Eficiencia de la energía solar. Tipos de paneles solares, su eficiencia. Nanocélulas solares. Empresas famosas que producen módulos solares.

La idea de utilizar la energía solar para calentar una casa o para otras necesidades no es nueva; se han desarrollado dispositivos que permiten que cualquiera pueda hacerlo; En muchos países, los paneles solares en los tejados son la regla y no la excepción. Nuestro país aún no es uno de ellos, pero en nuestro país ya se pueden ver cada vez con más frecuencia instalaciones similares. Los sistemas solares para el hogar pueden ser de dos tipos. El primero son los colectores solares, que calientan el refrigerante que fluye hacia ellos. El segundo son los paneles solares que generan electricidad. Hablaremos de ellos a continuación.

Los paneles solares convierten la luz solar en energía eléctrica. La batería consta de varios convertidores fotoeléctricos, que a menudo se denominan fotocélulas. El número de convertidores en la batería es arbitrario, la conexión es en serie-paralelo. ¿Cómo se determina el número de fotocélulas? Corriente y voltaje requeridos. Los transductores se colocan sobre cualquier superficie plana, uno al lado del otro. Debido a su apariencia, estas estructuras a menudo se denominan "paneles solares".

Los paneles solares para una vivienda particular son habituales en algunos países

Los paneles solares que tienen un área demasiado grande son incómodos de usar en la vida cotidiana y, si la potencia más grande no es suficiente, se conectan varios dispositivos en cascada. Si se requiere mucha potencia, es posible que se necesite un área importante: se puede ocupar todo el techo, a veces las paredes de la casa y parte del área local. Por eso los paneles solares se utilizan a menudo en casas particulares: hay espacio para colocar una gran cantidad de ellos. Los propietarios de apartamentos sólo pueden ocupar ventanas y balcones.

Posibilidad de uso

¿Cómo puedes utilizar paneles solares para calentar tu hogar? Sólo para reducir las facturas de electricidad y también como fuente de respaldo en caso de corte. Esto ayudará a lograr la misma independencia energética y no congelará el sistema de calefacción en ausencia de un suministro de energía centralizado.

¿Con qué realismo puede un panel solar satisfacer sus necesidades de electricidad? Si hablamos de calentamiento de agua, entonces esto es realista: para mantener la funcionalidad del sistema, se necesitará un máximo de 200-300 W/h. En promedio, esto es lo que "tiran" la electrónica de la caldera + la bomba de circulación + posibles dispositivos de control y controladores. Si su sistema es más grande, tome las hojas de datos y calcule la potencia requerida. Para 300 Wh, serán suficientes dos paneles solares de potencia media (su rendimiento total debería superar ligeramente el requisito).

Y no hace falta pensar que si no hay sol no habrá electricidad. El sistema incluye necesariamente baterías y un inversor. Elija la potencia de batería adecuada y su carga, incluso en las peores condiciones climáticas, le durará varios días de funcionamiento del sistema.

Por cierto, muchos fabricantes europeos de equipos de calefacción prevén el funcionamiento conjunto de sus equipos con convertidores solares (por ejemplo, calderas de gas y). Pero funcionan con colectores solares (calientan agua) o con paneles solares, hay que fijarse en cada tipo de equipo.

Si es así, todo es más grave. La potencia de la mayoría de estos calentadores se calcula en kilovatios. Para generar esta cantidad de energía se necesitarían muchos paneles para procesar la energía del sol. Instalar un sistema de paneles solares para calentar una casa privada con suelo eléctrico puede costar una cantidad muy decente. Pero lo bueno del sistema es que se puede aumentar su potencia de forma paulatina. Si es posible, aumentarás el número de paneles y la cantidad de electricidad generada.

Si lo deseas puedes guardar: . Estas opciones caseras costarán varias veces menos que las de fábrica. Y esto a pesar de que tendrás que comprar fotoconvertidores ya preparados: su fabricación en condiciones artesanales es una tarea poco realista. Por lo tanto, sólo los ya preparados. La eficiencia de los paneles solares caseros será menor que la de los de fábrica, pero el precio es varias veces menor.

Cálculo de placas solares para una vivienda.

La insolación (la cantidad de energía solar) varía mucho de un mes a otro. Por lo tanto, primero debes decidir qué parte de la electricidad vas a generar y durante qué período. Si quieres producir tú mismo el 100% en cualquier época del año, tendrás que contar según el peor mes con el mínimo de días soleados. Pero entonces surgirá la pregunta: qué hacer con el exceso de electricidad que se generará en otros meses. Si planea quedarse sólo durante la temporada de jardinería, calcule según la insolación más baja durante este período. En general, el principio es claro.

Luego, debe calcular cuánta energía total debería producir su sistema solar para su hogar. Para hacer esto, ingrese todos los aparatos eléctricos en la tabla y, de sus pasaportes, ingrese los datos sobre potencia, consumo de corriente y carga en vatios. Al tocar los altavoces, descubrirás cuánta electricidad por hora necesitan todos tus equipos y electrodomésticos. Está claro que es poco probable que todos se enciendan al mismo tiempo. Puede intentar calcular cuáles funcionan al mismo tiempo y seleccionar paneles solares en función de esta cifra.

Veamos cómo contar la cantidad de paneles solares usando un ejemplo. Supongamos que la necesidad de electricidad es de 10 kW/h, la insolación en el mes estimado es de 2 kW/h. La potencia de la batería que íbamos a comprar es de 250 W (0,25 kW). Ahora contamos 10/2/0,25 = 20 piezas. Es decir, necesitarás 20 paneles solares.

