Solárne panely na vykurovanie a elektrifikáciu domu

Zemepisná šírka a dĺžka hĺbka problému

Predstavte si, že ste vedec. Narazíte na zaujímavý papier, ale výsledky/experimenty sa nedajú zopakovať v laboratóriu. Je logické napísať o tom autorom pôvodného článku, požiadať o radu a položiť objasňujúce otázky. Podľa prieskumu to vo svojej vedeckej kariére niekedy urobilo menej ako 20 %!

Autori štúdie poznamenávajú, že možno sú takéto kontakty a rozhovory pre samotných vedcov príliš náročné, pretože odhaľujú ich nekompetentnosť a nedôslednosť v určitých otázkach alebo prezrádzajú príliš veľa detailov aktuálneho projektu.

Absolútna menšina vedcov sa navyše pokúšala publikovať vyvrátenia nereprodukovateľných výsledkov, pričom čelila odporu redaktorov a recenzentov, ktorí požadovali bagatelizáciu porovnania s pôvodnou štúdiou. Niet divu, že šanca oznámiť nereprodukovateľné vedecké výsledky je asi 50%.

Prvá otázka: Pokúsili ste sa reprodukovať výsledky experimentu?

Druhá otázka: Pokúsili ste sa zverejniť svoj pokus o reprodukovanie výsledkov?

Možno by stálo za to v laboratóriu aspoň vykonať test reprodukovateľnosti? Najsmutnejšie na tom je, že tretina opýtaných NIKDY ani len neuvažovala o vytvorení metód na kontrolu reprodukovateľnosti údajov. Iba 40 % uviedlo, že takéto techniky pravidelne používa.

Otázka: Vyvinuli ste niekedy špeciálne metódy/technologické postupy na zlepšenie reprodukovateľnosti výsledkov?

V inom príklade biochemička zo Spojeného kráľovstva, ktorá si neželala byť identifikovaná, hovorí, že pokus o zopakovanie práce pre jej laboratórny projekt jednoducho zdvojnásobí čas a peniaze, bez toho, aby k práci pridal alebo pridal čokoľvek nové. Dodatočné kontroly sa vykonávajú len pri inovatívnych projektoch a neobvyklých výsledkoch.

A samozrejme, odveké ruské otázky, ktoré začali mučiť zahraničných kolegov: kto je na vine a čo robiť?

Z čoho sú vyrobené solárne články prvej generácie?

Štrukturálne sa takéto moduly skladajú z nasledujúcich prvkov:

• základný plech - základný kontakt;
• spodná aditívna vrstva kremíkového polovodiča s prevahou elektrónov typu n - v dôsledku prídavku fosforu;
• horná kryštalická vrstva nasýtená elektrónmi typu p - zvyčajne dopovaním bórom;
• antireflexná vrstva - na maximalizáciu absorpcie žiarenia;
• tenký metalizovaný mriežkový kontakt s drôtom na uzavretie siete;
• hrubé ochranné sklo - zvyčajne odolné tvrdené;
• rámový rám.

Hrúbka monokryštalických Mono-Si alebo polykryštalických Poli-Si kremíkových plátkov v článkoch je asi 200-300 um. Životnosť sa odhaduje na 20-25 rokov, s poklesom produktivity v priemere o 0,5% ročne. Účinnosť pri ideálnych svetelných podmienkach dosahuje 22-24% a prudko klesá pri vysokých teplotách alebo čiastočnom poklese osvetlenia.

Princíp využitia slnečnej energie

Keď človek čelí potrebe inštalovať solárne panely, často sa pýta na realizovateľnosť podniku. Pretože vo väčšine prípadov percento slnečných dní výrazne stráca na rovnakú hodnotu zamračených.

Podobný pomer je typický pre regióny stredného pásma a podnebie severných regiónov sa vyznačuje ešte väčším počtom zamračených dní.

Nedostatočný počet slnečných dní priamo súvisí s účinnosťou zariadení, ktoré spracúvajú energiu zemského tela. Tým sa zníži množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho na povrch batérie. Tento proces sa nazýva insolácia.

Jeho podstata spočíva v tom, že akékoľvek lietadlo, bez ohľadu na jeho účel, odoberá určité množstvo slnečnej energie. V južných regiónoch je toto číslo prirodzene vyššie, a preto je inštalácia solárnych panelov relevantnejšia.

