Generarea de energie solara a devenit o sursa importanta de energie regenerabila la nivel mondial, promitand o solutie durabila si ecologica pentru nevoile noastre de energie in continua crestere. Sistemele fotovoltaice, ce cuprind panourile fotovoltaice, invertoarele fotovoltaice si alte componente, joaca un rol esential in valorificarea energiei provenite de la soare. In acest articol, vei putea vedea care sunt factorii ce influenteaza productia de energie in sistemele fotovoltaice, diferitele tipuri de panouri fotovoltaice si modul in care variatiile sezoniere afecteaza productia de energie.

1. Productie de energie electrica cu panouri fotovoltaice - factorii care influenteaza productia de energie a unui sistem fotovoltaic

Sistemele fotovoltaice au castigat o popularitate vasta in ultimii ani ca sursa de energie curata si regenerabila. Aceste sisteme valorifica puterea luminii solare pentru a genera electricitate, contribuind la reducerea emisiilor de carbon si la un viitor mai durabil. Cu toate acestea, eficienta si productia de energie ale sistemelor fotovoltaice sunt supuse diversilor factori, care influenteaza performanta acestora. ln continuarea articolului, vom analiza impreuna factorii principali, care au un impact semnificativ asupra productiei de energie in sistemele fotovoltaice.

• Iradierea solara

Iradierea solara este cel mai important factor care afecteaza productia de energie a sistemelor fotovoltaice. Termenul se refera la cantitatea de lumina solara primita la o anumita locatie si ora. Iradierea solara variaza in functie de locatia geografica, ora din zi, anotimp si conditiile meteorologice. Zonele cu iradiere solara mai mare primesc mai multa lumina solara si, in consecinta, produc mai multa energie, acesta fiind motivul pentru care regiunile mai apropiate de ecuator inregistreaza, in general, o productie mai mare de energie din panourile solare, comparativ cu zonele mai indepartate de ecuator.

• Orientarea si inclinarea panoului

Orientarea si unghiul de inclinare al panourilor fotovoltaice influenteaza semnificativ capacitatea lor de generare de energie. Pentru o productie optima de energie, panourile ar trebui, in mod ideal, sa fie orientate spre sud (in emisfera nordica, inclusiv in Romania) pentru a maximiza expunerea la soare. Ajustarea unghiului de inclinare, in functie de latitudinea geografica, poate imbunatati si mai mult captarea energiei, un panou orientat sau inclinat necorespunzator, putand sa nu primeasca lumina soarelui in mod optim, ceea ce duce la o productie de energie redusa.

• Umbrirea

Umbra de la copaci, cladiri sau alte obstacole poate avea un efect negativ asupra productiei de energie a sistemelor fotovoltaice. Chiar si o cantitate mica de umbra pe un panou poate duce la o reducere semnificativa a productiei de energie. Selectarea corecta a locatiei si analiza amanuntita a umbririi sunt esentiale pentru a minimiza pierderile legate de umbrire si pentru a maximiza generarea de energie.

• Temperatura

Un rol esential in eficienta panourilor fotovoltaice il are si nivelul de temperatura din atmosfera. In timp ce panourile solare au nevoie de lumina soarelui pentru a functiona, caldura excesiva le poate reduce eficienta. Panourile fotovoltaice sunt, in general, mai eficiente la temperaturi mai scazute, acesta fiind motivul pentru care multe instalatii solare sunt incorporate cu sisteme de racire sau cu panouri cu ventilatie adecvata pentru a mentine o temperatura optima de functionare.

• Praf si murdarie

Acumularea de praf, murdarie sau alti contaminanti pe suprafata panourilor fotovoltaice pot impiedica captarea luminii soarelui si pot afecta inclusiv producerea de energie. Curatarea si intretinerea regulata sunt necesare pentru a te asigura ca panourile raman in stare optima de functionare. Programele de curatare pot varia, in functie de mediul local si de conditiile meteorologice.

• Invertoare fotovoltaice

Componente esentiale ale sistemelor solare, invertoarele fotovoltaice sunt responsabile pentru transformarea curentului continuu (DC) generat de panouri, in curent alternativ utilizabil (AC). Eficienta si calitatea invertoarelor fotovoltaice au un impact direct asupra productiei generale de energie a sistemului. Invertoarele de inalta calitate pot ajuta la minimizarea pierderilor de energie in timpul procesului de conversie, maximizand, astfel, productia de energie a intregului sistem.

Asa cum poti vedea, diversi factori influenteaza productia de energie a sistemelor fotovoltaice. Iradierea solara, orientarea panoului, umbrirea, temperatura, curatenia si calitatea invertoarelor fotovoltaice au roluri esentiale in determinarea eficientei si a randamentului unui sistem fotovoltaic. Pentru a obtine cea mai mare productie de energie si a maximiza beneficiile energiei solare, luarea in considerare a acestor factori este esentiala pentru proiectarea, instalarea si intretinerea sistemelor fotovoltaice. Prin optimizarea acestor variabile, poti valorifica intregul potential al energiei solare, beneficiind de curent electric curat si prietenos cu mediul inconjurator.

