Solarni kolektori - šta sve treba da znate?

Solarni kolektori su deo sistema za pretvaranje solarne u električnu energiju. Obzirom na to da su cene električne energije koja se dobija konvencionalnom proizvodnjom iz fosilnih goriva u stalnom porastu, sve je veće interesovanje za alternativnim načinima dobijanja energije. Energija dobijena iz „zelenih“, odnosno, obnovljivih izvora je sve interesantnija koliko zbog cene toliko i zbog dobrobiti po životnu sredinu i zdravlje. Investicija u solarne panele koje biste postavili na krov svoje kuće vratila bi se kroz uštede za 7-8 godina, a omogućila bi vam i nezavisnost od javne infrastrukture.

1. Šta je solarna energija?

Solarna energija je korisna energija koju proizvodi Sunce, a koju koristimo u obliku električne ili toplotne energije. Solarna energija se dobija na različite načine; najčešće preko fotonaponskih solarnih kolektora, koji sunčeve zrake pretvaraju u struju. Osim za proizvodnju električne energije, sunčeva energija se koristi i za grejanje objekata i vode. Solarna energija se koristi u tri glavne oblasti: stambenoj, komercijalnoj i društvenoj.

1.1. Kako deluje solarna energija?

Za dobijanje solarne energije neophodni su paneli ili moduli, sastavljeni od slojeva silicijumskih ćelija, metalnih ramova, staklenih kućišta i kablova kojima se struja prenosi od ćelija. Silicijum je nemetal sa svojstvima provodnika, zbog čega može da prima sunčevu energiju i pretvara je u električnu. Kada Sunce obasja silicijum u njemu se pokreću elektroni i uspostavljaju električni protok. To je u nauci, tačnije, fizici solarnih ćelija, poznato kao „fotonaponski efekt“. Nauka o proizvodnji električne energije uz pomoć solarnih kolektora zasniva se na ovom fotonaponskom efektu. Otkrio ga je 1839. godine francuski fizičar Edmon Bakarel (Alexandre-Edmond Becquerel), a određen je kao svojstvo određenih materijala, poluprovodnika, da uspostavljaju strujni tok kada su izloženi sunčevoj svetlosti. Fotonaponski proces se odvija tako što silicijumska fotonaponska solarna ćelija upija sunčevo zračenje i elektroni u njoj počinju da se kreću. To tzv. pobuđeno stanje elektrona uspostavlja strujni tok koji se kablovima prenosi do uređaja zvanog pretvarač. Strujni tok do pretvarača je jednosmeran (DC), a iz njega izlazi kao naizmeničan (AC), odnosno, kao jednosmerna ili naizmenična struja.

1.2. Troškovi električne energije

Proporcionalno povećanju efikasnosti solarnih kolektora smanjivali su se i troškovi solarne energije. Samo u poslednjoj dekadi smanjenje iznosi oko 60% i stručnjaci procenjuju da će se taj trend nastaviti. Sve više država se odlučuje i za davanje subvencija što dodatno utiče na porast potražnje i proizvodnje. Širom sveta sve je više poreskih olakšica za ulaganja u solarne kolektore dostupne svim zainteresovanim za tzv. zelenu energiju, pa negde dostižu i 26% troškova instaliranja solarnog sistema. Međutim, ovaj je podsticaj ograničen i ističe 2024. godine.

1.3. Solarna energija je obnovljiv izvor

Solarna energija je čist, jeftin i obnovljiv vid energije koji se može koristiti širom planete - svaka tačka zemljine kugle do koje dopire sunčeva svetlost, potencijalno je mesto proizvodnje solarne energije. Neiscrpan je izvor, jer dolazi od Sunca. Tehnologije proizvodnje i korišćenja obnovljive energije bave se upravo ovakvim neiscrpnim izvorima. Uporedite, na primer, proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora s proizvodnjom fosilnih goriva. Stotine hiljada godina je trajalo stvaranje nafte, gasa i uglja, a svaki put kada se jedan od ovih izvora koristi za proizvodnju električne energije, korak smo bliže iscrpljivanju tih resursa. Međutim, upotreba obnovljive energije - vetra, sunca i vode - ne iscrpljuje njihove izvore.