Ako však ukazuje prax, trh s technologickými zariadeniami v oblasti syntézy slnečnej energie neustále zdokonaľuje svoje produkty, takže moderné fotovoltické články v solárnych paneloch dokonale fungujú aj v oblastiach s nízkou úrovňou slnečného žiarenia.

Typy kremíkových solárnych článkov

Polykryštalický

Hlavným prvkom takýchto panelov sú polovodičové prvky polykryštalickej štruktúry. Sú oveľa lacnejšie ako monokryštálové, pretože sú v podstate vyrobené zo zvyškov, ktoré zostali z monokryštálových prvkov. Počas výrobného procesu sa zliatina kremíka jednoducho ochladí bez ďalšieho spracovania.

Účinnosť polykryštalických solárnych článkov je v priemere 12 - 18%, zatiaľ čo účinnosť monokryštalických solárnych článkov dosahuje 22%. Vzhľadom na nižšiu cenu si však môžete kúpiť o niečo viac panelov a získať rovnaký „výfuk“ za rovnaké peniaze ako monokryštály. To je možné len vtedy, ak je na streche veľa miesta. Polykryštály sa tiež líšia od monokryštálov v heterogenite farebnej škály.

Koľko stoja polykryštalické solárne panely? Priemer 3500 rubľov na 100 W (veľa závisí od výrobcu). Jednou z najlacnejších polykryštalických batérií je Vostok Pro FSM 150 P s výkonom 150 wattov.

Monokryštalický

Pre monokryštalické solárne panely sa monokryštál špeciálne pestuje Czochralského metódou. Potom sa z niekoľkých kremíkových článkov zostaví celý panel určitého výkonu. Najčastejšie sa panel skladá z 36 alebo 72 modulov. Účinnosť monokryštalických panelov je oveľa vyššia ako účinnosť polykryštalických panelov a je asi 18 - 22%.

Vďaka tejto vlastnosti pri rovnakej veľkosti premení monokryštál viac slnečnej energie ako polykryštalický. Ktoré solárne panely sú lepšie: polykryštalické alebo monokryštalické? Všetko závisí od rozpočtu. Ak je možné minúť trochu viac, potom sa oplatí kúpiť monokryštály, ktoré majú rýchlejšiu návratnosť. Monokryštalické batérie budú tiež vhodnejšie, ak je plocha strechy relatívne malá. Priemerná dĺžka života je 25 rokov.

Ak chcete ušetriť peniaze a potrebujete iba solárnu batériu na napájanie chladničky alebo čerpacej stanice v krajine, môžete si vziať polykryštalický model.

amorfný

Amorfné batérie sú tvorené kremíkovým vodíkom (SiH4), ktorý sa vyrába privedením elektrického prúdu na kremík. V dôsledku toho sa kremík vyparí a potom sa na substrát nanesie tenká vrstva.

Účinnosť amorfných panelov je približne rovnaká ako účinnosť polykryštalických. Amorfné modely však majú určité výhody. Dokážu napríklad vyrábať elektrinu aj pri zamračenom počasí, daždi, keď je vo vzduchu vysoká koncentrácia prachu, alebo pri západe/úsvite.

Efektívnosť

Ak chcete využiť slnečnú energiu na vykurovanie súkromného domu, bude oveľa jednoduchšie zostaviť okruh z kolektorov - nie je to však vždy možné, takže musíte zvážiť iné možnosti. Môže sa napríklad stať, že stránka už má funkčný systém solárnych panelov, ktorý sa používa iba na zásobovanie domu elektrinou a teplou vodou.

Získanie nového zariadenia za takýchto podmienok bude príliš nerentabilné kvôli jeho vysokým nákladom.Na zabezpečenie vykurovania domu solárnymi panelmi by bolo najlepším riešením zvýšenie výkonu modulového systému. Najjednoduchšou možnosťou je zakúpenie niekoľkých dodatočných kremíkových panelov a ich pripojenie k systému vykurovacieho kotla s elektrickým pohonom.

