Solárne panely pre domácnosť: ako si vybrať najlepšie panely

Dnes sa solárne panely stali skutočnými zdrojmi alternatívneho napájania pre súkromný dom. Na trhu sú široko zastúpené a použitie solárnej mini-elektrárne je celkom výnosné. Táto situácia je spôsobená neustálym rastom výroby solárnych panelov a doplnkových zariadení, poklesom cien prvkov systému a v dôsledku toho aj nákladmi na výrobu.

Princíp činnosti solárnej batérie

Akákoľvek solárna batéria je fotovoltaický menič, ktorý využíva svetlo na výrobu elektrickej energie. V súčasnosti má fotoelektrický efekt v polovodičových materiáloch praktickú hodnotu.

Účinok je založený na objavení sa voľných nosičov elektrického náboja v nehomogénnych polovodičových štruktúrach pri vystavení svetelným fotónom. Pozoruje sa v rôznych polovodičoch - na báze kremíka, arzenidu gália, teluridu kadmia, veľkých polymérnych molekúl.

V dôsledku vzhľadu voľných nosičov, ktorých energia nestačí na prekonanie zakázaného pásu, sa medzi elektródami prvku vytvára potenciálny rozdiel (napätie). Pri spojení vonkajších obvodov medzi nimi vzniká elektrický prúd.

Schéma solárnych panelov

Fotočlánky na báze rôznych polovodičov premieňajú rôzne časti slnečného spektra na elektrickú energiu.Kryštalické kremíkové moduly teda zachytia až 80 % žiarenia s červeným posunom, filmové prvky na báze amorfného kremíka môžu pracovať aj v infračervenej oblasti, oxid titaničitý pohlcuje fialové a ultrafialové lúče.

V niektorých laboratórnych vzorkách sa vedci priblížili k hranici 50 %. Ak sa rovnaké výsledky dosiahnu v priemyselnej výrobe, náklady na výrobu sa môžu znížiť o viac ako polovicu v porovnaní so súčasnou úrovňou.

Typy solárnych panelov

Hlavným znakom klasifikácie solárnych modulov sú polovodičové materiály použité pri výrobe. Dnes viac ako 80 % zaberajú solárne panely na báze kremíka. Práve tieto typy sa dočkali najširšieho možného komerčného využitia, ponúka ich drvivá väčšina predajcov pôsobiacich v odvetví.

Kremíkové solárne panely sa zase delia na:

Typy kremíkových solárnych panelov

Monokryštalické kremíkové solárne články

Monokryštalické solárne články sú elektricky prepojené články vyrobené z tenkých (240 mikrónov) kremíkových monokryštálových plátkov. Optické osi sú orientované rovnakým smerom, je použitý materiál vysokej čistoty (viac ako 99,99 %). To zaisťuje maximálnu účinnosť konverzie.S teoreticky možnou účinnosťou pre kremíkový prvok 30% v sériových vzorkách dosahuje toto číslo 18-24%.

Navonok sú monokryštálové batérie ľahko rozlíšiteľné - majú sýto čiernu farbu, prvok je pri rezaní vytvarovaný do pravidelného štvorca (obdĺžnika) so zrezanými rohmi.

Technológia výroby takýchto solárnych článkov je rekordérom z hľadiska nákladov medzi kremíkovými článkami. Vysoké náklady na výrobu sa vysvetľujú zložitými procesmi čistenia surovín, pestovania monokryštálu a jeho presného rezania.

V dôsledku toho majú monokryštalické batérie najvyššiu cenu - asi 0,9-1,1 dolárov za 1 W výkonu.

Takéto prvky majú aj ďalšiu vážnu nevýhodu – vďaka presnej orientácii optických osí kryštálov možno dosiahnuť optimálny návrat len ​​vtedy, keď slnečné lúče dopadajú kolmo na rovinu prvku. Pri výraznej zmene uhla osvetlenia, ako aj pri rozptýlenom svetle sa pozoruje prudký pokles generácie.

Polykryštalické kremíkové články

Polykryštalické kremíkové články

V polykryštalických batériách článok obsahuje množstvo kryštálov s náhodnou orientáciou optických osí. Na ich výrobu nie sú potrebné suroviny s vysokým stupňom čistenia - možno využiť druhotné zdroje (najmä recyklované kremíkové batérie), odpad z hutníckej výroby.

