Conversia Energiei Solare. Efectul Fotovoltaic

O dezbatere despre energiile regenerabile trebuie să pornească de la problemele schimbărilor climatice şi disponibilităţii resurselor, în condiţiile unei importante creşteri demografice şi a necesităţii de a permite accesul la energie a miliarde de persoane care în prezent sunt privaţi de acesta.

Prognoza consumului de energie primară realizată de Consiliul Mondial al Energiei pentru anul 2050, în ipoteza unei creşteri economice de 3% pe an, fără o modificare a tendinţelor actuale de descreştere a intensităţii energetice şi de asimilare a resurselor energetice regenerabile evidenţiază un consum de circa 25 Gtep, din care 15 Gtep din combustibili fosili (Figura 1.1).

Figura 1.1 Scenarii energetice alternative 2050

Regenerabile

Nuclear

Gaz

Petrol

Cărbune

Sistemele fotovoltaice au un factor de randament foarte scăzut, din cauză că realizarea celulelor cu siliciu necesită multă energie. O celulă generează după tocmai 4 sau 5 ani energia consumată la fabricarea ei. Cum durata sistemelor fotovoltaice este de 20 - 30 ani, factorul de randament poate ajunge, în cele mai bune cazuri, la valoarea de 6.

În cazul generării solare fotovoltaice, energia electrică este produsă direct, prin intermediul celulelor semiconductoare de siliciu, pe baza energiei conţinute de radiaţia solară. Convertoarele statice de putere sunt în general utilizate pentru a asigura optimizarea conversiei energetice. În figura 1.2 este reprezentată această modalitate de conversie energetică.

Figura 1.2. Modalitatea solară fotovoltaică de producere a energiei electrice

Energia radiaţiei solare: este forma de energie care, la scara timpului, concepută în raport cu viaţa pe Pământ, este inepuizabilă.

Cantitatea de energie primită de la soare corespunde anual cifrei de 1,5 miliarde de milioane de MWh, ceea ce reprezintă circa 23 000 de ori consumul actual de energie, sau de 5 - 10 ori ansamblul tuturor rezervelor de combustibili fosili cunoscuţi, inclusiv minereul de uraniu.

Disponibilitatea acestei energii depinde de ciclul zi-noapte, de latitudinea locului unde este captată, de anotimpuri şi de pătura noroasă.

Energia solară termică se bazează pe producerea de apă caldă utilizată în clădiri, sau în scopul de a permite acţionarea turbinelor ca şi în cazul centralelor termice clasice, pentru producţia de electricitate, cu randamentul net într-adevăr mic, de 15%.

Energia solară fotovoltaică se bazează pe producerea directă de electricitate prin intermediul celulelor cu siliciu. Atunci când străluceşte şi atunci când condiţiile climatice sunt favorabile, soarele furnizează o putere de 1 kW/mp. Panourile fotovoltaice permit convertirea directă în electricitate a 10 - 15% din această putere. De ex. un acoperiş fotovoltaic de 5x4 metri are o putere de 3kW şi produce 2 - 6 MWh/an.

Energia solară fotovoltaică era foarte puţin semnificativă în 1999. Creşterea însă a acestei filiere se dovedeşte a avea importanţă: între 2002 şi 2003, ea a atins 43,4%. Puterea instalată în cadrul Uniunii Europene, a fost în 2003, de 562,3 MW. În fruntea listei ţărilor Uniunii Europene se află Germania (397,6 MW), Olanda (48,63 MW), Spania (27,26 MW) şi Italia (26,02 MW). Pentru comparaţie, iată aici puterile instalate în câteva alte ţări, în 2003: Franţa (21,71 MW), Portugalia (2,07 MW) şi Belgia (1,06 MW). Se remarcă faptul că nu ţările aflate în sudul Europei dezvoltă cel mai mult filiera fotovoltaică.