Zvýšenie efektivity domáceho solárneho úložiska a aplikácií 101

Investície do domácich solárnych panelov na celom svete neustále rastú. Je to spôsobené niekoľkými faktormi. Jedným z nich je, že účinnosť solárnych panelov sa v posledných rokoch výrazne zvýšila. S vládami, ktoré si stanovili ambiciózne ciele s nulovou čistotou, sa v dnešnom svete stalo trendom využívanie možností obnoviteľnej energie na zníženie vplyvu uhlíka.

Domáce solárne panely a príslušenstvo solárneho systému majú dobrú hodnotu za peniaze. Niektorí ľudia však neprijímajú dostatočné opatrenia na zachovanie účinnosti životnosti solárnych panelov. Ich panely v dôsledku toho nevyrábajú toľko elektriny, koľko by mali, čo stojí peniaze. 

Majitelia domov môžu podniknúť množstvo opatrení na zachovanie účinnosti skladovania a aplikácie solárnej energie. Tu sú naše najlepšie odporúčania, ako zefektívniť solárne panely, aby sme získali čo najvyšší potenciálny elektrický výkon.

Čo je solárna účinnosť? 

Percento slnečnej energie žiariacej na fotovoltaické (PV) zariadenie, ktoré sa premieňa na využiteľnú elektrinu, je známe ako účinnosť premeny energie PV zariadenie. Hlavným cieľom výskumu je zvýšiť túto účinnosť konverzie, pretože znižuje náklady na PV technológie aby mohli konkurovať iným zdrojom energie.

PV bunky nie vždy premieňajú 100 % slnečného svitu na energiu. Väčšina z toho je skutočne preč. Schopnosť solárneho článku premeniť slnečné svetlo, ktoré dostane na aplikáciu a skladovanie energie z batérie je obmedzený rôznymi dizajnovými prvkami. Vyššiu efektivitu možno dosiahnuť pri navrhovaní s ohľadom na tieto aspekty.

Aby bolo možné odhadnúť množstvo energie, ktorú bunka vyprodukuje, výskumníci vyhodnotia výkon fotovoltaického (PV) zariadenia. Prúd a napätie spolu vytvárajú elektrickú energiu. Vzťahy medzi prúdovým a napäťovým tlakomerom a PV zariadeníelektrické charakteristiky. 

Prúd a napätie generované článkom alebo modulom sa zmenia v súlade s Ohmovým zákonom, ak sa k dvom svorkám zariadenia pripojí konkrétny „záťažový“ odpor (prúd prechádzajúci vodičom medzi dvoma bodmi je priamo úmerný rozdielu potenciálu dva body). Účinnosť sa určuje meraním prúdu a napätia generovaného pre rôzne záťažové odpory, pričom je článok vystavený konštantnej štandardnej úrovni svetla a udržiava sa konzistentná teplota článku.

Ako merať slnečnú účinnosť?

Najpoužívanejším parametrom na porovnanie výkonu jedného solárneho článku s druhým je účinnosť. Účinnosť solárneho článku je definovaná ako pomer produkcie energie k energii prichádzajúcej zo slnka. 

Okrem odrazu výkonu solárneho článku je účinnosť ovplyvnená spektrom a intenzitou dopadajúceho slnečného žiarenia, ako aj teplotou solárneho článku. 

V dôsledku toho, aby bolo možné porovnať výkon jedného zariadenia s druhým, parametre, podľa ktorých sa meria účinnosť, musia byť starostlivo kontrolované. 

Pozemné solárne články sa merajú pri teplote 25 °C a za podmienok AM1.5. Za podmienok AM0 sa merajú solárne články určené pre vesmírne aplikácie.

Stránka Zistenia účinnosti solárnych článkov obsahuje najnovšie výsledky špičkových solárnych článkov.

Účinnosť solárneho článku je definovaná ako podiel dopadajúceho výkonu premeneného na elektrinu a vypočíta sa takto:

Na meranie elektrického výkonu solárneho panelu je možné použiť multimeter. V akomkoľvek obvode meria multimeter prúd, odpor a napätie.

Solárny panel by mal dostávať plné slnečné svetlo otočením k slnku v optimálnom uhle a v tom čase by sa mal určiť výkon solárneho panelu.

