Tot ce trebuie să știi despre panouri și baterii solare

Energia furnizată de soare este inepuizabilă, curată, rentabilă și devine pe zi ce trece mai accesibilă ca urmare a sistemelor care transformă radiația solară în energie electrică nepoluantă.

Un alt beneficiu este că transformarea în energie electrică a căldurii soarelui este sigură și are un randament care satisface în mod eficient necesitățile unui consum propriu. Energia produsă de panourile fotovoltaice sau solare poate acoperi necesarul unei locuințe, atunci când există un echilibru între puterea acestora și necesarul de consum.

Detaliem, în cele ce urmează, principalele informații pe care este util să le cunoști despre panourile și bateriile solare.

• Ce sunt panourile solare
• Tipuri de panouri solare fotovoltaice
• Ce trebuie să știi despre sistemele fotovoltaice
• Ce sunt bateriile solare
• Tipuri de baterii solare
• Cum alegi cele mai bune baterii solare
• Câte panouri solare sunt necesare pentru o casă
• Întrebări frecvente

Ce sunt panourile solare

Un panou solar este un dispozitiv conceput pentru a transforma radiația solară în alte forme de energie. Aceasta poate fi energie termică sau electrică. Prima poate fi utilizată pentru a încălzi apa destinată consumului casnic sau industrial, pentru a încălzi spații interioare sau poate fi transformată în energie electrică.

Aceste diferențe între tipurile de energie generate pe baza radiației solare împart panourile solare în două mari categorii, astfel:

• panouri solare termice, care produc energie termică (căldură și apă caldă);
• panouri fotovoltaice care transformă energia solară în electricitate.

Fiecare dintre aceste două tipuri sunt realizate din materiale diferite și fac parte din sisteme de valorificare a energiei solare specifice.

👉 Investiția în panouri fotovoltaice este una de viitor și oferă profitabilitate imediată, se amortizează repede, te scutește de plata facturilor de energie și te face producător de curent electric.

Cum funcționează panourile solare

Panourile termice sunt cele mai simple sisteme prin care căldura soarelui este folosită pentru a încălzi apa menajeră. Mai mult, apa poate fi folosită ca agent termic pentru încălzirea locuinței.

Panourile solare care produc energie electrică (panouri fotovoltaice) sunt realizate din celule fotovoltaice, care transformă lumina în energie electrică.

Principiul de funcționare al panourilor fotovoltaice se bazează pe absorbția fotonilor de celulele fotovoltaice. Electronii din celula solară sunt eliberați din legăturile lor și formează un curent electric continuu. Ulterior, este transformat în curent alternativ cu ajutorul unui invertor. Curentul fotovoltaic este folosit pentru electrocasnicele din casă sau va alimenta rețeaua de energie electrică convențională.

Ce trebuie să știm despre panouri fotovoltaice:

• folosesc materiale foarte comune pentru a fi fabricate;
• energia produsă de panourile fotovoltaice este complet nepoluantă;
• transformă în energie electrică radiația solară și lumina;
• sunt eficiente la orice temperatură a mediului ambiant, dar funcționează mai bine la valori scăzute;
• au randament bun la orice latitudine;
• sunt mai eficiente la altitudine;
• nu produc zgomot;
• tehnologia de producere este destul de poluantă, dar se îmbunătățește constant.

Este util de știut și că eficiența maximă este atinsă atunci când soarele strălucește, iar razele cad perpendicular, dar cu toate acestea, panourile fotovoltaice produc energie electrică și în zilele înnorate și în timpul iernii.

Pentru că, în mod firesc, consumul de energie pentru utilitate casnică este mai redus ziua și mai mare noaptea, surplusul de energie produs diurn poate fi trimis în rețeaua națională, la care utilizatorul este conectat și de unde se poate alimenta atunci când nu produce propria lui energie. Acesta implică însă costuri pentru energia consumată din rețea.

Fiecare celulă solară genereaza o tensiune de 0.5 V, iar un panou solar poate ajunge la o putere de 390-450 W, în funcție de numărul de celule, de tipul acestora și dimensiunea fizică a panoului.

