fotovoltaicni solarni sistemi manjso rabo energije lahko dosezemo z ucinkovito rabo in izkoriscanjem obnovljivih virov soncna energija je namrec energija ki je na razpolago brezplacno in obenem tudi ne onesnazuje okolja sonce lahko v stavbah izkoriscamo na vec nacinov najpogostejsa je pasivna raba soncne energije kjer sonce neposredno greje prostore skozi prozorne ali prosojne povrsine kot so okna stekleniki fasade s prosojni izolacijo in podobno za pripravo vode je v siroki najbolj uveljavljeno neposredno ali aktivno izkoriscanje soncne energije pri katerem uporabljamo sprejemnike soncne energije najbolj ekonomicna izraba sonca je pridobivanje elektricne energije s pomocjo solarnih modulov ki pretvarjajo soncno svetlobo neposredno v enosmerni elektricni tok v primeru da na streho postavimo solarne module lahko letno pridobimo do nekaj kwh elektricne energije ministrstvo za gospodarske dejavnosti tudi v letosnjem letu nepovratno subvencionira sit kw za indivudualne fotovoltaicne sisteme soncno sevanje soncno sevanje pod katerega razumemo izhajajoci energijski tok ki pade na zunanji rob zemeljske atmosfere znasa w m tako imenovana soncna konstanta soncno sevanje delimo v direktno oziroma neposredno in difuzno kar skupaj predstavlja globalno soncno sevanje direktno sevanje prihaja v obliki zarkov direktno iz sonca difuzno pa iz celotnega nebesnega svoda pri prehodu soncnih zarkov skozi atmosfero se del teh v plasteh ozona ogljikovega dioksida vodne pare prahu absorbira in odbije nazaj vesolje tako da dospe na povrsino zemlje maksimalno priblizno w m molekule teh plinov in prasni delci sevajo v vseh smereh energijski tok ki ga imenujemo difuzno soncno sevanje ter se veca z narascajoco oblacnostjo z narascajo oblacnostjo se veca delez difuznega soncnega sevanja v celotnem sevanju in doseze pri popolni oblacnosti lahko razpolago v nasem kraju na nasem sirsem podrocju rs sije sonce od do ur na leto ter vpade na m povrsine med in kwh letno soncne energije vecina te energije je na razpolago v casu od aprila in oktobra ko ogrevanje prostorov ni potrebno le priblizno do kwh pa je na voljo v zimskem casu primer dnevnih vrednosti vpadlega soncnega sevanja je razvidno iz diagrama na sliki st dnevne kolicine vpadle soncne energije se gibajo od nekaj desetink kwh m pozimi v oblacnem vremenu do vec kot kwh m v soncnem poletnem dnevu prvi zacetki in opis sistema fotoelektricni pojav je odkril francoski fizik bequerel leta leta so v zda v bellovih laboratorijih predstavili silicijevo soncno celico z izkoristkom prva uporaba soncnih celic je bila v vesoljski tehniki leta so v zda izstrelili prvi satelit vanguard i ki je kot izvor elektricne energije uporabljal soncne celice prvi sistemi z mocjo vec kot kw so bili namesceni v zacetku osemdesetih danes najvecji delujoci sistemi pa imajo moci nekaj mw solarni moduli sestavljeni iz serijsko vezanih soncni celic pretvarjajo soncno energijo neposredno v enosmerni elektricni tok soncni zarki padajo na povrsino soncnih celic na taksen nacin se sevalna primarna energija sonca pretvarja v sekundarno visoko kvalitetno elektricno energijo preobrazba je direktna brez vmesne preobrazbe v toplotno in mehansko energijo zaradi delovanja soncnih zarkov na kristalno mrezo izbrane snovi se sprosti elektricni naboj pri sevanju zadevajo svetlobni kvanti fotoni celno plosco polprevodnika se pri tem absorbirajo zaradi tega se sprostijo elektronski pari ki pa ostanejo zaradi notranjega elektricnega polja loceni in s tem povzrocajo elektricno napetost stevilo uporabljenih solarnih modulov je odvisno od energetskih zahtev uporabnika