Investeşte in oameni !FONDUL SOCIAL EUROPEANProgramul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013Axa prioritară 3 ,,Creșterea adaptabilității lucrătorilor și a intreprinderilor”Domeniul major de intervenţie 3.1 „Promovarea culturii antreprenoriale”Numărul de identificare al contractului: POSDRU/92/3.1/S/50933Titlul proiectului: Centru pentru Promovarea Antreprenoriatului in Domeniul Dezvoltării Durabile1.08.2010-31.07.2013

ANALIZA SI PROIECTAREA ECOLOGICA

A PANOURILOR FOTOVOLTAICE

COORDONATOR,

PROG. DR. ING. LIVIU BRANDUSAN

MASTERAND,

ANCA DOLHA (RUSU)

CAMPIA TURZII

2012

Introducere

Un panou solar fotovoltaic transforma energia luminoasa din razele solare direct în energie

electrica. Componentele principale ale panoului solar reprezinta celulele solare.

Panourile solare se utilizeaza separat sau legate în baterii pentru alimentarea 

consumatorilor

independenti sau pentru generarea de curent electric ce se livreaza în reteaua publica.

Un panou solar este caracterizat prin parametrii sai electrici cum ar fi tensiunea de mers în

gol sau curentul de scurtcircuit.

Pentru a îndeplini conditiile impuse de producerea de energie electrica, celulele solare se vor

asambla în panouri solare utilizand diverse materiale, ceea ce va asigura:

protectie transparenta împotriva radiatiilor si intemperiilor

legaturi electrice robuste

protectia celulelor solare rigide de actiuni mecanice

protectia celulelor solare si a legaturilor electrice de umiditate

asigurare unei raciri corespunzatoare a celulelor solare

protectia împotriva atingerii a elementelor componente conducatoare de electricitate

posibilitatea manipularii si montarii usoare

2

1.1 Elementele necesare constructiei unui panou solar obisnuit Un geam (de cele mai multe ori geam securizat monostrat) de protectie pe fata expusa la

soare,

Un strat transparent din material plastic (etilen vinil acetat, EVA sau cauciuc siliconic) 

în

care se fixeaza celulele solare,

Celule solare monocristaline sau policristaline conectate între ele prin benzi de cositor,

Caserarea  fetei posterioare a panoului cu o  folie stratificata din material plastic  rezistent 

la

intemperii fluorura de poliviniliden (Tedlar) si Polyester,

Priza de conectare prevazuta cu dioda de protectie respectiv dioda de scurtcircuitare (v

ezi

mai jos) si racord,

O rama din profil de aluminiu pentru protejarea geamului la transport, manipulare 

si

montare, pentru fixare si rigidizarea legaturii

1.2 Celula solaraO celula solara consta din doua sau mai multe straturi de material semiconductor, cel 

mai

întalnit fiind siliciul. Aceste straturi au o grosime cuprinsa  între 0,001 si 0,2 mm si sunt dopate 

cu

anumite elemente chimice pentru a forma jonctiuni „p” si „n”. Aceasta structura e similara cu a 

unei

diode. Cand stratul de siliciu este expus la lumina se va produce o „agitatie” a electronilor d

in

material si va fi generat un curent electric.

Celulele, numite si celule fotovoltaice, au de obicei o suprafata foarte mica si curent

ul

generat de o singura celula este mic dar combinatii serie, paralel ale acestor celule pot produ

ce

curenti suficient de mari pentru a putea fi utilizati în practica. Pentru aceasta, celulele su

nt

încapsulate în panouri care le ofera rezistenta mecanica si la

intemperii.

Clasificare

Celulele solare pot fi clasificate dupa mai multe criterii.

Cel mai folosit criteriu este dupa grosimea stratului materialului. Aici deosebim celule 

cu

strat gros si celule cu strat subtire.

Un alt criteriu este felul materialului: se întrebuinteaza, de exemplu, ca materi

ale

semiconductoare combinatiile CdTe, GaAs sau CuInSe, dar cel mai des folosit este siliciul.

3

Dupa structura de baza deosebim materiale cristaline(monocristaline fabricate din pastile de

siliciu monocristalin /policristaline fabricate fabricate din mai multe cristale mici ) respectiv 

amorfe.

