Aumentando o Armazenamento Solar Doméstico e a Eficiência de Aplicativos 101

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Publicado em: 07/08/2022 Modificado em: 28/06/2024
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Os investimentos em painéis solares residenciais estão crescendo de forma constante em todo o mundo. Isso se deve a alguns fatores. Uma delas é que a eficiência do painel solar aumentou consideravelmente nos últimos anos. Com os governos estabelecendo metas ambiciosas de zero líquido, adotar opções de energia renovável para reduzir o impacto do carbono tornou-se uma tendência no mundo de hoje.

Painéis solares residenciais e acessórios do sistema solar são um bom custo-benefício. Algumas pessoas, no entanto, não estão tomando medidas suficientes para preservar a eficiência da vida útil dos painéis solares. Como resultado, seus painéis não produzem tanta eletricidade quanto deveriam, o que custa dinheiro. 

Os proprietários de casas podem tomar várias medidas para preservar a eficácia do armazenamento e aplicação de energia solar. Aqui estão nossas principais recomendações sobre como tornar os painéis solares mais eficientes para que possamos obter o maior potencial de produção de eletricidade.

O que é eficiência solar? 

A porcentagem de energia solar que brilha em um dispositivo fotovoltaico (PV) que é transformada em eletricidade utilizável é conhecida como eficiência de conversão de energia de um PV dispositivo. O principal objetivo da pesquisa é aumentar essa eficiência de conversão porque reduz o custo de PV tecnologias para que possam competir com outras fontes de energia.

PV as células nem sempre transformam 100% da luz do sol em energia. A maior parte realmente se foi. A capacidade de uma célula solar para converter a luz solar que recebe para aplicação e armazenamento de energia da bateria é limitado por uma variedade de elementos de design. Maior eficiência pode ser alcançada projetando com esses aspectos em mente.

Para estimar a quantidade de energia que uma célula produzirá, os pesquisadores avaliam o desempenho de um dispositivo fotovoltaico (PV). Corrente e tensão juntas produzem energia elétrica. Relações entre medidor de corrente e tensão a PV dispositivocaracterísticas elétricas. 

A corrente e a tensão geradas por uma célula ou módulo mudarão de acordo com a lei de Ohm se uma resistência de “carga” específica for conectada aos dois terminais do dispositivo (a corrente através de um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à diferença de potencial entre os dois pontos). A eficiência é determinada pela medição da corrente e tensão geradas para várias resistências de carga enquanto submete a célula a um nível de luz constante e padrão e mantém uma temperatura de célula consistente.

Como medir a eficiência solar?

Painéis solares
Fonte: Pinterest 

O parâmetro mais utilizado para comparar o desempenho de uma célula solar com outra é a eficiência. A eficiência de uma célula solar é definida como a razão entre a produção de energia e a energia recebida do sol. 

Além de refletir o desempenho da célula solar, a eficiência é afetada pelo espectro e intensidade da luz solar incidente, bem como pela temperatura da célula solar. 

Como resultado, para comparar o desempenho de um dispositivo com outro, os parâmetros sob os quais a eficiência é medida devem ser cuidadosamente controlados. 

As células solares terrestres são medidas a uma temperatura de 25°C e sob circunstâncias AM1.5. Sob circunstâncias AM0, as células solares projetadas para aplicação espacial são medidas.

A página Solar Cell Efficiency Findings contém os resultados mais recentes de células solares de alta eficiência.

A eficiência de uma célula solar é definida como a fração de energia incidente convertida em eletricidade e é calculada da seguinte forma:

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Um multímetro pode ser usado para medir a saída elétrica de um painel solar. Em qualquer circuito, um multímetro mede corrente, resistência e tensão.

O painel solar deve receber luz solar total, de frente para o sol no ângulo ideal, e a potência do painel solar deve ser determinada nesse momento.

