Повышение эффективности домашних солнечных батарей и приложений 101

Инвестиции в солнечные панели для дома неуклонно растут во всем мире. Это связано с несколькими факторами. Во-первых, за последние годы значительно возросла эффективность солнечных панелей. В связи с тем, что правительства устанавливают амбициозные цели по нулевому выбросу вредных веществ, использование возобновляемых источников энергии для снижения углеродного воздействия стало тенденцией в современном мире.

Домашние солнечные батареи и аксессуары солнечной системы хорошее соотношение цены и качества. Некоторые люди, тем не менее, не принимают достаточных мер для сохранения эффективности жизненного цикла солнечных панелей. В результате их панели не производят столько электроэнергии, сколько должны, что стоит денег. 

Владельцы домов могут предпринять ряд действий, чтобы сохранить эффективность хранения и использования солнечной энергии. Вот наши главные рекомендации о том, как сделать солнечные батареи более эффективными, чтобы мы могли получить максимально возможную выработку электроэнергии.

Что такое солнечная эффективность? 

Процент солнечной энергии, излучаемой фотогальваническим (PV) устройством, который преобразуется в полезную электроэнергию, известен как эффективность преобразования энергии. PV устройство. Основная цель исследования — повысить эффективность этого преобразования, поскольку оно снижает стоимость PV технологии поэтому они могут конкурировать с другими источниками энергии.

PV клетки не всегда превращают 100% солнечного света в энергию. Большая часть действительно исчезла. Способность солнечного элемента преобразовывать солнечный свет, который он получает, для применения и аккумуляторная батарея сдерживается разнообразием элементов дизайна. Более высокая эффективность может быть достигнута путем проектирования с учетом этих аспектов.

Чтобы оценить количество энергии, которую будет производить ячейка, исследователи оценивают производительность фотоэлектрического (PV) устройства. Ток и напряжение вместе производят электрическую энергию. Взаимосвязь между датчиками тока и напряжения a PV устройствоэлектрические характеристики. 

Ток и напряжение, генерируемые ячейкой или модулем, будут изменяться в соответствии с законом Ома, если к двум выводам устройства приложить определенное сопротивление «нагрузки» (ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов на две точки). Эффективность определяется путем измерения тока и напряжения, генерируемых для различных сопротивлений нагрузки, при постоянном стандартном освещении элемента и поддержании постоянной температуры элемента.

Как измерить солнечную эффективность?

Наиболее широко используемый параметр для сравнения производительности одного солнечного элемента с другим — это эффективность. Эффективность солнечной батареи определяется как отношение производства энергии к поступающей энергии от солнца. 

Помимо отражения производительности солнечного элемента, на эффективность влияют спектр и интенсивность падающего солнечного света, а также температура солнечного элемента. 

В результате, чтобы сравнить производительность одного устройства с другим, необходимо тщательно контролировать параметры, при которых измеряется эффективность. 

Наземные солнечные элементы измеряются при температуре 25°C и условиях AM1.5. В условиях AM0 измеряются солнечные элементы, предназначенные для космического применения.

Страница «Выводы эффективности солнечных элементов» содержит самые последние результаты исследований солнечных элементов с максимальной эффективностью.

Эффективность солнечного элемента определяется как доля падающей мощности, преобразованной в электричество, и рассчитывается следующим образом:

Мультиметр можно использовать для измерения электрической мощности солнечной панели. В любой цепи мультиметр измеряет ток, сопротивление и напряжение.

Солнечная панель должна получать полный солнечный свет, направляясь к солнцу под оптимальным углом, и в это время должна быть определена мощность солнечной панели.

Факторы, влияющие на солнечную эффективность

Солнечные панели способны преобразовывать более 22% солнечной энергии в полезную энергию в зависимости от таких факторов, как установка, ориентация, погодные условия и так далее. Производительность солнечных энергетических систем зависит от количества солнечного света, падающего на панели, и его результат определяет эффективность солнечных панелей.

Не весь солнечный свет, падающий на фотоэлектрическая ячейка превращается в электричество. На самом деле, большая его часть утрачена. Различные аспекты конструкции солнечных элементов влияют на способность элемента преобразовывать получаемый им солнечный свет. Более высокая эффективность может быть достигнута путем проектирования с учетом этих соображений.

Световые элементы с поглощающими материалами с несколькими запрещенными зонами повышают эффективность за счет разделения солнечного спектра на более мелкие ячейки, каждая из которых имеет более высокий предел термодинамической эффективности.

Несколько факторов, влияющих на эффективность солнечной энергии:

Длина волны

Фотоны, или энергетические пакеты, являются строительными блоками света и бывают разных энергий и длин волн. Длины волн солнечного света, достигающего поверхности планеты, варьируются от ультрафиолетового до инфракрасного. Некоторые фотоны отражаются, когда свет попадает на поверхность солнечного элемента, тогда как другие проходят прямо сквозь него. 

