Panouri solare pentru incalzirea si electrificarea casei

Latitudine și longitudine adâncimea problemei

Imaginează-ți că ești om de știință. Dați peste o lucrare interesantă, dar rezultatele/experimentele nu pot fi replicate în laborator. Este logic să scrieți despre acest lucru autorilor articolului original, să cereți sfaturi și să puneți întrebări clarificatoare. Potrivit sondajului, mai puțin de 20% au făcut asta vreodată în cariera lor științifică!

Autorii studiului notează că, poate, astfel de contacte și conversații sunt prea dificile pentru oamenii de știință înșiși, deoarece își dezvăluie incompetența și inconsecvența în anumite probleme sau dezvăluie prea multe detalii ale actualului proiect.

Mai mult, o minoritate absolută de oameni de știință a încercat să publice respingeri ale rezultatelor ireproductibile, înfruntându-se în același timp cu opoziția editorilor și a recenzenților care au cerut ca comparația cu studiul original să fie minimizată. Este de mirare că șansa de a raporta rezultate științifice nereproductibile este de aproximativ 50%.

Prima întrebare: Ați încercat să reproduceți rezultatele experimentului?

A doua întrebare: ați încercat să publicați încercarea de a reproduce rezultatele?

Poate că merită atunci în interiorul laboratorului măcar să facem un test de reproductibilitate? Cel mai trist lucru este că o treime dintre respondenți nu s-au gândit NICIODATĂ la crearea unor metode de verificare a reproductibilității datelor. Doar 40% au indicat că folosesc în mod regulat astfel de tehnici.

Întrebare: Ați dezvoltat vreodată metode/procese tehnologice speciale pentru a îmbunătăți reproductibilitatea rezultatelor?

Într-un alt exemplu, o biochimistă din Regatul Unit, care nu a dorit să fie identificată, spune că încercarea de a reproduce munca pentru proiectul ei de laborator dublează pur și simplu timpul și banii, fără a adăuga sau a adăuga ceva nou lucrării. Verificări suplimentare sunt efectuate numai pentru proiecte inovatoare și rezultate neobișnuite.

Și, bineînțeles, întrebările vechi ruși care au început să tortureze colegii străini: cine este de vină și ce să facă?

Din ce sunt făcute celulele solare de prima generație?

Din punct de vedere structural, astfel de module constau din următoarele elemente:

• tablă de bază - contact de bază;
• stratul aditiv inferior al unui semiconductor de siliciu cu predominanța electronilor de tip n - datorită adaosului de fosfor;
• stratul cristalin superior saturat cu electroni de tip p - de obicei prin dopare cu bor;
• acoperire antireflex - pentru a maximiza absorbția radiațiilor;
• contact subțire de tip grilă metalizată cu un fir pentru închiderea rețelei;
• sticlă de protecție groasă - de obicei călită rezistentă;
• cadru de încadrare.

Grosimea plăcilor de siliciu monocristaline Mono-Si sau policristaline Poli-Si în celule este de aproximativ 200-300 um. Durata de viață este estimată la 20-25 de ani, cu o scădere a productivității în medie de 0,5% anual. Eficiența în condiții ideale de iluminare ajunge la 22-24% și scade brusc la temperaturi ridicate sau la o scădere parțială a iluminării.

Principiul utilizării energiei solare

Adesea, confruntat cu nevoia de a instala panouri solare, o persoană se întreabă despre fezabilitatea întreprinderii. Pentru că în majoritatea cazurilor procentul zilelor însorite pierde semnificativ în aceeași valoare a celor înnorate.

Un raport similar este tipic pentru regiunile din zona de mijloc, iar clima regiunilor nordice este caracterizată de un număr și mai mare de zile înnorate.

Numărul insuficient de zile însorite este direct legat de eficiența dispozitivelor care procesează energia corpului pământului. Acest lucru reduce cantitatea de lumină solară care ajunge la suprafața bateriei. Acest proces se numește insolație.

Esența sa constă în faptul că orice avion, indiferent de scopul său, preia o anumită cantitate de energie solară. În regiunile sudice, acest număr este în mod natural mai mare, ceea ce face ca instalarea panourilor solare să fie mai relevantă.

