Sončna energija je naravna danost, ki predstavlja dolgoročno največji potencial za proizvodnjo električne energije. Električna energija, pridobljena iz sonca, je obnovljiv vir. Investicija v sončne elektrarne je tudi donosna naložba, ki jo odlikujejo enostavno obratovanje ter nizki stroški obratovanja in vzdrževanja. Fotovoltaika je tehnologija pretvorbe sončne energije neposredno v električno energijo. Proces pretvorbe je čist, zanesljiv in potrebuje le svetlobo kot edini vir energije.

Sončno energijo koristno uporabljamo na več načinov. Najenostavnejši je raba dnevne svetlobe - direktno segrevanje prostorov skozi okna. Z enostavnimi toplotnimi sprejemniki je možna posredna raba sončne energije za segrevanje sanitarne vode ali ogrevanje nizkoenergijskih hiš. Sončna energija se tudi skladišči v rastlinah in se sprošča, ko recimo zakurimo drva. Tudi vodni tok in veter, ki poganjata mline, turbine in vetrnice, nastajata zaradi vpliva sonca. Zaradi delovanja sonca so nastala tudi fosilna goriva, le da so nastajala nekaj sto milijonov let, v nekaj stoletjih pa jih bomo izčrpali. Zelo pomembna pa je pretvorba sončne energije v elektriko, ki je dragocena energija, saj z njo lahko svetimo, poganjamo elektromotorje, uporabljamo jo za delovanje gospodinjskih aparatov, nepogrešljiva je na področju računalništva in medijev ...

Najpreprostejši primer uporabe sončnih celic je napajanje žepnih kalkulatorjev, parkirnih ur in podobnih naprav. Z vgradnjo celic v module, združevanjem več modulov in z uporabo drugih elementov, kot so akumulatorji, regulatorji polnjenja in razsmerniki, lahko zgradimo poljubno močan sistem za oskrbo z električno energijo na katerikoli lokaciji, če je le na voljo dovolj sončnega sevanja.

Fotovoltaični sistemi

Prvi fotovoltaični sistemi (PV - sistemi) so z elektriko oskrbovali satelite in kasneje orbitalne postaje v vesolju. Danes jih uporabljamo v najrazličnejše namene, npr. za signalne naprave v prometu ali za oskrbo planinskih koč do napajanja vrtnih svetilk. Pogosto jih uporabljamo na področjih, kjer ni na voljo javnega električnega omrežja, vedno pogosteje pa se gradijo tudi v urbanih okoljih. PV-sistemi proizvajajo električno energijo za vse potrošnike, priključene na razvodno omrežje.

PV-sisteme delimo na samostojne in omrežne. Samostojne PV-sisteme uporabljamo tam, kjer ni dostopa do razvodnega omrežja, kot so oddaljene kmetije, planinske postojanke, svetilniki ali cestna signalizacija. Ker se elektrika proizvaja samo ob sončni svetlobi, uporablja pa tudi ponoči, potrebujejo samostojni PV-sistemi akumulatorje za hranjenje električne energije. Omrežne PV-sisteme priključimo direktno na razvodno omrežje, kamor tudi oddamo vso proizvedeno energijo. V omrežju je vedno dovolj porabnikov, ki porabijo proizvedeno elektriko iz sonca, za toliko se zmanjša proizvodnja elektrike v klasični elektrarni.

Sončna celica je osnovni polprevodniški element za pretvarjanje sončne energije v elektriko. Na principu fotoefekta proizvaja enosmerno napetost in električni tok. Večina celic je izdelana iz silicija, poznamo pa amorfne, polikristalne in monokristalne. Razlika med njimi je v orientiranosti silicijevih kristalov, kar vpliva na izkoristek celice. Pravilno orientirani kristali imajo višji izkoristek celice: monokristalne imajo izkoristek med 15 in 18 %, polikristalne okoli 13 do 15 %, amorfne pa okoli 10 %. Moč sončnih celic se podaja v Wp, kar pomeni maksimalno moč celice.

Modul je element z več sončnimi celicami, ki so med seboj povezane, prekrite s steklom in zavarovane pred meteorološkimi vplivi okolice. Je najmanjša še zamenljiva enota polja modulov.

Razsmernik je naprava, ki pretvarja enosmerno napetost, ki jo proizvede modul, v izmenično napetost. Moderni razsmerniki delujejo po principu samostojnih preklopov elektronskih stikal in proizvajajo sinusno obliko izhodne napetosti.

Izkoristek energije iz PV-sistemov je odvisen od intenzivnosti sončnega sevanja in naklona modulov in dosega do 15 %. Zato je treba vgraditi približno 7 m² modulov za nazivno moč 1 kWp.

Sončne elektrarne

Sončne elektrarne imajo module, ki so postavljeni fiksno ali se obračajo proti soncu, kot sončnice. Fiksni dajo največ elektrike, če so obrnjeni proti jugu in nagnjeni za 30 °, z odstopanjem do 30 ° proti vzhodu ali zahodu in nagibom med 10 in 50 °. Če sta usmeritev ali nagib drugačna, je donos manjši. Investicija v sledilni sistem za module, ki se obračajo proti soncu v eni ali dveh smereh, je višja, proizvodnja se lahko poveča do 40 %. Moduli sončne elektrarne so lahko postavljeni na tleh na samostojnih konstrukcijah ali vgrajeni v stavbe. Poleg proizvodnje elektrike lahko imajo tudi dodatno vlogo: tvorijo streho in fasado oz. zunanjo lupino stavbe, delujejo kot senčilo za preprečevanje čezmernega segrevanja stavbe, omogočajo uresničitev zanimivih arhitektonskih oblik stavbe ... Priporočena je vgradnja sončne elektrarne na obstoječo zgradbo, še boljše pa je, da jo predvidite že v fazi načrtovanja novogradnje. Moduli so pogosto vgrajeni na poševne strehe, vzporedno z nagibom streh, manj običajni pa so integrirani v strešne konstrukcije namesto kritine. Na ravnih in neustrezno orientiranih strehah so moduli vgrajeni na posebne opornike, kar je včasih kazi videz stavbe. Možna je postavitev sončne elektrarne tudi na nepozidana stavbna zemljišča, za vgradnjo na kmetijska zemljišča pa obstajajo tehtni pomisleki.