Para reducir el consumo de electricidad, debe reemplazar todas las lámparas incandescentes con lámparas LED y todos los equipos viejos y derrochadores por otros que ahorren energía; entonces necesitará una cantidad no tan grande de paneles solares.

Tipos de paneles solares

Existen diferentes convertidores fotoeléctricos. Además, el material del que están fabricados y la tecnología difieren. El rendimiento de estos convertidores depende directamente de todos estos factores. Algunas células solares tienen una eficiencia del 5-7%, y los desarrollos recientes más exitosos muestran una eficiencia del 44% o más. Está claro que la distancia entre el desarrollo y el uso cotidiano es enorme, tanto en tiempo como en dinero. Pero podemos imaginar lo que nos espera en un futuro próximo. Para obtener mejores características se utilizan otros metales de tierras raras, pero con características mejoradas tenemos un aumento de precio decente. La productividad media de los convertidores solares relativamente económicos es del 20-25%.

Las células solares de silicio más comunes. Este semiconductor es económico y su producción se domina desde hace mucho tiempo. Pero no tienen la mayor eficiencia: ese mismo 20-25%. Por lo tanto, con toda la diversidad, hoy en día se utilizan principalmente tres tipos de convertidores solares:

• Las más baratas son las baterías de película fina. Son una fina capa de silicona sobre el material de soporte. La capa de silicona está cubierta con una película protectora. La ventaja de estos elementos es que funcionan incluso con luz difusa y, por tanto, es posible instalarlos incluso en las paredes de los edificios. Desventajas: baja eficiencia del 7-10% y, además, a pesar de la capa protectora, degradación gradual de la capa de silicio. Sin embargo, al ocupar un área grande, puede obtener electricidad incluso en días nublados.
• Las células solares policristalinas están hechas de silicio fundido y lo enfrían lentamente. Estos elementos se distinguen por su color azul brillante. Estos paneles solares tienen una mayor productividad: la eficiencia es del 17-20%, pero en condiciones de luz difusa son ineficaces.
• Los más caros de la trinidad, pero al mismo tiempo bastante extendidos, son los paneles solares monocristalinos. Se obtienen dividiendo un único cristal de silicio en obleas y tienen una geometría característica con esquinas biseladas. Estos elementos tienen una eficiencia del 20% al 25%.

Ahora, cuando veas las palabras “panel solar mono” o “célula solar policristalina”, entenderás que estamos hablando de un método para producir cristales de silicio. También sabrás qué tipo de efectividad puedes esperar de ellos.

Batería con convertidores monocristalinos.

Eficiencia de los paneles solares en invierno

Puede que se sorprenda, pero en un día de invierno, solo cae entre 1,5 y 2 veces menos energía sobre una superficie vertical que en verano. Estos son datos para Rusia central. El panorama es peor cada día: durante este período en verano recibimos 4 veces más energía. Pero atención: en una superficie vertical. Es decir, en la pared. Si hablamos de una superficie horizontal, la diferencia ya es de 15 veces.

La imagen más triste de la generación de electricidad a partir de paneles solares no le espera en invierno, sino en otoño: en tiempo nublado, su eficiencia es entre 20 y 40 veces menor, dependiendo de la densidad de la nubosidad. En invierno, después de que haya nevado, la insolación (la cantidad de luz que incide sobre las baterías) en los días soleados puede acercarse a los valores del verano. Por eso los sistemas solares para el hogar generan más electricidad en invierno que en otoño.

Resulta que para lograr una eficiencia cercana a la máxima en invierno, es necesario colocar los paneles solares vertical o casi verticalmente. Y, si los cuelgas en las paredes, preferiblemente en el sureste: por la mañana, según las estadísticas, el tiempo suele estar despejado. Si no hay una pared sureste o es imposible instalar nada en ella, puede salir de la situación haciendo soportes especiales. Luego pusieron paneles solares en el techo. Dado que el ángulo de incidencia de los rayos del sol cambia según la temporada, es recomendable realizar un soporte con ángulo regulable. Existe la posibilidad: girar los paneles solares "mirando" hacia el sureste, no existe tal opción, déjelos "mirar" hacia el sur.

Reglas de instalación

La eficiencia de las células solares de silicio depende de la cantidad de energía solar que incide sobre ellas (todo el espectro de radiación). Los factores en los que de alguna manera podemos influir son:

El rendimiento de muchos tipos de convertidores se ve afectado por los indicadores de temperatura: el rango de uso de elementos de silicio es de -40 o C a +50 o C. Tanto las temperaturas más bajas como las más altas tienen un impacto negativo en el rendimiento. Si tiene sol activo en verano, es importante evitar el sobrecalentamiento. Para hacer esto, puede colocar un paño blanco o papel de aluminio debajo del panel (más efectivo). Si esto no ayuda y el panel se sobrecalienta, gírelo o vuelva a colgarlo. Será necesario elegir una posición en la que se mantenga el régimen térmico y el rendimiento siga siendo bastante alto.

Estos dispositivos muestran su máxima productividad si los rayos del sol caen en un ángulo de 90 o. Desafortunadamente, esto no es posible durante todo el día, sino sólo por un corto período de tiempo. Existen sistemas de seguimiento especiales que cambian el ángulo del panel para que la luz incida constantemente en el ángulo deseado, pero son instalaciones costosas.

Y, sin embargo, puede encontrar el ángulo óptimo para instalar paneles solares. Simplemente, con una ligera desviación del ideal (menos de 50 o), la productividad cae ligeramente, aproximadamente un 5%. Puedes ver la confirmación real de esto en el video.

Cada región tiene su propio ángulo para instalar paneles solares. Se puede determinar experimentalmente (como vio) o se puede establecer en función de la latitud geográfica; esta pendiente se considera la mejor. Mucho depende de la orientación del panel: si lo miras al norte o al este, el ángulo óptimo será menor.