V dôsledku toho sú výrobné náklady výrazne znížené. To však tiež znižuje účinnosť konverzie - najlepšie vzorky vykazujú účinnosť 15-18%.

Vonkajšie sú polykryštalické pravidelné obdĺžnikové platne nasýtenej modrej farby. Náklady na generovanie „modrých“ panelov sú asi 0,7-0,9: na 1 W.Zároveň vykazujú výrazne menšie zníženie difúzneho osvetlenia a dopadu svetla v iných uhloch ako 90 stupňov.

Amorfné kremíkové batérie

Sú vyrobené z amorfného (nekryštalického) kremíka a-Si nanesením pár hydridu kremíka na pružný substrát. Výsledkom je stabilný fotoelektrický efekt už pri hrúbke filmu niekoľko mikrónov.

Technologický postup je výrazne lacnejší vďaka minimálnemu množstvu požadovaných kremíkových surovín, zníženým požiadavkám na jeho čistotu a absencii zložitých operácií, ako je pestovanie kryštálu a jeho rezanie.

Účinnosť konverzie je asi 8-11%, náklady na výrobu sa pohybujú v rozmedzí 0,5-0,7% na 1W. Hlavnou nevýhodou takýchto batérií je nízka účinnosť konverzie, ktorá si vyžaduje veľkú plochu na zabezpečenie potrebného výkonu. Je to však viac ako kompenzované možnosťou inštalácie na akýkoľvek povrch - flexibilný podklad nevyžaduje ani základy a špeciálne konštrukcie na inštaláciu.

Okrem toho môžu moderné polymorfné moduly pracovať v infračervenom rozsahu, čo výrazne znižuje straty účinnosti pri difúznom osvetlení. Výsledkom je, že podiel amorfných prvkov dnes predstavuje asi 10 % svetového trhu.

Tenkovrstvové CdTe batérie

Tenkovrstvové CdTe batérie

Solárne články na báze teluridu kadmia (CdTe) sa môžu stať skutočnou alternatívou kremíkových článkov. V súčasnosti vykazujú účinnosť konverzie v priemere o 20 % vyššiu ako podobný amorfný kremík za cenu o 20 % nižšiu.To je dosiahnuté vďaka jedinečným vlastnostiam polovodiča, ktorý poskytuje optimálnu medzeru v pásme.

Takéto panely sa vyrábajú nanesením vrstvy polovodičového materiálu na tenké filmy. Technológia je zatiaľ dostupná pre obmedzený počet výrobcov, no sériovú výrobu takýchto batérií už rozbehla americká spoločnosť First Solar.

Polymérové ​​solárne panely

V polymérových solárnych moduloch zabezpečuje fotoelektrický efekt vrstva "polymérového polovodiča" - veľkých molekúl organických zlúčenín. V súčasnosti je technológia takýchto produktov blízka nasadeniu veľkovýroby (niektoré európske firmy si už založili komerčnú výrobu).

Polymérové ​​solárne panely

Účinnosť konverzie takýchto zariadení sa odhaduje v rozmedzí 8-11%. Vďaka rekordne lacnej výrobe, použitiu flexibilných polymérnych materiálov a absencii problémov s likvidáciou budú polymérové ​​solárne moduly v blízkej budúcnosti schopné vážne konkurovať už vyrobeným produktom.

Výrobcovia tiež aktívne vyvíjajú solárne panely založené na:

Výber solárnych panelov

Pri výbere solárnych panelov je potrebné určiť nielen typ, ale aj elektrické parametre – výkon a napätie.

Typ

Vyberte typ solárneho panelu z podmienok slnečného žiarenia (počet slnečných dní, intenzita žiarenia):

• Monokryštalické kremíkové batérie sú teda celkom vhodné na inštaláciu v južných oblastiach.
• V strednom pruhu a na iných ruských územiach by najlepšou možnosťou boli polykryštalické panely, ktoré sa osvedčili v podmienkach rozptýleného osvetlenia.
• V severných zemepisných šírkach by sa mala venovať väčšia pozornosť amorfným modulom, ktoré umožňujú vytvorenie významnej oblasti batérie bez dodatočných inštalačných prác.

