Painéis solares: características e características de uso

A cada minuto, muita energia solar atinge a superfície do nosso planeta, sem a qual a vida na Terra é impossível. No entanto, isso não é tudo o que é capaz, hoje estamos entrando na era de fontes alternativas de energia renovável, usando a atividade do Sol, vento e água. As maiores usinas de energia solar já produzem cerca de 1% da eletricidade mundial, portanto, o futuro está em novos desenvolvimentos. E devemos isso à ciência e às tecnologias modernas, graças às quais isso se tornou possível.

Crescer no preço da eletricidade a sério faz você pensar em economizar. E uma excelente alternativa neste caso são fontes naturais de energia. A solução ideal para uma casa particular é uma usina alternativa - bateria solar.

Na verdade, o heliosistema é bastante simples e consiste em quatro elementos principais.

• Bateria solar - em forma e tamanho é um painel retangular com um certo número de placas. A base da célula solar inclui materiais semicondutores. Transdutores em miniatura são montados em módulos e os módulos em um único sistema coletor solar.
• Controlador - executa a função de um intermediário entre o módulo solar e a bateria. É necessário monitorar o nível de carga da bateria. Seu papel é extremamente importante em todo o circuito - o controlador não permite que o potencial elétrico ferva ou caia, o que é necessário para o funcionamento estável de todo o sistema.
• Inversor - converte a corrente contínua do módulo solar no AC 220-230 volts. O inversor de rede híbrido pode usar correntes diretas e alternadas para o seu funcionamento.Mas deve-se ter em mente que o inversor também requer energia, e seu consumo é de cerca de 30% das perdas de conversão. E em tempo nublado ou no escuro, toda a energia para o trabalho será consumida pela bateria. Ou seja, se a bateria estiver descarregada, o inversor parará de funcionar.
• Bateria - convertida em eletricidade, energia solar nem sempre é usada na casa na íntegra. Excedente pode acumular na bateria e ser usado no tempo escuro e nublado.

O elemento principal de cada célula solar é um conversor fotoelétrico.

Na produção em massa, três tipos de elementos de silício são usados.

• Monocristalino - Cristais de silício cultivados artificialmente são cortados em placas finas. O módulo é baseado em silício puro purificado. A superfície é mais parecida com um favo de mel ou pequenas células que estão interconectadas em uma única estrutura.Pequenas placas acabadas são interligadas por uma rede de fios elétricos. Neste caso, o processo de produção é mais trabalhoso e consome energia, o que afeta o custo final da bateria solar. Mas os elementos monocristalinos têm maior produtividade e a eficiência média é de cerca de 24%. A vida útil das baterias monocristalinas é mais longa, duram em média 30 anos.
• Policristalino - baseado em silício derretido. Tais módulos são considerados a melhor solução para casas de campo privadas residenciais. Vários cristais de silício são combinados em uma fotocélula. A superfície de uma célula solar policristalina tem uma superfície não uniforme, por causa da qual absorve a luz pior. E a eficiência, respectivamente, abaixo, está dentro de 20%. A vida útil do painel policristalino é de 20 a 25 anos. Eles têm uma diferença característica - cor azul escura do revestimento. Tais módulos são mais baratos que os análogos, o que permite recuperar todo o sistema em cerca de 3 anos.
• Filme fino - tenha um substrato flexível que permita montar a bateria em qualquer superfície com cantos e curvas. Uma fina camada de semicondutores é pulverizada na superfície.pilhas. Tais sistemas têm uma desvantagem óbvia - pequena eficiência. A produtividade, em média, é de cerca de 10%. Ou seja, para fornecer energia em casa, serão necessárias duas vezes mais baterias de filme fino do que as policristalinas. E a vida útil desses painéis é menor que a de outros análogos - em média, a vida útil é de cerca de 20 anos.

