Підвищення домашнього накопичення сонячної енергії та ефективності застосування 101

Home Підвищення домашнього накопичення сонячної енергії та ефективності застосування 101
Опубліковано: 2022-08-07 Змінено: 28 червня 2024 р.
Поділитися:

Інвестиції в домашні сонячні панелі стабільно зростають у всьому світі. Це пов'язано з кількома факторами. По-перше, за останні роки ефективність сонячних панелей значно зросла. Оскільки уряди встановлюють амбітні цілі щодо нульового чистого викиду, використання варіантів відновлюваної енергії для зменшення викидів вуглецю стало трендом у сучасному світі.

Домашні сонячні панелі та аксесуари сонячної системи хороше співвідношення ціни та якості. Проте деякі люди не вживають достатніх заходів для збереження ефективності терміну служби сонячних панелей. У результаті їхні панелі не виробляють стільки електроенергії, скільки мали б, що коштує грошей. 

Власники будинків можуть вжити низку заходів, щоб зберегти ефективність зберігання та використання сонячної енергії. Ось наші головні рекомендації щодо того, як зробити сонячні батареї ефективнішими, щоб ми могли отримати найбільший потенційний вихід електроенергії.

Що таке сонячна ефективність? 

Відсоток сонячної енергії, що світить фотоелектричним (PV) пристроєм, який перетворюється на корисну електроенергію, відомий як ефективність перетворення потужності PV пристрій. Основна мета дослідження полягає в тому, щоб підвищити ефективність цього перетворення, оскільки це знижує вартість PV технології щоб вони могли конкурувати з іншими джерелами енергії.

PV клітини не завжди перетворюють 100% сонячного світла в енергію. Більшість із них фактично зникла. Здатність сонячної батареї перетворювати сонячне світло, яке вона отримує, для застосування та акумулятор енергії акумулятора стримується різноманітністю елементів дизайну. Вищої ефективності можна досягти, проектуючи з урахуванням цих аспектів.

Щоб оцінити кількість енергії, яку буде виробляти елемент, дослідники оцінюють продуктивність фотоелектричного (PV) пристрою. Струм і напруга разом створюють електричну потужність. Співвідношення між величиною струму та напруги a PV пристрійелектричні характеристики. 

Струм і напруга, що генеруються осередком або модулем, змінюватимуться відповідно до закону Ома, якщо до двох клем пристрою приєднано певний опір «навантаження» (струм через провідник між двома точками прямо пропорційний різниці потенціалів на дві точки). Ефективність визначається шляхом вимірювання струму та напруги, що генеруються для різних опорів навантаження, під час піддавання елемента постійному, стандартному рівню світла та підтримки постійної температури елемента.

Як виміряти сонячну ефективність?

Сонячні панелі
джерело: Pinterest 

Найпоширенішим параметром для порівняння продуктивності однієї сонячної батареї з іншою є ефективність. Ефективність сонячної батареї визначається як відношення виробленої енергії до енергії, що надходить від сонця. 

Окрім відображення продуктивності сонячної батареї, на ефективність впливають спектр та інтенсивність падаючого сонячного світла, а також температура сонячної батареї. 

Як результат, щоб порівняти продуктивність одного пристрою з іншим, потрібно ретельно контролювати параметри, за якими вимірюється ефективність. 

Наземні сонячні батареї вимірюються при температурі 25°C і в умовах AM1.5. За умов AM0 вимірюються сонячні батареї, призначені для використання в космосі.

Сторінка Solar Cell Efficiency Findings містить найновіші результати найефективніших сонячних елементів.

Ефективність сонячної батареї визначається як частка падаючої потужності, перетвореної на електрику, і розраховується таким чином:

image2

Для вимірювання електричної потужності сонячної панелі можна використовувати мультиметр. У будь-якому ланцюзі мультиметр вимірює струм, опір і напругу.

Сонячна панель повинна отримувати повне сонячне світло, дивлячись на сонце під оптимальним кутом, і тоді слід визначити потужність сонячної панелі.

