V današnjem času, ko se vedno bolj zavedamo potrebe po trajnostnem načinu življenja in ohranjanju okolja, je vprašanje uporabe sončnih elektrarn postalo izjemno aktualno. Sončna elektrarna – da ali ne? To je vprašanje, ki se postavlja v mnogih gospodinjstvih in podjetjih po vsem svetu.
Da bi odgovorili na to vprašanje, se moramo najprej seznaniti z delovanjem sončnih celic, njihovimi koristmi, potencialnimi omejitvami ter vplivom na našo okolico. V tem članku bomo raziskali, kako sončne celice delujejo, komu najbolj koristijo sončni paneli/moduli, kdaj se splačajo sončni moduli, koliko stanejo sončni moduli, ter prednosti in morebitne pomanjkljivosti sončnih elektrarn.
Katerim domovom najbolj koristijo sončni paneli/moduli?
Sončne elektrarne so uporabne tako za gospodinjstva kot večje industrije. Potrebno je izbrati primerno velikost sončne elektrarne, ki pokriva porabo oz. potrebo po električni energiji. Pri tem so poleg navadnih stanovanjskih hiš zanimiva še kmetijska poslopja, ki porabljajo veliko več energije, s sončno elektrarno pa lahko postanejo samooskrbne. Sončna elektrarna je primerna tudi za večja proizvodna podjetja, saj lahko pokrijejo del ali celotno potrebo po električni energiji. Ne glede ena to, na katerem namenskem objektu je postavljena sončna elektrarna, morajo vse upoštevati sledeče: postavitev je odvisna od lege objekta, predvsem osončenosti (južna stran je v tem primeru najbolj izkoriščena), naklon modulov. Velikost sončne elektrarne se določi glede na porabo objekta.
Elektrarna na strehi hiše najbolj koristi tistim domovom, ki imajo porabo električne energije pretežno v času, ko sončna elektrarna na strehi električno energijo tudi proizvaja in se zato v omrežje v tem času oddajajo samo viški. Pomanjkljivost sončnih elektrarn zaradi časovne neusklajenosti proizvodnje in porabe električne energije, pa se da bistveno zmanjšati ali celo odpraviti, z vgradnjo shranjevalnikov energije oz. baterijskih sistemov.
Kako delujejo sončne celice?
Zelo kratka razlaga:
Energija sonca je sestavljena iz fotonov, ki padajo na zemljo in se od nje odbijajo. Solarni modul omogoča, da uporabijo fotone za izbijanje elektronov iz atomov, pri čemer se zaradi trkov ustvari gibanje elektronov, kar poznamo kot električni tok. Takšno funkcijo imajo fotovoltaične celice.
Solarni moduli so monokristalni in polikristalni, izkoristek je boljši pri prvih, saj pretvorijo okoli 25% sončne energije.
Fotovoltaična celica je sestavljena iz dveh plasti polprevodnika, ponavadi je to silicij. Ena last je negativno nabita, druga pozitivno. Stik med njima ustvari električno polje, za kar pa moramo dodati nečistoče oz. dodatne materiale, da se električno polje sploh ustvari. V eno plast dodamo fosfor, da pridobimo proste elektrone negativnega naboja, v drugo plast pa bor, da dobimo pozitiven naboj. Ob izpostavljenosti soncu, fotoni zadanejo celico, kar povzroči premik elektronov. Nastane električni tok.
Podrobnejša razlaga:
Sončne celice oz. fotonapetosti moduli omogočajo neposredno pretvorbo sončnega sevanja v električno energijo, tako imenovana fotovoltična pretvorba. Celica je izdelana iz polprevodnega materiala, ponavadi je to silicij, ki se mu dodajajo nečistoče – atome bora in fosforja, postopek se imenuje dopiranje. Z dodajanje fosforja dobimo sloj imenovan tip n (presežek negativno nabitih delcev), z dodatkom bora pa sloj tipa p (ustvarjanje vrzeli). Pomembno je, da so atomi silicija vezani v kristalno rešetko, valenčni oz. prosti elektroni tvorijo valenčno vez s sosednjim atomom silicija. Ob pojavu sončne svetlobe oz. fotonov pa se elektroni (negativen predznak) iz valenčnega pasa premaknejo v prevodni pas – lastnost, da lahko snov prevaja. Pri tem prehodu elektrona nastane vrzel oz. praznina, ki ima pozitiven predznak.