Totuși, așa cum arată practica, piața echipamentelor tehnologice din domeniul sintezei energiei solare își îmbunătățește constant produsele, astfel încât celulele fotovoltaice moderne din panourile solare funcționează perfect chiar și în zonele cu un nivel scăzut de insolație.

Tipuri de celule solare cu siliciu

Policristalină

Elementul principal al unor astfel de panouri sunt elementele semiconductoare cu structură policristalină. Sunt mult mai ieftine decât cele cu un singur cristal, deoarece sunt fabricate în esență din resturi rămase de la elementele monocristaline. În timpul procesului de fabricație, aliajul de siliciu este pur și simplu răcit fără procesare ulterioară.

Eficiența celulelor solare policristaline este în medie de 12 - 18%, în timp ce eficiența celulelor solare monocristaline ajunge la 22%. Cu toate acestea, având în vedere prețul mai mic, puteți cumpăra puțin mai multe panouri și puteți obține aceeași „eșapament” la aceiași bani ca și monocristalele. Acest lucru este posibil doar dacă există mult spațiu pe acoperiș. De asemenea, policristalele diferă de cristalele simple prin eterogenitatea gamei de culori.

Cât costă panourile solare policristaline? In medie 3500 ruble la 100 W (depinde mult de producator). Una dintre cele mai ieftine baterii policristaline este Vostok Pro FSM 150 P cu o putere de 150 de wați.

Monocristalin

Pentru panourile solare monocristaline, un singur cristal este cultivat special folosind metoda Czochralski. Apoi, un întreg panou cu o anumită putere este asamblat din mai multe celule de siliciu. Cel mai adesea, panoul este format din 36 sau 72 de module. Eficiența panourilor monocristaline este mult mai mare decât cea a panourilor policristaline și este de aproximativ 18 - 22%.

Datorită acestei caracteristici, cu aceeași dimensiune, monocristalul convertește mai multă energie solară decât policristalina. Ce panouri solare sunt mai bune: policristaline sau monocristaline? Totul depinde de buget. Dacă este posibil să cheltuiți puțin mai mult, atunci merită să cumpărați monocristale, care au o rambursare mai rapidă. De asemenea, bateriile monocristaline vor fi de preferat dacă suprafața acoperișului este relativ mică. Durata medie de viață este de 25 de ani.

Daca vrei sa faci economie si ai nevoie doar de o baterie solara pentru a alimenta un frigider sau o statie de pompare din tara, atunci poti lua un model policristalin.

amorf

Bateriile amorfe sunt formate din siliciu hidrogen (SiH4), care este produs prin aplicarea unui curent electric siliciului. Ca urmare, siliciul se evaporă și apoi se depune un strat subțire pe substrat.

Eficiența panourilor amorfe este aproximativ aceeași cu cea a celor policristaline. Cu toate acestea, modelele amorfe au unele avantaje. De exemplu, pot genera energie electrică chiar și pe vreme înnorată, ploaie, când există o concentrație mare de praf în aer, sau în timpul apusului / zorilor.

Eficienţă

Pentru a utiliza energia solară pentru a încălzi o casă privată, va fi mult mai ușor să asamblați un circuit din colectoare - dar acest lucru nu este întotdeauna posibil, așa că trebuie să luați în considerare alte opțiuni. De exemplu, s-ar putea ca șantierul să aibă deja un sistem de panouri solare funcțional, care este folosit doar pentru a furniza casei electricitate și apă caldă.

Achiziționarea de noi echipamente în astfel de condiții va fi prea neprofitabilă din cauza costului ridicat.Pentru a asigura încălzirea casei cu panouri solare, cea mai bună soluție ar fi creșterea puterii sistemului de module. Cea mai ușoară opțiune este să achiziționați câteva panouri suplimentare din silicon și să le conectați la un sistem de boiler de încălzire alimentat electric.