in od razpolozljive soncne energije svetlobe akumulator shranjuje energijo ko so jo proizvedli solarni moduli za cas ko soncno sevanje ne zadosca za potrebe delovanje sistema porabniki so elektricne naprave ki delujejo v solarnem sistemu in se uporabljajo v povezavi z razsmernikom pretvornikom ki pretvarja enosmerno napetost akumulatorja v izmenicno z njegovo pomocjo lahko uporabljamo obicajne elektricne naprave ki delujejo na omrezno napetost regulator povezuje solarne module akumulator pa porabnike kot je prikazano na sliki st obenem pa tudi sciti akumulator pred prenapolnjenjem in prevelikim izpraznjenjem zaradi nizkih napetostih tecejo v solarnih sistemih veliko vecji tokovi kot v obicajnih v instalacijah glavne komponente fotovoltaicnega solarnega sistema solarni moduli solarni modul je sestavljen iz soncnih celic kjer s serijsko vezavo posameznih celic v dobimo visje napetosti vsaka silicijeva celica proizvede pri dobri osvetlitvi v enosmerne napetosti znanih je vec vrst soncnih celic celice kjer je celna in osnovna plosca iz istega polprevodniskega materiala npr silicija so homogene soncne celice poznane so se heterogene soncne celice in kovinske soncne celice kjer je celna plosca iz tanke kovine npr si al glede na kristalno strukturo solarne celice delimo na monokristalne polikristalne in amorfne v praksi se najpogosteje uporabljajo celice iz monokristalnega silicija crne monokristalne ki so precej drage glede izdelave izkoristek znasa do polikristalne modre celice iz silicija so cenejse in imajo izkoristek med in amorfne silicijeve celice so najcenejse imajo izkoristek do amorfni silicij zelo dobro absorbira soncno sevanje debelina plasti na steklu je le nekaj milimetrov kar tanko plastne celice temno rjave barve zelo poceni na elektricne karakteristike solarnega modula vpliva stevilo solarnih celic v modulu vsaka celica pri dobri osvetlitvi proizvede priblizno v enosmerne napetosti tako potrebujemo za sistem z v svincenim akumulatorjem napetost polnjenja v ce se akumulator popolnoma sprazni je potrebna napetost polnjenja priblizno v ker moramo se kompenzirati padce napetosti v instalaciji akumulator napolnimo z najmanj zaporedno vezanimi solarnimi celicami ce uporabimo monokristalne celice v primeru uporabe amorfnih solarnih celic potrebujemo za napolnitev v akumulatorja najmanj celic elektricne karakteristike solarnega modula zavisijo od · povrsine solarnih celic saj je elektricni tok odvisen od velikosti povrsine celic · tehnologije izdelave celic monokristalne proizvajajo vecji tok kot polikristalne amorfne pa polovico manj kot monokristalne · toplotne moci soncnega sevanja z vecanjem intenzitete soncnega sevanja se veca tudi izhodni elektricni tok · temperature modula da ohranimo solarne celice hladne moramo pri montazi zagotoviti cirkulacijo zraka okoli modulov zato proizvajalci podajajo karakteristike modulov pri temperaturi °c ali tudi °c · valovne dolzine soncnega sevanja pri siliciju znasa mm sevanje z vecjo valovno dolzino od mejne povzroca le segrevanje solarne celice pri manjsih valovnih dolzinah od mejne pa se pojavlja visek fotonov ki prav tako povzroca segrevanje celice ne pa proizvodnje elektricnega toka zgornja meja pretvorbe soncnega sevanja s silicijevimi celicami je priblizno z uporabo vec slojnih celic je mozno doseci izkoristek pretvorbe ze preko kar pa je zaenkrat dosezeno le v raziskovalnih laboratorijih · oblike celic ki naj bo taksna da je vpliv delnega zasencenja majhen v primeru da imamo vgrajene taksne module da lahko spreminjamo naklonski kot modula in ga obracamo proti soncu je taksna izvedba zelo