Solarni paneli za grijanje i elektrifikaciju kuće

Geografska širina i dužina dubina problema

Zamislite da ste znanstvenik. Nailazite na zanimljiv rad, ali rezultati/pokusi se ne mogu replicirati u laboratoriju. Logično je pisati o tome autorima izvornog članka, pitati za savjet i postavljati pojašnjavajuća pitanja. Prema istraživanju, manje od 20% ih je ikad učinilo u svojoj znanstvenoj karijeri!

Autori studije napominju da su možda takvi kontakti i razgovori preteški za same znanstvenike, jer otkrivaju njihovu nekompetentnost i nedosljednost u pojedinim pitanjima ili otkrivaju previše detalja aktualnog projekta.

Štoviše, apsolutna manjina znanstvenika pokušala je objaviti pobijanja neponovljivih rezultata, dok su se suočili s protivljenjem urednika i recenzenata koji su zahtijevali da se umanji važnost usporedbe s izvornom studijom. Je li čudo da je šansa za izvješćivanje o neponovljivim znanstvenim rezultatima oko 50%.

Prvo pitanje: jeste li pokušali reproducirati rezultate eksperimenta?

Drugo pitanje: jeste li pokušali objaviti svoj pokušaj reproduciranja rezultata?

Možda bi se onda isplatilo u laboratoriju barem provesti test ponovljivosti? Najžalosnije je to što trećina ispitanika NIKADA nije ni razmišljala o stvaranju metoda za provjeru reproducibilnosti podataka. Samo 40% navelo je da redovito koristi takve tehnike.

Pitanje: Jeste li ikada razvili posebne metode/tehnološke procese za poboljšanje ponovljivosti rezultata?

U drugom primjeru, biokemičarka iz Ujedinjenog Kraljevstva, koja nije željela biti identificirana, kaže da pokušaj repliciranja rada za njezin laboratorijski projekt jednostavno udvostručuje vrijeme i novac, bez dodavanja ili dodavanja bilo čega novog u rad. Dodatne provjere provode se samo za inovativne projekte i neobične rezultate.

I naravno, prastara ruska pitanja koja su počela mučiti strane kolege: tko je kriv i što učiniti?

Od čega se sastoje prve generacije solarnih ćelija?

Strukturno, takvi se moduli sastoje od sljedećih elemenata:

• osnovni metalni lim - osnovni kontakt;
• donji aditivni sloj silicijevog poluvodiča s prevlastom elektrona n-tipa - zbog dodavanja fosfora;
• gornji kristalni sloj zasićen elektronima p-tipa - obično dopiranjem borom;
• antirefleksni premaz - za maksimalnu apsorpciju zračenja;
• tanki metalizirani kontakt rešetke sa žicom za zatvaranje mreže;
• debelo zaštitno staklo - obično kaljeno za teške uvjete;
• okvir za uokvirivanje.

Debljina monokristalnih Mono-Si ili polikristalnih Poli-Si silikonskih pločica u stanicama je oko 200-300 µm. Vijek trajanja procjenjuje se na 20-25 godina, uz pad produktivnosti od prosječno 0,5% godišnje. Učinkovitost u idealnim uvjetima osvjetljenja doseže 22-24% i naglo opada pri visokim temperaturama ili djelomičnom padu osvjetljenja.

Princip korištenja sunčeve energije

Često, suočeni s potrebom za ugradnjom solarnih panela, osoba se pita o izvedivosti poduzeća. Jer u većini slučajeva postotak sunčanih dana značajno gubi na istoj vrijednosti oblačnih.

Sličan je omjer tipičan za regije srednjeg pojasa, a klimu sjevernih krajeva karakterizira još veći broj oblačnih dana.

Nedovoljan broj sunčanih dana izravno je povezan s učinkovitošću uređaja koji obrađuju energiju zemaljskog tijela. Time se smanjuje količina sunčeve svjetlosti koja dopire do površine baterije. Taj se proces naziva insolacija.