Энергия некоторых поглощенных фотонов преобразуется в тепло. Остальные обладают достаточной энергией, чтобы высвободить электроны из своих атомных связей, в результате чего появляются носители заряда и электрический ток.

рекомбинация

«Носители заряда», такие как отрицательно заряженный электрон, могут двигаться через полупроводник как один из путей прохождения через него электрического тока. «Дырка», обозначающая отсутствие электрона в материале и функционирующая как носитель положительного заряда, является еще одним типом такого носителя заряда. 

Электрон может снова объединиться после контакта с дыркой, компенсируя их вклад в электрический ток. 

Метод, с помощью которого электричество производится в солнечном элементе, противоположен прямой рекомбинации, при которой генерируемые светом электроны и дырки сталкиваются, рекомбинируют и испускают фотон. Это одна из главных вещей, которые мешают продуктивности.

Когда электроны или дырки вступают в контакт с примесью, дефектом в кристаллической структуре или границей раздела, этот процесс известен как непрямая рекомбинация. Это позволяет высвобождать энергию в виде тепла.

Температура

Низкие температуры, как правило, лучше всего подходят для солнечных батарей. Производится умеренное увеличение тока, но гораздо большее снижение напряжения в результате изменения характеристик полупроводника, вызванного более высокими температурами. 

Экстремальное повышение температуры также может повредить материалы в ячейке и других модулях, сократив срок их службы. Поскольку большая часть солнечного света, попадающего на клетки, преобразуется в тепло, эффективное управление температурным режимом увеличивает эффективность и срок службы.

отражение

Уменьшая количество света, отраженного от поверхности клетки, можно повысить эффективность. Например, необработанный кремний отражает более 30% падающего на него света. Отражение уменьшается за счет антибликового покрытия и текстурированных поверхностей. Темно-синий или черный цвет указывает на высокоэффективную ячейку.

Зачем нам нужно повышать эффективность использования солнечной энергии?

При нехватке места эффективность имеет решающее значение. Свободного места может не хватить, если люди хотят иметь дом с нулевыми выбросами и хотят, чтобы их крыша вырабатывала всю электроэнергию, необходимую домохозяйству.

Большинство жилых солнечных систем монтируются на крыше, но не все крыши подходят для выработки солнечной энергии из-за затенения и сложных линий крыши, которые ограничивают установку панелей. 

Для максимальной выработки энергии также желательно расположить солнечные панели под углом к ​​югу. Общее количество энергии, которое может быть создано, будет расти с использованием более эффективных панелей.

Поскольку новые перспективные технологические достижения предлагают большее производство энергии в меньшем пространстве, повышение эффективности солнечных панелей часто попадает в заголовки новостей. Количество энергии, которое может быть получено из определенного количества солнечного света, называется эффективностью. Система может производить больше энергии, чем более она эффективна.

Эффективность солнечных панелей никогда не была выше. В результате сейчас доступно больше высокоэффективных солнечных панелей, чем когда-либо прежде, и, следовательно, для домашних хозяйств также важно повысить эффективность использования солнечной энергии.

Способы повышения солнечной эффективности

При рассмотрении солнечной энергии в качестве жизнеспособного источника энергии эффективность солнечной панели имеет решающее значение; чем выше эффективность, тем более доступной будет установка. 

Тем не менее, продолжающиеся исследования приносят свои плоды, и ключевым направлением деятельности является развитие этой технологии и повышение эффективности солнечных элементов.

Важно понимать, что эффективность отдельного солнечного элемента не соответствует эффективности солнечных панелей (модулей) в целом. Эффективность солнечных элементов иногда может превышать 42 процента, в то время как эффективность солнечных панелей обычно составляет от 15 до 20 процентов.

Однако, если специально не указано иное, для оценки характеристик солнечных элементов используются лабораторные испытания. Следовательно, несмотря на то, что 42 процента — это замечательная производительность, домашние потребители могут не использовать ее, поскольку лабораторные настройки не такие, как в реальном мире.

Тем не менее, есть еще несколько способов повысить эффективность использования солнечной энергии:

Используйте панели с монокристаллическими ячейками класса Grade

Наиболее эффективные солнечные панели являются монокристаллическими. Качество фотогальванических элементов является наиболее важным предиктором эффективности солнечных панелей в области систем солнечной энергии. Если важна эффективность, не экономьте на качестве при покупке или аренде.

Ячеистые панели более низкого качества могут быть дешевле в приобретении, но они будут менее эффективными и будут производить меньше энергии. Это означает, что они будут стоить дороже, чем панели с качественными ячейками.

