שיפור יעילות האחסון והשמש בבית 101

השקעות פאנלים סולאריים לבית צומחות בהתמדה ברחבי העולם. זה נובע מכמה גורמים. האחת היא שיעילות הפאנלים הסולאריים עלתה במידה ניכרת בשנים האחרונות. כאשר ממשלות קובעות יעדי אפס שאפתניים, אימוץ אפשרויות אנרגיה מתחדשת להפחתת השפעת הפחמן הפכה למגמה בעולם של היום.

פאנלים סולאריים ביתיים ו אביזרים למערכת סולארית הם תמורה טובה לכסף. עם זאת, יש אנשים שאינם נוקטים באמצעים מספיקים כדי לשמר את יעילות החיים של הפאנלים הסולאריים. הפאנלים שלהם לא מייצרים הרבה חשמל כפי שהם צריכים כתוצאה מכך, מה שעולה את הכסף. 

בעלי בתים יכולים לנקוט במספר פעולות כדי לשמר את האפקטיביות של אחסון האנרגיה הסולארית שלהם. להלן ההמלצות המובילות שלנו כיצד להפוך פאנלים סולאריים ליעילים יותר כדי שנוכל לקבל את תפוקת החשמל הפוטנציאלית הגבוהה ביותר.

מהי יעילות סולארית? 

אחוז האנרגיה הסולארית הזוהרת על מכשיר פוטו-וולטאי (PV) שהופך לחשמל בר שימוש ידוע כיעילות המרת הכוח של PV התקן. המטרה העיקרית של המחקר היא להגדיל את יעילות ההמרה הזו מכיוון שהיא מורידה את העלות של PV טכנולוגיות כך שהם יכולים להתחרות במקורות אנרגיה אחרים.

PV תאים לא תמיד הופכים 100% מקרני השמש לכוח. רובו למעשה נעלם. היכולת של תא סולארי להמיר את אור השמש שהוא מקבל ליישום ו אחסון אנרגיה בסוללה מוגבל על ידי מגוון אלמנטים עיצוביים. ניתן להשיג יעילות גבוהה יותר על ידי תכנון מתוך מחשבה על היבטים אלה.

על מנת להעריך את כמות הכוח שתא יפיק, החוקרים מעריכים את הביצועים של מכשיר פוטו-וולטאי (PV). זרם ומתח מייצרים יחד כוח חשמלי. קשרים בין זרם ומד מתח א PV מכשירהמאפיינים החשמליים של. 

הזרם והמתח שנוצרים על ידי תא או מודול ישתנו בהתאם לחוק אוהם אם התנגדות "עומס" מסוימת מחוברת לשני הטרמינלים של המכשיר (הזרם דרך מוליך בין שתי נקודות עומד ביחס ישר להפרש הפוטנציאל על פני שתי הנקודות). היעילות נקבעת על ידי מדידת הזרם והמתח שנוצרים עבור התנגדויות עומס שונות תוך הכפפת התא לרמת אור קבועה וסטנדרטית ושמירה על טמפרטורת תא עקבית.

כיצד למדוד יעילות סולארית?

הפרמטר הנפוץ ביותר להשוואת הביצועים של תא סולארי אחד למשנהו הוא היעילות. היעילות של תא סולארי מוגדרת כיחס בין הפקת האנרגיה לאנרגיה הנכנסת מהשמש. 

בנוסף לשיקוף הביצועים של התא הסולארי, היעילות מושפעת מהספקטרום ומהעוצמה של אור השמש הנכנס, כמו גם מהטמפרטורה של התא הסולארי. 

כתוצאה מכך, על מנת להשוות את הביצועים של מכשיר אחד לאחר, יש לשלוט בקפידה על הפרמטרים שבהם נמדדת היעילות. 

תאים סולאריים יבשתיים נמדדים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס ובנסיבות AM1.5. בנסיבות AM0, תאים סולאריים המיועדים ליישום בחלל נמדדים.

הדף ממצאי יעילות תא שמש מכיל את התוצאות העדכניות ביותר של יעילות תא סולארי.