Distribuția corectă a energiei electrice va asigura atât un sistem de alimentare cu apă caldă, cât și un circuit de încălzire. Va fi nevoie de o mulțime de panouri solare pentru a avea suficientă putere pentru orice - clădirile de sine stătătoare care folosesc doar energie solară sunt de obicei acoperite complet cu panouri fotovoltaice. Puterea panourilor solare trebuie calculată în prealabil. Adesea este necesară completarea structurii suplimentare pe care vor fi instalate panourile.

Este imposibil să se determine eficiența unui sistem solar înainte de a fi utilizat, așa că toate calculele sunt doar aproximative. Complexitatea calculelor preliminare se datorează faptului că există o mulțime de factori, a căror influență asupra eficienței colectării energiei nu poate fi calculată. Desigur, dacă ai ceva experiență, poți face un calcul mai mult sau mai puțin precis, dar doar profesioniștii specializați în proiectarea și instalarea sistemelor solare au o astfel de experiență.

Următorii factori au cea mai mare influență asupra eficienței sistemului:

• Instabilitatea vremii - este imposibil să se determine în prealabil numărul de zile însorite chiar și în regiunile însorite, ca să nu mai vorbim de regiunile nordice;
• Consum instabil de energie, care depinde și de amplasarea geografică a clădirii care primește căldură și electricitate din lumina soarelui;
• Posibilitatea defecțiunii sistemului - complexitatea designului indică faptul că acesta se va defecta adesea și, în unele cazuri, este dificil să se determine defecțiunea.

Pentru cine este potrivită o centrală solară de acasă?

1. Pentru cei care nu au curent electric in zona. Bateriile solare vor putea asigura în mod autonom instalația cu energie electrică. Alternativ, puteți lua în considerare și o moară de vânt (pentru care trebuie să existe o roză a vânturilor adecvată) sau un generator diesel (care nu este foarte convenabil de operat și neeconomic).
2. De asemenea, o stație solară poate fi considerată o investiție pentru a plăti mai puțin pentru energie electrică pe viitor pe fondul tarifelor din ce în ce mai mari. În plus, durata de viață a bateriei este foarte lungă, iar soarele strălucește mereu.
3. Și ultima opțiune este pentru toți cei care doresc să câștige bani. În Ucraina există o lege privind tariful de alimentare, conform căreia statul cumpără energia electrică produsă folosind surse alternative de energie la un preț special.

Continuați lectură

• incalzire solara
  60

  Căldura solară: alimentarea cu apă caldă și încălzirea În medie pe tot parcursul anului, în funcție de condițiile climatice și de latitudine, fluxul de radiație solară către suprafața pământului variază între 100 și 250 W/m2, atingând valori de vârf la prânz cu un cer senin, aproape...

• Truse fotovoltaice
  58

  Truse fotovoltaice: Compoziție Pentru a utiliza energia solară pentru a vă alimenta consumatorii, un singur panou solar nu este suficient. Pe lângă bateria solară, mai ai nevoie de câteva componente.Compoziția tipică a kit-ului PV off-grid este următoarea: kit PV pentru controler pentru matrice fotovoltaică cu sarcină DC 12V...

• Nori și obstacole
  55

  Influența obstacolelor solare asupra producerii de energie a panourilor solare Doar o mică parte din radiația solară ajunge la suprafața pământului 1.directă 2.absorbție 3.reflexie 4.indirect Lumina solară se deplasează de la Soare la Pământ în linie dreaptă. Când ajunge în atmosferă, o parte din lumină este refractată și...

• iluminat solar
  54

  Utilizarea energiei solare în scopuri de iluminat Panourile solare și alte surse de energie ecologice au devenit recent din ce în ce mai populare. Acest articol discută metode de construire a sistemelor de alimentare cu energie pentru lămpi solare, lămpi solare și surse de alimentare pentru iluminatul clădirilor, iluminatul solar...

• FES autonom
  52

  Sisteme fotovoltaice off-grid Tipurile de sisteme fotovoltaice sunt descrise la pagina Sisteme fotovoltaice. Să luăm în considerare mai detaliat unul dintre tipuri - un FES autonom. Este posibil să se creeze un sistem autonom de alimentare pe baterii solare de complexitate variabilă. Cel mai simplu sistem are o ieșire de tensiune DC scăzută...