Инвестируйте в антибликовые покрытия

Антибликовые покрытия позволяют клеткам поглощать больше света. Более 30% света, попадающего на панели, не поглощается и не трансформируется в электричество, если не используются просветляющие покрытия. Антибликовые покрытия наносятся на фотоэлементы в высококачественных солнечных панелях, чтобы избежать потери света из-за отражения. 

Эти покрытия гарантируют, что панели поглощают как можно больше солнечных лучей. Ячейки с шероховатой поверхностью также являются антибликовыми. При поиске солнечных батарей узнайте о процедурах, предпринятых для контроля отражения.

Наймите сертифицированного установщика солнечных батарей

Грамотная установка обеспечит максимальную эффективность. Помимо квалификации, убедитесь, что любая используемая установка имеет все необходимые лицензии и страховку в этом районе.

Проверьте фон любого установщика или любой сложности чтобы убедиться, что у них есть опыт и хорошая репутация в области солнечной энергии.

Ориентация солнечных панелей для максимального воздействия 

Расположите панели лицом к географическому югу в северном полушарии. Если кто-то живет в южном полушарии, его панели должны быть обращены на север. Это не то же самое, что направления, которые они могли бы найти с помощью компаса, который направляет их к магнитным полюсам, а не к географическим полюсам.

Направление панелей также определяется тем, как люди используют солнечную энергию. Например, если кто-то использовал солнечную энергию для питания своего дома, энергия, собранная позже в тот же день, будет более ценной. Это может означать поворот панелей немного на юго-запад в северном полушарии.

Если солнечные панели не могут быть обращены на юг (или на север в южном полушарии), поверните их на запад, где садится солнце. Если таких вариантов нет, ориентируйте их на восток или север (или на юг в южном полушарии). 

Солнечные панели могут генерировать максимальную энергию, когда они обращены прямо к солнцу. Согласно с Солнечные отзывы, панели, обращенные на юг, получают прямой солнечный свет в течение всего дня, что приводит к максимальной производительности. Однако днем ​​и ранним вечером более западное положение будет генерировать больше энергии. Идеальное положение для солнечных панелей будет зависеть от количества потребляемой электроэнергии и цены на электроэнергию. 

Панели, выходящие на южную сторону, идеально подходят, когда коммунальное предприятие обеспечивает чистое измерение 1: 1, поскольку оно постоянно генерирует максимальную мощность. Ориентация на юго-запад идеальна, если коммунальное предприятие использует выставление счетов за время использования, что требует дополнительных затрат, когда в домашнем хозяйстве используется больше энергии. 

Рассчитать лучший угол для широты

Максимальную эффективность обеспечивает угол, соответствующий вашей географической широте. Чем ближе ваши панели к экватору, тем выше они должны указывать. Ваша географическая широта определяет угол, под которым ваши панели будут получать наибольшее количество прямых солнечных лучей в течение года.

Например, если вы живете в Боулдере, штат Колорадо, который находится на 40 градусах северной широты, ваши панели будут наиболее эффективными, если вы разместите их под углом 40 градусов к географическому югу.

Если вы устанавливаете солнечные панели на наклонной крыше, вам также необходимо учитывать угол наклона. Если ваша крыша имеет уклон 20° и вам нужно, чтобы панели располагались под углом 40°, вы должны разместить их на крыше под углом 20°.

Настройте панели для отслеживания солнца

Ваши солнечные панели могут поглощать максимально возможное количество энергии, отслеживая движение солнца. Если ваши солнечные панели установлены на земле, трекеры позволяют им двигаться вместе с солнцем, чтобы они могли захватывать максимальное количество солнечного света. 

Однако есть трекеры меньшего размера, которые позволяют вашим панелям двигаться по дуге с востока на запад, следуя за солнцем с момента его восхода до момента его захода.

Несмотря на то, что эта система имеет высокую первоначальную стоимость, если вы живете в месте, куда не попадает много прямых солнечных лучей, повышенная эффективность может быть оправдана.

Устранить тень

Наиболее эффективные солнечные панели получают прямые солнечные лучи. В течение дня следите за своими панелями, чтобы увидеть, дают ли окружающие деревья какую-либо тень. Заштрихованные клетки в это время не поглощают свет.

Вам, несомненно, придется делать это время от времени, особенно если вы живете недалеко от лесистой местности. Будьте в курсе роста, чтобы вы могли планировать обрезки.

Обсудите этот вопрос с землевладельцем, если деревья не находятся на вашей территории. В обмен на некоторую силу они могут захотеть работать с деревьями. Солнечные панели лучше всего работают под прямыми солнечными лучами. Если солнце закрыто деревом или другой структурой, накопление энергии вашей солнечной батареи и производительность вашего массива могут значительно уменьшиться. 