Фактори, що впливають на ефективність сонячної енергії

Коробка сонячного комбайна
джерело: Beny

Сонячні панелі здатні перетворювати понад 22% сонячної енергії в корисну енергію залежно від таких факторів, як установка, орієнтація, погодні умови тощо. Продуктивність сонячних енергетичних систем залежить від кількості сонячного світла, яке падає на панелі, і його результат визначає ефективність сонячної панелі.

Не все сонячне світло, яке падає на a фотоелемент перетворюється в електрику. Насправді більшу частину втрачено. Різноманітні аспекти конструкції сонячних батарей сприяють здатності клітини перетворювати сонячне світло, яке вона отримує. Вищої ефективності можна досягти, проектуючи з урахуванням цих міркувань.

Світлові комірки з поглинаючими матеріалами з декількома забороненими зонами підвищують ефективність, розділяючи сонячний спектр на менші контейнери, кожен з яких має більшу межу термодинамічної ефективності.

Кілька факторів, які впливають на ефективність сонячної енергії:

Довжина хвилі

Фотони, або енергетичні пакети, є будівельними блоками світла та бувають різних енергій і довжин хвиль. Довжина хвиль сонячного світла, яке досягає поверхні планети, коливається від ультрафіолетового до інфрачервоного. Деякі фотони відбиваються, коли світло потрапляє на поверхню сонячної батареї, тоді як інші проходять прямо крізь неї. 

Енергія частини поглинених фотонів перетворюється на тепло. Решта володіють достатньою енергією для вивільнення електронів із своїх атомних зв’язків, у результаті чого виникають носії заряду та електричний струм.

Рекомбінація

«Носій заряду», наприклад негативно заряджений електрон, може рухатися через напівпровідник як один із шляхів проходження через нього електричного струму. «Дірка», яка вказує на відсутність електрона в матеріалі та функціонує як носій позитивного заряду, є іншим типом такого носія заряду. 

Електрон може знову об’єднатися після контакту з діркою, скасовуючи їхні внески в електричний струм. 

Метод, за допомогою якого виробляється електрика в сонячному елементі, змінюється прямою рекомбінацією, під час якої генеровані світлом електрони та дірки стикаються, рекомбінують і випускають фотон. Це одна з основних речей, які перешкоджають продуктивності.

Коли електрони або дірки вступають у контакт з домішкою, дефектом кристалічної структури або поверхнею розділу, процес відомий як непряма рекомбінація. Це дозволяє енергії вивільнятися у вигляді тепла.

температура

Низькі температури зазвичай є найкращими для сонячних батарей. Виробляється помірне збільшення струму, але набагато більше зниження напруги в результаті зміни характеристик напівпровідника, спричиненого вищими температурами. 

Екстремальне підвищення температури також може завдати шкоди матеріалам осередку та інших модулів, зменшивши термін їх служби. Оскільки більша частина сонячного світла, яке потрапляє на клітини, перетворюється на тепло, ефективне управління температурою збільшує ефективність і тривалість життя.

Відображення

Зменшивши кількість світла, відбитого від поверхні клітини, можна підвищити ефективність. Наприклад, кремній, який не пройшов обробку, відбиває більше 30% світла, яке на нього потрапляє. Відблиски зменшуються антибліковим покриттям і текстурованими поверхнями. Темно-синій або чорний колір вкаже на високоефективний елемент.

Чому нам потрібно підвищити ефективність сонячної енергії?

Робота сонячних батарей
джерело: Pinterest

Коли місця не вистачає, ефективність має вирішальне значення. Можливо, не буде багато вільного місця, якщо люди хочуть мати будинок з нульовим енергоспоживанням і хочуть, щоб їх дах виробляв всю електроенергію, необхідну домогосподарству.

Більшість житлових сонячних систем монтуються на даху, але не всі дахи придатні для виробництва сонячної енергії через затінення та складні лінії даху, які обмежують встановлення панелей. 

Для отримання максимальної енергії також бажано розташувати сонячні панелі під кутом на південь. Загальна кількість енергії, яку можна створити, зросте з використанням більш ефективних панелей.

