Wybór panele słoneczne dla domu

Jeszcze nie tak dawno temu darmowa energia elektryczna wydawała się czymś rodem z science fiction. Ale inżynieria idzie do przodu i obecnie udział energii alternatywnych staje się coraz większy. Stopniowo wszystko więcej ludzi wykorzystują autonomiczne systemy fotowoltaiczne oparte na panelach słonecznych. Przy rozsądnych inwestycjach finansowych stają się efektywnym źródłem darmowej energii. Energia słoneczna za pomocą fotokomórek zamieniana jest na energię elektryczną, a Ty otrzymujesz ją całkowicie za darmo. Jednocześnie słońce jest odnawialnym i darmowym źródłem energii. Systemy fotowoltaiczne stają się coraz bardziej popularne w obliczu rosnących stawek za energię elektryczną i ciepło. Produkcję paneli fotowoltaicznych na skalę przemysłową rozpoczęto w USA, Europie, Chinach i niektórych krajach WNP. W Rosji fabryki znajdują się w Moskwie, Zelenogradzie, Krasnodarze i Ryazaniu.

Baterie słoneczne jako część systemów fotowoltaicznych służą głównie do wytwarzania energii elektrycznej dla domów prywatnych, domy wiejskie, a także różne konstrukcje mobilne, które znajdują się z dala od linii energetycznych. W regionach południowych takie instalacje można znaleźć w domach opieki, sanatoriach i innych instytucjach. Tak naprawdę panele słoneczne można zainstalować w każdym domu, w którym istnieje zapotrzebowanie na dodatkową energię elektryczną. Oczywiście musi być wolne miejsce na instalację systemu. Ogniwo słoneczne składa się z zestawu konwerterów fotowoltaicznych połączonych szeregowo. Same akumulatory można łączyć równolegle lub szeregowo w celu zwiększenia mocy systemu.

Rodzaje paneli słonecznych

Panele słoneczne do użytku domowego są zwykle klasyfikowane według rodzaju ogniw słonecznych, z których są zmontowane. Fotokomórki te różnią się technologią wykonania i powierzchnią. Istnieją trzy główne typy:

• Fotokomórki wykonane z krzemu amorficznego. Baterie wykonane z tych elementów nazywane są często powłokami filmowymi lub. Grubość warstwy półprzewodnika w nich wynosi 80–100 mikronów. Nie są one dotychczas powszechnie stosowane ze względu na niską skuteczność. Być może nieco później, wraz z dalszą poprawą, będzie na nie większy popyt. Jak dotąd głównym problemem z nimi jest wytworzenie tej samej kierunkowości w kryształach krzemu;
• Fotokomórki wykonane z monokryształów krzemu. Najdroższe i najbardziej wydajne elementy umożliwiające złożenie akumulatorów pracujących przy pochmurnej pogodzie. Technologia produkcji takich ogniw słonecznych wykorzystuje powolne chłodzenie stopionego krzemu. Rezultatem jest jednorodny monokryształ krzemu w postaci wlewka. Po schłodzeniu jest cięty na płyty i poddawany obróbce cieplnej w celu utworzenia niezbędnej struktury na powierzchni. Zazwyczaj te ogniwa słoneczne mają kolor ciemnoniebieski;
• Fotokomórki wykonane z krzemu polikrystalicznego. W tym przypadku przy produkcji fotokomórek wykorzystywana jest technologia formowania centrów krystalizacji. Z jednej sztabki powstaje kilka kryształów. Ich późniejsza obróbka cieplna jest taka sama jak w przypadku płytek monokrystalicznych. Przez właściwości elektryczne są gorsze od monokryształów i tańsze. Zewnętrznie różnią się obszarami na powierzchni o różnych kolorach.

Ważne parametry układu słonecznego

Wybierając panele fotowoltaiczne do swojego domu, należy wziąć pod uwagę warunki klimatyczne Twój region. Od tego będzie zależeć efektywność ich pracy. Wybierając rodzaj fotokomórek omówionych powyżej, należy wziąć pod uwagę również region. W południowych regionach Rosji, aby zaoszczędzić pieniądze, można zainstalować polikrystaliczne. Jest wiele słonecznych dni, a zima nie jest zbyt mroźna. Do użytku na północy lepiej jest używać monokryształów, które mogą działać w rozproszonym świetle słonecznym.

