Solarni paneli za ogrevanje in elektrifikacijo hiše

Širina in dolžina problema

Predstavljajte si, da ste znanstvenik. Naletel na zanimiv dokument, vendar rezultatov/poskusov ni mogoče ponoviti v laboratoriju. Logično je, da o tem pišete avtorjem izvirnega članka, vprašate za nasvet in postavite pojasnila. Glede na raziskavo jih je v svoji znanstveni karieri to storilo manj kot 20 %!

Avtorji študije ugotavljajo, da so morda tovrstni stiki in pogovori za znanstvenike same pretežki, saj razkrivajo njihovo nesposobnost in nedoslednost pri določenih vprašanjih oziroma razkrivajo preveč podrobnosti aktualnega projekta.

Poleg tega je absolutna manjšina znanstvenikov poskušala objaviti zavrnitve neponovljivih rezultatov, medtem ko se je soočala z nasprotovanjem urednikov in recenzentov, ki so zahtevali, da se primerjava z izvirno študijo zmanjša. Ali je čudno, da je možnost poročanja o neponovljivih znanstvenih rezultatih približno 50 %.

Prvo vprašanje: Ali ste poskušali reproducirati rezultate poskusa?

Drugo vprašanje: Ali ste poskušali objaviti svoj poskus reproduciranja rezultatov?

Mogoče je potem vredno v laboratoriju vsaj opraviti test obnovljivosti? Najbolj žalostno je, da tretjina anketirancev NIKOLI sploh ni razmišljala o ustvarjanju metod za preverjanje obnovljivosti podatkov. Le 40 % jih je navedlo, da redno uporabljajo takšne tehnike.

Vprašanje: Ali ste kdaj razvili posebne tehnike/tehnološke postopke za izboljšanje ponovljivosti rezultatov?

V drugem primeru biokemičarka iz Združenega kraljestva, ki ni želela biti identificirana, pravi, da poskus ponovitve dela za njen laboratorijski projekt preprosto podvoji čas in denar, ne da bi dodal ali dodal kaj novega k delu. Dodatni pregledi se izvajajo samo za inovativne projekte in nenavadne rezultate.

In seveda starodavna ruska vprašanja, ki so začela mučiti tuje kolege: kdo je kriv in kaj storiti?

Iz česa so narejene sončne celice prve generacije?

Strukturno so takšni moduli sestavljeni iz naslednjih elementov:

• navadna kovinska pločevina - osnovni kontakt;
• spodnja aditivna plast silicijevega polprevodnika s prevlado elektronov n-tipa - zaradi dodatka fosforja;
• zgornja kristalna plast nasičena z elektroni p-tipa - običajno z dopiranjem z borom;
• antirefleksni premaz - za čim večjo absorpcijo sevanja;
• tanek metaliziran mrežni kontakt z žico za zapiranje omrežja;
• debelo zaščitno steklo - običajno kaljeno za težke obremenitve;
• okvir za okvir.

Debelina monokristalnih Mono-Si ali polikristalnih Poli-Si silicijevih rezin v celicah je približno 200-300 µm. Življenjska doba je ocenjena na 20-25 let, s padcem produktivnosti za povprečno 0,5% letno. Učinkovitost v idealnih svetlobnih pogojih doseže 22-24 % in se močno zmanjša pri visokih temperaturah ali delnem padcu osvetlitve.

Načelo uporabe sončne energije

Pogosto se človek, soočen s potrebo po namestitvi sončnih kolektorjev, sprašuje o izvedljivosti podjetja. Ker v večini primerov odstotek sončnih dni občutno izgubi na enako vrednost oblačnih dni.

Podobno razmerje je značilno za regije srednjega pasu, za podnebje severnih regij pa je značilno še večje število oblačnih dni.

Nezadostno število sončnih dni je neposredno povezano z učinkovitostjo naprav, ki obdelujejo energijo zemeljskega telesa. To zmanjša količino sončne svetlobe, ki doseže površino baterije. Ta proces se imenuje insolacija.

