Panouri solare pentru casa: cum sa alegi cele mai bune panouri

Astăzi, panourile solare au devenit adevărate surse de alimentare alternativă pentru o casă privată. Sunt reprezentați pe scară largă pe piață, iar utilizarea unei minicentrale solare este destul de profitabilă. Această situație se datorează creșterii constante a producției de panouri solare și echipamente suplimentare, scăderii prețurilor la elementele de sistem și, ca urmare, a costului de generare.

Principiul de funcționare al bateriei solare

Orice baterie solară este un convertor fotovoltaic care folosește lumina pentru a produce energie electrică. În prezent, efectul fotoelectric în materialele semiconductoare are valoare practică.

Efectul se bazează pe apariția purtătorilor liberi de sarcină electrică în structurile semiconductoare neomogene atunci când sunt expuse la fotonii de lumină. Se observă în diverși semiconductori - pe bază de siliciu, arseniură de galiu, telurura de cadmiu, molecule mari de polimer.

Datorită apariției purtătorilor liberi, a căror energie nu este suficientă pentru a depăși banda interzisă, între electrozii elementului se formează o diferență de potențial (tensiune). Când circuitele externe sunt conectate, între ele apare un curent electric.

Schema panourilor solare

Fotocelulele bazate pe diverși semiconductori convertesc diferite părți ale spectrului solar în energie electrică.Astfel, modulele de siliciu cristalin captează până la 80% din radiație cu deplasare la roșu, elementele de film pe bază de siliciu amorf pot funcționa și în domeniul infraroșu, dioxidul de titan absoarbe razele violete și ultraviolete.

În unele probe de laborator, cercetătorii s-au apropiat de marcajul de 50%. Dacă se obțin aceleași rezultate în producția industrială, costul de generare poate fi redus cu mai mult de jumătate față de nivelul actual.

Tipuri de panouri solare

Principala caracteristică a clasificării modulelor solare este materialele semiconductoare utilizate în fabricație. Astăzi, mai mult de 80% este ocupat de panouri solare pe bază de siliciu. Aceste tipuri au primit cea mai largă utilizare comercială posibilă, sunt oferite de marea majoritate a vânzătorilor care lucrează în industrie.

La rândul lor, panourile solare de siliciu sunt împărțite în:

Tipuri de panouri solare din siliciu

Celule solare din siliciu monocristalin

Celulele solare monocristaline sunt celule conectate electric, realizate din plăci subțiri (240 microni) de siliciu monocristal. Axele optice sunt orientate în aceeași direcție, se utilizează material de înaltă puritate (mai mult de 99,99%). Acest lucru asigură o eficiență maximă de conversie.Cu o eficiență teoretic posibilă pentru un element de siliciu de 30%, în probe în serie, cifra ajunge la 18-24%.

În exterior, bateriile cu un singur cristal sunt ușor de distins - au o culoare neagră adâncă, elementul este modelat într-un pătrat obișnuit (dreptunghi) cu colțuri tăiate în timpul tăierii.

Tehnologia de producere a unor astfel de celule solare este deținătoarea recordului în ceea ce privește costul dintre celulele de siliciu. Costul ridicat de producție se explică prin procesele complexe de curățare a materiilor prime, creșterea unui singur cristal și tăierea lui cu precizie.

Drept urmare, bateriile monocristaline au cel mai mare preț - aproximativ 0,9-1,1 dolari per 1 W de putere.

Astfel de elemente au și un alt dezavantaj serios - datorită orientării precise a axelor optice ale cristalelor, revenirea optimă poate fi obținută doar atunci când razele soarelui cad perpendicular pe planul elementului. Cu o schimbare semnificativă a unghiului de iluminare, precum și a luminii împrăștiate, se observă o scădere bruscă a generației.

Celule din siliciu policristalin

Celule din siliciu policristalin

În bateriile policristaline, celula include o multitudine de cristale cu o orientare aleatorie a axelor optice. Producția lor nu necesită materii prime cu un grad ridicat de purificare - pot fi folosite surse secundare (în special, baterii reciclate cu siliciu), deșeuri din producția metalurgică.