Ideal se os painéis solares puderem fornecer a eletricidade à casa. Mas muitas vezes a energia do Sol é usada para o fornecimento de água quente ou para aquecimento. Mas, para realizar qualquer um desses objetivos, é necessário calcular a potência real por metro quadrado e o número necessário de módulos. A potência do módulo solar depende da quantidade de luz solar que cai na superfície da bateria. Para fazer a escolha certa, você também deve estudar o princípio de operação de uma mini central elétrica doméstica.

O primeiro protótipo do coletor solar, conhecido de todos desde o século passado, é um banho de verão no verão. Era um grande recipiente, que era pintado de preto, a água era aquecida durante o dia, o que permitia a todos os residentes de verão tomar um banho quente à noite.

O coletor solar é um painel plano localizado na rua.geralmente no telhado, e é capaz de converter 90% da radiação solar em energia. No futuro, a energia é enviada para o sistema e distribuída para as necessidades de fornecimento de energia. Mas se o sistema solar é usado para aquecimento ou água quente, então a energia com a ajuda de uma bomba de baixa potência é enviada para o tanque de armazenamento.

Em diferentes momentos do dia e em diferentes épocas o nível de iluminação muda. Portanto, para garantir o fornecimento ininterrupto de energia para a casa, a bateria solar tem um sistema completo. Os cientistas aprenderam a controlar um fenômeno microfísico como o efeito fotoelétrico. E embora, à primeira vista, o princípio da operação pareça ser tecnicamente complexo, na realidade, o princípio de operação e o circuito do circuito elétrico parecem muito simples.

Qualquer um pode instalar painéis solares em sua casa.

Além disso, eles têm muitas vantagens.

• Eficiência energética - dependendo do tipo de células solares tem um indicador diferente.Mas a eficiência média é de 14 a 30%.
• Os painéis solares são especialmente procurados nas áreas suburbanas. E há duas explicações razoáveis ​​para isso. Em primeiro lugar, as parcelas de dacha estão muitas vezes localizadas longe de fontes centralizadas de fornecimento de energia em áreas com infra-estrutura pouco desenvolvida. E em segundo lugar, a conversão da luz solar em energia é especialmente importante no auge da temporada de verão - no verão.
• Se necessário, a mini-usina pode ser complementada com novos painéis solares para aumentar a potência.
• Poupança - para as regiões do sul do país, o uso de painéis solares para água quente pode economizar até 60% da energia em média por ano: 30% no inverno e 100% no verão.
• Tais sistemas são relevantes não apenas para uso privado, por exemplo, para o lar, mas também para empresas, instituições educacionais e médicas. Na oficina de produção, o painel solar pode ser usado como uma fonte adicional de calor para aquecimento central no inverno e no verão para o fornecimento de água quente processo.
• O benefício é que você só precisa pagar pelo equipamento uma vez, depois o sistema não requer nenhum investimento e manutenção.
• A fonte ecológica de energia é um aspecto particularmente importante no plano planetário, porque as reservas de energia na Terra não são ilimitadas.
• Confiabilidade - neste caso, depende muito do modelo escolhido e da instalação correta.

Vale a pena notar que o sistema compensa em poucos anos e permite que o proprietário economize muito dinheiro no futuro. Por exemplo, com base nas tarifas de hoje para eletricidade e diesel, podemos dizer com confiança que o sistema solar vai pagar em 3-4 anos em uma casa de campo privada para uma família de 5-7 pessoas. E quando se mudar de gás - o retorno será de até 8-10 anos.

Hoje, vários tipos de painéis solares estão ganhando popularidade crescente. À primeira vista, pode parecer que todos os módulos solares são os mesmos: um grande número de pequenas fotocélulas individuais é interligado e coberto por um filme transparente. Mas, na realidade, todos os módulos diferem em potência, design e tamanho.E no momento, os fabricantes dividiram o sistema solar em dois tipos principais: silício e filme.

Para fins domésticos, os painéis solares são instalados com células fotovoltaicas de silício. Eles são os mais populares no mercado. Dos quais você também pode distinguir três tipos - é policristalino, monocristalino, eles já foram descritos em mais detalhes no artigo, e amorfo, que será discutido em mais detalhes.

