Tržište fotonaponskih sustava i evolucija tehnologije

Ukupna količina Sunčeve energije koja dođe do zemljine površine je oko 2 000 puta veća nego ukupna godišnja potrošnja energije u cijelom svijetu.

Fotonaponski efekt, odnosno generiranje istosmjerne električne struje u poluvodičkom materijalu prilikom izlaganju svjetlosti otkrio je Becquerel 1893. godine. Ovo otkriće je osnova današnjem korištenju fotonaponskih sustava i proizvodnji električne energije iz energije Sunčevog zračenja.

Europska energetska politika zajedno s povoljnim nacionalnim zakonodavnim okvirima zemalja članica EU-a rezultirala je rastom tržišta fotonaponskih elektrana, čiji je ukupni instalirani kapacitet dosegao 39 600 MW na kraju 2010. godine. Proizvođači fotonaponske opreme očekuju da će do 2030. godine biti instalirano preko 600 GW fotonaponskih sustava u Europi.

Foto elektronički elementi

Foto elementi su elektronički elementi koji pod utjecajem svijetla mjenjaju svoju vodljivost. To znači da takvi elementi priključeni u strujni krug ne vode struju dok na njih ne djeluje svijetlost. To su foto otpornik, foto tranzistor, foto dioda i foto tiristori. Ovi elektronički elementi našli su široku primjenu. Koriste se u sklopovima za zaštitu u industriji, sklopovima za alarmne sustave, telefoniji itd.. Ima ih u posebnoj izvedbi u obliku integriranog kruga koji služi za galvansko odvajanje strujnih krugova koji međusobno moraju biti povezani a opet bez direktnog utjecaja jednoga na drugi sklop.


Na shemi je prikazan jedan takav spoj s foto otpornikom. U strujni krug foto otpornika vezan je relej i promjenjivi otpornik. Potreban nam je relej koji u beznaponskom stanju ima jedan kontakt zatvoren. U strujnom krugu kontakta releja spojena je žarulja vanjske rasvjete. Svitak releja je u strujnom krugu foto otpornika. Kada nema svijetla kroz svitak releja ne teče struja i njegov kontakt je zatvoren. Zatvoreni kontakt drži upaljenu žarulju. Pojavom svijetla naprimjer ujutro, foto otpornik počne voditi struju aktivira se relej koji privuče i isključi kontakt, a žarulja se ugasi. Promjenjivim otpornikom možemo namjestiti na kojem intezitetu svijetla želimo da relej proradi.

EU će 2020. godine imati 20,3 posto obnovljive energije

Europska unija će premašiti svoj cilj da do 2020. godine 20 posto energije dobije iz obnovljivih izvora, objavila je Europska komisija, pozivajući se na procjene zemalja članica.


Prema tim procjenama, iz obnovljivih izvora u Europskoj uniji 2020. trebalo bi biti 20,3 posto od ukupno potrošene energije.

U sklopu borbe protiv klimatskih promjena EU je zacrtala tri cilja, tzv. "tri puta po 20 posto do 2020.". Osim povećanja udjela obnovljivih izvora na 20 posto, u istom postotku se planira ušteda energije, te smanjenje emisije stakleničkih plinova, također za 20 posto u odnosu na razinu emisije iz 1990. godine.

Ti ciljevi se odnose na cijelu Europsku uniju, dok na razini zemalja članica to može varirati.


Što se tiče obnovljivih izvora, neke će zemlje premašiti cilj od 20 posto, dok ga dio njih neće uspjeti dosegnuti i morat će to nadoknaditi uvozom energije iz obnovljivih izvora iz drugih zemalja u istom iznosu, koji im nedostaje za dostizanje toga cilja. Prema podacima koje su zemlje članica dostavile Europskoj komisiji, 10 od 27 članica premašiti će cilj od 20 posto iz obnovljivih izvora,
njih 12 će uspjeti dostići udio od 20 posto, a samo njih pet neće ispuniti cilj - Italija, Belgija, Luksemburg, Malta i Danska.

Glasnogovornica Komisije za pitanja energije Marlene Holzner rekla je kako je Italija naznačila da bi mogla dio energije kupiti od Njemačke, koja je prijavila višak, te da bi Rim mogao pomoći Hrvatskoj u izgradnji elektrana i onda uvoziti tu struju.


