja

Fotonaponska tehnologija sadrži neke od istih tvari štetnih za okoliš u mnogim potrošačkim i industrijskim elektroničkim uređajima, stoga je pravilno zbrinjavanje ključno. Trenutačno su mogućnosti recikliranja fotonaponskih panela ograničene.

Koliko je solarna energija održiva?

Solarna energija svakako ostaje održivija od fosilnih goriva, čija je opskrba ograničena i koja prilikom izgaranja ispuštaju štetne stakleničke plinove u atmosferu. Ograničavajući čimbenik u održivosti solarne energije u cjelini prvenstveno dolazi od nedostatka sirovina potrebnih za proizvodnju fotonaponske tehnologije, stakleničkih plinova koji se emitiraju tijekom proizvodnje i utjecaja odlaganja solarnih fotonaponskih panela na okoliš.

Korištenje fotonaponskih panela umjesto električne mreže, međutim, nadoknađuje emisije i ugljični otisak proizvodnje unutar četiri godine korištenja. Osim toga, solarni fotonaponski paneli se u konačnici mogu reciklirati, jer su izrađeni od stakla, metala i silicija. Trenutno nam nedostaje odgovarajuća infrastruktura za prikupljanje i omogućavanje procesa recikliranja u velikim razmjerima.