По данным Energy Sage, тень особенно разрушительна для солнечных панелей, в которых используется «струнный» тип инвертора, который ограничивает выходную мощность массива интенсивностью самой слабой панели. Даже если заштрихована только крошечная часть вашего массива, производительность всей установки может снизиться.

Деревья вокруг вашего массива должны быть обрезаны или удалены. Если деревья нельзя убрать или часть здания отбрасывает тень, Energy Sage рекомендует использовать микроинвертор или инвертор оптимизатора мощности, чтобы максимизировать выход из незатененных частей массива.

Сократите количество гаджетов, использующих солнечную энергию одновременно

Меньшая мощность означает меньший расход батарей. В общем, если вы не работаете на максимальной мощности, вы можете использовать накопленную энергию в течение более длительного периода времени. Кроме того, более экономично использовать меньше электроэнергии в течение нескольких часов, чем использовать максимальную мощность в течение более короткого промежутка времени.

Например, запускайте стиральную и посудомоечную машины одновременно. Вы также должны выключать свет в незанятых местах и ​​отключать электронику, когда она не используется.

Установите резервные батареи для хранения солнечной энергии 

Чтобы сэкономить деньги, расположите хранилище и панели рядом друг с другом. Любая энергия, которую вы не можете сохранить, будет потеряна, что может снизить эффективность ваших панелей. 

Энергия, которую поглощают ваши солнечные панели, хранится в системах хранения литий-ионных аккумуляторов, поэтому вы можете использовать ее, даже когда солнце не светит.

Процедура установки солнечных панелей является дорогостоящей и трудоемкой. Если вы установите резервные батареи одновременно с солнечными панелями, вы получите от них максимальную отдачу.

Очистите солнечные панели 

С помощью воды и мягкой губки очистите панели. После этого ваши солнечные панели будут работать на пике своих возможностей, поскольку большая часть пыли и мусора, блокирующих их, будет удалена. 

Избегайте моек высокого давления, так как они могут повредить поверхность клеток. Добавьте каплю средства для мытья посуды в воду, если вам нужна дополнительная помощь для удаления стойких загрязнений.

Самостоятельная очистка панелей может быть рискованной, если ваша крыша действительно наклонена. Запросите рекомендацию по чистке у вашего установщика; они, вероятно, знают несколько надежных близлежащих предприятий (они могут даже сами чистить панели).

Пыль может со временем накапливаться на ваших солнечных панелях, снижая их производительность. Согласно Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, накопление пыли может постепенно снижать производительность вашего массива до 7%.

Согласно журналу Green Choices, очистка солнечных панелей может быть такой же простой, как промывание их садовым шлангом, однако для удаления скопившейся грязи может потребоваться чистка мягкой щеткой. Учитывайте доступность для частой очистки при выборе места установки.

Как максимизировать солнечную эффективность?

С момента установки ваших солнечных батарей ваши счета за коммунальные услуги уменьшились. Однако вы можете спросить, есть ли способы повысить эффективность солнечных батарей. Да, это ответ. Перечисленные здесь стратегии — это лишь некоторые из способов максимизировать инвестиции в солнечную энергию для дома.

Концентратор солнечной энергии

Сосредоточив солнечный свет, концентраторы солнечной энергии позволяют максимально эффективно использовать солнечные панели. Эти концентраторы фокусируют много солнечного света на приемник с помощью зеркал или линз. Концентрированный свет улавливается устройством слежения и направляется на солнечную панель для максимальной эффективности. Вы можете сэкономить больше денег, убедившись, что весь солнечный свет используется для производства электроэнергии. Концентратор солнечной энергии также имеет то преимущество, что эффективно накапливает энергию для использования в ночное время.

Аккумулятор

Вы можете использовать энергию, накопленную в течение дня или во время грозы, купив резервную систему на солнечных батареях. Вы также можете получать энергию от батарей в пасмурные дни. Система резервного копирования также позволяет уменьшить углеродный след вашего дома.

Заключение 

Теперь у вас есть это. Домашние солнечные панели используются все большим количеством домохозяйств, чем когда-либо, чтобы сэкономить деньги и уменьшить их воздействие на окружающую среду. Однако вряд ли удастся достичь оптимальной эффективности с точки зрения PV запас энергии и выход электроэнергии, если домашние солнечные панели не установлены, не обслуживаются и не контролируются должным образом.

Эти рекомендации помогут поддерживать пиковые уровни производительности и повысить эффективность солнечных панелей, сэкономив деньги и уменьшив воздействие на окружающую среду. Теперь вы можете понять, что на рынке есть большие потребности в продуктах, связанных с хранением и применением солнечной энергии в жилых домах, и вы заинтересованы в попадание в контакт с верхним механизмом безопасности фотогальванической системы для оптовых закупок.