Solarne elektrane ili sustavi još se nazivaju i fotonaponske (FN) elektrane ili sustavi.
Ovisno o tome koriste li ili ne elektroenergetsku mrežu, dijelimo ih na otočne sustave (autonomne – engl. off grid), mrežne sustave (spojene na elektroenergetsku mrežu – engl. grid tied) i hibridne sustave (spojeni na elektroenergetsku mrežu, ali imaju i bateriju koja služi kao dodatan izvor energije noću ili kao pomoćni sustav u slučaju kvara na mreži – engl. hybrid).
Osnovne komponente solarne elektrane priključene na mrežu preko kućne instalacije su:
- solarni ili fotonaponski (FN) paneli
- inverter ili izmjenjivač
- dvosmjerno brojilo.
Naravno, bitne su i:
- distribucijska mreža
- napredne tehnologije.
Solarni ili fotonaponski (FN) paneli
Solarni paneli rade tako da proizvode električnu energiju iz svjetlosne, odnosno iz energije Sunca po principu fotonaponskog efekta. U trenutku kada Sunčeva zraka udari u solarnu ili fotonaponsku (FN) ćeliju, nastaje sudar s atomima silicija i oslobađanje struje elektrona koji prenose energiju do vodiča.
Budući da jedna ćelija daje napon od samo oko 0.5 V, rijetka je uporaba samo jedne ćelije. Osnovna komponenta solarne elektrane je solarni ili fotonaponski (FN) panel ili modul koji se sastoji od više električno povezanih ćelija postavljenih u zajedničko kućište otporno na vremenske prilike.
Tipične dimenzije solarnih panela za kućanstva danas su oko 1,2 m x 1,8 m i snage 450 W, s određenim varijacijama među proizvođačima (što znači da je za 1 kW snage potrebno otprilike 2 do 3 modula). Nosači za solarne panele se razlikuju ovisno o vrsti sustava (mrežni, otočni ili hibridni), pa tako postoje krovni i samostalni nosači.
Inverteri ili izmjenjivači
Elektroni prenose električnu energiju putem vodiča od solarne ćelije do “mozga” solarne elektrane – centralnog izmjenjivača (eng. string inverter) ili invertera. Inverter pretvara električnu energiju iz istosmjerne struje (DC), koja dolazi iz fotonaponskog panela, u izmjeničnu struju (AC), koju koriste uređaji u kućanstvu. Tek nakon što električna energija prođe izmjenjivač, možemo je koristiti u svojem kućanstvu (električne pumpe, svjetlo, kućanski aparati itd.).
Mikroinverteri ili mikroizmjenjivači obavljaju istu osnovnu funkciju kao i centralni izmjenjivači, osim što su instalirani ispod svakog solarnog panela na krovu kućanstva. Svaki od mikroinvertera je veličine internetskog usmjerivača (engl. router) i omogućuje samostalan rad panela. Osnovna je razlika što mikroizmjenjivači imaju mogućnost individualnog rada svakog panela što omogućuje veću proizvodnju energije i učinkovitost u odnosu kada je više panela povezano na samo jedan centralni izmjenjivač. Sustav s centralnim izmjenjivačem ovisi o panelu koji u jednoj seriji (eng. stringu) ima najniže performanse. Dakle, ako sjena ili otpalo lišće ometa rad jednog panela, svi ostali paneli će također proizvoditi energiju smanjenim kapacitetom. Stoga se mikroinverteri često preporučuju jer većina krovova ima neku vrstu zasjenjenja. Budući da svaka ploča može raditi samostalno, mikroizmjenjivači nude povećanje proizvodnje od 5 do 10% u odnosu na centralne izmjenjivače.
Dvosmjerno brojilo
Brojilo koriste sva kućanstva, institucije, ustanove i poduzeća koja koriste električnu energiju jer se svi obračuni i naplate električne energije vrše putem očitanja brojila. Svi korisnici električne energije u Hrvatskoj koriste neku vrstu tarifnog modela (jednotarifni, višetarifni, samonaplatni) prema kojem primaju mjesečni obračun potrošnje struje.
