Come aumentare l’efficienza del pannello solare? Che cosa rende un pannello solare più efficiente?

Questa pagina può contenere link di affiliazione, si prega di consultare la nostra politica di divulgazione qui.

Efficienza di un pannello solare è un fattore importante quando lo si utilizza come una fonte di energia praticabile-maggiore è l’efficienza, allora l’installazione più conveniente sarà . La costante ricerca sta portando risultati, tuttavia, e lo sviluppo di questa tecnologia e il miglioramento dell’efficienza delle celle solari è l’area principale al centro dell’attenzione.

Quando gli scienziati iniziarono ad esplorare questa tecnologia nel 1839, prevedevano che l’efficienza delle celle solari avrebbe raggiunto l ‘ 1% di efficienza entro il 1948 – questo era considerato buono. Oggi abbiamo tecnologie di celle solari che raggiungono il 40% di efficienza o più, ma con un grande costo e generalmente utilizzato per sforzi specialistici come l’esplorazione spaziale della NASA.

Ma che dire di noi sulla terra?

Ci sono tre metodi comuni utilizzati per massimizzare l’efficienza del pannello solare: concentratori solari che concentrano la luce solare più intensamente, specchi solari che riflettono più luce sulla zona del pannello solare e auto-tracking, che segue il sole mentre si muove attraverso il cielo.

Di cosa sono fatte le celle solari e come funzionano?

Il pannello solare, noto anche come modulo solare, è tecnicamente definito fotovoltaico o fotovoltaico. È costituito da un numero di singole celle solari. Queste celle solari definiscono il tipo di pannello solare.

Alcuni pannelli sono neri e alcuni di colore blu. Alcuni hanno forme bianche diamante tra le linee orizzontali e verticali e alcuni non hanno quei diamanti.

Il colore, il design e la dimensione del pannello solare dipende dal tipo di cella solare utilizzata. La forma del pannello solare è progettata per ottenere il massimo utilizzo dell’area disponibile e la forma rettangolare lo rende solo più “pratico” e più economico da produrre.

Fondamentalmente, il nucleo della generazione di elettricità da un impianto solare è la cella solare.

Ci sono molti tipi di celle solari. I tre principali tipi che vengono utilizzati e sono disponibili in il mercato oggi sono:

• Mono-cristallino o singolo cristallo di silicio
  Poli-cristallino o multi-cristallo di silicio
  a film Sottile (può essere in silicio amorfo o di altre sostanze come il cadmio, il rame e gallio ecc)

L’efficienza di questi tre tipi di celle solari sono:

• Mono-cristallino : 22%
• Poli-cristallino: 15%
• Film sottile: 10%

Anche la massima efficienza dei pannelli solari monocristallini non è troppo buona dal punto di vista di un laico. Perché così basso? In questi tempi altamente tecnologici sembra incredibile che non possiamo avere celle fotovoltaiche super-efficienti da utilizzare nelle case.

Perché i pannelli solari sono così inefficienti?

Queste celle solari sono così inefficienti a causa del processo di produzione, del materiale di cui sono fatte e del processo con cui questi materiali generano energia elettrica.

La luce del sole è anche composta da pacchetti o fotoni di energia. Questi fotoni colpiscono il pannello solare e scambiano la loro energia con gli elettroni nel materiale che iniziano a fluire attraverso le giunzioni P-N di silicio e iniziano a generare corrente.

Il processo di conversione dell’energia e la perdita di energia all’interno del processo dipende dal tipo di materiale solare (silicio) utilizzato per realizzare le celle solari.

Nel caso delle celle solari a base di materiale siliconico, quando ricevono i fotoni energetici della luce del sole, perdono il 23% della loro energia perché non sono abbastanza energici da eccitare gli elettroni nel reticolo cristallino di silicio.

Un ulteriore 33% è così energico che quando colpiscono il materiale solare, l’energia viene persa sotto forma di calore.

Circa il 16% viene perso dagli elettroni stessi durante il processo. Teoricamente, le celle solari a base di silicio possono raggiungere la massima efficienza di circa il 33%, ma per scopi pratici praticamente la massima efficienza per i pannelli solari commerciali è del 22%.

Le celle solari a base di silicio sono state registrate con un’efficienza del 40% in condizioni di laboratorio e esistono altri materiali che hanno proprietà fotovoltaiche. Questi sono troppo costosi al momento in modo celle solari al silicio sono l’unico gioco in città per il momento.

Il Glenn Research Centre della NASA ha sviluppato una cella solare ibrida composta da silicio, materiali a film sottile e selenio con efficienze che vanno dal 30% al 40%.

