Principalele două mari categorii de sisteme fotovoltaice sunt:

  1. Sistem off-grid
  2. Sistem on-grid

SISTEMUL OFF-GRID

Sistemul off-grid este un sistem izolat, independent şi autonom. Acesta se instalează cu precădere în următoarele situaţii:

  • în locaţii unde nu există altă sursă de energie electrică;
  • în cazul în care costurile de branşare la reţeaua electrică sunt mari şi presupun linii de alimentare de lungime mare (stalpi, cabluri, etc) sau post de transformare nou.

Structura sistemului off-grid este formată din:

  • panouri fotovoltaice;
  • structura de susţinere panouri pe acoperiş sau suport propriu;
  • controler de încărcare;
  • baterii de acumulatoare;
  • invertor off-grid;
  • cabluri electrice şi conectică;
  • tablou electric de protecţie şi automatizare.

În cazul condiţiilor meteo nefavorabile (ceaţă, nori, etc), panourile fotovoltaice nu pot asigura încărcarea corespunzătoare a bateriilor şi menţinerea tensiunii de alimentare pentru consumatori. Se recomandă ca sistemele off-grid să fie echipate cu un generator electric de rezervă (back-up).

  1. SISTEMUL ON-GRID

Sistemul on-grid este un sistem interconectat cu reţeaua electrică de distribuţie. Acesta se instalează cu precădere în următoarele situaţii:

  • în locaţiile în care există racord la reţeaua electrică de distribuţie şi se doreşte o reducere a consumului de energie electrică facturabilă, prin folosirea energiei produse de sistemul fotovoltaic pe timpul zilei şi furnizarea surplusului de energie în reţeaua de distribuţie;
  • în locaţiile în care există racord la reţeaua electrică de distribuţie iar prin instalarea panourilor fotovoltaice se urmăreşte acoperirea creşterii de putere cerută de receptorii electrici ai noi instalaţii, cu funcţionare pe timpul zilei, fără a necesita solicitarea de spor de putere de la furnizorul de energie electrică.

Structura sistemului on-grid este formată din:

  • panouri fotovoltaice;
  • structura de susţinere panouri pe acoperiş sau suport propriu;
  • invertor on-grid;
  • cabluri electrice şi conectică;
  • tablou electric de protecţie şi automatizare.

Avantaje

  • Nu necesită baterii de acumulatori;
  • Se foloseşte integral producţia panourilor.

Dezavantaje

  • Sunt necesare: proiect de execuţie, aprobări şi avize din partea furnizorului, implicând costuri suplimentare;
  • La căderea tensiunii din reţeaua naţională, invertoarele nu mai produc energie electrică, deci nu mai pot alimenta consumatorii interni, chiar dacă panourile fotovoltaice pot produce energie.

Faţă de aceste două mari categorii de sisteme fotovoltaice se mai pot evidenţia următoarele subcategorii:

  1. Sistemul on-grid numai pentru acoperirea consumului propriu

Acest sistem este in esenţă un sistem on-grid clasic care dispune de o automatizare specializată care măsoară în permanenţă consumul astfel încât energia electrică produsă să fie urmărită de curba de consum, obţinându-se putere electrică injectată în reţea cât mai aproape de 0 kW.

Avantaje

  • Nu necesită baterii de acumulatori;
  • Nu sunt necesare avize şi aprobări de la furnizorul de electricitate.

Dezavantaje

  • Posibila producţie de energie se pierde în situaţia în care nu există consum sau se înregistrează un consum foarte mic. Această problemă se poate rezolva prin asigurarea alimentării unui consumator electric din gospodărie care preia diferenţa de putere (boiler electric, aer condiţionat, etc);
  • La întreruperea energiei din reţeaua electrică de distribuţie, invertoarele nu mai produc energie electrică, deci nu mai pot alimenta consumatorii interni, chiar dacă panourile fotovoltaice produc energie.
  1. Sistem fotovoltaic mixt

Acest sistem combină caracteristici atât de la sistemul off-grid, cât şi de la sistemul on-grid prin utilizarea unui invertor specializat care funcţionează sincronizat cu reţeaua şi are şi posibilitatea să încarce o baterie de acumulatori.