יעילותו של תא סולארי מוגדרת כחלק מהכוח המתרחש המומר לחשמל ומחושבת באופן הבא:

ניתן להשתמש במולטימטר למדידת התפוקה החשמלית של פאנל סולארי. בכל מעגל, מולטימטר מודד זרם, התנגדות ומתח.

הפאנל הסולארי צריך לקבל אור שמש מלא על ידי פניה אל השמש בזווית האופטימלית, ויש לקבוע את הספק הפאנל הסולארי באותו זמן.

גורמים המשפיעים על יעילות השמש

פאנלים סולאריים מסוגלים להמיר למעלה מ-22% מאנרגיית השמש לאנרגיה שמישה על סמך גורמים כמו התקנה, כיוון, תנאי מזג האוויר וכו'. הביצועים של מערכות אנרגיה סולארית תלויים בכמות השמש הנופלת על הפאנלים והתוצאה שלה מגדירה את יעילות הפאנלים הסולאריים.

לא כל אור השמש שפוגע א תא פוטו-וולטאי הופך לחשמל. למעשה, רובו אבד. מגוון היבטים של עיצוב תאים סולאריים תורמים ליכולתו של התא להמיר את אור השמש שהוא קולט. ניתן להשיג יעילות גבוהה יותר על ידי תכנון מתוך מחשבה על שיקולים אלה.

תאים קלים עם חומרים בולמי פערי פס מרובים מגבירים את היעילות על ידי הפרדת הספקטרום הסולארי לפחים קטנים יותר, שלכל אחד מהם מגבלת יעילות תרמודינמית גדולה יותר.

כמה גורמים המשפיעים על יעילות השמש הם:

אורך גל

פוטונים, או מנות אנרגיה, הם אבני הבניין של האור ומגיעים במגוון אנרגיות ואורכי גל. אורכי גל באור השמש המגיע לפני השטח של כוכב הלכת מתפרשים מאולטרה סגול לאינפרא אדום. פוטונים מסוימים מוחזרים כאשר האור פוגע במשטח של תא סולארי, בעוד שאחרים עוברים ישר דרכם. 

האנרגיה של חלק מהפוטונים הנקלטים מומרת לחום. לנותרים יש מספיק אנרגיה כדי לשחרר אלקטרונים מהקשרים האטומיים שלהם, וכתוצאה מכך נושאי מטען וזרם חשמלי.

קומבינציה מחדש

"נושא מטען", כמו אלקטרון בעל מטען שלילי, יכול לנוע דרך מוליך למחצה כמסלול אחד לזרם חשמלי לזרום דרכו. "חור", המציין את היעדר אלקטרון בחומר ומתפקד כנושא מטען חיובי, הוא סוג נוסף של נושא מטען כזה. 

אלקטרון עלול להתאחד שוב לאחר שבא במגע עם חור, ולבטל את תרומתו לזרם החשמלי. 

השיטה שבה מיוצר חשמל בתא סולארי מתהפכת על ידי רקומבינציה ישירה, שבה אלקטרונים וחורים הנוצרים אור מתנגשים, מתחברים מחדש ופולטים פוטון. זה אחד הדברים העיקריים המעכבים את התפוקה.

כאשר אלקטרונים או חורים באים במגע עם טומאה, פגם במבנה הגביש או ממשק, התהליך מכונה רקומבינציה עקיפה. זה מאפשר לאנרגיה להשתחרר כחום.

טֶמפֶּרָטוּרָה

טמפרטורות נמוכות הן בדרך כלל הטובות ביותר עבור תאים סולאריים. נוצרת עלייה מתונה בזרם אך ירידה גדולה בהרבה במתח כתוצאה משינוי מאפייני המוליכים למחצה הנגרמים על ידי טמפרטורות גבוהות יותר. 

עליות טמפרטורה קיצוניות יכולות גם להזיק לחומרים בתא ובמודולים אחרים, ולצמצם את משך חייהם. מכיוון שרוב אור השמש שפוגע בתאים הופך לחום, ניהול תרמי יעיל מגביר את היעילות ואת תוחלת החיים.

