Panells solars: característiques i característiques d'ús

Cada minut a la superfície del nostre planeta té molta energia solar, sense la qual cosa la vida a la Terra és impossible. Tanmateix, això no és tot el que és capaç; avui entrem a l'era de les energies alternatives renovables, utilitzant l'activitat del Sol, el vent i l'aigua. Les centrals solars més grans ja produeixen aproximadament un 1% de l'electricitat mundial, de manera que el futur es troba en nous desenvolupaments. I ho devem a la ciència i les tecnologies modernes, gràcies a les quals ha estat possible.

Creixent en el preu de l'electricitat, no es pot pensar en estalviar. I una excel·lent alternativa en aquest cas són les fonts naturals d’energia. La solució òptima per a una casa privada és una central elèctrica alternativa: la bateria solar.

De fet, l’heliosistema és bastant simple i consta de quatre elements principals.

• Bateria solar: en forma i mida es tracta d'un panell rectangular amb un nombre determinat de plaques. La base de la cèl·lula solar inclou materials semiconductors. Els transductors en miniatura es munten en mòduls i mòduls en un sol sistema de captació solar.
• Controlador: realitza la funció d'un intermediari entre el mòdul solar i la bateria. És necessari controlar el nivell de càrrega de la bateria. El seu paper és molt important en tot el circuit: el controlador no permet que el potencial elèctric bulli o caigui, el que és necessari per al funcionament estable de tot el sistema.
• Inverter: converteix el corrent continu del mòdul solar en CA 220-230 volts. El seu inversor híbrid pot utilitzar tant corrent altern com directe per al seu funcionament. Cal tenir en compte, però, que l’inversor també requereix energia i el seu consum és al voltant del 30% de la pèrdua de conversió. I en temps ennuvolat o a la nit, es consumirà tota l'energia de la bateria. És a dir, si la bateria es descarrega, l'inversor deixarà de funcionar.
• Bateria: convertida en electricitat, l’energia solar no s’utilitza sempre a la casa. L’excés pot acumular-se a la bateria i utilitzar-se en un clima fosc i ennuvolat.

L’element principal de cada cèl·lula solar és un convertidor fotoelèctric.

En la producció en massa, s'utilitzen tres tipus d’elements de silici.

• Monocristal·lina - Els cristalls de silici cultivats artificialment es tallen en plaques fines. El mòdul es basa en silici pur purificat. La superfície s’assembla més a un panell de núvols o petites cèl·lules que s’interconnecten en una sola estructura. Les petites plaques acabades estan interconnectades per una xarxa de cables elèctrics. En aquest cas, el procés de producció és més intensiu en mà d'obra i consumeix energia, la qual cosa afecta el cost final de la bateria solar. Però els elements monocristal tenen una productivitat més alta i l'eficiència mitjana és del 24%. La vida útil de les bateries monocristal·les és més llarga, tindrà una durada mitjana d’uns 30 anys.
• Policristal·lí - basat en la fosa de silici. Aquests mòduls es consideren la millor solució per a una casa de camp residencial privada. Diversos cristalls de silici es combinen en una sola cel·la fotovoltaica. La superfície d'una cèl·lula solar policristalina té una superfície no uniforme, per la qual cosa la llum absorbeix pitjor. I l’eficiència, respectivament, a sota, es troba dins del 20%. La vida útil del panell policristal és de 20 a 25 anys. Tenen una diferència característica: color blau fosc del recobriment. Aquests mòduls són més barats que els anàlegs, la qual cosa permet recuperar tot el sistema en uns 3 anys.
• Pel·lícula prima - Disposar d'un substrat flexible que permeti muntar la bateria en qualsevol superfície amb cantonades i corbes. Es posa una fina capa de semiconductors a la superfície de la bateria. Aquests sistemes tenen un inconvenient evident: una eficiència petita. La productivitat és de mitjana al voltant del 10%. És a dir, per proporcionar energia a casa, es necessitaran dues vegades més bateries de pel·lícula prima que les de policristal. I la vida útil d'aquests panells és inferior a la resta d’anàlegs: de mitjana, la vida útil és d’uns 20 anys.

