Plaques solars per a calefacció i electrificació de la casa

Latitud i longitud profunditat del problema

Imagina que ets un científic. Trobeu un article interessant, però els resultats/experiments no es poden replicar en un laboratori. És lògic escriure sobre això als autors de l'article original, demanar consell i fer preguntes aclaridores. Segons l'enquesta, menys del 20% ho ha fet mai en la seva carrera científica!

Els autors de l'estudi assenyalen que potser aquests contactes i converses són massa difícils per als mateixos científics, perquè revelen la seva incompetència i inconsistència en determinades qüestions o revelen massa detalls del projecte actual.

A més, una minoria absoluta de científics va intentar publicar refutacions de resultats irreproducibles, mentre s'enfrontaven a l'oposició d'editors i revisors que van exigir que es minimitzés la comparació amb l'estudi original. És d'estranyar que la possibilitat d'informar resultats científics no reproduïbles sigui d'un 50%.

Primera pregunta: Has intentat reproduir els resultats de l'experiment?

Segona pregunta: Heu provat de publicar el vostre intent de reproduir els resultats?

Potser val la pena dins del laboratori almenys fer una prova de reproductibilitat? El més trist és que un terç dels enquestats MAI no ha pensat ni a crear mètodes per comprovar la reproductibilitat de les dades. Només el 40% va indicar que utilitza habitualment aquestes tècniques.

Pregunta: Heu desenvolupat mai mètodes/processos tecnològics especials per millorar la reproductibilitat dels resultats?

En un altre exemple, una bioquímica del Regne Unit, que no volia ser identificada, diu que intentar replicar el treball per al seu projecte de laboratori simplement duplica el temps i els diners, sense afegir ni afegir res nou al treball. Es realitzen comprovacions addicionals només per a projectes innovadors i resultats inusuals.

I, per descomptat, les antigues preguntes russes que van començar a torturar els col·legues estrangers: qui té la culpa i què fer?

De què estan fetes les cèl·lules solars de primera generació?

Estructuralment, aquests mòduls consten dels elements següents:

• xapa de metall base - contacte base;
• la capa additiva inferior d'un semiconductor de silici amb predomini d'electrons de tipus n, a causa de l'addició de fòsfor;
• la capa cristal·lina superior saturada amb electrons de tipus p -normalment per dopatge amb bor;
• recobriment antireflectant - per maximitzar l'absorció de la radiació;
• contacte de reixeta metal·litzada fina amb un cable per tancar la xarxa;
• vidre protector gruixut - generalment temperat resistent;
• marc d'enquadrament.

El gruix de les hòsties de silici monocristal·line Mono-Si o policristal·line Poli-Si a les cèl·lules és d'uns 200-300 µm. La vida útil s'estima en 20-25 anys, amb una caiguda de la productivitat de mitjana del 0,5% anual. L'eficiència en condicions d'il·luminació ideals arriba al 22-24% i disminueix bruscament a altes temperatures o una caiguda parcial de la il·luminació.

Principi de l'ús de l'energia solar

Sovint, davant la necessitat d'instal·lar panells solars, una persona es pregunta sobre la viabilitat de l'empresa. Perquè en la majoria dels casos el percentatge de dies assolellats perd significativament al mateix valor dels ennuvolats.

Una proporció similar és típica per a les regions de la zona mitjana, i el clima de les regions del nord es caracteritza per un nombre encara més gran de dies ennuvolats.

El nombre insuficient de dies assolellats està directament relacionat amb l'eficiència dels dispositius que processen l'energia del cos terrestre. Això redueix la quantitat de llum solar que arriba a la superfície de la bateria. Aquest procés s'anomena insolació.

La seva essència rau en el fet que qualsevol avió, independentment de la seva finalitat, pren una certa quantitat d'energia solar. A les regions del sud, aquesta xifra és naturalment més elevada, la qual cosa fa que la instal·lació de plaques solars sigui més rellevant.

No obstant això, com demostra la pràctica, el mercat d'equips tecnològics en el camp de la síntesi d'energia solar millora constantment els seus productes, de manera que les cèl·lules fotovoltaiques modernes en plaques solars funcionen perfectament fins i tot en zones amb un baix nivell d'insolació.

Tipus de cèl·lules solars de silici

Policristal·lí

L'element principal d'aquests panells són elements semiconductors d'estructura policristalina. Són molt més barats que els monocristallins, ja que estan fets essencialment a partir de restes d'elements monocristallins. Durant el procés de fabricació, l'aliatge de silici es refreda simplement sense més processament.

