Utilizarea energiei solare în producerea de energie electrică

Detalii tehnice și economice privind panourile fotovoltaice

Cătălin Ion Ciritel, Universitatea Politehnica din Timișoara, Facultatea de Construcții, Masterand OMSI, An II

1.Scenarii tehnico-economice

Înființarea unui sistem de obținere a energiei electrice utilizând energia solară va asigura alimentarea consumatorilor publici de energie electrică existenți și de perspectivă, care sunt racordați în prezent la sistemul de distribuție.

Producerea energiei electrice din surse regenerabile (E-SRE) este motivată de câteva considerente esențiale: protecția mediului, creșterea independenței energetice față de importuri și/sau de producătorii clasici de energie, prin diversificarea surselor de aprovizionare cu energie.

La alegerea sistemului se vor lua în considerare atât scopul în care se dorește utilizarea sistemului, condițiile de impact asupra mediului, cât și aspectele tehnico-economice.

Necesitatea optimizării costurilor este elementul principal avut în vedere la alegerea sistemelor. Astfel pentru configurarea unei soluții optime din punct de vedere tehnico-economic vom analiza trei variante posibile privind realizarea sistemului solar-fotovoltaic cu celule semiconductoare de siliciu:

a) Sistem solar-fotovoltaic pentru obținerea energiei electrice cu acumularea energiei electrice în baterii de acumulatoare și apoi transferarea acesteia direct către consumatori;

b) Sistem solar-fotovoltaic pentru obținerea energiei electrice și cuplarea acestuia cu sursa suplimentară de producere a energiei electrice (generator electric cu motor pe combustibil lichid);

c) Sistem solar-fotovoltaic pentru obținerea energiei electrice și conectarea acestuia la rețeaua electrică de distribuție existentă.

În prima variantă, soluția tehnică – cu acumularea energiei electrice în baterii de acumulatoare și apoi transferarea acesteia direct către consumatorii vizați prin intermediul unor rețele proprii – urmărește asigurarea unui transfer de energie electrică direct și total independent către consumatori, în modul cel mai eficient; soluția nu este viabilă deoarece acest tip de sistem nu se poate folosi pe tot parcursul anului, datorită faptului că intensitatea radiației solare este diferită iar pentru stocarea unei cantități mari de energie este necesar a se realiza un sistem costisitor și greoi în exploatare, de baterii de acumulatoare. De asemenea ar fi necesar a se realiza și un sistem independent de distribuție a energiei electrice prin rețele separate, ceea ce înseamnă costuri de investiție și exploatare foarte ridicate.

În varianta a doua, soluția tehnică (hibridă) – prin cuplarea cu o sursa suplimentară de producere a energiei electrice (generator electric cu motor pe combustibil lichid) are avantajul creșterii independenței în asigurarea continuității alimentării cu energie electrică, dar nu o considerăm viabilă deoarece, în ceea ce privește investiția, costurile sunt mai mari atât prin introducerea generatorului cât și a instalaților suplimentare de racordare la rețelele de distribuție. De asemenea, ar fi necesare rezervoare de stocare a combustibilului lichid și instalații pentru alimentarea generatorului cât și instalații speciale pentru protecție antiincendiu. Un dezavantaj „moral” ar putea fi considerat și faptul că prin funcționarea generatorului electric s-ar produce emisii de substanțe poluante, ceea ce ar contrazice flagrant spiritul conceptul de „energie verde”.

Astfel, în configurarea unei soluții viabile privind producerea de energie electrică prin conversia directă a radiației solare, propunem să se opteze pentru varianta a treia, datorită faptului că energia electrică este produsă mai aproape de locul unde se consumă și nu numai în termocentrale sau hidrocentrale mari. În timp, sistemele conectate vor reduce necesitatea creșterii capacității liniilor de transport și distribuție. Un sistem conectat la rețea asigură necesarul local de energie electrică, iar eventualul excedent îl debitează în rețea; acest transfer elimină necesitatea achiziționării și întreținerii unui sistem cu baterii de acumulatoare și aduce avantaje suplimentare prin accesul direct la piața certificatelor verzi. De asemenea transferul energiei de putere în acest caz este optim, se face mult mai rapid și fără investiții suplimentare pentru realizarea unor rețele electrice separate.

2. Metode de captare a energiei solare

Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcțiune un sistem de conversie a energiei electrice convenționale.

În cazul generării solare fotovoltaice, energia electrică este produsă direct, prin intermediul celulelor semiconductoare de siliciu, pe baza energiei conținute de radiația solară. Convertoarele statice de putere sunt în general utilizate pentru a asigura optimizarea conversiei energetice.

Articolul integral il puteti citi in editia tiparita a revistei Electricianul nr. 7/2014.