Najważniejsze cechy, na które warto zwrócić uwagę:

• Efektywność Zwykle na poziomie 12-15%;
• Wysoka odporność;
• Szczelność i materiał obudowy. Zwykle wykonany z profilu aluminiowego;
• Szkło. Lepiej, jeśli jest utwardzony.

Zazwyczaj do ogrzewania domu wykorzystywana jest energia elektryczna lub gazowa, natomiast układ fotowoltaiczny po prostu dostarcza niezbędny prąd do sieci, współpracując z głównym źródłem energii elektrycznej. Istnieją systemy, które obejmują, które są podłączone do kotła lub systemu grzewczego. W takim przypadku podczas instalacji nadal musisz przydzielić miejsce na kolektor.

Jak już wspomniano, panele słoneczne działają jako część systemów fotowoltaicznych. Oprócz nich zawiera:

• Bateria (jedna lub więcej);
• falownik;
• Przewody, elementy złączne.

Warto zauważyć, że podczas pracy układ słoneczny w domu baterie będą musiały być wymieniane dość często. Same panele słoneczne działają 25-30 lat. Podczas pracy prąd z paneli słonecznych ładuje akumulator, a z niego, poprzez falownik, prąd dostarczany jest do urządzeń elektrycznych w domu.

W rezultacie akumulator jest stale ładowany i rozładowywany. Znając cenę i żywotność konwencjonalnego, możesz oszacować koszt jego wymiany podczas eksploatacji układu fotowoltaicznego.

Warto zwrócić uwagę na jeszcze jedną kwestię. Reklama wmawia nam, że panele fotowoltaiczne nie wymagają konserwacji, jednak nie jest to prawdą. Powierzchnię paneli należy regularnie czyścić z kurzu i brudu, a zimą ze śniegu. W przeciwnym razie wydajność ich pracy zostanie znacznie zmniejszona. A jeśli panele zostaną zamontowane na dachu lub elewacji, procedura czyszczenia będzie obarczona trudnościami. Tylko dzięki czystym panelom Twoja mała elektrownia słoneczna w Twoim domu będzie mogła działać z pełną wydajnością.

Nagrzewanie akumulatorów w gorącym sezonie ma również negatywny wpływ. Z tego powodu spada ich wydajność i spada produkcja energii elektrycznej.

Dziś zalety i wady paneli słonecznych pozwalają nam mówić o tych źródłach energii jako najbardziej obiecujących na najbliższą przyszłość. Dlaczego jest tak dobrze i co pozwala nam mówić o zaletach akumulatorów nie tylko dla domu, ale także dla dużych przedsiębiorstw i fabryk. Celem tego artykułu jest nie tylko podkreślenie wszystkich zalet, ale także ujawnienie wad, o których producenci milczą lub nie ujawniają ich w sprzedaży.

Zalety paneli słonecznych

• Pierwszym plusem jest to niewyczerpaność i powszechna dostępność źródeł energii. Słońce jest obecne niemal w każdym miejscu na planecie i w najbliższej przyszłości nigdzie nie zniknie. Jeśli zniknie to źródło energii, to na pewno nie będziemy się już martwić, skąd wziąć prąd.

• Drugą zaletą paneli słonecznych jest ich przyjazność dla środowiska. Każdy konsument walczący o zdrowie swojej rodzimej planety uważa za swój obowiązek zakup przyjaznych dla środowiska źródeł energii, takich jak wiatrak czy w naszym przypadku panele słoneczne. Ale tak samo jest tutaj z samochodami elektrycznymi. Same baterie są przyjazne dla środowiska, ale podczas ich produkcji, a także podczas produkcji akumulatorów, elektrowni i różnych przewodników, stosuje się toksyczne substancje, które zanieczyszczają środowisko.

• Nawiasem mówiąc, mówiąc o porównaniu z turbinami wiatrowymi, panele słoneczne są znacznie cichsze. Nie wydają żadnych dźwięków w porównaniu do hałaśliwych wiatraków.

• Baterie zużywają się bardzo powoli, ponieważ nie ma żadnych ruchomych części, chyba że w systemie zastosujesz napędy, które kierują ogniwa słoneczne w stronę źródła energii. Jednak nawet przy takim systemie panele słoneczne wytrzymują do 25 lat, a nawet dłużej. Dopiero po tym okresie, jeśli akumulatory są dobrej jakości, ich wydajność zaczyna spadać i stopniowo należy je wymieniać na nowe. Kto wie, jakie technologie będą istnieć za ćwierć wieku? Poniższe baterie wystarczą Ci na całe życie.