Sončna celica je tako sestavljena iz polprevodnika, ki tvori p-n spoj. V teh najdemo presežke prostih elektronov in vrzeli, ki se v stanju, ko sončna celica ni izpostavljena sončni svetlobi rekombinirajo. Na strani polprevodnika p se na robu spoja ustvari lokalno območje z negativnim nabojem (visoka koncentracija elektronov), na strani polprevodnika tipa n pa lokalno območje pozitivnega naboja z visoko koncentracijo vrzeli. Ta stik pozitivnega in negativnega naboja povzroči razliko električnih potencialov, kar lahko zaznamo kot majhno električno napetost. Nastane neto tok, ki teče skozi spoj.
Ko pa na sončno celico padajo sončni žarki pride do fotovoltaičnega efekta. Fotoni se zaletijo v polprevodnik, kar ima za posledico prenos prostih elektronov, ki potujejo skozi območje polprevodnika tipa n, vrzeli pa potujejo skozi polprevodnik tipa p do površinskih kontaktov (imenujemo jih tudi tokovni kolektorji). Vrzeli se skoncentrijajo na spodnji kontaktni površini, elektroni pa na zgornji. Če sta površini med seboj povezani, stečejo elektroni po vodniku do vrzeli, se rekombinirajo in nastane stalen tok elektronov, ki ga poznamo kot električni tok. Sončne celice tako proizvajajo enosmerni tok, ki ga s pomočjo inverterja oz. razsmernika pretvorimo v izmenični tok.
Zgradba silicijeve sončne celice:
- Tanek sloj polprevodnika n – na njega so pritrjeni kontakti. Oboje je premazano z antirefleksnim premazom in zaščiteno s plastjo stekla.
- Debelejši sloj polprevodnika p – premazan s kovinsko prevleko, ki predstavlja elektrodo, zagotovi pa celotno trdnost sončne celice
Kdaj se splačajo sončni moduli
Veliko ljudi se sprašuje, ali se sploh splača imeti sončno elektrarno. Z imetjem le te smo samooskrbni glede električne energije, pri tem se nam zniža strošek plačevanja elektrike. Manj smo odvisni od distributerjev, na gibanje cen električne energije na domačem trgu smo manj občutljivi. Skrbimo za neogljičen in trajnosten razvoj, kar nam določajo evropske smernice (pridobivanje električne energije iz obnovljivih virov energije). Življenjska doba sončnih elektrarn znaša vsaj 30 let, moduli so narejeni iz materialov, ki jih bomo lhko reciklirali (silicij, aluminij, baker, steklo,..).
Investicija sem na lahko povrne v 7 do 10 letih. Kdaj se nam bo investicija povrnila je odvisno od porabe elektrike in po kakšni ceni plačujemo elektriko pred postavitvijo samooskrbe.
Koliko stanejo sončni moduli? Kaj vpliva na ceno?
Tu bomo za izhodišče vzeli Enerson sončne elekrarne, za lažjo predstavo.
Sama cena sončne elektrarne je sestavljena iz več postavk. Odvisna je od velikosti oz. moči sončne elektrarne, kakšna je njena lokacija in oblika strehe (pomembno ali so lahko moduli urejeni vodoravno in pravokotna ali je na strehi več objektov, ki motijo urejeno razporeditev modulov) in izbire proizvajalca komponent.
Poda se cena za sončne module, primeren razsmernik glede na željeno velikost sončne elektrarne (cena je odvisna od posamezne velikost inverterja), dodajo se primerni optimizerji in podkonstrukcija, ki se lahko razlikuje glede na tip kritine. V ceno je vključen tudi elektromaterial in delo za pripravo dokumentacije.
Več o neto meritvah pri obračunu samooskrbe sončnih elekrarn.
Koristi sončnega sistema oz. sončne elektrarne
Prednost uporabe sončne elektrarne je predvsem, da je to obnovljiv vir energije, ki deluje brez škodljivih emisij (najbolj pomembno brez CO2). S tem pripomoremo k trajnostnemu razvoju in zeleni ekonomiji. Naprave so neslišne in ne predstavljajo dodatne obremenitve v smislu nove gradnje, saj jih montiramo na obstoječe strehe (z izjemo dvoosnih sledilnikov, ki v gospodinjstvih niso prevladujoča).
