V zadnjih letih smo priča hitri rasti uporabe sončne energije kot enega izmed ključnih obnovljivih virov energije. Vedno več ljudi in podjetij se odloča za namestitev sončnih elektrarn, saj prinašajo številne okoljske in finančne prednosti. Zmanjševanje ogljičnega odtisa in izkoriščanje čiste, neomejene energije sonca pomembno prispevata k varovanju okolja in zmanjševanju odvisnosti od fosilnih goriv.
Poleg tega pa so stroški namestitve sončnih elektrarn z napredkom tehnologije postali dostopnejši, prihranek pri računih za elektriko in možnosti prodaje presežka energije pa predstavljajo privlačno finančno spodbudo za številne uporabnike.
Osnovna ideja delovanja sončne elektrarne
Kot že samo ime pove, sončna elektrarna za vir energije uporablja sončno energijo. Gre za napravo, ki pretvarja sončno energijo v električno energijo. Sončni žarki padajo na sončne module, ki absorbirajo svetlobo in jo pretvorijo v enosmerni tok – ta proces imenujemo fotovoltaični učinek. Sončne celice, združene v solarne panele, proizvajajo električno energijo, ki se lahko uporablja za napajanje gospodinjstev in industrije ali pa se shrani za kasnejšo uporabo.
Glavna pretvorba energije poteka v sončnih modulih, zato je pomembno dobro poznati njihovo sestavo. Fotovoltaična celica je sestavljena iz dveh plasti polprevodnika, običajno silicija. Ena plast je negativno nabita, druga pozitivno.
Stik med njima ustvari električno polje, kar omogoča pretok električne energije. Da bi ustvarili to polje, moramo dodati nečistoče oz. dopante. V eno plast dodamo fosfor, ki prispeva proste elektrone z negativnim nabojem, v drugo plast pa bor, ki prispeva pozitiven naboj. Ko fotoni iz sončne svetlobe zadenejo celico, povzročijo premik elektronov, kar ustvari električni tok.
Komponente sončne elektrarne
Glavne komponente sončne elektrarne so:
1. Sončni moduli
Sončni moduli so najpomembnejša komponenta sončne elektrarne, saj absorbirajo sončno svetlobo in jo pretvarjajo v enosmerni tok. Zato je izbira kakovostnih modulov ključna.
Na voljo so različni tipi celic; najpogosteje uporabljeni so monokristalni in polikristalni moduli. Monokristalni moduli, ki so narejeni iz visoko čistega silicija, so najpogostejši zaradi večjega izkoristka. Njihova učinkovitost presega 20 %, življenjska doba pa se giblje med 25 in 30 leti. Polikristalni moduli so nekoliko manj učinkoviti (15–17 %), a še vedno zanesljivi.
Poznamo tudi tankoplastne module, katerih prednost je prožnost in s tem večja odpornost, vendar je njihova zmogljivost nižja v primerjavi z monokristalnimi moduli. Obstajajo tudi novejše generacije modulov, kot je biohibridna sončna celica, ki združuje organske in anorganske snovi, vendar so še v fazi raziskav.
2. Razsmernik
Razsmernik je “srce” sončne elektrarne, saj brez njega ni mogoče uporabiti energije, ki jo proizvedejo sončni moduli.
Razsmernik je naprava, ki pretvarja enosmerni tok (DC) v izmenični tok (AC), ki ga uporablja električno omrežje. Pri enosmernem toku električna energija teče v eno smer pri konstantni napetosti, medtem ko pri izmeničnem toku napetost niha med pozitivno in negativno vrednostjo.
Razsmernik sprejema enosmerni tok iz sončnih modulov in ga pretvarja v izmenični tok. Elektriko nato pošlje porabnikom, jo shrani v baterijo za kasnejšo uporabo ali pošlje presežek v omrežje. Poleg pretvorbe razsmernik spremlja delovanje modulov, nadzoruje proizvodnjo sončne energije in beleži podatke o proizvodnji električne energije.
