INTRODUCEREDe mai bine de 20 de ani se folosesc sisteme de energie solară în electrificarea

rurală. Ele aduc o contribuţie esenţială la rezolvarea problemei furnizării de energie în zonele rurale. Experienţa în operarea acestor sisteme demonstrează clar că problemele care apar nu sunt doar tehnice. În plus faţă de problemele tehnice, dificultăţi culturale, sociale, economice şi organizaţionale afectează grav gradul de susţinere a proiectelor. Realizarea cu succes a proiectelor de electrificare nu necesită doar o tehnologie adecvată, soluţii şi strategii pentru problemele mai sus menţionate. Se recomandă, în plus, ca echipele însărcinate cu planificarea, implementarea şi evaluarea proiectelor de electrificare rurală să fie interdisciplinare, astfel încât să poată reacţiona la un şir divers de probleme şi să vină cu soluţiile potrivite.Prin urmare, principiile, strategiile de muncă şi abordările problemelor în ştiinţele sociale sunt prezentate şi discutate în următoarele secţiuni.Energia este furnizată de 3 surse principale de energie:Combustibilii fosili( cărbune, petrol, gaz)Sursele regenerabile de energie (energie hidraulică,energie solară, biomasă, vânt, etc.)Energia nucleară (numai pentru centralele electrice)

Energia regenerabilă este energia obţinută din fluxurile naturale (permanente) de energie existente în mediul înconjurător, de exemplu radiaţia solară, vântul, ploaia- toate considerate „surse de energii verzi”. Sursa directă de energie regenerabilă este mediul înconjurător, iar sursele indirecte sunt deşeurile, de exemplu din domeniul forestier sau deşeurile urbane. Cele trei mari surse regenerabile de energie sunt: soarele, vântul şi biomasa ; deşi ele sunt disponibile în cantităţi suficiente în toate zonele populate, totuşi sursa de energie regenerabilă instalată, cel mai des întâlnită în întreaga lume, este energia hidraulică.

Energia solară include:căldura utilizată în interiorul clădirilor, dar şi pe clădiri, „solarul pasiv” căldura solară colectată pentru încălzirea apei şi pentru folosirea ei ,”solarul activ”energia electrică produsă de sistemele încălzite de radiaţia solară concentrată, „energia electrică solar-termică”energia electrică produsă de celulele fotovoltaice, „solarul PV”

Combustibilii fosili şi minereul nuclear provin din sursele subterane care sunt, deopotrivă, stocuri de energie şi depozite concentrate de poluare. Ele pot fi numite „energii brune”. Deşi economia mondială depinde de sursele de energie, trebuie să recunoaştem că emisiile poluante ale surselor brune de energie provoacă dificultăţi majore vieţii, atât prin poluarea mediului cât şi prin schimbările globale de climă.Ca urmare, utilizarea pe termen lung a energiei brune nu poate asigura lumii o economie viabilă, sustenabilă. Prin contrast, sursele de energie regenerabile „energiile verzi”, sunt evident utilizabile pe un interval de timp extins la scara întregii vieţi pe Pământ. Energia constituie o condiţie esenţială pentru civilizaţia umană, astfel încât în primul

rînd guvernele au datoria de a stabili politici energetice naţionale prin sprijinirea şi dezvoltarea cercetărilor în domeniu şi prin asigurarea creşterii şi dezvoltării pieţelor specifice.