Njegova bit leži u činjenici da svaki avion, bez obzira na namjenu, preuzima određenu količinu sunčeve energije. U južnim regijama taj je broj prirodno veći, što ugradnju solarnih panela čini relevantnijim.

Međutim, kao što pokazuje praksa, tržište tehnološke opreme u području sinteze sunčeve energije neprestano poboljšava svoje proizvode, tako da moderne fotonaponske ćelije u solarnim panelima savršeno funkcioniraju čak i u područjima s niskom razinom insolacije.

Vrste silikonskih solarnih ćelija

Polikristalni

Glavni element takvih ploča su poluvodički elementi polikristalne strukture. Puno su jeftiniji od monokristalnih, jer se u osnovi izrađuju od ostataka od monokristalnih elemenata. Tijekom proizvodnog procesa, legura silicija se jednostavno hladi bez daljnje obrade.

Učinkovitost polikristalnih solarnih ćelija je u prosjeku 12 - 18%, dok učinkovitost monokristalnih solarnih ćelija doseže 22%. Međutim, s obzirom na nižu cijenu, možete kupiti malo više ploča i dobiti isti “auspuh” za isti novac kao i monokristali. To je moguće samo ako na krovu ima puno prostora. Također, polikristali se razlikuju od monokristala po heterogenosti raspona boja.

Koliko koštaju polikristalni solarni paneli? Prosjek 3500 rubalja po 100 W (mnogo ovisi o proizvođaču). Jedna od najjeftinijih polikristalnih baterija je Vostok Pro FSM 150 P snage 150 vata.

Monokristalna

Za monokristalne solarne ploče, jedan kristal se posebno uzgaja metodom Czochralskog. Tada se od nekoliko silikonskih ćelija sastavlja cijela ploča određene snage. Najčešće se ploča sastoji od 36 ili 72 modula. Učinkovitost monokristalnih ploča je mnogo veća od one polikristalnih panela i iznosi oko 18 - 22%.

Zbog ove značajke, s istom veličinom, monokristal pretvara više sunčeve energije od polikristalnog. Koji su solarni paneli bolji: polikristalni ili monokristalni? Sve ovisi o proračunu. Ako je moguće potrošiti malo više, onda je vrijedno kupiti monokristale, koji imaju bržu povrat. Također, monokristalne baterije će biti poželjnije ako je površina krova relativno mala. Prosječni životni vijek je 25 godina.

Ako želite uštedjeti novac i potrebna vam je samo solarna baterija za napajanje hladnjaka ili crpne stanice u zemlji, onda možete uzeti polikristalni model.

amorfna

Amorfne baterije se sastoje od silicij vodika (SiH4), koji se proizvodi primjenom električne struje na silicij. Kao rezultat, silicij isparava, a zatim se tanak sloj nanosi na podlogu.

Učinkovitost amorfnih ploča je otprilike ista kao i polikristalnih. Međutim, amorfni modeli imaju neke prednosti. Na primjer, mogu proizvesti električnu energiju čak i po oblačnom vremenu, kiši, kada je velika koncentracija prašine u zraku ili tijekom zalaska sunca / zore.

Učinkovitost

Da biste koristili solarnu energiju za grijanje privatne kuće, bit će puno lakše sastaviti krug od kolektora - ali to nije uvijek moguće, pa morate razmotriti druge mogućnosti. Na primjer, može se dogoditi da mjesto već ima radni sustav solarnih panela koji se koristi samo za opskrbu kuće strujom i toplom vodom.

Stjecanje nove opreme pod takvim uvjetima bit će previše neisplativo zbog visoke cijene.Kako bi se osiguralo grijanje kuće solarnim panelima, najbolje rješenje bi bilo povećanje snage modulskog sustava. Najjednostavnija opcija je kupiti nekoliko dodatnih silikonskih ploča i spojiti ih na sustav kotla za grijanje na električni pogon.

