Povećanje kućne solarne pohrane i učinkovitosti primjene 101

Ulaganja u kućne solarne panele stalno rastu diljem svijeta. To je zbog nekoliko čimbenika. Jedan je da se učinkovitost solarnih panela znatno povećala posljednjih godina. S vladama koje postavljaju ambiciozne ciljeve nulte vrijednosti neto vrijednosti, prihvaćanje opcija obnovljive energije za smanjenje utjecaja ugljika postalo je trend u današnjem svijetu.

Kućni solarni paneli i pribor za solarni sustav imaju dobru vrijednost za novac. Neki ljudi, međutim, ne poduzimaju dovoljno mjera za očuvanje učinkovitosti vijeka trajanja solarnih panela. Njihovi paneli zbog toga ne proizvode onoliko električne energije koliko bi trebali, što košta novac. 

Vlasnici domova mogu poduzeti niz radnji kako bi očuvali učinkovitost svojeg skladištenja i primjene solarne energije. Ovdje su naše glavne preporuke o tome kako solarne panele učiniti učinkovitijima tako da možemo dobiti najveći potencijal proizvodnje električne energije.

Što je solarna učinkovitost? 

Postotak sunčeve energije koja obasjava fotonaponski (PV) uređaj koji se pretvara u upotrebljivu električnu energiju poznat je kao učinkovitost pretvorbe energije PV uređaj. Glavni cilj istraživanja je povećati učinkovitost ove pretvorbe jer smanjuje troškove PV tehnologije tako da se mogu natjecati s drugim izvorima energije.

PV ćelije ne pretvaraju uvijek 100% sunčeve svjetlosti u energiju. Većina toga je zapravo nestala. Kapacitet solarne ćelije da pretvori sunčevu svjetlost koju prima za primjenu i akumulator za pohranu energije ograničen je nizom elemenata dizajna. Veća učinkovitost može se postići projektiranjem imajući na umu ove aspekte.

Kako bi procijenili količinu energije koju će ćelija proizvesti, istraživači procjenjuju izvedbu fotonaponskog (PV) uređaja. Struja i napon zajedno proizvode električnu energiju. Odnosi između mjerila struje i napona a PV uređajelektrične karakteristike. 

Struja i napon koje generiše ćelija ili modul promijenit će se u skladu s Ohmovim zakonom ako se na dva priključka uređaja priključi određeni otpor "opterećenja" (struja kroz vodič između dvije točke izravno je proporcionalna razlici potencijala preko dvije točke). Učinkovitost se utvrđuje mjerenjem struje i napona generiranih za različite otpore opterećenja dok se ćelija izlaže konstantnoj, standardnoj razini svjetla i održava konzistentnu temperaturu ćelije.

Kako izmjeriti solarnu učinkovitost?

Parametar koji se najčešće koristi za usporedbu performansi jedne solarne ćelije s drugom je učinkovitost. Učinkovitost solarne ćelije definira se kao omjer proizvedene energije i dolazne energije od sunca. 

Osim što odražava performanse solarne ćelije, na učinkovitost utječu spektar i intenzitet upadne sunčeve svjetlosti, kao i temperatura solarne ćelije. 

Kao rezultat toga, kako bi se usporedila izvedba jednog uređaja s drugim, parametri pod kojima se mjeri učinkovitost moraju se pažljivo kontrolirati. 

Zemaljske solarne ćelije mjere se na temperaturi od 25°C i pod uvjetima AM1.5. Pod uvjetima AM0 mjere se solarne ćelije dizajnirane za svemirsku primjenu.

Stranica Rezultati učinkovitosti solarnih ćelija sadrži najnovije rezultate solarnih ćelija s najvećom učinkovitošću.

Učinkovitost solarne ćelije definira se kao udio incidentne snage pretvorene u električnu energiju i izračunava se na sljedeći način:

Multimetar se može koristiti za mjerenje električne snage solarne ploče. U bilo kojem krugu, multimetar mjeri struju, otpor i napon.

Solarna ploča bi trebala dobiti punu sunčevu svjetlost tako da je okrenuta prema suncu pod optimalnim kutom, a tada bi se trebala odrediti snaga solarne ploče.

