Pridobivanje energije iz sončnih celic je eden izmed najbolj dostopnih in priljubljenih obnovljivih virov na svetu. S povečanjem zavedanja o podnebnih spremembah in iskanjem alternativnih virov energije, sončne elektrarne predstavljajo ključen korak k trajnostni energiji. A moč takšnega sistema je odločilna; od nje je odvisna učinkovitost.
Kaj vse vpliva na moč vaše sončne elektrarne in kako zagotoviti njeno optimalno delovanje si lahko preberete spodaj. Osredotočili se bomo na ključne dejavnike, kot so usmeritev in naklon modulov, izbira komponent, vpliv senc ter vzdrževanje sistema, ki vsi skupaj igrajo pomembno vlogo pri doseganju najboljše učinkovitosti sončne elektrarne.
Velikost in učinkovitost sončnih modulov
Moč elektrarne neposredno vpliva na velikost fotovoltaičnih modulov, saj je moč modulov odvisna od števila celic in njihove učinkovitosti. Višja moč zahteva večje ali bolj učinkovite module, saj je velikost modulov povezana s številom celic, ki jih vsebujejo.
Z napredkom tehnologije smo iz modulov moči 200W prišli do moči 700W in več, pri čemer večja kot je moč modula, večja je dimenzija modula. Za domače sončne elektrarne se danes uporabljajo moduli moči okoli 450W, saj s takšnimi dimenzijami optimalno pokrijemo streho, pri tem pa imamo dovolj prostora za zadostno velikost elektrarne, ki bo pokrivala potrebe gospodinjstva.
Z izboljševanjem moči modulov se je izboljšal tudi izkoristek posameznega modula. Učinkovitost posameznih fotovoltaičnih celic se meri kot delež sončne energije, ki se pretvori v električno energijo. Ta danes namreč dosega pri skoraj vseh proizvajalcih modulov okoli 22%, določene serije dosežejo že 25% izkoristek modula.
Razvoj novih tehnologij, kot so bifacialne celice, tandem celice in perovskitne celice, povečuje učinkovitost. Bifacialne celice absorbirajo svetlobo z obeh strani, medtem ko tandem celice združujejo različne materiale in dosegajo učinkovitosti okoli 30%. Sistemi za sledenje soncu dodatno povečujejo proizvodnjo električne energije, saj omogočajo modulom, da se usmerjajo proti soncu.
S povečanjem učinkovitosti in novimi tehnologijami lahko elektrarne z manjšim številom modulov dosežejo višjo moč, kar optimizira prostor za montažo in zmanjša stroške namestitve.
Kakovost in vrsta materialov
Obstaja več vrst sončnih modulov, ki se po strukturi delijo na monokristalne, polikristalne in tankoplastne.
Monokristalni moduli so izdelani iz enega samega kristala silicija. So najbolj učinkovit tip modulov, saj dosegajo visoke izkoristke nad 20 % in so tudi najbolj prodajani sončni moduli. Vidimo jih lahko na skoraj vseh streh.
Polikristalni moduli so narejeni iz več kristalov silicija, kar jih naredi nekoliko manj učinkovitih, z izkoristkom okoli 15-18 %. So cenejši in lažji za proizvodnjo, vendar so njihovi izkoristki nekoliko nižji od monokristalnih modulov.
Tankoplastni moduli so izdelani iz tankih plasti fotovoltaičnih materialov, pogosto na osnovi amorfnega silicija. Ti moduli so manj učinkoviti, z izkoristkom okoli 10-12 %, vendar so lažji in fleksibilnejši, kar omogoča enostavno namestitev na različne površine.
Seveda ima vsak tip modulov svoje prednosti in slabosti. Monokristalni moduli imajo visoko učinkovitost in dolgo življenjsko dobo, a so lahko dražji od polikristalnih modulov. Polikristalni moduli so cenejši in enostavnejši za proizvodnjo, a nekoliko manj učinkoviti, potrebujejo pa tudi več prostora, da dosežemo enako moč elektrarne kot pri monokristalnih modulih. Pozitivna lastnost pri tankoplastnih modulih je njihova fleksibilnost in dobro delovanje v slabih svetlobnih pogojih, slabost pa nizka učinkovitost in večja potrebna površina.
