Co určuje účinnost solárních panelů a jak toto číslo zvýšit. Účinnost solárních panelů

Na naši planetu se každý den dostanou miliardy kilowattů sluneční energie. Lidé tuto energii již dávno začali využívat pro své potřeby. S postupem pokroku se k přeměně sluneční energie začaly používat solární panely. Jsou ale tato zařízení účinná? Jaká je účinnost solárních panelů a na čem závisí? Jaká je jejich doba návratnosti a jak lze vypočítat ziskovost použití solárních panelů? Tyto otázky se týkají každého, kdo plánuje nebo se již rozhodl pořídit solární panely, proto je tento článek věnován tomuto palčivému tématu.

Podívejme se stručně na to, na čem je založen princip fungování solárních panelů. Vychází z fyzikální vlastnosti polovodičů. Díky vyražení elektronů z vnější dráhy atomů světelnými fotony vzniká dostatečně velké množství volných elektronů. Po uzavření obvodu dojde k elektrickému proudu. Jeden nebo dva solární články však zpravidla nestačí k výrobě dostatečného výkonu, proto solární moduly nejčastěji obsahují několik solárních panelů. Čím více solárních článků je spojeno dohromady, to znamená, že čím větší je plocha solárních panelů, tím větší výkon produkují. Kromě plochy panelů má na vyrobený výkon znatelný vliv intenzita slunečního záření a úhel dopadu paprsků.

Pojďme pochopit pojem efektivita

Hodnotu účinnosti panelu získáme vydělením výkonu elektrické energie výkonem slunečního záření dopadajícího na panel. Dnes je průměrná hodnota tohoto ukazatele v praxi 12-25%, ale teoreticky se toto číslo blíží 80-85%. Jaký je důvod tak velkého rozdílu? V první řadě záleží na materiálech použitých k výrobě solárních panelů. Jak je již známo, hlavním prvkem obsaženým v panelech je křemík. Jednou z hlavních nevýhod této látky je její schopnost absorbovat pouze infračervené záření, to znamená, že energie ultrafialových paprsků je plýtvána. Jedním z hlavních směrů, kterým se vědci snaží zvýšit účinnost solárních panelů, je proto vývoj vícevrstvých modulů.

Vícevrstvé baterie jsou strukturou skládající se z vrstev různých materiálů. Jsou vybírány na základě kvant různých energií. To znamená, že jedna vrstva absorbuje zelenou energii, druhá - modrá, třetí - červená. Teoreticky mohou různé kombinace těchto vrstev poskytnout hodnotu účinnosti 87 %. Ale to je bohužel jen teorie. Jak ukazuje praxe, výroba takových konstrukcí ve výrobním měřítku je velmi pracný úkol a náklady na takové moduly jsou velmi vysoké.

Na účinnost solárních modulů má vliv i druh použitého křemíku. Panely vyrobené z monokrystalického křemíku mají vyšší účinnost než panely vyrobené z polykrystalického křemíku. Cena monokrystalických baterií je ale vyšší.

Základní pravidlo: s vyšší účinností bude k výrobě elektřiny daného výkonu potřeba menší plošný modul, to znamená menší počet fotočlánků v solárním panelu.

Jak rychle se solární panely zaplatí?

Náklady na solární panely jsou dnes poměrně vysoké. A s přihlédnutím k nízké účinnosti panelů je otázka jejich návratnosti velmi aktuální. Životnost baterií napájených solární energií je cca 25 let i více. O tom, co způsobuje tak dlouhou životnost, si povíme o něco později, ale nyní si ujasněme výše uvedenou otázku.

Dobu návratnosti ovlivňuje:

• Typ vybraného zařízení. Jednovrstvé fotobuňky mají nižší účinnost ve srovnání s vícevrstvými, ale mají také mnohem nižší cenu.
• Geografická poloha, to znamená, že čím více slunečního světla ve vaší oblasti, tím rychleji se nainstalovaný modul zaplatí.
• Náklady na vybavení. Čím více peněz jste utratili za nákup a instalaci prvků, které tvoří systém pro úsporu solární energie, tím delší je doba návratnosti.
• Náklady na energetické zdroje ve vašem regionu.

Průměrná doba návratnosti pro země jižní Evropy je 1,5-2 roky, pro země střední Evropy - 2,5-3,5 roku a v Rusku je doba návratnosti přibližně 2-5 let. V blízké budoucnosti se účinnost solárních panelů výrazně zvýší, je to dáno vývojem pokročilejších technologií, které zvýší účinnost a sníží náklady na panely. A v důsledku toho se také zkrátí doba, po kterou se solární systém úspory energie zaplatí.

Jak dlouho vydrží solární panely?

Solární panely neobsahují mechanické pohyblivé části, takže jsou docela spolehlivé a odolné. Jak je uvedeno výše, jejich životnost je více než 25 let. Při správném používání mohou vydržet 50 let. Velkou výhodou je, že tak dlouhá životnost nevyžaduje velké poruchy, stačí pouze systematicky čistit zrcátka fotobuněk od prachu a jiných nečistot. To je nezbytné pro lepší absorpci energie a následně pro vyšší účinnost.