Amorphous - também são feitos com base em silício, mas, além disso, também têm uma estrutura elástica flexível. Mas eles não são feitos de cristais de silício, mas de silano - outro nome é o hidrogênio de silício. Entre as características dos módulos amorfos, pode-se notar um excelente desempenho mesmo em caso de tempo nublado e a capacidade de repetir qualquer superfície. Mas a eficiência é muito menor - apenas 5%.

O segundo tipo de painéis solares - filme, é produzido com base em várias substâncias.

• Cádmio - tais painéis foram desenvolvidos nos anos 70 do século passado e usados ​​no espaço. Mas hoje o cádmio também é usado na produção de usinas solares industriais e domésticas.
• Módulos baseados em semicondutores CIGS - desenvolvidos a partir de cobre, seleneto de índio e são painéis de filme. O índio também é amplamente utilizado na fabricação de monitores LCD.
• Polímero - também utilizado na fabricação de módulos de filmes solares. A espessura de um painel é de cerca de 100 nm, mas a eficiência permanece em 5%. Mas a partir das vantagens, pode-se notar que tais sistemas têm um preço acessível e não emitem substâncias nocivas para a atmosfera.

Mas também hoje modelos portáteis menos volumosos estão no mercado. Eles são especialmente projetados para uso durante atividades ao ar livre. Muitas vezes, essas baterias solares são usadas para recarregar dispositivos portáteis: pequenos dispositivos, telefones celulares, câmeras e filmadoras.

Os módulos portáteis são divididos em quatro tipos.

• Baixo consumo de energia - fornece uma carga mínima, suficiente para recarregar um celular.
• Flexível - pode rolar em um rolo e ter um peso pequeno, graças a isso, devido à grande popularidade entre os turistas e viajantes.
• Anexado ao substrato - tem um peso significativamente maior, cerca de 7-10 kg e, consequentemente, dá mais energia.Tais módulos são especialmente projetados para uso em viagens de longa distância, e também podem ser usados ​​para alimentação autônoma parcial de uma casa de campo.
• Universal - indispensável na caminhada, o aparelho possui diversos adaptadores para carregamento simultâneo de diversos dispositivos, podendo o peso atingir 1,5 kg.

O tempo de geada não é importante para o sistema solar. O principal aqui é o número de dias de luz clara. E, por exemplo, se você usar um painel solar para fornecimento de água quente, mesmo durante o período de inverno de 30 graus, você pode ter água no tanque a uma temperatura de 40 ° C - 50 ° C.

Em regiões com um clima nitidamente continental e inverno rigoroso, é impossível abandonar o aquecimento central. Mas é possível suplementar o sistema com tanques de aquecimento indiretos, que permitem combinar várias fontes de calor com a possibilidade de ativar automaticamente a energia do sol e conforme necessário.

E você também pode usar o sistema solar para apoiar o aquecimento no "piso quente". Ao mesmo tempo, para 100 metros quadrados de chão você precisa de cerca de 8 colecionadores.Mas no verão, um sistema tão grande será redundante, exceto que você pode usá-lo para manter a temperatura na piscina ou na sauna.

Seu papel no sistema é bastante compreensível - a bateria permitirá que você armazene eletricidade do módulo solar. E então será possível usar energia solar como eletricidade.

Instalar um sistema solar em seu próprio site custará uma quantia decente. Antes de começar a instalar uma bateria solar, você precisa determinar a energia necessária para todos os dispositivos. E, em primeiro lugar, é necessário calcular o pico de carga ideal em quilowatts e o consumo médio de energia racionalmente condicional em quilowatts / hora para atender às necessidades da casa ou do local.