Fatores que afetam a eficiência solar

Caixa combinadora solar
Fonte: Beny

Os painéis solares são capazes de converter mais de 22% da energia solar em energia utilizável com base em fatores como instalação, orientação, condições climáticas e assim por diante. O desempenho dos sistemas de energia solar depende da quantidade de luz solar que incide sobre os painéis e seu resultado define a eficiência do painel solar.

Nem toda a luz do sol que atinge um célula fotovoltaica se transforma em eletricidade. Na verdade, a maior parte foi perdida. Uma variedade de aspectos do design da célula solar contribui para a capacidade de uma célula de converter a luz solar que recebe. Maior eficiência pode ser alcançada projetando com essas considerações em mente.

As células de luz com vários materiais absorvedores de gap de banda aumentam a eficiência separando o espectro solar em caixas menores, cada uma com um limite de eficiência termodinâmica maior.

Alguns fatores que afetam a eficiência da energia solar são:

Wavelength

Os fótons, ou pacotes de energia, são os blocos de construção da luz e vêm em uma variedade de energias e comprimentos de onda. Os comprimentos de onda da luz solar que atingem a superfície do planeta vão do ultravioleta ao infravermelho. Alguns fótons são refletidos quando a luz atinge a superfície de uma célula solar, enquanto outros passam direto. 

A energia de alguns dos fótons absorvidos é convertida em calor. Os demais possuem energia suficiente para liberar elétrons de suas ligações atômicas, resultando em portadores de carga e corrente elétrica.

Recombinação

Um “portador de carga”, como um elétron carregado negativamente, pode se mover através de um semicondutor como uma rota para a corrente elétrica fluir através dele. Um “buraco”, que denota a ausência de um elétron no material e funciona como um portador de carga positiva, é outro tipo de portador de carga. 

Um elétron pode se combinar novamente após entrar em contato com um buraco, cancelando suas contribuições para a corrente elétrica. 

O método pelo qual a eletricidade é produzida em uma célula solar é revertido por recombinação direta, na qual elétrons e buracos gerados pela luz colidem, se recombinam e emitem um fóton. É uma das principais coisas que atrapalham a produtividade.

Quando elétrons ou buracos entram em contato com uma impureza, uma falha na estrutura cristalina ou uma interface, o processo é conhecido como recombinação indireta. Isso permite que a energia seja liberada como calor.

Temperatura:

As baixas temperaturas são tipicamente as melhores para as células solares. Um aumento modesto na corrente é produzido, mas uma diminuição muito maior na tensão como resultado da mudança das características do semicondutor provocadas por temperaturas mais altas. 

Aumentos extremos de temperatura também podem prejudicar os materiais da célula e outros módulos, reduzindo sua vida útil. Como a maior parte da luz solar que atinge as células é convertida em calor, o gerenciamento térmico eficaz aumenta a eficiência e a vida útil.

Reflexão

Ao reduzir a quantidade de luz refletida da superfície de uma célula, a eficiência pode ser melhorada. Por exemplo, o silício não tratado reflete mais de 30% da luz que o atinge. A reflexão é reduzida por revestimentos anti-reflexo e superfícies texturizadas. Uma cor azul escura ou preta indicará uma célula de alta eficiência.

Por que precisamos aumentar a eficiência solar?

Funcionamento dos painéis solares
Fonte: Pinterest

Quando há falta de espaço, a eficiência é crucial. Pode não haver muito espaço disponível se as pessoas quiserem uma casa com zero líquido e quiserem que seu telhado gere toda a eletricidade de que uma casa precisa.

A maioria dos sistemas solares residenciais são montados no telhado, mas nem todos os telhados são adequados para geração de energia solar devido ao sombreamento e às linhas de telhado difíceis que restringem a instalação do painel. 

Para a geração máxima de energia, também é desejável posicionar os painéis solares em um ângulo em direção ao sul. A quantidade total de energia que pode ser criada aumentará com o uso de painéis mais eficazes.