Dlouhá životnost je jedním z hlavních kritérií při rozhodování, zda solární panely pořídit či nikoliv. Poté, co se baterie samy zaplatí, elektrická energie, kterou obdržíte, bude zcela zdarma. I když je doba návratnosti maximální (cca 6 let), nebudete za energetické zdroje platit minimálně 20-25 let.

Nejnovější vývoj, který zvyšuje efektivitu

Téměř každý den vědci po celém světě oznamují vývoj nové metody, jak zvýšit účinnost solárních modulů. Pojďme se seznámit s těmi nejzajímavějšími z nich. V loňském roce Sharp představil veřejnosti solární článek s účinností 43,5 %. Tohoto čísla se jim podařilo dosáhnout instalací čočky pro zaostření energie přímo do prvku.

Němečtí fyzici nezůstávají pozadu za firmou Sharp. V červnu 2013 představili svou fotobuňku o ploše pouhých 5,2 m2. mm, skládající se ze 4 vrstev polovodičových prvků. Tato technologie umožnila dosáhnout účinnosti 44,7 %. Maximální účinnosti je v tomto případě dosaženo také umístěním konkávního zrcadla na ohnisko.

V říjnu 2013 byly zveřejněny výsledky práce vědců ze Stanfordu. Vyvinuli nový tepelně odolný kompozit, který dokáže zvýšit výkon solárních článků. Teoretická hodnota účinnosti je asi 80 %. Jak jsme psali výše, polovodiče, které obsahují křemík, jsou schopné absorbovat pouze IR záření. Působení nového kompozitního materiálu je tedy zaměřeno na přeměnu vysokofrekvenčního záření na infračervené.

Další byli angličtí vědci. Vyvinuli technologii, která dokáže zvýšit účinnost článků o 22 %. Navrhli umístit hliníkové nanohroty na hladký povrch tenkovrstvých panelů. Tento kov byl vybrán proto, že sluneční světlo není pohlcováno, ale naopak je rozptylováno. V důsledku toho se zvyšuje množství absorbované sluneční energie. Proto nárůst výkonu solární baterie.

Zde jsou pouze hlavní vývojové trendy, ale záležitost se neomezuje pouze na ně. Vědci bojují o každou desetinu procenta a zatím se jim to daří. Doufejme, že v blízké budoucnosti bude účinnost solárních panelů na patřičné úrovni. Koneckonců, výhody z použití panelů budou maximální.

Článek připravila Abdullina Regina

Moskva již používá nové technologie pro osvětlení ulic a parků, myslím, že ekonomická efektivita tam byla spočítána:

Solární panel je považován za zdroj elektrické energie, který funguje přímo ze světelného toku. Pokud se budeme bavit o designu, jakýkoliv solární panel představuje určitou sadu fotobuněk vzájemně propojených, umístěných v ochranném pouzdře a zakrytých čelním skleněným panelem.

Co je fotobuňka

Fotočlánek je polovodičový prvek, který kombinuje dva typy vodivosti, vyznačující se nedostatkem nebo přebytkem elektronů:

• n – vodivost;
• p je vodivost.

Skládá se ze dvou polovodičů, ve kterých elektrony zdrojového materiálu absorbují energii přijatou ze slunečního proudu, což jim dodává další hybnost. Usměrněný tok elektronů opouští svou dráhu a generuje konstantní fotoproud, který se používá pro praktické účely.

Aplikace v každodenním životě

Rozsah použití takových zařízení je velmi široký a pokrývá různá průmyslová odvětví, mezi nimiž lze zaznamenat následující oblasti:

• Mikroelektronika (hodinky, kalkulačky).
• Elektronika používaná v každodenním životě (externí baterie pro chytré telefony, tablety, notebooky).
• Zajištění elektřiny jak do samostatně stojících budov, tak do odlehlých oblastí.
• Použití v mobilních komunikačních zařízeních a různých komplexech.
• Automobilový průmysl (elektrická vozidla).
• Kosmický průmysl (vesmírné stanice).

Výhody použití

Kromě jiných alternativních zdrojů energie mají solární panely řadu nepopiratelných výhod, a to:

• Jsou energeticky stálým zdrojem a nevyžadují složitou údržbu nebo výměnu agregátů nebo přípojek. Maximální péče zahrnuje čištění skleněného povlaku od vznikajících nečistot.
• Fungují samostatně, nevyžadují zapínání a vypínání a jsou vždy v provozuschopném stavu. Jsou také nehlučné a zcela ekologické.
• Krátká doba návratnosti.
• Životnost je rovných 25 let, přičemž výkon prvků během provozu neklesá. Podle výrobců by snížení výstupního výkonu nemělo být větší než 5 %.
• Při jejich použití je možné konfigurovat konečnou instalaci v závislosti na požadovaném výkonu a napětí, což je u jiných zdrojů energie problematické.