Para o uso racional da energia solar, é necessário determinar:

• pico de carga - para determiná-lo, é necessário adicionar a potência de todos os dispositivos conectados ao mesmo tempo;
• consumo máximo de energia - o parâmetro necessário para determinar a categoria de dispositivos que devem funcionar ao mesmo tempo;
• o consumo diário é determinado pela multiplicação do poder individual de um único dispositivo no momento em que ele estava funcionando;
• consumo médio diário - é determinado pela adição do consumo de energia de todos os aparelhos elétricos por um dia.

Todos estes dados são necessários para um conjunto completo e estável de trabalho subsequente da bateria solar. A informação obtida permitirá que você escolha parâmetros mais adequados da bateria - um elemento caro do sistema solar.

Para todos os cálculos, você precisará de uma planilha em uma célula ou, se preferir trabalhar em um computador, será mais conveniente usar um arquivo do Excel. Prepare um modelo de tabela com 29 colunas.

Especifique os nomes do gráfico em ordem.

• O nome do eletrodoméstico, eletrodomésticos ou ferramentas - os especialistas recomendam começar a descrever os consumidores de energia no corredor e, em seguida, movimentar-se no sentido horário ou anti-horário. Se a casa tiver mais de um andar, o ponto de partida de todos os níveis subsequentes é a escada.E também indicam os eletrodomésticos de rua.
• Consumo de energia individual.
• Hora do dia de 00 a 23 horas, ou seja, para isso você precisa de 24 colunas. Nas colunas ao longo do tempo, você precisará especificar dois números na forma de uma fração: a duração do trabalho durante uma hora específica / consumo de energia individual.
• Na coluna 27, indique o tempo total de operação do aparelho por dia.
• Para 28 colunas, é necessário multiplicar entre si os dados de 27 colunas por potência consumida individualmente.
• Depois de preencher a tabela, a carga total de cada dispositivo é calculada para cada hora - os dados obtidos são inseridos na coluna 29.

Depois de encher a última coluna é determinado pelo consumo médio diário. Para isso, todos os dados da última coluna são resumidos. Mas este cálculo não leva em conta o consumo de todo o sistema coletor solar. Para calcular esses dados, é necessário levar em conta o fator auxiliar nos cálculos finais.

Tal cálculo cuidadoso e meticuloso fornecerá uma especificação detalhada dos consumidores de energia, levando em consideração as cargas horárias. Como a energia solar é muito cara, seu consumo deve ser minimizado e usado racionalmente para alimentar todos os dispositivos.Por exemplo, se o coletor solar for usado como fonte de energia reserva em casa, os dados obtidos eliminarão os dispositivos que consomem muita energia da rede antes da restauração final da fonte de alimentação principal.

Para um fornecimento constante de energia para a casa da bateria solar ao calcular as cargas horárias são empurradas para a frente. O consumo de eletricidade deve ser ajustado de forma a excluir situações de emergência durante a operação do sistema e nivelar as cargas máximas.

Este gráfico mostra claramente como usar eficientemente a energia do sol na casa. O gráfico inicial mostra que a carga foi distribuída aleatoriamente durante o dia: a taxa horária diária média foi de 750 W e o indicador de consumo foi de 18 kW por hora. Após cálculos precisos e planejamento adequado, foi possível reduzir a taxa de consumo diário para 12 kW / hora e a carga horária diária média para 500 watts. Esta opção de distribuição de energia também é adequada para energia de backup.

Painéis solares são a conquista mais notável no campo da energia alternativa. Eles desempenham uma função essencial para economizar energia e preservar os benefícios da civilização. No verão, no país, painéis solares podem ser usados ​​para fornecer energia para eletrodomésticos e eletrodomésticos, sistemas de aquecimento ou para água quente.

Turistas e viajantes, como regra, escolhem as baterias solares portáteis para carregar dispositivos portáteis. Eles são insubstituíveis em lugares onde não há fornecimento de energia.

Esses dispositivos também podem ser usados ​​para alimentar o apartamento. E se as janelas do seu apartamento têm vista para o lado ensolarado, você pode instalar com segurança painéis solares na varanda ou na frente da casa, você só precisa primeiro obter permissão da empresa de gestão ou do HOA.

