Tehnologii de obtinere a energiei Solare – Termice – Fotovoltaica
Distribuirea Resurselor solare pe teritoriul Romaniei ----- accesati link-ul -----
Harta Retelelor si a centralelor electrice Fotovoltaice din Romania la 12.12.2012 emisa de C.N. Transelectrica
EPIA - European Photovoltaic Industry Association Solar Power revolution Video - Here comes the sun - Documentary ----- accesati link-ul -----
Tehnologiile energiei solare produc electricitate din energia soarelui. Mici sisteme de energie solara pot oferi electricitate pentru case, intreprinderi, cat si alti consumatori aflati la distanta. Sisteme mari de energie solara furnizeaza energie electrica mai mult pentru contributia la sistemul national de energie electrica.
Celule fotovoltaice Materialele fotovoltaice si dispozitivele de conversie a luminii solare in energie electrica sunt de obicei cunoscute sub numele de celule solare. Celulele fotovoltaice pot fi literalmente traduse ca lumina sau energie electrica. Folosit pentru prima data in aproximativ 1890, cuvantul "fotovoltaice" are doua parti: fotografie -derivat din cuvantul grecesc pentru lumina, si volti cu privire la pionierul energiei electrice Alessandro Volta. Acest lucru precum materialele si dispozitivele fotovoltaicenu reprezinta - produc conversia energiei luminoase in energie electrica, dupa cum fizicianul francez Edmond Becquerel a descoperit inca din 1839. Becquerel a descoperit procesul de utilizare a luminii solare pentru a produce un curent electric intr-un material solid. Dar a fost nevoie de mai mult de un secol pentru a intelege cu adevarat acest proces. Oamenii de stiinta in cele din urma au aflat ca efectul fotoelectric sau fotovoltaic a cauzat anumitor materiale, conversia energiei luminii in energie electrica la nivel atomic. Sistemele fotovoltaice sunt deja o parte importanta din viata noastra de zi cu zi. Sisteme simple de PV ofera alimentare pentru produsele de consum mici, cum ar fi calculatoare si ceasuri de mana. Sistemele mai complicate ofera putere satelitilor de comunicatii, pompelor de apa, sistemelor de iluminat, aparatelor si masinilor, in unele case si locuri de munca. Mai multe semne de circulatie si drumuri sunt acum alimentate de PV. In multe cazuri sistemele fotovoltaice sunt cele mai ieftine moduri de producere a energiei electrice pentru aceste sarcini.
Celulele fotovoltaice Celule fotovoltaice, sau celulele solare, profita de efectul fotoelectric pentru a produce electricitate. Celulele fotovoltaice sunt pietrele de temelie ale tuturor
sistemelor fotovoltaice, deoarece acestea sunt dispozitive care convertesc lumina solara in electricitate. Cunoscute sub numele de celule solare, celule fotovoltaice individuale sunt dispozitive producatoare de electricitate, fabricate din materiale semiconductoare. Celulele fotovoltaice vin in multe marimi si forme, de la dimensiuni mai mici decat un timbru postal la cativa cm in diametru. Acestea sunt adesea conectate impreuna pentru a forma module fotovoltaice, ce pot avea dimensiuni de pana la cativa metri lungime si cativa metri latime. Modulele, la randul lor, pot fi combinate si conectate pentru a forma tablouri fotovoltaice de diferite dimensiuni si putere de iesire. Modulele matriciale alcatuiesc cea mai mare parte a unui sistem fotovoltaic, ce poate include conexiuni electrice, hardware-ul de montaj, echipamentele de climatizare, precum si baterii care stocheaza energia solara pentru a fi utilizata atunci cand soarele nu straluceste. Atunci cand lumina straluceste pe o celula PV, aceasta poate fi reflectata, absorbita, sau poate trece prin ea. Dar numai lumina absorbita genereaza electricitate. Energie luminii absorbita este transferata electronilor in atomii materialului semiconductor al celulei PV. Cu ajutorul acestei noi energii , acesti electroni scapa din pozitiile lor normale in atomi si devin o parte a fluxului electric, intr-un circuit electric. O proprietate electrica speciala a celulelor PV- numite si "constructii - in domeniul electric", alimenteaza forta, sau tensiunea, necesara pentru a conduce curentul printr-o sarcina externa, cum ar fi un bec.
