1
1. UVOD
U skladu sa usvojenom Strategijom razvoja elektroenergetskog sistema Republike Srbije do
2015.godine i ratifikacijom Ugovora o osnivanju energetske zajednice jugoistočne Evrope,
Republika Srbija se obavezala da primeni direktivu 2001/77/EC, kojom se promoviše
proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora energije (OIE). Krajnji cilj kojem se teži,
kroz primenu ove directive, je da učešce obnovljivih izvora energije u ukupnoj primarnoj energiji
do 2020. godine dostigne 20%, pri čemu treba voditi računa o tome da svaki oblik obnovljivih
izvora ima određeno učešce u ovom procentu, što je definisano njegovim potencijalom.
Tehnički iskoristiv energetski potencijal obnovljivih izvora energije u Srbiji je značajan i
procenjen na preko 4,3 miliona tona ekvivalentne nafte (toe) godišnje, od čega se 2,7 miliona toe
godišnje nalazi u iskorišćenju biomase, 0,6 miliona toe godišnje u neiskorišćenom
hidropotencijalu, 0,2 miliona toe godišnje u postojećim geotermalnim izvorima, 0,2 miliona toe
godišnje u energiji vetra i 0,6 miliona toe godišnje u iskorišćenju sunčevog zračenja. Učešce
pojedinih obnovljivih izvora u ukupnom potencijalu prikazano je na slici 1.
Slika 1. Učešće pojedinih obnovljivih izvora energije u ukupnom potencijalu Srbije
2
Da bi se podstakla proizvodnja iz obnovljivih izvora energije u Republici Srbiji je donet niz
propisa kojima se reguliše ova oblast u koje, između ostalog, spadaju Uredba o uslovima za
sticanje statusa povlašćenog proizvođača električne energije i kriterijumima za ocenu
ispunjenosti uslova (Sl.glasnik RS br. 72/09) i Uredba o merama podsticaja za proizvodnju
električne energije korišćenjem OIE i kombinovanom proizvodnjom električne i toplotne
energije (Sl. glasnik RS br. 99/09).
Pomenutim uredbama omogućeno je proizvođačima električne energije koji koriste OIE da budu
upisani u registar povlašćenih proizvođača, čime ostvaruju:
1. pravo prioriteta na organizovanom tržištu energije u odnosu na druge proizvođače koji nude
električnu energiju pod jednakim uslovima;
2. pravo prodaje elektricne energije po povlašćenoj ceni tzv. feed-in tarifa.
Važno je istaći da prema važećoj Uredbi o merama podsticaja za proizvodnju električne energije
korišćenjem obnovljivih izvora energije i kombinovanom proizvodnjom električne i topotne
energije (Sl. glasnik RS, br. 84/04), prava i obaveze kupca i povlašćenog proizvođača, uređuju se
ugovorom, koji se zaključuje u pismenoj formi, na period od 12 godina prema unapred
definisanoj povlašćenoj ceni električne energije. Upravo je taj period uzet u obzir u analizi
opravdanosti ulaganja. Novi zakon o energetici, definiše period od najduže 15 godina za ugovore
o prodaji između proizvođača elektricne energije i javnog snabdevača, ali nije propraćen
uredbama kojima se definiše vremenski period sklapanja ugovora sa povlašćenim
proizvođačima.
Sticanje statusa povlašćenog proizvođača znači da će celokupna proizvodnja ostvarena u
panelima biti otkupljena po povlašćenoj ceni i preuzeta u distributivni sistem Elektroprivrede
Srbije.
2. SOLARNA ENERGIJA
U najznačajniji obnovljivi izvor energije spada Sunce koje skoro pet milijardi godina pokreće i
održava život na Zemlji. Pored neposrednog zagrevanja Zemljine površine, Sunčevo zračenje
dovodi do stalnog obnavljanja energije vetra, morskih struja i talasa, vodenih tokova i termalnog
gradijenta u okeanima. Energija Sunčevog zračenja je više nego dovoljna da zadovolji sve
energetske potrebe u svetu. Sunce predstavlja izvor energije sa kojim u manjoj ili većoj meri
raspolaže svaka zemlja u svetu. Od izbijanja velike svetske energetske krize 1973. godine sve
veća pažnja se poklanja korišćenju energije Sunčevog zračenja za proizvodnju toplotne i
električne energije. Korišćenje Sunčevog zračenja doprinosi smanjenju emisije gasova staklene
bašte, smanjenju korišćenja fosilnih goriva, razvoju lokalne industrije i otvaranju novih radnih
mesta.
4
Slika 2. Osnovni podaci o Suncu
3.FOTONAPONSKA KONVERZIJA SUNČEVOG ZRAČENJA
3.1. Sunčevo zračenje
Poreklo Sunčeve energije otkrio je i objasnio Hans Bethe 1938. godine. On je pokazao da se na
Suncu energija stvara u termonuklearnom procesu fuzije vodonika u helijum. Termonuklearne
reakcije odvijaju se u jezgru Sunca. To je zona u kojoj se u fuzionim reakcijama lakših jezgara
dobijaju teža atomska jezgra. Tom prilikom nukleoni prelaze iz stanja sa manjom u stanja sa
većom energijom veze, što je praćeno emisijom dela energije veze.