Typy používaných zařízení

Jak již bylo zmíněno, všechny obsahují fotobuňky, které mohou být reprezentovány následujícími polovodiči:

Silikonové solární panely

V současné době se pro výrobu fotočlánků používá monokrystalický, polykrystalický a amorfní křemík.

• Vyrobeno z monokrystalického křemíku. Jak název napovídá, hlavním materiálem těchto zařízení je čištěný křemík. Vzhledově jsou vyrobeny ve formě plástve spojené do jediné struktury. Strukturálně čištěný monokrystalický křemík jsou nejtenčí plátky (až 300 mikronů) spojené elektrodovou mřížkou. Jejich hlavní výhodou je vysoká účinnost, která může být až 20 %.
• Polykrystalické prvky. Takové typy jsou mnohem levnější než předchozí verze díky jednodušší technologii výroby (chlazení křemíkové hmoty). Všimněte si, že tvorba polykrystalů uvnitř vede ke skutečnosti, že stabilita provozu se výrazně snižuje a konečné ukazatele účinnosti nepřesahují 18%.
• Solární panely vyrobené z amorfního křemíku. Mohou být klasifikovány jako film nebo křemík, protože hlavním polovodičovým materiálem v nich je silan (nebo vodíkový křemík). Na speciálně připravený podklad se nanese tenký film silanu, který tvoří fotobuňku. Navzdory skutečnosti, že účinnost je jen asi 5%, je tento typ široce používán. Fotočlánky mají dobrou absorpci světla, díky čemuž jsou i přes nízkou účinnost schopny pracovat bez přímého slunce a za oblačného počasí. V tomto ohledu se používá kombinace monokrystalických (nebo polykrystalických) článků s amorfními, protože prefabrikované sekce jsou schopny pracovat za jakýchkoli povětrnostních podmínek.

Fóliové solární panely

Existují dva typy:

• Na bázi teluridu kadmia. Mají nízkou účinnost (až 10%) a jedovatou látku ve svém složení, ale přesto jejich nízká cena určuje jejich popularitu. Na bázi selenidu mědi a india. Hlavní materiály používané k vytvoření buněk jsou měď, selen a indium. Jsou také docela levné, ale mají účinnost asi 20%.
• Polymer. V současné době jsou oblíbenější díky své levnosti a dostupnosti. Jako polovodiče se používají polyfenylen nebo ftalocyanin mědi. Účinnost je pouze 5%, nicméně díky své dostupnosti, snadné instalaci a instalaci a také ekologické bezpečnosti se používají nejen pro průmyslové, ale i pro domácí účely.

Efektivita práce

Zpočátku, ještě ve fázi objevení se solárních panelů na trhu, byla účinnost docela nízká, ale dnes jejich výkon stoupl na docela vysokou úroveň. Nyní u monokrystalických křemíkových baterií dosahuje 24 %, u polykrystalických – 20 %, u tenkovrstvých křemíků – 15 % a u tenkovrstvých na bázi arsenidu galia – 24 %. U vícevrstvých solárních panelů dosahuje účinnost 30 %.

Pokud se obrátíme na výrobce takových zařízení, nejlepší solární panely s vysokou účinností představují následující společnosti:

• Panely vytvořené institutem Soitec & Fraunhofer Institute jsou dnes lídry v efektivitě použití. Účinnost dosahuje neuvěřitelných 46 %, nicméně kvůli kolosální ceně se používají pouze ve vědecké a kosmické oblasti.
• Sharp je nesporným lídrem s 55 lety zkušeností. Vyrábí solární panely pro téměř všechna průmyslová odvětví, od kalkulaček po vesmírné stanice. Nyní účinnost solárních panelů, které vyrábějí, dosahuje 19,8 %. Při svém vývoji se společnosti podařilo dosáhnout produktivity 44,4 %, ale tyto technologie jsou nyní extrémně drahé a nejsou nabízeny na trhu.
• Na třetím místě je španělský institut IES (španělský solární výzkumný ústav). Podařilo se jim dosáhnout účinnosti 32,6 %.

Nicméně, zpět na zem, výše uvedená čísla jsou z oblasti špičkových technologií, které zatím nejsou k dispozici pro komerční nebo rezidenční nemovitosti. Když vybíráte solární systém pro váš domov, nejúčinnější solární panely, které můžete na trhu najít, pravděpodobně nepřekročí účinnost 20 %. Z naší strany můžeme doporučit, abyste věnovali pozornost takovým výrobcům, jako jsou Amonix, Sun Power, SunTech Power, Q-Cells, Sanyo a First Solar.