Sunčeva svetlost će uvek (ili bar još veoma dugo) obasjavati zemljinu površinu, pa stoga pretvaranje svetlosti u struju, ni sada ni u budućnosti neće Sunce učiniti manjim resursom. To je ono što solarnu energiju po prirodi čini obnovljivom. Iako se trenutno električna energija širom sveta proizvodi od različitih sirovina i dalje se uglavnom zasniva na fosilnim gorivima kao što su nafta i gas. Obnovljivi izvori energije poput sunčeve, postaju sve veći deo energetskog profila, jer su troškovi solarne i drugih obnovljivih tehnologija vrlo konkurentni.

1.4. Gde se sve koristi solarna energija?

Brzo širenje tehnologija proizvodnje i korišćenja solarne energije dovelo je i do rasta u drugim oblastima. Čak se može reći da dva polja - tehnologije skladištenja solarne energije i električna vozila - napreduju brzinom svetlosti. Budući da solarne ćelije struju proizvode samo u osunčanim periodima, skladištenje i čuvanje tako dobijene energije za kasniju upotrebu, postaje sve veći izazov. Recimo, solarne baterije su te koje čuvaju energiju za upotrebu kada Sunca nema. Šta više, rešenja za skladištenje funkcionišu na svim nivoima instalacija solarnih ćelija i nude brojne dodatne pogodnosti, od energetske pouzdanosti do elastičnosti mreže i nižih troškova. Električna vozila su još jedan primer. S nižim troškovima održavanja i goriva te manjim štetnim uticajem na životnu sredinu, u poređenju sa motorima s unutrašnjim sagorevanjem, električna vozila postaju sve važniji deo automobilske industrije. U svetu sve zahtevnije elektrifikacije u svim oblastima, solarna energija je jedan od najjeftinijih, najpouzdanijih i najčistijih načina za napajanje u budućnosti.

1.5. Prednosti solarne energije

Brojni su razlozi zbog kojih se vlasnici kuća odlučuju za solarnu energiju. Neki od najčešćih su zaštita životne sredine i sopstvenog zdravlja te smanjenje troškova i veća vrednost nekretnine. Takozvanom zelenom energijom ne samo da se smanjuju troškovi grejanja i hlađenja, već i brojni rashodi vezani za korišćenje i održavanje uređaja i opreme, smanjuje se koncentracija ugljen-dioksida, efekat staklene bašte i što-šta drugo. Bilo da su vaši razlozi lični, ekološki ili finansijski, evo naših 10 razloga ZA solarnu energiju.

1.5.1. Smanjeni ili anulirani računi za struju

Nevezano za to da li ste vlasnik stana, kuće, preduzeća ili neprofitne organizacije, jasno vam je da su računi za struju dobar deo mesečnih rashoda. Sistemom solarnih ćelija dobili biste besplatnu električnu energiju za ciklus od garantovanih 25 godina, pa i više, koliko prosečno ovakvi uređaji mogu da traju. Čak i ako ne možete da proizvedete svu energiju koju trošite, smanjiće se komunalni računi, čime ćete opet ostvariti uštede.

1.5.2. Solarni kolektori su profitabilna investicija

Solarni kolektori nisu rashod već investicija i to jedna od najboljih i dugoročnijih, koja se može porediti samo s obveznicama i deonicama. Vlasniku prosečnog objekta se, putem ušteda, investicija vrati za 7-8 godina uz povraćaj od 10% i više.

1.5.3. Zaštita od rastućih troškova

Poslednjih desetak godina cene električne energije za privatne korisnike su, u proseku, rasle po stopi od 3%. Ulaganjem u sistem solarne energije zaštitili biste se od raznih nepredvidivih faktora, pa i ćudi tržišta. Kupovinom i instaliranjem solarne opreme obezbedili biste sebi predvidivu i tačnu kontrolu potrošnje i rashoda.

