Un sistem fotovoltaic sau sistem de energie solara, este un sistem de energie electrica conceput pentru a furniza energie solara utilizabila prin intermediul fotovoltaicii. Acesta consta dintr-un aranjament de mai multe componente, inclusiv panouri solare pentru absorbtia si transformarea razelor solare in energie electrica, un invertor solar pentru a converti iesirea din curent continuu in curent alternativ, precum si montaj, cablare si alte accesorii electrice pentru a configura un sistem de functionare.
De asemenea, poate utiliza un sistem de urmarire solara pentru a imbunatati performanta generala a sistemului si include o baterie integrata.
Sistemele fotovoltaice transforma lumina direct in energie electrica, acestea nu trebuie confundate cu alte tehnologii solare, cum ar fi energia solara concentrata sau solar termic, utilizate pentru incalzire si racire. O matrice solara cuprinde doar ansamblul panourilor solare, partea vizibila a sistemului fotovoltaic, si nu include toate celelalte componente hardware, adesea rezumate ca echilibru de sistem (BOS).
Sistemele fotovoltaice variaza de la sisteme mici, montate pe acoperis sau integrate in cladiri, cu capacitati de la cativa pana la cateva zeci de kilowati, pana la centrale electrice mari de sute de megawati. In prezent, majoritatea sistemelor fotovoltaice sunt conectate la retea, in timp ce sistemele off-grid sau autonome reprezinta o mica parte a pietei.
Functionand silentios si fara piese in miscare sau emisii de mediu, sistemele fotovoltaice s-au dezvoltat de la a fi aplicatii de nisa pe piata, intr-o tehnologie matura utilizata pentru generarea curenta de energie electrica. Un sistem de acoperis recupereaza energia investita pentru fabricarea si instalarea sa in 0,7 pana la 2 ani si produce aproximativ 95% din energia neta regenerabila curata, pe o durata de viata de 30 de ani.
Datorita cresterii energiei fotovoltaice, preturile pentru sistemele fotovoltaice au scazut rapid de la introducerea lor. Cu toate acestea, ele variaza in functie de piata si de dimensiunea sistemului. In 2014, preturile pentru sistemele rezidentiale de 5 kilowati in Statele Unite au fost de aproximativ 3,29 USD pe watt, in timp ce pe piata germana preturile pentru sistemele de pe acoperis de pana la 100 kW au scazut la 1,24 EUR per watt.
In zilele noastre, modulele solare fotovoltaice reprezinta mai putin de jumatate din costul total al sistemului, restul constand in sarcina componentelor BOS ramase si costurilor soft, care includ achizitia clientilor, autorizarea, inspectia si interconectarea, manopera de instalare si costurile de finantare.
Sisteme moderne – prezentare generala
Un sistem fotovoltaic transforma radiatia Soarelui, sub forma de lumina, in energie electrica utilizabila. Acesta cuprinde reteaua solara si ansamblul componentelor sistemului. Sistemele fotovoltaice pot fi clasificate dupa diverse aspecte, cum ar fi sistemele conectate la retea vs. sistemele independente, sistemele integrate in cladire vs. sistemele montate in rack, sistemele rezidentiale vs. utilitare, sistemele distribuite vs. centralizate, sistemele pe acoperis vs. sistemele montate la sol. , sisteme de urmarire vs. sisteme cu inclinare fixa si sisteme noi construite.
Alte distinctii pot include, sisteme cu microinvertoare vs invertor central, sisteme care utilizeaza siliciu cristalin vs. tehnologie cu pelicula subtire si sisteme cu module.
Aproximativ 99 la suta din toate sistemele de energie solara europene si 90 la suta din toate sistemele de energie solara din SUA sunt conectate la reteaua electrica, in timp ce sistemele off-grid sunt oarecum mai frecvente in Australia si Coreea de Sud. Sistemele fotovoltaice folosesc rar stocarea bateriei. Acest lucru se poate schimba, pe masura ce stimulente guvernamentale pentru stocarea distribuita a energiei sunt implementate si investitiile in solutii de stocare devin treptat viabile din punct de vedere economic pentru sistemele mici.
O matrice solara rezidentiala tipica este montata in rack pe acoperis, mai degraba decat integrata in acoperisul sau fatada cladirii, ceea ce este semnificativ mai scump. Centralele solare la scara de utilitate sunt montate la sol, cu panouri solare fixe inclinate, in loc sa utilizeze dispozitive scumpe de urmarire. Siliciul cristalin este materialul predominant folosit in 90% dintre modulele solare produse la nivel mondial, in timp ce rivalul sau pe film subtire a pierdut o cota de piata importanta.
Aproximativ 70% din toate celulele si modulele solare sunt produse in China si Taiwan , doar 5% de catre producatorii europeni si americani. Capacitatea instalata atat pentru sistemele mici de acoperis, cat si pentru centralele solare mari creste rapid si in parti egale, desi exista o tendinta notabila catre sisteme la scara de utilitate, deoarece accentul pe noile instalatii se deplaseaza dinspre Europa catre regiuni mai insorite, cum ar fi Sunbelt din SUA.
Determinat de progresele tehnologice si de cresterea nivelului de productie si de sofisticare, costul fotovoltaicului este in scadere continua. Exista cateva milioane de sisteme fotovoltaice distribuite in intreaga lume, majoritatea in Europa, cu 1,4 milioane de sisteme numai in Germania – precum si in America de Nord cu 440.000 de sisteme in Statele Unite. Eficienta de conversie a energiei unui modul solar conventional a crescut de la 15 la 20% din 2004[, iar un sistem fotovoltaic recupereaza energia necesara pentru fabricarea sa in aproximativ 2 ani.
