Cum de a crește eficiența panoului Solar? Ce Face Un Panou Solar Mai Eficient?

Această pagină poate conține link-uri afiliate, vă rugăm să consultați politica noastră de dezvăluire aici.

eficiența unui panou solar este un factor important atunci când se utilizează ca o sursă de energie viabilă – mai mare eficiența atunci instalarea mai rentabilă va fi . Cercetarea constantă aduce totuși rezultate, iar dezvoltarea acestei tehnologii și îmbunătățirea eficienței celulelor solare este principalul domeniu în centrul atenției.

când oamenii de știință au început să exploreze această tehnologie în 1839, au prognozat că eficiența celulelor solare va atinge 1% eficiență până în 1948 – acest lucru a fost considerat a fi bun. Astăzi avem tehnologii cu celule solare care ating o eficiență de 40% sau mai mult, dar cu un cost mare și utilizate în general pentru eforturi specializate, cum ar fi explorarea spațială a NASA.

dar cum rămâne cu noi pe pământ?

există trei metode comune utilizate pentru a maximiza eficiența panoului solar: concentratoarele solare care concentrează mai intens lumina soarelui, oglinzile solare care reflectă mai multă lumină în zona panoului solar și urmărirea automată, care urmărește soarele în timp ce se mișcă pe cer.

din ce sunt făcute celulele solare și cum funcționează acestea?

panoul solar, cunoscut și sub numele de modul solar, este denumit tehnic PV sau fotovoltaic. Este alcătuit dintr-un număr de celule solare individuale. Aceste celule solare definesc tipul de panou solar.

unele panouri sunt negre și unele de culoare albastră. Unele au forme albe de diamant între liniile orizontale și verticale, iar altele nu au acele diamante.

culoarea, designul și dimensiunea panoului solar depind de tipul de celulă solară utilizată. Forma de panou solar este proiectat pentru a obține utilizarea maximă a zonei disponibile și Forma Dreptunghi doar face mai „la îndemână” și mai ieftin pentru fabricarea.

practic, nucleul generării de energie electrică dintr-o instalație solară este celula solară.

există multe tipuri de celule solare. Principalele trei tipuri care sunt utilizate și sunt disponibile pe piață astăzi sunt:

• cristal Mono-cristalin sau cu un singur siliciu
  cristal Poli-cristalin sau multi-siliciu
  film subțire (poate fi siliciu amorf sau alte substanțe precum cadmiu, cupru și galiu etc)

eficiența acestor trei tipuri de celule solare sunt:

• Mono-cristalin: 22%
• Poli-cristalin: 15%
• film subțire: 10%

chiar și cea mai mare eficiență a panourilor solare monocristaline nu este prea bună din perspectiva unui om laic. De ce atât de scăzut? În aceste vremuri extrem de tehnologice, pare incredibil că nu putem avea celule fotovoltaice super-eficiente pentru a le folosi în case.

de ce sunt panourile solare atât de ineficiente?

aceste celule solare sunt atât de ineficiente din cauza procesului de fabricație, a materialului din care sunt fabricate și a procesului prin care aceste materiale generează energie electrică.

lumina soarelui este, de asemenea, alcătuită din pachete sau fotoni de energie. Acești fotoni lovesc panoul solar și își schimbă energia cu electronii din material care încep să curgă prin joncțiunile P-N de siliciu și încep să genereze curent.

procesul de conversie a energiei și pierderea de energie în cadrul procesului depinde de tipul de material solar (siliciu) utilizat pentru a face celulele solare.

în cazul celulelor solare pe bază de material de siliciu, atunci când primesc fotonii energetici ai luminii solare, ei pierd 23% din energia lor, deoarece nu sunt suficient de energici pentru a energiza electronii din rețeaua cristalină de siliciu.

alți 33% Sunt atât de energici încât atunci când lovesc Materialul solar, energia se pierde sub formă de căldură.

aproximativ 16% este pierdut de electronii înșiși în timpul procesului. Teoretic, celulele solare fabricate din siliciu pot atinge o eficiență maximă de aproximativ 33%, dar în scopuri practice, practic, eficiența maximă pentru panourile solare comerciale este de 22%.

celulele solare pe bază de siliciu au fost înregistrate la o eficiență de 40% în condiții de laborator și există alte materiale care au proprietăți fotovoltaice. Acestea sunt prea scumpe în acest moment, astfel încât celulele solare din siliciu sunt singurul joc din oraș pentru moment.

Centrul de cercetare Glenn al NASA a dezvoltat o celulă solară hibridă formată din siliciu, materiale cu film subțire și seleniu, cu eficiențe cuprinse între 30% și 40%.

dacă costul de producție este redus, acesta ar putea fi viitorul celulelor solare cu o eficiență dublă a celulelor solare existente.