Správna distribúcia elektrickej energie zabezpečí systém zásobovania teplou vodou aj vykurovací okruh. Na to, aby bolo na všetko dostatok energie, bude treba veľa solárnych panelov – samostatne stojace budovy, ktoré využívajú iba slnečnú energiu, sú väčšinou úplne pokryté fotovoltaickými panelmi. Výkon solárnych panelov je potrebné vypočítať vopred. Často je potrebné dokončiť dodatočnú konštrukciu, na ktorú budú panely inštalované.

Nie je možné určiť účinnosť solárneho systému pred jeho použitím, takže všetky výpočty sú len približné. Zložitosť predbežných výpočtov je spôsobená tým, že existuje veľa faktorov, ktorých vplyv na efektívnosť zberu energie nie je možné vypočítať. Samozrejme, ak máte nejaké skúsenosti, viete urobiť viac či menej presný výpočet, ale takéto skúsenosti majú len profesionáli špecializujúci sa na návrh a montáž solárnych systémov.

Na účinnosť systému majú najväčší vplyv tieto faktory:

• Nestabilita počasia - nie je možné vopred určiť počet slnečných dní ani v slnečných oblastiach, nehovoriac o severných oblastiach;
• Nestabilná spotreba energie, ktorá závisí aj od geografickej polohy budovy, ktorá prijíma teplo a elektrinu zo slnečného žiarenia;
• Možnosť zlyhania systému - zložitosť konštrukcie naznačuje, že sa často pokazí a v niektorých prípadoch je ťažké určiť poruchu.

Pre koho je domáca solárna elektráreň vhodná?

1. Pre tých, ktorí nemajú v okolí elektrinu. Solárne batérie budú schopné autonómne zásobovať zariadenie elektrinou. Prípadne môžete zvážiť aj veterný mlyn (na ktorý musí byť vhodná veterná ružica) alebo dieselagregát (ktorý nie je príliš pohodlný na obsluhu a je neekonomický).
2. Aj solárnu stanicu možno považovať za investíciu, aby sa v budúcnosti platilo menej za elektrinu na pozadí neustále sa zvyšujúcich taríf. Navyše výdrž batérie je veľmi dlhá a slnko vždy svieti.
3. A posledná možnosť je pre všetkých, ktorí si chcú zarobiť. Na Ukrajine platí zákon o výkupnej tarife, podľa ktorého štát vykupuje vyrobenú elektrinu z alternatívnych zdrojov energie za špeciálnu cenu.

Pokračovať v čítaní

• solárne vykurovanie
  60

  Solárne teplo: zásobovanie teplou vodou a vykurovanie V priemere počas celého roka, v závislosti od klimatických podmienok a zemepisnej šírky, sa tok slnečného žiarenia na zemský povrch pohybuje od 100 do 250 W/m2, pričom špičkové hodnoty dosahuje napoludnie s jasná obloha, skoro...

• Fotovoltaické zostavy
  58

  Fotovoltaické zostavy: Zloženie Aby ste mohli využívať solárnu energiu na napájanie vašich spotrebiteľov, jeden solárny panel nestačí. Okrem solárnej batérie potrebujete ešte niekoľko komponentov.Typické zloženie off-grid PV súpravy je nasledovné: PV súprava pre DC 12V záťažový regulátor FV poľa…

• Mraky a prekážky
  55

  Vplyv slnečných prekážok na výrobu energie solárnych panelov Len malý zlomok slnečného žiarenia sa dostane na zemský povrch 1.priame 2.absorpcia 3.odraz 4.nepriame Slnečné svetlo putuje zo Slnka na Zem po priamke. Keď sa dostane do atmosféry, časť svetla sa láme a...

• solárne osvetlenie
  54

  Využitie slnečnej energie na osvetľovacie účely Solárne panely a iné ekologické zdroje energie sú v poslednej dobe čoraz obľúbenejšie. Tento článok pojednáva o metódach konštrukcie napájacích systémov pre solárne lampy, solárne lampy a napájanie pre osvetlenie budov, solárne osvetlenie ...