• Sunt necesare panouri solare?
  51

  Avantajele utilizarii panourilor solare in sisteme de alimentare autonome si de rezerva Foarte des trebuie sa se confrunte cu parerea ca este inoportun sa folosesti panouri solare, ca sunt scumpe si nu dau roade. Mulți oameni cred că este mult mai ușor să instalați un generator de gaz care va furniza energie casei dvs....

Cum se calculează puterea unei centrale solare

Trebuie să începeți de la câtă energie electrică aveți nevoie pentru funcționarea normală a clădirii. Cel mai simplu mod este să scrieți toate e-mailurile. aparatele pe care intenționați să le utilizați, timpul lor de funcționare și consumul de energie.

Exemplu:

• Frigider: 100W - 24h - 2400W
• Iluminare: 100W - 5h - 500W
• Fierbător: 15min - 1,5kW - 0,03kW
• Mașină de spălat:
• Caiet:
• …
• Total: 3 kW

3 kW este puterea pe care o centrală solară trebuie să o producă pentru funcționarea normală a clădirii. Acestea. vei avea nevoie de 12 panouri cu o putere de 260W fiecare. În practică, productivitatea acestora va fi mai mare (cu un coeficient de activitate solară de 4,5, puterea zilnică a stației va fi de 14 kW), dar pornim de la scenariul cel mai pesimist, în care fiecare zi este înnorată. De asemenea, rețineți: dacă nu sunteți conectat la tariful de alimentare sau nu stocați energie pentru baterie, atunci excesul se va arde.

Dacă instalați o centrală solară pentru a câștiga bani cu un tarif de alimentare, atunci puteți începe cu orice capacitate și o puteți crește treptat.

Baterie solară sau generator cu motor cu ardere internă

În mod obiectiv, generatorul are două avantaje principale - dimensiunea și capacitatea de a funcționa pe deplin nu numai pe vreme senină. Dar departe de a fi întotdeauna, aceste caracteristici sunt decisive și, în toate celelalte aspecte, panourile solare câștigă clar:

Cel mai important punct, căruia i se acordă atenție în primul rând, este costul inițial al echipamentelor, care este într-adevăr de aproximativ 2 ori mai mare pentru panourile solare. Dar chiar și aici, dacă vă dați seama, atunci generatorul trebuie setat un minus - uitați-vă doar la costul de generare a unui kW / h

Luăm costul inițial al echipamentului + costul întreținerii + costul combustibilului și împărțim totul la cantitatea de energie electrică generată pe durata de viață declarată. Ca urmare, pentru un generator și panouri solare de putere aproximativ egală, raportul dintre costul de generare a unui kilowatt va fi de aproximativ 1 / 2,5 în favoarea acestuia din urmă. Desigur, acestea sunt calcule foarte aproximative, dar ideea este că panourile solare sunt investiții acum, dar economii tangibile în viitor.

Un exemplu de diagramă de conectare pentru un kit cu un generator de gaz

Durata de viață a panourilor solare

Pentru a evalua beneficiile, trebuie să vă dați seama cât durează panourile și dacă vor trebui schimbate după încheierea perioadei de garanție. Există mai multe caracteristici de luat în considerare aici:

1. Opțiunile monocristaline și policristaline sunt cele mai durabile.Pentru 25 de ani de utilizare, nu își pierd mai mult de 10% din capacitatea lor. Dar și mai departe, scăderea puterii este nesemnificativă, în următorii 10-15 ani se pierde cam aceeași cantitate. Adică, putem spune cu încredere că durata de viață a unor astfel de opțiuni este de 35-40 de ani și poate mai mult.
2. Opțiunile cu peliculă subțire au o durată de viață mult mai mică - 10-20 de ani. Mai mult, pentru primii 2 ani, pierderea de capacitate poate fi de 10-30%, majoritatea producatorilor asigurand o rezerva de putere pentru a compensa aceasta problema. În viitor, pierderile nu sunt atât de semnificative.
3. Pentru a crește durata de viață, trebuie evitată deteriorarea părților sistemului. Tăiați ramurile copacilor la distanță apropiată, spălați suprafața de cel puțin mai multe ori pe sezon. Verificați fiabilitatea fixării și a contactelor pentru a nu se supraîncălzi.
4. Luați în considerare costul înlocuirii altor elemente ale sistemului. Deci, bateriile reîncărcabile durează de obicei de la 6 la 10 ani (cele mai fiabile - 15 ani), electronicele de putere au o resursă de aproximativ 10-12 ani. Costul înlocuirii acestor noduri este, de asemenea, destul de mare și acest lucru trebuie luat în considerare atunci când se calculează rambursarea.

