Solarna energija

SEMINARSKI RAD

Predmet: Nove proizvodne tehnologije

Tema: Solarna energija

Profesor: Kandidati:
Dr Marko Petrovic

SADRŽAJ

Nove proizvodne tehnologije

Solarna energija

SOALRNA ENERGIJA

1.1. FOTONAPONSKI EFEKAT

1.2. SOLARNE INSTALACIJE

SOLARNA ĆELIJA

2.1.PRINCIP RADA SOLARNE ĆELIJE

2.2.PARAMETRI SOLARNE ĆELIJE

2.3.SNAGA SOLARNE ĆELIJE

2.4.EFIKASNOST SOLARNE ĆELIJE

2.5.MATERIJAL ZA IZRADU SOLARNIH ĆELIJA

PRIMENA SUNČANIH ĆELIJA

3.1. FOTONAPONSKI PANEL

3.2. FOTONAPONSKI SISTEMI
3.3. TIPOVI FOTONAPONSKIH SISTEMA

SOLARNI SISTEMI

1.SOLARNA ENERGIJA

Upotrebom samo 1% dostupne energije Sunca zadovoljile bi se sve energetske potrebe zemlje u

21-om vijeku. Sunce je gasovita sfera poluprečnika 6.96×105km i mase od približno 1.99×1030kg.
Osnovu njegove građe čine dva elementa - vodonik i helijum. Prisutni su i neki teži elementi kao što
su:gvožđe, silicijum, neon i ugljenik ali u malim količinama. Vodonik je prisutan u iznosu od oko75%
dok ostalih 25% praktično otpada na helijum.

Izvor ogromne količine energije sa kojom Sunce raspolaže jeste termonuklearna fuzija koja se

pri temperaturi od desetak miliona Celzijusovih stepeni odigrava u dubokim slojevima.Tom prilikom

Nove proizvodne tehnologije

Solarna energija

Fotonaponske ćelije, koje postoje u raznim oblicima, najčešće se formiraju kada se od poluprovodnog
materijala naprave specijalne diode veće površine. Izdavanje električne struje generisane u
poluprovodniku vrši se sa kontakata na prednjoj i zadnjoj strani ćelije. Gornja kontaktna struktura mora
da dozvoljava prolaz svetlosti, a ćelija takođe pokrivena tankim slojem dielektričnog materijala –
antireflektivnog sloja kako bi se minimizovalo odbijanje svetlosti od gornje površine.
Specijalni poluprovodni materijal od koga se prave fotonaponske ćelije, omogućava elektronima koji
apsorbuju svetlosnu energiju da se oslobode od svojih atoma, i da se potom slobodno kreću kroz
materijal prenoseći električnu energiju. Tako generisana struja je, pošto se kreće samo u jednom smeru
(kao kod baterija), jednosmerna.
Pošto je izlazna snaga jedne solarne ćelije relativno mala one se grupišu u module, tako da moduli
postaju osnovni sastavni delovi fotonaponskih sistema.Moduli sadrže određen broj redno ili paralelno
povezanih fotonaponskih ćelija kako bi se dobio željeni napon, odnosno struja, a enkapsulirani su kako
bi se zaštitili od neželjenih uticaja sredine i u cilju produženja radnog veka.
Fotonaponski paneli sadrže jedan ili više modula koji se mogu koristiti pojedinačno ili u grupama u
cilju formiranja modularnih sistema . Sistemi se fiksiraju u odeđenom položaju prema suncu ili se
mehaničkim putem njihov položaj kontinualno može prilagođavati pravcu sunčevih zraka (sistemi sa
praćenjem sunca).
Fotonaponski sistemi se klasifikuju ili po njihovoj predviđenoj upotrebi (zemaljski i svemirski), ili po
konstrukciji (ravni ili koncentratori), kao i po njihovoj konfiguraciji (fiksni ili pokretni). Solarni moduli
proizvode se u širokom opsegu snaga od 1W do 170W. Modul snage 170W ima dimenzije od 790 x
1600 mm.

Tehnologije proizvodnje fotonaponskih ćelija i modula mogu se, na osnovu tipa silicijumskog

