Energia electrica este o utilitate de mare importanta in societatea actuala, aceasta putand fi folosita intr-o multitudine de activitati pentru a pune in functiune aparatele electrice si electrocasnice sau pentru aprovizionarea cu combustibil a masinilor electrice. In ultimii ani pretul energiei electrice furnizate de diversi producatori din Romania s-a situat pe o panta ascendenta, studiile demonstrand ca aceasta tendinta va continua si in viitor. 

Din aceasta cauza, dar si din preocuparile legate de protejarea mediului inconjurator, tot mai multi romani aleg sa-si monteze un sistem fotovoltaic pentru a beneficia de curent electric gratis. Un astfel de sistem este format din cateva componente esentiale, la care se adauga accesorii ce au rol in eficientizare.

Articolul urmator pune la dispozitii informatii si recomandari utile persoanelor care vor sa beneficieze de energia gratuita oferita de soare. Astfel, se vor putea consulta date legate de principiul de functionare, de tipurile de sisteme fotovoltaice ce pot fi utilizate in prezent si de principalele parti componente. 

1. Sistemul si componentele panourilor fotovoltaice 

Sistemele fotovoltaice au devenit prezente vizibile din ce in ce mai des intalnite, atat pe acoperisurile caselor, cat si in camp, acolo unde sunt organizate in parcuri de marimi impresionante. Tehnologia veche de cateva zeci de ani a cunoscut in ultima vreme unele avansuri semnificative, care au dus la micsorarea costurilor implicate in construirea unui astfel de sistem si la cresterea eficientei, ajungandu-se la parietate cu producerea energiei din alte surse. 

Statul roman sprijina instalarea unor astfel de sisteme fotovoltaice, prin acordarea de subventii semnificative, elemente care au dus la cresterea cantitatii de energie electrica generata in acest mod. 

1.1. Ce este un sistem fotovoltaic

Sistemul fotovoltaic este acel cumul de componente prin intermediul caruia este preluata energia solara si transformata in curent electric. Acesta din urma este injectat in retea sau folosit pentru a pune in functiune diferite aparate electrice. Majoritatea oamenilor considera ca un astfel de sistem este reprezentat doar de acele panouri vizibile, insa, in afara acestora, exista si alte componente fara de care tehnologia nu ar functiona sau poate ca ar fi ineficienta. 

Primele incercari de utilizare a energiei solare pentru generarea de curent electric au avut loc in anii ‘60, in Statele Unite ale Americii, atunci cand satelitii si statiile spatiale existente au fost dotate cu astfel de echipamente pentru generarea curentului electric necesar. Dupa zeci de ani de inovatii, panourile si celelalte componente ale sistemului au devenit accesibile publicului larg. 

Producerea energiei electrice in acest mod, desi nu a ajuns la un procentaj semnificativ, este considerata modalitatea cu cel mai mare avans, asteptandu-se ca in viitor sa reprezinte principala formula utilizata pentru producerea energiei electrice.  

1.2. Principiul de functionare al unui sistem fotovoltaic

Panourile fotovoltaice functioneaza pe baza principiului fizic prin care anumiti semiconductori, ca de exemplu siliciul, produc curent electric in momentul in care sunt loviti de razele solare. Mai exact, lumina solara formata din particule numite fotoni loveste celulele solare, iar acestea produc electroni ce se deplaseaza in structura celulara a panoului, generand curent electric. 

Celulele solare genereaza curent electric continuu, ce nu poate fi intrebuintat direct decat intr-o serie limitata de aplicatii, ca de exemplu in aprovizionarea corpurilor de iluminat cu LED. Pentru o utilizare mai extinsa, curentul electric continuu generat de panouri este transformat in curent alternativ prin intermediul unui dispozitiv numit invertor. 

Curentul alternativ obtinut poate fi folosit direct pentru aprovizionarea majoritatii consumatorilor electrici (televizor, frigider, aer conditionat, aparate de incalzit etc.), poate fi pastrat pentru o utilizare ulterioara cu ajutorul unor acumulatori sau poate fi injectat in reteaua nationala. 

1.3. Tipuri de sisteme fotovoltaice

Utilizatorii casnici si cei care produc in scop comercial pot monta doua tipuri de sisteme fotovoltaice. Ambele forme se aseamana, componentele fiind aproximativ aceleasi. Diferenta este data de prezenta sau lipsa sistemului de acumulare a energiei electrice.

