Koduse päikeseenergia salvestusruumi ja rakenduste tõhususe suurendamine 101

Kodused päikesepaneelide investeeringud kasvavad pidevalt kogu maailmas. See on tingitud mõnest tegurist. Üks on see, et päikesepaneelide efektiivsus on viimastel aastatel märkimisväärselt suurenenud. Kuna valitsused on seadnud ambitsioonikad null-eesmärgid, on taastuvenergia võimaluste omaksvõtmine süsinikdioksiidi mõju vähendamiseks muutunud tänapäeva maailmas trendiks.

Kodu päikesepaneelid ja päikesesüsteemi tarvikud on hea hinna ja kvaliteedi suhtega. Mõned inimesed ei võta aga piisavalt meetmeid päikesepaneelide eluea tõhususe säilitamiseks. Nende paneelid ei tooda nii palju elektrit kui peaks, mis maksab raha. 

Koduomanikud saavad päikeseenergia salvestamise ja kasutamise tõhususe säilitamiseks võtta mitmeid meetmeid. Siin on meie peamised soovitused, kuidas muuta päikesepaneelid tõhusamaks, et saaksime suurima potentsiaalse elektritootmise.

Mis on päikeseenergia efektiivsus? 

Fotogalvaanilisele (PV) seadmele paistva päikeseenergia protsent, mis muundatakse kasutatavaks elektrienergiaks, nimetatakse elektrienergia muundamise efektiivsuseks. PV seade. Uuringute peamine eesmärk on suurendada selle konversiooni efektiivsust, kuna see vähendab kulusid PV tehnoloogiate et nad saaksid konkureerida teiste energiaallikatega.

PV rakud ei muuda alati 100% päikesest energiaks. Suurem osa sellest on tegelikult kadunud. Päikesepatarei võime muuta päikesevalgust, mida see saab rakenduseks ja aku energia salvestamine on piiratud mitmesuguste disainielementidega. Neid aspekte silmas pidades saab projekteerimisel saavutada suurema tõhususe.

Selleks, et hinnata elemendi tootva võimsuse hulka, hindavad teadlased fotogalvaanilise (PV) seadme jõudlust. Vool ja pinge koos toodavad elektrienergiat. Voolu ja pinge näidiku vahelised seosed a PV seadeelektrilised omadused. 

Elementi või mooduli genereeritud vool ja pinge muutuvad vastavalt Ohmi seadusele, kui seadme kahele klemmile on kinnitatud konkreetne "koormustakistus" (vool läbi kahe punkti vahelise juhtme on otseselt võrdeline potentsiaali erinevusega kaks punkti). Tõhususe määramiseks mõõdetakse erinevatele koormustakistustele tekitatud voolu ja pinget, allutades elemendile konstantse standardse valguse taseme ja hoides ühtlast elemendi temperatuuri.

Kuidas mõõta päikeseenergia efektiivsust?

Kõige laialdasemalt kasutatav parameeter ühe päikesepatarei jõudluse võrdlemiseks teisega on efektiivsus. Päikesepatarei kasutegur on defineeritud kui energiatootmise ja päikeselt sissetuleva energia suhe. 

Lisaks päikesepatarei jõudluse kajastamisele mõjutavad efektiivsust langeva päikesevalguse spekter ja intensiivsus ning päikesepatarei temperatuur. 

Sellest tulenevalt tuleb ühe seadme jõudluse võrdlemiseks teisega hoolikalt kontrollida parameetreid, mille alusel tõhusust mõõdetakse. 

Maapealseid päikesepatareisid mõõdetakse temperatuuril 25°C ja AM1.5 tingimustes. AM0 tingimustes mõõdetakse kosmoses kasutamiseks mõeldud päikesepatareid.

Leht Päikesepatareide efektiivsuse tulemused sisaldavad uusimaid kõrgeima efektiivsusega päikesepatareide tulemusi.

Päikesepatarei kasutegur on defineeritud kui osa langevast võimsusest, mis on muundatud elektriks ja arvutatakse järgmiselt:

Päikesepaneeli elektrivõimsuse mõõtmiseks saab kasutada multimeetrit. Igas vooluringis mõõdab multimeeter voolu, takistust ja pinget.

Päikesepaneel peaks saama täielikku päikesevalgust, olles päikese poole optimaalse nurga all, ja sel ajal tuleks määrata päikesepaneeli võimsus.