• Instalując takie źródło energii w swoim domu, Nie będziesz myślał o tym, że Twój dostawca energii nagle odetnie Twój dom ze względów technicznych. z dostaw energii. Zawsze jesteś swoim własnym szefem. Dokładniej, jego system zasilania energią elektryczną. Nie ma problemów z nagłymi podwyżkami cen czy transportem energii.

• Kiedy już Twoja elektrownia słoneczna się zwróci, Zasadniczo będziesz otrzymywać darmową energię do swojego domu. Oczywiście najpierw, przez pewien okres, trzeba odzyskać inwestycję.

• Kolejną zaletą elektrowni słonecznych jest możliwość rozbudowy. Pytanie zależy tylko od dostępnego obszaru. To właśnie modułowość akumulatorów pozwala w łatwy sposób zwiększyć moc systemu w razie potrzeby. Wystarczy dodać nowe panele słoneczne i zasilić je w systemie. Choć te zalety elektrowni słonecznych równoważy istotny problem, jakim jest konieczność wyposażania dużych powierzchni. Mówimy o kilometrach kwadratowych ogniw słonecznych.

• Panel słoneczny nie zużywa paliwa, co oznacza Nie jesteś uzależniony od cen paliw tak samo jak nie jesteś zależny od dostaw paliwa. Zaletami paneli fotowoltaicznych jest także ciągłość dostaw prądu.

Plusy i minusy paneli słonecznych

Pomimo wszystkich powyższych zalet, akumulatory mają również wiele wad, które należy ocenić przy wyborzeźródło energii. Ważne jest, aby przed zakupem zrozumieć wszystkie wady, aby później przygotować się na to, z czym będziesz musiał się zmierzyć. Z wielu powodów panele słoneczne są coraz częściej wykorzystywane jako źródło pomocnicze, a nie główne.

• Pierwszą wadą jest to potrzeba dużych inwestycji początkowych, które nie są wymagane do normalnego podłączenia do centralnej sieci energetycznej. Również okres zwrotu inwestycji w sieć elektryczną z panelami fotowoltaicznymi jest bardzo niejasny, ponieważ wszystko zależy od czynników niezależnych od konsumenta.

• Niski poziom wydajności. Jeden metr kwadratowy przeciętnie wydajnego panelu słonecznego wytwarza tylko około 120 watów mocy. Ta moc nie wystarczy nawet do normalnej pracy na laptopie. Panele słoneczne mają znacznie niższą sprawność w porównaniu do tradycyjnych źródeł energii - około 14-15%. Jednak tę wadę można uznać za dość warunkową, ponieważ nowe technologie stale zwiększają ten wskaźnik, a rozwój nie stoi w miejscu, wyciskając coraz więcej efektywności energetycznej z tych samych obszarów.

• Kraje WNP są słoneczne baterie są dość drogie, bo państwo nie wspiera zakupu takich źródeł energii i w żaden sposób nie subsydiuje pragnień obywateli w zakresie „zielonej” energii. Oczywiście sytuacja za granicą jest dużo lepsza. Przecież Stany Zjednoczone są zainteresowane przejściem kraju na przyjazne dla środowiska źródła energii.

• Kolejna wada - wydajność pracy zależna od warunki atmosferyczne i klimat. Na przykład panele słoneczne tracą swoją wydajność podczas pochmurnej pogody lub mgły. Również w niskich temperaturach zimą spada wydajność paneli słonecznych. A jeśli panel nie jest wystarczająco dobrej jakości, to nawet w wysokich temperaturach. Dlatego w dalszym ciągu konieczne jest wspomaganie paneli słonecznych kilkoma podstawowymi źródłami energii lub stosowanie paneli hybrydowych. Ważne jest również to, że panele słoneczne mogą działać inaczej w różnych szerokościach geograficznych planety. W każdym indywidualnym obszarze w ciągu roku wydobywa się inna ilość energii słonecznej. Dlatego wydajność układu słonecznego zależy również od lokalizacji domu. Zależy to jednak również od pory dnia, ponieważ w nocy nie ma słońca, co oznacza, że ​​nie ma produkcji energii.

• Baterie nie może być wykorzystywane jako źródło energii dla urządzeń zużywających dużo energii.

• System zasilania energią słoneczną wymaga dużej ilości sprzętu pomocniczego. Baterie do magazynowania energii, falowniki, a także specjalne pomieszczenie do zainstalowania systemu. Na przykład akumulatory niklowo-kadmowe tracą znaczną moc, gdy temperatura spada poniżej zera stopni Celsjusza.