Ca urmare, costul de producție este mult redus. Totuși, acest lucru reduce și eficiența conversiei - cele mai bune mostre demonstrează o eficiență de 15-18%.

În exterior, policristaline sunt plăci dreptunghiulare obișnuite de culoare albastră saturată. Costul generării panourilor „albastre” este de aproximativ 0,7-0,9: pe 1 W.În același timp, ele arată o reducere semnificativ mai mică a iluminării difuze și a incidenței luminii la alte unghiuri decât 90 de grade.

Baterii cu siliciu amorf

Sunt fabricate din siliciu amorf (necristalin) a-Si prin depunerea vaporilor de hidrură de siliciu pe un substrat flexibil. Ca rezultat, un efect fotoelectric stabil este deja obținut la o grosime a filmului de câțiva microni.

Procesul tehnologic este semnificativ mai ieftin datorită cantității minime de materii prime de siliciu necesare, cerințelor reduse pentru puritatea acestuia și absenței operațiunilor complexe, cum ar fi creșterea unui cristal și tăierea acestuia.

Eficiența de conversie este de aproximativ 8-11%, costul de generare se află în intervalul 0,5-0,7% per 1 W. Principalul dezavantaj al unor astfel de baterii este eficiența scăzută a conversiei, care necesită o suprafață mare pentru a furniza puterea necesară. Cu toate acestea, este mai mult decât compensată de capacitatea de a instala pe orice suprafață - un substrat flexibil nu necesită nici măcar baze și structuri speciale pentru instalare.

În plus, modulele polimorfe moderne pot funcționa în domeniul infraroșu, ceea ce reduce semnificativ pierderile de eficiență sub iluminare difuză. Drept urmare, ponderea elementelor amorfe reprezintă astăzi aproximativ 10% din piața mondială.

Baterii CdTe cu film subțire

Baterii CdTe cu film subțire

Celulele solare pe bază de telurura de cadmiu (CdTe) pot deveni o alternativă reală la celulele de siliciu. În prezent, ele demonstrează o eficiență de conversie, în medie, cu 20% mai mare decât siliciul amorf similar, la un cost cu 20% mai mic.Acest lucru se realizează datorită caracteristicilor unice ale semiconductorului, care asigură banda interzisă optimă.

Astfel de panouri sunt realizate prin aplicarea unui strat de material semiconductor pe filme subțiri. Tehnologia este încă disponibilă unui număr limitat de producători, dar producția în serie a unor astfel de baterii a fost deja lansată de compania americană First Solar.

Panouri solare polimerice

În modulele solare polimerice, efectul fotoelectric este asigurat de un strat de „semiconductor polimer” – molecule mari de compuși organici. În prezent, tehnologia unor astfel de produse este aproape de desfășurarea producției pe scară largă (unele companii europene au stabilit deja producția comercială).

Panouri solare polimerice

Eficiența de conversie a unor astfel de dispozitive este estimată a fi în intervalul 8-11%. Datorită producției ieftine record, utilizării materialelor polimerice flexibile și absenței problemelor cu eliminarea, în viitorul apropiat, modulele solare polimerice vor putea concura serios cu produsele deja fabricate.

De asemenea, producătorii dezvoltă în mod activ panouri solare bazate pe:

Alegerea panourilor solare

Atunci când alegeți panouri solare, este necesar să determinați nu numai tipul, ci și parametrii electrici - putere și tensiune.

Tip de

Alegeți tipul de panou solar din condițiile de izolație (număr de zile însorite, intensitatea radiației):

• Deci, bateriile cu siliciu monocristalin sunt destul de potrivite pentru instalarea în regiunile sudice.
• În zona de mijloc și în alte teritorii rusești, cea mai bună opțiune ar fi panourile policristaline, care s-au dovedit bine în condiții de iluminare difuză.
• În latitudinile nordice, trebuie acordată mai multă atenție modulelor amorfe, care permit crearea unei zone semnificative a bateriei fără lucrări suplimentare de instalare.

