Sistemele fotovoltaice nu sunt folosite doar pentru clădiri sau hale industriale mari, așa cum suntem tentați să credem. Aplicațiile sistemelor fotovoltaice sunt multiple și în domenii în care nu ne-am aștepta.

 

Aplicațiile fotovoltaicelor sunt numeroase iar cercetările avansate din domeniu fac posibilă apropierea de un procent din ce în ce mai mare al consumului de energie din surse regenerabile astfel încât să reușim să salvăm din resursele limitate ale planetei și să asigurăm continuitatea vieții pe aceasta.

 

Așa cum spuneam într-un articol anterior despre fotovoltaice, un sistem fotovoltaic sau un sistem fotovoltaic solar este un sistem de alimentare conceput pentru a furniza energie solară utilizabilă prin intermediul panourilor fotovoltaice. Acesta constă dintr-un aranjament de mai multe componente, inclusiv panouri solare pentru a absorbi și transforma direct lumina solară în electricitate, un invertor solar pentru a schimba curentul electric de la curent continuu la curent alternativ, precum și montare, cablare și alte accesorii electrice. Sistemele fotovoltaice variază de la sisteme mici, montate pe acoperiș sau integrate în clădiri, cu capacități de la câteva zeci de kilowati, până la mari stații electrice de sute de megawati. În zilele noastre, majoritatea sistemelor fotovoltaice sunt conectate la rețea, în timp ce sistemele de sine stătătoare reprezintă doar o mică parte a pieței.

 

Matricile fotovoltaice

sunt adesea asociate clădirilor: fie integrate în acestea sau montate pe ele, fie montate în apropiere pe sol. Sistemele fotovoltaice montate pe acoperiș se regăsesc cel mai adesea în clădiri existente, montate de obicei pe partea de sus a structurii acoperișului sau pe pereții existenți. În mod alternativ, un tablou poate fi localizat separat de clădire, dar conectat prin cablu pentru a furniza energie pentru clădire.

 

 

Fotovoltaicele integrate în clădiri sunt de obicei cele încorporate pe acoperișul sau pereții noilor clădiri casnice și industriale, ca sursă principală sau auxiliară de energie electrică.

 

Cu condiția să existe un gol deschis în care aerul poate circula, panourile solare montate pe acoperiș pot oferi un efect de răcire pasivă asupra clădirilor în timpul zilei și, de asemenea, păstrează căldura acumulată noaptea. De obicei, sistemele de acoperiș rezidențial au capacități mici de aproximativ 5-10 kW, în timp ce sistemele comerciale de acoperiș adesea se ridică la câteva sute de kW.

 

Deși sistemele pe acoperiș sunt mult mai mici decât centralele electrice la scară utilă, acestea reprezintă cea mai mare parte a capacității instalate la nivel mondial.

 

Concentratoare fotovoltaice

Concentratoarele fotovoltaice (CPV) sunt tehnologii fotovoltaice care, contrar sistemelor fotovoltaice convenționale cu plăci plate, folosește lentile și oglinzi curbate pentru a focaliza lumina soarelui pe celule solare mici, dar extrem de eficiente, cu mai multe joncțiuni (MJ). În plus, sistemele CPV utilizează adesea trackere solare și uneori un sistem de răcire pentru a-și spori eficiența. Cercetarea și dezvoltarea continuă crește rapid competitivitatea pe segmentul scării utilităților și în zonele cu izolare solară ridicată.

 

Colectoarele solare fotovoltaice termice hibride

Colectoarele solare fotovoltaice hibrid termice (PVT) sunt sisteme care transformă radiațiile solare în energie termică și electrică. Aceste sisteme combină o celulă fotovoltaică solară, care transformă lumina solară în electricitate, cu un colector termic solar, care captează energia rămasă și elimină căldura uzată din modulul fotovoltaic. Captarea atât a energiei electrice, cât și a căldurii permite acestor dispozitive să aibă un nivel mai ridicat de exergență și, astfel, să fie mai eficiente din punct de vedere energetic în general decât PV solare sau solare termice.