Se il costo di produzione viene abbattuto, questo potrebbe essere il futuro delle celle solari con il doppio dell’efficienza delle celle solari esistenti.

Che cos’è l’irraggiamento e l’insolazione?

L’efficienza della produzione di elettricità da un pannello solare dipende anche dalla quantità di luce solare che cade sulla sua superficie.

Due termini solari utilizzati sono importanti per comprendere l’energia solare che cade sulla Terra e come la misuriamo. È un modo per misurare o calcolare quanta elettricità possiamo generare dal nostro pannello solare.

• L’irraggiamento è la potenza (quantità di energia per unità di tempo) della luce solare per unità di area (Watt/sq. m o W / m2).
• L’insolazione è l’energia della luce solare per unità di superficie nel tempo (chilo Watt ora / mq. m o kWh / m2).

Quando l’insolazione è alta, maggiore è la produzione di energia elettrica da pannelli solari e una migliore efficienza. Per i pannelli solari fissi questo non accade continuamente in quanto non affrontano il sole per tutto il giorno.

Questo è il motivo per cui i pannelli solari fissi sono inefficienti durante entrambi i lati di metà giornata, anche se l’array di pannelli solari è posizionato esattamente all’angolo migliore da terra ed è esposto a sud (se nell’emisfero settentrionale).

Come rendere i pannelli solari più efficienti utilizzando un concentratore solare

L’uso di un concentratore solare per i pannelli solari può aumentare la loro efficienza fino al 40%. Alcune aziende hanno commercializzato questa tecnologia ed è abbastanza efficiente, se un po ‘ costoso.

Una lente chiamata “lente di Fresnel” viene utilizzata per concentrare la luce solare sulla cella solare. Queste celle solari sono fatte a seconda del livello di concentrazione della lente. Le lenti a bassa concentrazione funzionano con celle di silicio e non richiedono tracciamento o raffreddamento.

Lenti a concentrazione media resistenza funzionano con celle solari al silicio, cadmio e tellururo che richiedono un po ‘ di raffreddamento e monitoraggio.

Lente ad alta concentrazione lavora con celle multi-giunzione o multi-materiale e richiede un ampio raffreddamento e tracciamento.

I pannelli solari a concentrazione sono realizzati in modo specifico – non sono come i pannelli solari tradizionali. La luce del sole si concentra su un’area molto piccola in cui è posizionata la cella solare.

Concentrare la luce solare su un pannello solare tradizionale non è molto utile e può danneggiare il pannello solare con un eccesso di irraggiamento che porta al calore, il che riduce comunque l’efficienza complessiva.

Aumentare l’efficienza del pannello solare con specchi-solar reflector panels

La ricerca è in corso, ed è molto promettente, per migliorare i sistemi di pannelli solari. Vari ricercatori negli Stati Uniti e in India hanno provato ad aggiungere specchi adiacenti ai pannelli solari. Questi specchi se tenuti ad angoli specifici tendono ad aumentare la produzione di elettricità dai pannelli fino al 30%.

Il surriscaldamento dei pannelli solari deve essere evitato se questa tecnologia deve essere commercializzata, ma sarà una benedizione per le regioni più fredde con alti livelli di insolazione. Un lavoro pubblicato nel Journal of Photovoltaic di IEEE dimostra il successo dell’uso di specchi come riflettori nelle fattorie solari per aumentare la sua produzione di energia.

Come aumentare la potenza del pannello solare ottimizzando l’angolo del pannello

Idealmente il pannello solare dovrebbe affrontare il sole perpendicolarmente e questo accade quando viene posizionato ad un angolo specifico rispetto al terreno. Per un pannello solare fisso con un angolo specifico da terra, l’energia del sole che colpisce un pannello solare è massima solo a metà giornata.

Se ci si trova nell’emisfero settentrionale, il pannello solare dovrebbe essere rivolto a sud e se nell’emisfero australe dovrebbe essere rivolto a Nord. L’angolo del pannello solare a cui dovrebbe essere inclinato dalla superficie terrestre è diverso per le diverse posizioni sulla Terra.

Ci sono numero di calcoli per raggiungere l’angolo esatto del pannello solare per ottenere la massima efficienza per una particolare posizione. Anche così, l’orientamento fisso del pannello non è ottimale per raggiungere la massima generazione di energia. Questi calcoli sono fatti manualmente o utilizzando algoritmi.

Il più semplice è mantenere l’angolo di inclinazione +15o di latitudine della posizione per l’inverno e-15o per l’estate. Anche l’angolo di inclinazione può essere cambiato quattro volte in un anno per ottenere la massima efficienza da un pannello solare fisso.

