hogyan lehet növelni a napelem hatékonyságát? Mi Teszi Hatékonyabbá A Napelemet?

ez az oldal affiliate linkeket tartalmazhat, kérjük, olvassa el a közzétételi irányelveinket itt.

a napelem hatékonysága fontos tényező, ha életképes áramforrásként használja – minél nagyobb a hatékonyság, annál költséghatékonyabb lesz a telepítés . A folyamatos kutatás azonban eredményeket hoz,és ennek a technológiának a fejlesztése és a napelemek hatékonyságának javítása a fő terület.

amikor a tudósok 1839 – ben elkezdték felfedezni ezt a technológiát, azt jósolták, hogy a napelemek hatékonysága 1948-ra eléri az 1% – os hatékonyságot-ezt jónak tartották. Napjainkban a napelem technológiák 40% – os vagy annál nagyobb hatékonyságot érnek el, de nagy költségekkel járnak, és általában olyan speciális törekvésekre használják, mint a NASA űrkutatása.

de mi van velünk a földön?

három általános módszert alkalmaznak a napelemek hatékonyságának maximalizálására: Napkoncentrátorok, amelyek intenzívebben koncentrálják a napfényt, naptükrök, amelyek több fényt tükröznek a napelem területére és automatikus követés, amely követi a napot, miközben az az égen mozog.

miből készülnek a napelemek és hogyan működnek?

a napelem, más néven napelem modul, technikailag PV vagy fotovoltaikus. Ez alkotja számos egyedi napelemek. Ezek a napelemek meghatározzák a napelem típusát.

néhány panel fekete, néhány kék színű. Néhánynak gyémánt fehér alakja van a vízszintes és függőleges vonalak között, és néhánynak nincs ilyen gyémántja.

a napelem színe, kialakítása és mérete a használt napelem típusától függ. A napelem alakját úgy tervezték, hogy maximálisan kihasználja a rendelkezésre álló területet, és a téglalap alakja csak “praktikusabbá” és olcsóbbá teszi a gyártást.

alapvetően a napelemes telepítésből származó villamosenergia-termelés magja a napelem.

sokféle napelem létezik. A jelenleg használt és a piacon elérhető három fő típus a következő:

• monokristályos vagy egy szilíciumkristály
  polikristályos vagy több szilíciumkristály
  vékonyréteg (lehet amorf szilícium vagy más anyagok, például kadmium, réz és gallium stb)

e három típusú napelem hatékonysága a következő:

• monokristályos: 22%
• polikristályos: 15%
• vékonyréteg: 10%

még a monokristályos napelemek legnagyobb hatékonysága sem túl jó laikus szempontból. Miért ilyen alacsony? Ezekben a rendkívül technológiai időkben hihetetlennek tűnik, hogy nem tudunk szuperhatékony fotovoltaikus cellákat használni az otthonokban.

miért olyan hatástalanok a napelemek?

ezek a napelemek annyira hatástalanok a gyártási folyamat, az anyag, amelyből készülnek, és az a folyamat, amellyel ezek az anyagok villamos energiát termelnek.

a nap fénye szintén energiacsomagokból vagy fotonokból áll. Ezek a fotonok megütik a napelemet, és energiájukat az anyagban lévő elektronokkal cserélik, amelyek elkezdenek áramlani a szilícium P-N csomópontjain, és áramot generálnak.

az energiaátalakítási folyamat és az energiaveszteség a folyamat során a napelemek előállításához használt napenergia (Szilícium) típusától függ.

a szilícium alapú napelemek esetében, amikor megkapják a nap energiájú fotonjait, energiájuk 23% – át elveszítik, mert nem elég energikusak ahhoz, hogy energiát adjanak a szilícium kristályrácsban lévő elektronoknak.

további 33% – uk olyan energikus, hogy amikor a napanyagba ütköznek, az energia hő formájában elvész.

körülbelül 16% – ot veszítenek el maguk az elektronok a folyamat során. Elméletileg a szilíciumból készült napelemek maximális hatékonysága körülbelül 33%, de gyakorlati célokra gyakorlatilag a kereskedelmi napelemek maximális hatékonysága 22%.

a szilícium alapú napelemeket laboratóriumi körülmények között 40%-os hatékonysággal regisztrálták, és más olyan anyagok is léteznek, amelyek fotovoltaikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek jelenleg túl drágák, így a szilícium napelemek jelenleg az egyetlen játék a városban.

a NASA Glenn Kutatóközpontja kifejlesztett egy hibrid napelemet, amely szilíciumból, vékonyréteg anyagokból és szelénből áll, 30-40%-os hatékonysággal.

ha a termelési költségeket csökkentik, ez lehet a napelemek jövője, a meglévő napelemek hatékonyságának kétszeresével.

