Aurinkopaneelit kotiin: kuinka valita parhaat paneelit

Nykyään aurinkopaneeleista on tullut todellisia vaihtoehtoisia virtalähteitä omakotitalolle. Ne ovat laajalti edustettuina markkinoilla, ja aurinkoenergian minivoimalan käyttö on varsin kannattavaa. Tämä tilanne johtuu aurinkopaneelien ja lisälaitteiden tuotannon jatkuvasta kasvusta, järjestelmäelementtien hintojen laskusta ja sen seurauksena tuotantokustannuksista.

Aurinkopariston toimintaperiaate

Mikä tahansa aurinkoakku on aurinkosähkömuunnin, joka käyttää valoa sähköenergian tuottamiseen. Tällä hetkellä puolijohdemateriaalien valosähköisellä vaikutuksella on käytännön arvoa.

Vaikutus perustuu vapaiden sähkövarauksenkantajien ilmaantuvuuteen epähomogeenisissa puolijohderakenteissa, kun ne altistetaan valolle fotoneille. Sitä havaitaan erilaisissa puolijohteissa - perustuen piihin, galliumarsenidiin, kadmiumtelluridiin, suuriin polymeerimolekyyleihin.

Vapaiden kantajien ilmaantumisen vuoksi, joiden energia ei riitä kaistavälin voittamiseksi, elementin elektrodien välille muodostuu potentiaaliero (jännite). Kun ulkoiset piirit kytketään, niiden välille syntyy sähkövirta.

Aurinkopaneelien kaavio

Eri puolijohteisiin perustuvat valokennot muuntavat auringon spektrin eri osia sähköenergiaksi.Täten kiteiset piimoduulit sieppaavat jopa 80 % säteilystä punasiirtymällä, amorfiseen piiin perustuvat kalvoelementit voivat toimia myös infrapuna-alueella, titaanidioksidi absorboi violetit ja ultraviolettisäteet.

Joissakin laboratorionäytteissä tutkijat saavuttivat 50 prosentin rajan. Jos teollisuustuotannossa saavutetaan samat tulokset, voidaan tuotantokustannuksia alentaa yli puolet nykytasosta.

Aurinkopaneelien tyypit

Aurinkomoduulien luokituksen pääpiirre on valmistuksessa käytetyt puolijohdemateriaalit. Nykyään yli 80 % on piipohjaisten aurinkopaneelien käytössä. Juuri nämä tyypit ovat saaneet mahdollisimman laajan kaupallisen käytön, niitä tarjoaa valtaosa alalla työskentelevistä myyjistä.

Pii-aurinkopaneelit puolestaan ​​​​jaetaan:

Pii-aurinkopaneelien tyypit

Monokiteiset piiaurinkokennot

Yksikiteiset aurinkokennot ovat sähköisesti kytkettyjä kennoja, jotka on valmistettu ohuista (240 mikronia) piimonokiteisistä kiekoista. Optiset akselit on suunnattu samaan suuntaan, käytetään erittäin puhdasta materiaalia (yli 99,99 %). Tämä varmistaa maksimaalisen muunnostehokkuuden.Teoriassa piielementin 30 %:n hyötysuhteella sarjanäytteissä luku saavuttaa 18-24 %.

Ulkoisesti yksikideakut on helppo erottaa - niillä on syvä musta väri, elementti on muotoiltu säännölliseksi neliöksi (suorakulmioksi), jossa on leikatut kulmat.

Tällaisten aurinkokennojen tuotantotekniikka on piikennojen kustannusten ennätys. Korkeat tuotantokustannukset selittyvät monimutkaisilla raaka-aineiden puhdistusprosesseilla, yksikiteen kasvattamisella ja tarkalla leikkaamisella.

Tämän seurauksena yksikiteisillä akuilla on korkein hinta - noin 0,9-1,1 dollaria per 1 W teho.

Tällaisilla elementeillä on myös toinen vakava haittapuoli - johtuen kiteiden optisten akselien tarkasta suunnasta, optimaalinen tuotto voidaan saada vain, kun auringonsäteet putoavat kohtisuoraan elementin tasoon nähden. Merkittävällä muutoksella valaistuskulmassa sekä hajaantuneessa valossa havaitaan jyrkkä sukupolven väheneminen.

Monikiteiset piikennot

Monikiteiset piikennot

Monikiteisissä akuissa kenno sisältää useita kiteitä, joiden optiset akselit ovat satunnaisessa suunnassa. Niiden tuotanto ei vaadi raaka-aineita, joilla on korkea puhdistusaste - sekundäärisiä lähteitä (erityisesti kierrätettyjä piiparistoja), metallurgisen tuotannon jätettä voidaan käyttää.