În fabricarea celulelor fotovaltaice pe langa materiale semiconductoare, mai nou, exis

ta

posibiltatea utilizarii si a materialelor organice(celulele pe baza de compusi organici prezinta u

n

impedient  ,  faptul ca aceste celule au un  randament  redus si o durata de viata redusa, max 

5000h)

sau a pigmentilor organici (procedura se bazeaza pe efectul de

fotosinteza).

Celule pe baza de siliciu

Strat gros

Celule monocristaline (c-Si) randament mare - în productia în serie se pot atinge pana la peste 20 

%

randament energetic, tehnica de fabricatie pusa la punct; totusi procesul de fabricatie este 

energofag,

ceea ce are o influenta negativa asupra periodei de recuperare (timp în care echivalentul energi

ei

consumate în procesul de fabricare devine egal cantitatea de energia generata).

Celule policristaline (mc-Si)  la productia  în serie s-a atins deja un randament energetic de peste 

la

16 %, cosum relativ mic de energie în procesul de fabricatie, si pana acum cu cel mai bun raport 

pret

– performanta.Acestea pot fi fabricate de exemplu prin procedeul de turnarem sunt mai ieftine si 

ca

atare cele mai raspandite in productia de dispozitive fotovoltaice.

Strat subtire

Celule cu siliciu amorf (a-Si) constau dintr-un strat subtire de siliciu amorf (fara cristalizare) si din

aceasta cauza se numesc celule cu strat subtire.Se pot produce prin procedeul de condensare de

vapori de siliciu si sunt ieftine, dar au un randament scazut in spectrul de lumina solara, totusi au

avantaje la lumina slaba; randament energetic al modulelor de la 5 la 7 ; se utilizeaza la

calculatoarele de buzunar si ceasuri.

Celule pe baza de siliciu cristalin, microcristalele, au un randament mai bun decat celulele amorfe 

si

nu au un strat ata de gros ca si celulele policristaline. Se utilizeaza partial  la fabricarea de 

panouri

fotovoltaice, dar nu sunt atat de raspandite.

Moduri de constructiePe langa materia prima o importanta mare prezinta tehnologia utilizata. Se deosebesc 

diferite

structuri si aranjamente în care se depun electrozii de acoperire transparenti a caror rezistenta nu 

este

deloc neglijabila.

4

Alte tehnici vizeaza marirea eficientei asigurand absorbtia unui spectru de frecventa cat mai

larg prin suprapunerea mai multor materiale cu diferite caracteristici de absorbtie. Se încearca

selectarea materialelor în asa fel încat spectrul luminii naturale sa fie absorbit la maximum.

Actualmente celulele solare pe baza de materiale semiconductoare cele mai des

comercializate sunt cel pe baza de siliciu.

Celulele solare pe baza de materiale semiconductoare utilizate pentru producerea de 

energie

electrica sunt legate în module.

Pe un modul se afla mai multe randuri de celule solare conectate în serie între ele pe fata 

si

pe reversul modulului permitand, datorita tensiunii însumate, utilizarea unor conductori cu sectiune

mai mica decat la legarea în paralel. Pentru protejarea unei celule solare împotriva efectului d

e

avalansa în jonctiune, datorata potentialului mai mare (aparuta de exemplu la umbrirea partiala 

a

modulului), trebuie incorporate paralel cu celulele solare diode de protectie(bypass).

Sistemele de panouri solare sunt înzestrate uneori cu mecanisme de orientare, panoul fiind 

în

permanenta directionat pentru a exploata la maximum energia solara incidenta. Randamentul

termodinamic maxim teoretic pentru producerea de energie din lumina solara este de 85 %. Acesta

se calculeaza din temperatura suprafetei soarelui(5800 °K), temperatura maxima de 

absorbtie(<2500

°K, tempertura de topire a materialelor greu fuzibile) si temperatura mediului înconjurator(300 °K).

Daca se utilizeaza doar o portiune din spectrul luminii solare, valoarea teoretica se reduce în functie

de lungimea de unda, pana la 5-35 %. Neutilizarea spectrului complet este una din dezavantajele

celulelor solare fata de centralele solare termice.

Principiu de functionareCelulele solare pe baza de materiale semiconductoare în principiu sunt construite ca nis

te

fotodiode cu suprafata mare care însa nu se utilizeaza ca detectoare de radiatii ci ca sursa de curent.