draga ce pa dodatno uporabljamo zrcala in zbiralne lece ki povecujejo intenziteta soncnega sevanja preko w m je slabost taksnega nacina da lahko pride do pregrevanja celic in tako je potrebno dodatno hlajenje kar tudi podrazi izvedbo odlike dobrih modulov so tudi te da so odporni na vremenske vplive mraz vrocina toca slana morski zrak in imajo pocasno staranje kar pomeni da znasa garantirana moc po petih letih se vedno zacetne moci regulatorji solarni polnilni regulator je osrednji del elektricne solarne naprave in ima nalogo regulirati polnjenje akumulatorjev iz solarnih celic preprecuje povratni tok signalizira stanje akumulatorja stroski vlozeni v nakup akumulatorja so smiselni ce akumulatorju zagotovimo polno zivljenjsko dobo zato je primerno da izvedemo ustrezno zascito pred prenapolnjenjem in prevelikim izpraznjenjem zascita akumulatorja je izvedena na nacin da regulator polnjenja odklopi soncne celice od akumulatorja ko je dosezena maksimalna dopustna napetost in se s tem prepreci skodljiva prenapolnitev v primeru ko se akumulator prazni in napetost akumulatorja pade pod dovoljeno spodnjo mejo regulator izkljuci vse porabnike in s tem zasciti akumulator nekateri porabniki kot halogenska zarnica hladilnik elektromotor itd zahtevajo ob vklopu kratkotrajni tokovni sunek ki za trenutek zniza napetost akumulatorja da v tem primeru ne pride do nepotrebnega izklopa je delovanje zascite zakasnjeno ko napetost po razbremenitvi in ponovnem napolnjenju naraste se porabniki spet vkljucijo glede na izvedbo regulatorje delimo linearne in stikalne linearni ali enostopenjski regulatorji pa so lahko · serijski izklopijo polnjenje ko je dosezena koncna polnilna napetost · paralelni uporabljamo jih pri majhnih solarnih sistemih kjer so polnilni tokovi iz modulov manjsi kot a regulacijski del je sestavljen iz mocnostnega tranzistorja ki je vzporedno vezan z akumulatorjem pri slabsi osvetljnosti ponoci zaporna dioda prepreci povratni tok iz akumulatorja v modul sam nacin regulacije povzroca veliko oddajanje toplote zato je potrebno poskrbeti za hlajenje in odvajanje toplote stikalni regulatorji delujejo na principu da izkljucijo doloceno vejo polja solarnih modulov ko polnilni tok naraste cez doloceno vrednost uporabljajo se v vecjih sistemih moduli so izkljuceni toliko casa dokler polnilni tok zopet ne pade novejsi polnilni regulatorji imajo vgrajena ze integrirana vezja izdelana posebej za solarno tehniko regulatorje je mozno prikljuciti na racunalnik delovanje in mozne napaka pa spremljati na prikazovalniku regulatorji imajo vgrajeno tudi zascito pred velikimi tokovi napetostmi in temperaturami napacno polariteto kratkim stikom in dinamicno zascito pred prenapolnjenjem in izpraznjenjem s vgrajenim programom lahko regulatorji stalno spremljajo napetosti pri polnjenju akumulatorjev in s tem tudi ohranjamo zivljenjsko dobo akumulatorjev mozna je tudi avtomatska prilagoditev napetosti z do v na sliki st je prikazana vezava regulatorja oziroma regulacija polnjenja v enojnem solarnem sistemu akumulatorji v fotovoltaicnih sistemih uporabljamo akumulatorje za shranjevanje med dnevom pridobljene elektricne energije za kasnejso rabo akumulator deluje v dveh rezimih in sicer · plitva praznjenja v soncnih dneh · globoka praznjenja med obdobji slabsega vremena in pozimi uporabljamo taksne akumulatorje ki jih lahko polnimo in praznimo v ta namen uporabljamo svinceno kislinske in nikelj kadmijeve zahteve ki jih mora izpolnjevati solarni akumulator so · dolga zivljenjska doba · vzdrzljivost in veckratno globoko praznjenje do spodnje mejne napetosti · majhno