השתקפות

על ידי הפחתת כמות האור המוחזר משטח התא, ניתן לשפר את היעילות. לדוגמה, סיליקון שלא טופל מחזיר יותר מ-30% מהאור שפוגע בו. השתקפות מופחתת על ידי ציפויים נגד השתקפות ומשטחים בעלי מרקם. צבע כחול כהה או שחור יעיד על תא בעל יעילות גבוהה.

למה אנחנו צריכים להגביר את היעילות הסולארית?

כאשר יש מחסור בשטח, היעילות היא קריטית. אולי אין הרבה מקום פנוי אם אנשים רוצים בית אפס נטו ורוצים שהגג שלהם יפיק את כל החשמל שמשק בית צריך.

רוב המערכות הסולאריות למגורים מותקנות על הגג, אך לא כל הגגות מתאימים לייצור אנרגיה סולארית עקב הצללה וקווי גג קשים המגבילים את התקנת הפאנלים. 

להפקת אנרגיה מקסימלית, רצוי גם למקם פאנלים סולאריים בזווית לכיוון דרום. כמות האנרגיה הכוללת שניתן ליצור תגדל עם השימוש בפאנלים יעילים יותר.

מכיוון שהתקדמות טכנולוגית עתידית חדשה מציעה ייצור אנרגיה גדול יותר בפחות מקום, עלייה ביעילות הפאנלים הסולאריים עולה לעתים קרובות לכותרות החדשות. כמות האנרגיה שניתן להפיק מכמות מסוימת של אור שמש מכונה יעילות זו. המערכת עשויה להפיק יותר אנרגיה ככל שהיא יעילה יותר.

היעילות של פאנלים סולאריים מעולם לא הייתה גבוהה יותר. כתוצאה מכך, ישנם כיום פאנלים סולאריים בעלי יעילות גבוהה יותר זמינים מאי פעם, ומכאן גם חשוב למשקי בית להגביר את היעילות הסולארית.

דרכים להגביר את היעילות הסולארית

כאשר בוחנים את האנרגיה הסולארית כמקור כוח בר-קיימא, היעילות של פאנל סולארי היא קריטית; ככל שהיעילות טובה יותר, כך ההתקנה תהיה משתלמת יותר. 

עם זאת, מחקר מתמשך מניב פרי, ותחום הריכוז המרכזי הוא התקדמות הטכנולוגיה הזו והגברת היעילות של תאים סולאריים.

חשוב להבין שהיעילות של תא סולארי בודד אינה תואמת את היעילות של פאנלים סולאריים (מודולים) בכללותו. יעילות תאים סולאריים יכולה לפעמים לעלות על 42 אחוז בעוד שיעילות פאנל סולארי היא בדרך כלל בין 15 ל-20 אחוז.

עם זאת, אלא אם צוין אחרת במפורש, בדיקות מעבדה משמשות לאמוד את הביצועים של תאים סולאריים. כתוצאה מכך, למרות ש-42 אחוז הם ביצועים יוצאי דופן, ייתכן שצרכנים ביתיים לא ישתמשו בזה מכיוון שהגדרות המעבדה אינן זהות לאלו שבעולם האמיתי.

עם זאת, יש עדיין כמה דרכים כיצד להגביר את היעילות הסולארית:

השתמש בלוחות עם תאים חד-גבישיים בדרגה

הפאנלים הסולאריים היעילים ביותר הם חד-גבישיים. איכות התאים הפוטו-וולטאיים היא המנבא החשוב ביותר ליעילות הפאנלים הסולאריים בתחום מערכות האנרגיה הסולארית. אם היעילות חיונית, אל תחסכו באיכות בזמן הקנייה או הליסינג.

לוחות תאים בדרגה נמוכה יותר עשויים להיות פחות יקרים לרכישה, אך הם יהיו פחות יעילים ויפיקו פחות אנרגיה. המשמעות היא שהם יעלו יותר להפעלה מאשר לוחות עם תאים באיכות גבוהה.