Ideal si els panells solars poden proporcionar totalment electricitat a la casa. Però sovint l’energia del Sol s’utilitza per al subministrament d’aigua calenta o per a la calefacció. Però, per complir qualsevol d'aquests objectius, cal calcular la potència real per metre quadrat i el nombre de mòduls requerit. La potència del mòdul solar depèn de la quantitat de llum solar que arribi a la superfície de la bateria. Per fer la decisió correcta, també haureu d'estudiar el principi de funcionament de la minicentral de casa.

El primer prototip del col·lector solar, conegut per tothom des del segle passat, és una dutxa d'estiu d'estiu. Era un gran contenidor, que estava pintat de negre, l'aigua que hi havia a l'interior es va escalfar durant el dia, cosa que va permetre que cada resident d'estiu prengués una dutxa calenta a la nit.

El col·lector solar és un panell pla situat al carrer.normalment al terrat i és capaç de convertir el 90% de la radiació solar en energia. En el futur, l'energia s'envia al sistema i es distribueix segons les necessitats de subministrament d'energia. Però si el sistema solar s’utilitza per escalfar o per escalfar aigua, l’energia amb l’ajut d’una bomba de baix consum s’envia al tanc d’emmagatzematge.

En diferents moments del dia i en diferents estacions, el nivell d'il·luminació canvia. Per tant, per garantir una font d'alimentació ininterrompuda a la casa, la bateria solar té tot un sistema. Els científics han après a controlar aquest fenomen microfísic com l’efecte fotoelèctric. I encara que, a primera vista, el principi de funcionament sembli tècnicament complex, en realitat, el principi de funcionament i el circuit del circuit elèctric són molt simples.

Qualsevol pot instal·lar panells solars a casa seva.

A més, tenen molts avantatges.

• L'eficiència energètica: depenent del tipus de cèl·lules solars té un indicador diferent. Però, de mitjana, l’eficiència oscil·la entre el 14 i el 30%.
• Els panells solars són especialment demandats a les zones suburbanes. I hi ha dues explicacions raonables per a això. En primer lloc, les parcel·les de dacha es troben sovint lluny de fonts centralitzades de subministrament d’energia a zones amb infraestructures poc desenvolupades. I, en segon lloc, la conversió de la llum solar en energia és especialment important a l’estat de l’estiu: a l’estiu.
• Si cal, es pot complementar la minicentral amb nous panells solars per augmentar la potència.
• Estalvi: per a les regions del sud del país, l'ús de plaques solars per a aigua calenta pot estalviar fins a un 60% de l'energia en mitjana anual: un 30% a l'hivern i un 100% a l'estiu.
• Aquests sistemes són rellevants no només per a ús privat, per exemple, per a la llar, sinó també per a empreses, institucions educatives i mèdiques. Al taller de producció, es pot utilitzar un panell solar com a font de calor addicional per a la calefacció central a l'hivern i, a l'estiu, per subministrar aigua calenta de procés.
• El benefici és que només necessiteu pagar l’equip una vegada, després el sistema no requereix inversions ni manteniment.
• La font d’energia ecològica és un aspecte especialment important en el pla planetari, ja que les reserves d’energia a la Terra no són il·limitades.
• La fiabilitat, en aquest cas, depèn molt del model escollit i de la instal·lació correcta.

Val la pena assenyalar que el sistema s’apropa en pocs anys i permet al propietari estalviar molts diners en el futur. Per exemple, segons les tarifes actuals d’electricitat i dièsel, podem dir amb confiança que el sistema solar donarà els seus fruits en 3-4 anys a una casa de camp privada per a una família de 5-7 persones. I quan es trasllada del gas, la recuperació serà de 8 a 10 anys.

Avui, diversos tipus de panells solars estan guanyant popularitat cada vegada més gran. A primera vista, pot semblar que tots els mòduls solars són els mateixos: un gran nombre de petites cèl·lules solars individuals estan interconnectades i cobertes amb una pel·lícula transparent. Però, en realitat, tots els mòduls difereixen en potència, disseny i mida. I actualment, els fabricants han dividit el sistema solar en dos tipus principals: el silici i el cinema.