"Ove procjene pokazuju da zemlje članice energiju iz obnovljivih izvora uzimaju vrlo ozbiljno i da su spremne potaknuti domaću proizvodnju. To je vrlo pozitivan signal za okoliš, ali će nam istodobno pomoći da smanjimo emisiju ugljičnog dioksida i da pojačamo sigurnost opskrbe energijom. To je poticaj za investiranje u zelenu tehnologiju i proizvodnju energije iz obnovljivih izvora. Naša zadaća neće biti samo da pomognemo zemljama članicama da dosegnu zacrtane ciljeve, nego i da ih premaše", rekao je povjerenik za energiju Guenter Oettinger.

Pod obnovljive izvore EU vodi biogoriva, biomasu, sunčevu i energiju vjetra te hidro-energiju.

Godine 2007. na obnovljive izvore u Europskoj uniji otpadalo je devet posto od ukupno potrošene energije.

(hina)

Solarni fotonaponski sustavi

Iskoristite besplatnu energiju sunca pomoću fotonaponskih ćelija s kojim možete sunčanu energiju pretvoriti u električnu energiju istosmjernog napona. Proizvedenu el.energiju istosmjernog napona preko regulatora možete akumulirati u solarne baterije (akumulatore) ili preko invertera izravno koristiti na izmjenične 230V/50Hz potrošače ili višak energije prodavati distributeru el.energije ali tada Vam treba poseban (On grid) inverter.

Subvencionirana otkupna tarifa za proizvodnju struje solarnim sustavima (tabela 1.1) sukladno zakonskoj regulativi N.N.33/07 i 67/07)


U ovom slučaju Vam nisu potrebne solarne baterije niti regulatori. Nedostatak el.energije možete preuzeti od HEP-a po normalnoj tarifi.
Dodatne informacije za postupak stjecanja statusa povlaštenog proizvođača el.energije pogledajte na web stranicama
www.hera.hr - rješenje o stjecanju statusa
www.mingorp.hr - energetsko odobrenje
www.hrote.hr - ugovor o otkupu el.energije

Ukoliko korisnik nije priključen na el.mrežu tada vam je potrebno akumuliranje energije preko regulatora u solarne baterije. Istosmjerna trošila 12V možete direktno spojiti na solarnu bateriju.
Ako želite koristiti standardna kućna trošila (230V/50Hz) sl.1 neophodan je inverter koji će praviti taj napon od solarnih baterija.

sl.1 Shema neovisnog solarnog fotonaponskog sustava

Dolje navedenom formulom jednostavno možete i sami izračunati prosjek godišnje proizvodnje el.energije fotonaponskim sustavima

Formula: Izračun godišnjeg dobitka energije iz fotonaponskih sustava
=
Ukupna maksimalna snaga panela (Wp)
x
Srednji godišnji sunčani sati (vidi tabelu 1.2)
x
0,75 (srednji gubici sustava)
x
365 dana

tabela 1.2

Prosjek mjerenih podataka uzetih u zadnjih 10.god.

Primjer:
Fotonaponski moduli ukupne snage 1 kWp po dnevnom prosjeku 4h sunčanih sati sa faktorom gubitka 0,75 u godini dana možete proizvesti 1095 kW/h

Papirologija za fotonaponski sustav

Bez obzira što je zadan zakonodavni okvir nizom dokumenata koji bi morali regulirati upotrebu solarnih postrojenja i ostalih uređaja za primjenu energije iz obnovljivih izvora još uvijek imamo izrazito nesređenu primjenu u praksi i ostvarivanje zacrtanog plana.

Pokazalo se kako ti dokumenti ne znače ništa ako nema obveze i odgovornosti svih institucija zaduženih za provedbu navedenih pravilnika i uredbi, ma kako bili nesavršeni.

Zakonodavni okvir koji regulira upotrebu solarnih postrojenja definiran je dokumentima:
- Tarifni susutav za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije (Narodne novine, br. 33/07)
- Uredba o naknadama za poticanje proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije (Narodne novine, br. 33/07)
- Uredba o minimalnom udjelu električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije čija se proizvodnja potiče (Narodne novine, br. 33/07)
- Pravilnik o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije (Narodne novine, br. 67/07)

Za priključenje malih fotonaponskih sustava (do 30 kW) na postojeću elektroenergetsku mrežu potrebno je prikupiti i predati cjeli niz dokumenata različitim institucijama. Pri tome moramo voditi računa da ne prekoračimo i određene rokove i periode između različitih faza prikupljanja i predaje dokumenata.