Mi A Besugárzás És Az Insoláció?

a napelemekből származó villamosenergia-termelés hatékonysága a felületére eső napfény mennyiségétől is függ.

két szoláris kifejezés fontos a földre eső napenergia megértésében és annak mérésében. Ez egy módszer annak mérésére vagy kiszámítására, hogy mennyi villamos energiát tudunk előállítani a napelemünkből.

• a besugárzás a napfény teljesítménye (időegységenkénti energiamennyiség) egységnyi területre (Watt/négyzetkilométer). m vagy W / m2).
• az insoláció a napfény energiája egységnyi területre az idő múlásával (kilo Watt óra / négyzetméter. m vagy kWh/m2).

ha az insoláció magas, annál nagyobb a napelemekből származó villamosenergia-termelés és jobb hatékonyság. A rögzített napelemek esetében ez nem történik folyamatosan, mivel egész nap nem néznek a nap felé.

ez az oka annak, hogy a rögzített napelemek a nap közepén mindkét oldalon nem hatékonyak, még akkor sem, ha a napelem tömbje pontosan a legjobb szögben van a talajtól, és dél felé néz (ha az északi féltekén van).

hogyan lehet hatékonyabbá tenni a napelemeket egy napkoncentrátor használatával

a napkoncentrátor használata napelemekhez akár 40% – kal is növelheti hatékonyságukat. Néhány vállalat kereskedelmi forgalomba hozta ezt a technológiát, és elég hatékony, ha egy kicsit drága.

a Fresnel lencsének nevezett lencsét arra használják, hogy a napfényt a napelemre koncentrálják. Ezek a napelemek a lencse koncentrációjától függően készülnek. Az alacsony koncentrációjú lencsék szilíciumcellákkal működnek, és nem igényelnek követést vagy hűtést.

a közepes erősségű koncentrációs lencsék Szilícium, kadmium és tellurid napelemekkel működnek, amelyek hűtést és követést igényelnek.

a nagy koncentrációjú lencse több csomópontú vagy több anyagú cellával működik, és kiterjedt hűtést és követést igényel.

a koncentráló napelemek speciális módon készülnek – nem olyanok, mint a hagyományos napelemek. A napfény egy nagyon kis területre koncentrál, ahol a napelemet elhelyezik.

a napfény koncentrálása a hagyományos napelemekre nem sok haszna van, és károsíthatja a napelemet, mivel a túlzott besugárzás hőhöz vezet, ami egyébként is csökkenti az általános hatékonyságot.

a napelem hatékonyságának növelése tükrökkel – napelemes reflektorpanelek

a kutatás folyamatban van, és nagyon ígéretes a napelem rendszerek javítására. Az Egyesült Államok és India különböző kutatói megpróbálták tükröket hozzáadni a napelemek mellé. Ezek a tükrök meghatározott szögben tartva általában 30% – kal növelik a panelek villamosenergia-termelését.

kerülni kell a napelemek túlmelegedését, ha ezt a technológiát kereskedelmi forgalomba kívánják hozni, de áldás lesz a hidegebb régiók számára, ahol magas az insolációs szint. Az IEEE fotovoltaikus folyóiratában megjelent egyik munka bizonyítja a tükrök reflektorként történő sikeres használatát a napelemes gazdaságokban az energiatermelés növelése érdekében.

Hogyan növelhető a napelem teljesítménye a panel szögének optimalizálásával

ideális esetben a napelemnek merőlegesen kell néznie a nap felé, és ez akkor történik, ha a talajhoz képest meghatározott szögben van elhelyezve. Egy rögzített napelem egy meghatározott szögben a talajtól, a nap energia feltűnő napelem maximális csak a nap közepén.

ha az északi féltekén tartózkodik, a napelemnek dél felé kell néznie, ha a déli féltekén észak felé kell néznie. A napelem szöge, amelynél a Föld felszínétől el kell dönteni, a Föld különböző helyein eltérő.

számos számítás van a napelem pontos szögének eléréséhez, hogy maximális hatékonyságot érjen el egy adott helyen. Ennek ellenére a panel rögzített tájolása nem optimális a maximális energiatermelés eléréséhez. Ezeket a számításokat manuálisan vagy algoritmusok segítségével végezzük.

a legegyszerűbb a dőlésszög +15o a földrajzi szélesség télen és-15o a nyáron. Szintén a dőlésszög lehet változtatni négyszer egy évben, hogy a maximális hatékonyság egy fix napelem.