Tipuri de panouri solare fotovoltaice

Randamentul mediu al panourilor solare este de 20%, valoare mai mult decât suficientă în condițiile în care tot necesarul de energie pentru un an poate fi acoperit complet de puterea generată de soare într-un minut, dacă aceasta ar fi utilizată cu un randament de 100%. Plecând de la aceste valori, trebuie evaluată eficiența panourilor solare.

O clasificare a tipurilor de panouri solare fotovoltaice se poate face ținând cont de caracteristicile materialelor din care sunt realizate. Acestea influențează:

• câtă energie produce un panou fotovoltaic;
• care este durata de viață a panourilor fotovoltaice și a altor elemente fotovoltaice;
• ce capacitate au panouri fotovoltaice sau, altfel spus, ce putere are un panou fotovoltaic.

La nivel mondial, se produc șapte tipuri de panouri fotovoltaice, patru dintre acestea fiind cele mai des utilizate pentru scopuri casnice ca urmare a raportului optim cost-eficiență. Un alt aspect de luat în calcul este greutatea acestora și fiabilitatea.

Cele patru tipuri de panouri recomandate pentru casă sunt:

1. Panouri monocristaline – sunt cele mai comune și prima generație de plăci solare pentru casă, dar și cele mai dezvoltate. Au o nuanță uniformă foarte întunecată și sunt realizate din siliciu pur, ceea ce le oferă una dintre cele mai ridicate rate de eficiență, în jur de 20%. Sunt rezistente și foarte puțin afectate de temperaturile ridicate.
2. Panouri policristaline – sunt tot din prima generație, sunt albastre, cu pete. Sunt realizate prin topirea siliciului brut, un proces mai rapid și mai ieftin decât cel de obținere a siliciului pur. Au un preț mai mic, dar și la o eficiență mai scăzută (în medie 15%) și o durată de viață mai redusă.
3. Panouri cu peliculă subțire (sunt numite și TFSC) – fac parte din generația a doua, sunt ușor de produs și mai ieftine. Sunt optime atunci când pot fi montate pe suprafețe mari, ceea ce le face ineficiente pentru unele construcții rezidențiale cu amprentă mică la sol.
4. Panouri PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) – sunt din generațiile mai noi de panouri, iar eficiența poate ajunge la 23%.

Pe lângă panoul fotovoltaice, sunt necesare accesorii: conectori solari, baterii, cabluri, izolatoare, siguranțe și un invertor, formând împreună un sistem fotovoltaic.

👉 Transformă curentul continuu produs de panourile fotovoltaice în curent alternativ cu invertoare. Acestea au un randament care poate ajunge la peste 95%. Numite și „motoarele sistemelor fotovoltaice”, optează pentru invertoare On-Grid, invertoare Off-Grid, invertoare hibride, pe baterii, invertoare de tip centrală sau microinvertoare, în funcție de nevoi. 

Ce trebuie să știi despre sistemele fotovoltaice

Curentul electric fotovoltaic este ușor de obținut, dar necesită un sistem care să transforme curentul continuu produs de panouri, în curent alternativ.

Există trei tipuri distincte de sisteme fotovoltaice, fiecare având destinații și funcții specifice: On-Grid, Off-Grid și Hibrid.

Sistemele solare On-Grid

Conectate la rețeaua electrică, sistemele solare On-Grid sunt cele mai accesibile și mai utilizate, fiind prima alegere pentru locuințele individuale. Cel care le deține poate deveni un potențial prosumator. Acest tip de sisteme nu au nevoie de baterii sau acumulatori solari.

Un sistem de acest tip folosește invertoare care sunt conectate la rețeaua publică de energie electrică. Surplusul de energie produs este introdus în rețea. Sistemele necesită invertoare specifice, cu o serie de caracteristici de siguranță atât pentru consumatorul casnic, cât și pentru injecția de energie electrică în rețea.