• Autonómny FES
  52

  Off-grid fotovoltické systémy Typy fotovoltických systémov sú popísané na stránke Fotovoltické systémy. Pozrime sa podrobnejšie na jeden z typov - autonómny FES. Na solárnych batériách rôznej zložitosti je možné vytvoriť autonómny systém napájania. Najjednoduchší systém má výstup nízkeho jednosmerného napätia…

• Sú potrebné solárne panely?
  51

  Výhody použitia solárnych panelov v autonómnych a záložných systémoch napájania Veľmi často sa človek musí stretnúť s názorom, že je neúčelné používať solárne panely, že sú drahé a nevyplácajú sa. Mnoho ľudí si myslí, že je oveľa jednoduchšie nainštalovať plynový generátor, ktorý dodá energiu vášmu domovu.…

Ako vypočítať výkon solárnej elektrárne

Musíte vychádzať z toho, koľko elektriny potrebujete na normálne fungovanie budovy. Najjednoduchší spôsob je vypísať všetky e-maily. spotrebičov, ktoré plánujete používať, ich prevádzkovú dobu a spotrebu energie.

Príklad:

• Chladnička: 100W - 24h - 2400W
• Osvetlenie: 100W - 5h - 500W
• Rýchlovarná kanvica: 15min - 1,5kW - 0,03kW
• Práčka:
• Zápisník:
• …
• Celkom: 3kW

3 kW je výkon, ktorý musí solárna elektráreň vyrobiť pre normálne fungovanie budovy. Tie. budete potrebovať 12 panelov s výkonom 260W každý. V praxi bude ich produktivita vyššia (pri koeficiente slnečnej aktivity 4,5 bude denný výkon stanice 14 kW), no vychádzame z najpesimistickejšieho scenára, v ktorom je každý deň zamračené. Majte tiež na pamäti: ak nie ste pripojení k výkupnej tarife alebo neskladujete energiu pre batériu, prebytok sa spáli.

Ak inštalujete solárnu elektráreň, aby ste zarobili na výkupnej tarife, potom môžete začať s akoukoľvek kapacitou a postupne ju zvyšovať.

Solárna batéria alebo generátor so spaľovacím motorom

Objektívne má generátor dve hlavné výhody – jeho veľkosť a schopnosť plnohodnotnej prevádzky nielen za jasného počasia. Ale zďaleka nie vždy sú tieto vlastnosti rozhodujúce a vo všetkých ostatných aspektoch solárne panely jednoznačne víťazia:

Najdôležitejším bodom, ktorému sa zvyčajne venuje pozornosť v prvom rade, sú počiatočné náklady na vybavenie, ktoré sú pri solárnych paneloch naozaj asi 2-krát vyššie. Ale aj tu, ak na to prídete, generátor musí byť nastavený na mínus - stačí sa pozrieť na náklady na výrobu jedného kW / h

Zoberieme počiatočné náklady na zariadenie + náklady na údržbu + náklady na palivo a všetko vydelíme množstvom elektriny vyrobenej počas deklarovanej životnosti. Výsledkom je, že pre generátor a solárne panely s približne rovnakým výkonom bude pomer nákladov na výrobu jedného kilowattu približne 1/2,5 v prospech druhého. Samozrejme, ide o veľmi približné výpočty, ale ide o to, že solárne panely sú teraz investíciou, no v budúcnosti hmatateľnou úsporou.

Príklad schémy zapojenia súpravy s generátorom plynu

Životnosť solárnych panelov

Ak chcete zhodnotiť výhody, musíte zistiť, ako dlho panely vydržia a či ich po skončení záručnej doby nebude potrebné meniť. Tu je potrebné zvážiť niekoľko funkcií:

1. Monokryštalické a polykryštalické možnosti sú najodolnejšie.Za 25 rokov používania nestrácajú viac ako 10 % svojej kapacity. Ale ešte ďalej je pokles moci nevýznamný, v priebehu nasledujúcich 10-15 rokov sa stratí približne rovnaké množstvo. To znamená, že môžeme s istotou povedať, že životnosť takýchto možností je 35-40 rokov a možno aj viac.
2. Tenkovrstvové možnosti majú oveľa nižšiu životnosť - 10-20 rokov. Navyše počas prvých 2 rokov môže byť strata kapacity 10-30%, väčšina výrobcov poskytuje výkonovú rezervu na kompenzáciu tohto problému. V budúcnosti už straty nie sú také výrazné.
3. Na zvýšenie životnosti je potrebné zabrániť poškodeniu častí systému. Ostrihajte konáre stromov blízko seba, povrch umyte aspoň niekoľkokrát za sezónu. Skontrolujte spoľahlivosť upevnenia a kontaktov, aby sa neprehrievali.
4. Zohľadnite náklady na výmenu ostatných prvkov systému. Nabíjateľné batérie teda zvyčajne vydržia 6 až 10 rokov (najspoľahlivejšie - 15 rokov), výkonová elektronika má zdroj asi 10 až 12 rokov. Náklady na výmenu týchto uzlov sú tiež dosť veľké a treba to brať do úvahy pri výpočte návratnosti.