Interesant la acest tip de semiconductoare este ca prin absorbtie de energie (caldura sa

u

lumina) elibereaza purtatori de sarcina (electroni si goluri). Este nevoie de un camp electrostati

c

intern pentru ca din acesti purtatori sa se creeze un curent electric dirijandu-i în directii diferite.

Acest camp electric intern apare în dreptul unei jonctiuni p-n. Pentru ca intensitatea 

fluxului

luminos scade exponential cu adancimea, aceasta jonctiune este necesar sa  fie cat mai aproape 

de

suprafata materialului si sa se patrunda cat mai adanc.

5

Aceasta jonctiune se creeaza prin  impurificarea controlata. Pentru a realiza profilul dorit, 

în

mod normal se  impurifica „n” un strat subtire de suprafata si „p” stratul gros de dedesubt în 

urma

caruia apare jonctiunea. Sub actiunea fotonilor apar cupluri electron-gol în jonctiune, din c

are

electronii vor fi accelerati spre interior, iar golurile spre suprafata. O parte din aceste cupluri

electron-gol se vor recombina în jonctiune rezultand o disipare de caldura, restul curentului putand 

fi

utilizat de un consumator, încarcat într-un acumulator sau prin intermediul unui invertor livrat 

în

reteaua publica.

Tensiunea electromotare maxima la bornele unei celule solare (de exemplu la cele m

ai

utilizate, celulele de siliciu cristaline) este de 0,5 V. Structura celulelor solare se  realizeaza  în a

sa

mod  încat sa absoarba cat mai multa  lumina si sa apara cat mai multe sarcini in  jonctiune. 

Pentru

aceasta electrodul de suprafata trebuie sa fie transparenta, contactele la acest strat sa fie pe 

cat

posibil de subtiri, pe suprafata se va aplica un strat antireflectorizant pentru a micsora gradul 

de

reflexie a luminii incidente. Acestui strat antireflectorizant i se atribuie culoare negru-albastruie 

a

celulelor solare care fara aceasta ar avea o culoare gri-argintie.

La celulele solare moderne se obtine din nitrat de siliciu prin procedeul PE-CVD(pe 

o

suprafata  încalzita se depun  în urma unei reactii chimice componente extrase dintr-o faza 

gazoasa)

un stratul antireflectorizant de cca 70 nm grosime (sfert de lungime de unda la un coeficient 

de

refractie de 2,0). Se mai utilizeaza straturi reflectorizante din SiO2 si TiO2 ce se depun pr

in

procedeul AP-CVD.

Grosimea stratului influenteaza culoarea celulei (culoarea de interferenta). Grosim

ea

stratului trebuie sa fie cat se poate de uniforma, deoarece abateri de cativa nanometri maresc 

gradul

de reflexie. Celulele îsi datoreaza culoarea albastra realizarii unei grosimi ce corespunde lungimii 

de

unda a culorii rosii, culorea cea mai bine absorbita de siliciu. În principiu  însa în acest mod se 

pot

realiza celule rosii, galbene, sau verzi la cerinte arhitectonice deosebite, dar vor avea un 

randament

mai slab. În cazul nitratului de siliciu si a bioxidului de siliciu stratul antireflectorizant mai are si 

un

rol de a reduce viteza de recombinare superficiala.

1.3 Fabricarea panoului solarFabricarea începe întotdeauna de pe partea activa expusa la soare. La început se pregateste 

si

se curata un geam de marime corespunzatoare. Pe acesta se aseaza un strat de  folie de etilen 

vinil

acetat, EVA adaptat profilului celulelor solare utilizate. Celulele solare vor fi legate cu ajutorul

6

benzilor de cositor  în grupe (siruri  - strings) care mai apoi se aseaza pe folia de EVA dupa

care se face conectarea grupelor între ele si racordarea la priza de legatura prin lipire. În final 

totul

se acopera cu o folie EVA si peste aceasta o folie tedlar. Pasul urmator consta în laminarea 

panoului

în vacuum la 150 °C. În urma laminarii din folia EVA plastifiata, prin polimerizare, se va obtine un

strat de material plastic ce nu se va mai  topi si  în care celulele solare sunt bine  incastrate si 

lipite

strans de geam si folia de tedlar. Dupa procesul de laminare, marginile se vor debavura si se va 

fixa

priza de conectare în care se vor monta diodele de bypass. Totul se prevede cu o rama metalica, 

se

masoara caracteristicile si se sorteaza dupa parametrii electrici dupa care se împacheteaza.

