Az otthoni napelemes tárolás és az alkalmazások hatékonyságának növelése 101

Kezdőlap Az otthoni napelemes tárolás és az alkalmazások hatékonyságának növelése 101
Közzétéve: 2022-08-07 Módosítva: 2024. június 28.
Megosztás:

Az otthoni napelem-beruházások világszerte folyamatosan nőnek. Ez néhány tényezőnek köszönhető. Az egyik az, hogy a napelemek hatékonysága jelentősen megnőtt az elmúlt években. Mivel a kormányok ambiciózus nettó nulla célokat tűztek ki, a megújuló energiaforrások alkalmazása a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére trendté vált a mai világban.

Otthoni napelemek és napelemes rendszer tartozékai jó ár-érték arányúak. Vannak azonban, akik nem tesznek elegendő intézkedéseket a napelemek élettartamának megőrzésére. Paneleik nem termelnek annyi áramot, mint kellene, ami pénzbe kerül. 

A lakástulajdonosok számos intézkedést megtehetnek a napenergia tárolásának és alkalmazásának hatékonyságának megőrzése érdekében. Íme a legfontosabb javaslataink arra vonatkozóan, hogyan tegyük hatékonyabbá a napelemeket, hogy a lehető legmagasabb villamosenergia-termelést érhessük el.

Mi a napenergia-hatékonyság? 

A fotovoltaikus (PV) eszközön felvillanó napenergia százalékos arányát, amely felhasználható elektromos árammá alakul át, az energiaátalakítási hatásfokként ismert. PV eszköz. A kutatás fő célja ennek az átalakítási hatékonyságnak a növelése, mert csökkenti a költségeket PV technológia így felvehetik a versenyt más energiaforrásokkal.

PV A sejtek nem mindig fordítják a napfény 100%-át energiává. A legtöbb valójában eltűnt. A napelem kapacitása a kapott napfény átalakítására az alkalmazáshoz és akkumulátor energiatárolása számos tervezési elem korlátozza. Nagyobb hatékonyság érhető el, ha ezeket a szempontokat figyelembe véve tervezünk.

Annak érdekében, hogy megbecsüljék egy cella által termelt teljesítmény mennyiségét, a kutatók értékelik a fotovoltaikus (PV) eszköz teljesítményét. Az áram és a feszültség együtt elektromos energiát termel. Áram és feszültségmérő összefüggései a PV eszközelektromos jellemzői. 

A cella vagy modul által generált áram és feszültség az Ohm törvényének megfelelően megváltozik, ha egy bizonyos „terhelési” ellenállást csatlakoztatunk az eszköz két kivezetéséhez (a két pont közötti vezetéken áthaladó áram egyenesen arányos a feszültségkülönbséggel a két pont). A hatékonyságot a különböző terhelési ellenállásoknál generált áramerősség és feszültség mérésével határozzák meg, miközben a cellát állandó, szabványos fényerőnek teszik ki, és állandó cella hőmérsékletet tartanak fenn.

Hogyan mérjük a napenergia-hatékonyságot?

Napelemek
Forrás: pinterest 

A legszélesebb körben használt paraméter az egyik napelem teljesítményének összehasonlítására a másikkal a hatékonyság. A napelem hatásfoka az energiatermelés és a napból beérkező energia aránya. 

A hatékonyságot a napelem teljesítményének tükrözésén túl a beeső napfény spektruma és intenzitása, valamint a napelem hőmérséklete is befolyásolja. 

Ennek eredményeként az egyik eszköz teljesítményének összehasonlítása érdekében gondosan ellenőrizni kell azokat a paramétereket, amelyek alapján a hatékonyságot mérik. 

A földi napelemeket 25°C-os hőmérsékleten és AM1.5 körülmények között mérik. AM0 körülmények között az űrben való alkalmazásra tervezett napelemeket mérik.

A napelem-hatékonysági megállapítások oldal a legfrissebb legjobb hatékonyságú napelem eredményeket tartalmazza.

A napelem hatásfokát a beeső energia villamos energiává alakított hányadában határozzuk meg, és a következőképpen számítjuk ki:

image2

A napelemek elektromos teljesítményének mérésére multiméter használható. Bármely áramkörben a multiméter áramot, ellenállást és feszültséget mér.

A napelemnek az optimális szögben a nap felé fordulva teljes napfényt kell kapnia, és ekkor kell meghatározni a napelem teljesítményét.