Njegovo bistvo je v tem, da vsako letalo, ne glede na namen, prevzame določeno količino sončne energije. V južnih regijah je ta številka seveda višja, zaradi česar je namestitev sončnih kolektorjev bolj pomembna.

Vendar, kot kaže praksa, trg tehnološke opreme na področju sinteze sončne energije nenehno izboljšuje svoje izdelke, zato sodobne fotonapetostne celice v sončnih panelih delujejo odlično tudi na območjih z nizko stopnjo osončenosti.

Vrste silikonskih sončnih celic

Polikristalni

Glavni element takšnih plošč so polprevodniški elementi polikristalne strukture. So veliko cenejši od monokristalnih, saj so v bistvu narejeni iz ostankov, ki ostanejo od monokristalnih elementov. Med proizvodnim postopkom se silicijeva zlitina preprosto ohladi brez nadaljnje obdelave.

Učinkovitost polikristalnih sončnih celic je v povprečju 12 - 18 %, medtem ko učinkovitost monokristalnih sončnih celic doseže 22 %. Glede na nižjo ceno pa lahko kupite malo več plošč in za isti denar dobite enak "izpuh" kot monokristali. To je mogoče le, če je na strehi veliko prostora. Polikristali se od monokristalov razlikujejo tudi po heterogenosti barvne palete.

Koliko stanejo polikristalni sončni paneli? Povprečno 3500 rubljev na 100 W (veliko je odvisno od proizvajalca). Ena najcenejših polikristalnih baterij je Vostok Pro FSM 150 P z močjo 150 vatov.

Monokristalna

Za monokristalne sončne celice se posamezen kristal goji po metodi Czochralskega. Nato se iz več silikonskih celic sestavi celotna plošča določene moči. Najpogosteje je plošča sestavljena iz 36 ali 72 modulov. Učinkovitost monokristalnih plošč je veliko višja od učinkovitosti polikristalnih plošč in znaša približno 18 - 22%.

Zaradi te lastnosti pri enaki velikosti monokristal pretvori več sončne energije kot polikristal. Kateri sončni paneli so boljši: polikristalni ali monokristalni? Vse je odvisno od proračuna. Če je mogoče porabiti malo več, potem je vredno kupiti monokristale, ki se hitreje povrnejo. Tudi monokristalne baterije bodo zaželene, če je površina strehe relativno majhna. Povprečna življenjska doba je 25 let.

Če želite prihraniti denar in potrebujete samo sončno baterijo za napajanje hladilnika ali črpalne postaje v državi, potem lahko vzamete polikristalni model.

amorfna

Amorfne baterije so sestavljene iz silicijevega vodika (SiH4), ki nastane z uporabo električnega toka na silicij. Posledično silicij izhlapi, nato pa se na podlago nanese tanek sloj.

Učinkovitost amorfnih plošč je približno enaka kot pri polikristalnih. Vendar imajo amorfni modeli nekaj prednosti. Na primer, lahko proizvajajo električno energijo tudi v oblačnem vremenu, dežju, ko je v zraku visoka koncentracija prahu ali ob sončnem zahodu/zori.

Učinkovitost

Za uporabo sončne energije za ogrevanje zasebne hiše bo veliko lažje sestaviti vezje iz kolektorjev - vendar to ni vedno mogoče, zato morate razmisliti o drugih možnostih. Lahko se na primer zgodi, da ima spletno mesto že delujoč sistem sončnih celic, ki se uporablja samo za oskrbo hiše z elektriko in toplo vodo.

Nabava nove opreme pod takšnimi pogoji bo zaradi visokih stroškov preveč nedonosna.Za zagotovitev ogrevanja hiše s solarnimi paneli bi bila najboljša rešitev povečanje moči modulskega sistema. Najlažja možnost je kupiti nekaj dodatnih silikonskih plošč in jih priključiti na sistem ogrevalnega kotla na električni pogon.