• Aby wytworzyć więcej energii z energii słonecznej, potrzebne są duże obszary. Jeśli mówimy o elektrowni słonecznej na skalę przemysłową, są to kilometry kwadratowe. Oczywiście, korzystając z paneli na co dzień, nie będziesz potrzebować takich obszarów, ale mimo to weź ten punkt pod uwagę, jeśli chcesz się rozwijać.

Oto zalety i wady paneli słonecznych. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł Ci zdecydować, czego potrzebujesz.

Stowarzyszenie Energii Odnawialnej Północnych Stanów Zjednoczonych w swojej publikacji Solar Energy z 2008 roku pisze:

„Ze wszystkich dostępnych odnawialnych źródeł energii, energia słoneczna i panele słoneczne powodują najmniejsze szkody dla środowiska. Energia elektryczna wytwarzana przy użyciu paneli słonecznych nie ma szkodliwego wpływu na masy powietrza. I nie zanieczyszcza powierzchni ani wody gruntowe, nie wyczerpuje zasobów naturalnych i nie stwarza zagrożenia ani dla świata zwierząt, ani dla zdrowia ludzi.

Jedynym naprawdę niebezpiecznym działaniem tego rodzaju energii jest produkcja niektórych toksycznych substancji i chemikaliów, takich jak kadm i arsen, które są wykorzystywane do produkcji paneli słonecznych. Jednak w zasadzie te negatywne skutki mają minimalny zasięg, jeśli istnieje dobrze przemyślana polityka w zakresie ich ponownego wykorzystania i właściwej utylizacji.

Przyszły

Z kolei Ken Zweibel, dyrektor Instytutu Analiz Energii Słonecznej na Uniwersytecie Georgia w Waszyngtonie, a także James Mason, dyrektor firmy produkującej panele słoneczne i Vassilis Fenakis, główny inżynier praca badawcza w Brookhaven National Laboratory we wspólnym artykule z 2007 roku w czasopiśmie Scientific America piszą o planach na przyszłość.

„Wierzymy, że do około 2050 roku technologia ogniw słonecznych będzie w stanie wyprodukować prawie 3000 GIGAWATÓW energii elektrycznej, innymi słowy MILIARDY watów. Około 30 000 mil kwadratowych rzędów paneli słonecznych zostanie zamontowanych zwróconych w stronę słońca na stałych stojakach. Tak, te kwadraty mogą wydawać się po prostu niesamowite. Jednak już zainstalowane linie akumulatorowe pokazują, że dostępna ziemia potrzebna do wyprodukowania każdej gigawatogodziny energii słonecznej na południowym wschodzie nadal wymaga mniej niż tej samej ilości energii wytwarzanej przez tradycyjne elektrownie węglowe.

Z badań przeprowadzonych przez Laboratorium Energetyki w Kole wynika, że ​​w południowo-wschodniej części kraju zasobów ziemi jest więcej niż potrzeba. Nie ma konieczności dotykania miejsc wrażliwych na penetrację maszyn i ludzi. Nie ma też potrzeby w jakiś sposób ingerować w grunty w tym zakresie osady lub w ogóle zagłębianie się w trudne terytoria. Korzystny charakter samej energii słonecznej, jej przyjazność dla środowiska, w tym rozsądne zużycie wody, zmniejszają do minimum obawy dotyczące wpływu baterii na środowisko.”

W 2008 r. organizacja Energy Efficiency of Renewable Solar Energy (EERE) zamieściła na swojej stronie internetowej w sekcji „Dlaczego energia słoneczna jest tak ważna” następujący materiał:

„Małe podstacje elektryczne powodują niewielkie szkody dla środowiska, podobnie jak panele słoneczne. Zaskakujące, ale tak łatwe w produkcji potrzebne danej osobie energię elektryczną, panele fotowoltaiczne nie zanieczyszczają środowiska, nie wytwarzają emisji i odpadów niebezpiecznych dla fauny i flory. Do tej produkcji energii nie potrzeba ani paliwa płynnego, ani gazowego, nie trzeba jej transportować ani spalać.”