Tuttavia, è meglio tenere traccia del movimento del sole e generare la massima energia per tutto il periodo dell’anno, che è costoso ma porta rendimenti molto più elevati sull’investimento per le apparecchiature di tracciamento.

Differenze stagionali e regionali nei livelli di irradiazione o insolazione

Una fonte gratuita per il controllo delle variazioni regionali nei livelli di insolazione è fornita dalla NASA come Power Data Access Viewer. Ottenere alcune informazioni di base sul livello di insolazione annuale nella tua posizione può darti una buona idea del potenziale dell’energia solare e di quanta elettricità potresti generare per metro quadrato di pannelli solari.

Come aumentare l’uscita del pannello solare da inseguitore solare automatico

Il girasole che segue ogni movimento del sole. Questo è ciò che è effettivamente necessario per ottenere la massima efficienza da un pannello solare durante tutto l’anno.

Non possiamo fermare le nuvole che bloccano il sole, quindi ovviamente perdiamo là fuori, ma quando il sole viene tracciato dal pannello solare come fa un girasole, funziona alla sua massima efficienza.

I due tipi di inseguimento – asse singolo e doppio asse.

Singolo asse inseguimento aumenta la potenza di uscita dal pannello solare da 20% e doppio asse inseguimento aumenta da 30%.

Il grafico qui sotto pubblicato in uno studio sull’efficienza del tracciamento a singolo e doppio asse mostra il confronto tra i pannelli di tracciamento a singolo e doppio asse e quello dei pannelli fissi.

Il confronto di montaggio fisso pannello solare con singolo tracker sul grafico a sinistra e dual tracker sul grafico a destra può essere visto sopra.

I primi picchi alle 8 del mattino e alle 6 di sera indicano chiaramente il potenziale di dual tracker per aumentare l’efficienza dei pannelli solari attraverso le ore diurne. Se i nostri pannelli solari possono essere fatti per monitorare il sole attraverso la rotazione a doppio asse, sarà la cosa migliore da fare per aumentare l’efficienza.

Un paio di motori e sensore di radiazione lo rende facilmente possibile e dovrebbe essere considerato per tutte le installazioni solari domestiche.

Come misurare pannello solare potenza di uscita

Energia elettrica di uscita da un pannello solare può essere misurata da un dispositivo noto come multimetro. Un multimetro misura corrente, resistenza e tensione in qualsiasi circuito.

Il pannello solare dovrebbe essere sempre piena luce solare di fronte al sole con l’angolo ottimale e poi si scopre la potenza del pannello solare in quel particolare caso.

• Potenza = Amps x Tensione

Per calcolare la potenza di un pannello solare è necessario ottenere amperaggio e tensione dal multimetro e moltiplicarli insieme.

Controllare la parte posteriore o laterale del pannello per trovare la sua tensione a circuito aperto (Voc) e corrente di funzionamento come (Imp). Prendendo questi come riferimento è possibile controllare il pannello solare collegando i suoi fili al multimetro e ottimizzarlo per controllare corrente e tensione.

Un buon modo per testare un pannello solare watt di uscita in tutta la sua gamma è quello di avere un mezzo di corto circuito i cavi (non sarà danneggiato) e spazzare la tensione fino al suo massimo in passi durante la misurazione amplificatori x volt ad ogni passo.

Questo è un ottimo modo per derivare una curva di potenza di uscita e mostrerà eventuali discrepanze nella potenza di uscita per carichi diversi. La corrente di cortocircuito (Is) è molto vicina alla corrente di piena potenza, quindi non è dannosa per il pannello.

Domande correlate

Perché i pannelli solari sono rivolti a sud?

I pannelli solari dovrebbero essere rivolti a sud nell’emisfero settentrionale mentre il sole attraversa il cielo in quella direzione. Nell’emisfero meridionale i pannelli solari dovrebbero essere rivolti a nord.

Come vengono prodotti i pannelli solari?

I pannelli solari monocristallini sono fabbricati collegando singole celle solari cresciute da un singolo lingotto tubolare di silicio. I pannelli solari policristallini sono fabbricati tagliando fette di silicio formano un grande cristallo di silicio e collegandoli insieme.

Come posso massimizzare l’efficienza del pannello solare?

Ci sono tre metodi comuni utilizzati per massimizzare l’efficienza del pannello solare: concentratori solari che concentrano la luce solare più intensamente, specchi solari che riflettono più luce sulla zona del pannello solare e auto-tracking, che segue il sole mentre si muove attraverso il cielo.