Os painéis solares podem ser colocados no telhado da casa, seja inclinada ou plana, ou na varanda, fachada ou mesmo no pátio. Mas também será necessário alocar espaço no sótão ou no porão para o resto do sistema.

Você deve seguir as recomendações básicas dos especialistas ao instalar um painel solar.

• Considere cuidadosamente todos os elementos do sistema solar antes de comprar danos e defeitos. Durante o envio, guarde a embalagem original do kit para evitar danos à integridade da tela.
• Os principais elementos de controle e ajuste de células solares ocupam um mínimo de espaço. Como regra geral, o mínimo necessário inclui um inversor, controlador e bateria. Além disso, se o clima da região e as características técnicas do site permitirem, os dispositivos de controle e monitoramento podem ser instalados na rua. Mas é melhor escolher uma sala seca e aquecida para todo o sistema de uma mini-usina, porque quando a temperatura ambiente cai para -5 ° C, a capacidade da bateria é reduzida pela metade.

• Módulos solares, controladores e inversores estão disponíveis em 12, 24 e 48 volts. Grande tensão permite o uso de fios com menor seção transversal. Mas quanto menor a tensão, por exemplo, a 12 V, é mais fácil substituir as baterias quebradas. Ao trabalhar com 24 volts, você precisará substituir as baterias em pares. E ao substituir uma bateria de 48 volts, você precisará de 4 baterias em um galho, o que, por sua vez, é perigoso e pode levar a choques elétricos.
• Para um sistema de bateria solar, você deve usar baterias especiais rotuladas como Solar. Idealmente, todas as baterias devem ser do mesmo fabricante e do mesmo lote.
• O número de fotocélulas em um módulo deve ser de 36 a 72 peças - essa é a quantidade ideal para obter a corrente declarada. Você não deve instalar módulos duplos com o número de fotocélulas de 72 a 144. Primeiro, eles são problemáticos para o transporte. E em segundo lugar, eles são os primeiros a falhar em geadas severas.

• Os módulos grandes devem ter um estojo reforçado e proteção adicional na forma de vidro. Desde que os módulos são instalados no telhado, eles são cargas pesadas na forma de precipitação e vento.
• É necessário montar um kit de bateria solar em uma área aberta ou em uma sala espaçosa.
• Para instalar um painel solar em uma parcela, é necessário escolher um espaço aberto bem iluminado, no qual nenhuma sombra apareça de edifícios ou árvores adjacentes. Perfeito para este ajuste o telhado da casa ou qualquer outro edifício.
• O ângulo de inclinação dos módulos solares desempenha um grande papel na obtenção de energia. O fluxo de energia é proporcional à posição do sol.Portanto, vale a pena prever a possibilidade de mudar o ângulo de inclinação para fixação quando a estação muda, quando a posição do sol e a direção dos raios mudam.

O heliosistema integrado exigirá investimentos consideráveis. Mas todo o dinheiro gasto será devolvido no futuro. O período de retorno, dependendo do número de módulos e métodos de uso da energia solar, varia. Mas ainda é possível reduzir os custos iniciais, não à custa da perda de qualidade, mas à custa de uma abordagem razoável à escolha dos componentes da bateria solar.

Se você é ilimitado na área de instalação dos módulos solares, e você tem espaço decente, então 100 metros quadrados. Você pode instalar painéis solares policristalinos. Isso economizará uma quantia considerável no orçamento familiar.

Não tente cobrir completamente o telhado com painéis solares. Para começar, instale um par de módulos e conecte a eles o equipamento que opera a partir de voltagem constante. É possível aumentar a potência e aumentar o número de módulos ao longo do tempo.

