Zaradi zmanjšane količine energentov fosilnega izvora in povečanja cen le teh, se je na trgu pojavila nova, čista rešitev; uporaba obnovljivih virov energije, med katere spada tudi sončna energija. Sončne elektrarne predstavljajo samooskrbnost in upoštevajo ciljev trajnostnega razvoja, saj s svojim delovanjem ne škodujejo okolju (zmanjšujejo proizvodnjo toplogrednih plinov).
Za maksimalen izkoristek sončne energije je potrebno določiti pravilno postavitev sončnih modulov, njihovo orientacija in naklon. Za Slovenijo je primerna postavitev modulov na južni strani z naklonom med 10o in 30o.
Sorodna vsebina: Sončna elektrarna da ali ne?
Izbira prave smeri za sončne module
Dotok energije sončnega obsevanja je glede na različne geografske širine različen. Obsevanost je maksimalna na ekvatorju in minimalna na polih. Na količino sončnega sevanje vpliva več dejavnikov. Eden izmed njih je vreme. Sončno sevanje se namreč ob prehodu iz vrha Zemlje skozi ozračje slabi. Dogaja se sipanje v ozračju, odboj svetlobe in adsorpcija v oblakih, tako da direktno do tal pride 58% sončnega sevanja. 9% se takoj odbije od tal, zemlja torej absorbira 49%. Za absorbiranje svetlobe pa je pomemben tudi albedo oz. koeficient odbojnosti, ki pove, koliko svetlobe se od površine odbije. Temnejša je površina, manj imamo odbite svetlobe, zato se npr. morje hitreje segreje kot kopno.
Za kraje po Slovenija obstajajo analize sončnega obsevanja v W/m2. Pri tem se upošteva orientacija neba in naklon, obsevanje se izračuna za vsak mesec in sešteje na letni ravni. Analize so pokazale, da je najboljša skupna letna energija sonca po kWh/m2 prav na južni strani pri naklonu 30 stopinj. Takrat lahko izkoristimo maksimalno sončno obsevanost. Vrednosti so določene 30 letnega obdobja, pri tem se osončenost giblje okoli 1300 kWh/m2 na Primorju, v osrednji Sloveniji okoli 1200 kWh/m2, malo višje vrednosti (okoli 1240 kWh/m2 ) veljajo za severovzhodni del Slovenije.
Južna stran je najboljša za postavitev sončnih modulov, saj prejme največje število sončnih ur, lahko rečeno tudi največjo količino sončnih žarkov (svetlobe) na enoto površine, na leto. Alternativno se lahko moduli namestijo na vzhodno in zahodno stran, a je njihova učinkovitost nekoliko manjša zaradi manjšega sončnega obsevanja oz. obsevanja samo v določenem delu dneva (dopoldan na vzhodu, popoldan na zahodu). Severna stran je najmanj primerna za postavitev sončnih modulov, saj je sončno obsevanje za tretjino manjše kot na južni strani.
Optimalni kot nagiba sončnih modulov
Gostota energijskega toka na površini je poleg geografske širine odvisna od vpadnega kota sevanja. Največjo površino obsevanja dobimo, če imamo sončne žarke pod kotom 30 stopinj (2-krat več obsevanja kot pri žarkih, ki na površino padajo pod kotom 90 stopinj). Da pravilno izrabimo sončno sevanje moramo poznati njegov tip vpadnega sevanja in količino, ki se spreminja glede na vremenske razmere, del dneva in letne čase. Čez dan se gostota moči sončnega sevanja spreminja, najmanj sonca imamo zjutraj in zvečer, saj se manj sevanja absorbira skozi atmosfero, največ pa opoldne.
Sončno obsevanje se razlikuje tudi glede na letne čase. Za osrednjo Evropo naj bi bila količina vpadne svetlobe v poletnih mesecih 5 krat večja kot v zimskih. Če bi osončenost primerjali z državami ob Ekvatorju bi ugotovili, da imajo na razpolago 2 krat več sončne energije kot jo imamo v Sloveniji.
Več o orientaciji strehe za sončno elektrarno.