materijala, klasifikovati kao monokristalne,polikristalne i amorfne.Osim tehnologija koje se baziraju na
silicijumu postoje i tehnologije bazirane na CIS, CdTe, GaAs, InP, itd.
Monokristalni silicijum (c-Si) je najpopularniji osnovni materijal solarne tehnologije, a ćelije i moduli
napravljeni od ovog materijala su tradicionalno najzastupljeniji.
Polikristalne silicijuske solarne ćelije predstavljaju jeftiniju alternativu monokristalnim ćelijama ali
imaju određene prednosti jer zahtevaju manje čistog materijala i mogu se automatizovanoj proizvodnji
zbog načina na koji se priprema polazni materijal.
Tankoslojni   materijali   (filmovi),   čija   je   debljina   svega   nekoliko   mikrona,   usled   uštede   materijala
smanjuju cijenu dobijene električne energije iz sunca.Ovi materijali imaju nižu cijenu i nižu efikasnost.
Standarne komponente fotonaponskih sistema su fotonaponski moduli, kontroleri punjenja baterija,
akumulatori, provodnici i noseći sistemi, a često se kod savremenih sistema koriste invertori koji
omogućavaju fleksibilnost pretvaranja jednosmerne u naizmeničnu struju, kao i mogućnost povezivanja
sa elektro-distributivnom mrežom.
Tri   tipične   konfiguracije   fotonaponskih   sistema   su   :   autonomni   sistemi,   sistemi   povezani   za
distributivnu mrežu i hibridni.Autonomni i hibridni sistemi se upotrebljavaju samostalno, dakle nisu
povezani na elektro-distributivnu mrežu i najčešće se koriste u udaljenim obastima.
Zgrade mogu da se pretvore u male proizvođače i distributere električne energije, što može da bude od
opšte koristi. Sa arhitektonskog, tehničnog i finansijskog aspekta, fotonaponski sistemi integrisani u
građevinske elemente imaju slijedeće karakteristike:
Ne zahtevaju dodatno zemljište i mogu se koristiti u gusto nasleljenim urbanim sredinama,ne zahtevaju
dodatne infrastrukturne instalacije,obezbeđuju električnu energiju u toku najveće potražnje (pikovi) i na
taj način smanjuju opterećenje električne mreže, mogu da smanjuju gibitke tokom prenosa i distribucije
električne energije, mogu u potpunosti ili delimično da obezbijede električnu energiju za odgovarajuću
zgradu,   mogu   da   zamene   konvencionalne   građevinske   materijale   i   na   taj   načina   da   obezbijede
dvostruku ulogu koja može višestruko da se isplati, pružaju nove estetske mogućnosti na inovativan
način. Mogu se povezivati sa održavanjem, kontrolom i funkcionisanjem drugih instalacija i sistema u
zgradi, mogu da obezbijede smanjenje planiranih troškova.

Nove proizvodne tehnologije

Solarna energija

Tako je cijena po jedinici površine fasadnog fotonaponskog sistema, povezanog na distributivnu mrežu,
skoro ista kao i cijena najkvalitetnijijh fasadnih materijala kao što su mermer ili ukrasni kamen, tako da
su praktično dodatne koristi od proizvodnje struje ovakvih fotonaponskih sistema besplatna korist.

Slika 2. Komponente solarnog sistema u zgradi

Solarna fotonaponska tehnologija koja se ranije koristila uglavnom u svemirskim programima ili na
udaljenim lokacijama, pa samim tim marginalna i egzotična u početku u poslijednjih nekoliko godina
postaje osnovna tehnologija za proizvodnju i distribuciju električne energije u urabnim sredinama sa
potencijalom da po cijeni postane pojednako konkurenta cijenama energije dobijene i distribuirane
konvencionalnim tehnologijama. Od 1990 godine industrija fotonaponske konverzije pokazuje
konstantan godišnji privredni rast od preko 20%, a počevši od 1997 i preko 33% godišnje. U 2000
godini, ukupni instalirani kapaciteti u svijetu premašili su 1000 MW, a u zemljama u razvoju više od
milion domaćinstava koristi električnu energiju proizvedene pomoću fotonaponskih sistema.

Slika 3. Primena i lokacije fotonaponskih sistema

Nove proizvodne tehnologije

Solarna energija



Instalacije sa tečnim medijumom



Kompaktni solarni bojleri



Instalacije sa vazduhom kao radnim medijumom

Slika 4. Sistem za grejanje sanitarne vode

U našem podneblju ukupno energetsko dejstvo sunčevog zračenja zimi je manje od ljetnjeg, ali je još
uvijek dovoljno efikasno za korišćenje.Tako na primjer iz komercijalnih tipova solarnih kolektora
može se u grijnoj sezoni dobiti – po jednom kvadratnom metru u jednom danu – energija koja se kreće
(u zavisnosti od mjeseca u godini i lokacije potrošača) od 1.2 do 3 kWh. To znači da prijemnik sunčeve
energije može u toku jednog mjeseca da preda nekom potrošaču toplotu od 36 do 90 kWh sa jednog
kvadratnog metra kolektora.
Nivo potrebnih ulaganja u solarne invensticije za domaćinstva



Za grijanje sanitarne vode potrebna su ulaganja 15-25€/m2, odnosno 900 do
1.500€/domaćinstvu.



Za grijanje prostora potrebna su ulaganja od 50 do 100€/m2, odnosno oko 3000 do
6000€/domaćinstvu.

Energetski potencijal je zadovoljavajući na cijeloj teritoriji Srbije i moguće je korišćenje termočkog
dejstva sunčevog zračenja.
Sada kada se nedostatak energije u čitavom svijetu drastično osjeća i kada cijena struje u Srbiji raste
kako   bi   se   dostigla   cijena   u   Evropskoj   uniji   čista   ekonomska   računica   će   dovesti   do   upotrebe
najracionalnijih izvora energije.Stimulacija države u obliku poreskih olakšica za instaliranu opremu
sigurno   bi   se   višestruko   isplatila   u   poređenju   sa   novim   investicijama   u   elektroprivredu   koje   nas
očekuju.Takođe   u   poređenju   sa   dobijanjem   energije   iz   fotonaponskih   ćelija   ili   vjetrogeneratora
upotreba   solarnih   kolektora   je   najekonomičnija   u   sadašnjem   trenutku   i   može   se   primjenjivati   od
invidualnih korisnika do vodećih sistema.