Pravilna distribucija električne energije bo zagotovila tako sistem oskrbe s toplo vodo kot ogrevalni krog. Potrebno bo veliko sončnih kolektorjev, da bo moč za vse – samostojne zgradbe, ki uporabljajo samo sončno energijo, so običajno v celoti pokrite s fotonapetostnimi paneli. Moč sončnih kolektorjev je treba izračunati vnaprej. Pogosto je treba dokončati dodatno konstrukcijo, na katero bodo nameščene plošče.

Učinkovitosti sončnega sistema je nemogoče določiti pred uporabo, zato so vsi izračuni le približni. Kompleksnost predhodnih izračunov je posledica dejstva, da obstaja veliko dejavnikov, katerih vpliva na učinkovitost zbiranja energije ni mogoče izračunati. Seveda, če imate nekaj izkušenj, lahko naredite bolj ali manj natančen izračun, vendar imajo takšne izkušnje le strokovnjaki, specializirani za načrtovanje in namestitev solarnih sistemov.

Na učinkovitost sistema imajo največji vpliv naslednji dejavniki:

• Vremenska nestabilnost - nemogoče je vnaprej določiti število sončnih dni tudi v sončnih regijah, da ne omenjamo severnih regij;
• Nestabilna poraba energije, ki je odvisna tudi od geografske lege stavbe, ki prejema toploto in električno energijo iz sončne svetlobe;
• Možnost okvare sistema - zapletenost zasnove kaže, da se bo pogosto pokvaril, v nekaterih primerih pa je okvaro težko ugotoviti.

Za koga je primerna domača sončna elektrarna?

1. Za tiste, ki nimajo elektrike v okolici. Solarni paneli bodo objektu lahko avtonomno oskrbovali z električno energijo. Lahko pa si omislite tudi mlin na veter (za katerega mora obstajati ustrezna vrtnica vetrov) ali dizelski agregat (ki ni ravno priročen za delovanje in neekonomičen).
2. Tudi sončno postajo je mogoče obravnavati kot naložbo, da bi v prihodnosti ob vedno višjih tarifah plačevali manj za električno energijo. Poleg tega je življenjska doba baterije zelo dolga, sonce pa vedno sije.
3. In zadnja možnost je za vse, ki želijo zaslužiti. V Ukrajini velja zakon o odkupni tarifi, po kateri država odkupuje proizvedeno električno energijo z alternativnimi viri energije po posebni ceni.

Nadaljujte z branjem

• sončno ogrevanje
  60

  Sončna toplota: oskrba s toplo vodo in ogrevanje V povprečju skozi vse leto, odvisno od podnebnih razmer in zemljepisne širine, se pretok sončnega sevanja na zemeljsko površje giblje od 100 do 250 W/m2 in doseže najvišje vrednosti opoldne z jasno nebo, skoraj ...

• Fotovoltaični kompleti
  58

  Fotovoltaični kompleti: sestava Za uporabo sončne energije za napajanje vaših porabnikov ena sončna plošča ni dovolj. Poleg solarne baterije potrebujete še nekaj komponent.Tipična sestava PV kompleta izven omrežja je naslednja: PV komplet za DC 12V obremenitveni PV krmilnik ...

• Oblaki in ovire
  55

  Vpliv ovir sončnim žarkom na proizvodnjo energije sončnih kolektorjev Le majhen del sončnega sevanja doseže zemeljsko površino 1. neposredna 2. absorpcija 3. odboj 4. posredna sončna svetloba potuje od Sonca do Zemlje v ravnini vrstico. Ko doseže atmosfero, se del svetlobe lomi in ...

• sončna razsvetljava
  54

  Uporaba sončne energije za namene razsvetljave Solarni paneli in drugi okolju prijazni viri energije so v zadnjem času vse bolj priljubljeni. Ta članek obravnava metode za izgradnjo napajalnih sistemov za solarne sijalke, solarne sijalke in napajanje za razsvetljavo stavb, solarno razsvetljavo ...

• Avtonomni FES
  52

  Fotonapetostni sistemi brez omrežja Vrste fotovoltaičnih sistemov so opisane na strani Fotonapetostni sistemi. Oglejmo si podrobneje eno od vrst - avtonomni FES. Možno je ustvariti avtonomni sistem oskrbe z električno energijo na solarnih baterijah različne kompleksnosti. Najenostavnejši sistem ima nizko enosmerno izhodno napetost ...

