mini|desno|300px|Fotonaponska elektrana za proizvodnju električne struje je primjer mrežnog fotonaponskog sustava. mini|desno|300px|Fotonaponska elektrana Waldpolenz (Njemačka) snage 40 MW, radi od 2008. u blizini Leipziga , "Waldpolenz Solar Park", publisher=Juwi
Fotonaponska elektrana ili sunčeva fotonaponska elektrana je fotonaponski sustav koji ima mrežni sustav, a to znači da proizvedenu električnu energiju predaje u elektroenergetski sustav, za razliku od samostalnog ili otočnog sustava u kojima proizvedenu električnu energiju najčešće skladištimo u baterije ili akumulatore. Fotonaponske elektrane omogućuje izravnu pretvorbu sunčeve energije u električnu i predstavljaju jedan od najelegantnijih načina korištenja energije Sunca. Način rada fotonaponskog (FN) sustava zasniva se na fotonaponskom efektu. Osnovni elektronički elementi u kojima se događa fotonaponska pretvorba nazivaju se sunčani članci. U praktičnim su primjenama sunčani članci međusobno povezani u veće cjeline koje se zovu fotonaponske ploče ili fotonaponski moduli. Fotonaponske ploče osiguravaju mehaničku čvrstoću, te štite sunčane članke i kontakte od korozije i vanjskih utjecaja. Osim fotonaponskih ploča, FN sustav sastoji se od pretvarača (inverter), baterija za pohranu električne energije, regulatora punjenja baterija i dovoda energije potrošačima, zaštitnih uređaja, nosača modula i potrebnih električnih instalacija.
U naseljenim mjestima električna mreža je svugdje izgrađena. Na tim položajima je moguće izgraditi mrežni sustav ili fotonaponsku elektranu, jer su zakonski oviri za tu mogućnost stvoreni. U Europi su tipični mrežni sustavi s takozvanim inteligentnim inverterom (pretvarač), koji uz veliku pogonsku sigurnost uključuje sustav na električnu mrežu. Karakteristika inteligentnog invertera je da električnu energiju koju proizvodi fotonaponski sustav, usklađuje s parametrima mreže. Druga karakteristika je da u slučaju nestanka električne energije isključuje sunčev sustav s mreže. Za to postoji više razloga ali prvenstveno sigurnosni, da pri mogućem održavanju električne mreže ne ugrožava radnike koji rade na mreži.
U današnje vrijeme sve je više fotonaponskih elektrana, koje višak proizvedene energije preko posebnog dvosmjernog brojila isporučuju u distribucijsku mrežu po poticajnoj cijeni. Za tu opciju potrebno je prethodno ishoditi rješenje o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača i s operaterom tržišta sklopiti ugovor o otkupu električne energije. Ugovor se sklapa na razdoblje od 12 godina, a poticajna cijena za fotonaponske elektrane instalirane snage do uključivo 10 kW iznosi 3,40 kuna/kWh. Najveća prepreka za veču rasprostranjenost sunčanih elektrana je zasad osim visoke cijene investicije i dugotrajna procedura ishođenja dokumentacije.
Mrežni fotonaponski sustavi mini|desno|300px|Sunčeve fotonaponske elektrane su primjer mrežnog fotonaponskog sustava. mini|desno|300px|Fotonaponski sustav priključen na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije.
Mrežni fotonaponski sustavi koriste javnu mrežu kao spremnik i ne trebaju akumulatore, već u takozvanom interaktivnom režimu viškove danju za sunčanog vremena predaju mreži, a noću i u uvjetima manje insolacije iz mreže se pokrivaju manjkovi. Jedan od takvih sustava je „Solarni krov Špansko-Zagreb“, snage 7,14 kW, koji je pušten u rad u srpnju 2003., kao pilot projekat namijenjen za napajanje električnom energijom trošila u obiteljskoj kući i viškom električne energije predane u elektroenergetski sustav.
Postoje i pasivni sustavi koji rade na akumulatore, a javnu mrežu koriste samo kao pričuvni izvor, kada FN ploče ne mogu proizvesti dovoljne količine električne energije, ili primjerice kada su akumulatori prazni. Takvi sustavi se rjeđe susreću u praksi jer nisu ekonomski isplativi. U današnje vrijeme najisplativije rješenje su fotonaponske elektrane, koje višak proizvedene energije preko posebnog dvosmjernog brojila isporučuju u distribucijsku mrežu po poticajnoj cijeni.