Оскільки нові перспективні технологічні досягнення пропонують більше виробництва енергії в меншому просторі, збільшення ефективності сонячних панелей часто потрапляє в заголовки новин. Кількість енергії, яку можна виробити з певної кількості сонячного світла, називається цією ефективністю. Система може виробляти більше енергії, чим ефективніша вона.

Ефективність сонячних панелей ніколи не була вищою. Як наслідок, тепер доступно більше високоефективних сонячних панелей, ніж будь-коли раніше, і, отже, це також важливо для домогосподарств для підвищення ефективності сонячної енергії.

Способи підвищення ефективності сонячної енергії

Способи підвищення сонячної ефективності
джерело: Pinterest

Розглядаючи сонячну енергію як життєздатне джерело енергії, ефективність сонячної панелі має вирішальне значення; чим краща ефективність, тим доступнішою буде установка. 

Однак поточні дослідження приносять плоди, і ключовою сферою зосередження є вдосконалення цієї технології та підвищення ефективності сонячних батарей.

Важливо розуміти, що ефективність окремої сонячної батареї не відповідає ефективності сонячних панелей (модулів) в цілому. Ефективність сонячних батарей іноді може перевищувати 42 відсотки, тоді як ефективність сонячних панелей зазвичай становить від 15 до 20 відсотків.

Однак, якщо не вказано інше, лабораторні випробування використовуються для вимірювання продуктивності сонячних елементів. Отже, навіть незважаючи на те, що 42 відсотки є чудовою продуктивністю, домашні споживачі можуть не використовувати це, оскільки лабораторні параметри не такі самі, як у реальному світі.

Однак є ще кілька способів підвищити ефективність сонячної енергії:

Використовуйте панелі з монокристалічними осередками

Найефективніші сонячні панелі монокристалічні. Якість фотоелектричних елементів є найважливішим показником ефективності сонячних панелей у сфері сонячних енергетичних систем. Якщо ефективність важлива, не економте на якості під час купівлі чи оренди.

Придбання панелей клітин нижчого класу може бути менш дорогим, але вони будуть менш ефективними та вироблятимуть менше енергії. Це означає, що їх експлуатація коштуватиме дорожче, ніж панелі з високоякісними осередками.

Інвестуйте в антиблікові покриття

Антиблікові покриття дозволяють клітинам поглинати більше світла. Більше 30% світла, яке потрапляє на панелі, не поглинається і перетворюється в електрику, якщо не використовуються антиблікові покриття. Антиблікові покриття наносяться на фотоелементи високоякісних сонячних панелей, щоб уникнути втрати світла через відбиття. 

Ці покриття забезпечують поглинання якомога більшої кількості сонячних променів панелями. Комірки з шорсткуватою поверхнею також мають антиблікове покриття. Коли шукаєте сонячні батареї, поцікавтеся процедурами контролю відбиття.

Найміть сертифікованого монтажника сонячних батарей

Грамотна установка забезпечить максимальну ефективність. Крім кваліфікації, переконайтеся, що будь-яка установка, яка використовується, має всі необхідні ліцензії та страховку в цій області.

Перевірте фон будь-якого інсталятора або виробник переконатися, що вони мають досвід і хорошу репутацію в галузі сонячної енергії.

Спрямуйте сонячні панелі для максимального освітлення 

Орієнтуйте панелі на географічний південь у північній півкулі. Якщо хтось живе в південній півкулі, його панелі повинні бути спрямовані на північ. Це не те саме, що напрямки, які вони можуть знайти за допомогою компаса, який направляє їх до магнітних полюсів, а не до географічних.

Напрямок панелей також визначається тим, як люди використовують сонячну енергію. Наприклад, якщо хтось використовував сонячну енергію для живлення свого будинку, енергія, зібрана пізніше протягом дня, буде більш цінною. Це може означати обертання панелей трохи на південний захід у північній півкулі.

Якщо сонячні батареї не можуть бути спрямовані на південь (або на північ у південній півкулі), поверніть їх на захід, де заходить сонце. Якщо таких варіантів немає, орієнтуйте їх на схід чи північ (або південь у південній півкулі). 