Paneles solares en el techo

En primer lugar, es necesario averiguar si el techo puede soportar la carga adicional. Cualquier módulo puede manejar uno o dos módulos, pero para más tendrás que contar.

Para una fijación fiable, deben fijarse al menos en cuatro puntos. Además, si estás instalando paneles fabricados en fábrica, no seas perezoso en estudiar las instrucciones de instalación: si se viola al menos uno de los puntos, el equipo quedará eliminado de la garantía. En la mayoría de los casos los requisitos son:

Los sistemas de montaje de paneles solares pueden ser diferentes. Los hay confeccionados (se venden en el mismo lugar donde se venden los paneles), pero es muy posible utilizar los hechos por usted mismo. Sólo es importante utilizar materiales fiables y resistentes a la corrosión. El espesor de las lamas y los sujetadores debe ser grande: deben soportar tanto las cargas del viento como la masa de los paneles con la capa de nieve más espesa.

En el vídeo se puede ver uno de los métodos para fijar paneles solares al techo de una casa privada.

Ahora un poco sobre el conjunto eléctrico. El esquema de conexión de la batería solar, además de los propios convertidores, prevé la presencia de:

• controlador de carga con baterías conectadas;
• convertidor (inversor), que convierte corriente continua en corriente alterna;
• fusibles para protección contra cortocircuitos (aumentará la seguridad tanto de usted como del sistema).

El controlador y el convertidor tienen límites de corriente y voltaje. Los parámetros totales del sistema solar conectado a su hogar no deben excederlos. Para conectar eléctricamente baterías en un solo sistema, debe utilizar solo aquellos cables que se encuentran en el exterior.

Para conectar los paneles se utiliza un conductor de cobre con aislamiento resistente a los rayos UV. Si no se encuentran cables con un aislamiento adecuado, escóndelos en una manguera corrugada para uso en exteriores. El espesor de los núcleos de los cables depende de la intensidad de corriente esperada en el sistema y de la longitud de la línea, pero la sección transversal mínima es de 4 mm 2. Es recomendable conectar los conductores mediante conectores y no con hilos. Se recomienda MC4 porque los conductores que salen de la mayoría de los paneles solares terminan precisamente con esos conectores. Estos conectores son buenos porque proporcionan una conexión firme, lo cual es importante en los techos. Pero no todas las empresas instalan conectores de este estándar. Los modelos baratos (especialmente los chinos) pueden tener algo diferente, así que compruébalo al comprar.

Ahora sobre la secuencia de conexión de equipos al sistema. Para una conexión segura, siga el siguiente orden:

1. Las baterías están conectadas al controlador con la polaridad correcta. Los cables son de cobre, la sección transversal se selecciona según la potencia del controlador.
2. Los paneles solares están conectados al controlador. También se debe respetar la polaridad.
3. Los consumidores de 12 V están conectados al controlador mediante un fusible.
4. El inversor está conectado a las baterías (mediante un fusible) y los consumidores de 220 V ya están conectados a su salida. Se excluye la conexión del inversor directamente al controlador: tendrá que comprar dispositivos nuevos. Y esto cuesta aproximadamente entre 600 y 1000 dólares, dependiendo de la empresa y la potencia.

No descuide la secuencia de conexión: este es el algoritmo más seguro que garantiza (sujeto a polaridad) el estado de funcionamiento del sistema.

Finalmente, otra opción para la instalación en el techo de una casa de verano con ángulo de inclinación regulable. Quizás el vídeo le resulte útil.

Con el constante aumento de los precios de la electricidad, inevitablemente se empieza a pensar en utilizar fuentes naturales para el suministro de energía. Una de estas posibilidades son los paneles solares para tu casa o jardín. Si lo desea, pueden satisfacer plenamente todas las necesidades incluso de una casa grande.

Diseño de un sistema de suministro de energía solar.

Convertir la energía del sol en electricidad: esta idea mantuvo despiertos a los científicos durante mucho tiempo. Esto fue posible con el descubrimiento de las propiedades de los semiconductores. Las células solares utilizan cristales de silicio. Cuando la luz del sol incide en ellos, se forma en ellos un movimiento dirigido de electrones, que se llama corriente eléctrica. Al conectar una cantidad suficiente de estos cristales, obtenemos corrientes bastante decentes: un panel con un área de poco más de un metro (1,3-1,4 m2 con un nivel de iluminación suficiente puede producir hasta 270 W (voltaje 24V).

Dado que la iluminación cambia según el clima y la hora del día, no es posible conectar dispositivos directamente a los paneles solares. Necesitamos un sistema completo. Además de los paneles solares, necesitas:

• Batería. Durante el día, bajo la influencia de la luz solar, los paneles solares generan corriente eléctrica para la casa o la cabaña. No siempre se utiliza en su totalidad; su exceso se acumula en la batería. La energía acumulada se consume en condiciones climáticas adversas.
• Controlador. No es una parte obligatoria, pero sí deseable (si tienes fondos suficientes). Supervisa el nivel de carga de la batería para evitar que se descargue excesivamente o exceda su nivel de carga máximo. Ambas condiciones son perjudiciales para la batería, por lo que tener un controlador prolonga la vida útil de la batería. El controlador también garantiza el funcionamiento óptimo de los paneles solares.
• Convertidor de CC a CA (inversor). No todos los dispositivos están diseñados para corriente continua. Muchos funcionan con tensión alterna de 220 voltios. El convertidor permite obtener una tensión de 220-230 V.