Čimbenici koji utječu na solarnu učinkovitost

Solarni paneli mogu pretvoriti više od 22% sunčeve energije u korisnu energiju na temelju čimbenika kao što su instalacija, orijentacija, vremenski uvjeti i tako dalje. Učinkovitost solarnih energetskih sustava ovisi o količini sunčeve svjetlosti koja pada na panele, a njezin ishod definira učinkovitost solarnih panela.

Nije sva sunčeva svjetlost koja pada na a fotonaponske ćelije se pretvara u električnu energiju. Zapravo, većina je izgubljena. Različiti aspekti dizajna solarnih ćelija pridonose sposobnosti ćelije da pretvara sunčevu svjetlost koju prima. Veća učinkovitost može se postići projektiranjem imajući na umu ova razmatranja.

Svjetlosne ćelije s višestrukim apsorberskim materijalima za razmak pojasa povećavaju učinkovitost odvajanjem solarnog spektra u manje spremnike, od kojih svaki ima veću granicu termodinamičke učinkovitosti.

Nekoliko čimbenika koji utječu na učinkovitost solarne energije su:

Talasna dužina

Fotoni, ili energetski paketi, građevni su blokovi svjetlosti i dolaze u različitim energijama i valnim duljinama. Valne duljine sunčeve svjetlosti koja dopire do površine planeta kreću se od ultraljubičastog do infracrvenog. Neki se fotoni reflektiraju kada svjetlost pogodi površinu solarne ćelije, dok drugi prolaze ravno kroz nju. 

Energija dijela apsorbiranih fotona pretvara se u toplinu. Preostali posjeduju dovoljno energije da oslobode elektrone iz svojih atomskih veza, što rezultira prijenosnicima naboja i električnom strujom.

rekombinacija

"Nositelj naboja", kao što je negativno nabijeni elektron, može se kretati kroz poluvodič kao jedan od puteva za tečenje električne struje kroz njega. "Rupa", koja označava odsutnost elektrona u materijalu i funkcionira kao nositelj pozitivnog naboja, druga je vrsta takvog nositelja naboja. 

Elektron se može ponovno spojiti nakon što dođe u kontakt s rupom, poništavajući svoj doprinos električnoj struji. 

Metoda kojom se proizvodi električna energija u solarnoj ćeliji je obrnuta izravnom rekombinacijom, u kojoj se elektroni i šupljine koje stvara svjetlost sudaraju, rekombiniraju i emitiraju foton. To je jedna od glavnih stvari koje koče produktivnost.

Kada elektroni ili šupljine dođu u kontakt s nečistoćom, greškom u kristalnoj strukturi ili sučeljem, proces je poznat kao neizravna rekombinacija. To omogućuje da se energija oslobodi kao toplina.

Temperatura

Niske temperature obično su najbolje za solarne ćelije. Proizvedeno je skromno povećanje struje, ali mnogo veće smanjenje napona kao rezultat promjene karakteristika poluvodiča izazvane višim temperaturama. 

Ekstremna povećanja temperature također mogu oštetiti materijale u ćeliji i drugim modulima, smanjujući njihov vijek trajanja. Budući da se većina sunčeve svjetlosti koja pada na stanice pretvara u toplinu, učinkovito upravljanje toplinom povećava učinkovitost i životni vijek.

Odraz

Smanjenjem količine svjetlosti koja se odbija od površine stanice, učinkovitost se može poboljšati. Na primjer, silicij koji nije tretiran reflektira više od 30% svjetlosti koja ga udari. Refleksija je smanjena antirefleksnim premazima i teksturiranim površinama. Tamnoplava ili crna boja označava ćeliju visoke učinkovitosti.

Zašto trebamo povećati solarnu učinkovitost?

U nedostatku prostora učinkovitost je presudna. Možda neće biti puno raspoloživog prostora ako ljudi žele dom s nultom potrošnjom energije i žele da njihov krov proizvodi svu električnu energiju potrebnu kućanstvu.

Većina stambenih solarnih sustava postavljena je na krov, ali nisu svi krovovi prikladni za proizvodnju solarne energije zbog zasjenjenja i teških krovnih linija koje ograničavaju postavljanje panela. 

Za maksimalnu proizvodnju energije također je poželjno solarne panele postaviti pod kutom prema jugu. Ukupna količina energije koja se može stvoriti će rasti s upotrebom učinkovitijih panela.