Pozornosť si vyžaduje aj kategória kvality. Pri označovaní batérií je tento parameter označený ako Grade A, B alebo C. Ceteris paribus by sa mali uprednostňovať produkty triedy A - vydržia 20-30 rokov s malou (nie viac ako 20%) degradáciou.

Nižšie kvalitatívne kategórie sú priradené výrobkom na základe výsledkov továrenských testov, ktoré počas prevádzky odhalia odchýlku od nominálnych parametrov najviac 5 % (trieda B) a 30 % (trieda C).

Výkon a napätie

Výkon panelov sa určuje takto:

• Vypočítajte priemernú celkovú spotrebu energie (podľa ukazovateľov elektromera, účtov za elektrinu). Pri priemernej dennej spotrebe sa mesačné údaje vydelia počtom dní.
• K dosiahnutému výsledku sa pripočíta 20 – 30 %, aby sa získala marža, berúc do úvahy konverzný faktor (straty v nabití batérie a prevádzka meniča).
• Na základe získaných údajov sa vypočíta výstupný výkon panelov s prihliadnutím na trvanie denných hodín. Pri výpočtoch sa berie 6 hodín, kapacita batérie by mala prekročiť priemernú spotrebu 4-krát.
• Vyberte napätie panelu. Výrobcovia spravidla ponúkajú batérie s výstupným napätím 12V.Pre nabíjanie akumulačných zariadení a zvýšenie účinnosti premeny jednosmerného napätia na striedavé napätie na striedači (najmä pri veľkom výkone) je však výhodnejšie mať vyššie hodnoty.
  Štandardné použitie:
  • 12 V pre systémy do 1 kW.
  • 24 V alebo 36 V - do 5 kW.
  • 48 V - viac ako 5 kW.

Takéto napätia sa získajú zapojením panelov do série.

• Špičkový výkon sa určuje súčtom výkonu všetkých spotrebiteľov v dome.
• Špičkový výkon je určený s rezervou 10-20%, napríklad pre štartovacie prúdy elektromotorov a prevádzku vykurovacích telies teplovodného systému, umývanie riadu a umývačky riadu atď.
• Špičkový výkon určuje maximálny prúd panelov.
• V referenčných knihách sa nachádza koeficient slnečného žiarenia (v lete a v zime) pre danú oblasť.

Pre ďalšie výpočty použite vzorec:

P = Kc * Wn * Ki, berúc do úvahy

• Кс - sezónny koeficient, pre letný čas sa rovná 0,5, pre zimu - 0,7;
• Ki je koeficient slnečného žiarenia pre letný a zimný čas;
• Wn je menovitý výkon panelu.

Po výbere niekoľkých modelov batérií v katalógoch výrobcov sa pre každý z nich vypočítava výkon v zime a v lete.

Potom sa požadovaný počet panelov určí vydelením priemernej spotreby energie vypočítanej vyššie (s rezervou) výrobným výkonom. Výpočty sa vykonávajú pre zimné a letné obdobie, v dôsledku toho nadobúdajú väčšiu hodnotu.

Po výpočtoch skontrolujte:

Inštalácia solárnych panelov

Neexistujú žiadne prísne požiadavky na inštaláciu solárnych panelov. Solárny kolektor je možné namontovať pod uhlom, na zvislú alebo vodorovnú plochu. Súčasne sú pevné panely (mono- a polykryštalické) inštalované na pevnom ráme, upevnené v upevňovacích bodoch pomocou úplných upevňovacích prvkov. Batérie na elastickom podklade umožňujú položenie na nerovné povrchy (napríklad zvlnená strecha).

Spoje medzi panelmi sa vykonávajú lankovými vodičmi s koncovkami. Prierez prvkov vedúcich prúd sa vypočíta z hodnoty menovitého a maximálneho prúdu.

Pri výbere miesta a inštalačného uhla je potrebné vziať do úvahy hlavnú podmienku maximálnej generácie - dopad slnečného žiarenia kolmo na rovinu batérie.

To možno dosiahnuť:

Pri monokryštálových paneloch je navyše dôležité postarať sa o absenciu tienenia – v rozptýlenom svetle ich účinnosť dramaticky klesá.

Často kladené

Video recenzia s výpočtami pre solárne panely