1.5.4. Povećajte vrednost svoje nekretnine

Brojne studije pokazuju da nekretnine sa samostalnim izvorima napajanja na tržištu uvek imaju veću vrednost i brže se prodaju. Kupci postaju sve svesniji benefita i sve su obavešteniji o ovoj temi, pa će se i povećana potražnja za ovakvim nekretninama zasigurno nastaviti.

1.5.5. Energetska nezavisnost

Sunce je bezmalo neograničen izvor energije i svakako ključni faktor energetske samostalnosti u dugoročnim planovima svake države. Povećanjem opcija proizvodnje i korišćenja sunčeve energije kao električne, bilo bi izvesnije i ostvarenje potpune nezavisnosti od sistema zavisnih od fosilnih goriva.  

1.5.6. Otvaranje radnih mesta i pomoć lokalnoj ekonomiji

Industrija solarnih proizvoda otvara radna mesta brže od ostalih grana ekonomije i to je trend koji će se sigurno nastaviti.

1.5.7. Zaštita okoline

Solarna energija je odličan način smanjenja koncentracije ugljen-dioksida. Smatra se da na stambene objekte otpada oko 1/3 emisije ugljen-dioksida te bi se većim korišćenjem zelene energije taj procenat mogao smanjivati. Računice pokazuju da standardni sistem solarnih kolektora za domaćinstva svake godine „uštedi“ količinu ugljen-dioksida jednaku sadnji 100 stabala.

1.5.8. Pokažite svoju posvećenost održivosti

Održivost i društvena odgovornost su važni elementi naše kulture i vrednosti. Potrošači i različite zajednice sve više prepoznaju i nagrađuju kompanije koje se odluče za odgovorno poslovanje. Preduzeća smatraju da su "zeleni" sertifikati snažni pokretači kupovine - zapravo, da se sve više kupaca odlučuje za kupovinu od takvih proizvođača čime se stvara bolja ekonomska klima i poboljšavaju poslovni rezultati.

1.5.9. Povećajte zadovoljstvo zaposlenih

Budući da su zaposleni istovremeno i potrošači, iskazuju sve veće simpatije prema posvećenosti i odgovornosti svojih poslodavaca. U tom smislu, zaposlene raduje svaki uspeh i doprinos njihovih organizacija. Kompanije koje se brinu o svojoj zajednici i životnoj sredini uglavnom imaju niže stope fluktuacije, angažovanije zaposlene i viši nivo morala.

1.5.10. Postanite konkurentni

Preduzeća sve jasnije uviđaju socijalne i ekonomske prednosti solarne energije. Kada prvi korisnici izaberu konkurentsku kompaniju, mnogi se odlučuju na istraživanje mogućnosti koje nudi korišćenje solarne energije i praćenje konkurencije.

2. Nađite kvalitetnog ponuđača solarnih sistema

2.1. Stručnost

Ponuđač koga tražite mora biti uskospecijalizovan za instaliranje solarnih sistema.

2.2. Licence, garancije, osiguranje

Ponuđači solarnih sistema treba da imaju sve potrebne sertifikate i osiguranje. Garancija na ugradnju je obično od 1-10 godina.

2.3. Iskustvo

Proizvodnja solarne energije je rastuća industrija koja privlači stručnjake iz različitih oblasti. Izvođači koji su se nekada fokusirali na druge vrste projekata sada preorjentišu svoju praksu na područje instalacija solarnih sistema. Kada birate ponuđača, uverite se da ima iskustva s takvim projektima. Pogledajte njegove reference i završene projekte.