Evo popisa prema jednom primjeru solarnog krova od 7,14kW (solarni krov Španski Zagreb):

1. Rješenje o upisu u Registar projekata i postrojenja za korištenje obnovljivih izvora energije i kogerenracije te povlaštenih proizvođača (registar OIEKPP). Za taj prvi korak nadležno je Ministarstvo gospodarstva rada i poduzetništva, a za riješenje je potrebno dostaviti sljedeče:
-> izvadak iz katastarskog plana za katastarsku česticu na kojoj se namjerava izgraditi postrojenje
-> izvadak iz sudskog registra, odnosno, za fizičku osobu, izvadak iz obrtnog registra u RH ili potvrdu o prebivalištu u RH
-> potvrdu porezne uprave o plaćanju svih dospjelih obveza i obveza za mirovinsko i zdravstveno osiguranje i druga javna davanja
-> ovjerenu izjavu o nekažnjavanju pravne/fizičke osobe u svezi sa sudjelovanjem u kriminalnoj organizaciji, korupciji, prijavari ili pranju novca
-> analizu opravdanosti izgradnje postrojenja i priključka na EE mrežu s tehno-ekonomskim podacima i podacima prostornog uređenja
-> lokacijsku dozvolu, kad je za to propisana obveza

2. Elektroenergetska suglasnost, Ugovor o korištenju mreže i Ugovor o opskrbi električnom energijom dokumenti su za koje je nadležan Operator distribucijskog sustava (HEP-ODS). Da bi dobili tu dokumentaciju njima morate predate sljedeće:
-> rješenje MINGORP o upisu u OIEKPP registar
-> prethodnu elektroenergetsku suglasnost HEP ODS
-> opis projekta (tehničke karakteristike ćelija i izmjenjivača dc/ac)
-> deklaraciju o suglasnosti izmjenjivača
-> certifikat proizvođača izmjenjivača
-> radni nalog i tehničke karakteristike ugrađenog brojila električne energije
-> elektroprojekt fotonaponskog sustava s tehničkom dokumentacijom

3. Rješenje o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije je dokument koji izdaje Hrvatska energetska regulatorna agencija (HERA). Za ovo rješenje potrebno je dostaviti sljedeće priloge:
-> dozvolu za obavljanje energetske djelatnosti proizvodnje električne energije, kad je to obavezno prema propisima (Zakon o energiji, čl. 16. stavak3., preko 1 MW)
-> pravomoćnu uporabnu dozvolu, kada je to propisano
-> ugovor o korištenju mreže
-> tehnički opis izgrađenog postrojenja s opisom tehnološkog procesa i uvjetima korištenja postrojenja
-> elaborat o ugrađenim mjernim uređajima sa shemom mjernih mjesta i načinom provedbe mjerenja te potvrdom o isparvosti uređaja
-> mjesečne i godišnje planove proizvodnje električne energije za prosječne meteorološke uvjete, očekivana mjesečna odstupanja proizvodnje električne energije...
-> ješenje o uvjetima gradnje, odnosno o izvedenom stanju fotonaposnkog sustava na krovu.

3.1 Za rješenje o uvjetima gradnje, odnosno izvedenom stanju fotonaponskog sustava nadležan je općinski odjel graditeljstva. A općini gdje namjeravamo postaviti fotonaponski sustav trebaju sljedeći prilozi:
-> izvod iz katastarskog plana
-> izgled građevine i krova sa solarnim kolektorima
-> pravomoćna građevinska dozvola
-> glavni projekt (statički proračun)
-> statička provjera nosivosti krovne konstrukcije
-> potvrda stalnog sudskog vještaka za graditeljstvo da se ugradnjom solarnih ćelija na krovu ne mijenja mehanička otpornost i stabilnost građevine
-> elektroprojekt fotonaponskog sustava
-> elektroenergetska suglasnost HEP-ODS
-> rješenje MINGORP o upisu u OIEKPP registar

4. Ugovor o otkupu električne energije se potpisuje na 12 godina i za taj dokument je nadležan Hrvatski operator tržišta – HROTE, a njima morate dostaviti sljedeće papire:
-> rješenje o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije (izdaje HERA)
-> elektroenergetska suglasnost (izdaje HEP-ODS)
-> ugovor o korištenju mreže (izdaje HEP-ODS)
-> prosječne mjesečne i godišnje planove proizvodnje električne energije uz prosječne metereološke uvjete, te očekivana mjesečna odstupanja proizvodnje električne energije.

