Wszystko co powinieneś wiedzieć o energii solarnej

Zasilanie solarne domu

Co musiałbyś zrobić, aby zasilać swój dom energiąsolarną? Mimo tego, iż nie jest to tak proste, jak umieszczenie kilku modułów na dachu, nie jest również ekstremalnie trudne.

Po pierwsze, nie każdy dach ma odpowiednie położenie lub kąt nachylenia, by wykorzystywać pełnię energii słonecznej. Systemy fotowaliczne w Północnej Hemisferze powinny być skierowane na południe, aczkolwiek umieszczanie ich bardziej na wschód lub zachód również może przynieść efekt, pomimo poświęcania różnych stopni efektywności. Panele solarne powinny być także
pochylone pod kątem tak bliskim nachyleniu obszaru, na którym stoi dom, jak tylko możliwe, by absorbować jak najwięcej energii każdego roku. Inne położenie lub kąt nachylenia mogą być używane, jeżeli chcesz zmaksymalizować przychód energii rankiem i po południu lub zimą i latem. Oczywiście moduły nigdy nie powinny być przysłaniane przez pobliskie drzewa lub budynki, niezależnie od czasu dnia i roku. W modułach fotowalicznych nawet gdy jedna komórka jest przysłoniona proces pozyskiwania energii jest znacznie zredukowany.

Jeżeli posiadasz dom z nieprzysłonionym cieniem, skierowanym na południe dachem musisz zadecydować, jakiego rozmiaru systemu potrzebujesz. Jest to skomplikowane ze względu na fakt, iż produkcja prądu w ten sposób zależy od pogody, która nigdy nie jest przewidywalna, jak również od tego, że Twoje zapotrzebowannie na prąd także może się różnić. Na szczęśćie zawsze można to wszystko określić, śledząc meteorologiczne informacje, które zazwyczaj dostarczają informacji na temat ilości nasłonecznienia różnych stref geograficznych. Z tego typu danymi i twoim średnim zapotrzebowaniem na prąd (Twój dotychczasowy rachunek je określi) istnieje wiele prostych sposobów, które jesteś w stanie zastosować, by okreslić, ilu modułów fotowalicznych będziesz potrzebował. Będziesz także musiał zadecydować o napięciu, które będziesz kontrolował dobierając ilość połączonych ze sobą mopdułów.

Pewnie już zastanawiałeś się nad problemami, które będzie trzeba rozwiązać. Po pierwsze, co zrobić, kiedy słońce nie świeci?

Radzenie sobie z problemami energii solarnej

Myśl życia zależnego od tego, co powie pogodynka nie intryguje chyba nikogo, jednak trzy główne rozwiązania są w stanie sprawić, że będziesz miał mo nawet wtedy, gdy słońce nie współpracuje. Jeżeli chcesz żyć bez zależności od sieci energetycznych, ale nie ufasz swoim panelom fotowaltaicznym w kwestii dostarczania całej elektryczności, której potrzebujesz, zawsze możesz użyć zapasowego generatora, który zacznie działać, gdy energia solarna się wyczerpie. Drugie rozwiązanie dla Ciebi to system, który umieszcza energię w akumulatorach – niestety, te mogą dodać dużo ceny do systemu fotowaltaicznego, ale są absolutną koniecznością, jeżeli chcesz być całkowicie niezależny.

Alternatywą może też być połączenie Twojego domu do typowej sieci energetycznej i kupowanie energii, gdy jej potrzebujesz, a sprzedawanie, gdy produkujesz więcej, niż jesteś w stanie zużyć. W ten sposób publiczna sieć elektryczna pełni rolę swoistego nieograniczonego magazynu. Uważaj jednak na to, gdyż rząd ma różne ustalenia dotyczące wspomnianego procederu, zależne od lokalizacji oraz od Twojego lokalnego dostarczyciela prądu. Często będziesz także potrzebował specjalnego oprzyżądowania by sprawić, czy moc, którą chcesz sprzedawać jest „kompatybilna” z tą od kupującego. Problemem może być też bezpieczeństwo – kupujący od nas prąd musi upewnić się, że gdy linie publiczne są wyłączone, nie będzie dostawał się do nich prąd z naszego panelu solarnego. Specjalny inwertor mocy będzie w stanie zaradzić w tej sytuacji.