Pravilna distribucija električne energije osigurat će i sustav opskrbe toplom vodom i krug grijanja. Trebat će puno solarnih panela da bi imali dovoljno snage za sve – samostojeće zgrade koje koriste samo solarnu energiju obično su potpuno prekrivene fotonaponskim panelima. Snaga solarnih panela mora se unaprijed izračunati. Često je potrebno dovršiti dodatnu strukturu na koju će se postaviti ploče.

Nemoguće je odrediti učinkovitost solarnog sustava prije nego što se on koristi, pa su svi izračuni samo približni. Složenost preliminarnih proračuna posljedica je činjenice da postoji mnogo čimbenika čiji se utjecaj na učinkovitost prikupljanja energije ne može izračunati. Naravno, ako imate određenog iskustva, možete napraviti više ili manje točan izračun, ali samo profesionalci specijalizirani za projektiranje i instalaciju solarnih sustava imaju takvo iskustvo.

Sljedeći čimbenici imaju najveći utjecaj na učinkovitost sustava:

• Vremenska nestabilnost - nemoguće je unaprijed odrediti broj sunčanih dana čak iu sunčanim predjelima, a da ne spominjemo sjeverne regije;
• Nestabilna potrošnja energije, koja također ovisi o geografskom položaju zgrade koja dobiva toplinu i električnu energiju od sunčeve svjetlosti;
• Mogućnost kvara sustava - složenost dizajna ukazuje na to da će se često kvariti, au nekim slučajevima je teško utvrditi kvar.

Kome je pogodna kućna solarna elektrana?

1. Za one koji nemaju struju u okolini. Solarni paneli moći će autonomno opskrbljivati ​​objekt električnom energijom. Alternativno, možete uzeti u obzir i vjetrenjaču (za koju mora postojati odgovarajuća ruža vjetrova) ili dizel generator (koji nije baš prikladan za rad i neekonomičan).
2. Također, solarna stanica se može smatrati investicijom kako bi se u budućnosti manje plaćala električna energija u pozadini stalno rastućih tarifa. Osim toga, vijek trajanja baterije je vrlo dug, a sunce uvijek sja.
3. I zadnja opcija je za sve koji žele zaraditi. U Ukrajini postoji zakon o feed-in tarifi, prema kojem država otkupljuje proizvedenu električnu energiju korištenjem alternativnih izvora energije po posebnoj cijeni.

Nastavi čitati

• solarno grijanje
  60

  Solarna toplina: opskrba toplom vodom i grijanje U prosjeku tijekom cijele godine, ovisno o klimatskim uvjetima i zemljopisnoj širini, tok sunčevog zračenja na površinu zemlje kreće se od 100 do 250 W/m2, dostižući vršne vrijednosti u podne s vedro nebo, skoro...

• Fotonaponski kompleti
  58

  Fotonaponski kompleti: Sastav Za korištenje solarne energije za napajanje potrošača, jedan solarni panel nije dovoljan. Osim solarne baterije potrebno vam je još nekoliko komponenti.Tipični sastav PV kompleta izvan mreže je sljedeći: PV komplet za DC 12V opterećenje PV kontrolera...

• Oblaci i prepreke
  55

  Utjecaj prepreka sunčevim zrakama na proizvodnju energije solarnih panela Samo mali dio sunčevog zračenja dopire do površine zemlje 1.izravna 2.apsorpcija 3.refleksija 4.indirektna Sunčeva svjetlost putuje od Sunca do Zemlje ravnomjerno crta. Kada dospije u atmosferu, dio svjetlosti se lomi i...

• solarna rasvjeta
  54

  Korištenje solarne energije za potrebe rasvjete Solarni paneli i drugi ekološki prihvatljivi izvori energije u posljednje vrijeme postaju sve popularniji. Ovaj članak govori o metodama za izgradnju sustava napajanja solarnih svjetiljki, solarnih svjetiljki i napajanja za rasvjetu zgrada, solarne rasvjete...