Sončni sistem predstavlja samooskrbnost, kar pomeni, da se proizvede dovolj elektrike za normalno delovanje vseh električnih naprav. Pri klasični sončni elektrarni se neporabljena elektrika daje v distribucijski sistem, v hibridnem sistemu pa se lahko viški električne energije shranjuje v bateriji. Prav zaradi tega pride do nižje cene oz. prihrankov pri plačilu elektrike, kjer pa je z letom 2024 vstopil v veljavo nov sistem. Klasično smo do tega leta imeli obračunavanje po sistemu net metering, kar pomeni letni obračun razlike električne energije, ki je bila oddana v omrežje kot višek in tiste, ki smo jo iz omrežja prejeli, da smo pokrili svoj primanjkljaj. Pri tem se še kljub samooskrbi z električno energijo plača strošek obračunske moči in prispevek, povezan s priključno močjo priključka in DDV. Po novem sistemu pa se račun omrežnine določi v pogodbi o samooskrbi, ki je odvisna od dobavitelja električne energije. Obračuna se celotna proizvedena električna energija, ki je bila oddana v sistem ali iz njega vzeta in ne razlika med oddano in prejeto električno energijo, kot je bilo to v sistemu net metering.
Obstajajo tudi subvencije, ki jih lahko lastnik/uporabnik sončne elektrarne zaprosi na Eko skladu. Za zdaj te vrednosti znašajo 50€ na kW velikosti sončne elektrarne, v primeru hibridnega sistema pa znaša 500€ na kW instalirane moči upoštevaje minimalno potrebno velikosti baterijskega sistema.
Potencialne pomanjkljivosti sončne elektrarne
Morebitne omejitve bi lahko predstavljala začetna investicija sončne elektrarne, kjer manjša kot je elektrarna, večji je strošek na kilovat. Pri tem se pa moramo zavedati, da je pomembno velikost sončne elektrarne prilagoditi na realno porabo objekta.
Potrebno je vzdrževanje elektrarne, priporoča se čiščenje modulov. Nabere se veliko umazanije in prahu, kar zmanjšajo učinkovitost modulov, posledično imamo manjšo proizvodnjo električne energije. Edina pomankljivost je, da je proizvodnja elektrike odvisna od vremenskih razmer, kar pomeni, da ob sončnih dnevih proizvedemo veliko energije, ob oblačnih in deževnih dnevih pa občutno manj.
Več o čiščenju sončnih elekrarn.
Zaključek
Sončne elektrarne se izplačajo, ko uspešno pokrijejo potrebo po električni energiji v objektu, hkrati pa omogočijo zmanjšanje stroškov elektrike. To pripomore k večji neodvisnosti od tradicionalnih distributerjev električne energije ter zmanjša vpliv nihanj cen električne energije na vaše finančno stanje. Povrnitev investicije v sončno elektrarno se običajno zgodi v obdobju 7 do 10 let, kar je odvisno od vaše porabe električne energije in cene elektrike, ki ste jo plačevali pred postavitvijo sončne elektrarne.
Cena sončnih modulov je pomemben dejavnik, ki vpliva na končno naložbo. Ta cena je odvisna od več dejavnikov, vključno z močjo elektrarne, njeno lokacijo ter izbiro proizvajalca komponent. Poleg tega je priporočljivo tudi zavarovanje sončne elektrarne, ki vas bo zaščitilo pred morebitnimi škodami, kot so toča, požar, udar strele in podobno.
Glede na podnebne spremembe in potrebo po zmanjšanju emisij ogljikovega dioksida je investicija v sončno elektrarno tudi korak k trajnostnemu razvoju. Sončne elektrarne so obnovljiv vir energije, ki ne povzroča škodljivih emisij, kar prispeva k zeleni ekonomiji in ohranjanju okolja. Poleg tega so sončne elektrarne zasnovane za tiho delovanje in se enostavno integrirajo na obstoječe objekte, kar ne povečuje obremenitve v smislu nove gradnje.
Pogosta vprašanja – FAQ
Vprašanja glede zavarovanja sončne elektrarne?
Vsem priporočamo, da si sončno elektrarno seveda zavarujejo, pri čemer se naj obrnejo na željene zavarovalnice, ki ponujajo to možnost in z njimi sklenejo zavarovanje. Zavaruje se lahko proti toči, požaru, udaru strele, viharju itd.
Kako pridobiti soglasje za sončno elektrarno?
Za soglasje je potrebno oddati enotno vlogo na Elektro. Glede na elektrodistribucijsko omrežje se dodeli soglasje za postavitev sončne elektrarne ali pa se vloga zavrne.
