Solární panely pro domácnost: jak vybrat ty nejlepší panely

Dnes se solární panely staly skutečnými zdroji alternativního napájení pro soukromý dům. Na trhu jsou široce zastoupeny a použití solární minielektrárny je docela výnosné. Tato situace je způsobena neustálým růstem výroby solárních panelů a doplňkových zařízení, poklesem cen systémových prvků a v důsledku toho i nákladů na výrobu.

Princip fungování solární baterie

Jakákoli solární baterie je fotovoltaický konvertor, který využívá světlo k výrobě elektrické energie. V současnosti má fotoelektrický jev v polovodičových materiálech praktickou hodnotu.

Účinek je založen na výskytu volných nosičů elektrického náboje v nehomogenních polovodičových strukturách při vystavení světelným fotonům. Je pozorován v různých polovodičích - na bázi křemíku, arsenidu galia, teluridu kadmia, velkých molekul polymerů.

Vzhledem k vzhledu volných nosičů, jejichž energie nestačí k překonání zakázaného pásu, se mezi elektrodami prvku vytvoří potenciální rozdíl (napětí). Při připojení vnějších obvodů mezi nimi vzniká elektrický proud.

Schéma solárních panelů

Fotočlánky na bázi různých polovodičů přeměňují různé části slunečního spektra na elektrickou energii.Krystalické křemíkové moduly tedy zachycují až 80 % záření s červeným posunem, filmové prvky na bázi amorfního křemíku mohou pracovat i v infračervené oblasti, oxid titaničitý pohlcuje fialové a ultrafialové paprsky.

V některých laboratorních vzorcích se vědci přiblížili hranici 50 %. Pokud se stejných výsledků dosáhne v průmyslové výrobě, mohou se náklady na výrobu snížit o více než polovinu ve srovnání se současnou úrovní.

Typy solárních panelů

Hlavním znakem klasifikace solárních modulů jsou polovodičové materiály použité při výrobě. Dnes je více než 80 % obsazeno solárními panely na bázi křemíku. Právě tyto typy se dočkaly nejširšího možného komerčního využití, nabízí je naprostá většina prodejců působících v oboru.

Křemíkové solární panely se zase dělí na:

Typy křemíkových solárních panelů

Monokrystalické křemíkové solární články

Monokrystalické solární články jsou elektricky propojené články vyrobené z tenkých (240 mikronů) křemíkových monokrystalických plátků. Optické osy jsou orientovány stejným směrem, je použit materiál vysoké čistoty (více než 99,99 %). To zajišťuje maximální účinnost konverze.S účinností teoreticky možnou pro křemíkový prvek 30% v sériových vzorcích dosahuje toto číslo 18-24%.

Navenek jsou monokrystalické baterie snadno rozeznatelné - mají sytě černou barvu, prvek je při řezání tvarován do pravidelného čtverce (obdélníku) s ořezanými rohy.

Technologie na výrobu takových solárních článků je rekordmanem z hlediska nákladů mezi křemíkovými články. Vysoké náklady na výrobu se vysvětlují složitými procesy čištění surovin, pěstováním monokrystalu a jeho přesným řezáním.

V důsledku toho mají monokrystalické baterie nejvyšší cenu - asi 0,9-1,1 dolaru za 1 W výkonu.

Takové prvky mají i další vážnou nevýhodu – díky přesné orientaci optických os krystalů lze dosáhnout optimálního návratu pouze tehdy, když sluneční paprsky dopadají kolmo k rovině prvku. S významnou změnou úhlu osvětlení, stejně jako v rozptýleném světle, je pozorován prudký pokles generace.

Polykrystalické křemíkové články

Polykrystalické křemíkové články

V polykrystalických bateriích článek obsahuje množství krystalů s náhodnou orientací optických os. Jejich výroba nevyžaduje suroviny s vysokým stupněm čištění - lze využít druhotné zdroje (zejména recyklované křemíkové baterie), odpady z hutní výroby.

V důsledku toho jsou výrobní náklady výrazně sníženy. To však také snižuje účinnost konverze - nejlepší vzorky vykazují účinnost 15-18%.

Navenek jsou polykrystalické pravidelné obdélníkové desky nasycené modré barvy. Náklady na generování „modrých“ panelů jsou asi 0,7-0,9: na 1 W.Zároveň vykazují výrazně menší snížení difúzního osvětlení a dopadu světla v jiných úhlech než 90 stupňů.

Amorfní silikonové baterie

Jsou vyrobeny z amorfního (nekrystalického) křemíku a-Si nanesením par hydridu křemíku na pružný substrát. Výsledkem je stabilní fotoelektrický efekt již při tloušťce filmu několik mikronů.

Technologický postup je výrazně levnější díky minimálnímu množství požadovaných křemíkových surovin, sníženým nárokům na jeho čistotu a absenci složitých operací, jako je pěstování krystalu a jeho řezání.

Účinnost konverze je asi 8-11%, náklady na výrobu se pohybují v rozmezí 0,5-0,7% na 1W. Hlavní nevýhodou takových baterií je nízká konverzní účinnost, která vyžaduje velkou plochu pro zajištění potřebného výkonu. Je to však více než kompenzováno schopností instalace na jakýkoli povrch - flexibilní podklad nevyžaduje ani základny a speciální konstrukce pro instalaci.

Moderní polymorfní moduly navíc mohou pracovat v infračerveném rozsahu, což výrazně snižuje ztráty účinnosti při difúzním osvětlení. V důsledku toho dnes podíl amorfních prvků tvoří asi 10 % světového trhu.