Za tu opciju potrebno je prethodno ishoditi rješenje o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača i s operaterom tržišta sklopiti ugovor o otkupu električne energije. Ugovor se sklapa na razdoblje od 12 godina, a poticajna cijena za sunčane elektrane instalirane snage do uključivo 10 kW iznosi 3,40 kuna/kWh. Najveća prepreka za veču rasprostranjenost sunčanih elektrana je zasad osim visoke cijene investicije i dugotrajna procedura ishođenja dokumentacije.Proizvodnja električne energije autonomnim i mrežnim sustavina , www.centar-energije.com, 2011.
Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije Tako priključeni fotonaponski sustavi na javnu mrežu preko kućne instalacije pripadaju distribuiranoj proizvodnji električne energije. Dakle, oni omogućuju povezivanje na sustave priključene uglavnom na niskonaponsku razinu elektroenergetskog sustava. U većini se zemalja Europske unije, s obzirom na instaliranu snagu, ovakvi fotonaponski sustavi mogu podijeliti do 30 kW, od 30 kW do 100 kW i preko 100 kW. Primjena ovih fotonaponskih sustava je njihova ugradnja na krovove građevina (kose ili ravne) ili ugradnja u fasade građevina. Za ugradnju većih fotonaponskih sustava na raspolaganju su velike kose ili ravne površine stambenih građevina, proizvodnih hala, športskih dvorana, ugostiteljskih objekta, parkirališne površine itd.
Usavršavanjem rada manjih fotonaponskih sustava počeli su se na građevinama ugrađivati i sustavi većih snaga i do 1 MW. Zanimljivi primjeri su zračna luka u Münchenu (Njemačka), s ugrađenim fotonaponskim pločama snage 475 kW i Vatikan, gdje će se nakon nedavne ugradnje 2 400 fotonaponskih ploča, ukupne površine 5 000 m2 na krovištu dvorane „Nervi“ (koja služi za opće audijencije), godišnje dobivati oko 300 MWh električne energije. "Prva komercijalna sunčana fotonaponska elektrana u Slavoniji je naš novi član ", www.energeticar.hr, 2011.
Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu Ovi sustavi su izravno priključeni na javnu energetsku mrežu i svu proizvedenu električnu energiju predaju u elektroenergetski sustav. Za njih je karakteristična veća snaga i uglavnom se ugrađuju na većim površinama, u blizini elektroenergetske mreže. Za ove sustave se može reći da predstavljaju prave sunčeve fotonaponske elektrane. Obično zahtijevaju od 30 do 40 m2 površine za jedan kW snage, što je oko tri do četiri puta više u odnosu na kristalne module ili šest puta više u odnosu na module tankog filma instalirane na kosim krovovima. S obzirom na instaliranu snagu ovi fotonaponski sustavi dijele se na one snage do 10 MW, od 10 MW do 30 MW i snage veće od 30 MW. "Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežu", Ranko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović, www.obnovljivi.com, 2012.
Jedna od najvećih sunčevih FN elektrana je trenutno sunčeva fotonaponska elektrana Sarnia (Ontario), u Kanadi, s instaliranom snagom od 80 MW izmjenične električne energije (97 MW istosmjerne električne struje), te godišnjom proizvodnjom 120 000 MWh. Druga je sunčeva fotonaponska elektrana Montalto di Castro u Italiji, s instaliranom snagom od 72 MW izmjenične električne energije (84 MW istosmjerne električne struje). Najveće fotonaponske elektrane u svijetu su:
+ Najveće fotonaponske elektrane u svijetuFotonaponska elektrana DržavaKoordinate Nominalna snaga (MWp) Godišnja proizvodnja (GWh) Opis Charanka "Preparations in full swing for opening of ‘Gujarat Solar Park’" Indija 214 Očekuje se do 500 MW. Golmud newspaper=China Central Television, 2011. Kina 200 317 Completed October 2011 Agua CalienteUtility-scale with a capital ‘U’: First Solar’s Agua Caliente PV project pushes toward initial power SAD 200 Očekuje se 290 MW (AC), 348 MW (DC) do 2014. PerovoDenis Lenardic Large-scale photovoltaic power plants ranking 1 - 50 PVresources.com, 2011. Ukrajina 100 133В Крыму построили крупнейшую солнечную электростанцию в мире Završena 2011.Sarnia Kanada 97CPS Energy ratchets up investment in solar 120 U gradnji od 2009. do 2010. Brandenburg-BriestEurope's largest solar park to open this year Njemačka 91 Puštena u rad 2011. Finow Tower Njemačka 84.7 Montalto di Castro Italija 84.2 U gradnji od 2009. do 2010. Eggebek "Energy and Technology Park Eggebek", 2011., publisher=photon.info Njemačka 83,6 Puštena u rad 2011. Senftenberg Njemačka 82 Završen II i III korak 2011.