Jeżeli zadecydujesz, że wolisz uyżywać akumulatorów, pamiętaj o tym, żę po kilku latach muszą być sprawdzone, zregenerowane lub wymienione. WIększośćpaneli słonecznych starcza na około 30 lat (jednym z celów badań jest przedłużenie tego okresu), ale akumulatory nie mają tak lekko. W systemach fotowaltaicznych mogą one być doiść niebezpieczne ze względu na energię, którą przechowują i elektrocyty, które zawierają – dlatego będziesz musiał zadbbać o niemetalowe miejsce dla nich, z jak najlepszą wentylacją.

Pomimo tego, iż powszechnie używanych jest kilka różnych rodzajów akumulatorów większość z nich należy do jednego rodzaju – tego, który pozwala im się znacznie bardziej rozładowywać, niż tym przeciętnym, na przykład z samochodów. Akumulatory stosowane przy panelach fotowaltaicznych muszą dostarczać mniejsze ilości prądu przez dłuższy okres czasu, podczas gdy są ładowane w ciągu dnia. Te w samochodzie, w porównaniu, rozładowują dużą ilość prądu w ciągu krótkiego okresu czasu – gdy uruchamiamy samochód.

Na następnej stronie zgłębimy nieco elementów, które będą potrzebne słońcu, by zaczęło oszczędzać dla Ciebie pieniądze.

Dokańczanie instalacji systemu solarnego

Użycie akumulatorów wymaga od nas instalacji dodatkowego komponentu, tak zwanego kontrolera naładowania. Akumulatory starczają na o wiele dłużej, jeżeli nie są przeładowane energią lub całkowicie z niej wyssane. Tutaj do akcji wkracza owy kontroler – gdy akumulatory całkowicie się naładują, ten nie pozwoli prądowi z modułów fotowaltaicznych przedostawać się do nich. Podobna sytuacja ma się w przypadku niedoboru prądu – gdy jego poziom w akumulatorze sięgnie określonego poziomu (kontrolowanego przez mierzenie napięcia akumulatora), kontroler naładowania nie pozwoli pobierać większej ilości prądu z akumulatora do czasu, gdy nie naładuje się go. Użycie kontrolera jest czymś kluczowym w zapewnianiu akumulatorowi dłuższego życia.

Kolejnym problemem związanym z przechowywaniem energii jest to, że eletryczność produkowana przez Twoje panele solarne, a następnie umieszczana w akumulatorach nie jest tego samego typu, co ta dostarczana przez dostawców prądu ani też co ta, która jest wymagana do zasilania urządzeń elektrycznych. Jako że elektryczność z systemu solarnego jest prądem stałym, będziesz potrzebował inwertera, by przekonwertować go w prąd przemienny – przy okazji inwerter ten uchroni Cię przed problemami z bezpieczeństwem, o których mowa była na poprzedniej stronie.

Większość większych inwerterów pozwoli na automatyczną kontrolę tego, jak pracuje Twój system. Niektóre fotowaltaiczne moduły, zwane także modułami AC, mają już w sobie wbudowany inwerter znajdujący się w każdym module. Sprawdź to, zanim zakupisz duży, centralny inwerter i zajiesz się jego instalacją.

Chcąc dokończyć instalację systemu solarnego musisz do tego wszystkiego dorzucić sprzęt montażowy, kable, skrzynki przyłączowe, oprzyrządowanie uziemiające i inne akcesoria. Musisz podążać za normami elektrycznymi – wyjątkowo polecane jest skorzystanie z pomocy licencjonowanego elektryka z doświadczeniem w instalacji systemów solarnych. Po zainstalowaniu sam system wymaga niewiele operacji konserwacyjnych (w szczególności gdy nie korzysta się z baterii), będąc w stanie dostarczać energię przez minimum 20 lat.

Wynalazki w technologii solarnej

Rozmawialiśmy już nieco na temat tego, jak typowy system fotowaltaiczny działa. Sprawy związane z jego ceną były jednakże bodźcem do niekończących się badań mających na celu znalezienie nowych sposobów na umożliwienie energii solarnej konkurowanie z tradycyjnymi źródłami energii.

Weźmy jako przykład to, że jednokryształowy krzem nie jest jedynym materiałem używanym w komórkach fotowataicznych. Polikrystaliczny krzem jest używany w próbach zredukowania kosztów produkcji, aczkolwiek efektywność działania wytwarzanych komórek nie jest tak efektywna, jak w przypadku tego opisanego w naszym artykule.