Z kolei Vassilis Fenakis, starszy pracownik naukowy w Center for Engineering Sciences w Brookhaven National Laboratory, w artykule z 2004 roku „Cyrkulacja tellurku kadmu i jego szkoda podczas produkcji ogniw słonecznych” w części poświęconej energii odnawialnej i odnawialnej pisze:

„Jeśli spojrzymy na problem szeroko, zagrożenia dla środowiska wynikające z paneli słonecznych są minimalne. Szacunkowa emisja do powietrza powstająca podczas produkcji wynosi 0,02 grama tellurku kadmu na GIGAWAT/godzinę energii elektrycznej wyprodukowanej w całym okresie eksploatacji modułu słonecznego, co jest bardzo niskim wynikiem.

Stosowanie paneli słonecznych na dużą skalę nie stwarza żadnego zagrożenia dla zdrowia ludzi i istot żywych. A recykling modułów, które przepracowały już swój okres użytkowania, niemal całkowicie eliminuje obawy „zielonych” ludzi o szkodliwość tego rodzaju wytwarzania energii elektrycznej.

Moduły fotowoltaiczne w trakcie swojej pracy nie powodują zanieczyszczeń środowiska, a ponadto stopniowo zastępując tradycyjne paliwa (gaz, ropa naftowa, węgiel) przynoszą wymierne korzyści dla środowiska. Tellurek kadmu w bateriach słonecznych faktycznie okazuje się znacznie bardziej przyjazny dla środowiska niż wszystkie inne obecnie stosowane typy akumulatorów kadmowych, w tym słynne akumulatory niklowo-kadmowe.

Wady

Jednak nie wszystko jest takie proste w kwestii bezpieczeństwa ekologicznego od ogromnej MASY paneli słonecznych.

W rozdziale zatytułowanym „Energia słoneczna i wiatrowa są nieproduktywne i szkodliwe dla środowiska” autor, dr Paul Driessen i członek Building Tomorrow Committee, pisze:

„Wyprodukowanie 50 MEGAWATÓW energii elektrycznej przy użyciu instalacji spalania gazu będzie wymagało około 2 do 5 akrów ziemi. Aby uzyskać taką samą ilość energii z modułów fotowoltaicznych będziesz musiał pokryć – uwaga! - około TYSIĄCA akrów ziemi z panelami słonecznymi (i to nawet biorąc pod uwagę optymistyczne dane dotyczące produkcji energii na poziomie 10 watów na metr kwadratowy, czyli 5% wydajności w szczycie produkcji).

Równie ważnym problemem jest zapewnienie swobodnego dostępu ciężarówkom z wodą w celu umycia całego tego „lasu” modułów fotowoltaicznych. Na przykład zaspokojenie potrzeb energetycznych Kalifornii za pomocą modułów słonecznych wymagałoby poświęcenia dziesiątek tysięcy akrów ziemi. Ale te prerie nazywane są niemal najbardziej wyjątkowymi i pięknymi przykładami rzeczywistości Dzika przyroda. Dziki Dziki Zachód. Jest to jeden z najbardziej majestatycznych i najpiękniejszych krajobrazów w całej Ameryce i trzeba będzie go poświęcić na ołtarzu energii słonecznej wraz ze zwierzętami i roślinami tego terytorium.

Kalifornijska Komisja ds. Energii, w ramach programu badań nad energią w interesie publicznym (PIER), Instytut Badań nad Energią Elektryczną (EPRI) w raporcie z listopada 2003 r. zatytułowanym „Potencjalne szkody dla zdrowia i Środowisko związanych z produkcją i wykorzystaniem ogniw słonecznych, dostępnych na stronie internetowej EPRI, napisał, co następuje.

„Sama produkcja ogniw słonecznych wiąże się z wykorzystaniem pewnych toksycznych gazów, wybuchowych substancji lotnych, żrących cieczy i odczynników podejrzewanych o działanie rakotwórcze – powodujące raka. Skala możliwych negatywnych skutków dla zdrowia ludzi i przyrody w przypadku produkcji paneli fotowoltaicznych jest zróżnicowana w zależności od zastosowanych materiałów toksycznych, ich nasycenia, intensywności użytkowania oraz czasu ich narażenia na kontakt z człowiekiem w warunkach produkcyjnych.

Zużyte moduły

Utylizacja znacznych ilości zużytych modułów fotowoltaicznych na określonym obszarze prowadzi do zwiększonego ryzyka dla zdrowia ludzi na tym obszarze. Jest to również szkodliwe dla lokalnej flory i fauny. Wyciek chemikaliów ze wyrzuconych modułów może spowodować zanieczyszczenie lokalnej gleby i wód powierzchniowych.