Faktory ovplyvňujúce slnečnú účinnosť

Solárne panely sú schopné premeniť viac ako 22 % slnečnej energie na využiteľnú energiu na základe faktorov, ako je inštalácia, orientácia, poveternostné podmienky atď. Výkon solárnych systémov závisí od množstva slnečného žiarenia, ktoré dopadá na panely a jeho výsledok určuje účinnosť solárnych panelov.

Nie všetko slnečné svetlo, ktoré dopadá a fotoelektrický článok sa premieňa na elektrinu. V skutočnosti sa väčšina z toho stratila. Rôzne aspekty dizajnu solárnych článkov prispievajú k schopnosti článku premieňať slnečné svetlo, ktoré dostáva. Vyššiu účinnosť možno dosiahnuť pri navrhovaní s ohľadom na tieto úvahy.

Svetelné články s materiálmi absorbujúcimi viacpásmovú medzeru zvyšujú účinnosť rozdelením slnečného spektra do menších zásobníkov, z ktorých každý má väčší limit termodynamickej účinnosti.

Existuje niekoľko faktorov, ktoré ovplyvňujú účinnosť solárnej energie:

Vlnová dĺžka

Fotóny alebo energetické balíčky sú stavebnými kameňmi svetla a prichádzajú v rôznych energiách a vlnových dĺžkach. Vlnové dĺžky slnečného svetla, ktoré dopadá na povrch planéty, siahajú od ultrafialového po infračervené. Niektoré fotóny sa odrazia, keď svetlo dopadne na povrch solárneho článku, zatiaľ čo iné prechádzajú priamo. 

Energia niektorých absorbovaných fotónov sa premení na teplo. Zvyšné majú dostatočnú energiu na uvoľnenie elektrónov z ich atómových väzieb, čo vedie k nosičom náboja a elektrickému prúdu.

Rekombinácia

„Nosič náboja“, ako je záporne nabitý elektrón, sa môže pohybovať polovodičom ako jedna cesta, ktorou ním prúdi elektrický prúd. „Diera“, ktorá označuje neprítomnosť elektrónu v materiáli a funguje ako kladný nosič náboja, je ďalším typom takéhoto nosiča náboja. 

Elektrón sa môže po kontakte s dierou opäť spojiť, čím sa zruší ich príspevok k elektrickému prúdu. 

Spôsob výroby elektriny v solárnom článku je obrátený priamou rekombináciou, pri ktorej sa svetlom generované elektróny a diery zrážajú, rekombinujú a emitujú fotón. Je to jedna z hlavných vecí, ktoré bránia produktivite.

Keď sa elektróny alebo diery dostanú do kontaktu s nečistotou, chybou v kryštálovej štruktúre alebo rozhraním, proces je známy ako nepriama rekombinácia. To umožňuje uvoľnenie energie vo forme tepla.

Teplota

Nízke teploty sú zvyčajne najlepšie pre solárne články. Dochádza k miernemu zvýšeniu prúdu, ale k oveľa väčšiemu poklesu napätia v dôsledku posunu charakteristík polovodičov spôsobených vyššími teplotami. 

Extrémne zvýšenie teploty môže tiež poškodiť materiály v článku a iných moduloch, čím sa zníži ich životnosť. Keďže väčšina slnečného žiarenia, ktoré dopadá na bunky, sa premieňa na teplo, efektívny tepelný manažment zvyšuje účinnosť a životnosť.

Odraz

Znížením množstva svetla odrazeného od povrchu bunky možno zlepšiť účinnosť. Napríklad kremík, ktorý nebol upravený, odráža viac ako 30 % svetla, ktoré naň dopadá. Odraz je znížený antireflexnými vrstvami a textúrovanými povrchmi. Tmavo modrá alebo čierna farba bude indikovať vysokoúčinný článok.

Prečo potrebujeme zvýšiť solárnu účinnosť?

Pri nedostatku miesta je rozhodujúca efektívnosť. Ak ľudia chcú dom s nulovou čistou sieťou a chcú, aby ich strecha vyrábala všetku elektrinu, ktorú domácnosť potrebuje, nemusí byť k dispozícii veľa miesta.

Väčšina rezidenčných solárnych systémov je namontovaná na streche, ale nie všetky strechy sú vhodné na výrobu solárnej energie z dôvodu zatienenia a zložitých línií strechy, ktoré obmedzujú inštaláciu panelov. 

Pre maximálnu výrobu energie je tiež žiaduce umiestniť solárne panely pod uhlom smerom na juh. Celkové množstvo energie, ktoré je možné vytvoriť, porastie s použitím efektívnejších panelov.