• Ali so sončni paneli potrebni?
  51

  Prednosti uporabe sončnih kolektorjev v sistemih za avtonomno in rezervno oskrbo z električno energijo Zelo pogosto se je treba soočiti z mnenjem, da je uporaba sončnih kolektorjev nesmotrna, da so dragi in se ne izplačajo. Mnogi ljudje mislijo, da je veliko lažje namestiti plinski generator, ki bo napajal vaš dom.…

Kako izračunati moč sončne elektrarne

Začeti morate s tem, koliko električne energije potrebujete za normalno delovanje stavbe. Najlažji način je, da napišete vso e-pošto. naprave, ki jih nameravate uporabljati, njihov čas delovanja in porabo energije.

Primer:

• Hladilnik: 100W - 24h - 2400W
• Osvetlitev: 100W - 5h - 500W
• Kotliček: 15min - 1,5kW - 0,03kW
• Pralni stroj:
• zvezek:
• …
• Skupaj: 3kW

3 kW je moč, ki jo mora sončna elektrarna proizvesti za normalno delovanje stavbe. tiste. potrebovali boste 12 plošč z močjo 260 W vsaka. V praksi bo njihova produktivnost višja (s koeficientom sončne aktivnosti 4,5 bo dnevna moč postaje 14 kW), vendar izhajamo iz najbolj pesimističnega scenarija, v katerem je vsak dan oblačen. Upoštevajte tudi: če niste priključeni na napajalno tarifo ali ne shranjujete energije za baterijo, bo presežek izgorel.

Če nameščate sončno elektrarno, da bi zaslužili na odkupni tarifi, lahko začnete s katero koli zmogljivostjo in jo postopoma povečujete.

Sončna baterija ali generator z motorjem z notranjim zgorevanjem

Objektivno ima generator dve glavni prednosti - svojo velikost in sposobnost polnega delovanja ne le v jasnem vremenu. Toda daleč od vedno so te lastnosti odločilne, v vseh drugih pogledih pa sončne celice očitno zmagujejo:

Najpomembnejša točka, ki se ji običajno posveča pozornost v prvi vrsti, je začetni strošek opreme, ki je pri sončnih panelih res približno 2-krat višji. Toda tudi tukaj, če ugotovite, je treba generator nastaviti na minus - samo poglejte stroške proizvodnje enega kW / h

Vzamemo začetne stroške opreme + stroške vzdrževanja + stroške goriva in vse delimo s količino proizvedene električne energije v deklarirani življenjski dobi. Posledično bo za generator in sončne celice približno enake moči razmerje med stroški proizvodnje enega kilovata približno 1 / 2,5 v korist slednjega. Seveda so to zelo približni izračuni, a gre za to, da so sončne celice zdaj naložbe, v prihodnosti pa oprijemljivi prihranki.

Primer priključnega diagrama za komplet s plinskim generatorjem

Življenjska doba sončnih kolektorjev

Če želite oceniti prednosti, morate ugotoviti, kako dolgo trajajo plošče in ali jih bo treba zamenjati po izteku garancijskega obdobja. Tukaj je treba upoštevati več funkcij:

1. Monokristalne in polikristalne možnosti so najbolj trpežne.Za 25 let uporabe ne izgubijo več kot 10 % svoje zmogljivosti. Toda še naprej je padec moči nepomemben, v naslednjih 10-15 letih se izgubi približno enak znesek. Se pravi, z zaupanjem lahko rečemo, da je življenjska doba takšnih možnosti 35-40 let in morda več.
2. Tankoplastne možnosti imajo veliko nižjo življenjsko dobo - 10-20 let. Poleg tega je lahko v prvih 2 letih izguba zmogljivosti 10-30%, večina proizvajalcev zagotavlja rezervo moči za kompenzacijo te težave. V prihodnosti izgube niso tako velike.
3. Za podaljšanje življenjske dobe se je treba izogniti poškodbam delov sistema. Obrežite veje tesno razporejenih dreves, površino operite vsaj večkrat na sezono. Preverite zanesljivost pritrditve in kontaktov, da se ne pregrejejo.
4. Upoštevajte stroške zamenjave drugih elementov sistema. Torej baterije za ponovno polnjenje običajno trajajo od 6 do 10 let (najbolj zanesljive - 15 let), močna elektronika ima vir približno 10-12 let. Tudi stroški zamenjave teh vozlišč so precej visoki in to je treba upoštevati pri izračunu povračila.