Se você está limitado no orçamento, você pode se recusar a instalar o controlador - Este é um elemento auxiliar necessário para rastrear o nível da bateria. Em vez disso, você também pode conectar outra bateria ao sistema - isso evitará sobrecargas e aumentará a capacidade do sistema. E para controlar a carga, você pode usar relógios de carros regulares, que podem medir a voltagem, e eles custam muito menos.

Ao escolher uma bateria solar para a casa, você deve se concentrar não apenas na relação preço-qualidade, mas também na marca. Você deve confiar totalmente no fabricante neste importante assunto. E, a fim de se certificar da qualidade dos produtos, você deve se familiarizar com o passaporte técnico e comentários.

Muitas vezes, no mercado, você pode encontrar um coletor solar de vácuo tubular. Tais painéis são feitos principalmente na China e, teoricamente, têm uma maior eficiência. Mas no inverno, a geada se forma em tais itens e a neve gruda na superfície.A camada de precipitação não deixa passar os raios do sol e, num dia quente de verão, esse sistema pode “ferver” se não estiver coberto a tempo de protegê-lo do superaquecimento.

Considere as células solares mais populares no mercado.

Sharp é uma marca de uma empresa japonesa, amplamente conhecida na produção de células solares de alta potência. Os produtos manufaturados estão sujeitos a pesquisa e testes completos. Os módulos solares têm três camadas e a eficiência varia de 37,9% a 44,4%.

IES - produzido na Espanha. A principal característica do produto é considerada duas camadas do módulo e eficiência dentro de 32%, o que acaba refletindo no custo. Painéis solares de marca espanhola são muito mais baratos do que os homólogos japoneses, mas ainda permanecem muito caros para uso em residências particulares.

Amonix também está entre os líderes na produção de células solares para uso industrial. A eficácia dos produtos é de 36%.

Sun Power - painéis solares da marca americana também estão incluídos na classificação de sistemas eficazes. A eficiência dos modelos populares é de 21%.

Telecom-STV - Painéis de fabricação russa (Zelenograd) também ocupam uma posição de liderança entre os fabricantes. A gama de produtos é muito ampla. A empresa oferece baterias single-crystal de 18 a 270 W, multi-crystal - de 5 a 250 W, para uso marítimo - de 16 a 215 W, e dobrável - de 120 a 180 W. A eficiência dos módulos solares é de 20 a 21%, mas ao mesmo tempo o custo das baterias é menor em 30% em comparação com marcas importadas.

Esta é apenas uma pequena parte dos fabricantes conhecidos de células solares. Mas não descontar outras marcas nacionais. Assim, por exemplo, a empresa Hevel (Chuvashia, Rússia) produz baterias micromorfas de película fina. E, como a pesquisa mostrou, o painel aprimorado da empresa captura de forma mais eficiente os raios de energia dispersa. E, não menos importante, os painéis solares domésticos têm uma aparência atraente e podem ser instalados não apenas no telhado, mas também na fachada do edifício.

Não considere instalar módulos solares duplos baratos com um grande número de fotocélulas. Como mostra a prática, durante as geadas anômalas que sistematicamente atingem muitas regiões do país, são esses painéis que primeiro se decompõem.A coisa é que uma fina película transparente esticada na superfície do módulo é comprimida no frio e se solta da grande tensão e se rompe. Por que o desempenho da bateria solar cai, o que pode levar a uma falha rápida.

Ao escolher um sistema adequado, também é necessário prestar atenção ao fato de que o poder do sistema solar diminui com o tempo em 10%.

Além disso, reduza os painéis de recursos:

• filme danificado na superfície do módulo;
• turvação do filme;
• deformação superficial.

Não muito tempo atrás, os cientistas chegaram à conclusão e provaram a possibilidade de armazenar calor no solo. O que abre grandes perspectivas para a energia alternativa. O excesso de calor no verão pode ser armazenado no subsolo em acumuladores de calor de solo ou água, localizados a uma profundidade de 2 a 35 metros, e usar energia no inverno como aquecimento ou eletricidade.

Dicas para painéis solares - no próximo vídeo.