Solárne panely je potrebné pravidelne umývať, aby sa predišlo ich poškodeniu konármi stromov.

Pri výbere solárnych panelov pre váš domov je lepšie uprednostniť spoľahlivé a osvedčené monokryštalické a polykryštalické možnosti. Vysokokvalitné moduly vydržia približne 40 rokov, pričom strata výkonu počas tejto doby bude približne 20 %.

Čítaj viac:

Výroba solárnej záhradnej lampy

Ako urobiť vrchol tratí vo vidieckom dome

Ako si vybrať rezistor pre LED

Princíp činnosti solárnej batérie

Zariadenie je navrhnuté tak, aby priamo premieňalo slnečné lúče na elektrickú energiu.Tento dej sa nazýva fotoelektrický efekt. Polovodiče (kremíkové doštičky), ktoré sa používajú na výrobu prvkov, majú kladne a záporne nabité elektróny a pozostávajú z dvoch vrstiev, n-vrstvy (-) a p-vrstvy (+). Prebytočné elektróny pod vplyvom slnečného žiarenia sú vyrazené z vrstiev a obsadzujú prázdne miesta v ďalšej vrstve. To spôsobuje, že sa voľné elektróny neustále pohybujú, pohybujú sa z jednej dosky na druhú, čím sa vytvára elektrina, ktorá je uložená v batérii.

Fungovanie solárnej batérie do značnej miery závisí od jej konštrukcie. Solárne články boli pôvodne vyrobené z kremíka. Stále sú veľmi obľúbené, ale keďže proces čistenia kremíka je dosť prácny a nákladný, vyvíjajú sa modely s alternatívnymi fotočlánkami zo zlúčenín kadmia, medi, gália a india, ktoré sú však menej produktívne.

Účinnosť solárnych panelov sa s rozvojom technológií zvýšila. Dnes sa toto číslo zvýšilo z jedného percenta, ktoré bolo zaznamenané na začiatku storočia, na viac ako dvadsať percent. To nám dnes umožňuje používať panely nielen pre domáce potreby, ale aj pre výrobu.

technické údaje

Zariadenie solárnej batérie je pomerne jednoduché a pozostáva z niekoľkých komponentov:

Priamo solárne články / solárny panel;

Invertor, ktorý premieňa jednosmerný prúd na striedavý;

Ovládač úrovne batérie.

Kúpiť batérie pre solárne panely by malo byť založené na požadovaných funkciách. Skladujú a distribuujú elektrinu. Skladovanie a spotreba prebieha počas dňa a v noci sa akumulovaný náboj iba spotrebúva.Existuje teda stály a nepretržitý prísun energie.

Nadmerné nabíjanie a vybíjanie batérie skracuje jej životnosť. Solárny regulátor nabíjania batérie automaticky pozastaví akumuláciu energie v batérii, keď dosiahne svoje maximálne parametre, a vypne záťaž zariadenia, keď je silne vybitá.

(Tesla Powerwall – 7KW batéria solárneho panelu – a domáce nabíjanie pre elektrické vozidlá)

Sieťový invertor pre solárne panely je najdôležitejším dizajnovým prvkom. Premieňa energiu prijatú zo slnečných lúčov na striedavý prúd rôznej kapacity. Keďže ide o synchrónny menič, kombinuje výstupné napätie elektrického prúdu vo frekvencii a fáze so stacionárnou sieťou.

Fotobunky môžu byť zapojené do série aj paralelne. Posledná možnosť zvyšuje výkon, napätie a prúdové parametre a umožňuje zariadeniu pracovať, aj keď jeden prvok stratí funkčnosť. Kombinované modely sa vyrábajú pomocou oboch schém. Životnosť platní je cca 25 rokov.