• Autonomni FES
  52

  Off-grid fotonaponski sustavi Vrste fotonaponskih sustava opisane su na stranici Fotonaponski sustavi. Razmotrimo detaljnije jednu od vrsta - autonomni FES. Moguće je stvoriti autonomni sustav napajanja na solarnim baterijama različite složenosti. Najjednostavniji sustav ima niski izlaz istosmjernog napona…

• Jesu li solarni paneli potrebni?
  51

  Prednosti korištenja solarnih panela u autonomnim i rezervnim sustavima napajanja Vrlo često se mora suočiti s mišljenjem da je neisplativo koristiti solarne panele, da su skupi i da se ne isplate. Mnogi misle da je puno lakše ugraditi plinski generator koji će vašem domu osigurati energiju.…

Kako izračunati snagu solarne elektrane

Morate poći od toga koliko vam je električne energije potrebno za normalno funkcioniranje zgrade. Najlakši način je ispisati svu e-poštu. uređaje koje namjeravate koristiti, njihovo vrijeme rada i potrošnju energije.

Primjer:

• Hladnjak: 100W - 24h - 2400W
• Rasvjeta: 100W - 5h - 500W
• Kuhalo za vodu: 15min - 1,5kW - 0,03kW
• Perilica za rublje:
• bilježnica:
• …
• Ukupno: 3kW

3 kW je snaga koju solarna elektrana mora proizvesti za normalno funkcioniranje zgrade. Oni. trebat će vam 12 panela snage 260W svaki. U praksi će njihova produktivnost biti veća (s koeficijentom sunčeve aktivnosti od 4,5, dnevna snaga stanice bit će 14 kW), ali polazimo od najpesimističnijeg scenarija, u kojem je svaki dan oblačan. Također imajte na umu: ako niste povezani na feed-in tarifu ili ne pohranjujete energiju za bateriju, višak će izgorjeti.

Ako instalirate solarnu elektranu kako biste zaradili na feed-in tarifi, tada možete početi s bilo kojim kapacitetom i postupno ga povećavati.

Solarna baterija ili generator s motorom s unutarnjim izgaranjem

Objektivno, generator ima dvije glavne prednosti - njegovu veličinu i sposobnost potpunog rada ne samo u vedrom vremenu. Ali daleko od uvijek, ove karakteristike su odlučujuće, au svim ostalim aspektima solarne ploče jasno pobjeđuju:

Najvažnija točka, na koju se obično obraća pozornost, je početni trošak opreme, koji je za solarne panele stvarno oko 2 puta veći. Ali čak i ovdje, ako shvatite, tada generator treba postaviti minus - samo pogledajte trošak generiranja jednog kW / h

Uzimamo početni trošak opreme + trošak održavanja + trošak goriva i sve podijelimo s količinom proizvedene električne energije tijekom deklariranog vijeka trajanja. Kao rezultat toga, za generator i solarne ploče približno jednake snage, omjer cijene proizvodnje jednog kilovata bit će približno 1 / 2,5 u korist potonjeg. Naravno, radi se o vrlo približnim izračunima, ali stvar je u tome da su solarni paneli sada investicija, ali opipljive uštede u budućnosti.

Primjer dijagrama povezivanja za komplet s plinskim generatorom

Vijek trajanja solarnih panela

Da biste procijenili prednosti, morate shvatiti koliko dugo ploče traju i hoće li se morati mijenjati nakon isteka jamstvenog roka. Ovdje je potrebno razmotriti nekoliko značajki:

1. Monokristalne i polikristalne opcije su najtrajnije.Za 25 godina korištenja ne gube više od 10% svog kapaciteta. No, čak i dalje, pad snage je beznačajan, u sljedećih 10-15 godina gubi se otprilike isto toliko. To jest, možemo s povjerenjem reći da je vijek trajanja takvih opcija 35-40 godina, a možda i više.
2. Opcije tankog filma imaju mnogo niži vijek trajanja - 10-20 godina. Štoviše, prve 2 godine gubitak kapaciteta može biti 10-30%, većina proizvođača osigurava rezervu snage za kompenzaciju ovog problema. U budućnosti gubici nisu toliko značajni.
3. Kako bi se produžio vijek trajanja, potrebno je izbjeći oštećenje dijelova sustava. Podrežite grane usko raspoređenih stabala, operite površinu barem nekoliko puta u sezoni. Provjerite pouzdanost pričvršćivanja i kontakata kako se ne bi pregrijali.
4. Uzmite u obzir troškove zamjene ostalih elemenata sustava. Dakle, punjive baterije obično traju od 6 do 10 godina (najpouzdanije - 15 godina), energetska elektronika ima resurs od oko 10-12 godina. Trošak zamjene ovih čvorova također je prilično velik i to se mora uzeti u obzir pri izračunu povrata.