Celulele cristaline de siliciu Celule fotovoltaice din cristale de siliciu sunt cele mai frecvente celulele fotovoltaice utilizate in prezent. Acestea sunt cele mai vechi dispozitive fotovoltaice de succes. Prin urmare, celulele solare cu siliciu cristalin ofera un bun exemplu de functionalitate, tipice celulelor fotovoltaice. Aflati mai multe despre celulele de siliciu cristalin si modul in care aceste celule solare lucreaza ca semiconductori si construiesc un camp electric.
Sisteme fotovoltaice Un sistem fotovoltaic (PV), sau sistemul solar electric, este alcatuit din mai multe celule solare fotovoltaice. O celula fotovoltaica este, de
obicei mica, producand deobicei aproximativ 1 sau 2 wati de putere. Pentru a creste puterea de iesire a celulelor fotovoltaice, acestea sunt conectate impreuna pentru a forma unitati mai mari numite module. Modulele, la randul lor, pot fi conectate pentru a forma unitati mai mari numite tablouri, care pot fi interconectate pentru a produce mai multa putere si asa mai departe. In acest fel, sistemele fotovoltaice pot fi construite pentru a satisface aproape orice nevoie de energie electrica, mici sau mari.
De unele singure, modulele sau retelele nu reprezinta un intreg sistem PV. Sistemele includ structuri care directioneaza catre punctul solar si componente care iau energia electrica produsa de module si o conditioneaza, deobicei, prin conversia ei in curent alternativ. Sistemele fotovoltaice pot include baterii. Aceste elemente sunt mentionate ca si componente de echilibrare a sistemului . Combinarea modulelor cu componente de echilibrare a creeaza un intreg sistem fotovoltaic. Acest sistem contine tot ce este necesar pentru a satisface o cerere speciala de energie , cum ar fi alimentarea unei pompa de apa, aparatele si luminile intr-o casa, sau, in cazul in care sistemul fotovoltaic este suficient de maretoate cerintele electrice ale unei comunitati.
Sistemele fotovoltaice plane
Acest tip de panou prezinta un design ce foloseste un substrat de metal, sticla, plastic sau pentru a oferi sprijin structural in spate, un material incapsulant pentru a proteja celulele cat si un capac transparent din plastic sau sticla. Cele mai frecvente designuri de panouri fotovoltaice folosesc modulele fotovoltaice sau panouri fotovoltaice plane. Aceste panouri pot fi fixate in loc sau le este permisa urmarirea miscarii soarelui. Acestea raspund la lumina directa sau difuza a soarelui . Chiar si pe cer senin, componenta difuza de lumina solara reprezinta intre 10% si 20% din totalul radiatiei solare pe o suprafata orizontala. In zilele insorite partial, pana la 50% din radiatie este difuza, iar in zilele innorate 100% din radiatie este difuza. Cel mai simplu panou fotovoltaic consta din panouri plane fotovoltaice montate intr-o pozitie fixa. Avantajul unui panou fix este acela ca ii lipsesc partile mobile, neexistand practic nici o nevoie pentru echipamente suplimentare, acestea fiind relativ usoare.Aceste caracteristici le fac potrivite pentru mai multe locatii, inclusiv majoritatea acoperisurilor rezidentiale. Pentru ca panourile sunt fixate la locul lor, orientarea lor la soare este, de obicei, la un unghi mai mic decat optim. Prin urmare, panoul
imobilizat colecteaza mai putina energie pe unitatea de suprafata decat panoul ce prezinta functia de urmarire. Cu toate acestea, acest dezavantaj este echilibrat fata de costul mai mare al sistemului de urmarire.