A napenergia hatékonyságát befolyásoló tényezők

Napelemes kombináló doboz
Forrás: Beny

A napelemek a napenergia több mint 22%-át képesek felhasználható energiává alakítani olyan tényezők alapján, mint a telepítés, a tájolás, az időjárási viszonyok stb. A napelemes rendszerek teljesítménye a panelekre eső napfény mennyiségétől függ, és ennek eredménye határozza meg a napelemek hatékonyságát.

Nem minden napfény éri a fotovoltaikus elem elektromossággá alakul át. Valójában a legtöbb elveszett. A napelem tervezésének számos aspektusa hozzájárul ahhoz, hogy a cella képes átalakítani a kapott napfényt. Nagyobb hatékonyság érhető el, ha ezeket a szempontokat figyelembe véve tervezünk.

A több sávszélességű abszorber anyagú fénycellák növelik a hatékonyságot azáltal, hogy a napsugárzás spektrumát kisebb tartályokra osztják fel, amelyek mindegyike nagyobb termodinamikai hatásfokkal rendelkezik.

Néhány tényező, amely befolyásolja a napenergia hatékonyságát:

Hullámhossz

A fotonok vagy energiacsomagok a fény építőkövei, és különféle energiákban és hullámhosszakban fordulnak elő. A bolygó felszínét elérő napfény hullámhosszai az ultraibolya sugárzástól az infravörösig terjednek. Egyes fotonok visszaverődnek, amikor a fény eléri a napelem felületét, míg mások egyenesen áthaladnak rajta. 

Az elnyelt fotonok egy részének energiája hővé alakul. A többiek elegendő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy elektronokat szabadítsanak fel atomi kötéseikből, ami töltéshordozókat és elektromos áramot eredményez.

rekombináció

Egy „töltéshordozó”, például egy negatív töltésű elektron, áthaladhat a félvezetőn, hogy az elektromos áram áthaladjon rajta. A „lyuk”, amely az elektron hiányát jelzi az anyagban, és pozitív töltéshordozóként működik, az ilyen töltéshordozók másik típusa. 

Az elektronok újra egyesülhetnek, miután érintkezésbe kerülnek egy lyukkal, megszüntetve az elektromos áramhoz való hozzájárulásukat. 

A napelemben elektromos áram előállításának módszerét a közvetlen rekombináció fordítja meg, amelynek során a fény által generált elektronok és lyukak ütköznek, rekombinálódnak és fotont bocsátanak ki. Ez az egyik fő dolog, ami akadályozza a termelékenységet.

Amikor az elektronok vagy lyukak érintkezésbe kerülnek egy szennyeződéssel, a kristályszerkezet hibájával vagy egy interfésszel, a folyamatot közvetett rekombinációnak nevezik. Ez lehetővé teszi az energia hőként történő felszabadulását.

Hőmérséklet

Az alacsony hőmérséklet jellemzően a legjobb a napelemek számára. A magasabb hőmérséklet által előidézett eltolódó félvezető karakterisztika következtében mérsékelt áramnövekedés, de sokkal nagyobb feszültségcsökkenés következik be. 

Az extrém hőmérséklet-emelkedés károsíthatja a cellában és más modulokban lévő anyagokat is, csökkentve azok élettartamát. Mivel a sejteket érő napfény nagy része hővé alakul, a hatékony hőkezelés növeli a hatékonyságot és az élettartamot.

Visszaverődés

A cella felületéről visszaverődő fény mennyiségének csökkentésével javítható a hatékonyság. Például a nem kezelt szilícium az őt érő fény több mint 30%-át visszaveri. A tükröződést a tükröződésgátló bevonatok és a texturált felületek csökkentik. A sötétkék vagy fekete szín nagy hatékonyságú cellát jelez.

Miért kell növelnünk a napenergia hatékonyságát?

Napelemek működőképesek
Forrás: pinterest

Helyhiány esetén a hatékonyság kulcsfontosságú. Nem biztos, hogy sok hely áll rendelkezésre, ha az emberek nettó nulla otthont akarnak, és azt szeretnék, hogy a háztetőjük termeljen minden elektromos áramot, amire egy háztartásnak szüksége van.

A lakossági napelemes rendszerek többsége tetőre szerelhető, de nem minden tető alkalmas napenergia előállítására az árnyékolás és a nehéz tetővonalak miatt, amelyek korlátozzák a panelek telepítését. 

A maximális energiatermelés érdekében az is kívánatos, hogy a napelemeket dél felé ferdén helyezzék el. A hatékonyabb panelek használatával a generálható energia teljes mennyisége növekedni fog.