Tämän seurauksena valmistuskustannukset pienenevät huomattavasti. Tämä kuitenkin vähentää myös muunnostehokkuutta - parhaat näytteet osoittavat tehokkuutta 15-18%.

Ulkoisesti monikiteiset ovat säännöllisiä suorakaiteen muotoisia, kylläisen sinisen värisiä levyjä. "Sinisten" paneelien tuottamisen kustannukset ovat noin 0,7-0,9: per 1 W.Samalla ne osoittavat huomattavasti vähemmän hajavalaistuksen ja valon tulon vähenemistä muissa kuin 90 asteen kulmissa.

Amorfiset piiparistot

Ne on valmistettu amorfisesta (ei-kiteisestä) piistä a-Si kerrostamalla piihydridihöyryä joustavalle alustalle. Tuloksena saadaan stabiili valosähköinen vaikutus jo useiden mikrometrien kalvonpaksuudella.

Teknologinen prosessi on huomattavasti halvempi johtuen vaadittavien piiraaka-aineiden vähimmäismäärästä, sen puhtausvaatimusten vähenemisestä ja monimutkaisten toimintojen, kuten kiteen kasvattamisen ja leikkaamisen, puuttumisesta.

Muunnoshyötysuhde on noin 8-11 %, tuotantokustannukset ovat 0,5-0,7 % per 1 W. Tällaisten akkujen suurin haittapuoli on alhainen muunnostehokkuus, joka vaatii suuren alueen tarvittavan tehon tuottamiseksi. Sitä kuitenkin kompensoi kyky asentaa mille tahansa pinnalle - joustava alusta ei vaadi tasaisia ​​alustoja ja erikoisrakenteita asennukseen.

Lisäksi nykyaikaiset polymorfiset moduulit voivat toimia infrapuna-alueella, mikä vähentää merkittävästi tehokkuushäviöitä hajavalaistuksessa. Tämän seurauksena amorfisten alkuaineiden osuus on nykyään noin 10 % maailmanmarkkinoista.

Ohutkalvoiset CdTe-akut

Ohutkalvoiset CdTe-akut

Kadmiumtelluridiin (CdTe) pohjautuvista aurinkokennoista voi tulla todellinen vaihtoehto piikennoille. Tällä hetkellä niiden muunnostehokkuus on keskimäärin 20 % korkeampi kuin vastaava amorfinen pii 20 % alhaisemmalla hinnalla.Tämä saavutetaan puolijohteen ainutlaatuisten ominaisuuksien ansiosta, mikä tarjoaa optimaalisen kaistavälin.

Tällaiset paneelit valmistetaan levittämällä ohuille kalvoille kerros puolijohdemateriaalia. Tekniikka on edelleen rajoitetun määrän valmistajien saatavilla, mutta tällaisten akkujen sarjatuotannon on jo käynnistänyt amerikkalainen First Solar.

Polymeeriset aurinkopaneelit

Polymeerisissa aurinkomoduuleissa valosähköisen vaikutuksen tarjoaa kerros "polymeeripuolijohdetta" - suuria orgaanisten yhdisteiden molekyylejä. Tällä hetkellä tällaisten tuotteiden teknologia on lähellä laajamittaisen tuotannon käyttöönottoa (jotkut eurooppalaiset yritykset ovat jo perustaneet kaupallisen tuotannon).

Polymeeriset aurinkopaneelit

Tällaisten laitteiden muunnostehokkuuden arvioidaan olevan 8-11 %. Ennätyksellisen halvan tuotannon, joustavien polymeerimateriaalien käytön ja hävitysongelmien puuttumisen vuoksi polymeeriset aurinkopaneelit pystyvät lähitulevaisuudessa kilpailemaan vakavasti jo valmistettujen tuotteiden kanssa.

Valmistajat kehittävät myös aktiivisesti aurinkopaneeleja, jotka perustuvat:

Aurinkopaneelien valinta

Aurinkopaneelien valinnassa on määritettävä paitsi tyyppi, myös sähköiset parametrit - teho ja jännite.

Tyyppi

Valitse aurinkopaneelin tyyppi säteilyolosuhteista (aurinkoisten päivien lukumäärä, säteilyn voimakkuus):

• Joten monokiteiset piiparistot ovat varsin sopivia asennettavaksi eteläisille alueille.
• Keskikaistalla ja muilla Venäjän alueilla paras vaihtoehto olisi monikiteiset paneelit, jotka ovat osoittautuneet hyvin hajavalaistuksessa.
• Pohjoisilla leveysasteilla tulisi kiinnittää enemmän huomiota amorfisiin moduuleihin, jotka mahdollistavat merkittävän akkualueen luomisen ilman lisäasennustöitä.

