Solarni paneli za dom: kako odabrati najbolje panele

Danas su solarni paneli postali pravi izvori alternativnog napajanja za privatnu kuću. Oni su široko zastupljeni na tržištu, a korištenje solarne mini elektrane prilično je isplativo. Ova situacija je posljedica stalnog rasta proizvodnje solarnih panela i dodatne opreme, pada cijena elemenata sustava i, kao rezultat toga, troškova proizvodnje.

Princip rada solarne baterije

Svaka solarna baterija je fotonaponski pretvarač koji koristi svjetlost za proizvodnju električne energije. Trenutačno, fotoelektrični učinak u poluvodičkim materijalima ima praktičnu vrijednost.

Učinak se temelji na pojavi slobodnih nositelja električnog naboja u nehomogenim poluvodičkim strukturama kada su izloženi svjetlosnim fotonima. Primjećuje se u različitim poluvodičima - na bazi silicija, galijevog arsenida, kadmijeva telurida, velikih polimernih molekula.

Zbog pojave slobodnih nositelja, čija energija nije dovoljna za svladavanje zabranjenog pojasa, nastaje potencijalna razlika (napon) između elektroda elementa. Kada su spojeni vanjski krugovi, između njih nastaje električna struja.

Shema solarnih panela

Fotoćelije temeljene na različitim poluvodičima pretvaraju različite dijelove sunčevog spektra u električnu energiju. Tako moduli kristalnog silicija hvataju do 80% zračenja s crvenim pomakom, filmski elementi temeljeni na amorfnom siliciju mogu raditi i u infracrvenom području, titanov dioksid apsorbira ljubičaste i ultraljubičaste zrake.

U nekim laboratorijskim uzorcima istraživači su se približili oznaci od 50%. Postignu li se isti rezultati u industrijskoj proizvodnji, trošak proizvodnje može se smanjiti više od pola u odnosu na sadašnju razinu.

Vrste solarnih panela

Glavna značajka klasifikacije solarnih modula su poluvodički materijali korišteni u proizvodnji. Danas više od 80% zauzimaju solarni paneli na bazi silicija. Upravo su ove vrste dobile najširu moguću komercijalnu upotrebu, nudi ih velika većina prodavača koji rade u industriji.

Zauzvrat, silicijske solarne ploče dijele se na:

Vrste silicijskih solarnih panela

Solarne ćelije od monokristalnog silicija

Monokristalne solarne ćelije su električno povezane ćelije izrađene od tankih (240 mikrona) monokristalnih pločica silicija. Optičke osi su orijentirane u istom smjeru, koristi se materijal visoke čistoće (više od 99,99%). To osigurava maksimalnu učinkovitost pretvorbe.S učinkovitošću koja je teoretski moguća za silicijski element od 30%, u serijskim uzorcima ta brojka doseže 18-24%.

Izvana se monokristalne baterije lako razlikuju - imaju duboku crnu boju, element je oblikovan u pravilan kvadrat (pravokutnik) s izrezanim kutovima tijekom rezanja.

Tehnologija proizvodnje takvih solarnih ćelija rekorder je po cijeni među silicijskim ćelijama. Visoki troškovi proizvodnje objašnjavaju se složenim procesima čišćenja sirovina, uzgoja pojedinačnog kristala i njegovog preciznog rezanja.

Kao rezultat toga, monokristalne baterije imaju najvišu cijenu - oko 0,9-1,1 dolara po 1 W snage.

Takvi elementi imaju i još jednu ozbiljnu manu – zbog precizne orijentacije optičkih osi kristala optimalni povrat može se dobiti samo kada sunčeve zrake padaju okomito na ravninu elementa. Uz značajnu promjenu kuta osvjetljenja, kao iu raspršenoj svjetlosti, uočava se naglo smanjenje generacije.

Ćelije od polikristalnog silicija

Ćelije od polikristalnog silicija

U polikristalnim baterijama ćelija uključuje mnoštvo kristala s nasumičnim usmjerenjem optičkih osi. Njihova proizvodnja ne zahtijeva sirovine s visokim stupnjem pročišćavanja - mogu se koristiti sekundarni izvori (osobito reciklirane silikonske baterije), otpad iz metalurške proizvodnje.