In locatii cu iradiere exceptionala sau cand se utilizeaza tehnologia cu pelicula subtire, asa-numitul timp de recuperare a energiei scade la un an sau mai putin. Contorizarea neta si stimulentele financiare, cum ar fi tarifele preferentiale de alimentare pentru energie solara, au sustinut foarte mult si instalatiile de sisteme fotovoltaice in multe tari.
Costul nivelat al energiei electrice din sistemele fotovoltaice la scara larga a devenit competitiv cu sursele conventionale de electricitate intr-o lista extinsa de regiuni geografice, iar paritatea retelei a fost atinsa in aproximativ 30 de tari.
Incepand cu 2015, piata fotovoltaica globala in crestere rapida se apropie rapid de pragul de 200 GW – de aproximativ 40 de ori capacitatea instalata in 2006. Aceste sisteme contribuie in prezent cu aproximativ 1 la suta la producerea de energie electrica la nivel mondial. Cei mai buni instalatori de sisteme fotovoltaice din punct de vedere al capacitatii sunt in prezent China, Japonia si Statele Unite, in timp ce jumatate din capacitatea mondiala este instalata in Europa, Germania si Italia, furnizand aproximativ 8% din consumul lor de energie electrica cu energie solara fotovoltaica.
Agentia Internationala pentru Energie se asteapta ca energia solara sa devina cea mai mare sursa de energie electrica din lume pana in 2050, energia solara fotovoltaica si solarul termic concentrat contribuind cu 16%, respectiv 11% la cererea globala.
Conexiune la retea solara
Un sistem conectat la retea este conectat la o retea independenta mai mare (de obicei reteaua publica de electricitate) si alimenteaza direct cu energie reteaua. Aceasta energie poate fi impartita de o cladire rezidentiala sau comerciala inainte sau dupa punctul de masurare a veniturilor, in functie de faptul ca productia de energie creditata este calculata independent de consumul de energie al clientului (tarif de alimentare) sau numai pe diferenta de energie (contorizare neta).
Dimensiunea acestor sisteme variaza de la rezidentiale (2–10 kWp) la centrale solare (pana la 10 MWp).
Aceasta este o forma de producere descentralizata a energiei electrice. Introducerea energiei electrice in retea necesita transformarea DC in AC printr-un invertor special, sincronizat. Majoritatea modulelor (60 sau 72 de celule de siliciu cristalin) genereaza 160 W pana la 300 W la 36 volti. Uneori este necesar sau de dorit sa conectati modulele partial in paralel, mai degraba decat toate in serie. Un set individual de module conectate in serie este cunoscut sub numele de „sir”.
Scara sistemului
Sistemele fotovoltaice sunt, in general, clasificate in trei segmente distincte de piata: acoperis rezidential, acoperis comercial si sisteme de utilitati montate la sol. Capacitatile lor variaza de la cativa kilowati la sute de megawati. Un sistem rezidential tipic are in jur de 10 kilowati si este montat pe un acoperis inclinat, in timp ce sistemele comerciale pot atinge cativa megawati si sunt, in general, instalate pe acoperisuri cu panta mica sau chiar plate.
Desi sistemele montate pe acoperis sunt mici si au un cost pe watt mai mare decat instalatiile mari de utilitate, ele reprezinta cea mai mare cota de piata. Exista, totusi, o tendinta in crestere spre centrale electrice mai mari la scara de utilitate.
Scara de utilitate
Parcurile sau fermele solare mari la scara de utilitate sunt centrale electrice capabile sa furnizeze energie unui numar mare de consumatori. Electricitatea generata este alimentata in reteaua de transport alimentata de centrale de generare centrala (centrala conectata la retea) sau combinata cu unul sau mai multe generatoare de energie electrica casnica pentru a fi alimentata intr-o retea electrica mica (centrala hibrida). In cazuri rare, electricitatea generata este stocata sau utilizata direct de catre o centrala insulara/autonoma.
Sistemele fotovoltaice sunt in general proiectate pentru a asigura cel mai mare randament energetic pentru o anumita investitie. Unele centrale fotovoltaice mari, cum ar fi Solar Star, Waldpolenz Solar Park si Topaz Solar Farm, acopera zeci sau sute de hectare si au puteri de cateva sute de megawati.
Pe acoperis, mobil si portabil
Un sistem fotovoltaic mic este capabil sa furnizeze suficienta energie AC pentru a alimenta o singura casa sau un dispozitiv izolat sub forma de curent AC sau DC. Satelitii militari si civili de observare a Pamantului, luminile stradale, semnele de constructii si trafic, masinile electrice, corturile alimentate cu energie solara si aeronavele electrice, pot contine sisteme fotovoltaice integrate pentru a furniza o sursa de energie primara sau auxiliara sub forma de curent alternativ sau continuu, in functie de proiectare si de cerintele de putere. In 2013, sistemele de pe acoperis au reprezentat 60% din instalatiile la nivel mondial.
Sistemele fotovoltaice portabile si mobile furnizeaza energie electrica independent de conexiunile la utilitati, pentru functionarea „in afara retelei”. Astfel de sisteme sunt atat de frecvent utilizate pe vehiculele de agrement si pe barci, incat exista comercianti cu amanuntul specializati in aceste aplicatii si produse special vizate acestora.
Cladire integrata
In zonele urbane si suburbane, retele fotovoltaice sunt adesea folosite pe acoperisuri pentru a suplimenta consumul de energie; de multe ori cladirea va avea o conexiune la reteaua electrica, caz in care energia produsa de reteaua fotovoltaica poate fi vanduta inapoi printr-un contract de contorizare neta. Unele utilitati folosesc acoperisurile clientilor comerciali si stalpii de telefonie pentru a sprijini utilizarea panourilor fotovoltaice.