samopraznenje · dober izkoristek pri polnjenju · sposobnost akumuliranja majhnih tokov · majhna izguba vode v daljsem obdobju · minimalno vzdrzevanje · zanesljivost in majhna temperatura delovanja znacilnosti svincenih akumulatorjev · najnizja napetost praznjenja znasa v celico · napetost napolnjenja znasa v praksi v celico · pri povsem napolnjeni celici gostota elektrolita znasa do g cm · mozen pojav sulfatizacije ce pustimo celico dalj casa izpraznjeno sulfatizacija se lahko pojavi tudi v primeru ce ima elektrolit preveliko koncentracijo ali tudi ce znasa stalna delovna temperatura nad °c · ce se akumulator na videz hitro polni pri tem pa nam merjenje gostote elektrolita kaze da je stanje napolnjenosti akumulatorja se vedno nizko so to ze prvi znaki pojava sulfatizacije · pri obratovalnih temperaturah nad °c moramo uporabiti elektrolit z manjso koncentracijo kisline ker na ta nacin zmanjsujemo stopnjo sulfatizacije · pri temparaturi pod °c lahko elektrolit v prazni celici zmrzne · povsem koncentrirana kislina zmrzne pri °c pri napolnjenosti pa je zmrzisce ze pri °c elektricna instalacija v fotovoltaicnih solarnih sistemih zaradi nizkih napetosti do v tecejo v sistemih veliko vecji tokovi zato je so potrebni za solarne sisteme vecji preseki elektricnih vodnikov kot to velja za enako moc pri napetosti v prav tako je pomembna polariteta prikljuckov v praksi se uporabljajo kabli z vec izoliranimi vodniki in izolirane zice polozene v cev dopustna izguba napetosti v v sistemih je lahko med solarnimi moduli in regulatorjem do med regulatorjem in akumulatorjem do in med regulatorjem in porabniki do presek vodnika zice polozene v cevi kabli zivljenjska doba pri praznjenju let let mm a a mm a a mm a a mm a a mm a a mm a a preseke debeline zic dolocimo tako da · se prevec ne segrevajo in ne pride do vziga · ne povzrocijo prevelike izgube napetosti · nimajo prevelike upornosti kajti obicajna instalacijska varovalka mora ob kratkem stiku hitro pregoreti pri izracunanem toku mora pregoreti najkasneje v sekund nizka napetost nas ne seme premotiti zato ne smemo o pozabiti na varnost k dobri varnosti prispevajo · dobro izolirani vodniki · brezhibni spoji zic · zadostni preseki vodnikov · varovanje z varovalkami ali odklopniki prilagojenimi preseki vodnikov · varovalka na prikljucku akumulatorja · pravilna namestitev akumulatorja temperatura od do °c zracnost preprecen dostop otrokom · vticnice in vtici morajo biti taksne izvedbe da jih ne moremo zamenjati z vticnicami za v napetost · ozemljitev ali povezava s strelovodno napeljavo merilni sistemi v fotovoltaicnih solarnih sistemih da dobimo podatke o delovanju solarnega sistema med regulator in akumulator vezemo ampermeter in voltmeter ampermeter podnevi kaze tok ki tece iz solarnih modulov v akumulator zvecer pa kaze tok porabnikov v primeru istocasnega polnjenja in porabe pa kaze razliko toka ki tece v akumulator in iz njega iz prikazane napetosti ki jo kaze voltmeter lahko ocenimo napolnjenost akumulatorja moznosti uporabe fotovoltaicnih sistemov kjer iz kakrsnih razlogov nimamo moznosti za oskrbo z elektricno energijo iz javnega elektricnega omrezja bodisi da gre za objekte ali vozila navtika cestne avto hise lahko postavimo manjse fotovoltaicne sisteme pri nas najdemo taksne sisteme najpogosteje v planinskih postojankah prometni signalizaciji s temi sistemi pa lahko z elektriko oskrbujemo tudi druge zahtevnejse porabnike kot so telekomunikacije alarmne i signalizacijske naprave na letaliscih in pristaniscih ter podobno z enostavnimi sistemi pa lahko poskrbimo na primer za razsvetljavo vikendov vrtnih