L'eficiència de les cèl·lules solars policristalines és de mitjana del 12 al 18%, mentre que l'eficiència de les cèl·lules solars monocristal·lines arriba al 22%. Tanmateix, tenint en compte el preu més baix, podeu comprar una mica més de panells i obtenir el mateix "escapament" pels mateixos diners que els monocristalls. Això només és possible si hi ha molt espai al terrat. A més, els policristalls es diferencien dels cristalls simples en l'heterogeneïtat de la gamma de colors.

Quant costen les plaques solars policristalines? Mitjana 3500 rubles per 100 W (depèn molt del fabricant). Una de les bateries policristalines més econòmiques és la Vostok Pro FSM 150 P amb una potència de 150 watts.

Monocristal·lí

Per als panells solars monocristal·lins, es cultiva especialment un monocristal mitjançant el mètode Czochralski. A continuació, es munta un panell sencer d'una certa potència a partir de diverses cèl·lules de silici. Molt sovint, el panell consta de 36 o 72 mòduls. L'eficiència dels panells monocristal·lins és molt superior a la dels panells policristalins i és d'un 18-22%.

A causa d'aquesta característica, amb la mateixa mida, el monocristall converteix més energia solar que la policristalina. Quins panells solars són millors: policristalins o monocristal·lins? Tot depèn del pressupost. Si és possible gastar una mica més, val la pena comprar monocristalls, que tenen un retorn més ràpid. A més, seran preferibles les bateries monocristal·lines si l'àrea del sostre és relativament petita. La vida útil mitjana és de 25 anys.

Si voleu estalviar diners i només necessiteu una bateria solar per alimentar una nevera o una estació de bombeig al país, podeu agafar un model policristalí.

amorf

Les bateries amorfes estan formades per hidrogen de silici (SiH4), que es produeix aplicant un corrent elèctric al silici. Com a resultat, el silici s'evapora i després es diposita una fina capa sobre el substrat.

L'eficiència dels panells amorfs és aproximadament la mateixa que la dels policristalins. Tanmateix, els models amorfs tenen alguns avantatges. Per exemple, poden generar electricitat fins i tot en temps ennuvolat, pluja, quan hi ha una gran concentració de pols a l'aire, o durant la posta de sol/alba.

Eficiència

Per utilitzar l'energia solar per escalfar una casa privada, serà molt més fàcil muntar un circuit a partir de col·lectors, però això no sempre és possible, així que heu de considerar altres opcions. Per exemple, pot ser que el lloc ja tingui un sistema de panells solars en funcionament que només s'utilitza per subministrar electricitat i aigua calenta a la casa.

L'adquisició d'equips nous en aquestes condicions serà massa poc rendible a causa del seu alt cost.Per garantir la calefacció de la casa amb plaques solars, la millor solució seria augmentar la potència del sistema de mòduls. L'opció més senzilla és comprar uns quants panells de silici addicionals i connectar-los a un sistema de caldera de calefacció elèctrica.

La distribució adequada de l'energia elèctrica proporcionarà tant un sistema de subministrament d'aigua calenta com un circuit de calefacció. Es necessitaran moltes plaques solars per tenir prou potència per a tot: els edificis autònoms que només utilitzen energia solar solen estar completament coberts amb plaques fotovoltaiques. La potència de les plaques solars s'ha de calcular per endavant. Sovint cal completar l'estructura addicional sobre la qual s'instal·laran els panells.

És impossible determinar l'eficiència d'un sistema solar abans d'utilitzar-lo, de manera que tots els càlculs són només aproximats. La complexitat dels càlculs preliminars es deu al fet que hi ha molts factors, la influència dels quals en l'eficiència de la recollida d'energia no es pot calcular. Per descomptat, si tens una mica d'experiència, pots fer un càlcul més o menys acurat, però només els professionals especialitzats en el disseny i instal·lació de sistemes solars tenen aquesta experiència.

Els factors següents tenen la major influència en l'eficiència del sistema:

• Inestabilitat meteorològica: és impossible determinar per endavant el nombre de dies assolellats fins i tot a les regions assolellades, per no parlar de les regions del nord;
• Consum d'energia inestable, que també depèn de la ubicació geogràfica de l'edifici que rep calor i electricitat de la llum solar;
• La possibilitat de fallada del sistema: la complexitat del disseny indica que sovint es trencarà i, en alguns casos, és difícil determinar el mal funcionament.

Per a qui és adequada una central solar domèstica?