Osnovne fuzione reakcije u jezgru Sunca odvijaju se tako, da u konačnom, četiri jezgra vodonika
stvaraju jezgro helijuma. Takve termonuklearne reakcije su egzotermne i u njima se na račun
defekta mase, oslobađa energija koju Sunce emituje u okolni prostor. Ove reakcije se odvijaju u
tzv. proton - protonskom ciklusu(p-p ciklus) i to u više faza. Energija stvorena u jezgru Sunca
dospeva na Zemlju u vidu elektromagnetnih talasa. Sunčevo zračenje na ulazu u Zemljinu
atmosferu poznato je pod nazivom
ekstraterestrično Sunčevo zračenje
.
Pod terestričnim Sunčevim zračenjem podrazumeva se Sunčevo zračenje koje posle prolaska
kroz Zemljinu atmosferu dospeva na Zemlju. Od zračenja koje dospeva na Zemlju oko 3% se
nalazi u ultraljubičastoj, oko 42% u vidljivoj i oko 55% u infracrvenoj oblasti spektra
elektromagnetnog zračenja.
Zbog velike udaljenosti Zemlje i Sunca može se smatrati da se Sunčevo zračenje pre ulaska u
atmosferu Zemlje sastoji od snopa paralelnih elektromagnetnih talasa. Sunčevo zračenje se može
apsorbovati, odbiti (reflektovati) ili može manje ili više nesmetano proći kroz atmosferu
(transmitovati se). U skladu sa tim, na Zemljinu površinu pada direktno i difuzno Sunčevo
zračenje sa neba i reflektovano zračenje sa Zemlje i okolnih predmeta. Količina dozračene
Sunčeve energije na neku površinu na Zemlji zavisi od lokacije prijemne površine, nagiba
površine u odnosu na horizontalnu ravan, orijentacije površine u odnosu na strane sveta, doba
godine, uslova atmosfere, veličine prijemne površine, karakteristika prijemne površine, vremena
ozračenosti, itd.
5
Slika 3. Godišnji prosek DNEVNE energije globalnog zračenja na horizontalnu površinu u Srbiji
U Srbiji ima više od 2000 sunčanih sati godišnje, prema podacima Ministarstva energetike, što je
više od evropskog proseka.
Prosečna GODIŠNJA vrednost globalnog zračenja na horizontalnu površinu se kreće između
1294 kWh/m2 na severu i 1578 kWh/m2 na jugu Srbije tako da prosečna godišnja vrednost
sunčevog zračenja na horizontalnu površinu za teritoriju Republike Srbije je prosečno oko 1400
kWh/m2.
Na teritoriji Srbije, godišnji prosek DNEVNE energije globalnog sunčevog zračenja na površinu
nagnutu prema jugu pod uglom od 30° iznosi od 5,0-6,0 kWh/m2.
7
Pod fotonaponskom konverzijom Sunčevog zračenja podrazumeva se pretvaranje energije
Sunčevog zračenja u električnu energiju. Fotonaponska konverzija Sunčevog zračenja vrši se na
solarnim ćelijama koje se izrađuju od poluprovodničkih materijala, jednostavne su građe, nemaju
pokretne delove, ne zagađuju okolinu i imaju dug vek trajanja.
Razvoj solarnih ćelija počinje 1839. godine kada je Bekerel primetio da se jačina struje između
dve elektrode u elektrolitu povećava prilikom osvetljavanja elektroda. Isti efekat na čvrstom telu
(selenu) prvi su primetili Adams i Day1877. godine. Zahvaljujući ovome ubrzo je napravljen
uređaj za merenje intenziteta svetlosti. Odmah zatim istraživači su se okrenuli rešavanju
problema korišćenja solarnih ćelija kao komercijalnih izvora električne energije. Nagli razvoj
solarnih ćelija počinje 1954. godine kada su Pearson,Fuller i Chapin napravili prvu solarnu ćeliju
od monokristalnog silicijuma.
Počev od lansiranja prvog satelita 1958. godine solarne ćelije predstavljaju nezamenljiv izvor
električne energije na satelitima, svemirskim brodovima i stanicama. U zemaljskim uslovima, od
samog početka razvoja, solarne ćelije su našle primenu na usamljenim objektima, svetionicima,
aerodromima, istraživačim platformama na moru, stambenim i industrijskim objektima, itd.
Za direktno pretvaranje Sunčevog zračenja u električnu energiju koriste se solarne ćelije. Solarna
ćelija se sastoji od p i n poluprovodnika, kod koga se, usled apsorpcije Sunčevog zračenja, u p–n
spoju javljaju parovi elektron-šupljina. Ukoliko su parovi formirani daleko od p–n spoja, brzo se
rekombinuju i ne doprinose pretvaranju Sunčevog zračenja u električnu energiju. Međutim,
prilikom apsorpcije Sunčevog zračenja unutar ili u blizini p–n spoja (prelazna oblast), unutrašnje
električno polje razdvaja elektrone i šupljine, tako da se elektroni kreću prema n strani, a šupljine
prema p strani. To dovodi do smanjenja kontaktne razlike potencijala p–n spoja i do stvaranja
napona na krajevima solarne ćelije. Izdvajanje električne struje, generisane u poluprovodniku,
vrši se pomoću metalnih elektroda (kontakata) na prednjoj i zadnjoj strani solarne ćelije.
Slika 6. Fotoelektrična konverzija u
PN spoju