À medida que novos avanços tecnológicos prospectivos oferecem maior produção de energia em menos espaço, os aumentos na eficiência do painel solar frequentemente são manchetes. A quantidade de energia que pode ser produzida a partir de uma quantidade específica de luz solar é chamada de eficiência. O sistema pode produzir mais energia quanto mais eficiente for.

A eficiência dos painéis solares nunca foi tão alta. Como resultado, agora há mais painéis solares de alta eficiência disponíveis do que nunca e, portanto, também é importante para as famílias aumentarem a eficiência solar.

Maneiras de aumentar a eficiência solar

Maneiras de aumentar a eficiência solar
Fonte: Pinterest

Ao considerar a energia solar como uma fonte de energia viável, a eficiência de um painel solar é crucial; quanto melhor a eficiência, mais acessível seria a instalação. 

No entanto, a pesquisa em andamento está rendendo frutos, e a principal área de concentração é o avanço dessa tecnologia e o aumento da eficiência das células solares.

É crucial perceber que a eficácia de uma única célula solar não corresponde à eficácia dos painéis solares (módulos) como um todo. A eficiência da célula solar às vezes pode exceder 42%, enquanto a eficiência do painel solar fica normalmente entre 15 e 20%.

No entanto, salvo especificação em contrário, os testes de laboratório são usados ​​para avaliar o desempenho das células solares. Consequentemente, embora 42% seja um desempenho notável, os consumidores domésticos podem não usar isso, pois as configurações de laboratório não são as mesmas do mundo real.

No entanto, ainda existem algumas maneiras de aumentar a eficiência solar:

Use painéis com células monocristalinas de grau

Os painéis solares mais eficientes são monocristalinos. A qualidade das células fotovoltaicas é o preditor mais importante da eficiência dos painéis solares no campo dos sistemas de energia solar. Se a eficiência for vital, não economize na qualidade ao comprar ou alugar.

Painéis de células de menor qualidade podem ser mais baratos de adquirir, mas serão menos eficientes e produzirão menos energia. Isso significa que eles custarão mais para serem executados do que painéis com células de alta qualidade.

Invista em Revestimentos Antirreflexo

Revestimentos antirreflexo permitem que as células absorvam mais luz. Mais de 30% da luz que atinge os painéis não é absorvida e transformada em eletricidade se não forem utilizados revestimentos antirreflexo. Revestimentos antirreflexo são aplicados em células fotovoltaicas em painéis solares de alta qualidade para evitar a perda de luz devido à reflexão. 

Esses revestimentos garantem que o maior número possível de raios solares seja absorvido pelos painéis. As células com superfícies ásperas também são anti-reflexivas. Ao procurar painéis solares, informe-se sobre os procedimentos adotados para controlar a reflexão.

Contrate um instalador solar certificado

Uma instalação competente garantirá a máxima eficiência. Além da qualificação, certifique-se de que qualquer instalação empregada tenha todas as licenças e seguros necessários na área.

Verifique o histórico de qualquer instalador ou fabricante para garantir que eles tenham experiência e uma boa reputação no campo da energia solar.

Orientar Painéis Solares para Exposição Máxima 

Oriente os painéis voltados para o sul geográfico no hemisfério norte. Se alguém vive no hemisfério sul, seus painéis devem estar voltados para o norte. Essas não são as mesmas direções que eles podem encontrar com uma bússola, que os envia para os pólos magnéticos e não para os pólos geográficos.

A direção dos painéis também é determinada pela forma como as pessoas usam a energia solar. Por exemplo, se alguém usou energia solar para alimentar sua casa, a energia coletada no final do dia será mais valiosa. Isso pode implicar a rotação dos painéis ligeiramente a sudoeste no hemisfério norte.

Se os painéis solares não puderem ficar voltados para o sul (ou para o norte no hemisfério sul), fiquem voltados para o oeste, onde o sol se põe. Se não houver essas opções, oriente-as para leste ou norte (ou sul no hemisfério sul). 