Zwierzę i flora w tych obszarach, w pobliżu ewentualnych wycieków lub przypadkowych uwolnień do atmosfery, mogą być narażeni na poważne narażenie. Wycieki mogą prowadzić do wybuchowych stężeń substancji niebezpiecznych wokół zakładów produkcyjnych, w których produkowane są moduły. A to jest bezpośrednie i oczywiste zagrożenie dla zdrowia pracujących tu osób.

Otaczająca woda, powietrze i gleba będą absorbować szkodliwe emisje chemiczne. Zanieczyszczona woda zatruje glebę, a wdychane powietrze również zostanie częściowo zatrute emisjami.

Uderz w żywych

„Emisja toksycznych związków chemicznych podczas produkcji modułów fotowoltaicznych prowadzi do osłabienia odporności istot żywych na choroby i pogorszenia ich płodności, czyli zdolności do urodzenia zdrowego, pełnoprawnego potomstwa. Występuje również zwiększona śmiertelność i słaby rozwój dzieci i młodych zwierząt. Intensywność i dotkliwość negatywny wpływ będzie się różnić w zależności od ilości i rodzaju szkodliwych substancji uwalnianych podczas produkcji modułów wychwytujących energię słoneczną…”

Na podstawie materiałów Instytutu Badań nad Energią Elektryczną (EPRI), 2003. Kalifornijska Komisja Energetyczna.

Z kolei dr Howard Hayden, emerytowany profesor Uniwersytetu Connecticut, w książce z 2005 roku „Solar Trap: Why Solar Energy Hasn’t Conquered the World” pisze:

„Panel słoneczny w Barstow w Kalifornii, o nazwie kodowej Solar #2, obejmuje 52,6 hektara (prawie 130 akrów) ziemi i wytwarza około 10 megawatów energii elektrycznej w godzinach szczytu. Produktywność sięga zaledwie 16%. Aby takie instalacje jak „Solar-2” wyprodukowały tyle samo energii, co typowa elektrownia o mocy 1000 MW na paliwie konwencjonalnym, w ciągu roku trzeba będzie pokryć modułami fotowoltaicznymi 33 000 (!) hektarów ziemi. Inaczej mówiąc, 127 mil kwadratowych powierzchni! A to już jest poważna szkoda dla środowiska.

Liczba paneli słonecznych na naszej planecie stale rośnie, ale nie ma jeszcze mowy o jakimkolwiek przełomie jakościowym w tej dziedzinie. Być może, gdy inżynierowie wymyślą, jak zmniejszyć powierzchnię modułów słonecznych i jak zorganizować ich samooczyszczanie, gdy usuną z łańcucha produkcyjnego pewne lotne, niebezpieczne związki i gazy, wszystko pójdzie lepiej. Jednak z ekologicznego punktu widzenia elektrownie słoneczne nadal nie są całkowicie nieszkodliwe dla środowiska.

Wyczerpanie zasoby naturalne i pogorszyło się problemy środowiskowe— główne powody rozwoju odnawialnych źródeł energii:

Miliardy kilowatów energii promieniowania są wysyłane na Ziemię przez Słońce, źródło życia na naszej planecie. Wykorzystanie tej energii i przekształcenie jej w bardzo potrzebną energię elektryczną osiąga się poprzez wykorzystanie paneli słonecznych jako konwerterów. Baterie słoneczne są jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii elektrycznej w obu przypadkach przedsiębiorstw przemysłowych oraz do użytku domowego.

Bateria słoneczna (moduł, panel) to generator fotowoltaiczny DC na których opiera się zasada działania własność fizyczna Półprzewodniki: Fotony światła wybijają elektrony z zewnętrznej orbity atomów półprzewodnika, tworząc wystarczającą ilość wolnych elektronów, aby wytworzyć prąd elektryczny. Kiedy obwód jest zamknięty, pojawia się prąd elektryczny. Aby uzyskać wymaganą ilość mocy, zwykle jeden lub dwa elementy nie wystarczą. Dlatego łączy się je w panele, gdzie łączy się je równolegle lub szeregowo w celu uzyskania wymaganych parametrów prądowych i napięciowych. Powierzchnia takich paneli waha się w zakresie od kilku centymetrów kwadratowych do kilku metrów kwadratowych. Wraz ze wzrostem liczby paneli wzrasta również wytwarzana moc. Efektywność konwersjienergia słoneczna w energii elektrycznej zależy nie tylko od powierzchni akumulatora, ale także od natężenia światła słonecznego i kąta padania promieni, co oznacza, że ​​o wydajności akumulatora decyduje jego położenie (szerokość geograficzna), pogoda, czas roku i dnia.