Kolejną strategią zwiększenia efektywności systemów solarnych jest używanie dwóch lub więcej warstw różnych materiałów z różnymi przerwami energetycznymi między nimi. Należy pamiętać o tym, że fotony różnych energii są wchłaniane w zależności od substancji. Umieszczając zatem materiał z większą przerwą energetyczną na wierzchu absorbujemy wysokoenergetyczne fotony, pozwalając położonemu niżej materiałowi wchłaniać pozostałe fotony o niskiej energii. W ten sposób można osiągnąć zancznie większą efektywność.

Kolejnym obiecującym polem rozwoju jest koncentrowanie fotowaltaicznej technologii. Zamiast po prostu zbierać i konwertować to, co pobieramy ze słońca, a następnie przetwarzać do na elektryczność, technologia ta zakłada użycie dodatkowego oprzyrządowania, jak różnego rodzaju soczewki i lustra. Te mają skupić większe ilości energii solarnej na najbardziej efektywnych komórkach solarnych. Pomimo tego, że te systemy są bardziej kosztowne jeżeli chodzi o produkcję, mają wiele zalet i z pewnością są obiecujące, patrząc na przyszłość przemysłu.

Każda z zaprezentowanych technologii mających na celu zwiększenie efektywności i zmniejszenie ceny konwertowania energii słonecznej na tę praktycznego użytku posiada swoich przedstawicieli – firmy marzące o produktach, które sprzedadzą się w olbrzymim nakładzie, projektujące takie rzeczy, jak zasilany energią słoneczną samolot czy solarne zasłony do okien.

Ale skoro fotowoltaika jest tak świetnym źródłem darmowej energii, dlaczegocały świat nie jest oparty na energii solarnej?

Koszty energii solarnej

Niektórzy ludzie podchodzą bardzo entuzjastycznie do koncepcji energii solarnej. Podczas gdy prawdą jest to, że promienie słoneczne są darmowe, elektryczność produkowana przez systemy fotowaltaiczne wcale taka nie jest. Istnieje mnóstwo czynników determinującej opłacalność instalacji tego typu systemów.

Po pierwsze powinieneś zwrócić uwagę na to, gdzie mieszkasz. Ludzie żyjący w bardzo słonecznych częściach świata będą tutaj mieli wielką przewagę nad tymi osiedlonymi w mniej przesiąkniętych słońcem lokalizacjach, gdyż systemy solarne w ich przypadku po prostu będą generować więcej elektryczności. Koszt prądu od zwykłych usługodawców powinien również być wzięty pod uwagę – koszty prądu różnią się w zależności od miejsca, więc ktoś żyjący na północy może także rozważać instalacjęsolarów, jeżeli cena, jaką płaci za prąd jest zbyt wysoka.

Kolejną kwestią jest koszt instalacji; jak zapewne zauważyłeś czytając wcześniejsze części artykułu, system fotowaltaiczny wymaga całkiem sporo oprzyrządowania. Należy pamiętać, że im większy system solarny, tym mniejszy jest koszt jego instalacji (samej instalacji, nie paneli). Warto pamiętać również o tym, że wiele systemów solarnych nie pokrywa w całości naszego zużycia prądu. Dlatego też istnieje możliwość, że ciągle będziemy dostawać rachunki za prąd, aczkolwiek będą one o wiele mniejsze niż bez paneli solarnych.

Pomimo stosunkowo wysokich cen producenta poszczególnych paneli istnieje możliwość odzyskania dużej ilości pieniędzy, zarówno dla firm, jak i osób prywatnych. Wszystko za sprawą dofinansowań i zwrotów z podatku.

Obecnie moc solarna wciaż ma problem z konkurowaniem z przedsiębiorstwami dostarczającymi prąd, jednak koszty cały czas maleją wraz z odkrywaniem nowych sposobów i ulepszaniem technologii. Zwolennicy systemów fotowaltaicznych są przekonani, że pewnego dnia będzie on bardzo opłacalny zarówno w obszarach miejskich, jak i tych bardziej wiejskich. Częścią problemu z pewnością jest to, że aby zredukować cenę solarów trzeba byłoby wprowadzić ich większą produkcję – odpowiedni popyt na solary nie będzie jednak istniał do czasu, kiedy ceny nie spadną odpowiednio nisko. Mimo wszystko ogniwa fotowaltaiczne mają obiecującą przyszłość, wraz z tym jak ich efektywność rośnie, cena maleje, a świadomość ludzi dotycząca spraw związanych ze środowiskiem stale rośnie.

Fotografia: visual_k@sxc.hu

Kolejne strony artykułu: strona 1 strona 2 strona 3