Keďže nové perspektívne technologické pokroky ponúkajú väčšiu produkciu energie na menšom priestore, zvýšenie účinnosti solárnych panelov sa často dostáva do titulkov správ. Množstvo energie, ktoré je možné vyrobiť z určitého množstva slnečného žiarenia, sa označuje ako táto účinnosť. Systém môže produkovať viac energie, čím je efektívnejší.

Účinnosť solárnych panelov nebola nikdy vyššia. Výsledkom je, že teraz je k dispozícii viac vysokoúčinných solárnych panelov ako kedykoľvek predtým, a preto sú dôležité aj pre domácnosti na zvýšenie solárnej účinnosti.

Spôsoby, ako zvýšiť solárnu účinnosť

Pri zvažovaní solárnej energie ako životaschopného zdroja energie je rozhodujúca účinnosť solárneho panelu; čím lepšia je účinnosť, tým dostupnejšia by bola inštalácia. 

Prebiehajúci výskum však prináša ovocie a kľúčovou oblasťou koncentrácie je pokrok v tejto technológii a zvyšovanie účinnosti solárnych článkov.

Je dôležité si uvedomiť, že účinnosť jedného solárneho článku nezodpovedá účinnosti solárnych panelov (modulov) ako celku. Účinnosť solárnych článkov môže niekedy presiahnuť 42 percent, zatiaľ čo účinnosť solárnych panelov je zvyčajne medzi 15 a 20 percentami.

Ak však nie je uvedené inak, na meranie výkonu solárnych článkov sa používa laboratórne testovanie. V dôsledku toho, aj keď je 42 percent pozoruhodný výkon, domáci spotrebitelia to nemusia používať, pretože laboratórne nastavenia nie sú rovnaké ako v skutočnom svete.

Stále však existuje niekoľko spôsobov, ako zvýšiť solárnu účinnosť:

Použite panely s kvalitnými monokryštalickými článkami

Najúčinnejšie solárne panely sú monokryštalické. Kvalita fotovoltaických článkov je najdôležitejším ukazovateľom účinnosti solárnych panelov v oblasti solárnych energetických systémov. Ak je efektívnosť životne dôležitá, pri kúpe alebo lízingu nešetrite na kvalite.

Bunkové panely nižšej kvality môžu byť lacnejšie na získanie, ale budú menej efektívne a produkujú menej energie. To znamená, že ich prevádzka bude stáť viac ako panely s vysokokvalitnými článkami.

Investujte do antireflexných vrstiev

Antireflexné vrstvy umožňujú bunkám absorbovať viac svetla. Viac ako 30 % svetla, ktoré dopadá na panely, sa nepohltí a nepremení na elektrinu, ak sa nepoužijú antireflexné vrstvy. Na fotovoltaické články vo vysokokvalitných solárnych paneloch sú aplikované antireflexné vrstvy, aby nedochádzalo k strate svetla odrazom. 

Tieto nátery zabezpečujú, že panely absorbujú čo najviac slnečných lúčov. Články s drsným povrchom sú tiež antireflexné. Pri hľadaní solárnych panelov sa informujte o postupoch na kontrolu odrazu.

Najmite si certifikovaného solárneho inštalatéra

Kompetentná inštalácia zabezpečí maximálnu účinnosť. Okrem kvalifikácie sa uistite, že každá používaná inštalácia má všetky potrebné licencie a poistenie v danej oblasti.

Skontrolujte pozadie akéhokoľvek inštalátora resp výrobcu zabezpečiť, aby mali skúsenosti a dobrú povesť v oblasti solárnej energie.

Orientujte solárne panely na maximálnu expozíciu 

Orientujte panely smerom na geografický juh na severnej pologuli. Ak niekto žije na južnej pologuli, jeho panely by mali smerovať na sever. Nie sú rovnaké ako smery, ktoré by mohli nájsť pomocou kompasu, ktorý ich posiela skôr k magnetickým pólom než k geografickým pólom.

Smer panelov je určený aj tým, ako ľudia využívajú slnečnú energiu. Napríklad, ak niekto použil solárnu energiu na napájanie svojho domu, energia získaná neskôr počas dňa bude cennejšia. To môže znamenať otočenie panelov mierne na juhozápad na severnej pologuli.

Ak solárne panely nemôžu smerovať na juh (alebo na sever na južnej pologuli), smerujte na západ, kde zapadá slnko. Ak tieto možnosti nie sú, orientujte ich na východ alebo sever (alebo na juh na južnej pologuli). 