Per a ús domèstic, els panells solars s’instal·len amb cèl·lules fotovoltaiques de silici. Són els més populars del mercat. Del qual també es poden distingir tres tipus: és policristal·lí, monocristalí, ja s'han descrit amb més detall a l'article i són amorfes, que es discutiran amb més detall.

Amorfs: també es fabriquen sobre la base de silici, però, a més, també tenen una estructura elàstica flexible. Però no estan fets de cristalls de silici, sinó de silà, un altre nom és el silici d'hidrogen. Entre les característiques dels mòduls amorfs, es pot observar un rendiment excel·lent fins i tot en cas de temps negre i la capacitat de repetir qualsevol superfície. Però l’eficiència és molt menor, només el 5%.

El segon tipus de panells solars - film, produït sobre la base de diverses substàncies.

• El cadmi: aquests panells es van desenvolupar als anys setanta del segle passat i es van utilitzar a l'espai. Però avui en dia el cadmi també s'utilitza en la producció de centrals solars industrials i domèstiques.
• Els mòduls basats en semiconductors CIGS, desenvolupats a partir del coure, del selenur d'indi i de panells de film. L’indium també s’utilitza àmpliament en la fabricació de monitors LCD.
• Polímers - també utilitzat en la fabricació de mòduls de pel·lícula solar. El gruix d’un panell és d’uns 100 nm, però l’eficiència es manté en un 5%. Però a partir dels avantatges es pot assenyalar que aquests sistemes són assequibles i no emeten substàncies nocives a l’atmosfera.

Però també hi ha avui en dia models comercials menys voluminosos. Estan especialment dissenyats per a ús durant activitats a l'aire lliure. Sovint, aquestes bateries solars s'utilitzen per recarregar dispositius portàtils: petits aparells, telèfons mòbils, càmeres i càmeres de vídeo.

Els mòduls portàtils es divideixen en quatre tipus.

• Baixa potència: proporcioneu una càrrega mínima, suficient per recarregar un telèfon mòbil.
• Flexible: es pot enrotllar i tenir un pes reduït a causa d’aquesta gran popularitat entre turistes i viatgers.
• S'adjunta al substrat: té un pes significativament més gran, uns 7-10 kg i, en conseqüència, donar més energia. Aquests mòduls estan dissenyats específicament per al seu ús en viatges de cotxes de llarga distància i també es poden utilitzar per a una font d'alimentació autònoma parcial d'una casa de camp.
• Universal - indispensable per fer senderisme, el dispositiu disposa de diversos adaptadors per a la càrrega simultània de diversos dispositius, el pes pot arribar a arribar als 1,5 kg.

El clima solar no té importància per al sistema solar. El més important aquí és el nombre de dies clars clars. I, per exemple, si utilitzeu un panell solar per al subministrament d’aigua calenta, fins i tot durant el període hivernal de trenta graus es pot disposar de forma estable aigua al dipòsit a una temperatura de 40 ° C - 50 ° C.

A les regions amb un clima intensament continental i amb un hivern sever, és impossible abandonar la calefacció central. Però és possible complementar el sistema amb dipòsits de calefacció indirecta, que permeten combinar diverses fonts de calor amb la possibilitat d’accionar l’energia del sol de forma automàtica i segons sigui necessari.

I també podeu utilitzar un sistema solar per donar suport a la calefacció al "pis càlid". Al mateix temps, per a 100 metres quadrats de terra necessiteu uns 8 col·leccionistes. Però a l'estiu, un sistema tan gran serà redundant, excepte que podeu utilitzar-lo per mantenir la temperatura a la piscina o a la sauna.

El seu paper en el sistema és força comprensible: la bateria us permetrà emmagatzemar electricitat del mòdul solar. I llavors serà possible utilitzar l’energia solar com a electricitat.

Instal·lar un sistema solar al seu propi lloc costarà una quantitat decent. Abans de procedir a la instal·lació d'una bateria solar, és necessari determinar la potència necessària per a tots els dispositius. I, en primer lloc, cal calcular la càrrega màxima òptima en quilovatats i el consum mitjà d’energia condicional racionalment en quilowatt / hora per satisfer les necessitats de la casa o lloc.