Myös laatuluokka vaatii huomiota. Akkujen merkinnöissä tämä parametri on merkitty A-, B- tai C-luokkaan. Ceteris paribus -luokan A tuotteita tulisi suosia - ne kestävät 20-30 vuotta vähäisellä (enintään 20%) hajoamisella.

Alemmat laatuluokat luokitellaan tuotteille tehdastestien tulosten perusteella, jotka paljastavat käytön aikana enintään 5 % (luokka B) ja 30 % (luokka C) poikkeaman nimellisparametreista.

Teho ja jännite

Paneeleiden teho määräytyy seuraavasti:

• Laske keskimääräinen kokonaisvirrankulutus (sähkömittarin indikaattoreiden, sähkölaskujen mukaan). Keskimääräisen päivittäisen kulutuksen osalta kuukausittaiset luvut jaetaan päivien lukumäärällä.
• Saatuun tulokseen lisätään 20-30% marginaalin saamiseksi ottaen huomioon muuntokerroin (häviöt akun latauksessa ja invertteritoiminnassa).
• Saatujen tietojen perusteella paneelien lähtöteho lasketaan ottaen huomioon päivänvalotuntien kesto. Laskelmia varten se on vastaavasti 6 tuntia, akun tehon tulisi ylittää keskimääräinen kulutus 4 kertaa.
• Valitse paneelin jännite. Yleensä valmistajat tarjoavat akkuja, joiden lähtöjännite on 12 V.Tallennuslaitteiden lataamiseksi ja tasajännitteen muuntamisen tehokkuuden lisäämiseksi vaihtojännitteeksi invertterissä (etenkin suurella teholla) on kuitenkin kannattavampaa käyttää korkeampia arvoja.
  Vakiokäyttö:
  • 12 V järjestelmille 1 kW asti.
  • 24 V tai 36 V - 5 kW asti.
  • 48 V - yli 5 kW.

Tällaiset jännitteet saadaan kytkemällä paneelit sarjaan.

• Huipputeho määritetään laskemalla yhteen talon kaikkien kuluttajien teho.
• Huipputeho määritetään 10-20 % marginaalilla esimerkiksi sähkömoottoreiden käynnistysvirroille ja kuumavesijärjestelmän lämmityselementtien toiminnalle, pesu- ja astianpesukoneille jne.
• Huipputeho määrittää paneelien maksimivirran.
• Ohjekirjat löytävät alueen säteilykertoimen (kesällä ja talvella).

Lisää laskelmia varten käytä kaavaa:

P = Kc * Wn * Ki, ottaen huomioon

• Кс - kausikerroin, kesäaikana se on 0,5, talvella - 0,7;
• Ki on kesä- ja talviajan insolaatiokerroin;
• Wn on paneelin nimellisteho.

Valittuaan useita akkumalleja valmistajien luetteloista, jokaiselle niistä lasketaan tuotantoteho talvella ja kesällä.

Sitten määritetään tarvittava paneelien määrä jakamalla edellä laskettu keskimääräinen tehonkulutus (marginaalilla) tuotantoteholla. Laskelmat tehdään talvi- ja kesäjaksoille, minkä seurauksena ne saavat suuremman arvon.

Tarkista laskelmien jälkeen:

Aurinkopaneelien asennus

Aurinkopaneelien asentamiselle ei ole tiukkoja vaatimuksia. Aurinkokeräin voidaan asentaa kulmaan, pysty- tai vaakasuoralle pinnalle. Samanaikaisesti jäykät paneelit (mono- ja monikiteiset) asennetaan jäykkään runkoon, kiinnitetään kiinnityspisteisiin täydellisillä kiinnikkeillä. Joustavalla pohjalla olevat paristot mahdollistavat asettamisen epätasaisille pinnoille (esim. aaltoilevalle katolle).

Paneelien väliset liitännät tehdään säikeillä johtimilla, joissa on päätyliittimet. Virtaa kuljettavien elementtien poikkileikkaus lasketaan nimellis- ja maksimivirran arvosta.

Sijaintia ja asennuskulmaa valittaessa tulee ottaa huomioon suurimman tuotannon pääehto - auringonvalon tulo kohtisuorassa akun tasoon nähden.

Tämä voidaan saavuttaa:

Lisäksi yksikidepaneeleissa on tärkeää huolehtia varjostuksen puuttumisesta - hajavalossa niiden tehokkuus laskee dramaattisesti.

Usein kysytty

Videokatsaus aurinkopaneelien laskelmilla