como aumentar a eficiência do Painel Solar? O Que Torna Um Painel Solar Mais Eficiente?

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a eficiência de um painel solar é um fator importante ao usá – lo como uma fonte de energia viável-quanto maior a eficiência, maior será a instalação mais econômica . No entanto, pesquisas constantes estão trazendo resultados, e o desenvolvimento dessa tecnologia e a melhoria da eficiência das células solares são a principal área em foco.Quando os cientistas começaram a explorar essa tecnologia em 1839, eles previram que a eficiência das células solares atingiria 1% de eficiência em 1948 – isso foi considerado bom. Hoje temos tecnologias de células solares atingindo 40% de eficiência ou mais, mas com um grande custo e geralmente usado para empreendimentos especializados como a exploração espacial da NASA.Mas e nós na terra?Existem três métodos comuns usados para maximizar a eficiência do painel solar: concentradores solares que concentram a luz solar mais intensamente, espelhos solares que refletem mais luz na área do painel solar e rastreamento automático, que segue o sol à medida que se move pelo céu.

do que são feitas as células solares e como elas funcionam?

o painel solar, também conhecido como módulo solar, é tecnicamente denominado PV ou fotovoltaico. É composto por várias células solares individuais. Essas células solares definem o tipo de painel solar.

alguns painéis são pretos e alguns de cor Azul. Alguns têm formas brancas de diamante entre as linhas horizontal e vertical e alguns não têm esses diamantes.

a cor, o design e o tamanho do painel solar dependem do tipo de célula solar usada. A forma do painel solar é projetada obter o uso máximo da área disponível e a forma do retângulo apenas faz mais “acessível” e mais barato fabricar.Basicamente, o núcleo de geração de eletricidade a partir de uma instalação solar é a célula solar.

existem muitos tipos de células solares. Os três principais tipos que estão sendo utilizados e que estão disponíveis no mercado hoje são:

• Mono-cristalino ou de silicone único cristal
  Poli-cristalino ou multi-silício de cristal
  de filme Fino (pode ser de silício amorfo ou de outras substâncias como chumbo, cádmio, cobre e gálio, etc)

A eficiência destes três tipos de células solares são:

• Mono-cristalino : 22%
• Poli-cristalino: 15%
• película fina: 10%

até Mesmo a mais alta eficiência de painéis solares monocristalinos não é muito bom a partir de um pôr-do homem perspectiva. Por que tão baixo? Nestes tempos altamente tecnológicos, parece incrível que não possamos ter células fotovoltaicas supereficientes para usar em casas externas.Por que os painéis solares são tão ineficientes?

essas células solares são tão ineficientes por causa do processo de fabricação, do material de que são feitas e do processo pelo qual esses materiais geram energia elétrica.

a luz do sol também é composta de pacotes ou fótons de energia. Esses fótons atingem o painel solar e trocam sua energia com elétrons no material que começam a fluir através das junções P-N de silício e começam a gerar corrente.

processo de conversão de energia e a perda de energia dentro do processo depende do tipo de material solar (silício) usado para fazer células solares.No caso de células solares baseadas em material de silício, quando recebem fótons energéticos de luz do sol, eles perdem 23% de sua energia porque não são energéticos o suficiente para energizar elétrons na rede de cristal de silício.

outros 33% são tão energéticos que, quando atingem o material solar, a energia é perdida na forma de calor.

cerca de 16% é perdido pelos próprios elétrons durante o processo. Teoricamente, as células solares feitas de silício podem atingir a eficiência máxima de cerca de 33%, mas para fins práticos praticamente a eficiência máxima para painéis solares comerciais é de 22%.

Células Solares À Base de silício foram registradas com 40% de eficiência em condições de laboratório e existem outros materiais que possuem propriedades fotovoltaicas. Estes são muito caros no momento, então as células solares de silício são o único jogo na cidade no momento.O Glenn Research Center da NASA desenvolveu uma célula solar híbrida composta de silício, materiais de filme fino e selênio com eficiências que variam de 30% a 40%.Se o custo de produção for reduzido, este poderia ser o futuro das células solares com o dobro da eficiência das células solares existentes.