Kako nova perspektivna tehnološka dostignuća nude veću proizvodnju energije na manje prostora, povećanja učinkovitosti solarnih panela često dospiju na naslovnice vijesti. Količina energije koja se može proizvesti iz određene količine sunčeve svjetlosti naziva se ovom učinkovitošću. Sustav može proizvesti više energije što je učinkovitiji.

Učinkovitost solarnih panela nikada nije bila veća. Kao rezultat toga, sada je dostupno više visokoučinkovitih solarnih panela nego ikad prije, što je također važno za kućanstva za povećanje solarne učinkovitosti.

Načini povećanja solarne učinkovitosti

Kada se solarna energija razmatra kao održiv izvor energije, učinkovitost solarne ploče je ključna; što je učinkovitost bolja, instalacija bi bila pristupačnija. 

Međutim, istraživanja koja su u tijeku donose plodove, a ključno područje koncentracije je napredak ove tehnologije i povećanje učinkovitosti solarnih ćelija.

Ključno je shvatiti da učinkovitost pojedine solarne ćelije ne odgovara učinkovitosti solarnih panela (modula) u cjelini. Učinkovitost solarnih ćelija ponekad može premašiti 42 posto, dok je učinkovitost solarnih ploča obično između 15 i 20 posto.

Međutim, osim ako nije drugačije navedeno, laboratorijska ispitivanja koriste se za mjerenje učinkovitosti solarnih ćelija. Posljedično, iako je 42 posto izvanredna izvedba, kućni potrošači to možda neće koristiti jer laboratorijske postavke nisu iste kao one u stvarnom svijetu.

Međutim, još uvijek postoji nekoliko načina kako povećati solarnu učinkovitost:

Koristite ploče s monokristalnim ćelijama

Najučinkovitiji solarni paneli su monokristalni. Kvaliteta fotonaponskih ćelija je najvažniji prediktor učinkovitosti solarnih panela u području solarnih energetskih sustava. Ako je učinkovitost ključna, ne štedite na kvaliteti pri kupnji ili leasingu.

Ćelijske ploče nižeg stupnja mogu biti jeftinije nabaviti, ali će biti manje učinkovite i proizvoditi manje energije. To znači da će njihov rad koštati više od panela s visokokvalitetnim ćelijama.

Investirajte u antirefleksne premaze

Antirefleksni premazi omogućuju stanicama da apsorbiraju više svjetla. Više od 30% svjetlosti koja pada na panele ne apsorbira se i transformira u električnu energiju ako se ne koriste antirefleksni premazi. Antirefleksni premazi nanose se na fotonaponske ćelije u visokokvalitetnim solarnim panelima kako bi se izbjegao gubitak svjetlosti zbog refleksije. 

Ovi premazi osiguravaju da ploče apsorbiraju što više sunčevih zraka. Ćelije s grubom površinom također su antirefleksne. Kada tražite solarne ploče, raspitajte se o postupcima za kontrolu refleksije.

Unajmite certificiranog solarnog instalatera

Kompetentna instalacija osigurat će maksimalnu učinkovitost. Osim kvalifikacija, osigurajte da svaka instalacija koja je zaposlena ima sve potrebne licence i osiguranje u tom području.

Provjerite pozadinu bilo kojeg instalacijskog programa ili proizvođač kako bi osigurali da imaju iskustvo i dobar ugled u području solarne energije.

Usmjerite solarne ploče za maksimalnu izloženost 

Orijentirajte ploče prema geografskom jugu sjeverne hemisfere. Ako netko živi na južnoj hemisferi, njegove ploče trebaju biti okrenute prema sjeveru. To nisu isto što i smjerovi koje bi mogli pronaći pomoću kompasa, koji ih šalje prema magnetskim polovima, a ne prema geografskim polovima.

Smjer panela također je određen načinom na koji ljudi koriste sunčevu energiju. Na primjer, ako je netko koristio solarnu energiju za napajanje svog doma, energija prikupljena kasnije tijekom dana bit će vrjednija. To može značiti rotiranje panela blago prema jugozapadu na sjevernoj hemisferi.

Ako solarni paneli ne mogu biti okrenuti prema jugu (ili sjeveru na južnoj hemisferi), okrenite se prema zapadu, gdje sunce zalazi. Ako nema tih opcija, orijentirajte ih na istok ili sjever (ili na jug na južnoj hemisferi). 