Panourile solare trebuie spălate periodic pentru a preveni deteriorarea lor de ramurile copacilor.

Atunci când alegeți panouri solare pentru casa dvs., este mai bine să acordați preferință opțiunilor monocristaline și policristaline fiabile și dovedite. Modulele de înaltă calitate vor dura aproximativ 40 de ani, în timp ce pierderea de putere în acest timp va fi de aproximativ 20%.

Citeste mai mult:

Realizarea unui felinar de grădină solară

Cum să faci punctul culminant al pistelor într-o casă de țară

Cum să alegi o rezistență pentru un LED

Principiul de funcționare al bateriei solare

Dispozitivul este conceput pentru a transforma direct razele soarelui în energie electrică.Această acțiune se numește efect fotoelectric. Semiconductoarele (plachete de siliciu), care sunt folosite pentru a face elemente, au electroni încărcați pozitiv și negativ și sunt formate din două straturi, stratul n (-) și stratul p (+). Electronii în exces sub influența luminii solare sunt scoși din straturi și ocupă locuri goale într-un alt strat. Acest lucru face ca electronii liberi să se miște constant, deplasându-se de la o placă la alta, generând energie electrică care este stocată în baterie.

Modul în care funcționează o baterie solară depinde în mare măsură de designul acesteia. Celulele solare au fost fabricate inițial din siliciu. Sunt încă foarte populare, dar întrucât procesul de curățare a siliciului este destul de laborios și costisitor, se dezvoltă modele cu fotocelule alternative din compuși de cadmiu, cupru, galiu și indiu, dar sunt mai puțin productive.

Eficiența panourilor solare a crescut odată cu dezvoltarea tehnologiei. Astăzi, această cifră a crescut de la un procent, care a fost înregistrat la începutul secolului, la peste douăzeci de procente. Acest lucru ne permite astăzi să folosim panouri nu numai pentru nevoile casnice, ci și pentru producție.

Specificații

Dispozitivul bateriei solare este destul de simplu și constă din mai multe componente:

Direct celule solare / panou solar;

Un invertor care convertește curentul continuu în curent alternativ;

Controler pentru nivelul bateriei.

Cumpărați baterii pentru panouri solare ar trebui să se bazeze pe funcțiile necesare. Ei stochează și distribuie energie electrică. Depozitarea și consumul are loc pe tot parcursul zilei, iar noaptea taxa acumulată este doar consumată.Astfel, există o aprovizionare constantă și continuă cu energie.

Încărcarea și descărcarea excesivă a bateriei vor scurta durata de viață a acesteia. Controlerul solar de încărcare a bateriei suspendă automat acumularea de energie în baterie atunci când aceasta a atins parametrii maximi și oprește sarcina dispozitivului atunci când este puternic descărcat.

(Tesla Powerwall - baterie cu panou solar de 7KW - și încărcare acasă pentru vehicule electrice)

Invertorul de rețea pentru panouri solare este cel mai important element de design. El transformă energia primită de la razele soarelui în curent alternativ de diferite capacități. Fiind un convertor sincron, combină tensiunea de ieșire a curentului electric în frecvență și fază cu o rețea staționară.

Fotocelulele pot fi conectate atât în ​​serie, cât și în paralel. Ultima opțiune mărește parametrii de putere, tensiune și curent și permite dispozitivului să funcționeze chiar dacă un element își pierde funcționalitatea. Modelele combinate sunt realizate folosind ambele scheme. Durata de viață a plăcilor este de aproximativ 25 de ani.