Solárne panely môžu generovať maximum energie, keď sú otočené priamo k slnku. Podľa Solárne recenzie, panely orientované na juh dostávajú počas dňa priame slnečné svetlo, čo vedie k maximálnemu výkonu. Popoludní a podvečer však bude západnejšia poloha generovať väčší výkon. Ideálna poloha pre solárne panely sa bude odvíjať od množstva spotrebovanej elektriny a ceny elektriny. 

Panely orientované na juh sú ideálne, keď utilita poskytuje čisté meranie 1:1, pretože vždy generuje maximálny výkon. Juhozápadná orientácia je dokonalá, ak elektráreň využíva fakturáciu doby používania, ktorá stojí navyše, keď sa v domácnosti spotrebuje viac energie. 

Vypočítajte najlepší uhol pre zemepisnú šírku

Maximálna účinnosť je zabezpečená uhlom zodpovedajúcim vašej zemepisnej šírke. Čím bližšie sú vaše panely k rovníku, tým vyššie by mali smerovať. Vaša zemepisná šírka určuje uhol, pod ktorým budú vaše panely počas roka dostávať najviac priameho slnečného žiarenia.

Napríklad, ak žijete v Boulder, Colorado, čo je na 40° severnej zemepisnej šírky, vaše panely budú najúčinnejšie, ak ich umiestnite pod uhlom 40° smerom na juh.

Ak inštalujete solárne panely na šikmú strechu, budete musieť vziať do úvahy aj uhol. Ak by vaša strecha mala sklon 20o a potrebovali by ste, aby vaše panely boli v uhle 40o, umiestnili by ste ich na strechu pod uhlom 20o.

Nastavte panely na sledovanie slnka

Vaše solárne panely dokážu absorbovať najviac energie sledovaním slnka. Ak sú vaše solárne panely namontované na zemi, sledovače im umožnia pohybovať sa so slnkom, aby mohli zachytiť maximum slnečného svetla. 

Existujú však menšie sledovače, ktoré umožňujú vašim panelom oblúkovať sa z východu na západ a sledovať slnko od jeho východu po západ.

Aj keď má tento systém vysoké počiatočné náklady, ak bývate niekde, kde nedostáva veľa priameho slnečného žiarenia, zvýšená účinnosť môže stáť za to.

Odstráňte tieň

Najúčinnejšie solárne panely dostávajú priame slnečné svetlo. Počas dňa sledujte svoje panely, aby ste zistili, či nejaké okolité stromy neposkytujú tieň. Tienené bunky v tom čase neabsorbujú žiadne svetlo.

Nepochybne to budete musieť príležitostne urobiť, najmä ak žijete v blízkosti zalesneného regiónu. Buďte si vedomí rastu, aby ste mohli plánovať strihy.

Ak sa stromy nenachádzajú na vašom pozemku, prediskutujte záležitosť s vlastníkom pozemku. Výmenou za nejakú silu by mohli byť ochotní pracovať na stromoch. Solárne panely sú navrhnuté tak, aby fungovali najlepšie na priamom slnečnom svetle. Ak je slnko zakryté stromom alebo inou konštrukciou, ukladanie energie solárnej batérie a výkon vášho poľa sa môžu výrazne znížiť. 

Podľa Energy Sage je tieň obzvlášť deštruktívny pre solárne panely, ktoré používajú „strunový“ štýl meniča, ktorý obmedzuje výkon poľa na intenzitu najslabšieho panelu. Aj keď je zatienená iba malá časť vášho poľa, výstup celej inštalácie sa môže znížiť.

Stromy okolo vášho poľa by mali byť orezané alebo odstránené. Ak sa stromy nedajú odstrániť alebo ak časť budovy vrhá tieň, Energy Sage odporúča použiť a mikroinvertor alebo invertor na optimalizáciu výkonu na maximalizáciu výstupu z netienených častí poľa.

Znížte počet zariadení, ktoré súčasne využívajú slnečnú elektrinu

Menej energie znamená menšiu spotrebu batérií. Vo všeobecnosti, ak nepracujete na maximálnu kapacitu, môžete svoju uloženú energiu využívať dlhší čas. Je tiež nákladovo efektívnejšie spotrebúvať menej elektriny niekoľko hodín namiesto maximálneho výkonu počas kratšieho času.