Solarni paneli mogu generirati maksimalnu energiju kada su izravno okrenuti prema suncu. Prema Solar Recenzije, ploče koje su okrenute prema jugu primaju izravnu sunčevu svjetlost tijekom cijelog dana što rezultira maksimalnim učinkom. No, poslijepodne i rano navečer, zapadniji položaj će generirati više snage. Idealan položaj za solarne ploče će se temeljiti na količini utrošene električne energije i cijeni električne energije. 

Paneli okrenuti prema jugu idealni su kada uređaj isporučuje neto mjerenje 1:1 jer stvara maksimalnu snagu u svakom trenutku. Orijentacija prema jugozapadu je savršena ako komunalno poduzeće koristi naplatu vremena korištenja koje dodatno košta kada se u kućanstvu koristi više energije. 

Izračunajte najbolji kut za širinu

Maksimalnu učinkovitost osigurava kut koji odgovara vašoj geografskoj širini. Što su vaše ploče bliže ekvatoru, to bi trebale biti usmjerene više. Vaša geografska širina određuje kut pod kojim će vaši paneli dobiti najviše izravne sunčeve svjetlosti tijekom cijele godine.

Na primjer, ako živite u Boulderu, Colorado, koji se nalazi na geografskoj širini od 40°, vaši će paneli biti najučinkovitiji ako ih postavite pod kutom od 40° prema geografskom jugu.

Ako postavljate solarne ploče na kosi krov, morat ćete uzeti u obzir i kut. Ako vaš krov ima nagib od 20o i trebate da vaše ploče budu pod kutom od 40o, postavili biste ih na krov pod kutom od 20o.

Postavite ploče za praćenje sunca

Vaši solarni paneli mogu apsorbirati najviše moguće energije praćenjem sunca. Ako su vaši solarni paneli postavljeni na zemlju, uređaji za praćenje dopuštaju im da se kreću zajedno sa suncem kako bi mogli uhvatiti maksimalnu sunčevu svjetlost. 

Međutim, postoje manji uređaji za praćenje koji omogućuju vašim panelima luk od istoka prema zapadu, prateći sunce od njegovog izlaska do njegovog zalaska.

Iako ovaj sustav ima visoku početnu cijenu, ako živite negdje gdje nema puno izravne sunčeve svjetlosti, poboljšana učinkovitost bi se mogla isplatiti.

Uklonite sjenu

Najučinkovitiji solarni paneli primaju izravnu sunčevu svjetlost. Tijekom dana pazite na svoje panele da vidite stvara li neko okolno drveće hlad. Zasjenjene stanice u to vrijeme ne upijaju svjetlost.

Nedvojbeno ćete to morati učiniti povremeno, osobito ako živite u blizini šumovitog područja. Budite svjesni rasta kako biste mogli planirati podrezivanja.

Razgovarajte o tome s vlasnikom zemljišta ako drveće nije na vašem posjedu. U zamjenu za malo moći, mogli bi biti spremni raditi na drveću. Solarni paneli najbolje funkcioniraju pod izravnim sunčevim svjetlom. Ako je sunce zaklonjeno stablom ili nekom drugom strukturom, skladištenje energije vaše solarne baterije i izlaz vašeg niza mogu biti značajno smanjeni. 

Sjena je posebno destruktivna za solarne panele koji koriste "string" stil pretvarača, koji ograničava izlaz niza na intenzitet najslabije ploče, prema Energy Sageu. Čak i ako je samo mali dio vašeg niza zasjenjen, učinak cijele instalacije može biti smanjen.

Drveće oko vašeg niza treba orezati ili ukloniti. Ako se drveće ne može ukloniti ili ako dio zgrade stvara sjenu, Energy Sage preporučuje korištenje mikroinverter ili pretvarač za optimizaciju snage za maksimiziranje izlaza iz nezasjenjenih dijelova niza.

Smanjite broj naprava koje koriste solarnu električnu energiju u isto vrijeme

Manje energije znači manje trošenja baterija. Općenito, ako ne radite s maksimalnim kapacitetom, možete koristiti pohranjenu energiju dulje vrijeme. Također je isplativije koristiti manje električne energije nekoliko sati nego maksimalnu snagu za kraće vrijeme.