O Que É Irradiação E Insolação?

a eficiência da produção de eletricidade a partir de um painel solar também depende da quantidade de luz solar que cai em sua superfície.Dois termos solares usados são importantes para entender a energia solar que cai na terra e como a medimos. É uma maneira de medir ou calcular a quantidade de eletricidade que podemos gerar a partir do nosso painel solar.

• a irradiância é a potência (quantidade de energia por unidade de tempo) da luz solar por unidade de área (Watt/sq. m ou W / m2).
• insolação é a energia da luz solar por unidade de área ao longo do tempo (quilo Watt hora / sq. m ou kWh / m2).

quando a insolação é alta, maior a produção de eletricidade a partir de painéis solares e melhor eficiência. Para painéis solares fixos, isso não acontece continuamente, pois eles não enfrentam o sol ao longo do dia.Esta é a razão pela qual os painéis solares fixos são ineficientes durante ambos os lados do Meio-dia, mesmo que a matriz do painel solar seja colocada exatamente no melhor ângulo do solo e esteja voltada para o sul (se no hemisfério norte).

como tornar os painéis solares mais eficientes usando um concentrador solar

o uso de um concentrador solar para painéis solares pode aumentar sua eficiência em até 40%. Algumas empresas comercializaram essa tecnologia e é bastante eficiente, se um pouco caro.

uma lente chamada “Lente Fresnel” é usada para concentrar a luz solar na célula solar. Essas células solares são feitas dependendo do nível de concentração da lente. As lentes de baixa concentração funcionam com células de silício e não requerem rastreamento ou resfriamento.

as lentes de concentração de força média funcionam com células solares de silício, cádmio e telureto que requerem algum resfriamento e rastreamento.

lente de alta concentração trabalhar com multi-junção ou multi-material de célula e exigem extensa refrigeração e rastreamento.

os painéis solares concentrados são feitos de uma forma específica-eles não são como os painéis solares tradicionais. A luz solar concentra-se em uma área muito pequena onde a célula solar é colocada.

concentrar a luz solar em um painel solar tradicional não é muito útil e pode prejudicar o painel solar com excesso de irradiância que leva ao calor, o que também reduz a eficiência geral de qualquer maneira.

aumentar a eficiência do painel solar com espelhos-painéis Refletores solares

a Pesquisa está em andamento, e é muito promissor, para melhorar os sistemas de painéis solares. Vários pesquisadores nos EUA e na Índia tentaram adicionar espelhos adjacentes aos painéis solares. Esses espelhos, quando mantidos em ângulos específicos, tendem a aumentar a produção de eletricidade a partir de painéis de até 30%.O aquecimento excessivo de painéis solares deve ser evitado se essa tecnologia for comercializada, mas será uma bênção para regiões mais frias com altos níveis de insolação. Um trabalho publicado no Journal of Photovoltaic do IEEE prova o uso bem-sucedido de espelhos como refletores em fazendas solares para aumentar sua produção de energia.

como aumentar a energia do painel solar otimizando o ângulo do painel

idealmente, o painel solar deve enfrentar o sol perpendicularmente e isso acontece quando ele é colocado em um ângulo específico em relação ao solo. Para um painel solar fixo em um ângulo específico do solo, a energia do sol atingindo um painel solar é máxima apenas durante o meio do dia.Se você estiver no hemisfério norte, o painel solar deve ficar voltado para o sul e, se estiver no hemisfério sul, deve ficar voltado para o Norte. O ângulo do painel solar no qual ele deve ser inclinado da superfície da Terra é diferente para diferentes locais na Terra.

há um número de cálculos para chegar ao ângulo exato do painel solar para obter a máxima eficiência para um determinado local. Mesmo assim, a orientação fixa do painel não é ideal para atingir a geração máxima de energia. Esses cálculos são feitos manualmente ou usando algoritmos.

o mais simples é manter o ângulo de inclinação + 15o de latitude do local para o inverno e-15o para o verão. Além disso, o ângulo de inclinação pode ser alterado quatro vezes em um ano para obter a máxima eficiência de um painel solar fixo.