Jak správně vypočítat počet solárních panelů

Chcete-li určit počet baterií pro instalaci ve vaší domácnosti, musíte vzít v úvahu následující faktory:

• Vypočítejte potřebné množství elektřiny v domě.
• V závislosti na lokalitě (regionu) si ujasněte úroveň slunečního záření v průběhu roku. Data jsou obvykle dostupná z místních meteorologických služeb.
• Vypočítejte výkon za den. V tomto případě je nutné vzít v úvahu ztráty při nabíjení baterie (ne více než 20%) - W.
• Při zohlednění letních a zimních koeficientů získáte výkon (výkon) jednoho úseku za den N, přičemž letní korekční faktor je 0,5 a zimní korekční faktor je 0,7.
• Vydělením W N získáme požadovaný počet baterií potřebných k pokrytí spotřeby elektřiny.

Při výpočtu lze odhadnout, že pro regiony středního Ruska je počet potřebných panelů, které poskytují potřebnou elektřinu v zimě, několikrát větší než v létě.

Výrobu přitom ovlivňuje nejen výkon jednotlivé sekce, ale také její úhel sklonu, přítomnost či absence rotačních pohonů a soustřeďovacích zařízení. V každém případě, pokud je nedostatečná výroba energie, lze počet sekcí zvýšit, což pomůže problém vyřešit.

Zvyšování účinnosti solárních panelů

Vzhledem k tomu, že jejich účinnost je poměrně nízká, stojí výrobci i uživatelé před akutním problémem jejího zvýšení. Účinnost solárních panelů závisí na mnoha faktorech, proto pro zvýšení účinnosti a produktivity byste měli dodržovat následující body:

• Správná volba materiálu. Na rozdíl od polykrystalických modelů mohou články indium-gallium nebo kadmium-telur výrazně zvýšit produktivitu.
• Správné umístění povrchu sekce v pravém úhlu ke světelnému toku, čehož je dosaženo instalací speciálních pohonů a senzorů, které reagují na směr světla.
• Stejně jako u každého jiného zařízení je přehřátí extrémně nebezpečné, proto je spolu s instalací panelů nutné zajistit systém jejich větrání a chlazení.
• Vyhněte se stínům z blízkých vysokých předmětů, protože to může několikrát snížit výkon instalace.
• Provozní podmínky, správná a včasná údržba všech součástí obsažených v ovládacích panelech (pohony, ovladače, měniče, baterie atd.).

Instalace solárních panelů samozřejmě zcela nevyřeší problém autonomního napájení potřebným množstvím elektřiny, ale pomůže zvýšit její produkci pro napájení alespoň některých elektrických spotřebičů.

Nejúčinnější solární panely pro domácnost dnes nejsou něčím super neobvyklým nebo novým, ale jednoduše vynikajícím alternativním zdrojem energie. Čím více zařízení tohoto typu se ale na trhu objevuje, tím častěji se lidé sami sebe ptají: jaké by si měli vybrat? Který solární panel má nejvyšší účinnost? Ale pro každého zní tento koncept jinak, protože se vyznačuje řadou individuálních potřeb, a o tom si povíme dále.

Pro začátek by hlavní otázkou nemělo být „Jaké jsou nejúčinnější solární panely?“, ale „ Kde je optimální kombinace ceny a kvality?Řekněme, že na střeše vašeho domu nebo firmy je volné místo, na které můžete umístit asi tucet solárních panelů, a vy sami stojíte před volbou: koupit zařízení s první třídou energetické účinnosti, tedy „A, nebo dát přednost levnějším, ale méně účinným panelům třídy „B“? Odpověď vás možná překvapí, ale ve většině případů bude vhodnější druhá možnost. Zjednodušeně řečeno, naším hlavním úkolem je nyní určit, který solární zdroj energie je v dané situaci nejvýhodnější použít.

Modely energeticky nejúčinnějších solárních panelů

• Ostrý. Ukazatel efektivity u modelů této společnosti je 44,4 %. Výrobce Sharp je považován za absolutního světového lídra ve výrobě solárních panelů. Tato zařízení jsou poměrně složitá, solární moduly jsou zde třívrstvé, výrobci strávili několik let vývojem technologie pro jejich vytvoření, za tu dobu provedli spoustu výzkumů a testování vlastních produktů. Existují i ​​jiné, zjednodušené modely. Technologie použitá k vytvoření některých panelů Sharp jim poskytuje účinnost 37,9 %, což je také významné. Cena zařízení je nižší díky tomu, že nevyužívají technická zařízení ke koncentraci slunečního záření na modul.
• Panely ze Španělského výzkumného institutu (IES). Jejich provozní účinnost je 32,6 %. Takové moderní solární panely s vysokou účinností jsou zařízení s dvouvrstvými moduly, cena takového zdroje energie je ve srovnání s předchozím výrobcem nízká, ale pro běžné obytné budovy je stále příliš drahá a svým způsobem nesmyslná.

Ve skutečnosti by se dalo v tomto výčtu pokračovat ještě dlouho, s přihlédnutím ke stále levnějším modelům s klesající účinností. Vše ale zůstává standardní: vysoká účinnost - odpovídající cena, nízká účinnost - je levná. Stává se, že nabízejí docela jednoduché modely za přemrštěné ceny, toho si všimnete při výběru, ale vraťme se k našemu tématu.