3. Vrste solarnih kolektora ili panela

Kada razmišljate o ugradnji solarnih kolektora ili panela, treba da imate u vidu troškove, estetiku i energetsku efikasnost. Iako su ovo važni faktori, postoji i onaj koji je od presudne važnosti za sva tri - tip solarnih kolektora koji odaberete. Od vrste solarnih kolektora zavisi koliko će koštati izrada i ugradnja, kao i kako će paneli izgledati na vašem krovu. Postoje tri vrste solarnih kolektora i svaki ima svoje prednosti i slabosti. Koji solarni kolektori su pravi za vas, zavisi od specifičnosti situacije i vaših želja i očekivanja. Koje su to vrste panela? To su monokristalni, polikristalni i tankoslojni solarni paneli. Svaka od ovih vrsta napravljena je na jedinstven način, ima drugačije karakteristike i drugačije izgleda.

3.1. Monokristalni solarni paneli

Oni su najstarija vrsta solarnih panela. Prave se od oko 40 monokristalnih solarnih ćelija. Ove solarne ćelije su od čistog silicijuma. U procesu proizvodnje (prema metodi Čohralskog), kristali silicijuma se potapaju u rastopljeni silicijum. Potom se kristali sasvim polako izvlače tako da rastopljeni silicijum oko njih ostaje kao čvrsta kristalna ljuska, koja se naziva ingot. Zatim se ingoti tanko seku na kriške. Kriške se postavljaju u ćelije, a zatim se ćelije sastavljaju i formiraju solarni paneli. Monokristalne solarne ćelije izgledaju crne zbog interakcije s čistim silicijumom. Iako su ćelije crne, postoje različite boje i modeli nosača i okvira panela. Monokristalne ćelije imaju oblik kvadrata isečenih uglova, pa između ćelija postoje mali razmaci.

3.2. Polikristalni solarni paneli

Polikristalni solarni kolektori su noviji i njihova popularnost i efikasnost brzo rastu. Poput monokristalnih, i polikristalne ćelije su napravljene od silicijuma. Međutim, polikristalne ćelije su napravljene od rastopljenih fragmenata kristala silicijuma. Tokom proizvodnog procesa, kristali silicijuma se potapaju u rastopljen silicijum. Umesto da se polako izvlače kao monokristali, ovi se ostavljaju da se raspadnu, stope i ohlade. Pošto se novi kristali ohlade u kalupima, usitnjeni silicijum se tanko seče na polikristalne solarne kriške. Ove kriške se sastavljaju da bi se stvorila polikristalna ploča. Polikristalne ćelije su plave zbog načina reflektovanja sunčeve svetlosti. Sunčeva svetlost se od fragmenata silicijuma odbija drugačije nego u čistim silicijumskim ćelijama. Obično su nosači i okviri panela srebrne boje, ali mogu biti i drugačiji. Oblik ćelija je četvrtast i nema praznine između uglova ćelija.

3.3. Tankoslojni solarni moduli

Oni su nov korak u industriji solarnih kolektora. Za njih je karakteristično to što nisu nužno od silicijuma. Mogu biti od različitih materijala, uključujući kadmijum telurid (CdTe), amorfni silicijum (a-Si) i bakarni indijski galijum selenid (CIGS). Ove solarne ćelije nastaju postavljanjem glavnog materijala između tankih ploča provodnog materijala sa slojem stakla na vrhu radi zaštite. Iako a-Si paneli imaju silicijum, to je nekristalni silicijum i presvučen je staklom. Kao što i samo ime govori, tankoslojni paneli su lako prepoznatljivi po tankom profilu. Ove su ploče oko 350 puta tanje od onih koje imaju silicijumske kriške. Međutim okviri ovih modula su ponekad veliki, zbog čega i ceo sistem nalikuje monokristalnim ili polikristalnim panelima. Tankoslojne ćelije mogu biti crne ili plave, u zavisnosti od materijala od kojeg su napravljene.

4. Montaža i održavanje solarnih kolektora

4.1. Komponente solarnog sistema

Solarni sistemi se sastoje od kolektora ili modula, sistema nosača i fiksatora te solarnog pretvarača s kompjuterskom kontrolom. Solarne ćelije od sunčeve svetlosti proizvode jednosmernu struju. Pretvarač pretvara proizvedenu električnu energiju u naizmeničnu, tako da se može koristiti u domaćinstvu. Kompjuterski program kontroliše solarni sistem i osigurava optimalan rad. Ako želite sistem nezavisan od elektromreže, neophodna je baterija.