Los paneles solares para el hogar son sólo una parte del sistema

Al instalar paneles solares para su casa o cabaña, puede independizarse completamente del proveedor oficial. Pero para ello es necesario tener una gran cantidad de baterías, una cierta cantidad de baterías. Un kit que produce 1,5 kW por día cuesta alrededor de 1.000 dólares. Esto es suficiente para satisfacer las necesidades de una casa de verano o parte del equipo eléctrico de la casa. Un conjunto de paneles solares para producir 4 kW al día cuesta alrededor de 2.200 dólares, uno de 9 kW al día, 6.200 dólares. Dado que los paneles solares para hogar son un sistema modular, se puede adquirir una instalación que cubrirá parte de las necesidades, aumentando paulatinamente su productividad.

Tipos de paneles solares

Con el aumento de los precios de la energía, la idea de utilizar energía solar para generar electricidad se está volviendo cada vez más popular. Además, con el desarrollo de la tecnología, los convertidores solares son cada vez más eficientes y, al mismo tiempo, más baratos. Así, si lo deseas, podrás cubrir tus necesidades instalando placas solares. Pero vienen en diferentes tipos. Vamos a resolverlo.

La batería solar en sí es una serie de fotocélulas ubicadas en una carcasa común, protegida por un panel frontal transparente. Para uso doméstico, las células solares se fabrican a base de silicio, ya que es relativamente económico y los elementos basados ​​​​en él tienen una buena eficiencia (alrededor del 20-24%). Las células solares monocristalinas, policristalinas y de película fina (flexibles) se fabrican a base de cristales de silicio. Un cierto número de estas fotocélulas están conectadas eléctricamente entre sí (en serie y/o en paralelo) y conectadas a terminales situados en la carcasa.

Las fotocélulas se instalan en una carcasa cerrada. La carcasa de la batería solar está fabricada en aluminio anodizado. Es liviano y no corrosivo. El panel frontal está hecho de vidrio duradero, que debe soportar cargas de nieve y viento. Además, debe tener ciertas propiedades ópticas: tener la máxima transparencia para poder transmitir tantos rayos como sea posible. En general, debido a la reflexión se pierde una cantidad importante de energía, por lo que los requisitos de calidad del vidrio son altos y además está recubierto con un compuesto antirreflectante.

Tipos de fotocélulas para paneles solares

Los paneles solares para el hogar están fabricados a partir de tres tipos de células de silicio;

Si tienes un tejado a dos aguas y la fachada está orientada al sur o al este, no tiene sentido pensar demasiado en el espacio que ocupa. Los módulos policristalinos pueden ser adecuados para esto. Por la misma cantidad de energía producida, cuestan un poco menos.

Cómo elegir el sistema de paneles solares adecuado para tu hogar

Existen conceptos erróneos comunes que hacen que usted gaste dinero extra en equipos demasiado caros. A continuación se presentan recomendaciones sobre cómo construir correctamente un sistema de suministro de energía a partir de paneles solares y no gastar dinero extra.

que comprar

No todos los componentes de una planta de energía solar son vitales para su funcionamiento. Algunas partes se pueden prescindir. Sirven para aumentar la fiabilidad, pero sin ellos el sistema está operativo. Lo primero que hay que recordar es adquirir paneles solares a finales del invierno, principios de la primavera. En primer lugar, el clima en esta época es excelente, hay muchos días soleados, la nieve refleja el sol, aumentando la iluminación general. En segundo lugar, los descuentos se anuncian tradicionalmente en este momento. Los siguientes son los consejos:

Si utiliza únicamente estos consejos y conecta únicamente equipos que funcionan con voltaje constante, un sistema de paneles solares para su hogar costará una cantidad mucho más modesta que el kit más barato. Pero eso no es todo. Puedes dejar parte del equipo "para más tarde" o prescindir de él por completo.

¿Qué puedes hacer sin él?

El coste de un conjunto de paneles solares de 1 kW al día es de más de mil dólares. Inversión considerable. Inevitablemente te preguntarás si vale la pena y cuál será el período de recuperación. Con las tarifas actuales, tendrá que esperar más de un año hasta recuperar su dinero. Pero los costos se pueden reducir. No a expensas de la calidad, sino debido a una ligera disminución en la comodidad de funcionamiento del sistema y a un enfoque razonable en la selección de sus componentes.

Entonces, si su presupuesto es limitado, puede arreglárselas con varios paneles solares y baterías, cuya capacidad es entre un 20 y un 25% mayor que la carga máxima de los paneles solares. Para controlar el estado, compre un reloj para automóvil que también mida el voltaje. Esto le evitará tener que medir la carga de la batería varias veces al día. En su lugar, deberás mirar tu reloj de vez en cuando. Eso es todo para empezar. En el futuro, podrá comprar paneles solares adicionales para su hogar y aumentar la cantidad de baterías. Si lo desea, puede comprar un inversor.

Determinación del tamaño y número de fotocélulas.

Los buenos paneles solares de 12 voltios deben tener 36 celdas y los paneles solares de 24 voltios deben tener 72 celdas solares. Esta cantidad es óptima. Con menos fotocélulas nunca obtendrás la corriente indicada. Y esta es la mejor opción.

No conviene comprar paneles solares duales: 72 y 144 elementos, respectivamente. En primer lugar, son muy grandes, lo que resulta inconveniente para el transporte. En segundo lugar, a temperaturas anormalmente bajas, que experimentamos periódicamente, son los primeros en fallar. El hecho es que la película laminada disminuye considerablemente de tamaño en climas fríos. En paneles grandes, debido a la alta tensión, se desprende o incluso se rompe. Se pierde transparencia y la productividad cae catastróficamente. El panel está en reparación.