2. Productie de energie electrica cu panouri solare - intelegerea panourilor fotovoltaice si a modului in care produc energie, in functie de tipul acestora 

Panourile fotovoltaice, adesea denumite panouri solare, sunt o componenta de baza a sistemelor de energie solara, fiind responsabile pentru captarea luminii solare si transformarea acesteia in energie electrica. Intelegerea diferitelor tipuri, structuri si principii de functionare ale panourilor fotovoltaice este esentiala daca doresti sa valorifici intr-un mod cat mai adecvat puterea energiei solare.

• Principii de lucru ale panourilor fotovoltaice

Panourile fotovoltaice functioneaza pe baza efectului fotovoltaic, un fenomen in care anumite materiale genereaza curent electric atunci cand sunt expuse la lumina soarelui. Iata o explicatie simplificata a modului in care panourile fotovoltaice transforma lumina soarelui in energie electrica:

• Absorbtia luminii solare: panourile fotovoltaice sunt compuse din materiale semiconductoare, adesea siliciu. Cand lumina soarelui atinge suprafata panoului, fotonii (particulele de lumina) sunt absorbiti de materialul semiconductor;
• Generarea de perechi electron-gaura: energia absorbita de la fotoni activeaza electronii din semiconductor, facandu-i sa se miste si sa creeze perechi electron-gaura;
• Fluxul curentului electric: miscarea acestor perechi electron-gaura genereaza un flux de curent electric in interiorul panoului. Panoul este proiectat pentru a capta acest curent si a-l directiona catre conductorii electrici;
• Conversie la energia electrica utilizabila: curentul continuu (DC) generat de panoul solar este apoi trecut printr-un invertor, care-l transforma in curent alternativ (AC) ce poate fi folosit pentru alimentarea caselor, intreprinderilor, putand alimenta si reteaua de distributie electrica locala.
• Tipuri de panouri fotovoltaice

Exista mai multe tipuri de panouri fotovoltaice disponibile pe piata, fiecare avand propriul sau set de avantaje si dezavantaje. Iata care sunt cele mai comune tipuri de panouri solare: 

• Panouri monocristaline 

Panourile monocristaline sunt renumite pentru eficienta lor ridicata, respectiv pentru aspectul  lor elegant si uniform. Acestea sunt construite dintr-o singura structura cristalina, de obicei realizata din siliciu. Aceasta puritate a structurii cristaline face ca panourile monocristaline sa fie extrem de eficiente in transformarea razelor solare in electricitate. Ca urmare, acestea sunt adesea preferate pentru instalatiile rezidentiale in care spatiul este limitat, iar proprietarii de case isi propun sa maximizeze productia de energie intr-o zona restransa.

• Panouri policristaline

Panourile policristaline sunt o alta optiune utilizata pe scara larga. Spre deosebire de panourile monocristaline, acestea sunt fabricate din mai multe structuri cristaline de siliciu. Acest lucru are ca rezultat o eficienta putin mai scazuta in comparatie cu panourile monocristaline, dar face ca panourile policristaline sa fie mai rentabile. Ele sunt o alegere populara pentru instalatiile mai mari, in care eficienta costurilor este un aspect important.

• Panouri cu pelicula subtire

Panourile cu pelicula subtire sunt distincte de panourile cristaline prin faptul ca folosesc un proces de fabricatie si materiale diferite. Aceste panouri sunt, de obicei, mai usoare si mai flexibile, facandu-le potrivite pentru diverse aplicatii, inclusiv fotovoltaice integrate in cladiri (BIPV). Cu toate acestea, panourile cu pelicula subtire au, in general, niveluri de eficienta mai scazute, in comparatie cu panourile cristaline si necesita mai mult spatiu pentru a genera aceeasi cantitate de electricitate.

• Panouri bifaciale

Panourile bifaciale au un design unic care le permite sa capteze lumina soarelui atat din fata, cat si din spate. Aceasta expunere dubla poate creste semnificativ productia de energie, acestea fiind deosebit de utile in mediile in care exista suprafete reflectorizante, cum ar fi zapada, apa sau materiale de acoperis albe.

• Panouri solare concentratoare

Panourile concentratoare solare folosesc lentile sau oglinzi pentru a focaliza lumina soarelui asupra unei celule fotovoltaice mai mici. Aceasta concentratie de lumina solara creste intensitatea luminii care loveste celula, ceea ce, la randul sau, creste eficienta. In timp ce panourile concentratoare solare pot obtine o productie mare de energie, ele sunt mai complexe si mai putin frecvente in instalatiile rezidentiale, in principal datorita cerintelor lor specifice de proiectare.