no entanto, é melhor continuar acompanhando o movimento do sol e gerar energia máxima em toda a época do ano, o que é caro, mas traz retornos muito maiores sobre o investimento para o equipamento de rastreamento.

diferenças sazonais e regionais nos níveis de irradiação ou insolação

uma fonte livre para verificar variações regionais nos níveis de insolação é fornecida pela NASA como o Visualizador de acesso a dados de energia. Obter algumas informações básicas sobre o nível de insolação anual em sua localização pode lhe dar uma boa idéia sobre o potencial da energia solar e quanta eletricidade você poderia gerar por metro quadrado de painéis solares.

como aumentar a saída do painel solar pelo rastreador solar automático

o girassol que segue cada movimento do sol. Isso é o que é realmente necessário para obter a máxima eficiência de um painel solar durante todo o ano.Não podemos parar as nuvens bloqueando o sol, então obviamente perdemos lá fora, mas quando o sol é rastreado pelo painel solar como um girassol, ele está operando com sua máxima eficiência.

os dois tipos de rastreamento – eixo único e eixo duplo.O rastreamento de eixo único aumenta a potência do painel solar em 20% e o rastreamento de eixo duplo aumenta em 30%.

o gráfico abaixo publicado em um estudo feito sobre a eficiência do rastreamento de eixo único e duplo mostra a comparação de painéis de rastreamento de eixo único e duplo com o de painéis fixos.

a comparação do painel solar de montagem fixa com rastreador único no gráfico esquerdo e rastreador Duplo no gráfico direito pode ser vista acima.

os picos iniciais às 8 da manhã e às 6 da noite indicam claramente o potencial do Dual tracker para aumentar a eficiência dos painéis solares durante o dia. Se nossos painéis solares podem ser feitos para rastrear o sol através da rotação de eixo duplo, será a melhor coisa a fazer para aumentar a eficiência.

um par de Motores e sensor de radiação torna facilmente possível e deve ser considerado para todas as instalações solares domésticas.

Como medir a saída de energia do painel solar

a saída de eletricidade de um painel solar pode ser medida por um dispositivo conhecido como multímetro. Um multímetro mede corrente, resistência e tensão em qualquer circuito.

o painel solar deve estar recebendo luz solar total de frente para o sol no ângulo ideal e, em seguida, você descobrir a potência do painel solar nessa instância particular.

• potência = Amps x tensão

para calcular a potência de um painel solar, você precisa obter amperagem e tensão do multímetro e multiplicá-los juntos.

Verifique a parte traseira ou lateral do painel para encontrar sua tensão de circuito aberto (Voc) e Corrente de operação como (Imp). Tomando estes como referência, você pode verificar o painel solar conectando seus fios ao multímetro e otimizá-lo para verificar a corrente e a tensão.

uma boa maneira de testar uma saída de watts de painel solar em toda a sua faixa é ter um meio de curto-circuito dos cabos (não será danificado) e varrer a tensão até o máximo em etapas enquanto mede amps x volts em cada etapa.

esta é uma ótima maneira de derivar uma curva de saída de energia e mostrará quaisquer discrepâncias na potência de saída para diferentes cargas. A corrente de curto-circuito (Isc) está muito próxima da Corrente de potência total de qualquer maneira, por isso não é prejudicial ao painel.

perguntas relacionadas

por que os painéis solares enfrentam o sul?

os painéis solares devem ficar voltados para o sul no hemisfério norte à medida que o sol percorre o céu nessa direção. No hemisfério sul, os painéis solares devem ficar voltados para o Norte.

como os painéis solares são fabricados?

os painéis solares monocristalinos são fabricados conectando células solares individuais cultivadas a partir de um único lingote tubular de silício. Os painéis solares policristalinos são fabricados cortando fatias de silício formam um grande cristal de silício e conectando-os.

como maximizo a eficiência do painel solar?Existem três métodos comuns usados para maximizar a eficiência do painel solar: concentradores solares que concentram a luz solar mais intensamente, espelhos solares que refletem mais luz na área do painel solar e rastreamento automático, que segue o sol à medida que se move pelo céu.