Os painéis solares podem gerar energia máxima quando estão voltados diretamente para o sol. De acordo com Comentários solares, os painéis voltados para o sul recebem luz solar direta durante todo o dia, o que resulta em potência máxima. No entanto, à tarde e no início da noite, uma posição mais a oeste gerará mais energia. A posição ideal para os painéis solares será baseada na quantidade de eletricidade utilizada e no preço da eletricidade. 

Os painéis voltados para o sul são ideais quando a concessionária fornece medição líquida de 1:1 porque gera potência máxima em todos os momentos. Uma orientação sudoeste é perfeita se a concessionária usar o faturamento do tempo de uso que custa mais quando mais energia é usada em uma residência. 

Calcule o melhor ângulo para a latitude

A máxima eficácia é assegurada por um ângulo correspondente à sua latitude geográfica. Quanto mais próximos seus painéis estiverem do equador, mais alto eles devem apontar. Sua latitude geográfica determina o ângulo em que seus painéis receberão a luz solar mais direta ao longo do ano.

Por exemplo, se você mora em Boulder, Colorado, que fica a 40º de latitude norte, seus painéis serão mais eficientes se você os colocar em um ângulo de 40º voltado para o sul geográfico.

Se você estiver instalando painéis solares em um telhado inclinado, também precisará levar em conta o ângulo. Se o seu telhado tivesse uma inclinação de 20o e você precisasse que seus painéis estivessem em um ângulo de 40o, você os colocaria em um ângulo de 20o no telhado.

Configure os painéis para rastrear o sol

Seus painéis solares podem absorver o máximo de energia possível rastreando o sol. Se seus painéis solares forem montados no solo, os rastreadores permitem que eles se movam com o sol para que possam capturar o máximo de luz solar. 

No entanto, existem rastreadores menores que permitem que seus painéis formem um arco de leste a oeste, seguindo o sol desde o nascer até o pôr.

Embora este sistema tenha um alto custo inicial, se você mora em algum lugar que não recebe muita luz solar direta, a eficiência aprimorada pode valer a pena.

Eliminar sombra

Os painéis solares mais eficazes recebem luz solar direta. Ao longo do dia, fique de olho em seus painéis para ver se alguma árvore ao redor oferece alguma sombra. As células sombreadas não estão absorvendo nenhuma luz naquele momento.

Você certamente precisará fazer isso de vez em quando, principalmente se você mora perto de uma região arborizada. Esteja ciente do crescimento para que você possa planejar aparas.

Discuta o assunto com o proprietário se as árvores não estiverem em sua propriedade. Em troca de algum poder, eles podem estar dispostos a trabalhar nas árvores. Os painéis solares são projetados para funcionar melhor sob luz solar direta. Se o sol for obscurecido por uma árvore ou outra estrutura, o armazenamento de energia da bateria solar e a saída de sua matriz podem ser significativamente reduzidos. 

A sombra é especialmente destrutiva para os painéis solares que usam um estilo “string” do inversor, o que limita a saída da matriz à intensidade do painel mais fraco, de acordo com a Energy Sage. Mesmo que apenas uma pequena parte do seu array esteja sombreada, a saída de toda a instalação pode ser reduzida.

As árvores ao redor de sua matriz devem ser podadas ou removidas. Se as árvores não puderem ser removidas ou se uma parte do edifício lançar sombra, a Energy Sage recomenda a utilização de um microinversor ou inversor otimizador de potência para maximizar a saída das partes não sombreadas da matriz.

Reduza o número de gadgets que usam eletricidade solar ao mesmo tempo

Menos energia significa menos consumo de baterias. Em geral, se você não estiver operando na capacidade máxima, poderá utilizar sua energia armazenada por mais tempo. Também é mais econômico usar menos eletricidade por várias horas do que a potência máxima por um período de tempo mais curto.

