Solarne elektrane sve su češći dio suvremene energetike i jedan od najvažnijih načina proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora. Zahvaljujući razvoju solarne tehnologije, danas je moguće koristiti energiju Sunca za proizvodnju električne energije u kućanstvima, poslovnim objektima, industriji, poljoprivredi, ali i u velikim sunčanim elektranama.
No, što su zapravo solarne elektrane, kako rade, od kojih se komponenti sastoje i zašto se sve više ljudi odlučuje na njihovu ugradnju?
U ovom vodiču detaljno objašnjavamo što su solarne elektrane, kako funkcioniraju solarni paneli, koje vrste solarnih elektrana postoje, koje su njihove prednosti i nedostaci, koliko mogu proizvesti električne energije te o čemu ovisi njihova isplativost.
Što su solarne elektrane?
Solarne elektrane su energetski sustavi koji koriste Sunčevu energiju za proizvodnju električne energije. Osnovni dio solarne elektrane čine fotonaponski paneli, odnosno solarni paneli, koji Sunčevu svjetlost pretvaraju u električnu energiju.
Za razliku od klasičnih elektrana koje za proizvodnju energije mogu koristiti ugljen, plin ili druga goriva, solarne elektrane koriste obnovljiv i prirodno dostupan izvor energije – Sunce.
Solarna elektrana može biti vrlo mala, primjerice sustav postavljen na krovu obiteljske kuće, ali i vrlo velika elektrana koja se prostire na desecima ili stotinama hektara i proizvodi električnu energiju za elektroenergetsku mrežu.
U najjednostavnijem obliku, proces izgleda ovako:
Sunčeva svjetlost → solarni paneli → istosmjerna električna energija → izmjenjivač → izmjenična električna energija → potrošnja ili elektroenergetska mreža
Kod sustava s baterijskim spremnikom dio proizvedene energije može se pohraniti i iskoristiti kasnije, primjerice tijekom noći ili u razdobljima kada solarni paneli proizvode manje energije.
Kako rade solarne elektrane?
Princip rada solarne elektrane temelji se na fotonaponskom efektu.
Solarni paneli sastoje se od većeg broja fotonaponskih ćelija, najčešće izrađenih od silicija. Kada Sunčeva svjetlost padne na fotonaponsku ćeliju, energija fotona pokreće elektrone u materijalu i stvara električnu struju.
Električna energija koju proizvode fotonaponski paneli u početku je istosmjerna struja (DC). Budući da kućanski uređaji i elektroenergetska mreža koriste izmjeničnu struju (AC), potrebno je koristiti uređaj koji se naziva izmjenjivač ili inverter.
Inverter pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu te pritom upravlja radom sustava i omogućuje da proizvedena električna energija bude prikladna za korištenje u objektu ili predaju u mrežu.
Glavni koraci rada solarne elektrane
- Solarni paneli primaju Sunčevu svjetlost.
- Fotonaponske ćelije proizvode istosmjernu električnu energiju.
- Inverter pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu.
- Električna energija koristi se za napajanje uređaja i sustava u objektu.
- Višak energije može se predati u elektroenergetsku mrežu ili pohraniti u bateriju, ovisno o konfiguraciji sustava.
Količina proizvedene energije nije konstantna. Ovisi o intenzitetu Sunčeva zračenja, godišnjem dobu, orijentaciji i nagibu panela, temperaturi, zasjenjenju, kvaliteti opreme i drugim čimbenicima.
Od čega se sastoji solarna elektrana?
Iako se solarna elektrana na prvi pogled može činiti jednostavnim sustavom solarnih panela, za pravilan i siguran rad potrebno je više različitih komponenti.
1. Solarni paneli
Solarni paneli, odnosno fotonaponski moduli, najvidljiviji su dio elektrane. Njihova je osnovna funkcija pretvaranje Sunčeve energije u električnu.
Panel se sastoji od većeg broja fotonaponskih ćelija. Više panela međusobno se povezuje u nizove kako bi se dobili potrebni električni napon i snaga.
Pri odabiru panela važno je promatrati njihovu nazivnu snagu, učinkovitost, temperaturni koeficijent, jamstva, dimenzije i očekivanu dugotrajnost.
2. Inverter
Solarni inverter jedan je od ključnih elemenata fotonaponskog sustava.