1. Per als que no disposen d'electricitat a la zona. Les plaques solars podran dotar la instal·lació d'electricitat de manera autònoma. Alternativament, també podeu plantejar-vos un molí de vent (per al qual hi ha d'haver una rosa dels vents adequada) o un generador dièsel (que és poc còmode d'utilitzar i poc econòmic).
2. A més, una estació solar es pot considerar com una inversió per pagar menys per l'electricitat en el futur amb el teló de fons de les tarifes cada cop més creixents. A més, la durada de la bateria és molt llarga i el sol sempre brilla.
3. I l'última opció és per a tothom que vulgui guanyar diners. A Ucraïna, hi ha una llei sobre la tarifa d'alimentació, segons la qual l'estat compra l'electricitat generada utilitzant fonts d'energia alternatives a un preu especial.

Continua llegint

• calefacció solar
  60

  Calor solar: subministrament d'aigua calenta i calefacció De mitjana al llarg de l'any, depenent de les condicions climàtiques i de la latitud, el flux de radiació solar a la superfície terrestre oscil·la entre 100 i 250 W/m2, assolint valors màxims al migdia amb un cel clar, gairebé...

• Kits fotovoltaics
  58

  Kits fotovoltaics: Composició Per utilitzar l'energia solar per alimentar els vostres consumidors, no n'hi ha prou amb un panell solar. A més de la bateria solar, necessiteu uns quants components més.La composició típica del kit FV fora de xarxa és la següent: Kit FV per a controlador de matriu FV de càrrega de 12 V CC...

• Núvols i obstacles
  55

  Influència dels obstacles solars en la generació d'energia del panell solar Només una petita fracció de la radiació solar arriba a la superfície terrestre 1.directa 2.absorció 3.reflexió 4.indirecta La llum solar viatja del Sol a la Terra en línia recta. Quan arriba a l'atmosfera, part de la llum es refracta i...

• il·luminació solar
  54

  Ús de l'energia solar per a il·luminació Els panells solars i altres fonts d'energia respectuoses amb el medi ambient s'han tornat cada cop més populars recentment. Aquest article tracta mètodes per construir sistemes d'alimentació per a làmpades solars, làmpades solars i fonts d'alimentació per a il·luminació d'edificis, il·luminació solar...

• FES autònoma
  52

  Sistemes fotovoltaics fora de xarxa Els tipus de sistemes fotovoltaics es descriuen a la pàgina Sistemes fotovoltaics. Considerem amb més detall un dels tipus: un FES autònom. És possible crear un sistema d'alimentació autònom amb bateries solars de complexitat variable. El sistema més senzill té una sortida de baixa tensió de CC...

• Són necessàries plaques solars?
  51

  Els avantatges d'utilitzar plaques solars en sistemes d'alimentació autònoms i de reserva Molt sovint s'ha d'enfrontar-se a l'opinió que no és convenient utilitzar plaques solars, que són cares i no donen els seus fruits. Molta gent pensa que és molt més fàcil instal·lar un generador de gas que alimentarà la teva llar...

Com calcular la potència d'una central solar

Cal partir de la quantitat d'electricitat que necessiteu per al funcionament normal de l'edifici. La manera més senzilla és escriure tot el correu electrònic. electrodomèstics que penseu utilitzar, el seu temps de funcionament i el consum d'energia.

Exemple:

• Nevera: 100W - 24h - 2400W
• Il·luminació: 100W - 5h - 500W
• Bullidor: 15min - 1,5kW - 0,03kW
• Rentadora:
• Quadern:
• …
• Total: 3 kW

3 kW és la potència que ha de produir una central solar perquè l'edifici funcioni amb normalitat. Aquells. necessitareu 12 panells amb una potència de 260W cadascun. A la pràctica, la seva productivitat serà més alta (amb un coeficient d'activitat solar de 4,5, la potència diària de l'estació serà de 14 kW), però partim de l'escenari més pessimista, en què cada dia està ennuvolat. Tingueu en compte també: si no esteu connectat a la tarifa d'alimentació o no emmagatzemeu energia per a la bateria, l'excés es cremarà.

Si instal·leu una planta d'energia solar per guanyar diners amb una tarifa d'alimentació, podeu començar amb qualsevol capacitat i augmentar-la gradualment.

Bateria solar o generador amb motor de combustió interna

Objectivament, el generador té dos avantatges principals: la seva mida i la capacitat de funcionar completament no només en temps clar. Però lluny de sempre, aquestes característiques són determinants, i en tots els altres aspectes, les plaques solars guanyen clarament:

El punt més important, al qual se sol prestar atenció en primer lloc, és el cost inicial de l'equip, que és realment 2 vegades més gran per als panells solars. Però fins i tot aquí, si ho descobriu, el generador s'ha de posar en desavantatge; només cal que mireu el cost de generar un kW / h.