Sisteme fotovoltaice Concentratoare Concentratorul fotovoltaic folosesta mai putine materiale pentru celule solare decat alte sisteme fotovoltaice. Celulele fotovoltaice sunt cele mai scumpe componente ale unui sistem PV, calculate per-zona. Un concentrator foloseste materiale relativ ieftine, cum ar fi lentilele din plastic si carcase de metal, pentru a capta energia solara stralucitoare pe o suprafata destul de mare, concentrandu-se energia pe o mica suprafata de celule solare. O masura a eficacitatii acestei abordari este raportul concentratiei, cu alte cuvinte, cat de multa concentratie primeste celula. Sistemele cu concentratoare fotovoltaice au mai multe avantaje fata de sistemele orizontale. In primul rand, sistemele concentratoare reduc dimensiunea sau numarul de celule necesare si permit anumitor modele sa foloseasca materiale semiconductoare mai scumpe. In al doilea rand, eficienta unei celule solare creste sub lumina concentrata. Designul celulelor fotovoltaice influenteaza foarte mult sporirea eficientei celulelor solare, precum si materialele folosite. In al treilea rand, un concentrator poate fi fabricat dintr-un numar mic de celule. Acesta este un avantaj, deoarece este mai greu sa formezi zone mari de celule de inalta eficienta solara decat sa produci zone mici de celule.
Cu toate acestea, exista anumite provocari pentru concentratoare. In primul rand, optica necesara de concentrare este mult mai scumpa decat simpla acoperire necesara sistemelor cu panouri plane, si cele mai multe concentratoare trebuie sa urmareasca soarele pe tot parcursul zilei cat si a anului pentru a fi eficiente. Astfel, realizarea raporturilor de concentratie mai mare se face prin utilizarea de mecanisme cu sisteme de urmarire precise mult mai costisitoare. Atat reflectoare cat si obiective au fost folosite pentru a concentra lumina pentru sistemele fotovoltaice. Obiectivele cele mai promitatoare folosite in aplicatiile fotovoltaice sunt obiectivele Fresnel, ce folosesc un design cu dinti de fierastrau in miniatura pentru a focaliza lumina de intrare. In cazul in care dintii ruleaza in linie dreapta, lentile actioneaza ca si concentratori pe linie dreapta. In cazul in care dintii sunt aranjati in cercuri concentrice, lumina este concentrata intr-un punct central. Cu toate acestea, nici un obiectiv nu poate transmite 100% din lumina incidenta. Cele mai bune lentile pot transmite 90% la 95%, iar, in practica, cele mai multe transmit mai putin. In plus, concentratorii nu pot concentra lumina soarelui difuza, aceasta reprezentand aproximativ 30% din radiatia solara disponibila pe o zi senina. Rata ridicata de concentrare prezinta o problema de caldura. Atat cat radiatia solara este concentrata, atat este si cantitatea de caldura produsa. Eficienta celulelor scade pe masura ce creste temperatura.Temperaturile ridicate ameninta stabilitatea pe termen lung a celulelor solare. Prin urmare, celulele solare trebuie sa fie pastrate la rece, intr-un sistem concentrator, necesitand sisteme sincronizate de racire. Unul dintre obiectivele cele mai importante in proiectarea sistemelor de concentratori este de a minimiza rezistenta electrica in cazul in care contactele electrice de pe celula transporta in afara curentul generat de celula. Un model cu linii de grila larga este cunoscut si sub numele de degete, se aflate in grila de contactare pe partea de sus a celulei fiind ideala pentru o rezistenta scazuta, acestea blocand prea multa lumina din cauza umbrei lor. O solutie la problemele de rezistenta si de umbrire o reprezinta acoperitorile prismatice. Acestea actioneaza ca o prisma si lumina directa de intrare catre partile din suprafata celulei, aflate intre degetele de metal ale retelei electrice de contact. O alta solutie este o celula de back-contact, care difera de celulele conventionale, in care ambele date de contact electrice pozitive si negative sunt pe spate. Plasarea tuturor contactelor electrice pe partea din spate a celulei elimina pierderile de putere din umbra, dar ea necesita, de asemenea in mod exceptional o buna calitate a materialului
de siliciu.