השקיעו בציפויים נגד השתקפות

ציפויים אנטי-רפלקטיביים מאפשרים לתאים לספוג יותר אור. יותר מ-30% מהאור שפוגע בפאנלים אינו נספג והופך לחשמל אם לא נעשה שימוש בציפויים נגד השתקפות. ציפויים נגד השתקפות מיושמים על תאים פוטו-וולטאיים בפאנלים סולאריים איכותיים כדי למנוע אובדן אור עקב השתקפות. 

ציפויים אלו מבטיחים שכמה שיותר מקרני השמש ייספגו בפאנלים. תאים בעלי משטח מחוספס הם גם אנטי-רפלקטיביים. כאשר מחפשים פאנלים סולאריים, שאל על ההליכים שננקטו כדי לשלוט בהשתקפות.

הזמינו מתקין סולארי מוסמך

התקנה מוכשרת תבטיח יעילות מרבית. מלבד ההסמכה, ודא שלכל התקנה שמועסקת יש את כל הרישיונות והביטוחים הדרושים באזור.

בדוק את הרקע של כל מתקין או יצרן כדי להבטיח שיש להם ניסיון ומוניטין טוב בתחום האנרגיה הסולארית.

אוריינט פאנלים סולאריים לחשיפה מרבית 

כיוונו את הלוחות הפונים דרומה גיאוגרפית בחצי הכדור הצפוני. אם מישהו גר בחצי הכדור הדרומי, הלוחות שלו צריכים לפנות צפונה. אלה אינם זהים לכיוונים שהם עשויים למצוא עם מצפן, ששולח אותם לכיוון הקטבים המגנטיים ולא לקטבים הגיאוגרפיים.

כיוון הלוחות נקבע גם על ידי האופן שבו אנשים משתמשים באנרגיה סולארית. לדוגמה, אם מישהו השתמש בשמש כדי להפעיל את הבית שלו, האנרגיה שנאספה בהמשך היום תהיה בעלת ערך רב יותר. הדבר עשוי לרמוז על סיבוב של הלוחות מעט לדרום מערב בחצי הכדור הצפוני.

אם הפאנלים הסולאריים אינם יכולים לפנות דרומה (או צפונה בחצי הכדור הדרומי), פנו למערב, שם השמש שוקעת. אם אין את האפשרויות הללו, כוון אותן מזרחה או צפונה (או דרומה בחצי הכדור הדרומי). 

פאנלים סולאריים יכולים להפיק אנרגיה מקסימלית כאשר הם פונים ישירות לשמש. לפי ביקורות סולאריות, לוחות הפונים דרומה מקבלים אור שמש ישיר לאורך כל שעות היום, מה שמביא לתפוקה מקסימלית. עם זאת, בשעות אחר הצהריים והערב המוקדמות, מיקום מערבי יותר יפיק יותר כוח. המיקום האידיאלי עבור פאנלים סולאריים יתבסס על כמות החשמל בשימוש ומחיר החשמל. 

לוחות הפונים דרומה הם אידיאליים כאשר השירות מספק מדידה נטו של 1:1 מכיוון שהוא מייצר כוח מקסימלי בכל עת. כיוון דרום-מערב מושלם אם חברת החשמל משתמשת בחיוב זמן השימוש שעולה יותר כאשר משתמשים יותר בחשמל במשק בית. 

חשב את הזווית הטובה ביותר עבור קו הרוחב

יעילות מרבית מובטחת על ידי זווית המתאימה לקו הרוחב הגיאוגרפי שלך. ככל שהפאנלים שלך קרובים יותר לקו המשווה, כך הם צריכים להצביע גבוה יותר. קו הרוחב הגיאוגרפי שלך קובע את הזווית שבה הפאנלים שלך יקבלו הכי הרבה אור שמש ישיר לאורך כל השנה.

לדוגמה, אם אתה גר בבולדר, קולורדו, שנמצאת בקו רוחב 40o N, הפאנלים שלך יהיו היעילים ביותר אם תשים אותם בזווית של 40o הפונה דרומה.