Geografska lokacija in podnebje
Sončna svetloba in vremenski pogoji močno vplivajo na proizvodnjo energije sončnih elektrarn. Sončni moduli imajo največji izkoristek v jasnih in sončnih dneh. V oblačnih in deževnih dneh je proizvodnja energije pogosto nižja, saj oblaki in dež zmanjšujejo intenzivnost sončne svetlobe, ki doseže module. Letni časi prav tako igrajo pomembno vlogo. Poletni meseci običajno prinašajo več sončnih ur in višje temperature, kar povečuje proizvodnjo energije. Zimski meseci, ko so dnevi krajši in sončna pot nižja je proizvodnja manjša.
Na trajanje sončnega obsevanja poleg vremena in letnega časa vpliva še relief, geografska širina, vegetacija in poselitev.
V Sloveniji povprečno število sončnih ur znaša okoli 2000 ur na leto. Osončenost je odvisna tudi od regije. V zadnjem letu je bil kazalnik trajanja sončnega obsevanja največji v Zgornjesavski dolini in Julijskih Alpah, na Kozjaku in širšem območju Maribora, v okolici Snežnika in v jugovzhodni Sloveniji (vir: ARSO). Ti podatki so pomembni za načrtovanje in optimizacijo sončnih elektrarn, saj omogočajo boljše ocenjevanje potencialne proizvodnje energije v različnih regijah.
vir: ARSO
Nagib in orientacija strehe
Pravilna usmeritev in kot naklona strehe sta ključna dejavnika, ki vplivata na učinkovitost sončne elektrarne. Optimalna usmeritev modulov je južna stran, saj ta zagotavlja največjo izpostavljenost sončni svetlobi skozi dan.
Seveda je možno module postaviti tudi v smeri vzhod-zahod, kjer s proizvodnjo modulom dobimo še dobre rezultate. Predvsem neprimerna stran ta postavitev modulov je severna, saj moduli dobijo najmanj sončne svetlobe in s tem majhen izkoristek. Pomemben je tudi kot naklona strehe, ki je idealen med 30 in 40 stopinjami in omogoča optimalno zajemanje sončnih žarkov skozi celo leto. Naklon pripomore k maksimalnemu izkoristku sončne svetlobe, zlasti v zimskih mesecih.
Da bi zagotovili maksimalno izpostavljenost soncu skozi leto, je pomembno poleg pravilne lege in naklona upoštevati tudi lokalne vremenske razmere in geografsko lego. Na območjih z več sončnimi dnevi je pravilna usmeritev in naklon še posebej koristna za maksimalni izkoristek sončne elektrarne.
Senčenje in ovire
Na moč sončne elektrarne ima velik vpliv poleg lege modulov tudi senčenje, ki jih povzročajo drevesa, sosednje stavbe in druge ovire. Senčenje zmanjša proizvodnjo energije, saj tudi delno senčenje modula vpliva na celotno učinkovitost sistema. Ker na celoten modul sončna svetloba ne pada enakomerno, tudi proizvodnja tega modula ne mora dosegati takšnega izkoristka, kot bi ga lahko. Sončna elektrarna tako ne deluje s svojo polno močjo, kar je lahko problem pri večji porabi. Dodatek energije se mora torej prevzeti iz omrežja.
Optimizatorji so najučinkovitejša rešitev za zmanjšanje vpliva senc in raznih drugih ovir, ki preprečujejo osvetlitev (listje, ptičji iztrebki), saj omogočajo, da vsak modul deluje neodvisno od drugih. Tako, če je en modul senčen, ostali moduli še vedno lahko delujejo na svoji optimalni ravni, kar povečuje skupno proizvodnjo energije in zmanjšuje izgube.
Zmanjšanje vpliva senc se zmanjša tudi s pravilno načrtovano postavitvijo sistema ot. rednim vzdrževanje okolice (rezanje dreves in podobno). Z upoštevanjem teh dejavnikov se lahko učinkovitost in moč sončne elektrarne poveča.