Njegova je glavna zadaća pretvoriti DC električnu energiju koju proizvode paneli u AC električnu energiju koju mogu koristiti kućanski uređaji i elektroenergetska mreža.
Postoje različite vrste invertera, uključujući string invertere, mikroinvertere i hibridne invertere. Odabir ovisi o veličini i konfiguraciji solarne elektrane.
3. Montažna konstrukcija
Solarni paneli moraju biti sigurno pričvršćeni za krov, fasadu, tlo ili drugu predviđenu površinu.
Montažna konstrukcija mora biti prilagođena vrsti podloge i lokalnim vremenskim uvjetima, uključujući vjetar i snijeg.
4. Električne instalacije i zaštitna oprema
Solarna elektrana zahtijeva odgovarajuće kabele, konektore, osigurače, prenaponsku zaštitu, uzemljenje i drugu opremu potrebnu za siguran rad.
Kvalitetna projektirana i izvedena električna instalacija važna je za sigurnost, pouzdanost i dug životni vijek sustava.
5. Sustav za praćenje proizvodnje
Mnogi suvremeni solarni sustavi imaju ugrađen sustav monitoringa. Korisnik putem aplikacije ili web-platforme može pratiti proizvodnju električne energije, potrošnju, rad invertera i druge parametre.
Praćenje proizvodnje korisno je za brzo uočavanje eventualnih odstupanja ili problema u radu elektrane.
6. Baterijski spremnik
Baterija nije obavezna komponenta svake solarne elektrane, ali može značajno povećati mogućnost korištenja vlastite proizvedene energije.
Tijekom dana, kada solarni paneli proizvode najviše energije, višak se može pohraniti u bateriju. Pohranjena energija zatim se može koristiti kada je proizvodnja manja.
Koje vrste solarnih elektrana postoje?
Solarne elektrane mogu se podijeliti prema načinu rada, lokaciji i namjeni.
Mrežne solarne elektrane
Mrežna solarna elektrana, poznata i kao on-grid solarna elektrana, povezana je s elektroenergetskom mrežom.
Kada solarni paneli proizvode električnu energiju, ona se prvenstveno može koristiti za potrebe objekta. Ako je proizvodnja veća od trenutne potrošnje, višak se, ovisno o modelu sustava i važećim pravilima, može predavati u mrežu.
Kada solarna elektrana ne proizvodi dovoljno energije za potrebe objekta, električna energija može se preuzimati iz mreže.
Ovakav koncept vrlo je čest kod solarnih elektrana na obiteljskim kućama i poslovnim objektima.
Izolirane solarne elektrane
Izolirani ili off-grid solarni sustavi nisu spojeni na javnu elektroenergetsku mrežu.
Takvi sustavi koriste baterije ili druge izvore energije kako bi osigurali opskrbu i kada Sunce ne proizvodi dovoljno energije.
Off-grid sustavi mogu biti korisni na udaljenim lokacijama gdje priključak na elektroenergetsku mrežu nije dostupan ili bi bio preskup.
Hibridne solarne elektrane
Hibridna solarna elektrana kombinira solarne panele, elektroenergetsku mrežu i baterijski spremnik.
Ovisno o konfiguraciji, energija se može koristiti iz solarnih panela, baterije ili mreže.
Prednost hibridnog sustava je veća fleksibilnost i mogućnost boljeg upravljanja proizvedenom energijom.
Velike solarne elektrane
Velike solarne elektrane grade se prvenstveno za proizvodnju električne energije namijenjene distribuciji kroz elektroenergetsku mrežu.
Mogu sadržavati tisuće ili čak milijune fotonaponskih modula, ovisno o instaliranoj snazi.
Solarne elektrane na krovu kuće
Jedna od najčešćih primjena solarne energije je postavljanje fotonaponske elektrane na krov obiteljske kuće.
Takav sustav omogućuje vlasniku objekta da dio ili velik dio potrebne električne energije proizvodi samostalno.
Veličina elektrane treba se odrediti na temelju stvarne ili očekivane potrošnje električne energije, raspoložive površine krova, orijentacije, nagiba i drugih tehničkih uvjeta.
Važno je naglasiti da veća solarna elektrana nije automatski i bolja solarna elektrana. Optimalna snaga sustava ovisi o konkretnim potrebama objekta.