Conform estimărilor Uniunii Europene, aproximativ două milioane de oameni din întreaga lume nu sunt conectaţi la o reţea energetică, iar jumătate din ei trăiesc în locuri fără nici un acces la o reţea electrică. Costurile investiţiilor mari, în combinaţie cu cererea de energie scăzută (mai puţin de 1kwh pe zi), se vor opune extinderii reţelelor pentru acoperirea suprafeţelor astfel distribuite, pe termen mediu. Chiar şi în Europa, Uniunea Europeană estimează faptul că 300.000 de ferme şi case nu sunt conectate la reţea (70.000 în Italia şi 20.000 în Franţa). Aici, în general, sunt consumaţi de la 3 la 20 kwh în fiecare zi. Cererile pentru confort , fiabilitate şi performanţă, a înlocuirii energiei, variază de la o regiune la alta, variind şi situaţiile economice şi experienţele cu consum de energie. Din acest motiv, astfel de factori trebuie luaţi în considerare în planificarea şi dimensionarea unui sistem de alimentare cu energie neconectat la reţea.Fotovoltaicele (PV) reprezintă una dintre cele mai interesante soluţii tehnice pentru această problemă de alimentare cu energie. Cu toate acestea, o experienţă bogată în proiecte pilot a arătat că trebuiesc luate în considerare toate felurile de condiţii limită atunci când se planifică astfel de unităţi. În plus faţă de considerentele tehnice se disting aspecte culturale, sociale, economice şi financiare. În acelaşi timp, alte părţi importante din viaţă, cum ar fi înlocuirea de hrană, apă sau infrastructura educaţiei şi sănătăţii, pot fi îmbunătăţite mai mult decât înlocuirea energiei pure, astfel încât standardele de viaţă ale oamenilor care nu au acces la reţelele electrice să devină mai bune. Potenţialul ecologic mare şi economic oferit de electrificarea rurală pentru dezvoltarea ţărilor este evident în următoarele exemple: adesea, lămpile cu petrol sunt utilizate la iluminat în zonele rurale . Conform estimărilor lui Martin /3/, sute de milioane de oameni folosesc astfel de lămpi în toată lumea. În plus de problemele de sănătate rezultate (din calitatea slabă a luminii), există, de asemenea, impacte uriaşe privind mediul înconjurător. În timp ce o lampă cu petrol consumă 35 de litri pe an, din acest motiv contribuind foarte puţin la efectul de seră, un mare număr de lămpi se adaugă unei cantităţi considerabile: câteva milioane de tone de ulei brut în fiecare an cu degajările concomitente de CO2.Următoarele comparaţii fac o dovadă a eficienţei ecologice mult mai interesantă: Celulele solare folosite să înlocuiască lămpile cu petrol din sud economisesc de o sută de ori mai mult petrol decât este necesar pentru a produce celule solare, cu energie electrică provenită dintr-o electrocentrală pe bază de petrol. Înlocuind numai o sută de milioane de lămpi cu petrol, cu sisteme de iluminat fotovoltaice, - numai 5Wp dintr-un generator solar sunt necesari să înlocuiască o lampă cu petrol - se vor genera 2 sau 3 miliarde de euro revenind doar modulelor PV, chiar dacă petrolul cu consum scump, neprietenos cu mediul înconjurător şi adesea greu de înlocuit, este redus.Pentru o mai largă vedere de ansamblu asupra asigurării calităţii social-tehnice şi economice şi a problemelor de stocare cu bateri, în proiectele electrificării rurale şi pentru exemple de sisteme deja instalateEnergia solară utilizabilă variază pe parcursul unui an nu numai sezonier sau în ciclul zi-noapte, ci şi de la o zi la alta datorită condiţiilor meteorologice diferite. Similar, şi

cerinţele de energie electrică ale consumatorilor variază în timp. Pentru a se realiza echilibrul dintre curba de sarcină (cerinţele consumatorilor) şi energia produsă prin conversia energiei solare, sistemele fotovoltaice autonome trebuie să includă unităţi pentru stocarea energiei. Pentru aceste sisteme energetice, costul stocajului reprezintă 30% sau poate chiar mai mult din costurile pe toată durata de viaţă a sistemului. Puţine aplicaţii fotovoltaice nu necesită stocaj electric. Acestea sunt în principal sistemele de pompare a apei, la care stocajul se poate realiza în rezervoare de apă.Sistemele fotovoltaice autonome furnizează energia electrică unei game foarte largi de consumatori, de la dispozitive de mică putere (ceasuri, calculatoare) cu puteri de ordinul miliwaţilor, până la sate izolate cu puteri instalate de zeci de kilowaţi. Acest capitol se referă la aplicaţiile energetice uzuale (zeci de waţi până la zeci de kilowaţi), excluzând consumatorii de foarte mică putere pentru care sunt utilizate alte concepte de stocare.Problema stocării energiei are o multitudine de soluţii. Stocarea energiei în câmp electric localizat în condensatoare este o soluţie pentru timpi de stocare de ordinul microsecundelor până la zeci de secunde. Stocarea energiei în câmpul magnetic al bobinelor a cunoscut o dezvoltare legată de cercetările din domeniul supraconductibilităţii. Totuşi nu au apărut, până în prezent, rezultate ce pot conduce la produse comerciale.Sisteme tip volant de medie şi mare viteză sunt utilizate, ocazional, pentru susţinerea reţelei sau pentru a asigura continuitatea alimentării cu energie. De asemenea aceste sisteme sunt folosite în tracţiune electrică (subteran) pentru a prelua energia de frânare şi pentru a furniza energia necesară pe perioada de accelerare. Timpul de stocare este însă de ordinul secundelor. Tot în categoria sistemelor de stocare în energie mecanică pot fi incluse unităţile de stocare în aer comprimat, de ordinul MWh, care deşi au fost dezvoltate în ultimele decenii nu au atins nivelul comercial, precum şi sistemele de (re)pompare a apei. Sistemele de stocare prin pomparea apei au un pronunţat caracter economic pentru sisteme de putere caracterizate prin investiţii specifice reduse şi o eficienţă ridicată de stocare. Acesta este motivul pentru care sistemele de (re)pompare a apei sunt utilizate în reţele energetice ce necesită energii de ordinul MWh pe zi şi mai puţin în sistemele energetice fotovoltaice destinate să producă energii de ordinul zecilor de kWh pe zi.Tehnologiile de stocare cele mai atrăgătoare în prezent pentru aplicaţiile discutate în lucrare sunt reprezentate de sistemele electrochimice. Din această cauză lucrarea se referă doar la sistemele electrochimice de stocare.