Päikeseenergia tõhusust mõjutavad tegurid

Päikesepaneelid on võimelised muutma üle 22% päikeseenergiast kasutatavaks energiaks, võttes arvesse selliseid tegureid nagu paigaldamine, orientatsioon, ilmastikutingimused jne. Päikeseenergiasüsteemide jõudlus sõltub paneelidele langeva päikesevalguse hulgast ja selle tulemus määrab päikesepaneelide efektiivsuse.

Mitte kogu päikesevalgus, mis lööb a fotogalvaaniline element muundatakse elektriks. Tegelikult on suurem osa sellest kadunud. Päikesepatarei konstruktsiooni mitmesugused aspektid aitavad kaasa elemendi võimele muundada vastuvõetud päikesevalgust. Neid kaalutlusi silmas pidades saab projekteerimisel saavutada suurema tõhususe.

Mitme ribavahega neeldumismaterjaliga valguselemendid suurendavad efektiivsust, eraldades päikesespektri väiksemateks prügikastideks, millest igaühel on suurem termodünaamilise efektiivsuse piir.

Mõned päikeseenergia tõhusust mõjutavad tegurid on järgmised:

Lainepikkus

Footonid ehk energiapaketid on valguse ehitusplokid ning neid on erineva energia ja lainepikkusega. Planeedi pinnale ulatuva päikesevalguse lainepikkused ulatuvad ultraviolettkiirgusest infrapunani. Mõned footonid peegelduvad, kui valgus tabab päikesepatarei pinda, samas kui teised liiguvad otse läbi. 

Mõne neeldunud footoni energia muundatakse soojuseks. Ülejäänud omavad piisavalt energiat, et vabastada elektronid oma aatomisidemetest, mille tulemuseks on laengukandjad ja elektrivool.

Rekombinatsioon

"Laengukandja", näiteks negatiivselt laetud elektron, võib liikuda läbi pooljuhi ühe teena, mille kaudu elektrivool läbib seda. "Auk", mis tähistab elektroni puudumist materjalis ja toimib positiivse laengukandjana, on teist tüüpi laengukandja. 

Elektron võib uuesti ühineda pärast kokkupuudet auguga, tühistades nende panuse elektrivoolu. 

Meetod, mille abil päikesepatareis elektrit toodetakse, pööratakse ümber otsese rekombinatsiooni teel, mille käigus põrkuvad kokku valguse tekitatud elektronid ja augud, rekombineerivad ja kiirgavad footoni. See on üks peamisi tootlikkust pärssivaid asju.

Kui elektronid või augud puutuvad kokku lisandiga, kristallstruktuuri veaga või liidesega, nimetatakse seda protsessi kaudseks rekombinatsiooniks. See võimaldab energiat soojusena vabastada.

Temperatuur

Madalad temperatuurid on tavaliselt päikesepatareide jaoks parimad. Kõrgematest temperatuuridest tingitud pooljuhtide nihkeomaduste tulemusel tekib mõõdukas voolu suurenemine, kuid palju suurem pinge langus. 

Äärmuslik temperatuuri tõus võib kahjustada ka raku ja teiste moodulite materjale, vähendades nende tööiga. Kuna suurem osa rakke tabavast päikesevalgusest muundub soojuseks, suurendab tõhus soojusjuhtimine tõhusust ja eluiga.

Peegeldus

Vähendades raku pinnalt peegelduva valguse hulka, saab tõhusust parandada. Näiteks töötlemata räni peegeldab rohkem kui 30% seda tabavast valgusest. Peegeldust vähendavad peegeldusvastased pinnakatted ja tekstureeritud pinnad. Tumesinine või must värv näitab kõrge efektiivsusega rakku.

Miks me peame päikeseenergia efektiivsust suurendama?

Kui ruumi napib, on tõhusus ülioluline. Ruumi ei pruugi olla palju, kui inimesed tahavad nulliga kodu ja soovivad, et nende katus toodaks kogu majapidamise jaoks vajaliku elektrienergia.

Suurem osa elamute päikesesüsteemidest on katusele paigaldatud, kuid mitte kõik katused ei sobi päikeseenergia tootmiseks varjude ja keeruliste katusejoonte tõttu, mis piiravad paneelide paigaldamist. 

Maksimaalse energiatootmise jaoks on soovitav paigutada päikesepaneelid lõuna poole. Tõhusamate paneelide kasutamisega suureneb genereeritava energia koguhulk.