3. Optimizatorji
Optimizatorji se pogosto dodajo k sončnim elektrarnam.
Optimizatorji omogočajo spremljanje proizvodnje energije posameznega modula, podatki pa se pošiljajo razsmerniku. Prednost tega sistema je, da je vsak modul neodvisen od drugih, kar omogoča lažje zaznavanje in odpravljanje morebitnih težav.
4. Merilnik električne energije
Merilnik električne energije je dodana vrednost sončne elektrarne, saj omogoča natančno spremljanje porabe energije.
Tako se lahko izognete dodatnim stroškom, povezanim z električno energijo. Preko aplikacije (odvisno od proizvajalca razsmernika) lahko uporabnik spremlja svoje navade glede porabe električne energije. Merilnik natančno prikazuje proizvodnjo in porabo energije, količino oddane energije v omrežje ter količino prejetega toka iz omrežja, kar pripomore k optimizaciji porabe.
5. Hranilnik električne energije
Hranilnik električne energije se lahko doda k sončni elektrarni.
Njegova funkcija je shranjevanje neporabljene proizvedene električne energije za kasnejšo uporabo. Energija iz baterije se lahko porabi, ko sončna elektrarna ne proizvaja energije (npr. ponoči ali ob slabem vremenu). Tako lahko gospodinjstva postanejo popolnoma samooskrbna, saj presežka energije ni treba oddajati v omrežje, ampak se shranjuje za kasnejšo uporabo.

Baterijski sistem je kompatibilen le s sončnimi elektrarnami, ki imajo hibridni razsmernik, saj ta omogoča porabo energije iz hranilnika.
Kako poteka postopek pridobivanja električne energije?
Postopek pridobivanja električne energije iz sončne svetlobe poteka v naslednjih korakih:
- Sprejem sončne svetlobe: Sončne celice absorbirajo fotone iz sončne svetlobe, kar povzroči nastanek električnega toka.
- Pretvorba energije: Do pretvorbe pride v celicah zaradi polprevodniškega materiala, kot je silicij. V sončni celici s pomočjo nečistoč nastane spoj dveh tipov polprevodnikov, na katerega pada svetloba. Ob tem se ustvarijo pari elektron-vrzel. Pod vplivom električnega polja se ti pari ločijo, kar povzroči nastanek električne napetosti, ki poganja električni tok. Električni tok nato teče do razsmernika, kjer se enosmerni tok pretvori v izmenični tok.
- Uporaba ali shranjevanje energije: Proizvedena energija se lahko takoj porabi, ko jo odjemalci v gospodinjstvu potrebujejo. Če potrebe po energiji v tistem trenutku ni, se presežna energija odda v omrežje ali shrani v baterijo, da se uporabi ponoči ali takrat, ko sončna elektrarna ne proizvaja več energije, potreba po njej pa še vedno obstaja.
Vrste sončnih elektrarn
Poznamo več vrst sončnih elektrarn:
- “Navadne” sončne elektrarne, pri kateri se presežek proizvedene energije iz sončnih modulov oddaja v omrežje. Kadar elektrarna ne proizvede dovolj energije, se potrebna elektrika pridobi iz elektrodistribucijskega omrežja. Pri večjih objektih je možna tudi prodaja presežne energije, oddane v omrežje. Gospodinjske sončne elektrarne pa so imele ugoden sistem net meteringa, kjer se enkrat letno poračunajo oddani viški energije z energijo, prevzeto iz omrežja.
- Otočne sončne elektrarne, niso povezane z omrežjem. To pomeni, da so 100 % odvisne od lastnega sistema za pridobivanje električne energije, saj iz elektrodistribucijskega omrežja ni mogoče pridobivati elektrike. Za shranjevanje proizvedene energije se uporabljajo baterijski sistemi, kamor se energija shrani in nato porabi po potrebi.