Ce Este Iradierea Și Insolarea?

eficiența producției de energie electrică de la un panou solar depinde, de asemenea, de cantitatea de lumină solară care cade pe suprafața sa.

doi termeni solari folosiți sunt importanți în înțelegerea energiei solare care cade pe Pământ și a modului în care o măsurăm. Este un mod de a măsura sau calcula câtă energie electrică putem genera din panoul nostru solar.

• iradianța este puterea (cantitatea de energie pe unitate de timp) a luminii solare pe unitate de suprafață (Watt/sq. m sau W / m2).
• insolația este energia luminii solare pe unitatea de suprafață în timp (kilogram Watt oră / mp). m sau kWh / m2).

când insolația este ridicată, cu atât este mai mare producția de energie electrică din panourile solare și o eficiență mai bună. Pentru panourile solare fixe acest lucru nu se întâmplă continuu, deoarece nu se confruntă cu soarele pe tot parcursul zilei.

acesta este motivul pentru care panourile solare fixe sunt ineficiente în timpul ambelor părți ale zilei, chiar dacă matricea panoului solar este plasată Exact la cel mai bun unghi față de sol și este orientată spre sud (dacă este în emisfera nordică).

cum se fac panourile solare mai eficiente folosind un concentrator solar

utilizarea unui concentrator solar pentru panourile solare poate crește eficiența acestora până la 40%. Unele companii au comercializat această tehnologie și este destul de eficientă, dacă este puțin costisitoare.

o lentilă numită ‘lentilă Fresnel’ este utilizată pentru a concentra lumina soarelui pe celula solară. Aceste celule solare sunt realizate în funcție de nivelul de concentrație al lentilei. Lentilele cu concentrație scăzută funcționează cu celule de siliciu și nu necesită urmărire sau răcire.

lentilele cu concentrație medie de rezistență funcționează cu celule solare de siliciu, cadmiu și telur care necesită o răcire și urmărire.

lentila cu concentrație ridicată funcționează cu celule multi-joncțiune sau multi-material și necesită răcire și urmărire extinse.

panourile solare concentrate sunt realizate într – un mod specific-nu sunt ca panourile solare tradiționale. Lumina soarelui se concentrează pe o zonă foarte mică în care este plasată celula solară.

concentrarea luminii solare pe un panou solar tradițional nu este prea utilă și poate dăuna panoului solar cu iradiere excesivă care duce la căldură, ceea ce reduce oricum eficiența generală.

creșterea eficienței panoului solar cu oglinzi – panouri reflectoare solare

cercetarea este în curs de desfășurare și este foarte promițătoare pentru îmbunătățirea sistemelor de panouri solare. Diverși cercetători din SUA și India au încercat să adauge oglinzi adiacente panourilor solare. Aceste oglinzi, atunci când sunt ținute la unghiuri specifice, tind să crească producția de energie electrică din panouri cu până la 30%.

supraîncălzirea panourilor solare trebuie evitată dacă această tehnologie va fi comercializată, dar va fi o binecuvântare pentru regiunile mai reci cu niveluri ridicate de insolație. O lucrare publicată în IEEE ‘s Journal of fotovoltaic’ s demonstrează utilizarea cu succes a oglinzilor ca reflectoare în fermele solare pentru a-și crește producția de energie.

cum să măriți puterea panoului solar prin optimizarea unghiului panoului

în mod ideal, panoul solar ar trebui să fie orientat spre soare perpendicular și acest lucru se întâmplă atunci când este plasat la un anumit unghi în raport cu solul. Pentru un panou solar fix la un anumit unghi față de sol, energia soarelui care lovește un panou solar este maximă numai în timpul zilei.

dacă vă aflați în emisfera nordică, panoul solar ar trebui să fie orientat spre sud și dacă în emisfera sudică ar trebui să fie orientat spre nord. Unghiul panoului solar la care ar trebui să fie înclinat de la suprafața Pământului este diferit pentru diferite locații de pe Pământ.

există un număr de calcule pentru a ajunge la unghiul exact al panoului solar pentru a obține o eficiență maximă pentru o anumită locație. Chiar și așa, orientarea fixă a panoului nu este optimă pentru atingerea generării maxime de energie. Aceste calcule se fac fie manual, fie folosind algoritmi.

cel mai simplu este păstrarea unghiului de înclinare +15O de latitudine a locației pentru iarnă și-15o pentru vară. De asemenea, unghiul de înclinare poate fi schimbat de patru ori într-un an pentru a obține o eficiență maximă de la un panou solar fix.

