Kada ljudi razmišljaju o alternativnoj ili obnovljivoj energiji, prva slika koju imaju na umu su često veliki plavi ili crni solarni paneli na krovovima ili portabl znakovi na autoputu koji imaju mali panel. Ovi solarni paneli, takođe poznati i kao fotonaponski moduli (ili PV moduli), pretvaraju sunčevu svetlost u električnu energiju, i već decenijama su osnova obnovljive energije. Fotonaponski efekat (koji objašnjava način na koji se sunčeva svetlost pretvara u električnu energiju) otkriven je pre više od sto godina! Ipak, u početku, široka primena ove tehnologije bila je vrlo postepena. Tek u posljednjih nekoliko godina fotovoltaika je stekla široku popularnost kao alternativni način proizvodnje električne energije.Solarno napajanje ne mora biti komplikovano. Ovaj članak je dobro mesto za početak.

Godine 1958. prvi PV moduli lansirani su u svemirske satelite. Čak i danas, solarna energija je glavni izvor energije na Međunarodnoj svemirskoj stanici. Takođe i na Zemlji, PV se tradicionalno koristi u područjima gde ne postoji praktični izvor električne energije, ali ima obilje sunčevih zraka. Solarni paneli se često koriste za daljinske aplikacije: kabine za napajanje, RV, čamce i male elektronske uređaje u slučajevima kada mrežna usluga nije dostupna. Nedavno su “mrežno-interaktivni”solarni električni sistemi počeli da se sve češće koriste kao isplativ način uvođenja solarnog napajanja u naš svakodnevni život. Sada možemo koristiti raspoloživu solarnu energiju a da pri tome uživamo u bezbednoj električnoj mreži.

Fotonaponski (PV) modul ili solarni električni panel je najmanja zamenljiva jedinica u PV nizu. Modul je integralna jedinica koja pruža podršku za brojne PV ćelije koje su električno povezane i zaštićene od elemenata. Električni izlaz modula zavisi od veličine i broja ćelija, njihove električne povezanosti i, naravno, od okolinskih uslova kojima je modul izložen. Solarni električni paneli postoje u svim oblicima i veličinama i mogu se napraviti od različitih materijala. Međutim, najčešće korišćeni modul je “sendvič od staklenih ploča” koji ima 36 PV ćelija koje su povezane u serije kako bi proizvele dovoljno napona za punjenje baterije od 12 volti. Svrha strukture je obezbeđivanje rigidnog paketa i zaštita interćelijskih veza iz okoline. Plus (+) i minus (-) konektori se nalaze na zadnjoj strani modula za interkonekciju. Moduli mogu imati pojedinačni metalni okvir ili mogu biti zaštićeni gumenom zaptivkom i namenjeni su za ugradnju u veći sistem montaže koji ima za cilj da drži nekoliko modula.

MPPT tip solarnih kontrolera punjenja posebno su dizajnirani kako bi osigurali da vaš solarni panel radi maksimalnom snagom. Korišćenje ovog tipa solarnog kontrolera punjenja može povećati efikasnost punjenja za čak 30%.

Postoje četiri faktora koji određuju učinak solarnog električnog panela: efikasnost fotonaponskih ćelija, otpornost na opterećenje, solarno zračenje i temperatura ćelije. Efikasnost solarne ćelije određuje proizvodni proces; današnji komercijalno dostupni moduli su od 3% do 17% efikasni pri pretvaranju solarne energije u električnu energiju. Otpor opterećenja određuje gde će modul delovati na krivoj struje i napona (I-V). Očigledna poželjna radna tačka je tačka u kojoj se generiše maksimalna snaga (snaga se izračunava množenjem trenutnog vremena napona), i koja se naziva vršna tačka snage. Proučite I-V krivu prikazanu ispod. Ova kriva predstavlja učinak svih PV generatora, od ćelije do najvećeg niza.

Postoje četiri faktora koji određuju učinak solarnog električnog panela: efikasnost fotonaponskih ćelija, otpornost na opterećenje, solarno zračenje i temperatura ćelije. Efikasnost solarne ćelije određuje proizvodni proces; današnji komercijalno dostupni moduli su od 3% do 17% efikasni pri pretvaranju solarne energije u električnu energiju. Otpor opterećenja određuje gde će modul delovati na krivoj struje i napona (I-V). Očigledna poželjna radna tačka je tačka u kojoj se generiše maksimalna snaga (snaga se izračunava množenjem trenutnog vremena napona), i koja se naziva vršna tačka snage. Proučite I-V krivu prikazanu ispod. Ova kriva predstavlja učinak svih PV generatora, od ćelije do najvećeg niza.