Sistemul Off-Grid

O altă variantă este sistemul Off-Grid, care funcționează independent de rețeaua publică. Pe cale de consecință, necesită anexarea unei baterii pentru panourile solare.

Proiectate și montate corect, acestea pot genera energia necesară pentru consumul propriu. Pentru acesta este importantă calibrarea corectă a capacității bateriei, la necesitățile casei, inclusiv în timpul iernii, când există mai puțină lumină solară.

Un dezavantaj poate fi costul ridicat pentru tipuri de baterii de stocare curent și al invertoarelor Off-Grid, ceea ce face sistemele mai scumpe, dar foarte eficiente.

Sisteme hibride

Sistemele hibride le combină pe cele care permit stocarea energiei, cu cele care descarcă energie electrică în rețeaua publică, totul depinzând de cantitatea de energie electrică generată de sistemul de panouri și de nevoile de consum ale casei. Acesta poate fi completat și cu surse de backup, de exemplu un generator electric.

Aceasta înseamnă că panouri fotovoltaice cu baterii pot stoca energia solară generată pentru a fi utilizată în timpul nopții. Când este epuizată, alimentarea se face din rețea. Totodată, atunci când capacitatea maximă a bateriilor este atinsă, energia electrică produsă de panouri se transferată în rețea.

👉  Prosumatorul este persoana care produce energie electrică, prin intermediul unui sistem fotovoltaic, și folosește această energie pentru autoconsum, iar surplusul este injectat în rețea. Afla tot ce trebuie sa stii pentru a devenii prosumator.

Ce sunt bateriile solare

Parte dintr-un sistem pe energie solară, bateriile stochează surplusul de energie generat de panourile solare, care este folosit pentru a alimenta casa în zilele ploioase sau după apusul soarelui.

În absența bateriilor solare, energia produsă de panouri poate fi ineficientă și fluctuantă, aparatele electrice fiind funcționale doar atunci când este soare afară. Mai mult, energia electrică produsă de panourile solare și care nu este consumată se pierde. Bateriile solare acoperă și rezolvă aceste neajunsuri, furnizând energie atunci când nu este soare.

Cum funcționează bateriile solare

Bateriile solare dețin cheia pentru a debloca întregul potențial al energiei regenerabile. Orice unitate de energie suplimentară generată de panourile solare poate fi captată și stocată în baterii pentru o utilizare ulterioară, dar în limita capacității de stocare a bateriei.

Principiul de funcționare este simplu și se bazează pe unele reacții chimice care înmagazinează surplusul de electricitate ca energie potențială. Bateriile solare cresc fiabilitatea sistemelor de energie solară și scad dependența de rețeaua convențională.

👉 O baterie solara litiu-ion este ușoară și rezistă la sute de cicluri de încărcare. Bateriile cu plumb au capacitate mare de încărcare și nu permit scurgerea acidului. Bateriile fotovoltaice cu gel nu necesită întreținere.

Tipuri de baterii solare

Există patru tipuri principale de acumulatoare solare utilizate pentru înmagazinarea energiei fotovoltaice. Acestea sunt cu plumb-acid (similare bateriei automobilului cu combustie), litiu-ion, nichel-cadmiu și bateriile cu flux.

Bateriile cu plumb

Clasice, fiabile și rentabile, bateriile cu plumb sunt folosite de zeci de ani și sunt unul dintre cele mai comune tipuri de baterii utilizate. Deși nu pot înmagazina o cantitate mare de energie, sunt rentabile mai ales prin fiabilitatea lor, fiind o alegere comună ca parte dintr-un sistem de energie solară.

Progresele tehnologice recente au îmbunătățit durata de viață a acestor baterii, ceea ce le face o opțiune viabilă ca acumulator de energie solară.

Ca principiu, bateria auto este buna pentru sistem fotovoltaic, deși cele pentru înmagazinarea de energie electrică din panourile solare au o serie de particularități care le sporesc eficiența.

Bateriile litiu-ion

Tehnologia din spatele bateriilor litiu-ion este mult mai nouă și face din acestea soluția optimă de acumulatori pentru panouri solare. Marele beneficiu este că au o capacitate mare și foarte mare, sunt ușoare și compacte.