1.4 Caracteristici techniceParametrii unui panou solar se stabilesc, la fel ca si cei pentru celule solare, pentru conditii de test

standard.

Prescurtari ale termenilor mai des utilizati

SC: Short Circuit - Scurtcircuit

OC: Open Circuit – Mers în gol

MPP: Maximum Power Point – Punctul de putere maxima

Caracteristicile unui panou solar sunt:

Tensiunea de mers în gol UOC

Curent de scurtcircuit ISC

Tensiunea în punctul optim de functionare UMPP

Curentul în punctual de putere maxima IMPP

Putere maxima PMPP

Factor de umplere FF

Coeficient de modificare a puterii cu temperatura celulei

Randamentul celulei solare η

Incapsulare durabila a elementelor componente are o importanta foarte mare deoare

ce

umiditatatea ce ar putea patrunde ar afecta durata de viata a panoului solar prin coroziune si pr

in

scurtcircuitarea legaturilor dintre elementele prin care trece curent electric.

Dioda pentru mers în gol (Bypass)

Daca se conecteaza mai multe module în serie, este necesar sa montam cate o dioda antiparalel cu

7

fiecare panou. Curentul maxim si tensiunea de strapungere ale diodei trebuie sa fie cel putin egale cu

curentul si tensiunea panoului. De multe ori se utilizeaza diode de redresare de 3 Amper / 100 

Volt.

Dioda pentru mers în gol este conectata la bornele de legatura ale fiecarui panou astfel încat în 

regim

normal de functionare (panoul debiteaza curent) are  la borne tensiune inversa (catodul diodei 

legat

la polul pozitiv al panoului). Daca panoul ar fi umbrit sau s-ar defecta nu ar mai debita cure

nt,

polaritatea tensiunii la borne s-ar schimba si acesta s-ar defecta, sau în cel mai bun caz 

randamentul

acelui  lant de module ar scadea. Acest  lucru este  împiedicat de dioda bypass care preia curentul 

în

acest caz.

1.5 Tipuri de panouri panouri laminate sticla-sticla

panouri sticla-sticla utilizand rasini aplicate prin turnare

panouri cu strat subtire (CdTe, CIGSSe, CIS, a-Si) pe suprafete de sticla sau aplicate ca 

folie

flexibila

panouri concentrator

Lumina solara se concentreaza cu ajutorul unui dispozitiv Optic pe celule solare de dimensiuni 

mai

mici. Astfel utilizand lentile comparativ mai ieftine pentru a crea un fascicol de lumina mai 

subtire,

se economiseste material semiconductor care este mai scump. Sistemele cu concentrator su

nt

utilizate de cele mai multe ori la celule solare din semiconductori pe baza de elemente din grupa 

III-

V. Pentru ca utilizarea lentilelor impune ca razele solare sa cada perpendicular pe acestea, va 

fi

nevoie de un sistem de orientare mecanica în functie de pozitia soarelui.

Colector cu fluorescenta

Acest tip deosebit de panou solar transforma lumina incidenta, prin intermediul unui strat 

de

material sintetic, în radiatie de o lungime de unda acordata pe frecventa de absorbtie maxima d

in

celula solara. În acest scop materialul sintetic este impurificat cu un pigment fluorescent. Lumi

na

solara este absorbita de pigment si reemisa cu o lungime de unda mai mare. Aceasta lumina 

generata

paraseste stratul de material sintetic doar pe o anumita directie bine determinata pe toate celelal

te

directii fiind  reflecteta si astfel retinuta  în material. Pe directia emisie se aseaza celulele solare 

ce

sunt optimizate pe lungimea de unda emisa de pigment. Prin aplicare mai multor straturi de 

material

sintetic si celule solare acordate pe lungimi de unda diferite, se poate mari randamentul deoarece 

se

poate acoperi un spectru mai larg decat cu panourile solare obisnuite.