Ligue a lavadora de roupas e a lava-louças ao mesmo tempo, por exemplo. Você também deve desligar as luzes em áreas desocupadas e desconectar os eletrônicos quando não estiverem em uso.

Instale baterias de backup para armazenar energia solar 

Para economizar dinheiro, localize seu armazenamento e painéis próximos um do outro. Qualquer energia que você não possa armazenar será perdida, o que pode reduzir a eficácia de seus painéis. 

A energia que seus painéis solares absorvem é armazenada em sistemas de armazenamento de baterias de íons de lítio para que você possa usá-la mesmo quando o sol não está brilhando.

O procedimento de instalação de painéis solares é caro e demorado. Se você instalar baterias de backup ao mesmo tempo que seus painéis solares, tirará o máximo proveito deles.

Limpe os painéis solares 

Com água e uma esponja macia, limpe os painéis. Seus painéis solares funcionarão no máximo depois de fazer isso, pois a maioria da poeira e detritos que os bloqueiam será removida. 

Evite lavadoras de alta pressão, pois podem danificar a superfície das células. Adicione uma gota de detergente à sua água se precisar de um pouco de ajuda adicional para remover qualquer sujeira persistente.

Limpar os painéis você mesmo pode ser arriscado se o telhado for muito inclinado. Solicite uma recomendação de limpeza ao seu instalador; eles presumivelmente conhecem algumas empresas confiáveis ​​nas proximidades (eles podem até limpar os próprios painéis).

A poeira pode se acumular em seus painéis solares ao longo do tempo, reduzindo seu desempenho. De acordo com Laboratório Nacional de Energia Renovável, o acúmulo de poeira pode diminuir progressivamente o desempenho do seu array em até 7%.

De acordo com a revista Green Choices, a limpeza de painéis solares pode ser tão simples quanto enxaguá-los com uma mangueira de jardim, no entanto, eliminar a sujeira acumulada pode precisar de uma escova macia. Considere a acessibilidade para limpeza frequente ao decidir onde instalar.

Como maximizar a eficiência solar?

Um microinversor
Fonte: Beny

Desde a instalação de seus painéis solares, suas contas de serviços públicos diminuíram. No entanto, você pode estar se perguntando se existem maneiras de aumentar a eficácia dos painéis solares. Sim, é a resposta. As estratégias listadas aqui são apenas algumas das maneiras pelas quais você pode maximizar seu investimento solar em casa.

Concentrador de energia solar

Ao focar a luz solar, os concentradores de energia solar permitem que você aproveite ao máximo seus painéis solares. Esses concentradores concentram muita luz solar em um receptor usando espelhos ou lentes. A luz concentrada é captada por um dispositivo de rastreamento e direcionada para o painel solar para máxima eficácia. Você pode economizar mais dinheiro certificando-se de que toda a luz do sol seja utilizada para gerar eletricidade. Um concentrador de energia solar também tem a vantagem de armazenar energia de forma eficaz para uso noturno.

Backup de bateria

Você pode usar a energia que armazenou ao longo do dia ou durante tempestades comprando um sistema de backup de bateria solar. Você também pode extrair energia das baterias em dias nublados. Um sistema de backup também permite diminuir a pegada de carbono de sua casa.

Conclusão 

Agora você tem. Os painéis solares residenciais estão sendo usados ​​por mais famílias do que nunca para economizar dinheiro e diminuir seu efeito ambiental. No entanto, provavelmente não se atingirá a eficiência ideal em termos de PV armazenamento de energia e produção de eletricidade se os painéis solares domésticos não forem instalados, mantidos e monitorados corretamente.

Essas recomendações ajudariam a manter os níveis de desempenho máximos e aumentar a eficiência do painel solar, economizando dinheiro e diminuindo o efeito ambiental. Agora, você pode perceber que o mercado tem uma grande necessidade de produtos para armazenamento e aplicação de energia solar residencial, e se interessar em entrando em contato com o equipamento de segurança do sistema fotovoltaico superior para compra a granel.

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