Sončna energija se hitro razvija in ponuja okolju prijazno alternativo tradicionalnim virom energije. Vendar pa je eno od pogostih vprašanj, ki si jih zastavljajo potencialni uporabniki sončnih kolektorjev: ali lahko delujejo brez neposredne sončne svetlobe? Poglejmo, kako delujejo solarni paneli, kako se obnašajo v slabih svetlobnih pogojih, vpliv temperature, shranjevanje energije in celo zmožnost delovanja v mesečini.
Kako delujejo solarni paneli
Sodobni solarni paneli (fotovoltaični moduli) pretvarjajo sončno sevanje v električno energijo zahvaljujoč fotovoltaičnemu učinku. Temeljijo na polprevodniških materialih (najpogosteje silicij), ki ob udarcu svetlobnih fotonov ustvarijo električni tok.
Pomembno je razumeti, da solarni paneli ne reagirajo samo na neposredno sončno svetlobo, temveč tudi na razpršeno svetlobo, ki se odbija od oblakov, zgradb in drugih predmetov. To pojasnjuje, zakaj paneli še naprej proizvajajo energijo tudi v oblačnih dneh ali v senci.
Delovanje panela pri različnih svetlobnih pogojih
Oblačno vreme
Ko je nebo oblačno, sončne celice še vedno delujejo, vendar z manjšo učinkovitostjo. Odvisno od gostote oblakov in tipa celice lahko učinkovitost pade na 10-50 % moči.
Senčenje
Senčenje je eden najpomembnejših dejavnikov, ki vplivajo na delovanje sončnih kolektorjev. Če je en ali več modulov v senci, lahko precej zmanjšajo izhodno moč celotnega modula. Sodobni sistemi so opremljeni z bypass diodami, ki omogočajo, da delno zasenčen panel še naprej deluje brez večjih izgub.
Odbita in razpršena svetloba
Tudi če sonce ne sije neposredno na ploščo, lahko zajame odbito ali razpršeno svetlobo. To je še posebej opazno v mestih, kjer se sončna svetloba odbija od steklenih fasad stavb, in v zasneženih regijah, kjer bele površine odbijajo precejšnjo količino sončne svetlobe.
Delo pod umetno svetlobo
Teoretično bi lahko solarni kolektorji ob osvetlitvi s svetilkami proizvajali energijo, vendar bi bila učinkovitost izjemno nizka. Umetna svetloba ima premajhno intenzivnost in spekter, zato pridobivanje električne energije v takšnih pogojih ni popularno.
Učinkovitost solarnega panela ponoči
Ponoči mesec odbija sončno svetlobo, vendar je njena intenzivnost približno 400.000-krat nižja od dnevne svetlobe. Tako je proizvodnja električne energije v mesečini praktično enaka ničli, tudi pri najsodobnejših panelih.
Vpliv temperature na delovanje
Temperatura igra pomembno vlogo pri delovanju sončnih kolektorjev. Čeprav bi kdo mislil, da vroče vreme poveča učinkovitost, v resnici prekomerna toplota zmanjša zmogljivost modulov.
Večina plošč ima faktor moči od -0,3 % do -0,5 % za vsako stopinjo nad 25 °C. To pomeni, da se lahko pri temperaturi plošče 45 °C njegova moč zmanjša za 10 %. Zato sončne celice bolje delujejo v hladnem, a sončnem vremenu.
Shranjevanje sončne energije
Ker sončne celice ponoči ne morejo proizvajati električne energije, je treba uporabiti sisteme za shranjevanje energije, da se zagotovi neprekinjena oskrba zanj. Najpogostejše metode so:
- Akumulatorji (litij-ionski, svinčeno-kislinski) omogočajo shranjevanje odvečne energije in njeno uporabo v temi.
- Omrežni razsmerniki – ko je sistem priključen na omrežje, se odvečna energija dovaja v omrežje in ponoči črpa iz njega.
Hibridni sistemi združujejo baterije in povezavo z omrežjem za izboljšanje energetske učinkovitosti.
Nasveti za oblačno vreme
Če želite zmanjšati izgubo energije v oblačnih dneh, lahko uporabite naslednje nasvete:
- Uporabite monokristalne paneli, ki delujejo bolje v slabih svetlobnih pogojih.