Segundo factor. En paneles más grandes, el espesor del cuerpo y del vidrio debe ser mayor. Después de todo, aumentan las cargas de viento y nieve. Pero esto no siempre se hace, ya que el precio aumenta significativamente. Si ve un panel doble y su precio es más bajo que el de dos paneles “normales”, es mejor buscar otra cosa.

Una vez más, la mejor opción es un panel solar doméstico de 12 voltios que consta de 36 células solares. Esta es la mejor opción, probada por la práctica.

Especificaciones técnicas: que buscar

Los paneles solares certificados siempre indican la corriente y el voltaje de funcionamiento, así como el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito. Hay que tener en cuenta que todos los parámetros suelen estar indicados para una temperatura de +25°C. En un día soleado, en el techo, la batería se calienta a temperaturas considerablemente superiores a esta cifra. Esto explica la presencia de una mayor tensión de funcionamiento.

También preste atención al voltaje del circuito abierto. En baterías normales es de unos 22 V. Y todo estaría bien, pero si realizas trabajos en el equipo sin desconectar los paneles solares, la tensión en vacío dañará el inversor u otros equipos conectados que no estén diseñados para tal Voltaje. Por lo tanto, durante cualquier trabajo: cambiar cables, conectar/desconectar baterías, etc. etc. - lo primero que debes hacer es desconectar los paneles solares (quitar los terminales). Habiendo repasado el diagrama, los conecta al final. Este procedimiento le ahorrará muchos nervios (y dinero).

Caja y cristal

Los paneles solares para hogar tienen un cuerpo de aluminio. Este metal no se corroe, tiene suficiente resistencia y es liviano. Una carrocería normal debe ensamblarse a partir de un perfil que contenga al menos dos refuerzos. Además, el vidrio debe insertarse en una ranura especial y no fijarse desde arriba. Todos estos son signos de calidad normal.

Al elegir una batería solar, preste atención al cristal. En las baterías normales no es liso, sino texturizado. Es áspero al tacto; si lo frotas con las uñas, puedes escuchar un crujido. Además, debe tener un revestimiento de alta calidad que minimice los deslumbramientos. Esto significa que no debe reflejarse nada en él. Si los reflejos de los objetos circundantes son visibles desde cualquier ángulo, es mejor buscar otro panel.

Seleccionar la sección del cable y la finura de la conexión eléctrica

Los paneles solares de su hogar deben conectarse mediante un cable de cobre unipolar. La sección transversal del núcleo del cable depende de la distancia entre el módulo y la batería:

• distancia inferior a 10 metros:
  • 1,5 mm2 por batería solar de 100 W;
  • para dos baterías - 2,5 mm2;
  • tres baterías - 4,0 mm2;
• distancia superior a 10 metros:
  • para conectar un panel tomamos 2,5 mm2;
  • dos - 4,0 mm2;
  • tres - 6,0 mm2.

Puede tomar una sección transversal más grande, pero no más pequeña (habrá grandes pérdidas, pero no la necesitamos). Al comprar cables, preste atención a la sección transversal real, ya que hoy en día las dimensiones declaradas a menudo no corresponden a las reales. Para comprobarlo, deberá medir el diámetro y calcular la sección transversal (puede leer cómo hacerlo).

Al ensamblar el sistema, puede dibujar los positivos de los paneles solares usando un cable multifilar de sección adecuada y usar un cable grueso para el negativo. Antes de conectarnos a las baterías, pasamos todas las "ventajas" a través de diodos o conjuntos de diodos con un cátodo común. Esto evita que la batería sufra un cortocircuito (lo que podría provocar un incendio) si los cables entre las baterías y la batería están en cortocircuito o rotos.

Los diodos utilizan los tipos SBL2040CT, PBYR040CT. Si no los encuentra, puede eliminarlos de las fuentes de alimentación antiguas de las computadoras personales. Suelen existir SBL3040 o similares. Es recomendable pasar por diodos. No olvides que se calientan mucho, por lo que tendrás que montarlos sobre un radiador (puedes usar solo uno).

El sistema también requiere una caja de fusibles. Uno para cada consumidor. Conectamos toda la carga a través de este bloque. En primer lugar, el sistema es más seguro. En segundo lugar, si surgen problemas, es más fácil determinar su origen (por un fusible fundido).

Ahora aprenderá algo que los vendedores de paneles solares nunca le contarán.

Hace exactamente un año, en octubre de 2015, a modo de experimento, decidí enrolarme en las filas de los “verdes” que están salvando nuestro planeta de una muerte prematura, y compré paneles solares con una potencia máxima de 200 vatios y un inversor de red diseñado para un máximo de 300 (500) vatios de potencia generada. En la foto se puede ver la estructura del panel policristalino de 200 vatios, pero un par de días después de la compra quedó claro que en una sola configuración el voltaje era demasiado bajo, insuficiente para el correcto funcionamiento de mi inversor de red.

Entonces tuve que cambiarlo por dos paneles monocristalinos de 100 vatios. En teoría deberían ser un poco más eficientes, pero en realidad son más caros. Se trata de paneles de alta calidad de la marca rusa Sunways. Pagué 14.800 rublos por dos paneles.

El segundo elemento de coste es un inversor de red de fabricación china. El fabricante no se identificó de ninguna manera, pero el dispositivo fue fabricado con alta calidad, y una apertura mostró que los componentes internos están diseñados para una potencia de hasta 500 vatios (en lugar de los 300 escritos en la carcasa). Una red de este tipo cuesta sólo 5.000 rublos. La rejilla es un dispositivo ingenioso. Por un lado, se conectan + y - de los paneles solares, y por otro lado, se conecta a absolutamente cualquier toma de corriente de tu hogar mediante un enchufe normal. Durante el funcionamiento, la red se adapta a la frecuencia de la red y comienza a "bombear" corriente alterna (convertida de corriente continua) a su red doméstica de 220 voltios.