אם אתה מתקין פאנלים סולאריים על גג משופע, תצטרך לקחת בחשבון גם את הזווית. אם לגג שלך יש שיפוע של 20o והיית צריך שהפנלים שלך יהיו בזווית של 40o, היית מציב אותם בזווית של 20o על הגג.

הגדר את הפאנלים כדי לעקוב אחר השמש

הפאנלים הסולאריים שלך יכולים לספוג את מירב האנרגיה האפשרית על ידי מעקב אחר השמש. אם הפאנלים הסולאריים שלך צמודים על הקרקע, עוקבים מאפשרים להם לנוע עם השמש כדי שיוכלו ללכוד את אור השמש המקסימלי. 

עם זאת, ישנם עוקבים קטנים יותר המאפשרים לפאנלים שלך לקשת ממזרח למערב, לעקוב אחר השמש מרגע שהיא זורחת ועד לשקיעתה.

למרות שלמערכת זו יש עלות ראשונית גבוהה, אם אתה גר במקום שאינו זוכה להרבה שמש ישירה, היעילות המשופרת עשויה להיות שווה את זה.

הסר צל

הפאנלים הסולאריים היעילים ביותר מקבלים אור שמש ישיר. לאורך כל היום, פקח עין על הפאנלים שלך כדי לראות אם עצים מסביב מספקים צל. תאים מוצלים אינם סופגים כל אור באותו זמן.

ללא ספק תצטרך לעשות זאת מדי פעם, במיוחד אם אתה גר קרוב לאזור מיוער. היו מודעים לצמיחה כדי שתוכלו לתכנן קיצוצים.

שוחח על העניין עם בעל הקרקע אם העצים אינם בנכס שלך. תמורת קצת כוח, אולי הם יהיו מוכנים לעבוד על העצים. פאנלים סולאריים נועדו לתפקד בצורה הטובה ביותר תחת אור שמש ישיר. אם השמש מוסתרת על ידי עץ או מבנה אחר, האחסון של אנרגיית הסוללה הסולארית והתפוקה של המערך שלך עשוי להיות מופחת באופן משמעותי. 

צל הוא הרסני במיוחד לפאנלים סולאריים המשתמשים בסגנון "מחרוזת" של המהפך, המגביל את תפוקת המערך לעוצמת הפאנל החלש ביותר, על פי אנרג'י סייג. גם אם רק חלק זעיר מהמערך שלך מוצל, הפלט של ההתקנה כולה עשוי להיות מופחת.

יש לגזום או להסיר עצים סביב המערך שלך. אם לא ניתן להסיר את העצים או אם חלק מהבניין מטיל צל, אנרג'י סייג ממליצה להשתמש ב מיקרו ממיר או מהפך אופטימיזציית הספק כדי למקסם את התפוקה מהחלקים הלא מוצללים של המערך.

צמצם את מספר הגאדג'טים המשתמשים בחשמל סולארי בו זמנית

פחות חשמל פירושו פחות ריקון מהסוללות שלך. באופן כללי, אם אינך פועל בקיבולת מרבית, תוכל לנצל את האנרגיה המאוחסנת שלך למשך זמן ארוך יותר. זה גם חסכוני יותר להשתמש בפחות חשמל במשך מספר שעות ולא בכוח המרבי לפרק זמן קצר יותר.

הפעל את מכונת הכביסה ואת מדיח הכלים בו זמנית, למשל. כדאי גם לכבות את האורות באזורים לא מאוכלסים ולנתק את האלקטרוניקה כאשר לא בשימוש.

התקן סוללות גיבוי לאחסון אנרגיה סולארית 

כדי לחסוך כסף, אתר את האחסון והפאנלים שלך אחד ליד השני. כל אנרגיה שלא תוכל לאחסן תאבד, מה שיכול להפחית את האפקטיביות של הפאנלים שלך. 

האנרגיה שהפאנלים הסולאריים שלכם סופגים מאוחסנת במערכות אחסון של סוללות ליתיום-יון, כך שתוכלו להשתמש בה גם כשהשמש לא זורחת.

הליך התקנת פאנלים סולאריים יקר וגוזל זמן. אם תתקין סוללות גיבוי במקביל לפאנלים הסולאריים שלך, תפיק מהם את המרב.