Сонячні батареї можуть генерувати максимум енергії, коли вони спрямовані прямо на сонце. Згідно з Сонячні огляди, панелі, які виходять на південь, отримують пряме сонячне світло протягом усього дня, що забезпечує максимальну продуктивність. Однак у другій половині дня та рано ввечері більш західне положення генеруватиме більше енергії. Ідеальне розташування сонячних панелей буде залежати від кількості споживаної електроенергії та ціни на електроенергію. 

Панелі, орієнтовані на південь, ідеально підходять, коли електромережа забезпечує чисте вимірювання 1:1, оскільки вона генерує максимальну потужність у будь-який час. Південно-західна орієнтація є ідеальною, якщо комунальне підприємство використовує рахунок за час використання, який коштує додатково, коли в домогосподарстві використовується більше енергії. 

Обчисліть найкращий кут для широти

Максимальна ефективність забезпечується кутом, що відповідає вашій географічній широті. Чим ближче ваші панелі до екватора, тим вище вони повинні бути спрямовані. Ваша географічна широта визначає кут, під яким ваші панелі отримуватимуть найбільше прямого сонячного світла протягом року.

Наприклад, якщо ви живете в Боулдері, штат Колорадо, на 40° північної широти, ваші панелі будуть найефективнішими, якщо ви розмістите їх під кутом 40° на південь.

Якщо ви встановлюєте сонячні батареї на похилому даху, вам також потрібно врахувати кут. Якщо ваш дах має нахил 20o, а панелі повинні розташовуватися під кутом 40o, ви розмістите їх на даху під кутом 20o.

Налаштуйте панелі для стеження за сонцем

Ваші сонячні батареї можуть поглинати максимум енергії, відстежуючи сонце. Якщо ваші сонячні батареї встановлені на землі, трекери дозволяють їм рухатися разом із сонцем, щоб вони могли вловлювати максимум сонячного світла. 

Однак є менші трекери, які дозволяють вашим панелям орієнтуватися зі сходу на захід, слідкуючи за сонцем від його сходу до заходу.

Навіть незважаючи на те, що ця система має високу початкову вартість, якщо ви живете десь, де не багато прямого сонячного світла, підвищення ефективності може бути того варте.

Усунення тіні

Найефективніші сонячні панелі отримують пряме сонячне світло. Протягом дня слідкуйте за своїми панелями, щоб побачити, чи навколишні дерева створюють тінь. Затінені клітини в цей час не поглинають світла.

Вам, безсумнівно, доведеться час від часу робити це, особливо якщо ви живете неподалік від лісу. Зверніть увагу на зростання, щоб планувати обрізки.

Обговоріть це питання з землевласником, якщо дерев немає на вашій території. В обмін на певну владу вони можуть захотіти працювати над деревами. Сонячні панелі найкраще функціонують під прямими сонячними променями. Якщо сонце закрито деревом або іншою спорудою, накопичення енергії сонячної батареї та вихідна потужність вашого масиву можуть значно зменшитися. 

За даними Energy Sage, тінь особливо руйнівна для сонячних панелей, у яких використовується «струнковий» стиль інвертора, який обмежує вихідну потужність масиву до інтенсивності найслабшої панелі. Навіть якщо затінено лише крихітну частину вашого масиву, результат усієї установки може бути зменшений.

Дерева навколо вашого масиву слід обрізати або видалити. Якщо дерева неможливо видалити або якщо частина будівлі відкидає тінь, Energy Sage рекомендує використовувати мікроінвертор або інвертор оптимізатора потужності, щоб максимізувати вихід із незаштрихованих частин масиву.

Зменшіть кількість гаджетів, які одночасно використовують сонячну електроенергію

Менша потужність означає меншу витрату акумуляторів. Загалом, якщо ви не працюєте на максимальній потужності, ви можете використовувати накопичену енергію довше. Крім того, економічно ефективніше використовувати менше електроенергії протягом кількох годин, ніж максимальну потужність протягом меншого періоду часу.

Наприклад, запустіть пральну та посудомийну машини одночасно. Ви також повинні вимкнути світло в вільних місцях і вимкнути електроніку, коли вона не використовується.