Vpliv oblikovanja strehe na postavitev sončnih modulov
Postavitev modulov je odvisna od naklona, tipa strehe in njene razgibanosti. Najlažje je sončno elektrarno namestiti na dvokapnico, brez drugih posebnosti ali pa na ravno streho. Ker pa ima veliko hiš dimnike in strešna okna je potrebno postavitev prilagoditi. Tudi na zahtevnejših strehah (velika zasedenost streh s strešnimi okni, razgibane strehe) je mogoča postavitev sončne elektrarne, moduli pa so razporejeni glede na obliko strehe. Pomemben je tudi tip strešne kritine, saj vsaka zahteva svoj tip podkonstrukcije.
Glede na različne naklone streh, je najboljša rešitev, da so vsi sončni moduli pod istim kotom in južni strani, saj tako izkoristimo največ sončne energije. V primeru ravne strehe se moduli povzdignejo s konstrukcijo pod določen kot, pri tem moramo biti pazljivi, da ne pride do prekrivanja oz. senčenja modulov! To pomeni, da morajo biti dovolj narazen, da maksimalno izkoristimo sončni modul. Pri ravnih strehah orientacija hiše ni več pomembna, saj se lahko postavitev modulov prilagodi. Na ravnih strehah se pogosto uporabi vzhodno-zahodna orientacija modulov, saj na ta način bolje izkoristimo površino strehe. Ob tem dobimo na posamezen modul manjšo količino kWh, vendar več kWh na celotni strehi in ob nižjih cenah sončnih modulov se takšen kompromis izplača.
Pomembni so tudi pogoji, da se sončni moduli lahko sploh montirajo na streho – načeloma so lahko nameščeni na vse vrste kritine, ostrešij in strehe različnih oblik. Ključni komponenti za določitev sta naklon, usmeritev strehe in uporabna površina, na katero jih lahko namestimo – dimniki, strešna okna, zračniki, senčenje zaradi sosednje stavbe ali dreves,… Gradnja se odsvetuje v primerih dotrajane strehe, kjer se streha ne žili zamenjati.
Izbira vrste sončnih modulov
Izbira modulov je odvisna od strehe oz. njene zasedenosti, pri tem lahko prilagajamo moč napetostnih modulov, ki jih namestimo na streho – 380W, 410W, 425W, 435W, saj se moduli razlikujejo po površini oz. dolžini in širini modulov.
Kaj pa možnosti postavitve sončnih modulov na tleh?
Postavitev modulov je poleg streh možna tudi na tla, govorimo o t.i. prostostoječih sončnih elektrarnah. Pri tem se lahko uporabljajo tudi sledilniki sonca, ki lahko prilagajajo svoj naklon in usmeritev modulov ter se ves čas obračajo proti soncu (horizontalno in vertikalno sledijo soncu). Moduli prejmejo tako več sončne sevanja zaradi sledenja soncu. Prednosti postavitev modulov na tla, so daljša življenjska doba zaradi drugačne podkonstrukcije (ta naj bi zdržala 60 let).
Moduli so lahko postavljeni kjerkoli, saj ne potrebujemo strehe za njihovo izgradnjo, pri tem pa imajo večji možni izkoristek zaradi optimalne usmerjenosti, ki jo dosežemo s sledenjem soncu (absorbira se več sončne svetlobe). Vzdrževanje in čiščenje modulov je lahko dostopno. Postavitev eno ali dvoosnih sledilnikov je dražja glede na elektrarne na običajnih nosilnih podkonstrukcijah, vendar pa na enoto instalirane moči dobimo tudi več proizvedenih kWh.
Zaključek
Postavitev sončne elektrarne je premišljen proces, kjer s pomočjo smernic za pravilno postavitev modulov, določitvijo pravilne velikosti elektrarne in izbiro elementov prispevamo k ohranjanju okolja, ki je glavna tematika današnjega sveta. O potencialni investiciji je priporočeno individualno svetovanje, pri čemer vam bodo strokovnjaki za sončne elektrarne svetovali glede postavitve SE tako, da boste najbolje izkoristili potencial sončne energije.