Din larga varietate a tehnologiilor de stocare dezvoltate, bateriile plumb-acid sunt, şi vor rămâne încă o bună perioadă de timp, cele mai utilizate în cadrul sistemelor autonome de furnizare a energiei electrice. Astfel o lecţie separată va fi dedicată acestor baterii.Sistemele de stocaj electrochimic cu stocare separată (externă) şi unităţi de conversie a energiei reprezintă o alternativă pentru stocarea eficientă (consumuri reduse) a cantităţilor mari de energie. Acestea sunt sistemele de stocare în hidrogen alcătuite din electrolizor şi pilă de combustie ca unitate de conversie şi baterie redox. Sistemele ce permit utilizarea ulterioară a sarcinii ionice provenită din săruri metalice dizolvate în lichide cu rol de mediu de stocare şi unitate de conversie, formează sisteme similare pilelor de combustie. Aceste sisteme devin din ce în ce mai interesante pentru stocaj

sezonier şi pentru echilibrare generare-consum în reţelele cu puternică penetrare a surselor regenerabile (în principal soare şi vânt), urmând să-şi demonstreze maturitatea tehnică şi economică. Sistemele de stocaj din cadrul sistemelor energetice autonome trebuie să îndeplinească un număr mare de cerinţe. Importanţa lor variază în funcţie de tipul aplicaţiei, uneori aceste cerinţe sunt contradictorii astfel încât nu se poate, sau chiar nu trebuie, să se îndeplinească simultan toate aceste cerinţe. În tabelul 1 sunt prezentate principalele cerinţe ale bateriilor din cadrul sistemelor energetice autonome.

Randament energetic ridicatDurată de viaţă ridicată (ani)Durată de viaţă mare în raport cu capacitatea internăCosturi scăzuteRandament de încărcare bun chiar şi pentru curenţi de descărcare foarte miciRată de autodescărcare scăzutăÎntreţinere redusăDisponibilitate la nivel mondialDisponibile la puteri mariMod simplu de apreciere a stării de încărcare şi a stării de sănătateExpunere scăzută

Uşor de reciclatToxicitate redusă a materialelorComportament bun la supra încărcare sau descărcare profundă (fail-safe)Uşor de extins tensiunea şi capacitatea prin conectare în serie şi în paralelDiferenţă minimă dintre tensiunea la încărcare respectiv la descărcare (permite conectarea directă a sarcinilor)Adaptată la încărcare rapidăSă nu prezinte efect de memorarePericol de explozie redusSiguranţă în exploatare ridicată în condiţii de MTBF1 mare

În proiectarea sistemelor energetice autonome trebuie să se ţină seama încă de la început de proprietăţile şi cerinţele sistemelor de stocaj. Proiectarea sistemului fără a observa cerinţele specifice tehnologiei de stocare va conduce la neglijarea diferitelor interacţiuni dintre sistemul de stocare, periferia sa, strategia sa de funcţionare şi întreaga activitate de proiectare şi control a sistemului. Astfel, numai o proiectare integrată a sistemului permite utilizarea în sinergie a tuturor efectelor şi în consecinţă proiectarea unui sistem energetic autonom care să funcţioneze cu costuri minime pe toată durata de viaţă.

MOTIVATIE

O analiză a costului total (TC) a sistemului este bazată pe determinarea costurilor totale ale sistemului pe întreaga durata de viata. Rezultatul este suma tuturor cheltuielilor financiare planificate, cumpărarea, instalarea şi punerea în funcţiune a sistemului, perioada de garanţie, repararea în condiţiile limită. Scopul analizei TC este de a furniza suportul în timpul planificat al investiţiei de capital sau în controlul unei investiţii de capital deja făcut. Câteva întrebări caracteristice care pot răspunde la această analiză a TC pentru clasificarea sistemelor de alimentare cu energie sunt:

1

Ce tip de sistem este ieftin pentru o lucrare specificată (de exemplu: doar un motor generator, o combinaţie motor/baterie, o combinaţie PV/baterie, sau un sistem hibrid)

Cum poate fi optimizat un sistem existent (cum ar fi imbunatatit managementului sau mărirea generatorului PV)?

Cu cât va fi mai scump sistemul când satisface necesităţile suplimentare (cum ar fi o rată mare a acoperirii solare sau securitatea alimentării cu energie)?