Główną zaletą baterii słonecznej, jak i ogólnie energii słonecznej, jest powszechna dostępność i niewyczerpanie źródła energii (Słońca).

Teoretycznie uznane bezpieczeństwo ekologiczne paneli fotowoltaicznych zwiększa liczbę potencjalnych odbiorców energii słonecznej, szczególnie wśród miłośników „zielonych” technologii. Należy w tym miejscu zaznaczyć, że przy produkcji ogniw słonecznych oraz w materiałach używanych do ich produkcji, a także w dodatkowym wyposażeniu elektrowni słonecznych (baterie) często stosowane są substancje toksyczne.

Panele słoneczne praktycznie nie ulegają zużyciu, ponieważ nie zawierają ruchomych części i rzadko ulegają awariom.

Długa żywotność bez pogorszenia charakterystyka wydajności– 25 lat i więcej, co potwierdza wieloletnia praktyka.

Funkcjonowanie paneli fotowoltaicznych nie jest zależne od problemów technicznych dostawców energii.

Baterie słoneczne nie wymagają paliwa, dzięki czemu nie są uzależnieni od cen paliw czy problemów transportowych.

Ponadto panele słoneczne są ciche, co wypada korzystnie w porównaniu z systemami wiatrowymi.

Energia wytworzona przez panele fotowoltaiczne jest właściwie darmowa (jedno „ale” – to wszystko dopiero wtedy, gdy kapitał początkowy został już zainwestowany w instalację fotowoltaiczną i to się opłaciło).

Jedną z zalet systemów fotowoltaicznych jest modułowość. W miarę wzrostu zużycia energii i/lub finansów właściciel domu korzystający z paneli słonecznych jako źródła prądu elektrycznego może zwiększyć wydajność systemu, dodając dodatkowe moduły fotowoltaiczne.

Jednak pomimo znacznej liczby zalet, panele słoneczne coraz częściej wykorzystywane są jako pomocnicze źródło zasilania.

Powodów jest kilka, a najważniejsze z nich to wysoki koszt baterii słonecznej i niewystarczająca wydajność. Średnio 1 mkw. metr powierzchni baterii słonecznej wytwarza nie więcej niż 120 W użyteczna moc. Ta energia nie wystarczy nawet do uruchomienia komputera. Średnio sprawność paneli słonecznych wykorzystywanych do zasilania budynków wynosi 14%, czyli mniej niż efektywność tradycyjnych źródeł energii.

Wysoki koszt akumulatorów determinuje także długi okres zwrotu inwestycji, a co za tym idzie, wysoką cenę energii wyprodukowanej w tym okresie. Wraz z ulepszaniem istniejących technologii i pojawianiem się nowych rozwiązań, ta wada jest stopniowo przezwyciężana. Ogólnie rzecz biorąc, panele słoneczne we współczesnych rosyjskich warunkach są nadal kosztowną przyjemnością. Lepsza sytuacja jest na Zachodzie, dzięki rządowym programom wspierania zielonych technologii i dużym inwestycjom w produkcję energii słonecznej.

Panele słoneczne są nieskuteczne zimą, a także przy pochmurnej i mglistej pogodzie. Uzależnienie od warunków atmosferycznych wymusza stosowanie paneli fotowoltaicznych w połączeniu z innymi alternatywnymi źródłami energii w ramach systemów hybrydowych, a także wykorzystanie systemów magazynowania energii w przypadku złej pogody.

Przepływ energii słonecznej na powierzchnię ziemi zależy od szerokości geograficznej i klimatu obszaru. W różnych miejscach na świecie ilość energii słonecznej padającej na Ziemię może się znacznie różnić.

W przypadku urządzeń zużywających dużą moc panele słoneczne nie są odpowiednie.

Stosowanie systemów elektroenergetycznych opartych na panelach słonecznych wymaga zainstalowania dodatkowego wyposażenia (baterii, falowników itp.) oraz dostępności pomieszczeń pomocniczych do jego umieszczenia.