 

Centralele electrice fotovoltaice sau Fermele solare

Multe ferme solare la scară utilă au fost construite în întreaga lume. Parcul solar Tengger Desert este cea mai mare fermă solară construită până în prezent. Localizată în deşertul Tengger din China, ferma ocupă doar 3,25% din terenul arid din regiune. Poate nu pare mare, dar de fapt este de peste 10 ori mai mare decât Parcul Central din New York și este capabil să producă 1,5 Gigawați de putere, capacitatea sa rivalizând cu cea a celor mai multe centrale nucleare. Cu mult spațiu de extindere, se așteaptă ca Tengger să fie un producător de energie solară de top pentru anii următori.

 

A doua cea mai fermă solară din lume este Parcul Solar Bhadla care producea în 2018 1.365 MW. Parcul se extinde rapid și are planuri de a produce încă 880 de megawați până în martie 2019. Odată ce ajunge la capacitate maximă, Bhadla va revendica titlul de cea mai mare instalație solară din lume și va ajuta India să se apropie de obiectivul său de a obține 17% din energia sa de la energia solară.

 

Multe ferme solare din întreaga lume sunt integrate cu agricultura și unii folosesc sisteme inovatoare de urmărire solară care urmăresc calea zilnică a soarelui pe cer pentru a genera mai multă energie electrică decât sistemele convenționale fixate. Nu există costuri de combustibil sau emisii în timpul funcționării centralelor.

 

Electrificarea rurală

Țările în curs de dezvoltare în care multe sate sunt adesea la mai mult de cinci kilometri distanță de energia rețelei utilizează din ce în ce mai mult fotovoltaicele. În locații îndepărtate din India, un program de iluminat rural a furnizat iluminare cu LED solare pentru a înlocui lămpile cu kerosen. Lămpile solare au fost vândute la costul aprovizionării cu kerosen de câteva luni. Cuba lucrează la furnizarea de energie solară pentru zonele care nu sunt în rețea.

Sisteme de sine stătătoare

Până în urmă cu un deceniu, fotovoltaicele au fost folosite frecvent pentru calculatoarele de putere și dispozitivele inovatoare. Îmbunătățirile în circuitele integrate și afișajele cu cristale lichide de mică putere fac posibilă alimentarea unor astfel de dispozitive timp de câțiva ani, între două schimbări de baterie.

 

Spre deosebire de acestea, dispozitivele fixe alimentate de la distanță cu energie solară au observat o utilizare în creștere, mai ales în locații în care costurile conectare la reteaua de energie electrică sunt prohibitive. Astfel de aplicații includ lămpi solare, pompe de apă, contoare de parcare, telefoane de urgență, compactoare de gunoi, semne de trafic temporare, stații de încărcare și posturi și semnale de pază la distanță.

Solare plutitoare

O altă variantă a parcurilor solare sunt solarele plutitoare. Dacă există o limitare a solului, există posibilitatea construirii de parcuri fotovoltaice pe apă. În mai 2008, Vinăria Far Niente din Oakville, CA a fost pionieră în primul sistem „floatovoltaic” din lume, prin instalarea a 994 panouri solare fotovoltaice pe 130 de pontoane și plutirea lor pe bazinul de irigație al cramei. Sistemul plutitor generează aproximativ 477 kW de vârf și atunci când este combinat cu o serie de celule situate adiacentă iazului este capabil să compenseze complet consumul de energie electrică al vinăriei.

 

Avantajul principal al unui sistem plutitor este acela că evită necesitatea sacrificării unei suprafețe valoroase de teren care ar putea fi folosite în alt scop. În cazul Vinăriei Far Niente, sistemul plutitor a economisit trei sferturi dintr-un acru care ar fi fost necesar pentru un sistem funciar. Acea suprafață de teren poate fi folosită în schimb pentru agricultură.

