Energie solară: ce este, cum se produce și cum poate fi utilizată

Soarele oferă o resursă care poate fi valorificată pentru a obține electricitate sau căldură. Din acest motiv, energia solară ocupă un loc important printre sursele regenerabile și în discuțiile despre energie verde.

Modul de valorificare depinde de tehnologia folosită și de forma de energie necesară. Pentru a înțelege procesul, trebuie să diferențiem sursa, conversia și utilizarea energiei obținute.

Ce este energia solară?

Energia solară este energia provenită din radiația emisă de Soare. Aceasta face parte din categoria surselor regenerabile de energie, alături de energia eoliană, hidroelectrică și geotermală.

Cantitatea de radiație disponibilă într-un anumit loc nu este constantă. Variază în funcție de momentul zilei, de anotimp și de condițiile meteorologice.

Cum se produce energia solară?

Când vorbim despre producerea energiei solare, ne referim, de fapt, la captarea radiației și transformarea acesteia într-o formă utilizabilă.

Există două modalități principale de conversie:

• conversia fotovoltaică, prin care se obține electricitate;
• conversia termică, prin care se obține căldură.

Deși folosesc aceeași sursă, panourile solare și panourile fotovoltaice au principii de funcționare și domenii de utilizare distincte.

Cum se transformă energia solară în energie electrică?

Conversia are loc în celulele fotovoltaice. Atunci când lumina ajunge la materialul semiconductor, energia fotonilor determină deplasarea electronilor și permite generarea unui curent electric continuu.

Într-un sistem fotovoltaic, invertorul transformă apoi curentul continuu în curent alternativ, astfel încât energia electrică să poată fi utilizată de consumatorii compatibili cu instalația.

Randamentul panourilor fotovoltaice indică proporția din energia solară incidentă pe care modulele o pot transforma în energie electrică, în anumite condiții.

De ce diferă producția unui sistem fotovoltaic?

Puterea instalată nu indică singură câtă electricitate va genera un sistem într-o zi, într-o lună sau într-un an. Rezultatul depinde de mai mulți factori:

• nivelul radiației solare;
• anotimpul și durata zilei;
• orientarea și înclinarea modulelor;
• umbrirea parțială sau totală;
• temperatura modulelor;
• performanța echipamentelor.

De exemplu, un sistem cu o putere instalată de 5 kW nu produce 5 kWh pe oră. Cei 5 kW descriu puterea nominală a sistemului, în timp ce energia efectiv produsă se măsoară în kWh și se acumulează în timp. Două instalații de 5 kW pot avea rezultate diferite dacă beneficiază de niveluri diferite de radiație, de orientare sau de umbrire.

Orientarea panourilor fotovoltaice influențează expunerea modulelor la radiație și trebuie analizată în raport cu particularitățile amplasamentului.

În România, condițiile trebuie evaluate pentru amplasamentul concret. O instalație din Botoșani sau Suceava nu ar trebui dimensionată pe baza unei estimări generale pentru altă zonă, fără verificarea resurselor solare și a particularităților acoperișului.

Panourile pot genera electricitate și într-o zi înnorată, deoarece radiația solară ajunge în continuare la suprafața lor. Cantitatea obținută poate fi însă mai mică. Noaptea, în absența radiației, modulele nu produc electricitate.

Cum poate fi utilizată energia solară?

Aplicațiile diferă în funcție de forma de energie obținută și de necesitățile fiecărui proiect.

Energia solară poate fi valorificată pentru:

• producerea electricității în locuințe, pentru alimentarea consumatorilor electrici;
• producerea apei calde, cu ajutorul sistemelor solare termice;
• alimentarea clădirilor comerciale și a unor procese industriale, în funcție de necesarul energetic;
• producerea electricității la scară mare, prin centrale fotovoltaice;
• alimentarea unor echipamente din zone izolate, inclusiv acolo unde conectarea la rețea nu este disponibilă.

Să luăm cazul unei locuințe în care o parte importantă a consumului apare în timpul zilei. Frigiderul, pompa de căldură, aparatele de climatizare sau alte echipamente aflate în funcțiune pot utiliza direct energia electrică disponibilă în intervalul respectiv. Dacă cea mai mare parte a consumului are loc seara, relația dintre producție și necesarul locuinței arată diferit.

Ce se întâmplă cu energia electrică produsă?

Într-o instalație fotovoltaică, destinația electricității depinde de configurația acesteia și de consumul existent în momentul producerii.

Energia poate fi:

• utilizată direct;
• păstrată într-un sistem de stocare pentru mai târziu;
• injectată în rețeaua electrică, atunci când sunt îndeplinite condițiile necesare.

Într-o configurație cu panouri fotovoltaice și baterii, o parte din surplus poate fi stocată pentru perioadele în care consumul depășește producția disponibilă.

Într-un sistem conectat la rețea, un prosumator poate folosi electricitatea produsă pentru consum propriu și poate livra surplusul în rețea, în condițiile aplicabile.

Energia solară, energia regenerabilă și energia verde sunt același lucru?

Nu. Cei trei termeni sunt legați, dar nu au același sens.

Energia regenerabilă este o categorie care reunește surse de energie care se reînnoiesc în mod natural. Printre acestea se numără:

• Soarele;
• vântul;
• apa;
• energia geotermală;
• biomasa.

Energia solară reprezintă, așadar, una dintre formele de energie regenerabilă.

Expresia energie verde este folosită frecvent pentru a desemna forme de producție asociate cu un impact redus asupra mediului. Sensul termenului poate varia în funcție de context, astfel că „energie verde” și „energie regenerabilă” nu trebuie considerate automat sinonime.

Care sunt avantajele și limitele energiei solare?

Energia solară oferă beneficii importante, dar are și limite care trebuie luate în considerare.

Printre avantaje se numără:

• provine dintr-o resursă regenerabilă;
• permite producerea electricității aproape de locul de consum;
• poate fi utilizată atât în proiecte rezidențiale, cât și la scară mare;
• conversia fotovoltaică nu presupune arderea unui combustibil.

Există și limite:

• producția fotovoltaică depinde de disponibilitatea radiației solare;
• stocarea electricității necesită echipamente suplimentare.

Pentru o locuință cu un consum ridicat seara, de exemplu, o parte importantă a necesarului poate apărea după ce producția fotovoltaică scade. În schimb, un consum mai mare pe parcursul zilei poate permite utilizarea directă a unei proporții mai mari din energia electrică produsă.

Acest raport dintre momentul producerii și cel al consumului este unul dintre aspectele care trebuie luate în calcul atunci când se analizează utilitatea unui sistem pentru o anumită aplicație.

Ce înseamnă energia solară în practică?

Energia solară devine relevantă în practică atunci când este raportată la un loc și la un consum concret. Puterea înscrisă pe panouri oferă o informație tehnică importantă, dar nu spune singură câtă electricitate va fi disponibilă într-o locuință sau într-o clădire.

O evaluare realistă ia în calcul amplasamentul, suprafața disponibilă și profilul de consum. Împreună, aceste elemente permit estimarea puterii necesare și alegerea unei configurații potrivite pentru aplicația respectivă.