Соларни панели за дом: како одабрати најбоље панеле

Данас су соларни панели постали прави извори алтернативног напајања за приватну кућу. Они су широко заступљени на тржишту, а коришћење соларне мини електране је прилично исплативо. Ова ситуација је због сталног раста производње соларних панела и додатне опреме, смањења цена елемената система и, као резултат, трошкова производње.

Принцип рада соларне батерије

Свака соларна батерија је фотонапонски претварач који користи светлост за производњу електричне енергије. Тренутно, фотоелектрични ефекат у полупроводничким материјалима има практичну вредност.

Ефекат се заснива на појави слободних носилаца електричног набоја у нехомогеним полупроводничким структурама када су изложени светлосним фотонима. Запажа се у разним полупроводницима - на бази силицијума, галијум арсенида, кадмијум телурида, великих молекула полимера.

Због појаве слободних носача, чија енергија није довољна за превазилажење појасног појаса, између електрода елемента се формира потенцијална разлика (напон). Када су спољна кола повезана, између њих настаје електрична струја.

Шема соларних панела

Фотоћелије засноване на различитим полупроводницима претварају различите делове сунчевог спектра у електричну енергију.Тако модули кристалног силицијума хватају до 80% зрачења са црвеним помаком, филмски елементи на бази аморфног силицијума могу да раде и у инфрацрвеном опсегу, титанијум диоксид апсорбује љубичастих и ултраљубичастих зрака.

У неким лабораторијским узорцима, истраживачи су се приближили ознаци од 50%. Уколико се исти резултати добију у индустријској производњи, трошкови производње могу се смањити за више од половине у односу на садашњи ниво.

Врсте соларних панела

Главна карактеристика класификације соларних модула су полупроводнички материјали који се користе у производњи. Данас више од 80% заузимају соларни панели на бази силикона. Управо су ове врсте добиле најширу могућу комерцијалну употребу, нуди их велика већина продаваца који раде у индустрији.

Заузврат, силицијумски соларни панели су подељени на:

Врсте силицијумских соларних панела

Монокристални силицијум соларне ћелије

Монокристалне соларне ћелије су електрично повезане ћелије направљене од танких (240 микрона) силицијумских монокристалних плочица. Оптичке осе су оријентисане у истом правцу, користи се материјал високе чистоће (више од 99,99%). Ово обезбеђује максималну ефикасност конверзије.Са ефикасношћу која је теоретски могућа за силицијумски елемент од 30%, у серијским узорцима, цифра достиже 18-24%.

Споља, монокристалне батерије се лако разликују - имају дубоку црну боју, елемент је обликован у правилан квадрат (правоугаоник) са исеченим угловима током сечења.

Технологија за производњу таквих соларних ћелија је рекордер по цени међу силицијумским ћелијама. Висока цена производње се објашњава сложеним процесима чишћења сировина, узгоја једног кристала и прецизног сечења.

Као резултат тога, монокристалне батерије имају највећу цену - око 0,9-1,1 долара по 1 В снаге.

Такви елементи имају и још један озбиљан недостатак – због прецизне оријентације оптичких оса кристала, оптималан поврат се може добити само када сунчеви зраци падају управно на раван елемента. Са значајном променом угла осветљења, као иу расејаној светлости, примећује се нагло смањење генерације.

Поликристалне силицијумске ћелије

Поликристалне силицијумске ћелије

У поликристалним батеријама, ћелија укључује више кристала са насумичном оријентацијом оптичких осе. Њихова производња не захтева сировине са високим степеном пречишћавања - могу се користити секундарни извори (нарочито рециклиране силицијумске батерије), отпад из металуршке производње.

Као резултат тога, трошкови производње су знатно смањени. Међутим, ово такође смањује ефикасност конверзије - најбољи узорци показују ефикасност од 15-18%.

Споља, поликристалне су правилне правоугаоне плоче засићене плаве боје. Трошкови генерисања "плавих" панела су око 0,7-0,9: по 1 В.Истовремено, они показују значајно мање смањење дифузног осветљења и упада светлости под угловима другачијим од 90 степени.

Аморфне силицијумске батерије

Направљени су од аморфног (некристалног) силицијум а-Си наношењем паре силицијум-хидрида на флексибилну подлогу. Као резултат, стабилан фотоелектрични ефекат се добија већ при дебљини филма од неколико микрона.

Технолошки процес је знатно јефтинији због минималне количине потребних силицијумских сировина, смањених захтева за његовом чистоћом и одсуства сложених операција, као што је узгој кристала и његово сечење.

Ефикасност конверзије је око 8-11%, цена производње је у распону од 0,5-0,7% по 1 В. Главни недостатак таквих батерија је ниска ефикасност конверзије, која захтева велику површину да обезбеди потребну снагу. Међутим, то је више него надокнађено могућношћу уградње на било коју површину - флексибилна подлога не захтева чак ни подлоге и посебне структуре за уградњу.

Поред тога, савремени полиморфни модули могу да раде у инфрацрвеном опсегу, што значајно смањује губитке ефикасности под дифузним осветљењем. Као резултат тога, удео аморфних елемената данас чини око 10% светског тржишта.