Solarne panele potrebno je povremeno prati kako ih ne bi oštetile grane drveća.

Prilikom odabira solarnih panela za svoj dom, bolje je dati prednost pouzdanim i provjerenim monokristalnim i polikristalnim opcijama. Visokokvalitetni moduli će trajati oko 40 godina, dok će gubitak snage za to vrijeme biti oko 20%.

Čitaj više:

Izrada solarne vrtne lampe

Kako napraviti vrhunac staza u seoskoj kući

Kako odabrati otpornik za LED

Princip rada solarne baterije

Uređaj je dizajniran da izravno pretvara sunčeve zrake u električnu energiju.Ovo djelovanje naziva se fotoelektrični efekt. Poluvodiči (silicijske pločice), koje se koriste za izradu elemenata, imaju pozitivno i negativno nabijene elektrone i sastoje se od dva sloja, n-sloja (-) i p-sloja (+). Višak elektrona pod utjecajem sunčeve svjetlosti izbacuje se iz slojeva i zauzima prazna mjesta u drugom sloju. To uzrokuje da se slobodni elektroni neprestano kreću, krećući se s jedne ploče na drugu, stvarajući električnu energiju koja je pohranjena u bateriji.

Način rada solarne baterije uvelike ovisi o njenom dizajnu. Solarne ćelije su izvorno napravljene od silicija. Još uvijek su vrlo popularni, ali budući da je proces pročišćavanja silicija prilično naporan i skup, razvijaju se modeli s alternativnim fotoćelijama od spojeva kadmija, bakra, galija i indija, ali su manje produktivni.

Učinkovitost solarnih panela se povećala s razvojem tehnologije. Danas je ta brojka s jedan posto, koliko je zabilježena početkom stoljeća, porasla na više od dvadeset posto. To nam danas omogućuje korištenje ploča ne samo za domaće potrebe, već i za proizvodnju.

Tehnički podaci

Uređaj solarne baterije je prilično jednostavan, a sastoji se od nekoliko komponenti:

Izravno solarne ćelije / solarni panel;

Pretvarač koji istosmjernu struju pretvara u izmjeničnu struju;

Regulator razine baterije.

Kupnja baterija za solarne ploče trebala bi se temeljiti na potrebnim funkcijama. Oni pohranjuju i distribuiraju električnu energiju. Skladištenje i potrošnja odvija se tijekom cijelog dana, a noću se akumulirani naboj samo troši.Dakle, postoji stalna i kontinuirana opskrba energijom.

Prekomjerno punjenje i pražnjenje baterije će skratiti njezin vijek trajanja. Regulator punjenja solarne baterije automatski obustavlja akumulaciju energije u bateriji kada dosegne svoje maksimalne parametre, a isključuje opterećenje uređaja kada je jako ispražnjena.

(Tesla Powerwall - solarna baterija od 7 kW - i kućno punjenje za električna vozila)

Mrežni inverter za solarne panele najvažniji je element dizajna. Energiju primljenu od sunčevih zraka pretvara u izmjeničnu struju različitog kapaciteta. Kao sinkroni pretvarač, kombinira izlazni napon električne struje u frekvenciji i fazi sa stacionarnom mrežom.

Fotoćelije se mogu spojiti i serijski i paralelno. Potonja opcija povećava parametre snage, napona i struje te omogućuje uređaju da radi čak i ako jedan element izgubi funkcionalnost. Kombinirani modeli izrađuju se pomoću obje sheme. Vijek trajanja ploča je oko 25 godina.