Kje do informacij

V Sloveniji imamo Tehnološko platformo za fotovoltaiko, imamo strokovnjake s tega področja in predvsem imamo dovolj sonca. Precej podatkov lahko najdete na spletni strani Javne agencije Republike Slovenije za energijo in na spletnih staneh Borzen, organizatorja trga z električno energijo. Pomembni so podatki o ponudnikih, projektantih in sistemih, ki jih objavlja ApE - Agencija za prestrukturiranje energetike. Mimogrede, leta 2001 so v omrežje priklopili prvo sončno mikroelektrarno, ki še vedno brezhibno deluje. Precej nasvetov o gradnji sončnih elektrarn najdete tudi na spletni strani energetsko svetovalne mreže ENSVET. Celoten seznam postavljenih sončnih elektrarn v Sloveniji in vsi osnovni podatki o fotovoltaiki v slovenščini so dosegljivi na Slovenskem portalu za fotovoltaiko. Instalirane moči sončnih elektrarn v Sloveniji so v razponu med 1 kWp in 1 MWp. Do letošnjega marca je priključenih v slovensko omrežje že 685 sončnih elektrarn skupne moči 35.526 kWp.

O cenah energije

Cena električne energije, proizvedene s PV-moduli, je občutno višja od cene elektrike na tržišču, investicija v PV-elektrarno pa se povrne v približno desetih letih zaradi državnih spodbud za odkup električne energije. Cena zagotovljenega odkupa iz sončne mikroelektrarne (manjše od 50 kW), postavljene na stavbo in priključene v letu 2011, znaša 0,33237 €/kWh in je zajamčena za 15 let. Potrebna moč sončne elektrarne, ki bi zadostila porabi povprečnega slovenskega gospodinjstva, je 3,3 kW oziroma 21 m² pri modulih s 15% učinkovitostjo. Pri informativni ceni okoli 3000 €/kW znaša strošek investicije v takšno sončno elektrarno 10.000 €. Investitorji se namesto zagotovljene odkupne cene lahko odločijo tudi za prodajo posameznim distributerjem po tržnih cenah in uveljavljajo obratovalno podporo, v tem primeru se lahko investicija povrne še hitreje. Seveda so tudi čeri, ki se jim mora investitor izogniti. Če je fizična oseba, se del dohodka šteje v dohodnino in obdavči. Zato ima večina investitorjev status pravne osebe (samostojni podjetnik ali podjetje).

Še o investiciji

Mnogi so mnenja - tudi avtor tega zapisa -, da se v sončno elektrarno splača investirati. Če ne verjamete, vprašajte tiste, ki jih že imajo. Primeri dobre prakse sončnih mikroelektrarn in izkušnje uporabnikov so zbrani na spletni strani nep.vitra.si, naj vam bodo v pomoč. Brezplačne neodvisne strokovne nasvete poiščite v številnih energetsko svetovalnih pisarnah Ensvet po Sloveniji ali na spletni strani www.ensvet.si, za finančno pomoč pa poglejte na www.ekosklad.si ali na komercialne banke. Proizvodi naj imajo ustrezna dokazila o kvaliteti in skladnosti, zagotovljen servis in tehnično pomoč. Vgrajujte le kvalitetne izdelke priznanih proizvajalcev pri uveljavljenih prodajalcih, zahtevajte referenčno listo, upoštevajte izkušnje drugih.

Dobro je vedeti

O sončnem sevanju in obsevanju

Sonce nas vsak dan obsipava s svojimi žarki. Spomladi se veselimo njegove toplote, ki preganja jutranje meglice in drami naravo, poleti pa se z veseljem umaknemo v senco in od daleč občudujemo njegovo moč. Je vir življenja, oskrbuje nas s svetlobo in toploto, hkrati pa zagotavlja pogoje za življenje rastlin in živali. Že od prazgodovine so naši predniki cenili blagodejnost sončnih žarkov, kadar so iskali hrano, se igrali ali počivali. Dobrobit sonca so enačili z nadnaravnim, častili so ga.

Sonce je velikanska krogla žarečih plinov, predvsem vodika. Je naravni jedrski reaktor, trajen vir energije. Ob veliki temperaturi in tlaku se vodik zliva v helij, ob tem pa nastaja veliko energije, ki se kot elektromagnetno valovanje širi v vesolje. Le delček te energije pade na Zemljo v obliki ultravijoličnega, vidnega in infrardečega sevanja. Prva značilnost sončnega sevanja je, da je na voljo. Druga značilnost pa je nizka gostota energije in časovna spremenljivost. Gostota sevanja se spreminja in je odvisna od vremenskih razmer. Najmočnejše sevanje je opoldne, najmanjše pa zgodaj zjutraj in popoldne. Še definicija izrazov: sončno sevanje je moč sončnega sevanja na enoto površine, obsevanje pa je energija sončnega sevanja na enoto površine. Tipične vrednosti sončnega sevanja v Sloveniji se gibljejo med 600 in 1000 W/m². Vrednosti letnega sončnega obsevanja v Sloveniji pa segajo od 1000 do 1100 kWh/m².

Avtor: Matjaž Valenčič, energetski svetovalec

Vir: www.vecer.com