Cum se vor schimba costurile energiei produse când iese din perioada de funcţionare în condiţii limită (cum o sa fie atunci când avem nevoie de mai multă energie decât cea planificată)?

În plus la studierea locaţiilor specificate şi a sistemelor, unele studii de bază pot conduce la rezultate ca:

Ce efecte ar avea preţul unei componente din costurile totale (cum ar fi 50% preţul mai mic pentru modulele PV)?

Cum ar fi schimbarea ultimului tip de sistem scump în conformitate cu condiţiile meteorologice, atunci când viteza vântului variază?

Cum ar fi schimbarea proiectării sistemului optim în conformitate cu condiţiile limită economice (cum ar fi rata de rambursare a investiţiei sau costurile resursei umane)?

Înainte ca un sistem electric solar să fie construit, proiectanţii sistemului şi cel care îl instalează ar trebui să simuleze funcţionarea sistemului folosind un program pe calculator. Pentru un raport ridicat de energie electrică introdusă în reţea, clientul ar trebui să ştie ce randament este aşteptat de la sistem şi care sunt costurile efective ale diferitelor sisteme. Cu ajutorul programelor de simulare, companiile de instalaţii pot de asemenea demonstra clienţilor lor productivitatea unui sistem electric solar. Datorită interfeţei grafice prietenoase, mai multe programe pot fi folosite pentru acest scop. Calculele maximului de energie proiectat, fezabilitatea economică şi emisiunile reduse demonstrează avantajele sistemelor propuse şi oferă motive bune pentru achiziţionarea lor.În trecut, furnizorii de sisteme fotovoltaice se bazau,de altfel, pe experienţa lor în proiectarea acestor sisteme. Astăzi cu ajutorul programelor profesionale pe calculator pot crea sisteme rapid şi în acelaşi timp realiza o prognoză precisă a randamentului energetic. Cu toate acestea ei trebuie să fie familiarizaţi cu programele pe care le folosesc.Când diferite configuraţii ale sistemului sunt luate în considerare, fiecare dintre acestea poate fi rapid simulată pentru a determina optimul energetic, economic şi ecologic. Când parametrii diferă de medie, efectul variaţiei performanţei sistemului poate fi calculat folosind un program de simulare potrivit.Înainte ca simulările să fie efectuate, proiectanţii sistemului ar trebui să realizeze un model preliminar şi să testeze randamentul energiei. În acest mod proiectarea de sisteme neperformante poate fi evitată şi rezultatele simulării pot fi evaluate obiectiv.Alegerea unor valori de intrare corecte pentru fiecare sistem este un factor decisiv pentru acurateţea rezultatelor simulării. În unele programe, valorile de intrare automat verificate conform standardelor. Aceasta asistă la evitarea greşelilor majore de dimensionare ce pot apărea. Anumite programe ajută în alegerea dimensiunilor optime

ale sistemului prin folosirea funcţiilor de optimizare şi prin compararea automată a variaţiilor simulate.

Beneficii tehnice provenite de la generarea distribuită de energie electricăIn contrast cu problemele care au fost discutate până acum, generarea distribuită poate dealtfel să fie văzută ca o oportunitate în ţări şi regiuni cu reţele slabe. În proiectele demonstrative, sistemele fotovoltaice sunt deja folosite pentru îmbunătăţirea calităţii sursei de energie, pentru crearea unor mai bune condiţii de funcţionare pentru echipamente şi pentru reducerea costurilor de funcţionare a reţelei şi costurile energiei electrice. În Germania si de asemenea Europa, introducerea generatoarelor distribuite este văzută din ce in ce mai mult ca o măsura pentru a imbunatăti calitatea sursei de energie şi pentru a reduce costurile totale ale sistemului pe termen îndelungat. Potenţialele beneficii pot fi deja exploatate în câteva segmente ale reţelei în ziua de azi:

reducerea pierderilor în liniile electrice şi transformatoare;condiţii mai favorabile de funcţionare a echipamentului (deteriorarea transformatoarelor, cabluri, etc);valoarea investiţiilor pentru extinderea reţelelor sau pentru construcţii noi;contribuţia activă la serviciile sistemului (controlul tensiunii şi frecvenţei);calitate îmbunătăţită a tensiunii (exemplu: armonicile);surse de energie de rezervă mai multe pentru urgente, de exempluformaţii planificate de reţele izolate („insularizare ") după o cădere majoră a reţelei.Aceste consideraţii se aplică în general pentru regiuni cu reţele slabe. În acest context, reţele „slabe" pot fi acelea unde echipamentul funcţionează la limitele capacităţii sale sau unde dispariţii ale semnalului apar frecvent. În ţările în curs de dezvoltare şi subdezvoltate media pierderilor de transmisie în cabluri în astfel de reţele este peste 20%. Oricum, chiar şi în ţările industrializate sunt regiuni cu reţele ineficiente sau cu echipament depăşit, în care introducerea doriră a generatoarelor distribuite poate contribui la stabilizare. Sistemele PV au fost deja folosite la începutul anilor '90 pentru a asigura suport pentru reţeaua electrica şi pentru asigurarea costului investiţiilor pentru extinderea reţelei. În 1993, un sistem de 500 kw a fost instalat în Kerman, California pentru a sprijini o reţea de medie tensiune de 12 kv şi pentru a reduce încărcarea transformatorului de tensiune înaltă de 10,5 MVA. Amplasamentul a fost selectat pe baza corelării între radiaţia solară şi încărcare. Beneficiile tehnice şi economice ale sistemului, în afara de kilowaţii generaţi, au fost investigate în detaliu de mai mulţi parteneri în cooperare, incluzând serviciul public PG8E. Tabelul următor arată factorii de cost care au fost identificaţi:

Beneficiile neconvenţionale

Explicaţii $/(kW* a) Costurile externe Costuri pentru emisia de CO2 si NOX 31

Siguranţa Suportul de tensiune de 3 V (ţinând cont de 120 Vin reţelele de putere mica), reducerea duratei de suprimare pentru clienţi

4

Reducerea pierderilor 58,5 kWh/a pierderi mai mici de energie, 350 kVAR consum redus de putere reactivă

14

Rezistenţa/întreţinerea transformatorului

Reducerea temperaturii transformatorului la 4°C, o mare capacitate de transformare de 410 kW a transformatorului şi amânarea extinderii investiţiilor, o perioada mai mare între operaţiile

16

Extinderea capacităţii de transmisie a reţelei

Creşterea capacităţii de transmisie a întregului segment de reţea la 450 kW

45

Sarcini de vârf reduse 90% din sarcinile de vârf corelate cu generarea 28 Beneficii convenţionale

Puterea Capacitatea de generare mărita la 385 kW (ţinând cont de capacitatea scăderilor scurte)

12

Energia 1080 MWh/a producţie comparata cu costurile evitate de PG8E

143

Total 293

Sisteme fotovoltaice pentru alimentarea dispozitivelor şi a consumatoruilor mici

Un sistem fotovoltaic care alimentează un dispozitiv sau un consumator mic constă dintr-un generator fotovoltaic, un regulator (controller) de încărcare a acumulatorului, un acumulator şi un stabilizator (regulator de tensiune) (figura2).

Figura 2. Principiul de proiectare a unui sistem fotovoltaic pentru alimentarea unui dispozitiv sau a unui consumator mic (Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany).

ConsumatorStabilizator de

tensiune

Acumulator

Controller de

încărcare

Generator

fotovoltaic

În sistemele foarte mici, cum ar fi ceasurile sau calculatoarele de buzunar, generatorul fotovoltaic poate consta numai din câteva celule solare. Pentru a furniza o putere de ieşire mai mare, celulele solare se conectează în module solare. Pentru alimentarea anumitor produse sau aplicaţii se fabrică module standard, care furnizează o cantitate mai mică sau mai mare de energie. Aceste module standard sunt dimensionate să aibă o tensiune nominală între 15 şi 17 volţi astfel încât să fie capabile să încarce un acumulator cu tensiunea nominală de 12V.Când se alege un modul, atât puterea de ieşire, cât şi tensiunea nominală trebuie să fie corect dimensionate. În plus, acestea trebuie să aibă o construcţie mecanică astfel încât să reziste la condiţiile meteorologice şi climaterice. În funcţie de spaţiu disponibil şi de modul de integrare, de dimensiune geometrice, de proprietăţile fizice sau de modul de ataşare, şasiul modului joacă un rol important.Pentru a preveni supraîncărcarea bateriei sau descărcarea completă a acesteia se foloseşte un regulator (controller) de încărcare, montat între generatorul fotovoltaic şi acumulator. Regulatorul de încărcare conţine, de obicei şi o diodă de protecţie la descărcare, care previne descărcarea bateriei pe timp de noapte prin generatorul fotovoltaic. Un regulator de încărcare bun consumă foarte puţin şi are o tensiune de mers în gol scăzută, ceea ce protejează acumulatorul să nu se descarce.Acumulatorul înmagazinează energia produsă de generatorul fotovoltaic ţi o furnizează consumatorului în caz de vreme rea sau pe timpul nopţii.Dispozitivele care se alimentează de la generatorul fotovoltaic folosesc pentru stocare cel mai des baterii nichel – cadmiu (NiCd) sau nichel – metal. Totuşi se folosesc şi baterii cu plumb, baterii litiu – ion sau condensatori (numiţi şi condensatori dublu strat).În sistemele mici, alimentate de celule fotovoltaice, se folosesc în mod obişnuit baterii cu plumb. Astfel, pentru aplicaţiile mobile, cum ar fi consumatorii electrici din campinguri, de pe bărci sau din case de vacanţă, se folosesc modele speciale de materii de maşină, cu anozi de plumb extrasubţiri (numiţi şi baterii solare). În sistemele fotovoltaice care alimentează reşedinţe permanente, care au cicluri de încărcare/descărcare zilnice, se folosesc, de obicei, baterii cu anozi tubulari („OpzS”). Acestea au cicluri mari şi, prin urmare, durată de viaţă mai lungă. Adesea, în casele solare se folosesc baterii normale de maşină deoarece sunt mai uşor de procurat şi sunt mai ieftine.Pentru unele aplicaţii sunt utile baterii cu anozi fără întreţinere, al căror electrolit este menţinut într-o pâslă sau în gel. Acest tip de baterii emană de 100 de ori mai puţini vapori de acid sulfuric decât cele cu electrolit lichid, ceea ce le permite să fie instalate în aceiaşi incintă cu instalaţia electronică. Bateriile fără întreţinere nu prezintă scurgeri şi, de aceea, ele pot fi folosite în orice poziţie.