Kuna uued tulevased tehnoloogilised edusammud pakuvad suuremat energiatootmist väiksemas ruumis, on päikesepaneelide tõhususe suurenemine sageli uudiste pealkirjades. Energiakogust, mida saab toota teatud kogusest päikesevalgusest, nimetatakse selle efektiivsuseks. Süsteem võib toota rohkem energiat, mida tõhusam see on.

Päikesepaneelide efektiivsus pole kunagi olnud kõrgem. Selle tulemusena on nüüd saadaval rohkem tõhusaid päikesepaneele kui kunagi varem ja seetõttu on see oluline ka kodumajapidamiste jaoks päikeseenergia tõhususe suurendamiseks.

Päikeseenergia tõhususe suurendamise viisid

Kui käsitleda päikeseenergiat elujõulise toiteallikana, on päikesepaneeli tõhusus ülioluline; mida parem on kasutegur, seda soodsam oleks paigaldus. 

Käimasolev uurimistöö on aga vilja kandmas ning koondumise võtmevaldkond on selle tehnoloogia edasiarendamine ja päikesepatareide efektiivsuse tõstmine.

Oluline on mõista, et ühe päikesepatarei efektiivsus ei vasta päikesepaneelide (moodulite) kui terviku efektiivsusele. Päikesepatareide efektiivsus võib mõnikord ületada 42 protsenti, samas kui päikesepaneelide efektiivsus on tavaliselt 15–20 protsenti.

Kui aga pole teisiti täpsustatud, kasutatakse päikesepatareide jõudluse mõõtmiseks laborikatseid. Järelikult, kuigi 42 protsenti on märkimisväärne jõudlus, ei pruugi kodutarbijad seda kasutada, kuna laboriseaded ei ole samad, mis reaalses maailmas.

Siiski on veel mõned viisid päikeseenergia tõhususe suurendamiseks:

Kasutage paneele klassi monokristalliliste rakkudega

Kõige tõhusamad päikesepaneelid on monokristallilised. Fotogalvaaniliste elementide kvaliteet on päikesepaneelide efektiivsuse kõige olulisem ennustaja päikeseenergiasüsteemide valdkonnas. Kui tõhusus on ülioluline, ärge koonerdage ostmise või liisimise ajal kvaliteediga.

Madalama kvaliteediga elementpaneelide soetamine võib olla odavam, kuid need on vähem tõhusad ja toodavad vähem energiat. See tähendab, et nende käitamine maksab rohkem kui kvaliteetsete elementidega paneelid.

Investeerige peegeldusvastastesse katetesse

Peegeldusvastased katted võimaldavad rakkudel neelata rohkem valgust. Kui ei kasutata peegeldusvastaseid katteid, rohkem kui 30% paneele tabavast valgusest ei neeldu ega muundu elektriks. Kvaliteetsete päikesepaneelide fotogalvaanilistele elementidele kantakse peegeldusvastased katted, et vältida peegeldumisest tingitud valguskadu. 

Need katted tagavad, et paneelid neelavad võimalikult palju päikesekiiri. Kareda pinnaga rakud on samuti peegeldusvastased. Päikesepaneelide otsimisel uurige peegelduse kontrollimiseks kasutatavaid protseduure.

Palgake sertifitseeritud päikeseenergia paigaldaja

Pädev paigaldus tagab maksimaalse efektiivsuse. Lisaks kvalifikatsioonile veenduge, et igal kasutataval käitisel oleks kõik piirkonnas vajalikud litsentsid ja kindlustus.

Kontrollige mis tahes installija tausta või tootja et neil oleks kogemusi ja hea maine päikeseenergia valdkonnas.

Suunake päikesepaneelid maksimaalse särituse saavutamiseks 

Suunake paneelid põhjapoolkeral geograafilise lõuna poole. Kui keegi elab lõunapoolkeral, peaksid tema paneelid olema suunatud põhja poole. Need ei ole samad, mis suunad, mida nad võivad leida kompassi abil, mis saadab nad pigem magnetpooluste kui geograafiliste pooluste poole.

Paneelide suuna määrab ka see, kuidas inimesed päikeseenergiat kasutavad. Näiteks kui keegi kasutas oma kodu toiteks päikeseenergiat, on hiljem päeva jooksul kogutud energia väärtuslikum. See võib tähendada paneelide pööramist põhjapoolkeral veidi edelasse.