Všeobecné vlastnosti a dostupnosť nákupu

Zariadenie nepoškodzuje životné prostredie a poskytuje stabilnú energiu bez prepätia. A čo je najdôležitejšie, dodáva bezplatnú energiu: za ktorú neplatia účty za energie.

Vzhľad solárnych panelov sa po ich vynáleze zmenil len málo, čo sa však nedá povedať o vnútornej „výplni“

Solárny modul premieňa svetlo na elektrickú energiu generovaním jednosmerného prúdu. Plocha panelov môže dosiahnuť niekoľko metrov. Keď je potrebné zvýšiť výkon systému, zvýšte počet modulov.Ich účinnosť závisí od intenzity slnečného žiarenia a uhla dopadu lúčov: od lokality, ročného obdobia, klimatických podmienok a dennej doby. Aby sa správne zohľadnili všetky tieto nuansy, inštaláciu by mali vykonávať odborníci.

Typy modulov:

Monokryštalický.

Pozostáva zo silikónových článkov, ktoré premieňajú slnečnú energiu. Líšia sa kompaktnými rozmermi. Z hľadiska výkonu je to donedávna najefektívnejšia (účinnosť až 22 %) solárna batéria pre domácnosť. Sada (jej cena je jednou z najdrahších) bude stáť od 100 tisíc rubľov.

Polykryštalický.

Používajú polykryštalický kremík. Nie sú také účinné (až 18% účinnosť) ako monokryštalické solárne články. Ich cena je však oveľa nižšia, takže sú dostupné širokej populácii.

Amorfný.

Majú tenkovrstvové solárne články na báze kremíka. Z hľadiska výroby energie sú horšie ako mono a polykryštály, ale sú tiež lacnejšie. Ich výhodou je schopnosť fungovať v difúznom a dokonca aj slabom osvetlení.

Heteroštruktúrne.

Moderné a dnes najefektívnejšie solárne moduly s účinnosťou 22-25% (počas celej životnosti!). Efektívne fungujú v zamračenom počasí aj pri vysokých teplotách).

V Rusku je jediným výrobcom modulov pre túto technológiu spoločnosť Hevel, ktorá je jedným z piatich svetových výrobcov vyrábajúcich heteroštruktúrne solárne moduly.

V roku 2016 si výskumné a vývojové centrum spoločnosti patentovalo vlastnú technológiu na vytváranie heteroštrukturálnych modulov a teraz ju aktívne rozvíja.

Solárne panely Hevel

Systém obsahuje aj nasledujúce komponenty:

• Invertor, ktorý premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd.
• Akumulátorová batéria. Nielenže akumuluje energiu, ale tiež vyrovnáva poklesy napätia pri zmene úrovne osvetlenia.
• Regulátor nabíjacieho napätia batérie, režimu nabíjania, teploty a ďalších parametrov.

V predajniach si môžete zakúpiť jednotlivé komponenty aj celé systémy. V tomto prípade sa výkon zariadení určuje na základe konkrétnych potrieb.

Akú kapacitu vziať solárnu batériu?

Závisí to aj od potrieb používateľa. Pre autonómne napájanie celého domu nemá zmysel brať menej ako 1000 wattov. A ak potrebujete napájať vykurovací systém v krajine, teoreticky potrebujete súpravu s výkonom do 10 kW. Je však potrebné pripomenúť, že takýto solárny panel bude stáť veľa peňazí. Iba jeden solárny modul (aj tie najlacnejšie bez regulátora, meniča a iných komponentov) s výkonom 10 kW bude stáť najmenej 300 000 rubľov. Preto takéto batérie možno považovať za doplnkový zdroj energie, nie však za hlavný.

Ak potrebujete solárny panel na napájanie vašej chladničky a TV, potom vám postačí 500W panel. Môžete si napríklad vziať dva polykryštalické solárne moduly One-Sun 250P, ktoré vás budú stáť iba 16 500 rubľov.

Ak ste ešte nikdy nepoužívali solárne panely, potom odporúčame kúpiť si malý skladací panel s nízkym výkonom pre váš telefón alebo tablet.