Suportă foarte multe cicluri (peste 5000) de încărcare-descărcare. Dezavantajul este reprezentat de costurile ridicate și riscul de a lua foc.

Bateriile cu nichel-cadmiu

Această variantă de acumulatori pentru panouri fotovoltaice este rareori folosită în medii rezidențiale, dar este frecvent folosită în aviație și industrie. Beneficiile sunt legate de durabilitatea și capacitatea mare de a acumula energie potențială, iar dezavntajele de componeta toxică pe care o reprezinta cadmiul.

Bateriile cu flux

Sistemele de acest tip depind de reacțiile chimice produse de electroliții. Au o eficiență ridicată, dar capacitatea de a acumula energie este proporțională cu volumul lichidului electrolitic. Pentru a fi rentabile, au nevoie de rezervoare mari.

Cum alegi cele mai bune baterii solare

Centralele solare au nevoie de baterii pentru stocarea energiei electrice produse, dacă utilizezi sisteme Off-Grid și hibride. De alegerea celor mai bune baterii pentru panouri fotovoltaice depinde stabilitatea sistemului.

Pentru o casă cu panouri fotovoltaice, sistemul de acumulatori trebuie să ia în calcul media de zile din an cu expunere la soare. În funcție de toate acestea, se poate face o opțiune pentru bateriile solare potrivite. Se ține seama și de elemente tehnice ale bateriei solare, astfel:

• capacitatea bateriei solare este măsurată în kilowați-oră și influențează direct energia pe care o poate înmagazina, pentru o alimentare continuă chiar și în perioadele de lumină solară limitată;
• siguranța în funcționare implică și condițiile de stocare, modul de întreținere și intervalul de temperatură la care funcționarea este optimă, precum și posibilitatea de reciclare;
• costul de achiziție trebuie raportat la capacitatea și durata de viață a bateriei solare;
• garanția producătorului poate ajuta la alegerea unei baterii fotovoltaice bune și este o dovadă a fiabilității și performanței.

Câte panouri solare sunt necesare pentru o casă

Se poate evalua relativ simplu câte panourilor fotovoltaice sunt necesare pentru o casă, luând în calcul o serie de caracteristici pentru a stabilii cum va fi alcătuit un sistem panouri fotovoltaice pentru o casă, astfel încât acesta să răspundă necesităților.

Ca principiu general valabil, este util ca sistemul final să fie mai mare decât necesarul estimat. În felul acesta, centrala solară va suporta introducerea de noi consumatori, fără să să modifici instalația.

Pentru a stabili exact numărul de panouri solare pentru casă, sunt necesare câteva etape, după cum urmează:

1. Panta acoperișului și orientarea acestuia, în raport cu traiectoria aparentă a soarelui, dat fiind faptul că eficiența panourilor fotovoltaice este mai mare când sunt orientate spre sud, iar înclinația acoperișului este în intervalul de 15 până la 40 de grade.
2. Consumul anual de energie, măsurat în kWh, cuprinde toate aparatele electrice din locuință și depinde de frecvența utilizării acestora. Se consideră că valoare medie circa 2.500 kWh pe an. Este necesar a stabili și un consum lunar, dat fiind faptul că acesta variază semnificativ în funcție de perioada din an.

Valorile și datele obținute trebuie raportate la puterea instalată a panourilor fotovoltaice. Producătorii oferă informații despre puterea panourilor în condiții ideale. În general, acestea au o putere nominală cuprinsă între 250 și 550 W, însă în calcule este indicat a se utiliza o valoare medie, mai mică decât cea absolută, indicată, tocmai pentru că în practică nu se ating decât ocazional situații ideale de expunere a panourilor la lumină.

1. Un alt criteriu este rata de producție a unui sistem de panouri solare, acestea reprezentând raportul dintre energia electrică estimată produsă de sistem într-un an și puterea nominală reală a sistemului. Ideal, valoarea raportului este 1 dar, din nou, realitatea arată că acesta este variabil și depinde de condițiile meteo, poziția geografică.