Slavné společnosti vyrábějící solární moduly

Panuje názor, že studiu fungování solárních panelů se dnes věnuje stále méně času a do popředí se dostává studium určitých fotočlánků, které jsou hlavními součástmi každé alternativní baterie. Ale o to jde: nikdo nebude mít zájem o panely se slabými solárními moduly, na které většina kupujících věnuje pozornost jako první. Na dlouhodobě zavedeném trhu se stejnými moduly se již objevili lídři a stojí za to je také zmínit.

1. Jako jedni z prvních si vzpomeneme na zařízení s účinností 36 %, vyrábí je firma Amonix, jejíž produkty jsou dostupné téměř v každém obchodě se zbožím tohoto druhu. Pro domácí účely se takové moduly od Amonix obvykle nepoužívají, protože se vyrábějí pomocí speciálních koncentračních zařízení.
2. Nelze ignorovat solární moduly s energetickou účinností 21,5%, vyrábí je známá americká značka Sluneční energie, která je na trhu již poměrně dlouho. Do jisté míry se tomuto podniku podařilo vytvořit jakýsi rekord v efektivitě. Například model Sun Power SPR-327NE-WHT-D byl po testování v terénu uznán jako nejlepší. Navíc další dvě pozice v žebříčku nejlepších obsadily také produkty této společnosti.
3. Vzpomeňme na tenkovrstvé moduly s účinností 17,4 % – produkt od Q-Cells. Zařízení této německé společnosti v určitém okamžiku přestala být populární a žádaná, Q-Cells zkrachovala, ale poté ji koupila korejská společnost Hanwha a dnes moduly značky opět nabírají na síle z hlediska prodejů.
4. Posouváme se dále, tedy k solárním modulům s nižší účinností. 16,1 % nám dávají zařízení od První solární jsou vyráběny na základě speciální přeměny kadmium-telur. Zařízení tohoto typu nejsou instalována v obytných budovách, ale to nijak neovlivňuje obrat společnosti, který je velmi široký. First Solar je populárnější na americkém trhu: samotná společnost pochází z USA. Moduly této značky se používají v mnoha průmyslových odvětvích, takže společnost má vynikající obrat a získala univerzální uznání, protože vytváří skutečně spolehlivý produkt.
5. Posledním příkladem zde budou solární moduly s účinností 15,5 % od firmy tzv MiaSole. Zařízení této značky jsou uznávána jako nejlepší mezi flexibilními moduly. Ano, zařízení tohoto typu jsou někdy jednoduše nezbytná pro instalaci v určitých strukturách.

Až budete shánět výkonné solární panely pro váš domov nebo velkou výrobní dílnu, zaměřte se nejen na poměr cena/kvalita, ale také na značku. Výrobcům, kteří se osvědčili jako nejlepší, by se v tak vážných věcech mělo věřit. Pokud nejste odborníkem na montáž a instalaci solárních panelů, pak bez ohledu na to, jak pečlivě přistupujete k výběru, je nemožné zkoumat každý model z hlediska pevnosti, odolnosti, hospodárnosti a dalších parametrů, takže je lepší věřit názvu.

K dnešnímu dni bylo také provedeno mnoho experimentů, jejich výsledky vám rozhodně mohou pomoci. Při shánění solárních panelů se zaměřte také na vlastní potřeby a platební schopnost – instalovat na obytnou budovu zařízení vyvinuté pro NASA nemá smysl.

Se stále rostoucími cenami elektřiny nevyhnutelně začínáte přemýšlet o využití přírodních zdrojů pro napájení. Jednou z těchto možností jsou solární panely pro váš dům nebo zahradu. Na přání dokážou plně zajistit všechny potřeby i velkého domu.

Návrh systému solárního napájení

Přeměna sluneční energie na elektřinu – tato myšlenka nedala vědcům dlouho spát. S objevem vlastností polovodičů to bylo možné. Solární články využívají křemíkové krystaly. Když na ně dopadne sluneční světlo, vzniká v nich usměrněný pohyb elektronů, kterému se říká elektrický proud. Při připojení dostatečného počtu takových krystalů získáme docela slušné proudy: jeden panel o ploše něco málo přes metr (1,3-1,4 m2 s dostatečnou úrovní osvětlení dokáže vyrobit až 270 W (napětí 24 V).

Protože se osvětlení mění v závislosti na počasí a denní době, není možné přímo připojit zařízení k solárním panelům. Potřebujeme celý systém. Kromě solárních panelů potřebujete:

• Baterie. Během denního světla, pod vlivem slunečního záření, solární panely generují elektrický proud pro dům nebo chatu. Ne vždy se využívá naplno, jeho přebytek se hromadí v baterii. Nahromaděná energie se spotřebovává za nepříznivého počasí.
• Ovladač. Není to povinná součást, ale žádoucí (pokud máte dostatek finančních prostředků). Sleduje úroveň nabití baterie, aby se zabránilo jejímu nadměrnému vybití nebo překročení maximální úrovně nabití. Obě tyto podmínky jsou pro baterii škodlivé, takže použití ovladače prodlužuje životnost baterie. Regulátor také zajišťuje optimální provoz solárních panelů.
• DC na AC měnič (střídač). Ne všechna zařízení jsou navržena pro stejnosměrný proud. Mnohé pracují se střídavým napětím 220 voltů. Převodník umožňuje získat napětí 220-230 V.