Per a l'ús racional de l'electricitat solar, cal determinar:

• càrrega màxima: per determinar-la, cal afegir la potència de tots els dispositius connectats simultàniament;
• consum màxim d’energia: un paràmetre necessari per determinar la categoria de dispositius que han de funcionar a la vegada;
• el consum diari es determina multiplicant el poder individual d'un sol dispositiu pel temps durant el qual estava funcionant;
• el consum diari mitjà: es determina afegint el consum energètic de tots els aparells elèctrics durant un dia.

Totes aquestes dades són necessàries per a un conjunt complet i el treball posterior estable de la bateria solar. La informació obtinguda permetrà seleccionar paràmetres més adequats de la bateria: un element costós del sistema solar.

Per a tots els càlculs, necessitareu un full en una cel·la o, si preferiu treballar en un ordinador, serà més convenient utilitzar un fitxer Excel. Prepareu una plantilla de taula amb 29 columnes.

Especifiqueu els noms del gràfic en ordre.

• El nom de l’aparell, els aparells domèstics o les eines: els experts recomanen que comencin a descriure els consumidors d’energia des del passadís i, a continuació, es mouen en sentit horari o antihorari. Si la casa té més d'un pis, llavors el punt de partida de tots els nivells següents és l'escala. I també indicar els aparells elèctrics del carrer.
• Consum d'energia individual.
• Hora del dia de 00 a 23 hores, és a dir, per a això necessiteu 24 columnes. En les columnes al llarg del temps, haureu d’especificar dos números en forma de fracció: la durada del treball durant una hora / consum específic d’energia.
• A la columna 27, indiqueu el temps de funcionament total de l’aparell per dia.
• Per a 28 columnes, és necessari multiplicar entre si les dades de 27 columnes per energia consumida individualment.
• Després d’omplir la taula, es calcula la càrrega total de cada dispositiu per cada hora: les dades obtingudes s’introdueixen a la columna 29.

Un cop omplert l'última columna es determina pel consum mitjà diari. Per això, es resumeixen totes les dades de l’última columna. Però aquest càlcul no té en compte el consum de tot el sistema de captadors solars. Per calcular aquestes dades, cal tenir en compte el factor auxiliar en els càlculs finals.

Un càlcul tan acurat i acurat que us permetrà obtenir una especificació detallada dels consumidors d’energia, tenint en compte les càrregues horàries. Atès que l’energia solar és molt cara, cal minimitzar-ne el consum i utilitzar-la racionalment per alimentar tots els dispositius. Per exemple, si el col·lector solar s’utilitza com a subministrament d’alimentació secundària a casa, les dades obtingudes permetran eliminar els dispositius intensius en energia de la xarxa fins a la restauració final de l’alimentació principal.

Per obtenir un subministrament d’energia constant a la casa des de la bateria solar en calcular les càrregues horàries, s’empenyen cap endavant. El consum d’electricitat s’ha d’ajustar de manera que s'exclouin les situacions d’emergència durant el funcionament del sistema i es puguin ajustar les càrregues màximes.

Aquest gràfic mostra clarament com utilitzar de manera eficient l'energia del sol a la casa. El gràfic inicial mostra que la càrrega es va distribuir aleatòriament durant el dia: la taxa horària mitjana diària era de 750 W i l'indicador de consum era de 18 kW per hora. Després de càlculs precisos i una planificació adequada, es va poder reduir el consum diari a 12 kW / hora i la càrrega horària mitjana diària a 500 watts. Aquesta opció de distribució d’energia també és idònia per alimentar les còpies de seguretat.

Els panells solars són l’èxit més destacat en el camp de l’energia alternativa. Exerceixen una funció essencial per a l'estalvi energètic i la preservació dels beneficis de la civilització. A l’estiu, al país, es poden utilitzar panells solars per subministrar energia elèctrica per a aparells elèctrics i electrodomèstics, sistemes de calefacció o per a aigua calenta.

Els turistes i els viatgers, per regla general, trien bateries solars portàtils per carregar dispositius portàtils. Són insubstituïbles en llocs on no hi hagi subministrament elèctric.