 

Un alt beneficiu al unui sistem solar plutitor este acela că panourile sunt păstrate la o temperatură mai mică decât ar fi pe uscat, ceea ce duce la o eficiență mai mare a conversiei energiei solare. Panourile plutitoare reduc, de asemenea, cantitatea de apă pierdută prin evaporare și inhibă creșterea algelor.

 

 

 

Cel mai mare parc fotovoltaic plutitor din Europa este montat acum pe rezervorul de apă Queen Elizabeth II din Londra. Lucrarea face parte din ambițioasa operațiune a companiei Thames Water ca până în 2020 să-și producă cel puțin o treime din energia consumată. Pe suprafața rezervorului de apă, care nu este nu este folosită în nici un fel, se vor instala peste 23.000 de panouri fotovoltaice. Pontonul plutitor va acoperi o zecime din suprafața rezervorului, echivalentul a opt stadioane Wembley. Energia regenerabilă produsă va fi folosită pentru a alimenta cu energie stația de tratare a apei din apropiere și va avea o capacitate de 6,3 MW. Specialiștii se așteaptă ca rețeaua să producă 5,8 milioane de kWh în primul an, achivalentul de consum anual a aproximativ 1.800 de gospodării.

Aplicații fotovoltaice în transport

Fotovoltaicele sunt folosite din ce în ce mai mult pentru a furniza energie auxiliară în bărci și mașini. Unele automobile sunt echipate cu aer condiționat cu energie solară pentru a limita temperaturile interioare în zilele călduroase. Un vehicul solar autonom conține o putere și utilitate limitată, dar un vehicul electric încărcat de energie solară permite utilizarea energiei solare pentru transport.

Aeronava solară elvețiană, Solar Impulse 2, a obținut cel mai lung zbor non-stop solo din istorie și a finalizat prima circum-navigare aeriană cu energie solară din 2016.

Telecomunicații și semnalizare

Energia solară fotovoltaică este ideală pentru aplicații de telecomunicații, precum servicii de telefonie locale, radio și televiziune și alte forme de legături de comunicații electronice. Acest lucru se datorează faptului că, în majoritatea aplicațiilor de telecomunicații, bateriile de stocare sunt deja utilizate și sistemul electric este practic DC. Pe terenurile deluroase și montane, semnalele radio și TV pot să nu ajungă, deoarece acestea sunt blocate sau reflectate înapoi din cauza terenului ondulat. În aceste locații, sunt instalate emițătoare de putere mică (LPT) pentru a primi și retransmite semnalul pentru populația locală.

Aplicații pentru nave spațiale

Panourile solare de pe navele spațiale sunt de obicei singura sursă de energie pentru a rula senzorii, încălzirea și răcirea activă și comunicațiilor. O baterie stochează această energie pentru utilizare atunci când panourile solare sunt în umbră. În unele, puterea este folosită și pentru propulsia navei spațiale – propulsia electrică. Navele spațiale au fost una dintre cele mai vechi aplicații ale fotovoltaicei, începând cu celulele solare de siliciu utilizate pe satelitul Vanguard 1, lansate de SUA în 1958. De atunci, energia solară a fost utilizată în misiuni cuprinse între sonda MESSENGER și Mercur, până departe în sistemul solar, la sonda Juno către Jupiter. Cel mai mare sistem de energie solară aruncat în spațiu este sistemul electric al Stației Spațiale Internaționale. Pentru a crește puterea generată pe kilogram, panourile solare tipice pentru nave spațiale folosesc celule solare dreptunghiulare cu mai multe joncțiuni cu costuri ridicate, de mare eficiență și ambalate din arsenidă de galiu (GaAs) și alte materiale semiconductoare.

Surse:
www.wikipedia.org
www.green-report.ro
www.stiintasitehnica.ro – foto parc solar plutitor Europa
www.power-technology.com – foto avion Solar Impulse 2
www.nasa.gov – foto aplicații pentru nave spațiale