Kui päikesepaneelid ei saa olla suunatud lõunasse (või lõunapoolkeral põhja poole), siis vaadake läände, kus päike loojub. Kui neid valikuid pole, suunake need ida või põhja suunas (või lõunapoolkeral lõunasse). 

Päikesepaneelid suudavad toota maksimaalset energiat, kui need on otse päikese poole. Vastavalt Solar ülevaated, saavad lõunapoolsed paneelid kogu päeva jooksul otsest päikesevalgust, mis annab maksimaalse väljundi. Pärastlõunal ja varaõhtul tekitab aga jõudu rohkem läänepoolne asend. Päikesepaneelide ideaalne asend lähtub kasutatud elektrikogusest ja elektrihinnast. 

Lõunapoolsed paneelid on ideaalsed, kui utiliit tagab 1:1 netomõõtmise, kuna see toodab kogu aeg maksimaalset võimsust. Edelasuund on ideaalne, kui kommunaalettevõte kasutab kasutusaja arveldust, mis maksab rohkem, kui majapidamises kasutatakse rohkem energiat. 

Arvutage laiuskraadi jaoks parim nurk

Maksimaalse efektiivsuse tagab teie geograafilisele laiuskraadile vastav nurk. Mida lähemal on teie paneelid ekvaatorile, seda kõrgemale peaksid need osutama. Teie geograafiline laiuskraad määrab nurga, mille all teie paneelid saavad aastaringselt kõige otsesema päikesevalguse.

Näiteks kui elate Colorados Boulderis, mis asub 40° põhjalaiuskraadil, on teie paneelid kõige tõhusamad, kui asetate need 40° nurga alla geograafilise lõuna poole.

Kui paigaldate päikesepaneelid kaldkatusele, peate arvestama ka kaldega. Kui teie katusel oleks 20o kalle ja te vajate, et paneelid oleksid 40o nurga all, asetaksite need katusele 20o nurga all.

Seadistage paneelid päikese jälgimiseks

Teie päikesepaneelid suudavad päikest jälgides absorbeerida võimalikult palju energiat. Kui teie päikesepaneelid on maapinnale paigaldatud, lasevad jälgimisseadmed neil koos päikesega liikuda, et nad suudaksid jäädvustada maksimaalset päikesevalgust. 

Siiski on väiksemaid jälgimisseadmeid, mis võimaldavad teie paneelidel kaarega liikuda idast läände, järgides päikest alates selle tõusust kuni loojumiseni.

Kuigi selle süsteemi algkulud on suured, võib suurem tõhusus olla seda väärt, kui elate kohas, kuhu ei paista palju otsest päikesevalgust.

Kõrvaldage varjund

Kõige tõhusamad päikesepaneelid saavad otsest päikesevalgust. Hoidke kogu päeva jooksul oma paneele silma peal, et näha, kas ümbritsevad puud pakuvad varju. Varjutatud rakud ei neela sel ajal valgust.

Kahtlemata peate seda aeg-ajalt tegema, eriti kui elate metsapiirkonna lähedal. Olge kasvust teadlik, et saaksite planeerida kärpeid.

Arutage asja maaomanikuga, kui puid teie kinnistul pole. Vastutasuks mõne jõu eest võivad nad olla valmis puude kallal töötama. Päikesepaneelid on mõeldud töötama kõige paremini otsese päikesevalguse käes. Kui päikest varjab puu või mõni muu ehitis, võib teie päikesepatarei energia salvestamine ja massiivi väljund oluliselt väheneda. 

Energy Sage'i andmetel on varjund eriti hävitav päikesepaneelidele, mis kasutavad inverteri "stringi" stiili, mis piirab massiivi väljundi nõrgima paneeli intensiivsusega. Isegi kui ainult väike osa massiivist on varjutatud, võib kogu installi väljund väheneda.

Teie massiivi ümbritsevad puud tuleks kärpida või eemaldada. Kui puid ei saa eemaldada või kui mõni hooneosa heidab varju, soovitab Energy Sage kasutada a mikroinverter või võimsuse optimeerija inverter, et maksimeerida massiivi varjutamata osade väljundit.

Vähendage samal ajal päikeseelektrit kasutavate vidinate arvu

Vähem võimsust tähendab vähem akude tühjenemist. Üldiselt, kui te ei tööta maksimaalse võimsusega, saate salvestatud energiat kasutada pikema aja jooksul. Samuti on kulutõhusam kasutada mitu tundi vähem elektrit kui maksimaalset võimsust lühema aja jooksul.

