Dorota
Uzyskanie paneli słonecznych dla domu lub firmy może być ważnym krokiem w kierunku zrównoważonego rozwoju. Panele fotowoltaiczne są formą energii słonecznej, która przekształca światło słoneczne w energię elektryczną. Można je wykorzystać do generowania energii dla domu lub firmy, a nawet uruchomić narzędzia elektryczne, takie jak telefony komórkowe i laptopy.
Panele słoneczne PV przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną
W ciągu dnia słońce wysyła maleńkie cząstki zwane fotonami, które są wypełnione energią. Panel słoneczny działa poprzez przekształcenie tych fotonów w energię elektryczną. Ilość energii, która może być przekształcona zależy od właściwości materiału, który pochłania światło.
Energia słoneczna jest przyjaznym dla środowiska sposobem wytwarzania energii elektrycznej. Wytwarzana energia nie zanieczyszcza środowiska, nie ma hałasu ani zanieczyszczeń powietrza. Jest to również korzystne dla społeczności, które znajdują się w odległych miejscach. Energia słoneczna może być wykorzystywana do ogrzewania wody i zasilania urządzeń domowych. Może być również przechowywana w akumulatorach.
Panele słoneczne mogą być wykonane z kilku materiałów, w tym szkła i krzemu. W nowoczesnych systemach elementy są ułożone w matryce. Pozwala to na maksymalną produkcję energii elektrycznej, gdy panele są skierowane pod kątem do słońca.
Panel fotowoltaiczny składa się zazwyczaj z dwunastu do trzydziestu sześciu ogniw słonecznych. Każde ogniwo może wyprodukować od jednego do dwóch watów mocy. Liczba ogniw w tablicy zależy od obciążenia systemu. Ilość energii, jaką może wyprodukować każde ogniwo, zależy od właściwości materiału półprzewodnikowego.
Sprawność komercyjnych modułów PV różni się w zależności od rodzaju zastosowanego materiału półprzewodnikowego. Najbardziej wydajne panele produkują około 20% energii, która uderza w ogniwo. Sprawność eksperymentalnych ogniw PV osiągnęła blisko 50%.
Ogniwa słoneczne służą do produkcji energii elektrycznej w skali użytkowej. Wykorzystuje się je również do zasilania urządzeń domowych i pomp wodnych dla zwierząt gospodarskich. Ogniwa mogą być również wykorzystywane do produkcji sztucznego światła.
Ogniwa zbudowane są z dwóch warstw krzemu. Jedna warstwa jest naładowana dodatnio, a druga ujemnie. Warstwy te tworzą w panelu słonecznym pole elektryczne. Wewnętrzne pole elektryczne zmusza elektrony do przepływu w kierunku przewodzących płyt metalowych. Pole elektryczne tworzy również szczelinę pomiędzy dwoma warstwami. Dodatkowe elektrony po stronie P mogą zostać zebrane na warstwie aluminium.
Panele słoneczne są dobrym sposobem na generowanie energii elektrycznej dla domu, ale nie działają tak dobrze w pochmurne dni. Mogą również tworzyć efekt izolacji.
Monokrystaliczne vs polikrystaliczne
Niezależnie od tego, czy planujesz zainstalować panele słoneczne na swoim domu lub firmie, możesz chcieć poznać różnicę między polikrystalicznymi i monokrystalicznymi panelami słonecznymi. Te dwa rodzaje paneli słonecznych mają różne mocne i słabe strony. Mogą one produkować różne ilości energii elektrycznej i są najlepiej wykorzystywane w różnych sytuacjach.
Monokrystaliczne panele są wykonane z jednego kryształu krzemu, podczas gdy polikrystaliczne panele są wykonane z wielu kryształów krzemu. Kryształy te są następnie stapiane razem, tworząc panele. Panele polikrystaliczne są tańsze w produkcji i łatwiejsze w instalacji. Nie są one jednak tak wydajne energetycznie jak panele monokrystaliczne.
Ogniwa monokrystaliczne produkują więcej energii elektrycznej na stopę kwadratową. Ponadto ogniwa te mają lepszą tolerancję na ciepło niż panele polikrystaliczne. Chociaż panele polikrystaliczne są mniej wydajne, nie muszą radzić sobie z tak dużą ilością ciepła jak panele monokrystaliczne.
W przeciwieństwie do ogniw monokrystalicznych, panele polikrystaliczne nie są dobrym wyborem dla gorącego klimatu. Tracą one wydajność wraz ze wzrostem temperatury. Średnia żywotność paneli polikrystalicznych jest krótsza niż ogniw monokrystalicznych. Mają one jednak zdolność do wyróżniania się bardziej na dachu.
Najnowsze panele słoneczne są również innowacyjne. Zawierają one mikroinwertery, które mogą pomóc w zapobieganiu awariom systemu. Są one również odpowiedzialne za dodanie dodatkowego sprzętu do rachunku, ale mogą pomóc zapewnić, że twój system będzie działał przez lata.