Mivel az új leendő technológiai fejlesztések nagyobb energiatermelést tesznek lehetővé kevesebb helyen, a napelemek hatékonyságának növekedése gyakran kerül a hírek címlapjára. Egy adott mennyiségű napfényből előállítható energiamennyiséget nevezzük ennek a hatásfoknak. A rendszer annál több energiát termelhet, minél hatékonyabb.

A napelemek hatékonysága soha nem volt magasabb. Ennek eredményeként ma már több nagy hatásfokú napelem áll rendelkezésre, mint valaha, és ezért a háztartások számára is fontos a napenergia-hatékonyság növelése.

A napenergia-hatékonyság növelésének módjai

A napenergia hatékonyságának növelésének módjai
Forrás: pinterest

Ha a napenergiát életképes energiaforrásnak tekintjük, a napelemek hatékonysága kulcsfontosságú; minél jobb a hatásfok, annál megfizethetőbb lenne a telepítés. 

A folyamatban lévő kutatás azonban meghozza a gyümölcsét, és a koncentrálás kulcsterülete ennek a technológiának a továbbfejlesztése és a napelemek hatékonyságának növelése.

Kulcsfontosságú annak felismerése, hogy egyetlen napelem hatékonysága nem egyezik meg a napelemek (modulok) egészének hatékonyságával. A napelemek hatékonysága néha meghaladhatja a 42 százalékot, míg a napelemek hatékonysága általában 15 és 20 százalék között van.

Mindazonáltal, hacsak másként nincs meghatározva, laboratóriumi vizsgálatokat alkalmaznak a napelemek teljesítményének mérésére. Következésképpen, bár a 42 százalék figyelemre méltó teljesítmény, az otthoni fogyasztók nem biztos, hogy ezt használják, mivel a laboratóriumi beállítások nem ugyanazok, mint a való világban.

Azonban még mindig van néhány módszer a napenergia hatékonyságának növelésére:

Használjon fokozatú monokristályos cellákkal rendelkező paneleket

A leghatékonyabb napelemek monokristályosak. A fotovoltaikus cellák minősége a napelemek hatékonyságának legfontosabb előrejelzője a napenergia rendszerek területén. Ha a hatékonyság létfontosságú, ne fukarkodjon a minőségen vásárlás vagy lízing során.

Az alacsonyabb minőségű cellás panelek beszerzése olcsóbb lehet, de kevésbé hatékonyak és kevesebb energiát termelnek. Ez azt jelenti, hogy ezek üzemeltetése többe kerül, mint a jó minőségű cellákkal rendelkező panelek.

Fektessen be a tükröződésgátló bevonatokba

A tükröződésmentes bevonatok lehetővé teszik a sejtek számára, hogy több fényt nyeljenek el. A paneleket érő fény több mint 30%-a nem nyelődik el és alakul át elektromossággá, ha nem használnak tükröződésgátló bevonatot. A fényvisszaverődés miatti fényveszteség elkerülése érdekében a kiváló minőségű napelemek fotovoltaikus celláit tükröződésgátló bevonattal látják el. 

Ezek a bevonatok biztosítják, hogy a napsugárzásból a lehető legtöbbet nyeljék el a panelek. Az érdes felületű cellák szintén tükröződésmentesek. Ha napelemeket keres, érdeklődjön a visszaverődés szabályozására alkalmazott eljárásokról.

Béreljen minősített napelem-szerelőt

Az illetékes telepítés biztosítja a maximális hatékonyságot. A képesítésen kívül győződjön meg arról, hogy minden alkalmazott létesítmény rendelkezik az adott területen szükséges engedélyekkel és biztosítással.

Ellenőrizze bármely telepítő hátterét, ill gyártó hogy tapasztalattal és jó hírnévvel rendelkezzenek a napenergia területén.

Irányítsa a napelemeket a maximális expozíció érdekében 

Irányítsa a paneleket földrajzilag délre az északi féltekén. Ha valaki a déli féltekén él, a paneleknek észak felé kell nézniük. Ezek nem azonosak azokkal az irányokkal, amelyeket egy iránytűvel találhatnak, amely a mágneses pólusok felé küldi őket, nem pedig a földrajzi pólusok felé.

A panelek irányát az is meghatározza, hogy az emberek hogyan használják fel a napenergiát. Például, ha valaki napenergiát használt otthona áramellátására, a nap folyamán összegyűjtött energia értékesebb lesz. Ez azt jelentheti, hogy az északi féltekén kissé délnyugat felé kell elforgatni a paneleket.