Sončne kolektorje je treba občasno oprati, da jih drevesne veje ne poškodujejo.

Pri izbiri sončnih kolektorjev za vaš dom je bolje dati prednost zanesljivim in preizkušenim monokristalnim in polikristalnim možnostim. Visokokakovostni moduli bodo zdržali približno 40 let, medtem ko bo izguba energije v tem času približno 20%.

Preberi več:

Izdelava sončne vrtne svetilke

Kako narediti vrhunec skladb v podeželski hiši

Kako izbrati upor za LED

Načelo delovanja sončne baterije

Naprava je zasnovana tako, da neposredno pretvarja sončne žarke v električno energijo.To dejanje se imenuje fotoelektrični učinek. Polprevodniki (silicijeve rezine), ki se uporabljajo za izdelavo elementov, imajo pozitivno in negativno nabite elektrone in so sestavljeni iz dveh plasti, n-plasti (-) in p-plasti (+). Odvečni elektroni pod vplivom sončne svetlobe se izločijo iz plasti in zasedajo prazna mesta v drugi plasti. To povzroči, da se prosti elektroni nenehno premikajo, premikajo se z ene plošče na drugo in proizvajajo električno energijo, ki je shranjena v bateriji.

Kako deluje solarna baterija, je v veliki meri odvisno od njene zasnove. Sončne celice so bile prvotno izdelane iz silicija. Še vedno so zelo priljubljeni, a ker je postopek čiščenja silicija precej naporen in drag, se razvijajo modeli z alternativnimi fotocelicami iz spojin kadmija, bakra, galija in indija, vendar so manj produktivni.

Učinkovitost sončnih kolektorjev se je z razvojem tehnologije povečala. Danes se je ta številka z enega odstotka, kolikor so beležili v začetku stoletja, povečala na več kot dvajset odstotkov. To nam danes omogoča, da plošče uporabljamo ne le za domače potrebe, ampak tudi za proizvodnjo.

Specifikacije

Naprava sončne baterije je precej preprosta in je sestavljena iz več komponent:

Neposredno sončne celice / sončna plošča;

Pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični tok;

Krmilnik nivoja baterije.

Nakup baterij za sončne celice mora temeljiti na zahtevanih funkcijah. Shranjujejo in distribuirajo električno energijo. Skladiščenje in poraba poteka čez dan, ponoči pa se akumulirani naboj le porabi.Tako obstaja stalna in neprekinjena oskrba z energijo.

Prekomerno polnjenje in praznjenje baterije skrajša njeno življenjsko dobo. Krmilnik polnjenja solarne baterije samodejno zaustavi nabiranje energije v bateriji, ko doseže svoje maksimalne parametre, in izklopi obremenitev naprave, ko je močno izpraznjena.

(Tesla Powerwall - 7 kW solarna baterija - in domače polnjenje za električna vozila)

Mrežni pretvornik za sončne kolektorje je najpomembnejši element oblikovanja. Energijo, ki jo prejmejo od sončnih žarkov, pretvarja v izmenični tok različnih zmogljivosti. Kot sinhroni pretvornik združuje izhodno napetost električnega toka v frekvenci in fazi s stacionarnim omrežjem.

Fotocelice so lahko povezane tako zaporedno kot vzporedno. Slednja možnost poveča parametre moči, napetosti in toka ter omogoča, da naprava deluje, tudi če en element izgubi funkcionalnost. Kombinirani modeli so izdelani z uporabo obeh shem. Življenjska doba plošč je približno 25 let.