Kao rezultat toga, troškovi proizvodnje su znatno smanjeni. Međutim, to također smanjuje učinkovitost pretvorbe - najbolji uzorci pokazuju učinkovitost od 15-18%.

Izvana, polikristalne su pravilne pravokutne ploče zasićene plave boje. Trošak proizvodnje "plavih" ploča je oko 0,7-0,9: po 1 W.U isto vrijeme, oni pokazuju znatno manje smanjenje difuznog osvjetljenja i upada svjetlosti pod kutovima koji nisu 90 stupnjeva.

Baterije od amorfnog silicija

Izrađuju se od amorfnog (nekristalnog) silicija a-Si taloženjem pare silicijevog hidrida na fleksibilnu podlogu. Kao rezultat toga, već pri debljini filma od nekoliko mikrona postiže se stabilan fotoelektrični učinak.

Tehnološki proces znatno je jeftiniji zbog minimalne količine potrebnih sirovina silicija, smanjenih zahtjeva za njegovu čistoću, te nepostojanja složenih operacija poput uzgoja kristala i rezanja.

Učinkovitost pretvorbe je oko 8-11%, trošak proizvodnje je u rasponu od 0,5-0,7% po 1 W. Glavni nedostatak takvih baterija je niska učinkovitost pretvorbe, što zahtijeva veliku površinu za osiguranje potrebne snage. Međutim, to je više nego nadoknađeno sposobnošću ugradnje na bilo koju površinu - fleksibilna podloga ne zahtijeva čak ni baze i posebne strukture za ugradnju.

Osim toga, moderni polimorfni moduli mogu raditi u infracrvenom području, što značajno smanjuje gubitke učinkovitosti pod difuznim osvjetljenjem. Kao rezultat toga, udio amorfnih elemenata danas čini oko 10% svjetskog tržišta.

Tankoslojne CdTe baterije

Tankoslojne CdTe baterije

Solarne ćelije na bazi kadmij telurida (CdTe) mogu postati prava alternativa silicijskim ćelijama. Trenutno pokazuju učinkovitost pretvorbe, u prosjeku, 20% veću od sličnog amorfnog silicija uz 20% nižu cijenu.To se postiže zahvaljujući jedinstvenim karakteristikama poluvodiča, koji osigurava optimalni razmak pojasa.

Takvi se paneli izrađuju nanošenjem sloja poluvodičkog materijala na tanke filmove. Tehnologija je još uvijek dostupna ograničenom broju proizvođača, no serijsku proizvodnju takvih baterija već je pokrenula američka tvrtka First Solar.

Polimerni solarni paneli

U polimernim solarnim modulima fotoelektrični učinak osigurava sloj "polimernog poluvodiča" - velike molekule organskih spojeva. Trenutačno je tehnologija takvih proizvoda blizu postavljanja velike proizvodnje (neke europske tvrtke već su uspostavile komercijalnu proizvodnju).

Polimerni solarni paneli

Procjenjuje se da je učinkovitost pretvorbe takvih uređaja u rasponu od 8-11%. Zahvaljujući rekordno jeftinoj proizvodnji, korištenju fleksibilnih polimernih materijala i nepostojanju problema sa zbrinjavanjem, u skoroj će budućnosti polimerni solarni moduli moći ozbiljno konkurirati već proizvedenim proizvodima.

Proizvođači također aktivno razvijaju solarne ploče na temelju:

Izbor solarnih panela

Prilikom odabira solarnih panela potrebno je odrediti ne samo vrstu, već i električne parametre - snagu i napon.

Vrsta

Odaberite vrstu solarne ploče prema uvjetima insolacije (broj sunčanih dana, intenzitet zračenja):

• Dakle, monokristalne silicijske baterije su prilično prikladne za ugradnju u južnim regijama.
• U srednjoj traci i drugim ruskim teritorijima najbolja opcija bile bi polikristalne ploče, koje su se dobro pokazale u uvjetima difuznog osvjetljenja.
• U sjevernim geografskim širinama više pozornosti treba posvetiti amorfnim modulima koji omogućuju stvaranje značajne površine baterije bez dodatnih instalacijskih radova.