La red funciona sólo cuando hay voltaje en la red y no puede considerarse como una fuente de energía de respaldo. Este es su único inconveniente. Y una gran ventaja de un inversor de red es que básicamente no necesita baterías. Después de todo, las baterías son el eslabón más débil de las energías alternativas. Si se garantiza que el mismo panel solar funcionará durante más de 25 años (es decir, después de 25 años perderá aproximadamente el 20% de su rendimiento), entonces la vida útil de una batería de plomo-ácido común en condiciones similares será de 3- 4 años. Las baterías de gel y AGM durarán más, hasta 10 años, pero también cuestan 5 veces más que las baterías convencionales.

Como tengo electricidad de red, no necesito pilas. Si hace que el sistema sea autónomo, deberá agregar otros 15 a 20 mil rublos al presupuesto para la batería y el controlador.

Ahora, en cuanto a la generación de electricidad. Toda la energía generada por las placas solares entra a la red en tiempo real. Si hay consumidores de esta energía en la casa, se consumirá toda y el medidor en la entrada de la casa no “girará”. Si la generación instantánea de electricidad excede la consumida actualmente, entonces toda la energía se transferirá de regreso a la red. Es decir, el contador “girará” en la dirección opuesta. Pero aquí hay matices.

En primer lugar, muchos contadores electrónicos modernos cuentan la corriente que pasa a través de ellos sin tener en cuenta su dirección (es decir, pagará por la electricidad devuelta a la red). Y en segundo lugar, la legislación rusa no permite a los particulares vender electricidad. Esto está permitido en Europa y es por eso que una de cada dos casas está cubierta con paneles solares, lo que, combinado con altas tarifas de red, permite realmente ahorrar dinero.

¿Qué hacer en Rusia? No instale paneles solares que puedan producir más energía que el consumo energético diario actual de la casa. Es por eso que solo tengo dos paneles con una potencia total de 200 vatios, que, teniendo en cuenta las pérdidas del inversor, pueden suministrar aproximadamente 160-170 vatios a la red. Y mi casa consume constantemente entre 130 y 150 vatios por hora durante todo el día. Es decir, se garantizará que toda la energía generada por los paneles solares se consuma dentro de la casa.

Para controlar la energía producida y consumida, utilizo Smappee. Ya escribí sobre él el año pasado. Dispone de dos transformadores de corriente, que permiten realizar un seguimiento tanto de la electricidad de la red como de la electricidad generada por paneles solares.

Empecemos por la teoría y pasemos a la práctica.

Hay muchas calculadoras de energía solar en Internet. De mis datos iniciales, según la calculadora, se deduce que la generación eléctrica media anual de mis paneles solares será de 0,66 kWh/día, y la producción total del año será de 239,9 kWh.

Estos son datos para condiciones climáticas ideales y sin tener en cuenta las pérdidas por convertir corriente continua a corriente alterna (¿no vas a convertir el suministro eléctrico de tu hogar a tensión constante?). En realidad, la cifra resultante se puede dividir con seguridad entre dos.

Comparemos con los datos de producción reales del año:

2015 - 5,84 kWh
Octubre - 2,96 kWh (a partir del 10 de octubre)
Noviembre - 1,5 kWh
Diciembre - 1,38 kWh
2016 - 111,7 kWh
Enero - 0,75 kWh
Febrero - 5,28 kWh
Marzo - 8,61 kWh
Abril - 14 kWh
Mayo - 19,74 kWh
Junio ​​- 19,4 kWh
julio - 17,1 kWh
Agosto - 17,53 kWh
Septiembre - 7,52 kWh
Octubre - 1,81 kWh (hasta el 10 de octubre)

Total: 117,5 kWh

A continuación se muestra un gráfico de generación y consumo eléctrico en una casa de campo durante los últimos 6 meses (abril-octubre 2016). Fue entre abril y agosto cuando la mayor parte (más del 70%) de la energía eléctrica se generó mediante paneles solares. Durante el resto de meses del año la producción fue imposible debido principalmente a la nubosidad y la nieve. Bueno, no olvides que la eficiencia de la red para convertir corriente continua en corriente alterna es aproximadamente del 60-65%.

Los paneles solares se instalan en condiciones casi ideales. La dirección es estrictamente sur, no hay edificios altos cerca que proyecten sombra, el ángulo de instalación con respecto al horizonte es exactamente de 45 grados. Este ángulo dará la producción eléctrica media anual máxima. Por supuesto, era posible comprar un mecanismo giratorio con accionamiento eléctrico y función de seguimiento del sol, pero esto aumentaría el presupuesto de toda la instalación casi 2 veces, llevando así su período de recuperación al infinito.

No tengo dudas sobre generar energía solar en días soleados. Corresponde totalmente a los calculados. E incluso una disminución de la producción en invierno, cuando el sol no sale muy por encima del horizonte, no sería tan crítica si no fuera por... la nubosidad. La nubosidad es el principal enemigo de la energía fotovoltaica. Aquí está la producción horaria de dos días: 5 y 6 de octubre de 2016. El 5 de octubre brillaba el sol y el 6 de octubre el cielo se cubrió de nubes plomizas. Sol, ¡ay! ¿Dónde te escondes?

En invierno surge otro pequeño problema: la nieve. Sólo hay una forma de solucionar esto: instalar los paneles casi en vertical. O límpielos manualmente de nieve todos los días. Pero la nieve no tiene sentido, lo principal es que brilla el sol. Incluso si está muy por encima del horizonte.