8

1.6 Aplicatii ale panourilor fotovoltaice

Ceasurile de manaCeasurile cu o celula solara inclusa în cadran care încarca un acumulator cu litiu avand o

independenta de 150-240 zile si care dupa o functionare de 20 ani prezinta o scadere de 

capacitate

de maximum 20%

Calculator de buzunarCalculatoarele de buzunar pot dispune de alimentare dubla de la baterie si celula solara sau

alimentare simpla doar de la celule solare, caz în care pentru functionare este nevoie de o 

iluminare

relativ puternica.

Aparat de taxare în parcariAparatele automate de taxare  în parcari apartin sitemelor cu alimentare autonoma care pe langa un

modul cu celule solare mai este înzestrat si cu un acumlator pentru a se asigura alimentarea 

continua

cu energie electrica

LampionEste compus din mai multe celule solare (ex. 36) îmbinate estetic formînd corpul lampionului ceîncarca un accumulator în cursul zilei care mai apoi alimenteaza o sursa de lumina noaptea. Est

e

portabil, putand fi utilizat pemtru iluminare unui interior noaptea.

LampadarPe un stalp de iluminare se monteaza un panou solar de cca 40 Wc care alimenteaza o bateria de cca

50Ah. Acesta asigura o autonomie de cca 5 zile a 8 ore de noapte. Aprinderea si stingerea luminii 

se

asigura cu un programator inclus.

Balize luminoaseBalize luminoase sunt corpuri de iluminat incluse în asfalt, ce emit o lumina difuza produse cuajutorul unuia sau mai multor LED-uri pe baza energiei acumulate  în cursul zilei prin intermedi

ul

celulelor solare. Dispun de o autonomie de 6-7 zile fara soare.

9

Pompe de apaSisteme de panouri solare cu o putere instalata cuprinsa între 80Wc si 1200 Wc ce alimenteaza prin

intermediul unui panou de comanda pompe elicoidale cu o înaltime de pompare de 5-230m si u

n

debit de 0,8m³/ zi - 95m³/zi.

Mijloace de transportAutomobilele solare sunt construite utilizand rezultate din tehnica spatiala, tehnologia de fabricatie abicicletelor, industria de automobile si tehnologia energiei reannoibile. Cadrul este realizat di

n

materiale composite usoare (fibra de carbon, fibra de sticla, Kevlar) asamblate prin  lipire cu 

rasini

sintetice (epoxidice) si este purtatorul a sute de celule solare legate între ele. Un astfel de 

ansamblu,

într-o zi însorita, poate produce o putere de pîna la 2kW(2,6CP)

Mijloace de transport pe apaLa mijloacele de transport pe apa panourile solare se utilizeaza :- Alimentare bateriei de acumulatoare de bord

- Pentru generarea de current electric stocat ulterior  în acumulatoare pentru alimentarea 

utilitatilor

de bord de exemplu în cazul ambarcatiunilor. De exemplu o baterie de acumulatoare se poat

e

încarca de la panouri solare montate pe bord la un curent de 9A.

- Pentru propulsarea vasului, caz în care panourile solare vor acoperi o suprafata de obicei 

orizontala

de tip acoperis, sau chiar o parte din puntea vasului.

Vehicule pe sineVagon autonom actionat de motor electric alimentat cu curentul produs de panouri solare si stocat în

baterii de acumulatoare. ELSE este un vagon experimental cu 6-8  locuri Puterea maxima de 3 

kW

este dezvoltata de un motor cu un randament de 95% la 24 V. Viteza de croaziera este de 15 

km/h

(teoretica maxima 50 km/h). Autonomia în conditii de umbra este de 60 km.

AvioaneAvioane fara pilotPrimul avion cu o greutate de 12 kg a fost Sunrise I avand o putere de 450W furnizata de cca 1000

celule solare. A efectuat primul zbor la 4 noiembrie 1974. A urmat Sunrise II la 27. 09. 197

5

actionat de un motor de 600 W alimentat de 4480 celule solare.

1

0

La 11 septembrie 1995 Pathfinder a realizat recordul de zbor de 12 ore la 15.240 m altitudinecorectat la 7 iulie 1997 la 21.802 m. În 1998 din Pathfinder a rezultat Pathfinder_plus cu o 

puterea

instalata a celulelor solare de 7,5 kW alimentand 6 motoare cu o putere de 1,5 kW fiecare.