Shranjevanje energije in razsmerniki
Izbira ustreznega razsmernika in baterij za shranjevanje presežka energije ima ključno vlogo pri učinkovitosti sončne elektrarne. Razsmernik je glavna komponenta sončne elektrarne, saj pretvarja enosmerno energijo, ki jo proizvajajo sončni moduli, v izmenično energijo, ki jo lahko uporabljamo v gospodinjstvu. Kakovostni razsmerniki (s tujko: inverterji) zagotavljajo višjo zanesljivost, kar pomeni, da bo več energije pretvorjene in uporabljene. Prav tako so sposobni optimizirati delovanje sistema, kar dodatno povečuje izkoristek. Učinkovitost razsmernika se začne že pri samem načrtovanju sončne elektrarne, saj je glede na moč elektrarne potrebno dimenzionirati pravilno velikost razsmernika.
Glede na velikost sončne elektrarne in porabo pa je potrebno pravilno dimenzionirati tudi baterijski sistem za shranjevanje energije. Ta namreč omogočajo zadrževanje presežka energije, ki ga sončna elektrarna proizvede čez dan, kar je še posebej koristno v času, ko sončne svetlobe primanjkuje (jutra, večeri, oblačni dnevi).
S shranjevanjem energije se lahko le ta izkoristi pozneje, kar povečuje samooskrbo in zmanjšuje odvisnost od omrežja (večja avtonomija). Hranilnik pripomore tudi pri rezanju konic, kar pomeni, da ko je elektrika najdražja, se ta porablja iz baterijskega sistema. Sončna energija tako deluje kot zanesljiv vir energije skozi celo leto, ne glede na vremenske razmere.
Vzdrževanje in redni pregledi
Redno čiščenje modulov, pregledi in vzdrževanje so ključni za izboljšanje moči in učinkovitosti sončne elektrarne. Sončni moduli so pogosto izpostavljeni različnim vremenskim razmeram, prahu, smogu in drugim nečistočam, ki lahko zmanjšajo izkoristek pretvarjanja sončne svetlobe v električno energijo, zato je zelo pomembno redno čiščenje. Čiščenje sončnih modulov se priporoča na par let, odvisno je predvsem od naklona modulov, izpostavljenosti prašnih delcev. Nekatere sončne elektrarne je potrebno očistiti tudi letno.
Poleg čiščenja je pomembno redno pregledovanje sončne elektrarne. Tukaj štejemo redno preverjanje aplikacije, kjer je prikazana proizvodnja sončne elektrarne, prav tako pa ima aplikacijo možnost, da nas obvesti v primeru nedelovanja komponent ali drugi težav. Zato je pomemben tudi tehnični pregled, saj se lahko s pomočjo termovizijske kamere ugotovi možne poškodbe ali okvare komponent.
Tako se lahko izvede pravočasna zamenjava ali popravilo komponent. Z vsemi temi ukrepi ne le, da ohranjamo moč sončne elektrarne, temveč tudi podaljšamo njeno življenjsko dobo.
Povzetek
Ključni dejavniki, ki vplivajo na moč sončne elektrarne, vključujejo lego, naklon sončnih modulov, kakovost komponent, senčenje ter vzdrževanje. Geografska lega in izpostavljenost sončnim žarkom sta odločilna, saj območja z več sonca omogočajo višje izkoristke. Optimalna postavitev sončnih modulov lahko znatno poveča njihovo učinkovitost, medtem ko visokokakovostne komponente (moduli, optimizatorji, razsmernik) prispevajo k daljši življenjski dobi sistema. Pri tem pa je za zagotavljanje optimalnega delovanj sončne elektrarne potrebno redno čiščenje in pregledovanje sistema.
Če želite optimizirati moč svoje sončne elektrarne ali razmišljate o investiciji vanjo, se posvetujte s strokovnjaki na področju sončnih elektrarn, kot je naše podjetje Enerson. Pomagali vam bomo pri dizajniranju sončne elektrarne in za vas vodili celoten postopek od montaže do uradnega priklopa sončne elektrarne.