Entonces, calculemos los costos:

Inversor de red (300-500 vatios) - 5000 rublos
Panel solar monocristalino (Grado A - la más alta calidad) 2 piezas, 100 vatios cada una - 14.800 rublos
Cables para conectar paneles solares (sección transversal 6 mm2) - 700 rublos
Total: 20.500 rublos.
Durante el último período del informe se generaron 117,5 kWh; con la tarifa diaria actual (5,53 rublos/kWh), esto equivaldrá a 650 rublos.
Si asumimos que el costo de las tarifas de la red no cambiará (de hecho, cambian hacia arriba 2 veces al año), ¡podré recuperar mis inversiones en energías alternativas solo en 32 años!

Y si agrega baterías, todo este sistema nunca se amortizará por sí solo. Por lo tanto, la energía solar en presencia de electricidad de la red sólo puede ser beneficiosa en un caso: cuando nuestra electricidad cuesta lo mismo que en Europa. Si 1 kWh de electricidad de la red cuesta más de 25 rublos, los paneles solares serán muy rentables.
Mientras tanto, es rentable utilizar paneles solares sólo donde no hay red eléctrica y su implementación es demasiado costosa. Supongamos que tiene su casa de campo, ubicada a 3-5 km de la línea eléctrica más cercana. Además, es de alto voltaje (es decir, necesitarás instalar un transformador) y no tienes vecinos (nadie con quien compartir los costos). Es decir, tendrá que pagar aproximadamente 500.000 rublos para conectarse a la red, y luego también tendrá que pagar las tarifas de la red. En este caso, le resultará más rentable comprar paneles solares, un controlador y baterías por esta cantidad; después de todo, después de poner en funcionamiento el sistema, ya no tendrá que pagar más.
Mientras tanto, la energía fotovoltaica debería considerarse exclusivamente como un hobby.

Las baterías solares son un convertidor único de la energía de los rayos de luz en electricidad con una fuente externa ilimitada. La demanda en constante crecimiento de estos productos se debe a la disponibilidad y el respeto al medio ambiente del suministro de energía sin consumo de refrigerante, así como a la recuperación económica en 2 años con una vida útil mínima de los paneles de 25 años.

La base son semiconductores o películas de polímeros; una placa de capas de diferentes polaridades convierte la luz en movimiento direccional de electrones; este fenómeno físico no cambia en todas las células solares. Al mismo tiempo, este diseño limita la eficiencia de los fotoconvertidores; parte de la energía del fotón se pierde inevitablemente al pasar el límite de la unión pn. En la práctica, muchos factores influyen en la eficiencia de las baterías: material, área, ubicación, intensidad del flujo luminoso, que se tiene en cuenta durante la compra y el funcionamiento.

Dependencia de la eficiencia del tipo de fotoconvertidores.

Este indicador se define como el porcentaje de energía eléctrica generada respecto a la potencia de la luz solar incidente. El valor está influenciado por la pureza de la placa y su estructura: película, policristalina o monocristalina. Estos últimos tipos se encuentran entre los más caros y los que tardan más en amortizarse; los paneles solares asequibles y de alta eficiencia para el hogar se fabrican hasta ahora únicamente a partir de capas de silicio de diferentes polaridades. Menos eficaces son los paneles de terruuro de cadmio y CIGS, fabricados con tecnología cinematográfica. La eficiencia de las baterías de cadmio es solo del 11%, pero su funcionamiento es económico y bastante confiable. El indicador es ligeramente superior para películas recubiertas con partículas de galio, cobre, indio y selenio; las fotocélulas CIGS tienen una eficiencia del 15%.

A modo de comparación: la eficiencia de los convertidores de silicio monocristalino es del 25%, y para submódulos amorfos o de película delgada hechos del mismo material, un máximo de 10 dispositivos basados ​​​​en polímeros orgánicos tienen un valor mínimo del 5%; Mucho depende del área del panel; las células solares individuales tienen una capacidad de generación de electricidad limitada.

La eficiencia de los pequeños paneles solares no permite que se utilicen para un suministro de energía total, pero son suficientes para hacer funcionar algunos tipos de componentes electrónicos. En cualquier caso, aumentar la eficiencia de los dispositivos y minimizar su coste es una tarea prioritaria de la energía moderna.

Factores que afectan la eficiencia de los paneles solares.

La eficiencia depende no sólo del material y la tecnología utilizados, sino también de toda una serie de condiciones externas:

1. Intensidad del flujo luminoso. A su vez, este indicador está asociado a las coordenadas geográficas de la batería ubicada, en particular a la latitud.

2. Ángulo de inclinación de la estructura. Lo ideal es instalar paneles solares que lo cambien en función del gradiente de los rayos. Un sistema de este tipo es más caro, pero permite acumular una cantidad impresionante de electricidad (hasta un 40-60%) y depende menos de la temporada y la hora del día.

3. Temperaturas ambiente. El calentamiento tiene un efecto negativo sobre el efecto fotoeléctrico; las baterías ventiladas tienen una eficiencia muy alta. Paradójicamente, en climas fríos y despejados producen más energía que en climas cálidos (aunque el efecto acumulativo general se reduce debido a las cortas horas de luz).

4. Estaciones. En la práctica, la eficiencia de los paneles solares en invierno se reduce entre 2 y 8 veces, pero esto no se debe a las nevadas: se derrite rápidamente en una superficie oscura y, además, los fotoconvertidores perciben perfectamente la luz dispersa.

5. Polvo. Cuanto más limpia esté la parte exterior de las células solares, más fotones se convertirán, por lo que para aumentar la eficiencia se recomienda limpiar las superficies de trabajo al menos una vez cada dos años.