Ţinând cont de gradul de răspândire al generatoarelor PV, în general nu va fi necesar să se limiteze numărul sistemelor care pot fi integrate în reţelele existente în perspectiva viitorului apropiat. Limitările sunt aplicate în regiunile cu segmente de reţea ineficiente. Oricum gradul de implementare poate fi crescut considerabil chiar şi în astfel de regiuni şi poate fi crescut suportul pentru reţelele ineficiente. Restricţiile sau posibilele beneficii trebuie luate în considerare pentru cazurile individuale, ele

depind de condiţiile specifice privitoare la reţele, sarcini şi profilurile generării. Cu toate acestea, interacţiunile între sistemele PV şi reţele nu trebuie ignorate în segmentele de reţea cu un grad mare de implementare.Tendinţele actuale în generarea distribuită necesită o schimbare structurală substanţială în planificarea şi funcţionarea reţelei. În acelaşi timp, ele creează noi funcţii fezabile pentru sistemele PV şi invertoare. Valoarea adăugata poate fi creată prin oferirea de exemplu aşa numitelor servicii ale sistemului. Pregătirile necesare de exemplu în standardizarea comitetelor trebuie făcută în scurt timp, pentru ca investiţiile în reţele şi infrastructuri să aibă amortizare în câteva decenii. Administrarea integrală a multor generatoare distribuite şi administrarea coordonată a energiei electrice, căldură şi gaz, vor deschide noi oportunităţi, chiar şi în domeniul sistemelor fotovoltaice.

Există în lume un domeniu foarte larg de opţiuni şi tehnologii pentru: căldura solară (clădiri, încălzirea apei, solar termic); electricitatea solară fotovoltaică; electricitatea apelor cu debit mic; biomasa ca sursă de energie :căldură, combustibili, electricitate; deşeuri pentru căldură, electricitate ; îngrăşăminte(landfill),canalizare(sewage) & şi gazele de fermă(farm gas); energia vântului; energia valurilor; energia mareelor şi a curenţilor; căldura geotermică.

Oricum, este o greşeală majoră să considerăm dezvoltarea tehnologică ca fiind cea mai importantă cerinţă pentru viitorul surselor regenerabile de energie. În practică, acţiunea şi politica guvernamentală sunt factorii decisivi pentru promovarea utilizării acestor surse de energie. În figura 1 este arătată proporţia naţională a utilizării surselor de energie regenerabile în diferite ţări ale Europei. Se poate compara utilizarea energiilor regenerabile în diferite ţări (Austria şi Danemarca pentru moment). Numai cunoscând structura politică şi tradiţiile cu privire la protejarea mediului în cadrul fiecărei ţări, există posibilitatea înţelegerii utilizării în proporţii diferite a potenţialului de noi energii regenerabile ref.2.Astfel, în mod raţional putem explica mecanismele de piaţă pentru promovarea energiilor regenerabile în diferite ţări,începând cu legile obligatorii pentru energia electrică regenerabilă în Danemarca, Germania şi Spania, până la „obligaţiile” de înaltă competivitate şi reglementările existente în Marea Britanie .

Deşi viitorul strategic şi pe termen lung al utilizării surselor de energie regenerabile poate fi încurajator, deciziile de afaceri pe termen scurt rămân dificile, mai ales în ţările cu stimulente de piaţă restricţionate şi cu o informare publică deficitară. Următoarele comentarii relatează tacticile afacerilor. Cele „trei mari’’grupări tehnologice globale – radiaţia solară (termică şi

fotovoltaică),biomasa (inclusiv deşeurile) şi vântul vor avansa internaţional,dar cu mari variaţii între ţările care au realizat schimbări ale politicilor guvernamentale. Totuşi, producţia cu succes la scară mare trebuie să fie la scară mondială, astfel

încât variaţiile de piaţă între diferitele ţări să fie mediate.Aplicarea acestor tehnologii va deveni, per total,foarte extinsă.