Встановіть резервні батареї для зберігання сонячної енергії 

Щоб заощадити гроші, розташуйте сховище та панелі поруч. Будь-яка енергія, яку ви не можете накопичити, буде втрачена, що може знизити ефективність ваших панелей. 

Енергія, яку поглинають ваші сонячні батареї, зберігається в системах зберігання літій-іонних акумуляторів, щоб ви могли використовувати її, навіть коли сонце не світить.

Процедура встановлення сонячних панелей дорога і трудомістка. Якщо ви встановите резервні батареї одночасно з сонячними батареями, ви отримаєте від них максимальну користь.

Очистіть сонячні панелі 

Очистіть панелі водою та м’якою губкою. Після цього ваші сонячні батареї працюватимуть максимально ефективно, оскільки більшість пилу та сміття, що блокує їх, буде видалено. 

Уникайте мийних засобів високого тиску, оскільки вони можуть пошкодити поверхню клітин. Додайте краплю засобу для миття посуду у воду, якщо вам потрібна додаткова допомога, щоб видалити будь-який стійкий бруд.

Очищення панелей самостійно може бути ризикованим, якщо ваш дах дійсно похилий. Попросіть у свого інсталятора рекомендації щодо очищення; вони, ймовірно, знають деякі надійні підприємства поблизу (може навіть самі чистити панелі).

З часом на ваших сонячних батареях може накопичуватися пил, що знижує їх ефективність. Відповідно з Національна лабораторія відновлюваної енергії, накопичення пилу може прогресивно знизити продуктивність вашого масиву до 7%.

Згідно з журналом Green Choices, очистити сонячні батареї можна так само просто, як промити їх садовим шлангом, однак для видалення накопиченого бруду може знадобитися почистити м’якою щіткою. Розглянемо доступність для частого чищення, вирішуючи, де встановити.

Як максимізувати ефективність сонячної енергії?

Мікроінвертор
джерело: Beny

З моменту встановлення сонячних панелей ваші рахунки за комунальні послуги зменшилися. Однак ви можете запитати, чи є способи підвищити ефективність сонячних панелей. Так, це відповідь. Стратегії, перелічені тут, є лише кількома способами, за допомогою яких ви можете максимізувати свої інвестиції в сонячну енергетику.

Концентратор сонячної енергії

Фокусуючи сонячне світло, концентратори сонячної енергії дозволяють отримати максимальну віддачу від сонячних панелей. Ці концентратори фокусують багато сонячного світла на приймачі за допомогою дзеркал або лінз. Концентроване світло вловлюється пристроєм відстеження та спрямовується на сонячну панель для досягнення максимальної ефективності. Ви можете заощадити більше грошей, переконавшись, що все сонячне світло використовується для виробництва електроенергії. Концентратор сонячної енергії також має перевагу ефективного накопичення енергії для використання вночі.

Резервне копіювання акумулятора

Ви можете використовувати енергію, яку ви накопичили протягом дня або під час шторму, придбавши систему резервного живлення від сонячних батарей. Ви також можете отримувати електроенергію від батарей у похмурі дні. Резервна система також дозволяє зменшити вуглецевий слід вашого будинку.

Висновок 

Тепер у вас є. Сонячні панелі для житлових будинків використовуються все більше домогосподарств, ніж будь-коли, щоб заощадити гроші та зменшити їхній вплив на навколишнє середовище. Однак навряд чи можна досягти оптимальної ефективності з точки зору PV накопичення енергії та вихід електроенергії, якщо домашні сонячні батареї не встановлені, обслуговуються та контролюються належним чином.

Ці рекомендації допоможуть підтримувати максимальний рівень продуктивності та підвищать ефективність сонячних панелей, заощаджуючи гроші та зменшуючи вплив на навколишнє середовище. Тепер ви можете зрозуміти, що ринок має великі потреби в продуктах, пов’язаних із накопиченням і застосуванням сонячної енергії в житлових приміщеннях, і зацікавитися вступаючи в контакт із найкращим захисним спорядженням фотоелектричної системи для оптових закупівель.

Отримайте безкоштовне котирування

Поговоріть з нашим експертом