6. Sombras. No es ningún secreto que la eficiencia de los paneles solares en tiempo nublado se reduce significativamente; no tiene sentido instalarlos en zonas con niebla y lluvia; lo mismo se aplica a las zonas sombreadas; No es recomendable instalar los paneles a la sombra de árboles altos o de casas vecinas a la hora de elegir una ubicación, se da prioridad al lado sur;

Una de las dudas más habituales que surgen a la hora de decidir instalar paneles solares para uso personal es ¿qué paneles solares son los más eficientes? Sin embargo, esta formulación no es del todo correcta. En primer lugar, la respuesta literal a esta pregunta no le importa al consumidor medio. Intentemos averiguar por qué.

De hecho, la cuestión importante no es cómo elegir los paneles solares más eficientes, sino cuáles tienen la mejor relación calidad-precio. Si tiene espacio en su techo para instalar diez paneles solares y puede elegir entre los paneles solares "A", que son un poco más eficientes pero dos veces más caros que los paneles solares "B", lo más probable es que, en términos de ahorro, sea más Es recomendable elegir paneles clase “B”. En definitiva, la tarea principal es conocer qué opciones están disponibles en una situación particular y analizar el impacto económico de cada una de ellas.
En cualquier caso, si realmente quieres conocer los paneles solares (o módulos solares) más eficientes, a continuación te listamos algunos de ellos, junto con el fabricante y su valor de eficiencia:

• Paneles solares con 44,4% de eficiencia de Sharp. Los módulos solares de concentración de tres capas del líder mundial en fabricantes de células solares son muy complejos y no se utilizan en edificios residenciales o públicos porque son increíblemente caros. Básicamente, estos módulos solares han encontrado aplicación en la industria espacial, donde la eficiencia con un tamaño y peso relativamente pequeños es de gran importancia;
• Módulos solares con una eficiencia del 37,9% producidos por Sharp. Estos paneles solares de tres capas son un análogo más simple de los anteriores, con la diferencia de que no utilizan dispositivos especiales para concentrar la luz solar en el módulo. En consecuencia, el precio de dichos paneles es inferior al coste de estos dispositivos;
• Paneles solares con un 32,6% de eficiencia del Instituto de Investigación en Energía Solar (IES) y la Universidad (UPM) de España. Se trata de módulos de dos capas con concentrador solar aún más sencillos, pero su uso en edificios residenciales o públicos sigue siendo demasiado caro.

Hay alrededor de una docena de otros tipos de paneles solares que podrían continuar en esta lista. Algunos de ellos tienen una eficiencia muy alta pero son muy caros, mientras que otros son bastante baratos pero tienen una eficiencia muy baja. Por supuesto, algunos de ellos son ineficaces y caros al mismo tiempo. Pero, sin embargo, tienen cierto interés investigador. La clave, como se señaló anteriormente, es encontrar el equilibrio óptimo entre costo y efectividad.
Existe la opinión de que hoy en día se dedica mucha menos investigación científica a las baterías solares que a las células fotovoltaicas, que son la base de la tecnología de producción de células solares; en esto dedican su tiempo los científicos de muchos institutos y universidades del mundo. Nadie intentará siquiera fabricar una batería solar que no se venda debido al escaso atractivo comercial de sus componentes: los módulos solares. Hoy en día existen en el mercado muchos tipos diferentes de células solares (más precisamente, módulos solares) de diversos fabricantes. Así que echemos un vistazo a los líderes en las distintas categorías:

• Los módulos solares con una eficiencia del 36 % de Amonix ostentan el récord de rendimiento general. Sin embargo, se fabrican mediante dispositivos concentradores y no se utilizan con fines domésticos;
• Los módulos solares con una eficiencia del 21,5% de la empresa estadounidense Sun Power establecieron un récord de eficiencia comercial. Los módulos solares Sun Power SPR-327NE-WHT-D lideran el camino en eficiencia en pruebas de campo. Los módulos solares que ocuparon el segundo y tercer lugar en esta prueba también fueron desarrollados por Sun Power;
• Los módulos solares de película fina de Q-Cells con una eficiencia del 17,4% ostentan el récord en esta categoría. Los paneles solares de película fina se utilizan ampliamente, pero no en edificios residenciales. Q-Cells es una empresa alemana que se declaró en quiebra en 2012 y posteriormente fue adquirida por la empresa coreana Hanwha;
• Los módulos solares de película delgada de conversión fotovoltaica de cadmio-telurio (CdTe) con una eficiencia del 16,1 % de First Solar son líderes en su categoría. Una vez más, las células solares basadas en estos módulos generalmente no se utilizan para fines domésticos, pero ayudan a la empresa a mantener una posición alta entre los fabricantes de células solares. La empresa estadounidense FirstSolar fue líder en la producción de paneles solares en el mercado americano y ocupó el año pasado el segundo lugar en el ranking mundial. A pesar de la eficiencia bastante baja del 16,1% en esta categoría, los módulos solares relativamente baratos de First Solar son la opción óptima para muchas industrias;
• El último ejemplo para demostrar que la lista de los paneles solares más eficientes es muy larga y no se limita a los ejemplos anteriores, señalamos los módulos solares flexibles con una eficiencia del 15,5% de la empresa MiaSole, líder en esta categoría. Naturalmente, para algunos fines no sólo se necesitan paneles solares, sino también paneles solares flexibles. Pero probablemente este no sea tu caso...

En resumen, te aconsejamos que no te centres en ventajas hipotéticas e irrelevantes a la hora de elegir paneles solares para tus necesidades. Olvídate de intentar elegir" paneles solares mas eficientes" Busque paneles que claramente tengan un propósito específico, en lugar de intentar encontrar paneles solares diseñados para satélites de la NASA.
El gráfico, compilado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU., demuestra claramente la amplia variedad de tecnologías de células solares y los logros de cada una de ellas en términos de eficiencia.