Principala componentă a acestui sistem este invertorul hibrid a cărui caracteristică principală este posibilitatea racordării la reţeaua electrică de distribuţie, atât pentru consum cât şi pentru producţie, asigurând utilizatorului o flexibilitate sporită la utilizare.

Principalul avantaj al acestui sistem este faptul că receptorii electrici nu rămân fără alimentare la întreruperea reţelei electrice de distribuţie, bateria de acumulatori tampon intrând în funcţiune automat.

Pe fondul actualei situaţii din agricultură, apărută în urma secetei prelungite şi a deteriorării sistemelor de irigaţii, ne propunem dezvoltarea unei serii de produse care să răspunăa nevoilor de apă din gospodăriile şi fermele agricole mici, precum şi nevoii de alimentare cu apă a adăpătoarelor de vite din zonele de păşunat.

Pentru asigurarea necesarului de apă din gospodăriile şi fermele agricole mici, propunem realizarea unor fântâni de adâncime medie, echipate cu pompe electrice, alimentate din surse de energie solară şi/sau eoliană. În timpul zilei, în perioada însorită, sau când condiţiile de vânt sunt favorabile, pompele electrice vor pompa apa din fântâni şi o vor ridica în rezervoare supraterane, amplasate pe piloni de până la 10m înălţime. În perioadele propice irigaţiilor, se vor deschide electrovalve care vor permite astfel descărcarea liber gravitaţională a apei stocate în rezervoarele supraterane către zonele de teren destinate irigării. Sistemul astfel conceput funcţionează în mod automat şi are un număr limitat de componente cu risc de defectare.

Pentru asigurarea nevoii de alimentare cu apă a adăpătoarelor de vite din zonele de păşunat, propunem realizarea unor fântâni de medie adâncime, echipate cu pompe electrice, alimentate din surse de energie solară şi/sau eoliană, care vor pompa apă din fântâni şi o vor descărca în bazine deschise, amplasate la nivelul solului. Aceste bazine vor servi adăpării directe a animalelor. Fântânile vor fi prevăzute cu senzori de nivel în bazine precum şi cu sisteme automatizate de împrospătare a apei, la perioade regulate de timp, ţinându-se cont printre altele şi de temperatura şi calitatea apei.

Fântânile solare propuse se vor realiza astfel încât să răspundă în mod individual cerinţelor beneficiarilor.

Pe fondul crizei energetice globale cauzată de diminuarea rezervelor de combustibili fosili tradiţionali, precum şi a dezvoltării tehnologice a sistemelor de producere a energiei, cu precădere electrice, devin tot mai fezabile conceptele de casă ecologică.

Conceptul de casă ecologică are la bază un mod de abordare a construcţiilor cu destinaţie de locuinţă, mai apropiat de modul de construcţie premergător perioadei moderne a betonului şi a sticlei, peste care se suprapune ansamblul tehnologiilor de ultimă generaţie de producere a energiei din surse regenerabile.

Conceptul de casă inteligentă modernă presupune, din punct de vedere arhitectural, realizarea construcţiei propriu-zise, din materiale ecologice, cu un grad de industrializare cât mai mic, şi cu tratamente chimice rezumate la strictul necesar, precum şi din punct de vedere energetic, echiparea construcţiei cu instalaţii de producere şi de consum a energiei (energie termică, energie electrică), optimizate pentru acest tip de construcţie şi cu energia primară, de intrare din surse regenerabile, cu influenţe asupra mediului cât mai mici.

Din punct de vedere energetic, tradiţional, în România, o casă consumă energie electrică din Sistemul Energetic Naţional (SEN), iar energie termică, fie prin arderea locală individuală a unor compuşi fosili: lemn, cărbune sau gaze naturale, fie dintr-o reţea de încălzire comună orășenească.

În ambele situaţii, se consumă resurse primare, cele mai multe, epuizabile sau pe cale de epuizare (în cazul petrolului, cărbunelui şi al gazelor naturale) sau exploatate în mod nejudicios (în cazul masei lemnoase arse).