Tehnologiile „locale” restante(hidro, valuri, maree, energia geotermică) necesită suport naţional special cu toate că afacerile vor fi speciale şi limitate.

Aprovizionarea cu energie electrică din sursele regenerabile depinde de conectarea simplă şi de plata corectă a acesteia; este vitală activitatea de lobby (influenţare) a „organismelor regenerabile” pentru liberalizarea industriei de aprovizionare cu energie electrică.

Cea mai accesibilă, mai aplicabilă şi mai durabilă dintre toate tehnologiile regenerabile este energia fotovoltaică, pentru care singurul handicap este costul de capital. Acest cost scade odată cu creşterea pieţei şi a experienţei, astfel încât tactica cea mai bună este menţinerea contactului permanent cu industria.

Pe măsură ce fiecare tehnologie regenerabilă se dezvoltă eficient, costurile scad. Informaţia este accesibilă , în special via web şi prin agenţiile specializate; oricum,cea mai bună informaţie vine de la personalul cu experienţă.

Un personal motivat, instruit şi informat, cu o experienţă proprie este esenţial.

Opţiunile şi potenţialul utilizării energiei regenerabilePotenţialul de folosire a energiei regenerabile poate fi împărţit în două mari categorii :

Producerea căldurii din sursele de energie regenerabile.Aceasta include combustibilul solid, lichid şi gazos, biomasa pentru producerea

căldurii, solarul termic şi energia geotermală.Producerea de energie electrică din resursele de energie regenerabile.

Acestea includ energia fotovoltaică, energia solar-termică, energia vântului şi hidroenergia, toate tipurile de centrale cu biomasă şi cu energie geotermală.Unele tehnologii de energie regenerabile permit generarea într-un singur proces atât a energiei electrice cât şi a căldurii, e.g. instalaţii de cogenerare bazate pe biomasă.Făcând o analiză a potenţialui de energii regenerabile, putem distinge mai multe tipuri de potenţial :Potenţialul teoreticPotenţialul teoretic de energii regenerabile este definit de legile naturii şi este o constantă fizică. În cazul energiei solare, insolaţia totală a suprafeţei pământului defineşte potenţialul teoretic al energiei solare folosite.Potenţialul tehnicPotenţialul tehnic de folosire a energiei regenerabile constituie numai o parte din potenţialul tehnic, fiind limitat de constrângerile tehnologiilor care pot utiliza potenţialul teoretic. Potenţialul tehnic poate fi extins prin progresul tehnologic, în cercetarea suplimentară.De exemplu, din cauza eficienţei limitate a modulelor PV, în prezent doar între 5 şi 20% din radiaţia solară poate fi folosită pentru generarea energiei solare PV. Potenţialul tehnic pentru PV este, de asemenea, limitat de faptul evident că doar în anumite zone pot fi instalate module solare.

În ansamblu, strategia energiilor regenerabile, trebuie de asemenea clasificată în: modulele PV, centralele termice solare şi colectoarele solare pentru producerea căldurii.De exemplu, în Germania spaţiul disponibil pentru utilizarea energiei solare a fost estimat la 800 km² suprafaţă de acoperiş, 150km² suprafaţă de faţadă şi 700km² suprafaţă de alte construcţii. Bazându-ne pe ipoteza împărţirii pieţei între colectoarele PV şi colectoarele solar-termice, potenţialul tehnic este de 84 TWh/a - generare de energie PV şi 1,540 PJ/a - căldură solară / 8/.Potenţialul economicPotenţialul economic pentru utilizarea energiilor regenerabile este bazat pe potenţialul tehnic şi este în continuare restricţionat de costurile producţiei de energii regenerabile, care sunt comparate cu anumite valori de referinţă. Creşterea potenţialului economic depinde foarte mult de selecţia acestor valori de referinţă.Potenţialul economic pe termen scurt poate fi determinat pe baza unei comparaţii între costurile actuale de generare a energiilor regenerabile şi costul pe termen scurt de generare a energiei nucleare sau a energiei fosile. Potenţialul economic pe termen lung poate fi determinat prin compararea costurilor de generare a energiilor regenerabile în viitor (2020) cu costurile generării energiei nucleare sau fosile pe termen lung în zone izolate.Toate analizele de cost vor lua în calcul costul extern al generării energiilor regenerabile şi deopotrivă, costurile energiei nucleare sau ale energiei fosile.Distincţia între costurile actuale de generare a energiilor regenerabile şi costurile aşteptate în viitor este foarte importantă.Experienţa actuală conduce la concluzia că nu este încă posibil să determinăm un singur indicator cheie care să caracterizeze impactul asupra mediului a consumurilor acestor materiale ca şi a consumurilor de energie. Oricum, câteva reziduuri listate în tabelul 4 sunt cunoscute ca fiind toxice şi deci procesele de producere a siliciului PV ar trebui optimizate pentru reducerea acestor reziduuri.Analiza celulelor solare cu straturi subţiri a arătat că deşi ele conţin subsţante toxice, cum ar fi cadmiu şi cupru, şi altele care sunt potenţial toxice în anumite reacţii, cum ar fi selenium sau teluriul, nu trebuie să ne aşteptăm la o concentraţie critică în timpul producţiei şi folosirii acestor module PV. Oricum, anumite emisii toxice care se produc în timpul producţiei celulelor ar trebui diminuate. Chiar dacă aceste module sunt expuse la foc sau lovire şi spălate de ploaie, emisia substanţelor toxice este limitată în toate cazurile la un nivel accepabil /16/.problemă mai serioasă este dezvoltarea unor proceduri potrivite pentru folosirea modulelor în straturi subţiri. Datorită toxicităţii cadmiumului, cel puţin modulele care conţin CdTe nu ar trebui depuse în sol. Este, deci, foarte important să creăm strategii adaptate pentru reciclarea modulelor PV în straturi subţiri.