În funcție de toate aceste valori poate fi estimată cât de mare va fi instalația de panouri fotovoltaice pentru casă. De regulă, numărul de panouri necesar variază între 8 și 15. Cu cât puterea acestora este mai mare, numărul lor scade.

👉  Panouri fotovoltaice – o solutie sustenabila pentru un viitor verde! Pentru a beneficia de toate avantajele pe care acestea le oferă, documentează-te atent înainte și solicită consilierea unui expert.

Întrebări frecvente

Cum alegi soluția optimă dintre tipurile de panouri solare care există?

În funcție de necesarul de panouri pentru casă, soluția optimă este dată de cele care oferă cel mai bun raport dintre preț și puterea instalată. Se ia în calcul și suprafața acoperișului, dar și greutatea panourilor. Toate elementele concură la alegerea soluției optime.

Câte panouri fotovoltaice sunt necesare pentru o centrală electrică?

Criteriul principal de la care se pleacă este puterea centralei electrice. În funcție de această valoare, se poate stabili ușor numărul de panouri electrice necesare. Ține cont și de puterea nominală a panourilor și de rata de conversie a energiei solare în energie electrică, care poate varia în funcție de calitatea panourilor.

Ce poți alimenta cu un panou solar?

Un panou cu putere nominală de 250-300 W poate oferi energie pentru încărcarea a 3-4 telefoane mobile și a unui laptop sau poate încălzi 100 de litri de apă la 35 de grade Celsius, poate ilumina o curte exterioară eficient sau două camere, fiecare cu câte două becuri led, ori poate oferi energie pentru irigarea a 10 mp de teren sau pune în funcțiune un ventilator sau un televizor cu diagonală medie.

Cât curent produce un panou fotovoltaic?

Curentul produs de un panou fotovoltaic depinde de mai mulți factori, cum ar fi puterea nominală a panoului, nivelul de expunere la lumină solară, temperatura ambientală și eficiența panoului. În general, panourile fotovoltaice au o putere nominală specificată în wați (W), iar curentul este rezultatul puterii împărțite la tensiune.

Pentru un panou fotovoltaic cu puterea nominală de 300 W și o tensiune de 30 V, curentul ar fi:

300 W / 30 V = 10 A.

Este important să menționăm că curentul produs de un panou fotovoltaic nu este constant și variază în funcție de nivelul de lumină solară. În condiții ideale de iluminare solară directă, panoul ar putea atinge puterea nominală și curentul maxim specificat în specificațiile tehnice.

Pentru a obține o estimare mai precisă a curentului produs de un panou fotovoltaic specific, este recomandat să consulți specificațiile tehnice ale panoului.

Câte panouri fotovoltaice sunt necesare pentru 3 kw?

Pentru o putere totală de 3 kW, trebuie să ții cont de puterea nominală a fiecărui panou și de eficiența generală a sistemului. Pentru panouri fotovoltaice cu o putere nominală medie de  400 W și o eficiență a sistemului de aproximativ 80%, ar fi necesare aproximativ 8 panouri.

Cât produce un sistem fotovoltaic de 5 kw?

În general, un sistem fotovoltaic de 5 kW poate produce în jur de 5.000 kWh de energie electrică pe an în condiții medii. Această cifră poate varia în funcție de locație și de factorii de mediu și de performanța panoului.

Câte panouri fotovoltaice sunt necesare pentru 5 kw?

Pentru o putere totală de 5 kW, trebuie să ții cont de puterea nominală a fiecărui panou și de eficiența generală a sistemului. Pentru panouri fotovoltaice cu o putere nominală medie de 400 W și o eficiență a sistemului de aproximativ 80% ar fi necesare aproximativ 13-14 panouri.

Soarele este o resursă inepuizabilă care aduce doar beneficii. O centrală solară alimentată prin panourile fotovoltaice duce costurile pentru energia consumată la zero și te transformă în producător de energie verde.

Sursa foto: Shutterstock.com