Tenkovrstvé CdTe baterie

Tenkovrstvé CdTe baterie

Solární články na bázi teluridu kadmia (CdTe) se mohou stát skutečnou alternativou křemíkových článků. V současnosti vykazují účinnost konverze v průměru o 20 % vyšší než podobný amorfní křemík za cenu o 20 % nižší.Toho je dosaženo díky jedinečným vlastnostem polovodiče, který poskytuje optimální pásmovou mezeru.

Takové panely se vyrábějí nanášením vrstvy polovodičového materiálu na tenké filmy. Technologie je zatím dostupná omezenému počtu výrobců, ale sériovou výrobu takových baterií již zahájila americká společnost First Solar.

Polymerové solární panely

V polymerových solárních modulech zajišťuje fotoelektrický efekt vrstva „polymerního polovodiče“ – velké molekuly organických sloučenin. V současné době se technologie takových výrobků blíží nasazení velkovýroby (některé evropské firmy již zavedly komerční výrobu).

Polymerové solární panely

Účinnost konverze takových zařízení se odhaduje v rozmezí 8-11 %. Díky rekordně levné výrobě, použití flexibilních polymerních materiálů a absenci problémů s likvidací budou polymerové solární moduly v blízké budoucnosti schopny vážně konkurovat již vyrobeným produktům.

Výrobci také aktivně vyvíjejí solární panely založené na:

Výběr solárních panelů

Při výběru solárních panelů je nutné určit nejen typ, ale také elektrické parametry – výkon a napětí.

Typ

Vyberte typ solárního panelu z podmínek oslunění (počet slunečných dnů, intenzita záření):

• Monokrystalické křemíkové baterie jsou tedy docela vhodné pro instalaci v jižních oblastech.
• Ve středním pruhu a na dalších ruských územích by nejlepší možností byly polykrystalické panely, které se dobře osvědčily v podmínkách rozptýleného osvětlení.
• V severních zeměpisných šířkách by měla být věnována větší pozornost amorfním modulům, které umožňují vytvořit významnou oblast baterie bez dalších instalačních prací.

Pozornost vyžaduje i kategorie kvality. V označení baterií je tento parametr označen jako Grade A, B nebo C. Ceteris paribus by měly být preferovány produkty Grade A - vydrží 20-30 let s malou (ne více než 20%) degradací.

Nižší kvalitativní kategorie jsou výrobkům přiřazeny na základě výsledků továrních zkoušek, které během provozu odhalí odchylku od jmenovitých parametrů maximálně 5 % (třída B) a 30 % (třída C).

Výkon a napětí

Výkon panelů je určen následovně:

• Vypočítejte průměrnou celkovou spotřebu energie (podle ukazatelů elektroměru, účtů za elektřinu). Pro průměrnou denní spotřebu jsou měsíční údaje vyděleny počtem dní.
• K získanému výsledku se přičte 20-30 %, aby se získala marže, přičemž se bere v úvahu konverzní faktor (ztráty v nabití baterie a provoz střídače).
• Na základě získaných dat je vypočítán výstupní výkon panelů s přihlédnutím k délce denního světla. Pro výpočty se bere 6 hodin, respektive energie baterie by měla překročit průměrnou spotřebu 4krát.
• Vyberte napětí panelu. Výrobci zpravidla nabízejí baterie s výstupním napětím 12V.Pro nabití akumulačních zařízení a zvýšení účinnosti přeměny stejnosměrného napětí na střídavé napětí na střídači (zejména při vysokém výkonu) je však výhodnější mít hodnoty vyšší.
  Standardní použití:
  • 12 V pro systémy do 1 kW.
  • 24 V nebo 36 V - do 5 kW.
  • 48 V - více než 5 kW.

Taková napětí se získají zapojením panelů do série.

• Špičkový výkon je určen součtem výkonu všech spotřebičů v domě.
• Špičkový výkon je stanoven s rezervou 10-20%, například pro startovací proudy elektromotorů a provoz topných těles teplovodního systému, praní a myček nádobí atd.
• Špičkový výkon určuje maximální proud panelů.
• Referenční knihy zjišťují koeficient slunečního záření (v létě a v zimě) pro danou oblast.

Pro další výpočty použijte vzorec:

P = Kc * Wn * Ki, s přihlédnutím k

• Кс – sezónní koeficient, pro letní čas se rovná 0,5, pro zimní - 0,7;
• Ki je koeficient slunečního záření pro letní a zimní čas;
• Wn je jmenovitý výkon panelu.

Po výběru několika modelů baterií v katalozích výrobců se pro každý z nich vypočítá výkon v zimě a v létě.

Poté se požadovaný počet panelů určí vydělením výše vypočtené průměrné spotřeby energie (s rezervou) výrobním výkonem. Výpočty se provádějí pro zimní a letní období, v důsledku toho mají větší hodnotu.

Po výpočtech zkontrolujte:

Instalace solárních panelů

Na instalaci solárních panelů nejsou kladeny žádné přísné požadavky. Solární kolektor lze namontovat pod úhlem, na svislou nebo vodorovnou plochu. Současně jsou pevné panely (mono- a polykrystalické) instalovány na pevný rám, upevněný v upevňovacích bodech pomocí kompletních spojovacích prvků. Baterie na elastické podložce umožňují pokládání na nerovné povrchy (například zvlněná střecha).

Spojení mezi panely se provádí lankovými vodiči s koncovkami. Průřez proudovodných prvků se vypočítá z hodnoty jmenovitého a maximálního proudu.

Při výběru místa a úhlu instalace je třeba vzít v úvahu hlavní podmínku pro maximální generování - dopad slunečního záření kolmo k rovině baterie.

Toho lze dosáhnout:

U monokrystalických panelů je navíc zásadní postarat se o absenci stínění – v rozptýleném světle jejich účinnost dramaticky klesá.

Často se ptali

Videorecenze s výpočty pro solární panely