Sisteme fotovoltaice Concentratoare Sistemele fotovoltaice sunt compuse deobicei din matrice solare numeroase, care, la randul lor, sunt compuse din numeroase celule fotovoltaice. Performanta sistemului depinde de performanta componentelor sale.
Fiabilitatea Fiabilitatea sistemelor fotovoltaice este un factor important in costul sistemelor fotovoltaice si in acceptarea de catre consumatori. Cu toate acestea, in construirea de blocuri de module, celulele fotovoltaice, sunt considerate „parti solide„ cu dispozitive fara componente in miscare, fiind extrem de fiabile si de lunga durata. Prin urmare, masuratorile fiabilitatii sistemelor fotovoltaice sunt axate nu pe celulele, ci pe module si sistemele intregi. Fiabilitatea poate fi imbunatatita printr-un design de circuit ce implica utilizarea diferitelor caracteristici redundante in circuit pentru a controla efectul de esec partial privind randamentul modulului general si a degradarii aliniamentului de putere. Degradarea poate fi controlata prin impartirea modulelor intr-un numar de retele paralele de celule solare numite circuite secundare. Acest tip de design poate imbunatati modul de pierdere cauzat de celulele rupte si alte erori de circuit. Se folosesc si Diode bypass sau alte masuri corective de reducere a efectelor locale de incalzire a celulelor. Cu toate acestea, ratele de astazi de defectare a unei componente sunt suficient de mici pentru ca, cu mai multe celule interconectate in serie / paralel si diode bypass, este posibil sa se realizeze un nivel ridicat de fiabilitate.
Masuratorile de performanta a modulelor Modulul de performanta fotovoltaica este masurat cu un rating de watt pe varf. Varful de Watt masurat (Wp) este determinat prin masurarea puterii maxime a unui modul fotovoltaic in conditii de laborator de lumina relativ ridicata, masa de aer favorabila, si temperatura scazuta a celulei. Dar aceste conditii nu sunt aceleasi in lumea reala. Prin urmare, cercetatorii pot utiliza o procedura diferita, cunoscuta sub
numele de celule de operare COTN - sau celule de operare cu temperatura normala. In aceasta procedura, primul modul se echilibreaza cu o temperatura ambianta specificata, astfel incat puterea maxima este masurata la o temperatura de functionare nominala a celulei. Acest rating COTN rezulta intr-o valoare mai mica de watt nominal decat ratingul maxim de wati, dar este, probabil, mult mai realist. Cu toate acestea, nici una dintre aceste metode nu este conceputa pentru a indica performanta unui modul solar in conditii de functionare realista. O alta tehnica, standard AMPM, implica luarea in considerare a zilei intregi, mai degraba decat a orelor de varf a intensitatii solare. Acest standard, destinat pentru a raspunde nevoilor utilizatorului practic, se bazeaza pe descrierea unei zi solare medie de standard global (sau o medie practica la nivel mondial), in ceea ce priveste nivelul de luminozitate, temperatura ambientala, si masa de aer. Panourile solare sunt proiectate pentru a asigura cantitati specifice de energie electrica, in anumite conditii. Urmatorii factori sunt, de obicei, luati in considerare la determinarea performantelor unui panou: caracterizarea performantelor unei celule solare electrice, determinarea factorilor de degradare legate de proiectarea si asamblarea panoului, de conversie a consideratiilor de mediu in temperaturi de functionare a celulelor solare, precum si calculul capacitatii de iesire a puterii panoului. Cantitatea de energie electrica necesara poate fi definita de una, sau prin combinatia criteriilor de performanta, de urmatoarele:
Putere de iesire Aceasta este puterea (in wati), disponibila la regulatorul de putere, specificata fie ca putere la varf sau putere medie produsa in timpul unei zi.