Elektrownie słoneczne nie wytwarzają prądu w nocy i nie działają wydajnie w rozproszonym promieniowaniu słonecznym w godzinach porannych i wieczornych. Orientacja paneli słonecznych względem Słońca pozwala im zwiększyć wytwarzany przez nie prąd, ale codzienna orientacja akumulatorów jest dość trudna. Istniejące systemy Systemy śledzenia energii słonecznej (trackery) w pewnym stopniu oszczędzają dzień i zwiększają wydajność systemu, ale są drogie i wymagają konserwacji. Dlatego ich zastosowanie ogranicza się zwykle do dużych systemów elektroenergetycznych. Biorąc pod uwagę, że szczyt zużycia energii elektrycznej przypada na godziny wieczorne i możliwe są wahania mocy w przypadku zmiany pogody, konieczne jest albo zastosowanie wydajnych akumulatorów elektrycznych (i to też jest na razie problem), albo budowa potężnych elektrowni szczytowo-pompowych, które również zajmują znaczne obszary, czy też wykorzystanie, również na razie dalekiej od doskonałości, koncepcji energii wodorowej. Należy zaznaczyć, że akumulatory niklowo-kadmowe nie radzą sobie dobrze w wysokich i niskich temperaturach. Obniżenie temperatury akumulatorów poniżej 0°C powoduje znaczny spadek ich mocy.

Aby pomieścić potężne elektrownie zastosowanie przemysłowe wymagane są ogromne wolne terytoria. Przykładowo elektrownia o mocy 1 GW wymaga powierzchni kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych. Problem ten obecnie jest skutecznie rozwiązywany poprzez umieszczanie paneli fotowoltaicznych na dużych elektrowniach słonecznych na wysokości 1,8 – 2,5 metra, co pozwala na wykorzystanie gruntów pod elektrownią na różne potrzeby rolnicze, np. Wypas. Poza tym na świecie wciąż istnieją dość duże obszary, które nie zostały zagospodarowane przez człowieka (np. pustynie). Rozwiązaniem problemu znalezienia dużych obszarów gruntów pod elektrownie słoneczne może być także wykorzystanie elektrowni balonowych.

Powierzchnię paneli fotowoltaicznych należy okresowo oczyszczać z kurzu i innych zanieczyszczeń, co stwarza pewne trudności w przypadku dużych elektrowni zajmujących kilka kilometrów kwadratowych.

Sprawność fotokomórek maleje wraz z ich nagrzaniem, a ponieważ działają one pod wpływem nagrzewającego je promieniowania słonecznego, istnieje pilna potrzeba zainstalowania systemów chłodzenia, najczęściej wodnego.

Po 30 latach eksploatacji wydajność ogniw fotowoltaicznych zaczyna spadać.

Istotną wadą baterii słonecznych jest obecność substancji toksycznych w składzie samych ogniw słonecznych (ołów, kadm, gal, arsen itp.) oraz stosowanie substancji toksycznych w ich produkcji, pomimo przyjazności dla środowiska wytwarzanej energii elektrycznej . Po 30-50 latach użytkowania akumulatorów nieuchronnie pojawia się problem ich utylizacji, który z punktu widzenia ochrony środowiska nie został jeszcze rozwiązany.

Rodzaje baterii słonecznych krzemowych.

Istnieje kilka rodzajów krzemowych baterii słonecznych, w zależności od metody produkcji. Najbardziej wydajny rodzaj paneli słonecznych jest wykonany z krzemu monokrystalicznego. Poza lekkim przyciemnieniem polimeru technologicznego będącego uszczelniaczem płyt, ogniwa słoneczne praktycznie nie zmieniają swoich parametrów technologicznych w długim okresie użytkowania.

Baterie słoneczne wykonane z krzemu polikrystalicznego mają maksymalną wydajność do 15% i żywotność zbliżoną do żywotności krzemu monokrystalicznego. Koszt krzemu polikrystalicznego jest nieco niższy niż krzemu monokrystalicznego.

Przy wystarczającej liczbie ogniw słonecznych możliwe jest stworzenie baterii słonecznej o niemal dowolnym napięciu i natężeniu, zdolnej do ładowania dowolnego rodzaju akumulatora. Wszystko zależy od kosztu takiej baterii słonecznej. Oczywiście nie powinniśmy zapominać, że wystarczy potężna bateria słoneczna duży obszar dla Twojej instalacji. Należy również pamiętać, że w przypadku, gdy pełne nasłonecznienie akumulatora występuje przez ograniczoną porę dnia, wówczas wskazane jest zastosowanie akumulatora słonecznego zapewniającego przyspieszony prąd ładowania, którego wartość mieści się w granicach 0,15-0,3 pojemności akumulatora .