azonban a legjobb, ha folyamatosan nyomon követjük a nap mozgását, és az év minden szakában maximális energiát termelünk, ami drága, de sokkal magasabb megtérülést hoz a nyomkövető berendezés beruházásához.

a besugárzási vagy besugárzási szintek szezonális és regionális különbségei

a besugárzási szintek regionális eltéréseinek ellenőrzésére a NASA, mint a Power Data Access Viewer biztosítja a szabad forrást. Néhány alapvető információ megszerzése az éves insolációs szintről a helyén jó ötletet adhat a napenergia potenciáljáról és arról, hogy mennyi villamos energiát termelhet négyzetméterenként a napelemek.

hogyan lehet növelni a napelem kimenetét automatikus napelemes nyomkövetővel

a napraforgó, amely a nap minden mozgását követi. Ez az, ami valójában szükséges ahhoz, hogy a napelemek egész évben maximális hatékonyságot érjenek el.

nem tudjuk megállítani a felhők blokkolja a nap, így nyilvánvalóan veszít ott, de amikor a nap nyomon követi a napelem, mint egy napraforgó nem működik a maximális hatékonyságot.

a követés két típusa – egytengelyes és kéttengelyes.

az egytengelyes követés 20% – kal, a kéttengelyes követés pedig 30% – kal növeli a napelem teljesítményét.

az alábbi grafikon, amelyet az egy-és kéttengelyes követés hatékonyságáról szóló tanulmányban tettek közzé, bemutatja az egy-és kéttengelyes követési panelek összehasonlítását a rögzített panelekkel.

a rögzített rögzítésű napelem összehasonlítása a bal oldali grafikon egyetlen nyomkövetőjével és a jobb oldali grafikon kettős nyomkövetőjével fent látható.

a hajnali 8-kor és az esti 6-kor mért korai csúcsok egyértelműen jelzik a dual tracker potenciálját a napelemek hatékonyságának növelésére a nappali órákban. Ha napelemeinket úgy készíthetjük, hogy a napot kettős tengelyes forgáson keresztül kövessék, akkor ez lesz a legjobb dolog a hatékonyság növelése érdekében.

néhány motor és sugárzásérzékelő könnyen lehetővé teszi, és figyelembe kell venni minden háztartási napelemes létesítménynél.

hogyan mérjük a napelem teljesítményét

a napelem villamosenergia-teljesítménye multiméter néven ismert eszközzel mérhető. A multiméter méri az áramot, az ellenállást és a feszültséget bármely áramkörben.

a napelemnek teljes napfényt kell kapnia az optimális szögben a nap felé nézve, majd megtudhatja a napelem teljesítményét az adott esetben.

• Wattage = Amps x feszültség

a napelem teljesítményének kiszámításához áramerősséget és feszültséget kell kapnia a multiméterből, és meg kell szorozni őket.

ellenőrizze a panel hátulját vagy oldalát, hogy megtalálja-e a nyitott áramköri feszültséget (Voc) és az üzemi áramot (Imp). Figyelembe véve ezeket a referencia ellenőrizheti a napelem csatlakoztatásával a vezetékeket a multiméter és optimalizálja azt, hogy ellenőrizze az áram és a feszültség.

egy jó módja annak, hogy teszteljék a napelem watt kimenet egész tartományban, hogy van egy eszköz a rövidzárlat a vezetékeket (ez nem lesz sérült), és söpörni a feszültséget fel ez a maximális lépéseket mérésekor erősítők x volt minden lépésben.

ez egy nagyszerű módja annak, hogy levezetjük a kimeneti teljesítmény görbét, és megmutatja a kimeneti teljesítmény eltéréseit a különböző terheléseknél. A rövidzárlati áram (Isc) egyébként nagyon közel van a teljes teljesítményáramhoz, így nem káros a panelre.

kapcsolódó kérdések

miért néznek a napelemek dél felé?

a napelemeknek dél felé kell nézniük az északi féltekén, mivel a nap az égen ebben az irányban halad. A déli féltekén a napelemeknek észak felé kell nézniük.

hogyan készülnek a napelemek?

a monokristályos napelemeket egyetlen cső alakú szilíciumöntvényből növesztett egyedi napelemek összekapcsolásával állítják elő. A polikristályos napelemeket úgy állítják elő, hogy a szilíciumszeleteket nagy szilíciumkristályt képeznek, és összekapcsolják őket.

hogyan lehet maximalizálni a napelem hatékonyságát?

három általános módszert alkalmaznak a napelemek hatékonyságának maximalizálására: Napkoncentrátorok, amelyek intenzívebben koncentrálják a napfényt, naptükrök, amelyek több fényt tükröznek a napelem területére és automatikus követés, amely követi a napot, miközben az az égen mozog.