Što utječe na proizvodnju solarne elektrane?
Proizvodnja električne energije iz solarne elektrane ovisi o nizu čimbenika.
Sunčevo zračenje
Veća količina Sunčeva zračenja u pravilu znači i veću proizvodnju električne energije.
Zbog toga proizvodnja tijekom godine nije jednaka. U pravilu je veća tijekom proljetnih i ljetnih mjeseci, dok je tijekom zime znatno manja.
Orijentacija i nagib krova
Položaj solarnih panela ima važnu ulogu u proizvodnji.
Optimalna orijentacija i nagib ovise o geografskoj lokaciji i željenom profilu proizvodnje. Međutim, i sustavi koji nisu idealno orijentirani mogu proizvoditi značajnu količinu energije.
Zasjenjenje
Dimnjaci, stabla, susjedne zgrade i drugi objekti mogu bacati sjenu na solarne panele i smanjiti proizvodnju.
Zato je analiza zasjenjenja jedan od važnih koraka prije projektiranja solarne elektrane.
Temperatura
Zanimljivo je da visoka temperatura ne znači nužno veću proizvodnju. Fotonaponski paneli najbolje rade uz obilje Sunčeve svjetlosti, ali njihova električna učinkovitost može padati s povećanjem temperature.
Kvaliteta i učinkovitost opreme
Paneli, inverter i ostale komponente različite kvalitete mogu imati različite karakteristike i dugoročnu pouzdanost.
Zbog toga pri odabiru solarne elektrane nije preporučljivo gledati samo početnu cijenu.
Koje su prednosti solarnih elektrana?
Solarne elektrane imaju niz prednosti zbog kojih su postale važan dio energetske tranzicije.
Proizvodnja energije iz obnovljivog izvora
Sunčeva energija je obnovljiv izvor energije. Za razliku od fosilnih goriva, njezino korištenje za proizvodnju električne energije ne zahtijeva izgaranje goriva.
Smanjenje računa za električnu energiju
Vlastita proizvodnja električne energije može smanjiti količinu energije koju objekt mora preuzimati iz mreže.
Stvarna ušteda ovisi o veličini sustava, potrošnji, načinu korištenja energije, tarifama i pravilima obračuna.
Veća energetska neovisnost
Proizvodnja vlastite električne energije može smanjiti ovisnost o vanjskoj opskrbi.
Ako se sustav kombinira s baterijom, moguće je dodatno povećati korištenje vlastite proizvedene energije.
Niski troškovi održavanja
Solarne elektrane nemaju velik broj pokretnih dijelova, što znači da su u pravilu jednostavne za održavanje.
Potrebno je pratiti rad sustava, održavati komponente u odgovarajućem stanju i prema potrebi obavljati servisne zahvate.
Dug životni vijek
Kvalitetni fotonaponski moduli projektirani su za dugotrajan rad. Međutim, pojedine komponente sustava mogu imati različite životne vijekove i jamstvene uvjete.
Smanjenje emisija povezanih s proizvodnjom električne energije
Proizvodnja električne energije iz Sunčeve energije tijekom rada solarne elektrane ne uključuje izravno izgaranje fosilnih goriva.
Zbog toga solarne elektrane mogu imati važnu ulogu u smanjenju emisija povezanih s elektroenergetskim sustavom.
Imaju li solarne elektrane nedostatke?
Kao i svaki energetski sustav, solarne elektrane imaju određena ograničenja.
Prvi je važan faktor ovisnost o Sunčevoj svjetlosti. Solarni paneli ne proizvode električnu energiju tijekom noći, a proizvodnja je smanjena tijekom oblačnih dana.
Drugi je početna investicija. Iako solarna elektrana dugoročno može ostvariti značajne uštede, potrebno je osigurati sredstva za kupnju i instalaciju sustava.
Treći faktor je raspoloživa površina. Za instalaciju određene snage potrebno je imati dovoljno prostora na krovu ili zemljištu.
Osim toga, isplativost sustava ovisi o cijeni opreme, potrošnji električne energije, cijeni električne energije, uvjetima priključenja, načinu obračuna i drugim lokalnim uvjetima.
Jesu li solarne elektrane isplative?
Pitanje isplativosti jedno je od najčešćih pitanja prije ugradnje solarne elektrane.