Concluzii şi perspective

Punctul de pornire în promovarea utilizării produselor şi sistemelor de serie alimentate fotovoltaic trebuie să fie reducerea consumului de energie.

Exemplele listate- produsele industriale, telematice (transportul informaţiilor între sisteme) şi telecomunicaţiile arată că sistemele fotovoltaice pot înlocui sistemele convenţionale de energie în multe cazuri.În plus, prin independenţa faţă de reţeaua publică, dispozitivele fotovoltaice oferă numeroase avantaje: uşurinţa operării, costurile de întreţinere scăzute şi un impact mai mic asupra mediului datorită folosirii dispozitivelor fotovoltaice în locul bateriilor.În sistemele fotovoltaice „în afara reţelei” – neconectate la reţea, cuplarea generatoarelor fotovoltaice cu alte generatoare poate oferi şi o siguranţă mai mare de alimentare energetică în locurile cu mari fluctuaţii ale radiaţiei solare. În ciuda costurilor, aceste sisteme care alimentează produsele industriale sau sistemele la distanţă sunt mai economice decât extinderea reţelei publice de energie electrică. Aşa cum a spus directorul general al Companiei Nokia, Jorma Ollia: "Marile avantaje ale lumii mobile aparţin viitorului. Intrăm într-o nouă eră în care oamenii vor avea acces nelimitat la telefonie, Internet şi media digitală: oriunde, oricând, pentru toată lumea". Acelaşi lucru poate fi spus despre industria energiei fotovoltaice. Utilizarea reţelelor de informaţie şi comunicaţie accesibile peste tot şi tot timpul înseamnă deschiderea unei pieţe imense de produse fotovoltaice, de informare şi comunicare. Pentru energia fotovoltaică apare, astfel, o mare şansă de pătrundere pe piaţa produselor de informare şi comunicare cu un mare potenţial. Este evident faptul că energia provenită din sursele regenerabile de energie a devenit o preocupare majoră în economiile naţionale. Pentru multe tehnologii, în special cele legate de energia radiaţiei solare, a biomasei şi a vântului perioada înaltelor creşteri este deja evidentă la nivel global. Această creştere va continua pentru cel puţin 20 de ani de acum înainte. Eventual, industriile vor avea producţii ferme cu o mare dezvoltare.Cu toate acestea, în prezent există puţine motive pentru normalizarea afacerilor din cauza incertitudinilor prezentate de barierele instituţiilor dominante. Numai trecerea timpului cu noi manageri şi profesionişti pasionaţi şi instruiţi pot schimba prezentul incert al utilizării „energiilor verzi”.

Experienţa faţă de multitudinea de unităţi, arată că modulul solar este cea mai fiabilă componentă într-un sistem fotovoltaic.Preconizările asupra duratei de viaţă, mai mult de 20 ani, sunt realiste, după unii; după alţii durata de viaţă ar putea fi cel puţin 40 de ani. Pentru aplicaţiile exterioare, modulele cu celule pe bază de siliciu cristalin, domină piaţa şi o multitudine de companii oferă module standard şi la comandă. Modulele pe bază de straturi subţiti, cele mai multe pe bază de siliciu amorf, sunt preferate pentru aplicaţii casnice şi de mică capacitate. Există tipuri noi de module pentru domenii de putere mare, de exemplu pentru faţade, cu un impact mai scăzut pe piaţă. Modulele solare reciclate nu reprezintă o problemă presantă, dar câteva metode sunt deja dezvoltate.