Fotonaponske elektrane u Hrvatskoj mini|desno|300px|Fotonaponska elektrana Petrokov ukupne snage 400 kW je trenutno najveća fotonaponska elektrana u Hrvatskoj. Kada je riječ o Hrvatskoj, prema podacima za Europu i ostatak svijeta, možemo zaključiti da je tržište sunčevom energijom tek u počecima razvoja. Prema podacima Hrvatskog operatera tržišta energije (HROTE) o povlaštenim proizvođačima s kojima HROTE ima sklopljen ugovor o otkupu električne energije, do početka veljače 2011 instalirano je 20 fotonaponskih elektrana, ukupne snage 408,48 kW. Prema podacima iz Pregleda projekata upisanih u Registar OIEKPP izdanima od strane Ministarstva gospodarstva, rada i poduzetništva registrirano je 126 fotonaponskih elektrana ukupne snage 53,93 MW. Kao i u svijetu, tako i u Hrvatskoj, poticaji i otkupna cijena električne energije imaju veliku ulogu u izgradnji novih sunčevih fotonaponskih elektrana. Otkupna cijena u Hrvatskoj se svake godine povećava. "Gotovo 2 MW iz hrvatskih FN sustava", www.energetika-net.com, 2012.
Fotonaponska elektrana Petrokov 14. lipnja 2012. je na južnim krovovima skladišta tvrtke Petrokov, u naselju Sveta Klara u Zagrebu, u pogon svečano pušten fotonaponski sustav ukupne snage 400 kW - trenutno najveća fotonaponska elektrana u Hrvatskoj. Investicija u projekt je iznosila 9 milijuna kuna, a povrat se očekuje za 9,5 godina. Na krovovima je ukupno postavljeno 3 000 m2 fotonaponskih ploča ukupne snage blizu 400 kWp. Sustav će proizvoditi oko 400 MWh električne energije godišnje, što je dovoljno za opskrbu 130 kućanstava. Radom ove elektrane će se godišnje uštedjeti 232 tone emisija stakleničkog plina CO2. Na svim krovovima, a ukupno ih je 7, prvo je postavljena podkonstrukcija na koju su postavljeni fotonaponske ploče. Postavljena je tzv. križna podkonstrukcija čime se dobilo s jedne strane na čvrstoći i pouzdanosti glede opterećenja, a s druge strane na odvođenju topline s donje strane fotonaponskih ploča, jer povišenje temperature negativno utječe na stupanj djelovanja fotonaponskih članaka. Fotonaponski sustav ima više od 2 000 fotonaponskih ploča, postavljenih pod kutom 25°, dok nazivna snaga jednog modula iznosi 185 Wp.
Fotonaponske ploče su sastavljeni od visokokvalitetnih monokristalnih silicijevih fotonaponskih članaka koji imaju stupanj djelovanja od 16,3%. Imaju jamstveni rok od 10 godina, nakon kojih im učinkovitost pada na 90%, a nakon 25 godina učinkovitost im pada na 80%. Fotonaponske ploče se spajaju serijski i na svakom krovu je postavljeno 297 komada fotonaponskih ploča. Ukupno se koristi 21 izmjenjivač istosmjerne u izmjeničnu struju, a nazivna snaga svakog izmjenjivača iznosi 17 kW. Izmjenična struja je dovedena do posebne transformatorske stanice. "Sunčane elektrane Petrokov", www.obnovljivi.com, 2012.
Fotonaponska elektrana Kukuljanovo Fotonaponska elektrana Kukuljanovo se nalazi u Industrijskoj zoni Kukuljanovo (nedaleko Rijeke), a njena ukupna snaga je 282,94 kWp. Ukupna investicija za projekt prelazi 500 000 eura, a povrat investicije bi trebao biti u roku od 6 godina. Godišnja proizvodnja bi trebala biti oko 300 MWh. Za projekt se koriste 1 204 fotonaponskih ploča (svaka snage 235 W), a cijela elektrana se rasprostire na 2 000 m2. Osim ove elektrane investitor trenutačno gradi još veću fotonaponsku elektranu snage 315 kWp u gospodarskoj zoni Čaporice nedaleko Trilja. "Solarna elektrana u industrijskoj zoni Kukuljanova puštena u pogon", www.obnovljivi.com, 2012.
Fotonaponska elektrana Tehnix