- Spremenite kot panelov, da zajamete več razpršene svetlobe.
- Ohranjajte svoje module čiste – prah in umazanija lahko dodatno zmanjšata učinkovitost.
- Razmislite o namestitvi sistema za shranjevanje energije za uporabo rezerv v oblačnih dneh.
Dejavniki, ki izboljšajo delovanje panela v slabih svetlobnih pogojih
Kljub njihovi odvisnosti od sončne svetlobe obstajajo tehnologije, ki izboljšujejo učinkovitost modulov v slabih svetlobnih pogojih:
- Monokristalne plošče imajo boljšo občutljivost na razpršeno svetlobo in oblačno vreme.
- Spremenljiv kot nagiba – namestitev celic pod kotom, optimiziranim za zimsko in poletno obdobje, omogoča povečanje njihove produktivnosti.
- Tehnologija PERC – posebne silicijeve celice s pasiviranimi zadnjimi kontakti zagotavljajo večjo učinkovitost v slabših svetlobnih pogojih.
- Antirefleksni premazi – zmanjšajo izgubo svetlobe zaradi boljše absorpcije fotonov.
Regije z nizko sončno aktivnostjo: ali je vredno imeti sončno elektrarno?
Celo v državah z zmernim ali severnim podnebjem lahko sončne celice ostanejo učinkovite. Na primer, Nemčija, ki leži v zmernem podnebnem pasu, je ena izmed vodilnih v svetu pri uporabi sončne energije.
Prednosti sončnih modulov v regijah z nizko sončno aktivnostjo:
- Pozimi hladno podnebje poveča učinkovitost panelov (pri pregrevanju učinkovitost pade).
- Dolgi poletni dnevi na visokih širinah nadomestijo zimska obdobja.
- Razpršena svetloba in odbito sevanje zagotavljata zadostno proizvodnjo energije.
Solarni paneli lahko delujejo brez neposredne sončne svetlobe, z uporabo razpršenega sevanja, odbite svetlobe in celo šibke svetlobe v oblačnem vremenu. Vendar pa je njihova učinkovitost v takih pogojih zmanjšana. Za največjo učinkovitost je pomembno izbrati pravo vrsto panelov, optimizirati njihovo namestitev in upoštevati podnebne razmere v regiji.
Montaža solarnih panelov na našem objektu:
Opis objekta: Vila blok, pritličje, 1. nadstropje in 2 nadstropje. V vsakem delu je neodvisno od drugih stanovanje.
Streha je pločevinasta. Ima več zračnikov. Je precej razgibana.
Naklon je minimalen, cca 5 stopinj.
Tloris strehe je nepravilen, dvokapnica se zaključi znotraj parapeta.
Vsako od stanovanj ima po 1/3 strehe. Paneli morajo biti enakomerno razporejeni po različnih orientacijah strehe, vsaj med JV in SZ stranjo. Spodnji izris prikazuje postavitev panelov in razdelitev panelov med prvo in drugo elektrarno. Tam kjer je prazno (brez panelov) se pusti za morebitno elektrarno lastnika stanovanja v 2. nadstropju.
Paneli so razdeljeni na polovico po 16 panelov za vsako sončno elektrarno (1 string), glede na modro (JV stran) in zeleno (SZ stran) črto.
- Paneli so TRINA VERTEX S+ 450Wp, dimenzije 1762x1134x30 mm.
- Optimizatorji in inverter HUAWEI.
Za vsako pozicijo še enkrat premerimo po strehi in po potrebi prilagodimo pozicijo, optimiziramo prostor na strehi.
Kable, ki bodo povezovali različna polja in/ali prešli sleme, obvezno položimo v kovinski kanal za kable s pokrovom in v črno cev..
Stringe se strehe spustimo po fasadi na SZ strani hiše, ob strelovodu v plastične NIK kanale (antracit barve, 30×30 mm).
Na tak način pridemo do učinkovitih in uporabnih sončnih elektrarn, ki se nahajajo na eni strehi ampak služijo za različna gospodinstva.
Tudi če vaše območje ni znano po sončnih dneh, sončna energija ostaja optimalna in preverjena rešitev za avtonomno oskrbo z energijo in zniževanje stroškov električne energije.