Aquests dispositius també es poden utilitzar per alimentar l’apartament. I si les finestres del vostre apartament tenen vistes al costat assolellat, podeu instal·lar panells solars de manera segura al balcó o davant de la casa, només heu d’obtenir el permís de l’empresa de gestió o l’Hoa.

Els panells solars es poden col·locar al sostre de la casa, ja sigui inclinat o pla, o al balcó, façana o fins i tot al pati. Però també serà necessari assignar espai a l'àtic o al soterrani per a la resta del sistema.

Heu de seguir les recomanacions bàsiques dels experts en instal·lar un panell solar.

• Tingueu en compte amb cura els elements del sistema solar abans de comprar danys i defectes. Durant l'enviament, guardeu l'embalatge original del kit per evitar danys a la integritat de la pantalla.
• Els principals elements de control i ajust dels panells solars ocupen un espai mínim. Com a regla general, el mínim necessari inclou un inversor, controlador i bateria. I també si el clima de la regió i les característiques tècniques del lloc permeten, els dispositius de control i monitorització es poden instal·lar al carrer.Però és millor triar una sala seca climatitzada per a tot el sistema de mini-centrals, ja que quan la temperatura de l'aire ambiental baixa a -5? C, la capacitat de la bateria es redueix a la meitat.

• Els mòduls solars, controladors i inversors estan disponibles sota els 12, 24 i 48 volts. L’alta tensió permet l’ús de cables amb una secció transversal més petita. Però com més baixa és la tensió, per exemple, a 12 V, és més fàcil substituir les bateries trencades. En treballar amb 24 volts, haureu de substituir les bateries per parelles. I quan substitueu una bateria de 48 volts, necessitareu 4 bateries en una branca, que, al seu torn, és perillosa i pot provocar una descàrrega elèctrica.
• Per a un sistema de bateries solars, heu d’utilitzar bateries especials anomenades Solar. Idealment, totes les bateries haurien de ser del mateix fabricant i del mateix lot.
• El nombre de fotocèl·lules en un mòdul hauria de ser de 36 a 72 peces: aquesta és la quantitat òptima per obtenir la intensitat indicada. No heu d’instal·lar mòduls dobles amb el nombre de fotocélulas del 72 al 144. En primer lloc, són problemàtics per al transport. I, en segon lloc, són els primers a fracassar durant les gelades greus.

• Els mòduls grans han de tenir una funda reforçada i una protecció addicional en forma de vidre. Atès que els mòduls estan instal·lats al sostre, són càrregues pesades en forma de precipitació i vent.
• Cal muntar un kit de bateries solars en una zona oberta o en una habitació espaiosa.
• Per instal·lar un panell solar en una parcel·la, és necessari triar un espai obert il·luminat on no aparegui cap ombra dels edificis o arbres adjacents. Perfecte per a això s'adapten al sostre de la casa o en qualsevol altre edifici.
• L'angle d'inclinació dels mòduls solars té un paper important en l'obtenció d'energia. El flux d'energia és proporcional a la posició del sol. Per tant, val la pena preveure la possibilitat de canviar l'angle d'inclinació per a la fixació quan la temporada canvia, quan la posició del sol i la direcció dels rajos canvien.

L'heliosistema integrat requerirà una inversió considerable. Però tots els diners gastats seran retornats en el futur. El període de recuperació en funció del nombre de mòduls i mètodes d’ús de l’energia solar variarà. Però, no obstant això, és possible reduir les despeses inicials no degudes a la pèrdua de qualitat, sinó a una aproximació raonable a l'elecció dels components de la bateria solar.

Si no teniu límits a la zona d’instal·lació dels mòduls solars, i teniu un espai decent, a continuació, 100 metres quadrats. Podeu instal·lar panells solars policristalins. Això estalviarà una quantitat considerable en el pressupost familiar.

No intenteu cobrir completament el sostre amb panells solars. Per començar, instal·leu un parell de mòduls i connecteu-los a l’equip que funciona a tensió constant. Podeu augmentar la potència i augmentar el nombre de mòduls amb el temps.