Ha a napelemek nem nézhetnek délre (vagy északra a déli féltekén), nézzenek nyugat felé, ahol a nap lenyugszik. Ha ezek a lehetőségek nem állnak rendelkezésre, tájolja őket keletre vagy északra (vagy délre a déli féltekén). 

A napelemek maximális energiát tudnak termelni, ha közvetlenül a nap felé néznek. Alapján Solar Vélemények, a déli fekvésű panelek egész nap közvetlen napfényt kapnak, ami maximális teljesítményt eredményez. Délután és kora este azonban egy nyugatosabb fekvés generál nagyobb erőt. A napelemek ideális elhelyezése a felhasznált villamos energia mennyisége és az áram ára alapján lesz meghatározva. 

A déli fekvésű panelek ideálisak, ha a közmű 1:1 nettó adagolást biztosít, mert mindig maximális teljesítményt termel. A délnyugati tájolás tökéletes, ha a közszolgáltató a használati idő elszámolását használja, ami többletköltséget jelent, ha egy háztartásban több áramot használnak fel. 

Számítsa ki a szélességi fok legjobb szögét

A maximális hatékonyságot a földrajzi szélességnek megfelelő szög biztosítja. Minél közelebb vannak a panelek az egyenlítőhöz, annál magasabbra kell mutatniuk. A földrajzi szélesség meghatározza azt a szöget, amelynél a panelek a legtöbb közvetlen napfényt kapják egész évben.

Például, ha a Colorado állambeli Boulderben él, amely az északi szélesség 40°-án van, akkor a panelek akkor lesznek a leghatékonyabbak, ha 40°-os szögben helyezik el őket földrajzi déli irányban.

Ha lejtős tetőre telepít napelemeket, akkor a szöggel is számolnia kell. Ha a tetője 20o-os dőlésszögű, és a paneleknek 40o-os szögben kell lenniük, akkor 20o-os szögben helyezze el őket a tetőn.

Állítsa be a paneleket a nap követésére

A napelemek a lehető legtöbb energiát képesek elnyelni a nap követésével. Ha a napelemek földre vannak szerelve, a nyomkövetők lehetővé teszik, hogy a nappal együtt mozogjanak, így a maximális napfényt rögzíthetik. 

Vannak azonban kisebb nyomkövetők, amelyek lehetővé teszik, hogy a panelek keletről nyugatra íveljenek, követve a napot a felkeléstől a lenyugvásig.

Annak ellenére, hogy ennek a rendszernek magas a kezdeti költsége, ha olyan helyen él, ahol nem esik túl sok közvetlen napsütés, a megnövelt hatékonyság megérheti.

Távolítsa el az árnyékot

A leghatékonyabb napelemek közvetlen napfényt kapnak. Egész nap figyelje a paneleket, hogy lássa, adnak-e árnyékot a környező fák. Az árnyékolt sejtek ekkor nem nyelnek el semmilyen fényt.

Kétségtelen, hogy ezt alkalmanként meg kell tennie, különösen, ha erdős régió közelében él. Legyen tisztában a növekedéssel, hogy megtervezhesse a vágásokat.

Beszélje meg az ügyet a földtulajdonossal, ha a fák nem az Ön birtokán vannak. Némi hatalomért cserébe talán hajlandóak lennének a fákon dolgozni. A napelemek célja, hogy a legjobban közvetlen napfényben működjenek. Ha a napot eltakarja egy fa vagy más szerkezet, a napelem energia tárolása és a tömb teljesítménye jelentősen csökkenhet. 

Az Energy Sage szerint az árnyékolás különösen káros azokra a napelemekre, amelyek az inverter „sztring” stílusát használják, ami a tömb kimenetét a leggyengébb panel intenzitására korlátozza. Még ha a tömbnek csak egy kis része van árnyékolva, a teljes telepítés kimenete csökkenhet.

A tömb körüli fákat le kell metszeni vagy el kell távolítani. Ha a fákat nem lehet eltávolítani, vagy ha az épület egy darabja árnyékot vet, az Energy Sage javasolja a mikroinverter vagy teljesítményoptimalizáló inverter a tömb árnyékolatlan részeinek kimenetének maximalizálására.

Csökkentse a napenergiát egyidejűleg használó modulok számát

A kevesebb energia kevesebb akkumulátort jelent. Általánosságban elmondható, hogy ha nem működik maximális kapacitással, akkor a tárolt energiát hosszabb ideig tudja hasznosítani. Költséghatékonyabb az is, ha több órán keresztül kevesebb áramot használunk, nem pedig a maximális teljesítményt rövidebb ideig.