Pokrenite perilicu rublja i perilicu posuđa u isto vrijeme, na primjer. Također biste trebali isključiti svjetla u slobodnim područjima i isključiti elektroniku iz utičnice kada se ne koristi.

Instalirajte pomoćne baterije za pohranjivanje solarne energije 

Kako biste uštedjeli novac, smjestite skladište i ploče jedno pored drugog. Sva energija koju ne možete pohraniti bit će izgubljena, što može smanjiti učinkovitost vaših ploča. 

Energija koju apsorbiraju vaši solarni paneli pohranjuje se u sustave za pohranu litij-ionskih baterija tako da je možete koristiti čak i kada sunce ne sija.

Postupak ugradnje solarnih panela je skup i dugotrajan. Ako instalirate pomoćne baterije u isto vrijeme kada i svoje solarne ploče, izvući ćete najviše od njih.

Očistite solarne ploče 

Vodom i mekom spužvom očistite ploče. Vaši solarni paneli će raditi na svom vrhuncu nakon što to učinite budući da će većina prašine i krhotina koji ih blokiraju biti uklonjena. 

Izbjegavajte visokotlačne perače jer mogu oštetiti površinu stanica. Dodajte kap deterdženta za suđe u vodu ako vam je potrebna dodatna pomoć za uklanjanje tvrdokorne prljavštine.

Samostalno čišćenje panela može biti riskantno ako vam je krov stvarno nakošen. Zatražite preporuku čišćeg sredstva od svog instalatera; vjerojatno poznaju neke pouzdane obližnje tvrtke (možda čak i sami čiste ploče).

Prašina se može nakupiti na vašim solarnim pločama tijekom vremena, smanjujući njihovu učinkovitost. Prema Nacionalni laboratorij za obnovljive izvore energije, nakupljanje prašine može progresivno smanjiti performanse vašeg niza do 7%.

Prema časopisu Green Choices, čišćenje solarnih panela može biti jednostavno poput ispiranja vrtnim crijevom, no za uklanjanje nakupljene prljavštine možda je potrebno ribanje mekom četkom. Razmotrite dostupnost za često čišćenje kada odlučujete gdje ćete instalirati.

Kako maksimalno povećati solarnu učinkovitost?

Od postavljanja vaših solarnih panela, vaši računi za režije su se smanjili. Međutim, možda se pitate postoje li načini za povećanje učinkovitosti solarnih panela. Da, to je odgovor. Ovdje navedene strategije samo su neki od načina na koje možete maksimizirati svoje investicije u solarnu energiju.

Solarni koncentrator energije

Fokusiranjem sunčeve svjetlosti, koncentratori solarne energije omogućuju vam da izvučete najviše iz svojih solarnih panela. Ovi koncentratori fokusiraju puno sunčeve svjetlosti na prijemnik pomoću zrcala ili leća. Koncentrirano svjetlo hvata uređaj za praćenje i usmjerava ga prema solarnoj ploči za maksimalnu učinkovitost. Možete uštedjeti više novca ako osigurate da se sva sunčeva svjetlost iskoristi za proizvodnju električne energije. Koncentrator solarne energije također ima prednost učinkovitog skladištenja energije za korištenje noću.

Rezervna kopija baterije

Energiju koju ste pohranili tijekom dana ili tijekom oluja možete iskoristiti kupnjom rezervnog sustava solarnih baterija. Također možete crpiti energiju iz baterija za oblačnih dana. Rezervni sustav vam također omogućuje smanjenje ugljičnog otiska vašeg doma.

Zaključak 

Sada ga imate. Solarne ploče za stambene objekte koristi više kućanstava nego ikad kako bi uštedjeli novac i smanjili njihov utjecaj na okoliš. Međutim, vjerojatno se neće postići optimalna učinkovitost u smislu PV skladištenje energije i proizvodnja električne energije ako kućni solarni paneli nisu ispravno instalirani, održavani i nadzirani.

Ove preporuke bi pomogle u održavanju vrhunske razine performansi i povećanju učinkovitosti solarnih panela, štedeći novac i smanjujući utjecaj na okoliš. Sada biste mogli shvatiti da tržište ima velike potrebe za proizvodima u vezi s pohranjivanjem i primjenom solarne energije u stambenim objektima i biti zainteresirani za stupiti u kontakt s vrhunskom sigurnosnom opremom fotonaponskog sustava za masovnu kupnju.