Si teniu un pressupost limitat, podeu negar-vos a instal·lar el controlador - Aquest és un element auxiliar que es necessita per rastrejar el nivell de la bateria. En canvi, també podeu connectar una altra bateria al sistema, de manera que eviteu la sobrecàrrega i augmentareu la capacitat del sistema. I per controlar la càrrega, podeu utilitzar rellotges regulars per a cotxes, que poden mesurar el voltatge i costen molt menys.

Quan trieu una bateria solar per a la llar, heu de centrar-vos no només en la relació qualitat-preu, sinó també a la marca. Heu de confiar absolutament en el fabricant en aquest assumpte important. I per tal de conèixer la qualitat dels productes, heu de conèixer el passaport tècnic i les revisions.

Sovint es pot trobar al mercat un col·lector solar tubular de buit. Aquests panells es fan principalment a la Xina i, teòricament, tenen una major eficiència. Però a l’hivern es formen les gelades en aquests productes i els palets de neu a la superfície. La capa de precipitació no deixa passar els raigs del sol i, en un calorós dia d'estiu, aquest sistema pot "bullir" si no es cobreix a temps per protegir-lo del sobreescalfament.

Penseu en els panells solars més populars del mercat.

Sharp és una marca d'una empresa japonesa, àmpliament coneguda en la producció de cèl·lules solars d'alta potència Els productes fabricats estan subjectes a una investigació exhaustiva i a proves. Els mòduls solars tenen tres capes i l'eficiència oscil·la entre el 37,9% i el 44,4%.

IES - produïda a Espanya. La característica principal del producte es considera dues capes del mòdul i l’eficiència en un 32%, que finalment es reflecteix en el cost. Els panells solars de la marca espanyola són molt més barats que els homòlegs japonesos, però segueixen sent molt cars d’utilitzar en cases particulars.

Amonix també és un dels líders en la producció de cèl·lules solars per a ús industrial. L’eficàcia dels productes és del 36%.

Sun Power - Els panells solars de marca nord-americana també estan inclosos en la classificació de sistemes efectius. L’eficiència dels models populars és del 21%.

Telecom-STV: els panells fabricats a Rússia (Zelenograd) també ocupen posicions de lideratge entre els fabricants. La gamma de productes és molt àmplia. La companyia ofereix bateries monocristal de 18 a 270 W, multi-cristall - de 5 a 250 W, per a ús marí - de 16 a 215 W i plegable - de 120 a 180 W. L'eficiència dels mòduls solars és del 20-21%, però al mateix temps el cost de les bateries és inferior en un 30% en comparació amb les marques importades.

Aquesta és només una petita part dels coneguts fabricants de cèl·lules solars. Però no descuiteu altres marques nacionals. Així, per exemple, la companyia Hevel (Chuvashia, Rússia) produeix bateries micromorfes de pel·lícula prima. I com han demostrat els estudis, el panell millorat de la companyia capta amb més eficàcia els raigs d’energia dispersa. I, sobretot, els panells solars domèstics tenen un aspecte atractiu i es poden instal·lar no només a la teulada, sinó també a la façana de l'edifici.

No tingueu en compte la instal·lació de mòduls solars dobles barats amb una gran quantitat de fotocèl·lules. Com demostra la pràctica, durant les gelades anòmales que van xocar de manera sistemàtica a moltes regions del país, són aquests panells els que es desglossen primer. El que passa és que una prima pel·lícula transparent estesa a la superfície del mòdul es comprimeix al fred i es desprèn de la gran tensió i trencaments. Per què cau el rendiment de la bateria solar, cosa que pot provocar un fracàs ràpid.

En triar un sistema adequat, també cal parar atenció al fet que la potència de l'heliosistema disminueix amb el temps en un 10%.

També podeu reduir els panells de recursos:

• pel·lícula danyada a la superfície del mòdul;
• núvol de pel·lícules;
• deformació superficial.

No fa molt de temps, els científics van arribar a la conclusió i van demostrar la possibilitat d’emmagatzemar calor al terra. El que obre grans perspectives d’energia alternativa. L’excés de calor d’estiu es pot emmagatzemar sota terra en acumuladors de calor o aigua situats a una profunditat de 2 a 35 metres i utilitzar l’energia a l’hivern com a calefacció o electricitat.

Consells per als panells solars: al següent vídeo.