Prenem el cost inicial de l'equip + el cost del manteniment + el cost del combustible i ho dividim tot per la quantitat d'electricitat generada durant la vida útil declarada. Com a resultat, per a un generador i plaques solars de potència aproximadament igual, la relació del cost de generació d'un quilowatt serà d'aproximadament 1/2,5 a favor d'aquest últim. Per descomptat, són càlculs molt aproximats, però la qüestió és que les plaques solars són inversions ara, però estalvis tangibles en el futur.

Un exemple d'un esquema de connexió per a un kit amb un generador de gas

Vida útil de les plaques solars

Per avaluar els avantatges, cal esbrinar quant duren els panells i si s'hauran de canviar un cop finalitzat el període de garantia. Hi ha diverses característiques a tenir en compte aquí:

1. Les opcions monocristal·lines i policristalines són les més duradores.Durant 25 anys d'ús, no perden més del 10% de la seva capacitat. Però encara més, la caiguda de poder és insignificant, durant els propers 10-15 anys, es perd aproximadament la mateixa quantitat. És a dir, podem dir amb confiança que la vida útil d'aquestes opcions és de 35-40 anys, i potser més.
2. Les opcions de pel·lícula prima tenen una vida útil molt inferior: 10-20 anys. A més, durant els primers 2 anys, la pèrdua de capacitat pot ser del 10 al 30%, la majoria dels fabricants ofereixen una reserva d'energia per compensar aquest problema. En el futur, les pèrdues no seran tan importants.
3. Per augmentar la vida útil, cal evitar danys a parts del sistema. Tallar les branques dels arbres molt espaiats, rentar la superfície almenys diverses vegades per temporada. Comproveu la fiabilitat de la fixació i els contactes perquè no s'escalfin.
4. Tingueu en compte el cost de la substitució d'altres elements del sistema. Per tant, les bateries recarregables solen tenir una durada de 6 a 10 anys (les més fiables - 15 anys), l'electrònica de potència té un recurs d'uns 10-12 anys. El cost de la substitució d'aquests nodes també és bastant gran i això s'ha de tenir en compte a l'hora de calcular el retorn.

Els panells solars s'han de rentar periòdicament per evitar que es facin malbé per les branques dels arbres.

Quan escolliu plaques solars per a la vostra llar, és millor donar preferència a opcions monocristal·lines i policristalines fiables i provades. Els mòduls d'alta qualitat duraran uns 40 anys, mentre que la pèrdua d'energia durant aquest temps serà d'un 20%.

Llegeix més:

Fabricació d'un fanal de jardí solar

Com fer el més destacat de les pistes en una casa de camp

Com triar una resistència per a un LED

El principi de funcionament de la bateria solar

El dispositiu està dissenyat per convertir directament els raigs solars en electricitat.Aquesta acció s'anomena efecte fotoelèctric. Els semiconductors (hòsties de silici), que s'utilitzen per fer elements, tenen electrons carregats positivament i negativament i estan formats per dues capes, la capa n (-) i la capa p (+). L'excés d'electrons sota la influència de la llum solar s'elimina de les capes i ocupen llocs buits en una altra capa. Això fa que els electrons lliures es moguin constantment, passant d'una placa a una altra, generant electricitat que s'emmagatzema a la bateria.

El funcionament d'una bateria solar depèn en gran mesura del seu disseny. Les cèl·lules solars eren originalment fetes de silici. Encara són molt populars, però com que el procés de purificació del silici és força laboriós i costós, s'estan desenvolupant models amb fotocèl·lules alternatives de compostos de cadmi, coure, gal·li i indi, però són menys productius.

L'eficiència de les plaques solars ha augmentat amb el desenvolupament de la tecnologia. Avui, aquesta xifra ha augmentat d'un per cent, que es va registrar a principis de segle, a més d'un vint per cent. Això ens permet utilitzar panells avui no només per a necessitats domèstiques, sinó també per a la producció.

Especificacions

El dispositiu de la bateria solar és bastant senzill i consta de diversos components:

Directament cèl·lules solars / panells solars;

Un inversor que converteix el corrent continu en corrent altern;

Controlador de nivell de bateria.

Comprar bateries per a panells solars s'ha de basar en les funcions requerides. Emmagatzemen i distribueixen l'electricitat. L'emmagatzematge i el consum es produeixen durant tot el dia, i a la nit només es consumeix la càrrega acumulada.Així, hi ha un subministrament constant i continu d'energia.

La càrrega i descàrrega excessives de la bateria escurçarà la seva vida útil. El controlador de càrrega de la bateria solar suspèn automàticament l'acumulació d'energia a la bateria quan ha arribat als seus paràmetres màxims i apaga la càrrega del dispositiu quan està fortament descarregat.