Egyszerre működtesse például a ruhamosót és a mosogatógépet. Ezenkívül le kell kapcsolnia a világítást a lakatlan területeken, és húzza ki az elektronikát, ha nem használja.

Szereljen be tartalék akkumulátorokat a napenergia tárolására 

Pénzt takaríthat meg, ha a tárolót és a paneleket egymás mellett helyezze el. Minden energia, amelyet nem tud tárolni, elveszik, ami csökkentheti a panelek hatékonyságát. 

A napelemek által elnyelt energiát lítium-ion akkumulátoros tárolórendszerek tárolják, így akkor is használhatja, amikor nem süt a nap.

A napelemek telepítése költséges és időigényes. Ha a tartalék akkumulátorokat a napelemekkel egy időben helyezi be, akkor a legtöbbet hozza ki belőlük.

Tisztítsa meg a napelemeket 

Vízzel és puha szivaccsal tisztítsa meg a paneleket. A napelemek ezt követően a csúcson fognak működni, mivel az őket blokkoló por és törmelék nagy részét eltávolítják. 

Kerülje a magasnyomású mosókat, mert károsíthatják a sejtek felületét. Adjon hozzá egy csepp mosogatószert a vízhez, ha további segítségre van szüksége a makacs szennyeződések eltávolításához.

A panelek saját tisztítása kockázatos lehet, ha a tető valóban ferde. Kérjen tisztító javaslatot a telepítőtől; feltehetően ismernek néhány megbízható közeli vállalkozást (lehet, hogy maguk is takarítják a paneleket).

A napelemeken idővel por gyűlhet fel, ami csökkenti a teljesítményüket. Szerint a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium, a por felhalmozódása fokozatosan akár 7%-kal is csökkentheti a tömb teljesítményét.

A Green Choices magazin szerint a napelemek tisztítása olyan egyszerű lehet, mint egy kerti tömlővel történő öblítés, azonban a lerakódott szennyeződések eltávolításához szükség lehet egy puha kefével történő súrolásra. A telepítés helyének meghatározásakor vegye figyelembe a hozzáférhetőséget a gyakori tisztításhoz.

Hogyan lehet maximalizálni a napenergia hatékonyságát?

Egy mikroinverter
Forrás: Beny

A napelemek felszerelése óta csökkentek a rezsiszámlái. Azonban felmerülhet a kérdés, hogy van-e mód a napelemek hatékonyságának növelésére. Igen, ez a válasz. Az itt felsorolt ​​stratégiák csak néhány módja annak, hogyan maximalizálhatja otthoni napelemes befektetését.

Napenergia-koncentrátor

A napfény fókuszálásával a napenergia-koncentrátorok lehetővé teszik, hogy a legtöbbet hozza ki napelemeiből. Ezek a koncentrátorok sok napfényt fókuszálnak a vevőre tükrök vagy lencsék segítségével. A koncentrált fényt egy nyomkövető eszköz fogja fel, és a napelem felé irányítja a maximális hatékonyság érdekében. Több pénzt takaríthat meg, ha gondoskodik arról, hogy az összes napsütést elektromos áram előállítására használja fel. A napelem-koncentrátor előnye az is, hogy hatékonyan tárolja az energiát éjszakai használatra.

Az akkumulátor biztonsági mentése

Napelemes tartalék rendszer vásárlásával felhasználhatja a napközben vagy vihar idején tárolt energiát. Felhős napokon áramot is meríthet az akkumulátorokból. A tartalék rendszer lehetővé teszi otthona szénlábnyomának csökkentését is.

Összegzés 

Most megvan. A lakossági napelemeket minden eddiginél több háztartás használja, hogy pénzt takarítson meg és csökkentse környezeti hatását. Valószínűleg azonban nem fogjuk elérni az optimális hatékonyságot PV energiatároló és villamosenergia-kibocsátás, ha az otthoni napelemek nincsenek megfelelően telepítve, karbantartva és felügyelve.

Ezek az ajánlások segítik a csúcsteljesítmény-szintek megőrzését és a napelemek hatékonyságának növelését, így pénzt takarítanak meg és csökkentik a környezeti hatásokat. Most talán észreveszi, hogy a piacon nagy igények vannak a lakossági napenergia tárolására és alkalmazására vonatkozó termékekre, és érdeklődik a kapcsolatba lépni a legjobb fotovoltaikus rendszer biztonsági felszerelésével tömeges vásárláshoz.

Beszéljen Szakértőnkkel