Танкослојне ЦдТе батерије

Танкослојне ЦдТе батерије

Соларне ћелије на бази кадмијум телурида (ЦдТе) могу постати права алтернатива силицијумским ћелијама. Тренутно, они показују ефикасност конверзије, у просеку, 20% већу од сличног аморфног силицијума по цени од 20% нижој.Ово се постиже захваљујући јединственим карактеристикама полупроводника, који обезбеђује оптимални размак.

Такви панели се праве наношењем слоја полупроводничког материјала на танке филмове. Технологија је и даље доступна ограниченом броју произвођача, али је серијску производњу таквих батерија већ покренула америчка компанија Фирст Солар.

Полимерни соларни панели

У полимерним соларним модулима фотоелектрични ефекат обезбеђује слој "полимерног полупроводника" - великих молекула органских једињења. Тренутно је технологија таквих производа близу развоја производње великих размера (неке европске компаније су већ успоставиле комерцијалну производњу).

Полимерни соларни панели

Ефикасност конверзије таквих уређаја процењује се на 8-11%. Због рекордно јефтине производње, употребе флексибилних полимерних материјала и одсуства проблема са одлагањем, у блиској будућности, полимерни соларни модули ће моћи озбиљно да конкуришу већ произведеним производима.

Произвођачи такође активно развијају соларне панеле засноване на:

Избор соларних панела

Приликом избора соларних панела потребно је одредити не само тип, већ и електричне параметре - снагу и напон.

Тип

Изаберите тип соларног панела из услова инсолације (број сунчаних дана, интензитет зрачења):

• Дакле, монокристалне силицијумске батерије су прилично погодне за уградњу у јужним регионима.
• У средњој траци и другим руским територијама, најбоља опција би били поликристални панели, који су се добро показали у условима дифузног осветљења.
• У северним географским ширинама, више пажње треба посветити аморфним модулима, који омогућавају стварање значајног подручја батерије без додатних инсталационих радова.

Категорија квалитета такође захтева пажњу. У означавању батерија, овај параметар је означен као Граде А, Б или Ц. Цетерис парибус, предност треба дати производима класе А - они ће трајати 20-30 година са мало (не више од 20%) деградације.

Категорије нижег квалитета се додељују производима на основу резултата фабричких испитивања, који откривају одступање од номиналних параметара не више од 5% (Граде Б) и 30% (Граде Ц) током рада.

Снага и напон

Снага панела се одређује на следећи начин:

• Израчунајте просечну укупну потрошњу енергије (према индикаторима електричног бројила, рачунима за струју). За просечну дневну потрошњу, месечне бројке се деле са бројем дана.
• Добијеном резултату се додаје 20-30% да би се добила маргина, узимајући у обзир фактор конверзије (губици у пуњењу батерије и раду инвертера).
• На основу добијених података израчунава се излазна снага панела узимајући у обзир трајање дневног светла. За прорачуне се узима једнако 6 сати, респективно, снага батерије треба да премаши просечну потрошњу 4 пута.
• Изаберите напон панела. По правилу, произвођачи нуде батерије са излазним напоном од 12В.Међутим, да би се напунили уређаји за складиштење и повећала ефикасност претварања једносмерног напона у наизменични напон на претварачу (нарочито при великој снази), исплативије је имати веће вредности.
  Стандардна употреба:
  • 12 В за системе до 1 кВ.
  • 24 В или 36 В - до 5 кВ.
  • 48 В - више од 5 кВ.

Такви напони се добијају серијским повезивањем панела.

• Вршна снага се одређује сумирањем снаге свих потрошача у кући.
• Вршна снага се одређује са маргином од 10-20%, на пример, за стартне струје електромотора и рад грејних елемената система топле воде, машина за прање и прање судова итд.
• Вршна снага одређује максималну струју панела.
• Приручници проналазе коефицијент инсолације (љети и зими) за подручје.

За даље прорачуне користите формулу:

П = Кц * Вн * Ки, узимајући у обзир

• Кс - сезонски коефицијент, за летње време се узима једнак 0,5, за зиму - 0,7;
• Ки је коефицијент инсолације за летње и зимско рачунање времена;
• Вн је називна снага панела.

Одабравши неколико модела батерија у каталозима произвођача, за сваки од њих се израчунава производна снага зими и лети.

Затим се потребан број панела одређује тако што се просечна потрошња енергије израчуната изнад (са маргином) подели са производном снагом. Прорачуни се врше за зимски и летњи период, због чега добијају већу вредност.

Након прорачуна проверите:

Уградња соларних панела

Не постоје строги захтеви за постављање соларних панела. Соларни колектор се може монтирати под углом, на вертикалну или хоризонталну површину. У исто време, крути панели (моно- и поликристални) се постављају на крути оквир, фиксирани на местима причвршћивања помоћу комплетних причвршћивача. Батерије на еластичној подлози омогућавају полагање на неравне површине (на пример, таласаст кров).

Везе између панела се изводе вишежилним проводницима са крајњим спојницама. Попречни пресек струјних елемената израчунава се из вредности називне и максималне струје.

Приликом одабира локације и угла уградње, треба узети у обзир главни услов за максималну производњу - појаву сунчеве светлости окомито на раван батерије.

Ово се може постићи:

Поред тога, за монокристалне панеле, кључно је водити рачуна о одсуству сенчења - у дифузном светлу њихова ефикасност драстично опада.

Често питани

Видео преглед са прорачунима за соларне панеле