Avionul fara pilot HELIOS cu o greutate de 580 kg avea suprafata acoperita cu 66000 celule 

solare

cu randamentul de 22% si o putere de 35 kW. Viteza de zbor era de 30 pana la 50 km/h. Helios s-

a

prabusit la 29 Mai 2003 langa Hawaii în oceanul Pacific

Avioane cu pilot

In 1979 Gossamer Penguin a efectuat primul zbor cu pilot la o înaltime de 4 m avand o putere de

600 W. Primul avion solar se considera a fi Solar Challenger cu care s-a reusit la 7 iulie 1981

traversarea canalului manecii lasand în urma 163 mile dupa un zbor la o altitudine de 3000 m. 

Solair

I a efectuat la 21. August 1983 un zbor de 5 h 41 m. Solair II cu o putere de 1600W a efectuat

primul zbor de test reusit.

Bertrand Picard intentioneaza ca în 2010 sa traverseze oceanul Atlantic, iar în 2011 sa înconjoare

globul cu un avion solar avand o suprafata de cca 250mp acoperita cu celule solare din siliciu

monocristalin de 130μm grosime si un randament de 20%.

SatelitiSatelitul STARDUST are o suprafata de panouri solare de 6,6 mp ce stocheaza energia necesara în

perioda de umbra în acumulatoare de nickel-hydrogen (NiH2) cu o capacitate de16 Ah Stat

ia

Spatiala Internationala (ISS) este alimentata cu energie electrica avand ca sursa celule solare c

e

echipeaza 8 panouri desfasurate pe o lungime de cate 35,05 m lungime si 11,58 m latime cu o 

masa

de 1,1 T fiecare. Celulele solare pe o aripa sunt  în numar de 32800 asezate  în randuri de cate 

400.

Un panou furnizeaza statiei 32,8 Kilowatt energie electrica, la o tensiune reglata la 140 V pri

n

Utility Transfer Assembly  (UTA). Pe perioada de eclipsa  (35 min din  fiecare 90 min a  rotatiei 

pe

orbita). Energia este stocata an baterii de nichel-hidrogen proiectate pentru 38.000 cicluri d

e

încarcare descarcare respective o durata de viata de 6,5 ani. Pentru maximizarea puterii furnizat

e

panourile sunt orientate permanent catre soare de sistemele BGA (Beta Gimbal Assembly) si 

SARJ

(Solar Alpha Rotary Joint)

11

Utilizare casnicaÎn utilizarea casnica panourile solare au o importanta mai mare în cazul locuintelor izolate fara

racord la reteaua de curent alternativ. În general în sistemele mai evolute, optional pe langa 

panouri

se mai monteaza:

o baterie de acumulatore pentru a pute livra energie si în lipsa luminii solare

un regulator de tensiune pentru prevenirea supraîncarcarii bateriei

un dispozitiv de deconectare în cazul descarcarii sub limita a acumulatoarelor

un dispozitiv de masurare ce indica directia de alimentare si cantitatea de energ

ie

produsa/consumata

în cazul utilizarii de consumatori de current alternativ, este nevoie si de un invertor. În 

acest

caz la locuintele racordate la reteaua de curent alternativ teoretic ar exista posibilitatea eliminarii 

din

schema a bateriei de acumulatoare, energia suplimentara fiind masurata în ambele directii (la 

surplus

sau lipsa).

Incarcatorul Solar

Incarcatorul solar se monteaza in circuitul sistemului solar, intre panoul solar fotovoltaic si 

baterie.

Incarcatorul solar asigura o incarcare eficienta a bateriei, pe care o si protejeaza impotriv

a

descarcarii profunde si scurtcircuitelor, protejand in acelasi timp si panoul solar impotriva un

ui

eventual scurtcircuit. Incarcarea bateriei este realizata prin metoda PWM (Pulse Width 

Modulation

= Modulare a Duratei de Impuls). Bateria este  incarcata folosind un  tren continuu de  impulsuri 

de

curent electric, impulsuri a caror durata este modificata automat de incarcator in functie de gradul 

de

incarcare a bateriei. Modul de functionare a unui incarcator solar este exemplificat prin figura d

e

mai jos:

12

Invertorul

Invertorul este utilizat intr-un sistem solar pentru a obtine o tensiune utila de 230V, folosind ca sursa

de alimentare bateria, incarcata in prealabil de panoul solar, prin intermediul incarcatorului solar.