U slučaju vlasnika solarne elektrane, brojilo treba biti dvosmjerno kako bi se pravilno bilježila i preuzeta i predana energija u mrežu. Na temelju ovog mjerenja se ispostavljaju mjesečni računi, a količina predane i preuzete energije ovisi o proizvodnji elektrane te potrošenoj energiji u kućanstvu u trenutku proizvodnje (samopotrošnja), odnosno u trenutku kada elektrana ne proizvodi električnu energiju.
Dvosmjerno brojilo treba biti spojeno na solarne panele kako bi se pratila i energija predana u mrežu odnosno proizvedena na kućnoj elektrani.
Distribucijska mreža
Solarna elektrana u pravilu je spojena i na lokalnu (javnu) distribucijsku mrežu. To kućanstvu omogućuje korištenje energije iz mreže kada je vlastiti sustav ne proizvodi dovoljno ili uopće (npr. noću). U slučaju proizvodnje koja bi premašivala potrošnju kućanstva, višak proizvedene energije isporučuje se u mrežu.
Unutar hrvatskog zakonodavnog okvira, a kako bi se postigla najveća ekonomska korist od solarne elektrane, količina električne energije isporučene u distribucijsku mrežu (viškovi) mora biti jednaka ili manja od količine preuzete električne energije iz mreže na godišnjoj razini. Kućanstvo sa solarnom elektranom na svom krovu dobiva status “korisnika postrojenja za samoopskrbu”, uz jednu važnu izmjenu koja je stupila na snagu 1. siječnja 2024. slijedom izmjena i dopuna Zakona o obnovljivim izvorima energije i visokoučinkovitoj kogeneraciji (NN 83/23):
Korisnicima kojima je ukinut status samoopskrbe zbog viška predane energije u mrežu u kalendarskoj godini, vraća se status korisnika samoopskrbe. Ovo vrijedi za sve postojeće korisnike kojima je status samoopskrbe trebao biti vraćen od kolovoza 2023. te za korisnike koji će u 2023. predati višak energije u mrežu, a koji zbog toga neće izgubiti status korisnika samoopskrbe.
Ovo u praksi znači da će dosadašnje mjesečno netiranje preuzete i predane energije za korisnike samoopskrbe za postojeće i nove korisnike vrijediti do kraja 2025. godine, a novi sustav samoopskrbe će se definirati do 31. ožujka 2025.
U svakom slučaju, prilikom projektiranja elektrane bitno je voditi računa o potrebnoj instaliranoj snazi u odnosu na očekivanu potrošnju.
Napredne tehnologije koje pomažu radu solarne elektrane
Napredne tehnologije vezane za solarne elektrane omogućuju korisnicima praćenje proizvodnje i potrošnje električne energije uz pomoć pametnog telefona, kao i daljinsku kontrolu rada kućanskih uređaja koji troše struju.
Pametno brojilo (engl. smart meter) jedan je od primjera napredne tehnologije gdje nova generacija brojila zamjenjuje zastarjela analogna brojila. Pametno brojilo može očitati točnu potrošnju energije korisnika u stvarnom vremenu i automatski je poslati odabranom dobavljaču energije ili izravno vlasniku elektrane. To znači i da nova tehnologija ukida i procijenjene račune za energiju te omogućuje plaćanje realno potrošene energije tijekom godine. Budući da ova opcija daje korisniku mogućnost uvida u potrošnju vlastite proizvedene solarne energije u stvarnom vremenu, omogućava i njeno korištenje u trenutku kada je proizvodnja visoka. Tako korisnik može upravljati svojom potrošnjom i energetskom učinkovitošću u stvarnom vremenu.Precizno mjerenje električne energije u kućanstvima će imati utjecaj i na modernizaciju električne mreže u smislu fleksibilnosti, upravljanja vlastitom potrošnjom, dijeljenja električne energije kroz energetske zajednice i stvaranje novih usluga povezanih s električnom energijom (eng. energy-as-a-service).