Solární panely pro domácnost jsou pouze součástí systému

Instalací solárních panelů pro váš dům nebo chatu se můžete stát zcela nezávislými na oficiálním dodavateli. K tomu je ale potřeba mít velké množství baterií, určitý počet baterií. Souprava, která produkuje 1,5 kW za den, stojí asi 1000 $. To stačí k uspokojení potřeb letního domu nebo části elektrického zařízení v domě. Sada solárních panelů na výrobu 4 kW za den stojí asi 2 200 USD, za 9 kW za den - 6 200 USD. Vzhledem k tomu, že solární panely pro domácnost jsou modulární systém, můžete si koupit instalaci, která zajistí část potřeb a postupně zvyšuje její produktivitu.

Typy solárních panelů

S rostoucími cenami energie je myšlenka využití solární energie k výrobě elektřiny stále populárnější. S rozvojem technologií jsou navíc solární konvertory stále efektivnější a zároveň levnější. Pokud si tedy přejete, můžete uspokojit své potřeby instalací solárních panelů. Ale přicházejí v různých typech. Pojďme na to přijít.

Samotná solární baterie je řada fotočlánků umístěných ve společném pouzdře, chráněných průhledným předním panelem. Pro domácí použití se solární články vyrábějí na bázi křemíku, protože je relativně levný a prvky na něm založené mají dobrou účinnost (asi 20-24 %). Monokrystalické, polykrystalické a tenkovrstvé (flexibilní) solární články jsou vyráběny na bázi křemíkových krystalů. Určitý počet těchto fotobuněk je vzájemně elektricky propojen (sériově a/nebo paralelně) a připojen ke svorkám umístěným na krytu.

Fotobuňky jsou instalovány v uzavřeném krytu. Kryt solární baterie je vyroben z eloxovaného hliníku. Je lehký a nekorodující. Přední panel je vyroben z odolného skla, které musí odolat zatížení sněhem a větrem. Navíc musí mít určité optické vlastnosti – mít maximální průhlednost, aby propustila co nejvíce paprsků. Obecně se odrazem ztrácí značné množství energie, takže požadavky na kvalitu skla jsou vysoké a navíc je potaženo antireflexní směsí.

Typy fotobuněk pro solární panely

Solární panely pro domácnost jsou vyrobeny ze tří typů křemíkových článků;

Pokud máte šikmou střechu a fasáda směřuje na jih nebo východ, nemá smysl příliš přemýšlet o obsazeném prostoru. Tomu mohou dobře vyhovovat polykrystalické moduly. Za stejné množství vyrobené energie stojí o něco méně.

Jak vybrat správný systém solárních panelů pro váš domov

Existují běžné mylné představy, které způsobují, že utrácíte peníze navíc za příliš drahé vybavení. Níže uvádíme doporučení, jak správně postavit napájecí systém ze solárních panelů a neutrácet peníze navíc.

Co koupit

Ne všechny součásti solární elektrárny jsou pro provoz životně důležité. Některé části lze obejít bez. Slouží ke zvýšení spolehlivosti, ale bez nich je systém provozuschopný. První věc, na kterou je třeba pamatovat, je nákup solárních panelů na konci zimy, začátkem jara. Za prvé, počasí je v tuto dobu vynikající, je mnoho slunečných dnů, sníh odráží slunce a zvyšuje celkové osvětlení. Za druhé, v tuto dobu jsou tradičně vyhlašovány slevy. Následují tipy:

Pokud použijete pouze tyto tipy a připojíte pouze zařízení, která běží na konstantní napětí, systém solárních panelů pro váš domov bude stát mnohem skromnější částku než nejlevnější sada. Ale to není vše. Část vybavení můžete nechat „na později“ nebo se bez něj úplně obejít.

Bez čeho se obejdete?

Cena sady solárních panelů na 1 kW za den je více než tisíc dolarů. Značná investice. Nevyhnutelně se budete ptát, zda se to vyplatí a jaká bude doba návratnosti. Při současných sazbách budete muset čekat déle než jeden rok, než dostanete své peníze zpět. Ale náklady lze snížit. Ne na úkor kvality, ale z důvodu mírného snížení komfortu obsluhy systému a z důvodu rozumného přístupu k výběru jeho komponent.