Din dorinţa de a înlătura aceste efecte dezastruoase pentru mediu, precum şi din nevoia de a reduce cheltuielile cu utilizarea energiei în gospodărie, pe fondul dezvoltării tehnologice a sistemelor de producere a energiei electrice şi termice din surse regenerabile, a apărut oportunitatea producerii energiei utile dintr-o gospodărie, local, strict pentru necesităţile acesteia.

Asigurarea energiei electrice pentru o gospodărie se poate face din energie solară fotovoltaică sau din energie eoliană.

Asigurarea necesarului de energie termică se poate face fie direct din energie solară prin intermediul captatorilor solari termici, fie indirect, din energie electrică, produsă prin metoda prezentată anterior. O altă metodă de producere a energiei termice este obţinerea acesteia prin intermediul pompelor de căldură, prin preluarea căldurii solului, sau a apelor freatice.

Din punct de vedere economic, cea mai la îndemână sursă de energie este soarele.

Pentru producerea energiei electrice din sursă solară şi/sau eoliană se folosesc instalaţii care au la bază panouri fotovoltaice cu celule, asamblate în baterii de panouri, precum şi, după caz, generatoare eoliene, dimensionate pentru tensiuni de lucru şi capacităţi de producţie adaptate pentru nevoile fiecărui tip de consumator în parte prin intermediul invertoarelor care asigură tensiunea de lucru necesară acestora.

Cel mai eficient mod de consumare a energiei electrice este consumarea în momentul producerii acesteia, înlăturând diversele forme de stocare. Aceasta presupune două aspecte:

  • Consumarea energiei electrice în momentul producerii, controlată de un sistem de automatizare care să acorde diverse niveluri de priorităţi receptorilor electrici din gospodărie;
  • Consumarea energiei electrice produse într-un sistem numit on-grid, ceea ce presupune injectarea în SEN a energiei electrice produse şi neconsumate.

Energia electrică produsă şi neconsumată, injectată în SEN, generează facturi de energie electrică mai mici pentru consum, în perioadele de vară, chiar cu valori negative de preţ, cu posibilitatea consumării energiei electrice astfel preplătite în perioadele de iarnă.

Pentru instalarea şi exploatarea unei instalaţii de producere a energiei electrice din sursă solară, sursă eoliană, sau combinat din ambele surse, cu injectarea în SEN, este necesară parcurgerea unei proceduri legale de autorizare.

Instalaţia de producere a energiei electrice din sursă solară, sursă eoliană, sau combinat din ambele surse, poartă denumirea de capacitate de producere a energiei electrice. Înfiinţarea  şi exploatarea unei capacităţi de producere a energiei electrice in regim casnic, cu racordare la reţeaua publică si injectarea energiei electrice în reţea este reglementată prin următoarele acte normative eliberate de Administraţia Naţională de Reglementare în domeniul Energiei – ANRE:

  • Legea energiei electrice şi a gazelor naturale nr. 123 din 2012;
  • Regulamentul pentru acordarea licenţelor şi autorizaţiilor în sectorul energiei electrice, aprobat prin Ordinul preşedintelui Autorităţii Naţionale de Reglementare în Domeniul Energiei, nr. 12 din 2015 ;
  • Condiţiile generale asociate autorizaţiei de înfiinţare şi Condiţiile generale asociate licenţei pentru exploatarea comercială a capacităţilor de producere a energiei electrice şi, după caz, a energiei termice produse în cogenerare, aprobat prin Ordinul preşedintelui Autorităţii Naţionale de Reglementare în Domeniul Energiei, nr. 80 din 2013.

În regim casnic, o capacitate de producere a energiei electrice se poate instala şi exploata până la puterea maximă instalată de 100 kW.

În concluzie, echiparea construcţiilor cu caracter de locuinţe, cu instalaţii de producere a energiei electrice, proprii, în regim on-grid, corect dimensionate din punct de vedere energetic precum şi optimizate din punct de vedere al investiţiei, este oportună.

Autor: Ştefăniţă Dobre