Solarna energija postaje sve popularniji izvor električne energije za kućanstva i tvrtke. Mnogi se pitaju što je točno solarna elektrana i kako ona funkcionira. U nastavku ćemo na jednostavan način objasniti ovaj pojam i principe rada, kako biste lakše razumjeli prednosti i mogućnosti korištenja sunčeve energije.
Što je solarna elektrana?
Solarna elektrana je sustav koji omogućuje izravnu pretvorbu sunčeve energije u električnu energiju pomoću solarnih (fotonaponskih) panela. Drugim riječima, radi se o instalaciji koja sunčevu svjetlost pretvara u struju spremnu za napajanje vaših uređaja ili napajanje mreže. Takav sustav često se naziva i fotonaponska (FN) elektrana ili PV sustav, a ubraja se među obnovljive izvore energije jer koristi besplatnu energiju Sunca bez štetnih emisija.
Solarne elektrane mogu biti priključene na mrežu ili autonomne.
Mrežna solarna elektrana (on-grid) spojena je na elektroenergetsku mrežu pa višak proizvedene energije šalje u mrežu, a po potrebi (npr. noću) iz te iste mreže uzima nedostajuću energiju.
Otočna solarna elektrana (off-grid) nije povezana s mrežom nego višak energije skladišti u baterijama te po potrebi troši iz tih baterija.
U praksi, gdje god postoji dostupna električna mreža, prednost se daje mrežnim sustavima s dvosmjernim brojilom (za predaju i preuzimanje energije), dok se otočni sustavi koriste na lokacijama bez mreže ili uz posebnu potrebu za neovisnošću.
Kako funkcionira solarna elektrana?
Princip rada solarne elektrane može se opisati kroz nekoliko koraka:
1. Prikupljanje sunčeve energije
Solarni paneli postavljeni na krovu ili tlu apsorbiraju sunčevu svjetlost. Unutar panela nalaze se brojne fotonaponske ćelije od silicija. Kada fotoni sunčeve svjetlosti padnu na te ćelije, dolazi do pobuđivanja elektrona – nastaje električna struja (istosmjerna, DC) putem fotonaponskog efekta.
Pojedina fotonaponska ćelija proizvodi relativno mali napon (oko 0,5 V), pa se više ćelija povezuje u solarni panel (modul) kako bi se dobila korisna snaga i veći napon.
2. Pretvorba istosmjerne struje u izmjeničnu
Električna struja koju proizvedu solarni paneli jest istosmjerna (DC). Da bi se ta energija mogla koristiti za napajanje kućanskih uređaja koji rade na standardnoj mrežnoj izmjeničnoj struji (AC), sustav koristi inverter (izmjenjivač). Inverter pretvara DC struju iz panela u AC struju jednake naponske razine i frekvencije kao u mreži.
Tek nakon što struja prođe kroz inverter, može napajati vaše kućanske uređaje ili električnu mrežu.
3. Korištenje energije u kućanstvu
Iz invertera se dobiva čista izmjenična struja koju možete odmah trošiti za sve električne potrebe – rasvjetu, kućanske aparate, grijanje, hlađenje, punjenje električnog vozila itd.
Prioritet je da vaše kućanstvo prvo koristi solarnu energiju koju proizvodite, smanjujući time uzimanje struje iz mreže. Na taj način odmah štedite na računima za električnu energiju.
4. Predaja viška ili skladištenje
Ako solarna elektrana proizvede više energije nego što trenutno trošite, taj višak se ne gubi.
- U mrežnom sustavu, višak se automatski predaje u javnu mrežu preko dvosmjernog brojila.
- U sustavu s baterijama ili u otočnoj elektrani, višak se pohranjuje u baterije za kasniju upotrebu (npr. noću ili tijekom oblačnih dana).
5. Nadoknada manjka energije
Tijekom noći ili kada je potrošnja veća od proizvodnje (npr. vrlo oblačni dani), mrežna solarna elektrana automatski povuče potrebnu razliku iz distribucijske mreže. Dvosmjerno brojilo mjeri koliko ste energije preuzeli iz mreže nasuprot koliko ste predali.