Pokud je tedy váš rozpočet omezený, vystačíte si s několika solárními panely a bateriemi, jejichž kapacita je o 20-25 % vyšší než maximální nabití solárních panelů. Pro sledování stavu si kupte autohodiny, které měří i napětí. Ušetříte si tak měření nabití baterie několikrát denně. Místo toho se budete muset čas od času podívat na hodinky. To je pro začátek vše. V budoucnu si můžete do domácnosti pořídit další solární panely a zvýšit počet baterií. V případě potřeby si můžete zakoupit invertor.

Určení velikosti a počtu fotobuněk

Dobré 12voltové solární panely by měly mít 36 článků a 24voltové solární panely by měly mít 72 solárních článků. Toto množství je optimální. S menším počtem fotobuněk nikdy nezískáte uvedený proud. A to je ta nejlepší možnost.

Neměli byste kupovat duální solární panely - 72 a 144 prvků. Za prvé, jsou velmi velké, což je nepohodlné pro přepravu. Za druhé, při abnormálně nízkých teplotách, se kterými se pravidelně setkáváme, selhávají jako první. Faktem je, že laminovací fólie se v chladném počasí výrazně zmenšuje. Na velkých panelech se vlivem vysokého tahu odlupuje nebo dokonce láme. Ztrácí se transparentnost a produktivita katastroficky klesá. Panel se opravuje.

Druhý faktor. U větších panelů by měla být tloušťka těla a skla větší. Zvyšuje se totiž zatížení větrem a sněhem. Ne vždy se to ale dělá, protože cena výrazně stoupá. Pokud vidíte dvojitý panel a cena za něj je nižší než za dva „běžné“, je lepší se poohlédnout po něčem jiném.

Opět platí, že nejlepší volbou je 12voltový domácí solární panel složený z 36 solárních článků. Toto je nejlepší možnost, ověřená praxí.

Technické specifikace: co hledat

Certifikované solární panely vždy indikují provozní proud a napětí, stejně jako napětí naprázdno a zkratový proud. Stojí za zvážení, že všechny parametry jsou obvykle uváděny pro teplotu +25°C. Za slunečného dne na střeše se baterie zahřeje na teploty výrazně vyšší, než je tato hodnota. To vysvětluje přítomnost vyššího provozního napětí.

Pozor také na napětí naprázdno. V normálních bateriích je to asi 22 V. A vše by bylo v pořádku, ale pokud budete na zařízení provádět práce bez odpojení solárních panelů, napětí naprázdno poškodí střídač nebo jiné připojené zařízení, které k tomu není určeno. napětí. Proto při jakékoli práci - přepínání vodičů, připojování/odpojování baterií atp. atd. - první věc, kterou byste měli udělat, je odpojit solární panely (odstranit svorky). Po prostudování schématu je spojíte jako poslední. Tento postup vám ušetří spoustu nervů (a peněz).

Pouzdro a sklo

Solární panely pro domácnost mají hliníkové tělo. Tento kov nekoroduje a má dostatečnou pevnost a je lehký. Normální karoserie musí být sestavena z profilu obsahujícího alespoň dvě výztuhy. Kromě toho musí být sklo vloženo do speciální drážky a nesmí být upevněno nahoře. To vše jsou známky normální kvality.

Při výběru solární baterie věnujte pozornost sklu. U běžných baterií není hladký, ale strukturovaný. Na dotek je drsná, když ji třete nehty, můžete slyšet šustění. Navíc musí mít kvalitní nátěr, který minimalizuje odlesky. To znamená, že by se v něm nemělo nic odrážet. Pokud jsou pod jakýmkoli úhlem viditelné odrazy okolních objektů, je lepší najít jiný panel.

Výběr průřezu kabelu a jemnosti elektrického zapojení

Solární panely pro váš domov musí být připojeny pomocí jednožilového měděného kabelu. Průřez kabelu závisí na vzdálenosti mezi modulem a baterií:

• vzdálenost menší než 10 metrů:
  • 1,5 mm2 na 100 W solární baterii;
  • pro dvě baterie - 2,5 mm2;
  • tři baterie - 4,0 mm2;
• vzdálenost více než 10 metrů:
  • pro připojení jednoho panelu vezmeme 2,5 mm2;
  • dva - 4,0 mm2;
  • tři - 6,0 mm2.

Můžete vzít větší průřez, ale ne menší (budou velké ztráty, ale nepotřebujeme to). Při nákupu vodičů věnujte pozornost skutečnému průřezu, protože dnes deklarované rozměry velmi často neodpovídají skutečným. Chcete-li zkontrolovat, budete muset změřit průměr a vypočítat průřez (můžete si přečíst, jak to udělat).

Při sestavování systému můžete kreslit klady solárních panelů pomocí vícežilového kabelu vhodného průřezu a pro zápor použít jeden silný kabel. Před připojením k bateriím projdeme všechny „plusy“ diodami nebo diodovými sestavami se společnou katodou. Tím se zabrání zkratu baterie (což by mohlo způsobit požár), pokud jsou vodiče mezi bateriemi a baterií zkratovány nebo přerušeny.

