Pentru a înțelege modul în care sunt conectate celulele solare într-un panou fotovoltaic, este esențial să începem prin a examina principiul de funcționare al unei celule solare. De la această bază fundamentală, ne putem aventura în complexitatea înșiruirii și conexiunii acestor unități minuscule pentru a genera energie din radiația solară.
Principiul de funcționare al unei celule solare
O celulă solară, cunoscută și sub numele de celulă fotovoltaică, este o dispozitiv care converteste lumina în electricitate prin procesul de efect fotovoltaic. Celula solară este compusă dintr-un material semiconductiv, cel mai comun fiind siliciul. Când fotonii de lumină lovesc suprafața semiconductoare, ei eliberează electronii din atomii de siliciu. Acești electroni liberi sunt capturați și direcționați prin celulă, generând un curent electric.
Conectarea celulelor solare într-un panou solar
Celulele solare sunt unite pentru a forma un panou solar, cunoscut și sub numele de modul fotovoltaic. Un panou solar standard de uz rezidențial conține de obicei între 60 și 72 de celule solare conectate. Însă cum sunt acestea conectate?
Conexiunea se face prin înșiruirea celulelor solare. Înșiruirea este procesul de legare a celulelor solare în serie, similar cu modul în care sunt conectate bateriile într-o lanternă. Atunci când celulele solare sunt conectate în serie, tensiunea (voltajul) se adaugă, în timp ce curentul (amperajul) rămâne constant. Fiecare celulă solară produce aproximativ 0,5 volți, astfel că un panou cu 60 de celule va produce aproximativ 30 de volți în condiții ideale de lumină solară.
Legătura dintre celulele solare este realizată prin intermediul unor fire metalice subțiri. Aceste fire sunt sudate pe partea din față și din spate a fiecărei celule solare și apoi legate la următoarea celulă din șir. Panoul este acoperit cu un strat de sticlă sau plastic pentru a proteja celulele solare de mediu.
Organizarea panourilor solare într-un sistem fotovoltaic
După ce celulele solare sunt înșiruite într-un panou solar, panourile sunt apoi conectate împreună pentru a forma un sistem fotovoltaic. Sistemele fotovoltaice pot avea orice dimensiune, de la sisteme mici de pe acoperișuri de case până la centrale solare masive care acoperă hectare întregi de teren.
Panourile solare pot fi conectate în serie sau în paralel, în funcție de necesitățile specifice ale sistemului. Conectarea în serie a panourilor solare este similară cu înșiruirea celulelor solare – voltajul se adaugă, în timp ce curentul rămâne constant. În contrast, atunci când panourile sunt conectate în paralel, curentul se adaugă, iar voltajul rămâne constant.
Componentele panoului solar: De la celule la rame
După ce am aflat cum sunt conectate celulele într-un panou solar și cum contribuie la generarea de electricitate, este important să ne familiarizăm cu toate componentele unui panou solar. De la celule la rame, fiecare piesă are un rol crucial în optimizarea performanței și asigurarea durabilității.
Celulele Solare
Punctul de plecare al oricărui panou solar este celula solară, motorul care convertește lumina solară în electricitate. Celulele solare sunt fabricate în general din siliciu, un material semiconductiv. Există două tipuri principale de celule solare din siliciu: monocristaline și policristaline.
Celulele monocristaline sunt fabricate dintr-un singur cristal de siliciu și sunt eficiente, dar costă mai mult pentru a fi produse. Celulele policristaline sunt fabricate din mai multe cristale de siliciu și sunt mai puțin eficiente, dar mai ieftine.
Stratul de Acoperire
După ce celulele solare sunt înșiruite și conectate, ele sunt încorporate într-un strat de material encapsulant, de obicei EVA (acetat de vinil etilenă). Acest strat de acoperire protejează celulele solare de mediul exterior și asigură izolarea electrică.