Splošne značilnosti in razpoložljivost nakupa

Oprema ne škoduje okolju in zagotavlja stabilno napajanje brez prenapetosti. In kar je najpomembneje, dobavlja brezplačno energijo: za katero ne prihajajo računi za komunalne storitve.

Videz sončnih kolektorjev se je po njihovem izumu malo spremenil, česar ne moremo reči o notranjem "polnjenju"

Solarni modul pretvarja svetlobo v električno energijo z generiranjem enosmernega toka. Površina plošč lahko doseže nekaj metrov. Ko je potrebno povečati moč sistema, povečajte število modulov.Njihova učinkovitost je odvisna od intenzivnosti sončne svetlobe in vpadnega kota žarkov: od lokacije, sezone, podnebnih razmer in časa dneva. Da bi pravilno upoštevali vse te nianse, naj namestitev opravijo strokovnjaki.

Vrste modulov:

Monokristalna.

Sestavljen je iz silikonskih celic, ki pretvarjajo sončno energijo. Razlikujejo se po kompaktnih velikostih. Po zmogljivosti je to do nedavnega najučinkovitejša (učinkovitost do 22 %) sončna baterija za dom. Komplet (njegova cena je ena najdražjih) bo stal od 100 tisoč rubljev.

Polikristalni.

Uporabljajo polikristalni silicij. Niso tako učinkovite (do 18 % učinkovitosti) kot monokristalne sončne celice. Toda njihova cena je precej nižja, zato so na voljo širši populaciji.

Amorfna.

Imajo tankoslojne sončne celice na osnovi silicija. Po proizvodnji energije so slabši od mono in polikristalov, so pa tudi cenejši. Njihova prednost je sposobnost delovanja pri razpršeni in celo šibki svetlobi.

Heterostrukturno.

Sodobni in danes najučinkovitejši solarni moduli z izkoristkom 22-25% (v celotni življenjski dobi!). Učinkovito delujejo tako v oblačnem vremenu kot pri visokih temperaturah).

V Rusiji je edini proizvajalec modulov za to tehnologijo podjetje Hevel, ki je eden od petih svetovnih proizvajalcev heterostrukturnih solarnih modulov.

Leta 2016 je R&D center podjetja patentiral lastno tehnologijo za izdelavo heterostrukturnih modulov in jo zdaj aktivno razvija.

Hevel sončne celice

Sistem vključuje tudi naslednje komponente:

• Inverter, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični tok.
• Akumulatorska baterija. Ne samo da akumulira energijo, ampak tudi izravnava padce napetosti, ko se raven svetlobe spremeni.
• Krmilnik za napetost polnjenja baterije, način polnjenja, temperaturo in druge parametre.

V trgovinah lahko kupite tako posamezne komponente kot celotne sisteme. V tem primeru se moč naprav določi glede na posebne potrebe.

Kakšno zmogljivost vzeti sončno baterijo?

Odvisno je tudi od potreb uporabnika. Za avtonomno napajanje celotne hiše ni smiselno vzeti manj kot 1000 vatov. In če morate napajati ogrevalni sistem v državi, teoretično potrebujete komplet z zmogljivostjo do 10 kW. Vendar je treba spomniti, da bo takšna sončna plošča stala veliko denarja. Samo en solarni modul (tudi najbolj poceni brez krmilnika, pretvornika in drugih komponent) z zmogljivostjo 10 kW bo stal najmanj 300.000 rubljev. Zato lahko takšne baterije obravnavamo kot dodaten vir energije, ne pa kot glavni.

Če potrebujete sončno ploščo za napajanje hladilnika in televizorja, bo zadostovala plošča z močjo 500 W. Na primer, lahko vzamete dva polikristalna solarna modula One-Sun 250P, ki vas bosta stala le 16.500 rubljev.

Če še nikoli niste uporabljali sončnih kolektorjev, potem priporočamo nakup majhnega zložljivega panela nizke moči za vaš telefon ali tablico.