Tensiunea de 12 volti a bateriei este convertita in 230 V de catre acest aparat. Printre facilitatile pe

care le pot avea invertoarele se numara: protectie la scurt-circuit pe intrare si iesire, protectie la

suprasarcina si supraincalzire, protectie la supravoltare si subvoltare, afisarea puterii consumate si a

tensiunii bateriei etc. Invertoarele au ca si caracteristica principala puterea nominala, care 

reprezinta

consumul maxim admis la iesirea de 230 V. O alta caracteristica importanta a unui invertor este

forma undei de iesire. Astfel, exista invertoare cu unda sinusoidala pura sau cu unda sinusoidala

modificata. Invertoarele cu unda sinusoidala modificata sunt mai accesibile ca pret, dar nu se

preteaza la echipamente electrice sau electronice care folosesc motoare alimentate direct la 230 V,

pentru care se utilizeaza invertoare cu unda sinusoidala pura. Modul de conectare al unui invertor

intr-un sistem solar este exemplificat prin figura urmatoare :

13

SISTEM SOLAR COMPLET :

Utilizare industrialaPanourile solare sunt utilizate pe scara tot mai larga la producerea de curent electric Ca surs

e

principale/secundare de curent electric în cazul cladirilor

Centrale solareCentralele de producere a energiei electrice pe baza de panouri solare castiga teren

Centrala solara din Atzenhof suburbia orasului Fürth/Germania produce 1 MW energie electrica 

cu

ajutorul a 144 panouri solare ce acopera o fosta halda de deseuri menajere.

Centrala solara din Quierschied suburbia orasului Göttelborn /Germania construita pe o suprafata 

de

165000 mp în 2004/2005 produce 7,4 MW energie electrica utilizand panouri solare.

Actualmente cea mai mare centrala solara se afla  în Pocking/ Bavaria compusa din 57912 

panouri

solare de  înalta performanta cu o putere de 10 MW.  În Shinan/Corea de Sud a  început 

construirea

unei mari centrale solare cu o putere instalata de 20 MW, productie anuala estimata la 27000 

MWh

14

ce va acoperi cu 109000 panouri solare o suprafata egala cu cea a 80 de terenuri de fotbal. ÎnBrandis/Saxonia/Germania a început construirea celei mai mari centrale solare avand o putere de 

40

MW, pe un  teren al unei foste baze militare, acoperindu-se o suprafata egala cu a 200  terenuri 

de

fotbal cu 550.000 panouri solare din film subtire. Se preconizeaza ca în primul an de functionare 

sa

se  recupereze  integral cheltuielile de constructie care se estimeaza a costa cu 20%-40% mai 

putin

decat pretul comercial. Primele module vor fi operationale la sfarsitul lunii iunie.

1.7 Producatori, Exportatori, ImportatoriTarile cu cea mai mare productie de module solare sunt Japonia, Germania si China. În 

timp

ce Japonia si China exporta de ani de zile mai mult de jumatate din productie, Germania impor

ta

cca. 2/3 din instalatiiele sale, în cea mai mare parte din China si Japonia, dupa cum arata analiza 

de

piata.

1.8 Imbătrânire

Prin imbatranire intelegem modificarea parametrilor de funcţionare a elementelor semiconductoare a

celulelor solare în timp, în special scăderea randamentului pe parcursul vieţii acestora.

Perioada luată în considerare este de cca 20 ani, În condiţii de utilizare terestră, randamentul scade 

cu

cca 10 %, pe când în spaţiu acest procent se atinge într -un  timp mult mai scurt datorită câmpurilor de 

radiaţii

mult mai puternice.

Pierdere de randament în utilizare se datorează în multe cazuri unor cause banale independente

de celulele solare. Aici enumerăm murdărirea suprafeţelor sticlei de protecţie a

modulelor,mucegăirea pornind de la rama modulului, umbrirea modulelor de către vegetaţia din 

jur

crescutăîntre timp, ingălbirea polimerilor care constituie materialul de contact între celulă şi sticlă.

1.9 ReciclareCu  toate ca durata de viata a panourilor solare este de 20-40 ani,  în prezent se 

acumuleaza

deja deseuri de ordinul a sutelor de tone anual(2004). Pe plan mondial singura instalatie pilot 

de

reciclare a celulelor solar de siliciu cristalin se afla în Freiberg-Germania. Aici  la o temperatura 

de

600°C se ard materialele sintetice incluse în panouri, rezultand sticla, metal, material de umplere 

si

celulele solare. Aceste celule pot fi reutilizate dupa prelucrare cu pierderi minime de material.