cu toate acestea, cel mai bine este să urmăriți mișcarea soarelui și să generați energie maximă tot timpul anului, ceea ce este scump, dar aduce randamente mult mai mari ale investiției pentru echipamentul de urmărire.

diferențe sezoniere și regionale în nivelurile de iradiere sau de insolație

o sursă gratuită pentru verificarea variațiilor regionale ale nivelurilor de insolație este furnizată de NASA ca vizualizator de acces la date. Obținerea unor informații de bază despre nivelul anual de insolație la locația dvs. vă poate oferi o idee bună despre potențialul energiei solare și cât de multă energie electrică ați putea genera pe metru pătrat de panouri solare.

cum de a crește producția de panou solar de tracker solar automat

floarea-soarelui care urmează fiecare mișcare a soarelui. Aceasta este ceea ce este de fapt necesar pentru a obține o eficiență maximă de la un panou solar pe tot parcursul anului.

nu putem opri norii care blochează soarele, așa că, evident, pierdem acolo, dar când soarele este urmărit de panoul solar, așa cum face o floarea-soarelui, acesta funcționează la eficiența maximă.

cele două tipuri de urmărire – axă unică și axă dublă.

urmărirea cu o singură axă crește puterea de ieșire de la panoul solar cu 20%, iar urmărirea cu două axe crește cu 30%.

graficul de mai jos publicat într-un studiu realizat privind eficiența urmăririi pe o singură și pe două axe arată Compararea panourilor de urmărire pe o singură și pe două axe cu cea a panourilor fixe.

comparația panoului solar cu montare fixă cu un singur tracker pe graficul din stânga și tracker dual pe graficul din dreapta poate fi văzut mai sus.

vârfurile timpurii de la 8 dimineața și 6 seara indică în mod clar potențialul dual tracker de a crește eficiența panourilor solare în timpul zilei. Dacă panourile noastre solare pot fi făcute pentru a urmări soarele prin rotație cu două axe, va fi cel mai bun lucru de făcut pentru a crește eficiența.

un cuplu de motoare și senzor de radiații face ușor posibil și ar trebui să fie luate în considerare pentru toate instalațiile solare interne.

cum se măsoară puterea panoului solar

producția de energie electrică de la un panou solar poate fi măsurată printr-un dispozitiv cunoscut sub numele de multimetru. Un multimetru măsoară curentul, rezistența și tensiunea în orice circuit.

panoul solar ar trebui să fie obtinerea plin lumina soarelui de la soare cu care se confruntă la unghiul optim și apoi veți afla puterea de panou solar la acel caz special.

• Wattage = amperi X Voltage

pentru a calcula puterea unui panou solar, trebuie să obțineți amperaj și tensiune de la multimetru și să le multiplicați împreună.

verificați partea din spate sau partea laterală a panoului pentru a găsi tensiunea circuitului deschis (Voc) și curentul de funcționare as (Imp). Luând acestea ca referință, puteți verifica panoul solar conectând firele sale la multimetru și optimizați-l pentru a verifica curentul și tensiunea.

o modalitate bună de a testa o ieșire de wați a panoului solar în întreaga sa gamă este de a avea un mijloc de scurtcircuitare a cablurilor (nu va fi deteriorat) și de a mătura tensiunea până la maxim în pași în timp ce măsurați amperi x volți la fiecare pas.

aceasta este o modalitate foarte bună de a obține o curbă de ieșire de putere și va arăta orice discrepanțe în puterea de ieșire pentru sarcini diferite. Curentul de scurtcircuit (Isc) este oricum foarte aproape de curentul complet de putere, deci nu este dăunător panoului.

întrebări înrudite

de ce panourile solare sunt orientate spre sud?

panourile solare ar trebui să fie orientate spre sud, în emisfera nordică, în timp ce soarele traversează cerul în această direcție. În emisfera sudică, panourile solare ar trebui să fie orientate spre nord.

cum sunt fabricate panourile solare?

panourile solare monocristaline sunt fabricate prin conectarea celulelor solare individuale crescute dintr-un singur lingou tubular de siliciu. Panourile solare policristaline sunt fabricate prin tăierea felii de siliciu formează un cristal de siliciu mare și conectarea acestora împreună.

Cum pot maximiza eficiența panoului solar?

există trei metode comune utilizate pentru a maximiza eficiența panoului solar: concentratoarele solare care concentrează mai intens lumina soarelui, oglinzile solare care reflectă mai multă lumină în zona panoului solar și urmărirea automată, care urmărește soarele în timp ce se mișcă pe cer.