Primul tip de sistem este cel cunoscut sub denumirea de on-grid sau “in retea”. Aceasta varianta formata din panouri, cabluri de legatura si invertor este destinata folosirii impreuna cu reteaua nationala. Astfel, pe timpul zilei, atunci cand soarele este puternic, sistemul genereaza curent folosit pentru consum, surplusul fiind injectat in retea. Pe timpul noptii sau atunci cand cerul este acoperit cu nori si sistemul genereaza o cantitate redusa de energie sau chiar deloc se va consuma curentul din reteaua nationala. 

Al doilea tip de sistem este cel cunoscut sub denumirea de off-grid sau “in afara retelei”. Dupa cum ii spune si numele, varianta poate fi utilizata in zone in care nu exista curent electric. Sistemul se aseamana cu celalalt, singura diferenta fiind prezenta unui acumulator ce pastreaza surplusul de energie generat, disponibil in momentele in care sistemul nu genereaza curent.  

2. Partile componente ale unui sistem fotovoltaic

Un sistem fotovoltaic tipic este format din trei componente principale, la care se adauga o serie de accesorii ce permit generarea de curent electric in mod eficient si sigur. Fiecare dintre componente este esentiala, lipsa uneia dintre ele ducand la nefunctionarea acestuia. 

2.1. Panourile fotovoltaice

Partea vizibila a sistemului fotovoltaic este reprezentata de acele panouri asezate in calea luminii solare. Aceste componente sunt formate dintr-o suprafata semiconductoare, cel mai adesea material utilizat fiind siliciul. Acest material este preferat, pentru ca genereaza curent electric atunci cand este lovit de razele solare, are un pret redus si poate fi produs cu usurinta. Suprafata semiconductoare este protejata de un panou metalic in partea inferioara si de unul transparent in partea superioara. Cele trei parti sunt prinse cu ajutorul unei rame ce are rolul de a oferi impermeabilitate si protectie la socurile mecanice. 

Panourile fotovoltaice ce se utilizeaza in prezent sunt de mai multe tipuri, acestea deosebindu-se, in special, dupa modalitatea de realizare a panourilor semiconductoare. Astfel, pot fi utilizate panourile fotovoltaice monocristaline, cu pret mai ridicat, dar cu eficienta si randament superior, chiar si in conditii de lumina slaba, panourile policristaline cu pret si eficienta reduse si panourile amorfe subtiri, flexibile, mai putin eficiente. 

2.2. Invertorul fotovoltaic

Invertoarele solare sunt componentele de baza ale oricarui sistem fotovoltaic. Necesitatea prezentei invertoarelor fotovoltaice este data de capacitatea panourilor fotovoltaice de a genera doar curent continuu. Dupa cum se stie, aproape toate echipamentele electrice folosite in Romania merg pe baza consumului de curent alternativ. Acest lucru presupune obligativitatea transformarii curentului continuu produs de panouri in curent alternativ, utilizat in case, industrie sau in reteaua electrica publica.

Invertoarele solare sunt echipamente complexe, ce au in componenta mai multe circuite electronice cu roluri diverse:

• Transformarea curentului continuu in curent alternativ este realizata cu ajutorul unui dispozitiv cunoscut sub numele de tranzistor bipolar cu port gate izolat (aceasta componenta inchide si deschide circuitul la viteze impresionante, formand astfel o unda a curentului alternativ);
• O alta parte a invertorului are rolul de monitorizare si controlare a curentului electric produs de panouri;
• O functie semnificativa a invertorului este cea de a preveni supratensiunile si scurtcircuitele, oferind protectie si siguranta;
• Invertoarele moderne sunt dotate si cu un ecran mutifunctional, care permite efectuarea setarilor necesare functionarii eficiente a sistemului si aflarea unor informatii legate de starea sistemului si de cantitatea generata de curent;
• Multe dintre aceste componente sunt dotate cu module wireless, care permit accesarea sistemului de la distanta, prin intermediul Internetului. Astfel, proprietarii sistemelor vor avea la indemana informatii in timp real si vor putea interveni oricand este necesar prin luarea unor masuri adecvate. 

2.3. Acumulatorul si accesoriile sistemului fotovoltaic

Acumulatorii sunt parti componente ale sistemelor solare off-grid. Cunoscute si sub denumirea de baterii solare, aceste echipamente permit stocarea excesului de curent electric produs de panouri (atunci cand sistemul produce mai mult decat se consuma). Prin prezenta acestei componente, instalatia electrica poate fi folosita si in perioadele in care nu se produce energie solara (noaptea, zilele innorate, iarna). 