Käivitage näiteks pesumasin ja nõudepesumasin korraga. Samuti peaksite asustamata kohtades tuled välja lülitama ja elektroonika lahti ühendama, kui seda ei kasutata.

Paigaldage päikeseenergia salvestamiseks varuakud 

Raha säästmiseks asetage salvestusruum ja paneelid üksteise kõrvale. Kogu energia, mida te ei saa salvestada, läheb kaotsi, mis võib vähendada teie paneelide tõhusust. 

Energia, mida teie päikesepaneelid neelavad, salvestatakse liitiumioonakude salvestussüsteemidesse, nii et saate seda kasutada ka siis, kui päike ei paista.

Päikesepaneelide paigaldamise protseduur on kallis ja aeganõudev. Kui paigaldate varuakud päikesepaneelidega samal ajal, saate neist maksimumi.

Puhastage päikesepaneelid 

Puhastage paneelid vee ja pehme käsnaga. Teie päikesepaneelid töötavad pärast seda oma tipptasemel, kuna suurem osa neid blokeerivast tolmust ja prahist eemaldatakse. 

Vältige survepesureid, kuna need võivad kahjustada rakkude pinda. Lisage vette tilk nõudepesuvahendit, kui vajate tõrksa mustuse eemaldamiseks veidi lisaabi.

Paneelide ise puhastamine võib olla riskantne, kui teie katus on tõesti kaldu. Küsige oma paigaldajalt puhastusvahendi soovitust; nad arvatavasti teavad mõnda usaldusväärset lähedalasuvat ettevõtet (nad võivad isegi paneele ise puhastada).

Aja jooksul võib teie päikesepaneelidele koguneda tolm, mis vähendab nende jõudlust. Vastavalt Riiklik taastuvenergia labor, võib tolmu kogunemine järk-järgult vähendada teie massiivi jõudlust kuni 7%.

Ajakirja Green Choices andmetel võib päikesepaneelide puhastamine olla sama lihtne kui aiavoolikuga loputamine, samas võib kogunenud mustuse kõrvaldamine vajada pehme harjaga küürimist. Paigaldamise kohta otsustades kaaluge sagedase puhastamise jaoks juurdepääsetavust.

Kuidas päikeseenergia efektiivsust maksimeerida?

Pärast päikesepaneelide paigaldamist on teie kommunaalmaksed vähenenud. Siiski võite küsida, kas on mingeid viise päikesepaneelide tõhususe suurendamiseks. Jah, see on vastus. Siin loetletud strateegiad on vaid mõned viisid, kuidas saate oma kodu päikeseenergia investeeringuid maksimeerida.

Päikeseenergia kontsentraator

Päikesevalgust fokusseerides võimaldavad päikeseenergia kontsentraatorid oma päikesepaneelidest maksimumi võtta. Need kontsentraatorid keskenduvad peeglite või läätsede abil vastuvõtjale palju päikesevalgust. Kontsentreeritud valgus püütakse kinni jälgimisseadmega ja suunatakse maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks päikesepaneeli poole. Saate säästa rohkem raha, kui veendute, et kogu päikesepaiste kasutatakse elektri tootmiseks. Päikeseenergia kontsentraatori eeliseks on ka see, et see salvestab tõhusalt energiat öösel kasutamiseks.

Aku varundamine

Saate kasutada kogu päeva või tormi ajal kogutud energiat, ostes päikesepatarei varusüsteemi. Pilvistel päevadel saate ka akudest toidet ammutada. Varusüsteem võimaldab teil ka vähendada oma kodu süsiniku jalajälge.

Järeldus 

Nüüd on see teil käes. Elamute päikesepaneele kasutab rohkem kui kunagi varem, et säästa raha ja vähendada nende keskkonnamõju. Siiski ei saavutata tõenäoliselt optimaalset tõhusust PV energiasalvestus ja elektrienergia, kui kodus kasutatavaid päikesepaneele ei paigaldata, neid ei hooldata ega jälgita õigesti.

Need soovitused aitaksid säilitada tipptasemel jõudlust ja suurendada päikesepaneelide tõhusust, säästes raha ja vähendades keskkonnamõju. Nüüd võite mõista, et turul on suur vajadus elamute päikeseenergia salvestamise ja kasutamisega seotud toodete järele, ning olete huvitatud ühendust võtma koos parima fotogalvaanilise süsteemi turvavarustusega hulgiostmiseks.