Energie de iesire Energia (watt pe ora sau Wh) de iesire. Acest lucru indica cantitatea de energie produsa in timpul unei anumite perioade de timp. Parametrii sunt de iesire pe unitatea de suprafata a panoului (Wh/m2), productia pe unitate de masa a panoului (Wh / kg), si productia pe unitate de cost cu o schimbare a panoului (Wh / $).
De eficienta a conversiei Acest parametru este definit ca: - productia de energie din panou / aport de energie de la soare x 100%. Acesta este adesea dat ca un randament de putere, egala cu: putere de iesire de la panou / putere de intrare de la soare x 100%. Puterea este, de obicei, data in unitati de wati (W), iar energia este tipic in unitati de wati-ora (Wh). Pentru a asigura coerenta si calitatea sistemelor fotovoltaice si cresterea increderii consumatorilor in performanta sistemului, grupuri cum ar fi Institutul de Electrical si Ingineri Electronisti si Societatii pentru Testare Materiale lucreaza la standardele si criteriile de performanta pentru sistemele fotovoltaice.
Concentrarea energiei solare
Acest concentrator solar prezinta o antena cu fete fix-focus cu o concentratie de aproximativ 250 de sori. Acest sistem poate fi utilizat pentru campuri mari conectate la reteaua de utilitati, generare de hidrogen, sau pompare a apei. Credit: Corporatia de Stiinta Aplicatiilor Internationale / PIX 13464 Tehnologiile de concentrare a aenergiei solare folosesc oglinzi pentru a reflecta lumina soarelui si concentreaza pereceptoare, care colecteaza energia solara si o transforma in caldura. Aceasta energie termica poate fi apoi utilizate pentru a produce energie electrica printr-o turbina cu abur sau motor termic ce actioneaza un generator. Concentrarea energiei solare ofera scara de utilitate,o ferma, optiuni de energie regenerabila, ce pot contribui la satisfacerea cererii natiunii noastre pentru energie electrica. Aceste centrale produc energie, utilizand mai intai oglinzi pentru a concentra lumina soarelui si a incalzi un fluid de lucru. In cele din urma, acest fluid la temperaturi ridicate este folosit pentru a invarti o turbina sau un motor ce actioneaza un generator. Produsul final este energia electrica. Sisteme mai mici pot fi amplasate direct pe locatii in cazul in care este nevoie de electricitate. De exemplu, un singur motor poate produce 3 - 25 kilowati de electricitate si se potriveste pentru aplicatii distribuite. Exista mai multe tipuri de sisteme de Concentrarea a energiei solare. Aflati mai multe despre: - Sisteme liniare Concentratoare - Dish / Engine Systems - Sisteme de alimentare a Turnurilor - Sisteme termice de stocare.
Resurse de energie solara Radiatia solara, numita adesea resursa solar, este un termen general pentru radiatii electromagnetice emise de soare. Radiatiile solare pot fi captate si transformate in forme utile de energie, cum ar fi energie termica si electrica, folosind o varietate de tehnologii. Cu toate acestea, fezabilitatea tehnica si exploatarea economica a acestor tehnologii la o anumita locatie depinde de resurse solare
disponibile.