Pentru indeplinirea acestui rol sunt disponibile mai multe tipuri de acumulatori solari, dintre care se remarca doua variante mai des intalnite. Prima varianta este cea a acumulatorilor de tip plumb-acid, cu electrolit lichid sau gelificat. Acestia au avantajele urmatoare: pret redus, fiabilitate crescuta, siguranta in utilizare. Totusi, durata de viata este limitata, iar densitatea energetica este scazuta. A doua varianta este cea a acumulatorilor de tip litiu-ion. Desi au pret mai ridicat decat acumulatorii de tip plumb-acid, ofera o densitate energetica ridicata (inmagazineaza mai mult curent electric) si au o viata mai indelungata.

Pentru functionarea eficienta si sigura a sistemelor de acest gen este necesara si prezenta unor accesorii pentru sistemele fotovoltaice, cele mai importante dintre acestea fiind:

• Suporturile si structura de montare sunt componente metalice care permit fixarea panourilor la sol sau pe acoperis, fix si in intr-un unghi corespunzator, care sa permita captarea cat mai eficienta a razelor solare. Importante sunt si sistemele de fixare a panourilor fotovoltaice care asigura integritatea fizica a sistemului;
• Cablurile solare sunt acele elemente care preiau energia generata de panouri si o transporta pana la invertor si de acolo pana la consumatori. Cablurile trebuie sa aiba o izolatie adecvata, acestea fiind expuse intemperiilor;
• Conectorii si mufele sunt echipamente prin intermediul carora se fac legaturile electrice intre diferitele componente ale sistemului. Ca si in cazul cablurilor, conectorii solari trebuie sa fie rezistenti, impermeabili, speciali pentru instalatiile solare;
• Controlerele de incarcare sunt accesorii prezente in sistemele off-grid, avand rolul de a regla incarcarea acumulatorilor, evitandu-se supraincarcarea sau descarcarea excesiva. 

3. Recomandari pentru instalarea unui sistem fotovoltaic eficient

Instalarea unui sistem fotovoltaic este un demers complex, atat ca investitie necesara, cat si ca rigurozitate in montarea tuturor componentelor pentru o functionare eficienta. Persoanele care se decid sa apeleze la aceasta forma de energie, fie ca simpli utilizatori, fie ca prosumatori sau chiar ca producatori comerciali, trebuie sa tina cont de recomandarile specialistilor pentru ca sistemul sa functioneze la capacitatea maxima. 

Desi este posibila realizarea unui sistem din componente separate, mai utila ar fi achizitia unui sistem fotovoltaic complet, ce are deja toate partile necesare, existand garantia compatibilitatii intre acestea si a functionarii fara probleme pentru o perioada indelungata. Alte recomandari de care trebuie sa se tina cont sunt cele prezentate mai jos:

• Alegerea amplasamentului in asa fel incat expunerea solara de-a lungul intregii zile sa fie maxima (se vor evita zonele umbrite de pomi sau de alte cladiri);
• Pozitionarea panourilor catre sud, intr-un unghi de aproximativ 40 de grade (aceasta varianta permite generarea eficienta de curent electric);
• Utilizarea unui sistem ce permite urmarea miscarii soarelui de catre panouri (in acest fel eficienta creste cu 20, 30 la suta);
• Folosirea unor panouri de calitate, fabricate de producatori recunoscuti la nivel mondial (cea mai buna varianta este cea a panourilor monocristaline);
• Montarea intregului sistem trebuie sa fie facuta de o firma experimentata, care are toate aprobarile de care este nevoie;
• Folosirea unui invertor corespunzator in ceea ce priveste puterea acestuia si functiile suplimentare existente;
• Realizarea unei intretineri regulate prelungeste durata de viata a sistemului fotovoltaic, elimina posibilitatea aparitiei unor defectiuni costisitoare si permite atingerea eficientei maxime. O operatiune esentiala in acest sens este reprezentata de spalarea periodica a panourilor pentru indepartarea prafului si a altor resturi ce ar putea impiedica razele solare sa loveasca suprafata generatoare de curent;
• Monitorizarea performantei poate fi facuta cu ajutorul unor echipamente specifice, inclusiv de la distanta, prin intermediul unui computer sau a unui telefon mobil. In acest fel problemele aparute pot fi identificate cu usurinta, iar cauzele sa fie indepartate inainte de a se transforma in probleme cu adevarat semnificative.

In concluzie, montarea unui sistem fotovoltaic complet reprezinta o buna oportunitate de obtinere a independentei energetice si de generare de profit in urma vanzarii catre reteaua nationala a productiei in exces. In plus, prin aceasta varianta se poate contribui la protejarea mediului inconjurator prin generarea de curent electric verde.