(Tesla Powerwall - una bateria de panells solars de 7 kW - i càrrega domèstica per a vehicles elèctrics)

L'inversor de xarxa per a plaques solars és l'element de disseny més important. Converteix l'energia rebuda dels raigs solars en corrent altern de diferents capacitats. En ser un convertidor síncron, combina la tensió de sortida del corrent elèctric en freqüència i fase amb una xarxa estacionària.

Les fotocèl·lules es poden connectar tant en sèrie com en paral·lel. Aquesta última opció augmenta els paràmetres de potència, voltatge i corrent i permet que el dispositiu funcioni encara que un element perdi funcionalitat. Els models combinats es fan amb els dos esquemes. La vida útil de les plaques és d'uns 25 anys.

Característiques generals i disponibilitat de compra

L'equip no perjudica el medi ambient i proporciona una potència estable sense sobrecàrregues. I, el més important, subministra energia gratuïta: per la qual no arriben les factures de serveis.

L'aspecte dels panells solars ha canviat poc després de la seva invenció, cosa que no es pot dir del "farciment" intern.

El mòdul solar converteix la llum en energia elèctrica generant corrent continu. L'àrea dels panells pot arribar a diversos metres. Quan sigui necessari augmentar la potència del sistema, augmentar el nombre de mòduls.La seva eficàcia depèn de la intensitat de la llum solar i de l'angle d'incidència dels raigs: de la ubicació, l'estació, les condicions climàtiques i l'hora del dia. Per tenir en compte correctament tots aquests matisos, la instal·lació ha de ser realitzada per professionals.

Tipus de mòduls:

Monocristal·lí.

Consten de cèl·lules de silicona que converteixen l'energia solar. Es diferencien en les mides compactes. Pel que fa al rendiment, aquesta és fins fa poc la bateria solar més eficient (eficiència fins al 22%) per a la llar. Un conjunt (el seu preu és un dels més cars) costarà a partir de 100 mil rubles.

Policristal·lí.

Utilitzen silici policristalí. No són tan eficients (fins a un 18% d'eficiència) com les cèl·lules solars monocristal·lines. Però el seu cost és molt més baix, de manera que estan disponibles per a la població en general.

Amorf.

Tenen cèl·lules solars basades en silici de pel·lícula prima. Són inferiors als mono i policristalls pel que fa a la generació d'energia, però també són més barats. El seu avantatge és la capacitat de funcionar amb llum difusa i fins i tot poca llum.

Heteroestructurals.

Mòduls solars moderns i més eficients actuals, amb una eficiència del 22-25% (al llarg de tota la vida útil!). Funcionen eficaçment tant en temps ennuvolat com a altes temperatures).

A Rússia, l'únic fabricant de mòduls per a aquesta tecnologia és l'empresa Hevel, que és un dels cinc fabricants mundials que produeixen mòduls solars d'heteroestructura.

L'any 2016, el centre d'R+D de l'empresa va patentar la seva pròpia tecnologia per a la creació de mòduls heteroestructurals i ara la desenvolupa activament.

Plaques solars Hevel

El sistema també inclou els components següents:

• Un inversor que converteix el corrent continu en corrent altern.
• Bateria acumuladora. No només acumula energia, sinó que també anivella les caigudes de tensió quan canvia el nivell de llum.
• Controlador per a la tensió de càrrega de la bateria, el mode de càrrega, la temperatura i altres paràmetres.

A les botigues, podeu comprar components individuals i sistemes sencers. En aquest cas, la potència dels dispositius es determina en funció de les necessitats específiques.

Quina capacitat té una bateria solar?

També depèn de les necessitats de l'usuari. Per a l'alimentació autònoma de tota la casa, no té sentit prendre menys de 1000 watts. I si necessiteu alimentar el sistema de calefacció al país, teòricament necessiteu un kit amb una capacitat de fins a 10 kW. Tanmateix, val la pena recordar que aquest panell solar costarà molts diners. Només un mòdul solar (fins i tot els més econòmics sense controlador, inversor i altres components) amb una capacitat de 10 kW costarà almenys 300.000 rubles. Per tant, aquestes bateries es poden considerar com una font addicional d'energia, però no la principal.

Si necessiteu un panell solar per alimentar la vostra nevera i televisor, n'hi haurà prou amb un panell de 500 W. Per exemple, podeu agafar dos mòduls solars policristal·lins One-Sun 250P, que us costaran només 16.500 rubles.

Si mai no heu utilitzat plaques solars, us recomanem que compreu un petit panell plegable de baixa potència per al vostre telèfon o tauleta.