Opće karakteristike i dostupnost kupnje

Oprema ne šteti okolišu i osigurava stabilno napajanje bez napona. I, što je najvažnije, isporučuje besplatnu energiju: za koju ne dolaze računi za komunalne usluge.

Izgled solarnih panela malo se promijenio nakon njihovog izuma, što se ne može reći o unutarnjem "punjenju"

Solarni modul pretvara svjetlost u električnu energiju generiranjem istosmjerne struje. Površina panela može doseći nekoliko metara. Kada je potrebno povećati snagu sustava, povećajte broj modula.Njihova učinkovitost ovisi o intenzitetu sunčeve svjetlosti i kutu upada zraka: o mjestu, godišnjem dobu, klimatskim uvjetima i dobu dana. Kako bi ispravno uzeli u obzir sve ove nijanse, instalaciju bi trebali izvesti profesionalci.

Vrste modula:

Monokristalna.

Sastoje se od silikonskih ćelija koje pretvaraju sunčevu energiju. Razlikuju se po kompaktnim veličinama. Što se tiče performansi, ovo je donedavno najučinkovitija (učinkovitost do 22%) solarna baterija za dom. Set (njegova cijena je jedna od najskupljih) koštat će od 100 tisuća rubalja.

Polikristalni.

Koriste polikristalni silicij. Nisu učinkovite (do 18% učinkovitosti) kao monokristalne solarne ćelije. Ali njihova cijena je mnogo niža, pa su dostupni široj populaciji.

Amorfna.

Imaju tankoslojne solarne ćelije na bazi silicija. Oni su inferiorni u odnosu na mono i polikristale u smislu proizvodnje energije, ali su i jeftiniji. Njihova prednost je sposobnost funkcioniranja pri difuznom, pa čak i slabom svjetlu.

Heterostrukturna.

Moderni i najučinkovitiji solarni moduli danas, s učinkovitošću od 22-25% (tijekom cijelog vijeka trajanja!). Djeluju učinkovito i po oblačnom vremenu i pri visokim temperaturama).

U Rusiji jedini proizvođač modula za ovu tehnologiju je tvrtka Hevel, koja je jedan od pet svjetskih proizvođača koji proizvode heterostrukturne solarne module.

2016. godine R&D centar tvrtke patentirao je vlastitu tehnologiju za izradu heterostrukturnih modula i sada je aktivno razvija.

Hevel solarni paneli

Sustav također uključuje sljedeće komponente:

• Pretvarač koji istosmjernu struju pretvara u izmjeničnu.
• Akumulatorska baterija. Ne samo da akumulira energiju, već i izravnava pad napona kada se razina svjetlosti promijeni.
• Kontroler za napon punjenja baterije, način punjenja, temperaturu i druge parametre.

U trgovinama možete kupiti i pojedinačne komponente i cijele sustave. U ovom slučaju, snaga uređaja određuje se na temelju specifičnih potreba.

Koji kapacitet uzeti solarnu bateriju?

Ovisi i o potrebama korisnika. Za autonomno napajanje cijele kuće, nema smisla uzimati manje od 1000 vata. A ako trebate napajati sustav grijanja u zemlji, teoretski vam je potreban komplet kapaciteta do 10 kW. Međutim, vrijedno je zapamtiti da će takav solarni panel koštati puno novca. Samo jedan solarni modul (čak i oni najjeftiniji bez kontrolera, pretvarača i drugih komponenti) s kapacitetom od 10 kW koštat će najmanje 300.000 rubalja. Stoga se takve baterije mogu smatrati dodatnim izvorom energije, ali ne i glavnim.

Ako vam je potreban solarni panel za napajanje hladnjaka i TV-a, tada će vam biti dovoljna ploča od 500 W. Na primjer, možete uzeti dva polikristalna solarna modula One-Sun 250P, što će vas koštati samo 16.500 rubalja.

Ako nikada niste koristili solarne panele, onda preporučamo da kupite mali sklopivi panel male snage za svoj telefon ili tablet.