Ne postoji jedan univerzalan odgovor jer se povrat investicije razlikuje od objekta do objekta.
Na ekonomsku isplativost utječu:
- ukupna cijena solarne elektrane
- instalirana snaga sustava
- godišnja potrošnja električne energije
- količina Sunčeva zračenja na lokaciji
- orijentacija i nagib krova
- zasjenjenje
- cijena električne energije
- količina proizvedene energije koju korisnik može potrošiti
- uvjeti predaje viška energije u mrežu
- eventualna cijena baterijskog sustava
- troškovi održavanja i servisa
- dostupni poticaji ili drugi modeli financiranja.
Za kvalitetnu procjenu nije dovoljno izračunati koliko kilovatsati solarna elektrana može proizvesti. Potrebno je usporediti profil proizvodnje s profilom potrošnje.
Primjerice, kućanstvo koje najveći dio električne energije troši tijekom dana može imati drugačiju ekonomsku računicu od kućanstva koje većinu energije troši navečer.
Solarne elektrane i baterijski spremnici
Baterijski sustavi sve su zanimljiviji korisnicima solarnih elektrana.
Njihova osnovna funkcija je pohrana električne energije. Kada proizvodnja solarne elektrane premašuje trenutnu potrošnju, višak se može pohraniti u bateriju.
Kasnije, kada solarni paneli proizvode manje ili uopće ne proizvode, energija iz baterije može se koristiti za napajanje objekta.
Baterija tako može povećati samopotrošnju, odnosno udio vlastite solarne energije koji korisnik neposredno koristi ili pohranjuje umjesto da ga predaje u mrežu.
Međutim, baterija povećava početnu investiciju, pa njezinu isplativost treba zasebno analizirati.
Koliko dugo traje solarna elektrana?
Solarna elektrana može raditi desetljećima, ali njezine komponente nemaju nužno isti životni vijek.
Fotonaponski paneli tijekom vremena postupno gube dio početnih performansi. Inverteri, baterije i druga oprema mogu imati drugačije radne vijekove i jamstvene uvjete.
Zbog toga je pri kupnji solarne elektrane važno provjeriti:
- jamstvo na solarne panele
- jamstvo na inverter
- jamstvo na bateriju, ako postoji
- jamstvo na montažnu konstrukciju i radove
- očekivanu degradaciju panela
- dostupnost servisa i rezervnih dijelova
- uvjete održavanja sustava.
Kako odabrati solarnu elektranu?
Prije kupnje solarne elektrane važno je napraviti detaljnu analizu objekta.
1. Analizirajte potrošnju električne energije
Prvi korak je pregled potrošnje, odnosno koliko električne energije objekt troši tijekom godine i u kojim razdobljima dana.
2. Pregledajte krov ili zemljište
Potrebno je provjeriti površinu, orijentaciju, nagib, konstrukciju i potencijalno zasjenjenje.
3. Odredite optimalnu snagu sustava
Snaga solarne elektrane trebala bi biti usklađena s potrebama objekta i raspoloživim prostorom.
4. Odaberite kvalitetne komponente
Paneli i inverter nisu jedine komponente koje treba promatrati. Važni su i konstrukcija, zaštitna oprema, kabeli, konektori, projektiranje i kvaliteta montaže.
5. Provjerite uvjete priključenja
Kod mrežnih solarnih elektrana potrebno je provjeriti tehničke i administrativne uvjete priključenja na elektroenergetsku mrežu.
6. Napravite ekonomsku analizu
Prije konačne odluke treba procijeniti očekivanu proizvodnju, vlastitu potrošnju, uštede, troškove investicije i očekivani povrat ulaganja.
Solarne elektrane u Hrvatskoj
Hrvatska ima vrlo dobre uvjete za korištenje Sunčeve energije, pri čemu se količina Sunčeva zračenja razlikuje ovisno o geografskom području.
Primorski i dalmatinski krajevi općenito imaju vrlo povoljne uvjete za proizvodnju solarne energije, ali i kontinentalni dijelovi Hrvatske imaju značajan potencijal za fotonaponske sustave.
Prilikom postavljanja solarne elektrane u Hrvatskoj potrebno je uzeti u obzir aktualne tehničke, administrativne i regulatorne uvjete, kao i pravila operatora distribucijskog sustava koja vrijede u trenutku realizacije projekta.