Kategorija kvalitete također zahtijeva pozornost. U označavanju baterija ovaj je parametar označen kao stupanj A, B ili C. Ceteris paribus treba dati prednost proizvodima razreda A - oni će trajati 20-30 godina s malo (ne više od 20%) degradacije.

Niže kategorije kvalitete dodjeljuju se proizvodima na temelju rezultata tvorničkih ispitivanja, koja otkrivaju odstupanje od nominalnih parametara ne više od 5% (razred B) i 30% (razred C) tijekom rada.

Snaga i napon

Snaga panela određena je na sljedeći način:

• Izračunajte prosječnu ukupnu potrošnju električne energije (prema pokazateljima električnog brojila, računima za struju). Za prosječnu dnevnu potrošnju, mjesečne brojke dijele se s brojem dana.
• Dobivenom rezultatu dodaje se 20-30% kako bi se dobila marža, uzimajući u obzir faktor konverzije (gubici u punjenju baterije i radu pretvarača).
• Na temelju dobivenih podataka izračunava se izlazna snaga panela uzimajući u obzir trajanje dnevnog svjetla. Za izračune uzima se jednako 6 sati, odnosno snaga baterije trebala bi premašiti prosječnu potrošnju 4 puta.
• Odaberite napon ploče. Proizvođači u pravilu nude baterije s izlaznim naponom od 12V.Međutim, kako bi se napunili uređaji za pohranu i povećala učinkovitost pretvaranja istosmjernog napona u izmjenični napon na pretvaraču (osobito pri velikoj snazi), isplativije je imati veće vrijednosti.
  Standardna upotreba:
  • 12 V za sustave do 1 kW.
  • 24 V ili 36 V - do 5 kW.
  • 48 V - više od 5 kW.

Takvi se naponi dobivaju serijskim spajanjem ploča.

• Vršna snaga se određuje zbrajanjem snage svih potrošača u kući.
• Vršna snaga određena je s marginom od 10-20%, na primjer, za početne struje elektromotora i rad grijaćih elemenata sustava tople vode, perilica i perilica posuđa itd.
• Vršna snaga određuje maksimalnu struju panela.
• Referentne knjige nalaze koeficijent insolacije (ljeti i zimi) za to područje.

Za daljnje izračune koristite formulu:

P = Kc * Wn * Ki, uzimajući u obzir

• Ks - sezonski koeficijent, za ljetno vrijeme uzima se jednak 0,5, za zimu - 0,7;
• Ki je koeficijent insolacije za ljetno i zimsko računanje vremena;
• Wn je nazivna snaga panela.

Odabirom nekoliko modela baterija u katalozima proizvođača, za svaki od njih izračunava se proizvodna snaga zimi i ljeti.

Tada se potreban broj panela određuje dijeljenjem prosječne potrošnje energije izračunate gore (s rezervom) sa snagom proizvodnje. Izračuni se provode za zimsko i ljetno razdoblje, zbog čega uzimaju veću vrijednost.

Nakon izračuna provjerite:

Montaža solarnih panela

Ne postoje strogi zahtjevi za postavljanje solarnih panela. Solarni kolektor se može montirati pod kutom, na vertikalnu ili horizontalnu površinu. Istodobno, krute ploče (mono- i polikristalne) postavljaju se na kruti okvir, fiksirane na mjestima pričvršćivanja pomoću kompletnih pričvrsnih elemenata. Baterije na elastičnoj podlozi omogućuju polaganje na neravne površine (na primjer, valoviti krov).

Spojevi između panela izvedeni su višežilnim vodičima s krajnjim spojnicama. Presjek elemenata pod strujom izračunava se iz vrijednosti nazivne i najveće struje.

Prilikom odabira mjesta i kuta ugradnje treba uzeti u obzir glavni uvjet za maksimalnu proizvodnju - incidenciju sunčeve svjetlosti okomito na ravninu baterije.

To se može postići:

Osim toga, za monokristalne ploče važno je voditi računa o odsutnosti sjenčanja - u difuznom svjetlu njihova učinkovitost dramatično pada.

Često pitan

Video pregled s izračunima za solarne ploče