4.2. Proces ugradnje solarnih kolektora

Solarni paneli se najčešće postavljaju na krov. Većina krovova ispunjava uslove za ugradnju - osnovni je da paneli dobijaju što više sunčeve svetlosti.

Ako ugradnja na krov nije moguća ili nije poželjna, solarne ćelije takođe mogu biti na zemlji. Samo treba da se uverite da u blizini nema prepreka koje bi ometale prodor sunčevih zraka.

Koraci za postavljanje solarnih kolektora na krov:

1. Prvo morate postaviti skelu kako biste osigurali sopstvenu bezbednost tokom čitavog posla, dok ste na krovu.

2. Sledeće je na redu postavljanje sistema fiksatora i nosača solarnih kolektora. Cela konstrukcija treba da bude nagnuta i da ima ugao između 18° i 36° da bi se osiguralo maksimalno izlaganje sunčevoj svetlosti.

3. Nakon postavljanja nosača, sledi postavljanje solarnih panela na montažnu konstrukciju. Čvrsto zategnite sve vijke i navrtke kako bi ostali stabilni.

4. Sledeći korak u procesu je uređenje električne instalacije. U većini slučajeva koriste se MC4 konektori, jer su pogodni za sve vrste solarnih kolektora. Obavezno isključite napajanje tokom instalacije ožičenja.

5. Sledeći se povezuje solarni pretvarač. Obično se instalira blizu glavne ploče i može biti i u zatvorenom i na otvorenom. Pretvarači su efikasniji ako su na hladnom, a ako su na otvorenom, treba ih zaštititi od sunca. Ako se instaliraju u zatvorenom, najbolje mesto za to su garaže, ostave ili druge pomoćne prostorije koje najveći deo godine ostaju hladnije i mogu se provetravati.

6. Kada se solarni pretvarač postavi, treba i da se poveže sa baterijom. Baterija vas spašava bojazni zbog manje proizvodnje energije u periodima kada Sunca ima manje ili nema uopšte.

7. Pretposlednji korak je uključivanje pretvarača u električnu utičnicu. Takođe mora postojati brojilo koje kontroliše količinu proizvedene i upotrebljene električne energije. Rad solarnog sistema možete proveravati pomoću kompjutera ili drugih pametnih uređaja. Na primer, možete proveravati koliko se električne energije generiše u različito doba godine i delova dana te odlučite u koje je vreme najbolje koristiti velike potrošače poput mašine za pranje veša, na primer.

8. Poslednji korak je uključivanje i testiranje novoinstaliranog solarnog sistema. Time je proces ugradnje solarnih kolektora završen.

4.3. Održavanje solarnih kolektora

Budući da nemaju pokretnih delova, solarni kolektori zahtevaju vrlo malo održavanja. Treba ih pregledati nekoliko puta godišnje kako bi se proverilo da li ima prljavštine. Važno je da su paneli čisti i da ih ništa ne sprečava da efikasno upijaju zračenje. Pre čišćenja ploča konsultujte se sa svojim instalaterom oko uslova garancije. Neki proizvođači solarnih kolektora mogu poništiti garanciju ako sami očistite kolektore. Ako nemate takav ugovor, za čišćenje možete koristiti obično baštensko crevo, a najbolje vreme za čišćenje je jutro ili veče, dok je svežije. Izbegavajte prskanje panela hladnom vodom dok su vrući, jer to može da ih ošteti. Ako je pločama potrebno dodatno čišćenje, odnosno, ako polivanjem niste uspeli, pokušajte mekim sunđerom i sapunom. Možete angažovati i specijalizovani servis za čišćenje. Ovo se preporučuje ako su paneli previsoko ili je potrebno temeljnije čišćenje. Postarajte se da instalater svakih 4-6 godina pregleda ceo sistem. Takođe je dobra ideja da pitate o eventualnim, posebnim uslovima čišćenja i održavanja celog sistema.