Budući da se propisi, modeli obračuna i programi potpora mogu mijenjati, prije investicije uvijek je preporučljivo provjeriti trenutno važeće informacije.
Solarne elektrane nisu samo solarni paneli
Jedna od najčešćih zabluda jest da je solarna elektrana samo skup solarnih panela postavljenih na krovu.
U stvarnosti, kvalitetna solarna elektrana rezultat je pravilnog projektiranja i međusobnog usklađivanja više komponenti.
Dobro projektiran sustav treba uzeti u obzir proizvodnju, potrošnju, sigurnost, priključak na mrežu, mogućnost proširenja, održavanje i dugoročnu ekonomsku isplativost.
Zbog toga je pri odabiru izvođača važno promatrati cjelokupno rješenje, a ne samo cijenu po instaliranom kilovatu.
Najčešća pitanja o solarnim elektranama
Što je solarna elektrana?
Solarna elektrana je sustav koji koristi energiju Sunčeva zračenja za proizvodnju električne energije. Kod fotonaponskih elektrana solarni paneli pretvaraju Sunčevu svjetlost u električnu energiju.
Kako solarni panel proizvodi električnu energiju?
Solarni panel koristi fotonaponske ćelije koje pomoću fotonaponskog efekta pretvaraju energiju Sunčeve svjetlosti u istosmjernu električnu energiju.
Proizvodi li solarna elektrana energiju po noći?
Ne. Fotonaponski paneli ne proizvode električnu energiju bez Sunčeve svjetlosti. Sustav s baterijom može tijekom noći koristiti prethodno pohranjenu energiju.
Radi li solarna elektrana kada je oblačno?
Da. Solarni paneli mogu proizvoditi električnu energiju i tijekom oblačnog vremena, ali je proizvodnja obično manja nego tijekom sunčanog vremena.
Treba li solarnoj elektrani baterija?
Ne nužno. Mrežna solarna elektrana može raditi bez baterije. Baterija se ugrađuje kada postoji potreba za većim iskorištenjem vlastite energije ili drugim funkcijama pohrane energije.
Koliko traje solarna elektrana?
Solarna elektrana projektirana je za dugotrajan rad, a fotonaponski paneli mogu proizvoditi električnu energiju desetljećima. Točan životni vijek i performanse ovise o kvaliteti opreme i uvjetima rada.
Isplati li se ugraditi solarnu elektranu?
U mnogim slučajevima solarna elektrana može biti financijski isplativa, ali isplativost treba izračunati za svaki objekt zasebno. Ključni su potrošnja, cijena sustava, proizvodnja, način korištenja energije i aktualni uvjeti obračuna.
Zaključak: zašto su solarne elektrane važne?
Solarne elektrane predstavljaju jedan od najvažnijih načina korištenja obnovljivih izvora energije za proizvodnju električne energije. One omogućuju pretvaranje Sunčeve energije u električnu, smanjenje ovisnosti o konvencionalnim izvorima energije i veću kontrolu nad vlastitom proizvodnjom električne energije.
Za kućanstva, tvrtke i druge korisnike solarna elektrana može predstavljati dugoročnu energetsku investiciju. Međutim, najbolji rezultat postiže se kada je sustav pravilno projektiran prema stvarnim potrebama objekta.
Prilikom odluke o ugradnji nije dovoljno gledati samo broj solarnih panela ili njihovu nazivnu snagu. Potrebno je sagledati cijeli sustav – od lokacije, orijentacije i zasjenjenja do invertera, montažne konstrukcije, potrošnje električne energije, mogućnosti pohrane i uvjeta priključenja.
Solarna elektrana nije samo investicija u vlastitu proizvodnju električne energije – ona je ulaganje u učinkovitiji i održiviji način korištenja energije.
Ukoliko razmišljate o vlastitoj solarnoj elektrani i želite saznati koliko biste mogli uštedjeti, naš tim vam može pomoći u svakom koraku – od savjetovanja do realizacije.
Pogledajte naše usluge vezane uz solarne elektrane i zatražite ponudu ili nam se javite na info@cras.hr.
Želite smanjiti troškove energije i ulagati u održivu budućnost? javite nam se!