Diody používají typy SBL2040CT, PBYR040CT. Pokud je nenajdete, můžete je odebrat ze starých napájecích zdrojů osobních počítačů. Obvykle existují SBL3040 nebo podobné. Je vhodné procházet diodami. Nezapomeňte, že jsou velmi horké, takže je musíte namontovat na radiátor (můžete použít pouze jeden).

Systém také vyžaduje pojistkovou skříňku. Jeden pro každého spotřebitele. Přes tento blok připojíme celou zátěž. Za prvé, systém je bezpečnější. Za druhé, pokud nastanou problémy, je snazší určit jejich zdroj (spálenou pojistkou).

Rekordmanem v účinnosti mezi solárními bateriemi dostupnými na dnešním trhu jsou solární baterie založené na vícevrstvých fotočláncích, vyvinuté Fraunhofer Institute of Solar Energy Systems v Německu. Od roku 2005 jejich komerční implementaci provádí Soitec.

Velikost samotných fotobuněk nepřesahuje 4 milimetry a zaostření slunečního záření na ně je dosaženo použitím pomocných koncentračních čoček, díky nimž se nasycené sluneční světlo přeměňuje na elektřinu s účinností dosahující 47 %.

Baterie obsahuje čtyři p-n přechody, takže čtyři různé části fotobuňky mohou efektivně přijímat a převádět záření o specifické vlnové délce, ze slunečního světla, koncentrovaného 297,3krát, v rozsahu vlnových délek od infračerveného po ultrafialové.

Výzkumníci pod vedením Franka Dimirotha si původně dali za úkol vypěstovat vícevrstvý krystal a našlo se řešení – spojili růstové substráty a výsledkem byl krystal s různými polovodičovými vrstvami se čtyřmi fotovoltaickými subčlánky.

Vícevrstvé fotobuňky se již dlouho používají na kosmických lodích, ale nyní byly solární stanice založené na nich spuštěny v 18 zemích. To je možné díky vylepšené a levnější technologii. V důsledku toho poroste počet zemí vybavených novými solárními stanicemi a na trhu průmyslových solárních panelů existuje tendence ke konkurenci.

Na druhém místě jsou solární baterie na bázi třívrstvých fotočlánků Sharp, jejichž účinnost dosáhla 44,4 %. Indium gallium fosfid je první vrstvou solárního článku, arsenid gallia je druhou a arsenid indium gallium je třetí vrstvou. Tyto tři vrstvy jsou odděleny dielektrikem, které slouží k dosažení tunelového efektu.

Koncentrace světla na fotočlánku je dosažena díky Fresnelově čočce, jako u německých vývojářů - světlo slunce je koncentrováno 302krát a převáděno třívrstvým polovodičovým fotočlánkem.

Vědecký výzkum vývoje této technologie provádí Sharp nepřetržitě od roku 2003 za podpory NEDO, japonské organizace veřejné správy podporující vědecký výzkum a vývoj, jakož i šíření průmyslových, energetických a environmentálních technologií. Do roku 2013 dosáhl Sharp rekordu 44,4 %.

Dva roky před Sharpem, v roce 2011, americká společnost Solar Junction již vydala podobné baterie, ale s účinností 43,5 %, jejichž prvky měly velikost 5 x 5 mm a ostření bylo rovněž prováděno čočkami, koncentračními světlo slunce 400krát. Solární články byly články na bázi germania se třemi spoji a tým dokonce plánoval vytvořit solární články s pěti a šesti spoji, aby lépe zachytily spektrum. Výzkum společnosti stále pokračuje.

Nejvyšší rekordní účinnost tak mají solární panely vyrobené v kombinaci s koncentrátory, které, jak vidíme, se vyrábějí v Evropě, Asii a Americe. Tyto baterie se ale vyrábějí hlavně pro stavbu velkých pozemních solárních elektráren a pro efektivní napájení kosmických lodí.

Rekord byl nedávno vytvořen na poli běžných spotřebitelských solárních panelů, které jsou cenově dostupné pro většinu lidí, kteří si je chtějí instalovat například na střechu domu.

V polovině podzimu 2015 představila společnost Elona Muska SolarCity nejúčinnější spotřebitelské solární panely, jejichž účinnost přesahuje 22 %.

Tento ukazatel byl potvrzen měřením provedeným laboratoří Renewable Energy Test Center. Továrna v Buffalu si již stanovila denní cíl výroby 9 až 10 tisíc solárních panelů, jejichž přesné charakteristiky zatím nebyly zveřejněny. Společnost již plánuje zásobovat svými bateriemi nejméně 200 000 domácností ročně.

Faktem je, že optimalizovaný technologický proces umožnil společnosti výrazně snížit výrobní náklady a zároveň zvýšit účinnost 2krát ve srovnání s rozšířenými spotřebitelskými silikonovými solárními panely. Musk je přesvědčen, že jeho solární panely budou v blízké budoucnosti mezi majiteli domů nejoblíbenější.