Caracteristici generale și disponibilitate de achiziție

Echipamentul nu dăunează mediului și oferă o putere stabilă fără supratensiuni. Și, cel mai important, furnizează energie gratuită: pentru care nu vin facturile la utilități.

Aspectul panourilor solare s-a schimbat puțin după inventarea lor, ceea ce nu se poate spune despre „umplutura” internă.

Modulul solar transformă lumina în energie electrică prin generarea de curent continuu. Suprafața panourilor poate ajunge la câțiva metri. Când este necesar să creșteți puterea sistemului, creșteți numărul de module.Eficacitatea lor depinde de intensitatea luminii solare și de unghiul de incidență al razelor: de locație, anotimp, condiții climatice și ora zilei. Pentru a ține cont corect de toate aceste nuanțe, instalarea ar trebui să fie efectuată de profesioniști.

Tipuri de module:

Monocristalin.

Constă din celule de silicon care convertesc energia solară. Diferă prin dimensiunile compacte. În ceea ce privește performanța, aceasta este până de curând cea mai eficientă baterie solară (eficiență de până la 22%) pentru casă. Un set (prețul său este unul dintre cele mai scumpe) va costa de la 100 de mii de ruble.

Policristalină.

Ei folosesc siliciu policristalin. Nu sunt la fel de eficiente (până la 18% eficiență) precum celulele solare monocristaline. Dar costul lor este mult mai mic, astfel încât sunt disponibile pentru populația generală.

Amorf.

Au celule solare pe bază de siliciu cu peliculă subțire. Sunt inferioare mono și policristale în ceea ce privește generarea de energie, dar sunt și mai ieftine. Avantajul lor este capacitatea de a funcționa în lumină difuză și chiar slabă.

Heterostructural.

Module solare moderne și eficiente astăzi, cu o eficiență de 22-25% (pe toată durata de viață!). Ele funcționează eficient atât pe vreme înnorată, cât și la temperaturi ridicate).

În Rusia, singurul producător de module pentru această tehnologie este compania Hevel, care este unul dintre cei cinci producători mondiali care produc module solare cu heterostructură.

În 2016, centrul de cercetare și dezvoltare al companiei a brevetat propria tehnologie pentru crearea modulelor heterostructurale și acum o dezvoltă activ.

Panouri solare Hevel

Sistemul include, de asemenea, următoarele componente:

• Un invertor care convertește curentul continuu în curent alternativ.
• Acumulator baterie. Nu numai că acumulează energie, ci și nivelează căderile de tensiune atunci când nivelul luminii se schimbă.
• Controler pentru tensiunea de încărcare a bateriei, modul de încărcare, temperatură și alți parametri.

În magazine, puteți achiziționa atât componente individuale, cât și sisteme întregi. În acest caz, puterea dispozitivelor este determinată în funcție de nevoile specifice.

Ce capacitate de a lua o baterie solară?

Depinde și de nevoile utilizatorului. Pentru alimentarea autonomă a întregii case, nu are sens să luați mai puțin de 1000 de wați. Iar dacă trebuie să alimentați sistemul de încălzire din țară, teoretic aveți nevoie de un kit cu o capacitate de până la 10 kW. Cu toate acestea, merită să ne amintim că un astfel de panou solar va costa o mulțime de bani. Doar un singur module solar (chiar și cele mai ieftine fără controler, invertor și alte componente) cu o capacitate de 10 kW va costa cel puțin 300.000 de ruble. Prin urmare, astfel de baterii pot fi considerate ca o sursă suplimentară de energie, dar nu și cea principală.

Dacă aveți nevoie de un panou solar pentru a vă alimenta frigiderul și televizorul, atunci va fi suficient un panou de 500 W. De exemplu, puteți lua două module solare policristaline One-Sun 250P, care vă vor costa doar 16.500 de ruble.

Dacă nu ați folosit niciodată panouri solare, atunci vă recomandăm să cumpărați un mic panou pliabil de putere redusă pentru telefon sau tabletă.