Spustite napríklad práčku a umývačku riadu súčasne. Mali by ste tiež vypnúť svetlá v neobsadených priestoroch a odpojiť elektroniku, keď ju nepoužívate.

Nainštalujte záložné batérie na uskladnenie slnečnej energie 

Ak chcete ušetriť peniaze, umiestnite úložisko a panely vedľa seba. Akákoľvek energia, ktorú nemôžete uložiť, sa stratí, čo môže znížiť účinnosť vašich panelov. 

Energia, ktorú absorbujú vaše solárne panely, sa ukladá v lítium-iónových batériových skladovacích systémoch, takže ju môžete využívať aj vtedy, keď nesvieti slnko.

Postup inštalácie solárnych panelov je drahý a časovo náročný. Ak nainštalujete záložné batérie súčasne so solárnymi panelmi, získate z nich maximum.

Vyčistite solárne panely 

Očistite panely vodou a mäkkou špongiou. Vaše solárne panely budú potom fungovať na svojom vrchole, pretože väčšina prachu a nečistôt, ktoré ich blokujú, bude odstránená. 

Vyhnite sa tlakovým čističom, pretože môžu poškodiť povrch buniek. Pridajte do vody kvapku saponátu na riad, ak potrebujete ďalšiu pomoc na odstránenie odolnej špiny.

Čistenie panelov sami môže byť riskantné, ak je vaša strecha skutočne naklonená. Vyžiadajte si od inštalatéra odporúčanie na čistenie; pravdepodobne poznajú nejaké spoľahlivé podniky v okolí (možno dokonca sami čistia panely).

Na vašich solárnych paneloch sa môže časom hromadiť prach, čo znižuje ich výkon. Podľa Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiuhromadenie prachu môže postupne znižovať výkon vášho poľa až o 7 %.

Podľa časopisu Green Choices môže byť čistenie solárnych panelov také jednoduché, ako ich opláchnutie záhradnou hadicou, na odstránenie nahromadenej špiny však môže byť potrebné vydrhnúť mäkkou kefou. Pri rozhodovaní o umiestnení zvážte dostupnosť pre časté čistenie.

Ako maximalizovať solárnu účinnosť?

Od inštalácie vašich solárnych panelov sa vaše účty za energie znížili. Možno sa však pýtate, či existujú spôsoby, ako zvýšiť účinnosť solárnych panelov. Áno, to je odpoveď. Tu uvedené stratégie sú len niekoľkými spôsobmi, ako môžete maximalizovať svoju domácu solárnu investíciu.

Koncentrátor solárnej energie

Zameraním solárneho svetla vám solárne koncentrátory energie umožnia vyťažiť maximum z vašich solárnych panelov. Tieto koncentrátory sústreďujú veľa slnečného svetla na prijímač pomocou zrkadiel alebo šošoviek. Koncentrované svetlo je zachytené sledovacím zariadením a nasmerované smerom k solárnemu panelu pre maximálnu účinnosť. Môžete ušetriť viac peňazí, ak sa ubezpečíte, že všetko slnečné žiarenie sa využije na výrobu elektriny. Výhodou solárneho koncentrátora je aj efektívne ukladanie energie na použitie v noci.

Záložná batéria

Energiu, ktorú ste si uložili počas dňa alebo počas búrok, môžete využiť zakúpením záložného systému solárnej batérie. Energiu z batérií môžete čerpať aj počas zamračených dní. Záložný systém vám tiež umožňuje znížiť uhlíkovú stopu vášho domova.

Záver 

Teraz to máte. Rezidenčné solárne panely používa viac domácností ako kedykoľvek predtým, aby ušetrili peniaze a znížili ich vplyv na životné prostredie. Z hľadiska efektívnosti sa však pravdepodobne nedosiahne optimálna účinnosť PV skladovanie energie a výstup elektriny, ak domáce solárne panely nie sú správne nainštalované, udržiavané a monitorované.

Tieto odporúčania by pomohli udržať špičkovú úroveň výkonu a zvýšiť účinnosť solárnych panelov, čo by ušetrilo peniaze a znížilo vplyv na životné prostredie. Teraz by ste si mohli uvedomiť, že trh má veľkú potrebu produktov týkajúcich sa skladovania a aplikácie solárnej energie v domácnostiach, a zaujíma vás to dostať sa do kontaktu so špičkovým bezpečnostným zariadením fotovoltaického systému pre hromadný nákup.