15

1.10.Amortizarea energetica si eficienta energeticaAmortizarea energetica este momentul în care energia consumata pentru fabricarea celul

ei

fotovoltaice este egalata de cea produsa în timpul exploatarii. Cel mai bine se prezinta din ace

st

punct de vedere celulele cu strat subtire. Un panou solar (fara cadru) cu astfel de celule s

e

amortizeaza în 2-3 ani, Celulele policristaline necesita pana la amortizare cca 3-5 ani, pe cand 

cele

monocristaline 4-6 ani. Deoarece un sistem cu panouri solare include si suportii de montare, 

invertor

etc. durata de amortizare energetica se mareste cu cca 1 an

1.11. Protectia mediuluiÎn fabricarea de celule solare se utilizeaza partial si materiale daunatoare sanatatii 

si

mediului. Exemplu în acest sens prezinta celulele cu strat subtire CdTe si arseniura de galiu si 

mult

discutatele celule solare de  tip CIS si CISG. Productia  în masa si utilizarea pe suprafete extinse 

a

acestora trebuie bine cantarita. Dar si productia de celule cu siliciu traditionale ascunde perico

le

pentru mediu. Pentru persoane neavizate aceste riscuri ce sunt legate de procesul de fabricatie n

u

sunt vizibile. Aici intervine cerinta de a promova selectiv tehnologiile de fabricare a celulelor 

solare

ce nu distrug mediul si care pe baza progreselor tehnologice promit avantaje concurentiale.

1.12Imbunatatiri propuse in proiectarea ecologica a panourile fotovoltaice

Imbunatatirea performantei panourilor fotovoltaice se poate realiza in primul rand prin

imbunatatirea tehnologiei fotovoltaice la toate tipurile de celule fotovoltaice:

- La celule pe baza de siliciu – reducerea consumul de siliciu si grosimea de 250μm 

la

160μm, in timp ce simultan cu cresterea sperantei de viata a modulelor panourilor voltaice la 40 

de

ani.

- Utilizarea unor noi tipuri de celule solare care contin un compus de elemente, Galliu

m

arsenide(GaAs), care au capacitatea de a genera energie electrica la temperaturi ridicate cat si l

a

lumina scazuta. Acest lucru înseamna ca, panourile au o densitate de energie semnificativ mai 

mare

decat alte tehnologii, generand mai multi kilowati-ora de energie pe parcursul unui an, in 

conditiile

de viata  reale. Celulele sunt aproximativ un micron grosime,  in comparatie cu un  fir de par 

uman

care este de aproximativ 40 microni grosime.

16

- celule de tip Thin Film : procesul de productie al celulelor presupune depunerea unor

straturi sucesive de material semiconductor avind grosimea de ordinul nanomicronilor ce reduc

e

astfel cantitatea de material necesar la fabricare si implicit costul celulelor care este cu 

aproximativ

30% mai mic decit al celulelor cristaline clasice. Celulele fotovoltaice de tip strat subtire au u

n

raspuns mai bun  la spectrul  luminii acoperind o banda de  lungimii de unda de 2 pina  la 5 ori 

mai

mare decit spectrul acoperit de celulele cu siliciu cristalin si se comporta mai bine decit panourile 

cu

siliciu cristalin in conditii de cer innorat sau iluminare indirecta.

Imbunatatirea performantei panourilor fotovoltaice se poate realiza si prin utilizarea un

or

materiale superior calitative in procesul de fabricatie: panouri de sticla rezistenta, rame de

duraluminiu, materiale ce vor mari durata de viata a panourilor fotovoltaice si ce vor putea 

fi

reciclate  integral  la sfarsitul perioadei de utilizare a panourilor. Rezistenta crescuta  la  interperii 

si

durabilitatea este data tot de materialele utilizate in procesul de productie. Etanseitatea 

elementelor

componente are o importanta foarte mare deoarece umiditatatea ce ar putea patrunde ar afecta 

durata

de viata a panoului solar prin coroziune si prin scurtcircuitarea legaturilor dintre elementele pri

n

care trece curent electric.

17