Principiile de baza Fiecare locatie de pe Pamant primeste lumina soarelui cel putin o perioada a anului. Cantitatea de radiatii solare ce ajung in orice loc de pe suprafata pamantului variaza in functie de: - Locul de amplasare geografica - Momentul zilei - Sezon - Peisaj local - Meteorologice locale. Deoarece Pamantul este rotund, soarele loveste suprafata, la unghiuri diferite, variind de la 0 째 (chiar deasupra orizontului) la 90 째 (deasupra capului). Atunci cand razele soarelui sunt verticale, suprafata Pamantului primeste toata energia posibila. Cu cat sunt mai inclinate razele soarelui , cu atat mai mult ele calatoresc prin atmosfera, devenind mai dispersate si difuze. Deoarece Pamantul este rotund, regiunile polare reci nu primesc o mare cantitate de soare si datorita axei de rotatie inclinata, aceste zone nu primesc deloc soare pe toata perioada anului. Pamantul se invarte in jurul Soarelui pe o orbita eliptica si este mai aproape de soare in timpul anumitor parti ale anului. Cand soarele este mai aproape de Pamant, suprafata Pamantului primeste o energie putin mai mare din partea soarelui . Pamantul este mai aproape de soare atunci cand este vara in emisfera sudica si iarna in emisfera nordica. Cu toate acestea, prezenta vasta a oceanelor modereaza veri mai calde si ierni mai reci . 23,5 째 in axa de rotatie a Pamantului este un factor mult mai important in stabilirea cuantumului de lumina solara ce loveste Pamantul intr-o anumita locatie. Rezultatele sunt obtinute in zilele mai lungi in emisfera nordica din primavara (vernal) echinoxul de toamna (de toamna), echinoctiul si zile mult mai lungi in emisfera sudica in timpul a alte 6 luni. Zilele si noptile sunt lungi exact de 12 ora pe echinoctiiu, acest lucru avand loc in fiecare an in jurul datei de 23 martie si 22 septembrie.
Rotatia Pamantului este de asemenea responsabila pentru variatii orare in lumina soarelui. La primele ore ale diminetii si dupa-amiaza tarziu, soarele este scazut pe cer. Razele sale calatoresc in continuare prin atmosfera mai mult decat la amiaza, atunci cand soarele este la cel mai inalt punct. Intr-o zi senina, cea mai mare cantitate de energie solara ajunge la un colector solar in jurul pranzului .
Radiatii solare directe si difuze In timp ce lumina soarelui trece prin atmosfera, o parte din aceasta este absorbita, imprastiata, si reflectata prin: - molecule de aer - vapori de apa - nori - praf - poluanti - incendii forestiere - Vulcani. Aceasta se numeste radiatie difuza solara. Radiatia solara ce ajunge la suprafata pamantului, fara a fi difuzata se numeste fascicul de radiatie solara directa. Suma a radiatiei solare directe si difuze se numeste radiatia solara globala. Conditiile atmosferice pot reduce razele directe cu 10%, in zilele senine, si cu 100% in timpul zilei innorate .
Masurarea Oamenii de stiinta masoara cantitatea de lumina a soarelui ce cade pe anumite locatii in diferite perioade ale anului. Ei estimeaza atunci cantitatea de lumina ce cade pe anumite regiuni de la aceeasi latitudine, prezentand climate similare. Masuratorile de energie solara sunt, de obicei exprimate ca radiatie totala pe o suprafata orizontala, sau de radiatii totale urmarite pe o suprafata de soare. Detalii referitoare la radiatiile solare pentru sistemele fotovoltaice sunt adesea reprezentate ca si kilowati-ora pe metru patrat (kWh/m2). Estimari directe ale energiei solare pot fi de asemenea exprimate ca wati pe metru patrat (W/m2).
Alte informatii utile despre Tehnologii de obtinere a Energiei prin intermediul soarelui !
ADDEnergyRO Youtube Video Canal - Playlist Solar Technology Videos - Solar Decatlon Europe 2012 - PRISPA Romania - Solar Decathlon
5 MOTIVE pentru care puteti deveni PARTENER Add-Energy
Pentru inscrierea societatii dumneavoastra ca PARTENER ADD- ENERGY , accesati sectiunea Pentru mai multe detalii urmariti link-ul CONTACT si completati Formularul cu Solicitarile dorite !