Categoria de calitate necesită și ea atenție. În marcarea bateriilor, acest parametru este indicat ca grad A, B sau C. Ceteris paribus, produsele de grad A ar trebui să fie preferate - vor rezista 20-30 de ani cu o degradare mică (nu mai mult de 20%).

Categoriile de calitate inferioară sunt atribuite produselor pe baza rezultatelor testelor din fabrică, care relevă o abatere de la parametrii nominali de cel mult 5% (Grad B) și 30% (Grad C) în timpul funcționării.

Putere și tensiune

Puterea panourilor este determinată după cum urmează:

• Calculați consumul total mediu de energie (în funcție de indicatorii contorului electric, facturile de energie electrică). Pentru consumul mediu zilnic, cifrele lunare sunt împărțite la numărul de zile.
• La rezultatul obținut se adaugă 20-30% pentru a obține o marjă, ținând cont de factorul de conversie (pierderi de încărcare a bateriei și de funcționare a invertorului).
• Pe baza datelor obținute, puterea de ieșire a panourilor este calculată ținând cont de durata orelor de lumină. Pentru calcule, este luată egală cu 6 ore, respectiv, puterea bateriei ar trebui să depășească consumul mediu de 4 ori.
• Selectați tensiunea panoului. De regulă, producătorii oferă baterii cu o tensiune de ieșire de 12V.Totuși, pentru a încărca dispozitivele de stocare și a crește eficiența conversiei tensiunii continue în tensiune alternativă pe invertor (mai ales la putere mare), este mai profitabil să avem valori mai mari.
  Utilizare standard:
  • 12 V pentru sisteme de până la 1 kW.
  • 24 V sau 36 V - până la 5 kW.
  • 48 V - mai mult de 5 kW.

Astfel de tensiuni se obțin prin conectarea panourilor în serie.

• Puterea de vârf este determinată prin însumarea puterii tuturor consumatorilor din casă.
• Puterea de vârf se determină cu o marjă de 10-20%, de exemplu, pentru curenții de pornire ai motoarelor electrice și funcționarea elementelor de încălzire ale sistemului de apă caldă, spălătorie și mașini de spălat vase etc.
• Puterea de vârf determină curentul maxim al panourilor.
• Cărțile de referință găsesc coeficientul de insolație (vara și iarna) pentru zonă.

Pentru calcule suplimentare, utilizați formula:

P = Kc * Wn * Ki, ținând cont

• Кс – coeficient sezonier, pentru ora de vară se ia egal cu 0,5, pentru iarnă - 0,7;
• Ki este coeficientul de insolație pentru ora de vară și iarnă;
• Wn este puterea nominală a panoului.

După ce au selectat mai multe modele de baterii în cataloagele producătorilor, pentru fiecare dintre ele, puterea de generare este calculată iarna și vara.

Apoi se determină numărul necesar de panouri împărțind consumul mediu de energie calculat mai sus (cu o marjă) la puterea de generare. Calculele sunt efectuate pentru perioadele de iarnă și vară, ca urmare ele iau o valoare mai mare.

După calcule verificați:

Instalarea panourilor solare

Nu există cerințe stricte pentru instalarea panourilor solare. Colectorul solar poate fi montat în unghi, pe o suprafață verticală sau orizontală. În același timp, panourile rigide (mono- și policristaline) sunt instalate pe un cadru rigid, fixate la punctele de atașare folosind elemente de fixare complete. Bateriile pe suport elastic permit așezarea pe suprafețe neuniforme (de exemplu, un acoperiș ondulat).

Conexiunile dintre panouri se realizează cu conductori torți cu fitinguri de capăt. Secțiunea transversală a elementelor purtătoare de curent este calculată din valoarea curentului nominal și maxim.

Atunci când alegeți locația și unghiul de instalare, ar trebui să țineți cont de condiția principală pentru generarea maximă - incidența luminii solare perpendiculară pe planul bateriei.

Acest lucru poate fi realizat:

În plus, pentru panourile cu un singur cristal, este esențial să aveți grijă de absența umbririi - în lumină difuză, eficiența lor scade dramatic.

Deseori întrebat

Revizuire video cu calcule pentru panouri solare