Stratul de Sticlă
Deasupra stratului de acoperire este plasat un strat de sticlă. Sticla protejează celulele solare și stratul de acoperire de daunele fizice, asigurând în același timp că lumina solară poate ajunge la celulele solare. Sticla folosită pentru panourile solare este în general sticlă temperată, care este mai rezistentă la impact decât sticla obișnuită.
Rama
Rama panoului solar joacă un rol esențial în stabilirea robusteții întregului sistem. Ramele sunt în general făcute din aluminiu, un material ușor, dar rezistent. Ramele nu numai că protejează marginea panoului solar, dar asigură și o structură solidă pentru montarea panoului.
Stratul de Spate
Pe partea de spate a panoului solar este aplicat un strat protector, adesea numit „spatele” sau „spatele panoului”. Acest strat servește la izolarea electrică și la protejarea panoului solar de umiditate și infiltrarea apei.
Cutia de Joncțiune
În cele din urmă, pe spatele panoului solar se află cutia de joncțiune. Aceasta este o carcasă mică care conține diode și conexiuni electrice. Cutia de joncțiune facilitează conectarea panoului solar la restul sistemului fotovoltaic. Diodele din cutia de joncțiune previn și fluxul invers al curentului, ceea ce poate apărea atunci când o parte a panoului este umbrită.
Toate aceste componente se adună pentru a crea un panou solar care poate transforma lumina solară în energie electrică, în timp ce rezistă la condițiile exterioare. Înțelegerea structurii și componentelor unui panou solar este esențială pentru a aprecia modul în care această tehnologie uimitoare ne permite să captăm energia practic nelimitată a soarelui.
În același timp, este de asemenea important să ne dăm seama că această tehnologie este facilitată și susținută de politici guvernamentale, cum ar fi programul Casa Verde din România, care face această tehnologie accesibilă unui număr tot mai mare de oameni.
Programul guvernamental Casa Verde
În România, pentru a încuraja utilizarea energiei regenerabile, Guvernul a lansat un program cunoscut sub numele de „Casa Verde”. Acest program oferă finanțare nerambursabilă pentru instalarea sistemelor de energie solară în casele rezidențiale.
Programul „Casa Verde” este gestionat de Administrația Fondului pentru Mediu (AFM) și finanțează până la 90% din costurile de instalare a sistemelor de panouri solare. Suma maximă care poate fi acordată variază în funcție de tipul de proiect, dar pentru sistemele fotovoltaice pentru producerea de electricitate suma poate ajunge până la 20.000 lei per solicitant.
Beneficiile programului Casa Verde
Aderarea la programul „Casa Verde” vine cu multe beneficii, printre care:
Economie de costuri: Prin utilizarea energiei solare, proprietarii de case pot economisi semnificativ la facturile de energie. În plus, cu finanțarea oferită de programul „Casa Verde”, costurile inițiale de instalare sunt mult mai accesibile.
Protecția mediului: Energiea solară este o sursă de energie regenerabilă, ceea ce înseamnă că nu emite gaze cu efect de seră și nu contribuie la schimbările climatice. Prin instalarea de panouri solare, proprietarii de case pot reduce amprenta lor de carbon și pot contribui la protejarea mediului.
Independența energetică: Sistemele fotovoltaice permit proprietarilor de case să genereze propriul lor curent electric. Aceasta înseamnă că nu mai depind atât de mult de rețeaua electrică, ceea ce poate fi deosebit de util în cazul întreruperilor de curent sau a fluctuațiilor de preț ale energiei.
Valoare adăugată pentru proprietate: Un sistem fotovoltaic poate crește valoarea unei proprietăți. Aceasta poate fi un mare avantaj în cazul în care proprietarul decide să vândă casa în viitor.
Celulele solare sunt conectate într-un panou solar printr-un proces complex de înșiruire și conexiune. În același timp, programe guvernamentale precum „Casa Verde” în România fac această tehnologie accesibilă unui număr tot mai mare de persoane, oferind oportunități semnificative de economisire a costurilor și de protejare a mediului.