Izvor: Časopisi Solarna energija i Majstor

Solarna fotonaponska energija - solarne ćelije

Količina sunčave energije koja doseže površinu planeta je tolika da je u jednoj godini dva puta veća od svih Zemljinih neobnovoljivih izvora (ugljena, nafte, plina, urana). Najčešće dostupni obnovoljivi izvori energije na zemlji su: sunčevo zračenje, energija vjetra, energija valova i biomasa.

Solarna energija (energija sunčeva zračenja) se pretvara u električnu energiju pomoću fotonaponskih sustava (fotonaponska energija). U fizici ovakva pretvorba energije poznata je pod nazivom fotoelektrični efekt kojega je otkrio Heinrich Rudolf Hertz, a objasnio Albert Einstein za što je i dobio Nobelovu nagradu.

Fotonaponski sustavi u kojima se odvija fotonaponska pretvorba najčešće se nazivaju fotonaponske solarne ćelije ili samo solarne ćelije. Prva moderna fotonaponska solarna ćelija napravljena je 1956. godine u Belovom laboratoriju. Prve takve ćelije bile su razvijene za svermirske programe.

Za sada, proizvodnja električne energije iz fotonaponskih solarnih ćelija nije ekonomična u usporedbi sa drugim izvorima, ako se u obzir ne uzme poticaj. Jedan kilovat inastalirane snage za fotonaponske ćelije iznosi preko nekoliko tisuća USD (4 500-13 500 USD), dok je za elektranu na plin ta cijena oko 400 USD. Fotonaponske solarne ćelije se ubrajaju u povlaštene izvore električme energije i takva energija se otkupljuje po cjeni znatno višoj nego što je prosječna cijena električne energije u Hrvatskoj.


Korisnost fotonaponske (FN) solarne ćelije definira se kao omjer električne snage koju daje FN solarna ćelija i snage sunčevog zračenja. Matematički se to može formulirati relacijom:

gdje je:
Pel - Izlazna električna snaga
Psol - Snaga zračenja (najčešće Sunčevog)
U - Efektivna vrijednost izlaznog napona
I - Efektivna vrijednost izlazne struje
E - Specifična snaga zračenja (npr. u W/m2)
A - Površina

Korisnost FN solarnih ćelija kreće se od svega nekoliko postotaka do četrdesetak posto. Ostala energija koja se ne pretvori u električnu uglavnom se pretvara u toplinsku i na taj način grije ćeliju. Općenito porast teperature solarne ćelije utječe na smanjene korisnosti FN ćelije.

Vrste solarnih ćelija

Solarne ćelije se izvode kao silicijske ćelije (Si), galij arsenidne (GaAs), kadmij telurijeve (CdTe) i bakar-inidum-diselenidne (CuInSe2). Najčešće upotrebljivane silicijske ćelije izvode se u više morfoloških oblika: monokristalne, polikristalne i amorfne.

• Monokristalne Si ćelije imaju relativno visoki stupanj iskoristivosti. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 140W/m2 električne energije (iskoristivost 14%)

• Polikristalne Si ćelije imaju nešto manju iskoristivost od monokristalnih, ali im je zato proizvodnja ekonomski efikasnija. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčeva zračenja u 130W/m2 električne energije (iskoristivost 13%).

• Amorfne Si ćelije imaju niske troškove proizvodnje, ali daleko manju iskoristivost. Koriste se u opremi gdje je potrebna mala snaga (satovi, đepna računala) ili kao element fasade. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 50W/m2 električne energije (iskoristivost 5%).

Galij arsenidne (GaAs) ćelije su relativno neosjetljive na toplinu i zračenja u usporedbi sa Si ćelijama. Zbog visoke cijene koriste se u svemirskim programima i u sustavima s koncentriranim zračenjem gdje se štedi na ćelijama. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 300W/m2 električne energije (iskoristivost 30%).

Kadmij telurijeve (CdTe) ćelije su pogodne za upotrebu u tankim PV modula zbog fizikalnih svojstava i jeftine tehnologije izrade. Usprkos navedenim prednostima zbog kadmijeve otrovnosti i sumnje na kancerogenost nije u širokoj upotrebi. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 160W/m2 električne energije (iskoristivost 16%)