• Calculul productiei de energie a unui panou fotovoltaic

Productia de energie a unui panou fotovoltaic depinde de mai multi factori, inclusiv de tipul acestuia, puterea nominala (in wati), locatia, orientarea si conditiile de mediu. Pentru a calcula productia de energie a unui panou fotovoltaic, poti utiliza urmatoarea formula:

Energie (in wati-ora) = Putere (in wati) x Timp (in ore)

Sa luam in considerare un exemplu:

Sa presupunem ca ai un panou fotovoltaic monocristalin cu o putere nominala de 300 de wati (0,3 kilowati). Daca acest panou primeste in medie 5 ore de lumina solara directa pe zi, poti calcula productia zilnica de energie dupa cum urmeaza:

Energie (pe zi) = 0,3 kW x 5 ore = 1,5 kilowati/ora (kWh)

Deci, in acest exemplu, panoul monocristalin cu o putere nominala de 300 de wati produce 1,5 kWh de energie pe zi in conditiile date.

Retine ca productia de energie poate varia, in functie de factori precum locatia geografica, variatiile sezoniere, umbrirea, orientarea panoului si conditiile meteorologice. Pentru a obtine o estimare mai precisa a productiei de energie pentru un anumit panou fotovoltaic intr-o anumita locatie, poate fi necesar sa folosesti instrumente de modelare solara sau sa consulti  un profesionist in energie solara, care poate efectua o evaluare detaliata.

3. Productie de energie solara - clasamentul tipurilor de panouri fotovoltaice in functie de energia produsa si producerea de energie conform anotimpului

Productia de energie de catre panourile fotovoltaice poate sa variaze in functie de tipul, calitatea si locatia acestora. Iata un clasament general al panourilor bazat pe productia de energie pentru mediile rezidentiale:

1. Panouri monocristaline: aceste panouri au, de obicei, cele mai mari rate de productie de energie datorita eficientei lor ridicate;
2. Panouri policristaline: desi sunt mai putin eficiente decat panourile monocristaline, acestea ofera totusi o productie buna de energie si sunt adesea mai prietenoase cu bugetul;
3. Panouri cu pelicula subtire: panourile cu pelicula subtire au o eficienta mai mica, dar pot asigura o productie adecvata de energie in instalatii cu spatiu amplu;
4. Panouri bifaciale: panourile bifaciale au potentialul de producere a energiei ridicate, in special in medii cu suprafete reflectorizante.
5. Panouri solare concentratoare: panourile solare concentratoare pot realiza o productie mare de energie, dar sunt mai complexe si mai putin frecvente in instalatiile rezidentiale.

Este important de mentionat ca progresele in tehnologia fotovoltaica continua sa imbunatateasca eficienta si productia de energie pentru toate tipurile de panouri. Atunci cand selectezi panouri pentru proiectul tau de sistem fotovoltaic, poti lua in considerare cerintele tale specifice si bugetul disponibil.

• Productia de energie in functie de anotimp

Variatiile sezoniere au un impact semnificativ asupra productiei de energie in sistemele fotovoltaice. Panourile solare functioneaza cel mai eficient in conditii meteorologice senine si insorite, care tind sa fie mai raspandite in anumite anotimpuri. Iata cum variaza productia de energie pe parcursul anului:

• Primavara si vara

Primavara si vara sunt, de obicei, anotimpurile de varf pentru productia de energie solara. Orele de lumina mai lungi si cerul mai senin au ca rezultat o iradiere solara mai mare, maximizand generarea de energie. In aceste luni, sistemele fotovoltaice produc cel mai mare nivel de energie electrica.

• Toamna

Productia de energie incepe sa scada toamna, pe masura ce orele de lumina se scurteaza si unghiul soarelui scade. Cu toate acestea, generarea de energie ramane relativ ridicata, in comparatie cu lunile de iarna.

• Iarna

Iarna prezinta cea mai scazuta productie de energie pentru sistemele fotovoltaice. Orele de lumina mai scurte, acoperirea cu nori crescuta si unghiul inferior al soarelui contribuie la reducerea iradierii solare. Pentru a compensa productia mai scazuta, poate fi necesar sa te bazezi pe solutii de stocare a energiei sau pe surse alternative de energie in acest sezon.

• Aspecte esentiale pentru tot parcursul anului

Pentru a asigura o productie constanta de energie pentru tot parcursul anului, este esential sa proiectezi sisteme fotovoltaice complete, tinand cont de variatiile sezoniere. Aceasta include optimizarea orientarii panoului si a unghiurilor de inclinare, precum si luarea in considerare a optiunilor de stocare a energiei, cum ar fi bateriile, pentru a acumula excesul de energie in perioadele de varf de productie, pentru utilizare in perioadele de productie scazute.

In concluzie, generarea energiei solare prin sisteme fotovoltaice complete ofera o sursa de energie curata si durabila. Intelegerea factorilor care influenteaza productia de energie, alegerea tipului potrivit de panou fotovoltaic si luarea in considerare a variatiilor sezoniere sunt solutia optima pentru maximizarea beneficiilor energiei solare. Fie ca instalezi panouri fotovoltaice pentru casa ta sau te gandesti la sisteme fotovoltaice complete pentru un proiect mai mare, planificarea atenta si luarea in considerare a acestor factori te vor ajuta sa valorifici intregul potential al energiei solare. Valorificand puterea soarelui cu panouri fotovoltaice eficiente, invertoare fotovoltaice fiabile si un sistem fotovoltaic bine proiectat, te vei afla pe drumul catre un viitor energetic mai ecologic si mai durabil.