- Sončne elektrarne s hranilnikom, predstavljajo kombinacijo obeh zgoraj omenjenih sistemov. Sončna elektrarna ima hranilnik, v katerem se shranjuje presežek proizvedene energije. Ko je potrebna energija, se lahko črpa iz hranilnika. Elektrarna je hkrati povezana z omrežjem, kar omogoča tudi črpanje energije iz omrežja. Sistem omogoča visoko stopnjo energetske neodvisnosti.
Učinkovitost sončne elektrarne
Na učinkovitost sončne elektrarne vpliva veliko dejavnikov. Med najpomembnejšimi je lega sončnih modulov. Zaželena je južna stran, saj zagotavlja največjo osončenost čez dan, s tem pa maksimalno izkoristimo sončno energijo. Poleg lege je pomemben tudi naklon, pod katerim so moduli nameščeni (največji izkoristek dosežemo pri naklonu med 20 in 35 stopinjami).
Tudi izbira sončnih celic ni zanemarljiva; pri tem je ključni parameter izkoristek sončnega modula, ki se običajno giblje okoli 22 %. Seveda je proizvodnja sončne elektrarne najbolj odvisna od vremenskih razmer, vendar z upoštevanjem zgoraj omenjenih dejavnikov lahko proizvodnjo maksimiramo.
Poleg izbire kakovostnih komponent za sončno elektrarno se žal ne moremo izogniti izgubi energije, ki nastane v razsmerniku pri pretvorbi enosmernega toka v izmeničnega. Pretvorba je nujna, saj večina naprav deluje na izmenični tok. Izgube so se z napredno tehnologijo razsmernikov zmanjšale in zdaj znašajo med 2 % in 4 % na razsmernik.
Kako začeti?
Najpomembnejši podatek pri načrtovanju sončne elektrarne je letna poraba električne energije, saj na podlagi tega opredelimo velikost elektrarne. K temu moramo upoštevati tudi večje porabnike, ki bi jih morda v prihodnosti načrtovali, kot sta toplotna črpalka in polnilnica za električni avto.
Seveda je število modulov odvisno tudi od kapacitete strehe in proračuna investitorja, pri čemer je investiranje v sončno elektrarno postalo dostopna naložba. Glede točne velikosti je vedno najbolje posvetovati se s strokovnjaki na tem področju.
Pomemben segment sončne elektrarne je tudi njena montaža, pri čemer je izbira strokovno podkovanega izvajalca ključnega pomena. Montaža sončne elektrarne se začne s pritrditvijo podkonstrukcije na streho ter z namestitvijo modulov, ureditvijo razsmernika in vseh elektro del.
Montaža se lahko od hiše do hiše razlikuje zaradi strešne kritine, dostopa in morebitne potrebe po dodatni ureditvi števca ter prestavitvi na zunanjo stran. Sončna elektrarna zahteva minimalno vzdrževanje, vendar je ključnega pomena njeno redno pregledovanje in čiščenje. Sončno elektrarno lahko spremljate preko aplikacije, ki vas obvešča o morebitnih napakah. Samo čiščenje sončne elektrarne se priporoča na 4–5 let zaradi učinkovitega izplena proizvodnje.
Pot do energetske neodvisnosti
Sončne elektrarne igrajo ključno vlogo pri doseganju energetske neodvisnosti, saj omogočajo pridobivanje čiste in obnovljive energije neposredno iz sonca. Z zmanjšanjem odvisnosti od fosilnih goriv in nihanja cen energentov prinašajo dolgoročne finančne prihranke. Poleg tega prispevajo k zmanjšanju emisij toplogrednih plinov, kar je ključno za boj proti podnebnim spremembam in zagotavljanje bolj trajnostne prihodnosti za naslednje generacije.
Če želite narediti pomemben korak k trajnostnemu načinu življenja, je naložba v sončno elektrarno odlična zamisel. Ne boste le prihranili denarja za električno energijo, temveč boste tudi prispevali k čistejšemu okolju. Kontaktirajte nas in prihranite!