נקה את הפאנלים הסולאריים 

עם מים וספוג רך, נקה את הפאנלים שלך. הפאנלים הסולאריים שלך יתפקדו בשיאם לאחר שתעשה זאת מכיוון שרוב האבק והפסולת שחוסמים אותם יוסרו. 

הימנע ממכונת שטיפה בלחץ מכיוון שהם עלולים להזיק לפני השטח של התאים. הוסף טיפה של חומר ניקוי לכלים למים שלך אם אתה צריך קצת סיוע נוסף כדי להסיר כל לכלוך עיקש.

ניקוי הפאנלים שלך בעצמך יכול להיות מסוכן אם הגג שלך ממש משופע. בקש המלצת מנקה מהמתקין שלך; יש להניח שהם מכירים כמה עסקים אמינים בקרבת מקום (הם עשויים אפילו לנקות לוחות בעצמם).

אבק יכול להצטבר על הפאנלים הסולאריים שלך לאורך זמן, ולהפחית את הביצועים שלהם. על פי המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת, הצטברות אבק יכולה להפחית בהדרגה את ביצועי המערך שלך בשיעור של עד 7%.

על פי המגזין Green Choices, ניקוי פאנלים סולאריים יכול להיות פשוט כמו שטיפתם עם צינור גינה, עם זאת, ביטול הלכלוך המובנה עשוי להזדקק לקרצוף עם מברשת רכה. שקול נגישות לניקוי תכוף כאשר אתה מחליט היכן להתקין.

כיצד למקסם את היעילות הסולארית?

מאז התקנת הפאנלים הסולאריים שלך, חשבונות החשמל שלך ירדו. עם זאת, אתה עשוי לשאול אם יש דרכים להגביר את היעילות של פאנלים סולאריים. כן, זו התשובה. האסטרטגיות המפורטות כאן הן רק כמה מהדרכים שבהן תוכל למקסם את ההשקעה הסולרית הביתית שלך.

רכז כוח סולארי

על ידי מיקוד אור סולארי, רכזי חשמל סולאריים מאפשרים לך להפיק את המרב מהפאנלים הסולאריים שלך. רכזים אלה ממקדים הרבה אור שמש על מקלט באמצעות מראות או עדשות. האור המרוכז נתפס על ידי מכשיר מעקב ומופנה לכיוון הפאנל הסולארי ליעילות מירבית. אתה יכול לחסוך יותר כסף על ידי לוודא שכל אור השמש מנוצל לייצור חשמל. לרכז כוח סולארי יש גם יתרון של אחסון יעיל של אנרגיה לשימוש בלילה.

גיבוי סוללה

אתה יכול להשתמש באנרגיה שאחסנת במהלך היום או במהלך סערות על ידי רכישת מערכת גיבוי לסוללה סולארית. אתה יכול גם לשאוב חשמל מהסוללות בימים מעוננים. מערכת גיבוי גם מאפשרת לך להפחית את טביעת הרגל הפחמנית של הבית שלך.

סיכום 

עכשיו יש לך את זה. פאנלים סולאריים למגורים משמשים יותר משקי בית מאי פעם כדי לחסוך כסף ולהפחית את ההשפעה הסביבתית שלהם. עם זאת, סביר להניח שלא ישיג יעילות אופטימלית במונחים של PV אחסון אנרגיה ותפוקת חשמל אם פאנלים סולאריים ביתיים אינם מותקנים, מתוחזקים ומנוטרים כהלכה.

המלצות אלו יסייעו לשמור על רמות ביצועים שיא ולהגדיל את יעילות הפאנלים הסולאריים, לחסוך כסף ולהפחית את ההשפעה הסביבתית. כעת, אולי אתה מבין שלשוק יש צרכים גדולים למוצרים לגבי אחסון ויישום של אנרגיה סולארית למגורים, ולהתעניין ב ליצור קשר עם ציוד הבטיחות העליון של המערכת הפוטו-וולטאית לרכישה בתפזורת.