PV moduli su veoma osetljivi na senku. Za razliku od solarnog termo-panela koji može da toleriše slabu senku, mnogi brendovi PV modula ne mogu čak ni da tolerišu senku grana bez listova. Prepreke za koje stvaraju senke mogu se definisati kao meki ili tvrdi izvori. Ako je grana drveta, otvor na krovu, dimnjak ili drugi element koji stvara senku sa udaljenosti, senka je difuzna ili raspršena. Ovi meki izvori znatno smanjuju količinu svetlosti koja se nalazi u ćeliji (ama) modula. Čvrsti izvori su definisani kao oni koji sprečavaju svetlost da stigne do ćelije, kao što su ćebe, grane drveta, izmet ptica ili slično, sedenje direktno na staklu. Ako je čak i jedna ćelija cela pokrivena tvrdom senkom, napon tog modula će se spustiti na pola svoje vrednosti kako bi se zaštitio. Ukoliko je dovoljno ćelija tvrdo osenčeno, modul neće pretvariti energiju, a zapravo će postojati i mali odliv energije celog sistema. Delimična senka koja pada čak i jednu ćeliju od 36 ćelija modula će smanjiti njegovu izlaznu snagu. Zato što su sve ćelije povezane u serijskom nizu, najslabija ćelija će uticati da ostale ćelije smanje svoju snagu. Prema tome, bez obzira da li je ½ jedne ćelije pod senkom, ili je ½ reda ćelija pod senkom kao što je prikazano, smanjenje snage će biti isto i proporcionalno procentu površine pod senkom, u ovom slučaju 50%.

Primeri parcijalne senke na ćelijama koja će smanjiti snagu solarnog električnog panela za 50%. Kada je cela ćelija pod senkom, ona može da deluje kao potrošač energije koju proizvede ostatak ćelija i pokrenu sam modul da se zaštiti. Modul će usmeriti snagu oko serije niza. Ako je čak i jedna ćelija u nizu pod senkom, kako se vidi s desne strane, verovatno će dovesti do toga da modul smanji nivo snage na ½ svoje pune raspoložive vrednosti. Ako je red ćelija na dnu modula potpuno pod senkom, kako se vidi na gornjoj slici, izlazna snaga može pasti na nulu. Najbolji način da izbegnete pad izlazne snage je izbegavanje senke kad god je to moguće. Međutim, pošto je nemoguće sprečiti povremene senke, preporučuje se upotreba bajpasnih dioda oko serijski povezanih modula. Skoro svi paneli solarnih panela se isporučuju sa ovim diodama koje su ugrađene u sam modul. Ne trebaju vam bajpasne diode ako su svi moduli paralelni, tj. 12-voltni niz sa 12-voltnim modulima i mnogi dizajneri ih ne koriste na 24-voltnim nizovima. Međutim, za nizove napona veće od 24 volta, bajpasne diode treba da se koriste oko svakog modula kako bi se obezbedio alternativni put struje u slučaju senke. Mnogi proizvođači modula obezbeđuju modele sa bajpasnim diodama integrisanim u razvodnu kutiju modula. Ako želite da povežete module serijski, pitajte dobavljača za ovu funkciju. Korišćenje bajpasnih dioda može odložiti nedostatak, ali ne sprečava gubitak proizvodnje energije koji stvara senka. Važno je proveriti potencijalne senke prije instaliranja PV polja. Razmotrite sezonske promene lišća na drveću i ugao sunca. Posle instalacije, površina se mora održavati kako bi se sprečilo da korov ili grane prave senke na nizu.

Solarni električni paneli trebali bi da imaju izdržljive konektore na modulu. Konektori treba da budu čvrsti, a način vezivanja žice treba da bude jednostavan, ali da ipak obezbeđuje sigurnu vezu. Većina modula ima zapečaćene razvodne kutije za zaštitu veza. Testiranje na terenu pokazuje da PV ćelije i konektori između ćelija unutar modula se retko kvare. Većina problema se javlja u razvodnoj kutiji modula gde su napravljene međusobne veze između modula. Oni se često mogu popraviti na terenu bez zamene modula. Pre kupovine solarnog električnog panela pogledajte razvodnu kutiju i proverite da li je lako spojiti konektore. Da li su terminali robusni i da li postoji mesto za povezivanje bajpas dioda? Da li je razvodna kutija dobrog kvaliteta?

Tokom održavanja treba ugraditi prekidač ili prekidač u sklopu kombinatorske kutije za izolaciju PV. Ova ista preporuka važi za strujno kolo akumulatora, tako da je potreban drugi prekidač ili prekidač strujnog kola. Takođe, prekidači strujnog kola se obično instaliraju da izoluju svaki rad. Osigurači se koriste za zaštitu bilo kog strujnog provodnika. Osigurači i kablovi u nizu kola trebaju biti dimenzionirani da bi prenosili maksimalnu struju koja bi se mogla proizvesti kratkoročnim "fokusiranjem oblaka" sunčeve svetlosti - do 1,5 puta struje kratkog spoja sa 1.000 w/ m2 zračenja. Preporučeni su spori osigurači ili PV prekidači. Treba koristiti samo osigurače namenjene za jednosmernu struju. (Auto-pokretni osigurači se ne smeju koristiti.) Svi metali u nizu solarnih panela treba da budu uzemljeni da bi zaštitili niz od udara groma i da pruže dodatnu sigurnosnu osoblju koje radi na sistemu. Negativan provodnik na većini solarnih električnih sistema takođe je uzemljen na istoj elektrodi uzemljenja koja se koristi za uzemljenje opreme. Drugi zahtevi za isključivanje i uzemljenje su navedeni u Nacionalnom električnom kodu® (NEC). Ovaj kod treba da obezbedi da je instaliran siguran, izdržljiv solarni električni sistem.