lop ter kot dodaten vir elektricne energije na osamljenih objektih v hribih oziroma na odrocni lokacijah za potrebe gospodinjstva so najzanimivejsi manjsi sistemi svetilke crpalke za crpanje vode ali centralno kurjavo hladilnik tv porabnike je mozno prikljuciti direktno preko regulatorja ce gre za izvedbe z v napajanjem ali pa preko razsmernika pretvornika ce gre za porabnike ki so prikljuceni na izmenicno omrezno napetost vecji sistemi so lahko povezani tudi z elektricnim omrezjem kamor bi lahko oddali visek elektricne energije shema sistema povezanega z elektricnim omrezjem je prikazana na sliki st na regulator lahko prikljucimo porabnike ki so deklarirani za nazivno napetost ali v zaradi visokih cen razsmernikov pretvornikov je pri manjsih sistemih ceneje uporabljati porabnike za enosmerni tok kjer je to seveda mozno kot pa razsmernike ki so najpogosteje najdrazji del sistema v primeru ko se odlocamo za fotovoltaicne solarne module je pomembno da izberemo primerno lokacijo streha zid tla ter da je solarni modul cimbolj izpostavljena soncnim zarkom pred nakupom fotovoltaicnega sistema moramo tudi vedeti kaksni porabniki bodo nanj prikljuceni zato moramo izracunati potrebno prikljucno moc porabnikov dolociti rezim porabe celodnevno samo zvecer ob vikendih za prakticni primer poglejmo vikend ki ga obiskujemo od marca do oktobra solarni moduli so nagnjeni za stopinj proti vodoravni povrsini iz tabele porabnikov izberemo najbolj potraten mesec npr oktober ter izracunamo in dolocimo · moc porabnikov svetilke radio crpalka tv w · poraba toka na mesec ah · avtomobilski akumulator v in ah · mesec z najmanj energije oktober ur · faktor poslabsanja nagib modula ° senca od do ure staranje modula f · stevilo ur polne moci t x ur · skupni tok solarnih modulov im a · solarni modul w ki daje tok a · stevilo solarnih modulov n priblizna cena zgoraj navedenega fotovoltaicnega solarnega sistema skupno s akumulatorjem in regulatorjem znasa priblizno do sit prihodnost fotovoltaicnih sistemov v prihodnosti se pricakuje da bodo fotovoltaicni sistemi postali eni od stebrov obnovljivih virov energije ceprav bomo se nekaj casa odvisni od zemeljskega plina olja premoga in jedrske energije pri vkljucitvi v velika omrezja je fotovoltaika se dalec od gospodarnosti drugace je pri malih naseljih ki se razvijajo v mesta vec kot dve milijardi ljudi ni prikljuceno na elektricna omrezja v prihodnosti se zato predvideva da oskrbo z elektricno energijo lahko tem ljudem omogocijo le obnovljivi viri ki bodo znatno cenejsi kot prikljucitev na ze instalirana omrezja v zadnjih dveh do treh letih so se modulski sistemi razsirili po celem svetu skupna instalirana moc je znasala priblizno mw zadnje raziskave uglednih institucij kazejo da bo po letu letno povprasevanje po fotovolticnih sistemih med in mw racuna se da bo letni trzni delez okoli kar je razvidni iz slike tudi evropa noce zaostajati saj je evropska skupnost v beli knjigi zapisala se visje stopnje rasti do leta se nacrtuje instaliran ucinek mw kar znasa letno rast da bo to mozno doseci so bodo morali stroski izdelave soncni celic znatno zmanjsati zato veliko podjetij ze aktivno sodeluje pri razvoju in optimiranju silicijeve celice na razvoju tanko plastne celice ter pri razvoju pigmentne celice na bazi rutenija tako imenovane nano solarne celice veliko sodelujocih podjetij je ze doseglo visoko avtomatiziranost proizvodnje celic z letno kapaciteto do mw nobenega dvoma torej ni da prihodnost pripada obnovljivim virom energije ki naj bi do sredine tega stoletja ze pokrivali okoli svetovne potrebe po energiji bojan grobovsek