Kod otočnih sustava bez mreže, kućanstvo tada troši energiju iz baterija, koje preuzimaju ulogu mreže. Na taj način vaša opskrba električnom energijom teče neometano 24 sata dnevno.
Glavne komponente solarne elektrane
Da bismo bolje razumjeli kako sve funkcionira, važno je znati od kojih se komponenti tipična solarna elektrana sastoji:
● Solarni paneli (fotonaponski moduli)
Paneli su srce solarne elektrane. Sastoje se od mnoštva povezanih fotonaponskih ćelija (najčešće od kristalnog silicija) koje upijaju sunčevu energiju i pretvaraju je u istosmjernu struju (DC).
Paneli se obično postavljaju na krov ili na tlo pod optimalnim kutom prema Suncu. Današnji standardni panel za kućanstva ima snagu oko 300–500 W i površinu od oko 2 m², a više panela spaja se u niz (string) kako bi se dobila veća snaga.
● Inverter (izmjenjivač)
Inverter je “mozak” sustava koji pretvara istosmjernu struju iz solarnih panela u izmjeničnu struju standardne 230 V / 50 Hz, pogodnu za kućnu upotrebu. Također sinkronizira dobivenu energiju s mrežom.
Bez invertera, energija iz panela ne bi bila korisna za napajanje uređaja. Postoje centralizirani inverteri (jedan za cijelu elektranu) ili mikroinverteri (jedan za svaki panel), što povećava učinkovitost u slučaju djelomične zasjenjenosti.
● Konstrukcija i montaža
Solarni paneli moraju biti čvrsto montirani pod odgovarajućim kutom i orijentacijom. Nosачи i konstrukcija drže panele na mjestu – bilo na krovu ili na tlu – osiguravajući optimalan upad sunčevih zraka.
Konstrukcije mogu biti fiksne ili s mehanizmom za praćenje sunca (solar tracker), koji tijekom dana mijenja položaj panela radi maksimalnog upijanja svjetlosti.
● Baterijski sustav (opcijski)
Baterije služe za skladištenje viška proizvedene energije kako bi bila dostupna kasnije, primjerice noću ili tijekom lošeg vremena. U mrežnim sustavima baterije nisu nužne, dok su u otočnim sustavima ključne.
Najčešće se koriste litij-ionske baterije zbog dugog vijeka i učinkovitosti. Uz baterije ide i regulator punjenja, uređaj koji upravlja punjenjem i pražnjenjem baterija te štiti sustav od prekomjernog pražnjenja.
● Električno brojilo i priključak na mrežu
Solarne elektrane povezane na mrežu zahtijevaju dvosmjerno brojilo – uređaj koji bilježi koliko ste energije predali u mrežu i koliko ste iz nje preuzeli. Tako operator mreže točno obračunava vašu potrošnju i proizvodnju.
Naravno, nužan je i odgovarajući priključak na elektroenergetsku mrežu kako bi se omogućio siguran tok energije u oba smjera.
● Dodatna oprema
Svaki fotonaponski sustav uključuje i raznu električnu opremu: zaštitne sklopke, osigurače, kablove, konektore i druge komponente za sigurnost i povezivanje sustava. Moderni sustavi imaju i softver za praćenje rada elektrane u stvarnom vremenu (mobilna aplikacija ili web sučelje), što korisniku omogućuje praćenje proizvodnje i potrošnje energije te optimizaciju rada.
Zaključak: isplativost ulaganja i kako početi
Solarna elektrana omogućuje vam da iskoristite besplatan potencijal sunčeve energije za proizvodnju vlastite struje. Spoj ekonomske isplativosti (znatne uštede i brzi povrat investicije) te ekološke dobrobiti (čista energija i smanjenje emisija) čini ove sustave izvrsnim ulaganjem za kućanstva i poslovne objekte.
Želite i vi iskoristiti snagu sunca? Slobodno zatražite ponudu i savjetovanje od stručnjaka za solarne sustave. Analiza vaših potreba i mogućnosti pokazat će optimalnu veličinu i tip solarne elektrane za vaš objekt.
Ugradnjom solarne elektrane krećete prema zelenijoj budućnosti uz istovremeno smanjenje troškova – što je dobitna kombinacija za vas i okoliš.