Głównym celem instalacji paneli słonecznych jest zmniejszenie rachunków za energię elektryczną. Na szczęście te rodzaje paneli przeszły długą drogę przez lata. Możesz teraz znaleźć wiele opcji, które dopasują się do Twoich potrzeb. Jednak ważne jest, aby znać różnicę między panelami monokrystalicznymi i polikrystalicznymi przed podjęciem ostatecznej decyzji.
Panele monokrystaliczne są droższe i mniej wydajne niż panele polikrystaliczne. Mają jednak wyższy współczynnik temperaturowy i lepszą tolerancję na ciepło. Są też najlepszym wyborem dla nieruchomości o małym dachu. Mogą również osiągnąć wyższy zwrot z inwestycji. Najlepsza opcja dla Twojej nieruchomości będzie zależała od wielkości dachu i budżetu.
Konwersja zasilania DC na AC
Użycie konwersji zasilania DC na AC dla paneli fotowoltaicznych może pomóc Ci uzyskać więcej z systemu energii słonecznej. Systemy te wykorzystują falownik do konwersji prądu stałego na prąd zmienny. Inwertery te mogą również dostarczać energię AC z zakładów elektrycznych. Inwertery te mogą pomóc w monitorowaniu wydajności instalacji słonecznej. Te falowniki mogą również zapewnić energię AC z 100% energii odnawialnej.
Typowy panel fotowoltaiczny będzie wytwarzał energię prądu stałego, a mikroinwerter będzie przekształcał tę energię w energię prądu przemiennego. Mikroinwertery są mniejsze i bardziej niezawodne. Wielkość tych inwerterów może się różnić w zależności od wielkości panelu i mocy wytwarzanej przez moduł PV. Mikroinwertery pomagają monitorować wydajność instalacji słonecznej. Pomaga to w dokonywaniu korekt systemu w celu zwiększenia jego wydajności.
Konwersja prądu stałego na prąd zmienny w przypadku paneli fotowoltaicznych może odbywać się na wiele różnych sposobów. Podstawowa metoda sterowania konwerterem wyjściowym obejmuje sterownik typu feedforward. Sterownik ten otrzymuje pomiary prądu wejściowego oraz kąta współczynnika mocy. Na podstawie zmierzonej mocy i kąta współczynnika mocy oblicza wartość zadaną dostawy mocy dla konwertera wejściowego. Może również być w stanie kontrolować prąd dostarczany do sieci AC.
W innych wcieleniach, sterownik może również sterować filtrem aktywnym. Napięcie kondensatora filtra aktywnego jest funkcją prądu wejściowego. Podczas pracy w trybie przyciętym, więcej mocy jest odbijane z powrotem do ogniwa słonecznego. Filtr aktywny musi zapewnić zmienną w czasie moc potrzebną konwerterowi wyjściowemu. Napięcie kondensatora filtra aktywnego podlega silnym zniekształceniom.
Częstym problemem paneli PV jest to, że mają one wysoki stosunek prądu stałego do prądu przemiennego. Skutkuje to dużą mocą wyjściową, ale mniejszą mocą z falownika. W systemie o stosunku DC/AC wynoszącym 1,5 prawdopodobnie wystąpią straty na poziomie 2 lub 5%. Nie jest to tak duża strata jak inne straty, ale może spowodować spadek mocy wyjściowej falownika.
Dzieje się tak dlatego, że konwersja prądu stałego na prąd zmienny dla modułów fotowoltaicznych jest funkcją czynników środowiskowych, takich jak ilość światła słonecznego, które jest odbierane. Istnieje również zmienność w kącie, pod jakim słońce uderza w panele fotowoltaiczne. Ta zmienność kąta może powodować, że moc wyjściowa modułu PV zmienia się w ciągu dnia.
Praca w pochmurne dni
Pomimo pochmurnej pogody, panele fotowoltaiczne nadal mogą produkować energię elektryczną. Jednak moc będzie mniejsza w porównaniu z dniami, w których świeci słońce. Będzie to zależało od jakości paneli słonecznych, jak również od pogody i jakości chmur.
Irradiancja słoneczna (ilość światła trafiającego na panele) jest wyższa w słoneczne dni, ale jeśli chmura zasłania niebo, panele słoneczne będą produkować mniej energii. Ilość produkowanej energii będzie również zależała od gęstości i grubości chmur. Ogólnie rzecz biorąc, pochmurny dzień zmniejsza wydajność paneli słonecznych o 10 do 25%. Jednak nie musi tak być. Istnieją również sposoby na zwiększenie wydajności paneli słonecznych.
Panel słoneczny działa, ponieważ absorbuje światło ze słońca i przekształca je w prąd stały. Może również produkować energię elektryczną z pośredniego światła słonecznego. Panele te są zaprojektowane do pracy w różnych rodzajach światła, w tym w świetle bezpośrednim, rozproszonym i odbitym.
Niektóre typy paneli słonecznych pracują wydajniej w pochmurne dni, ponieważ są bardziej zdolne do przechwytywania szerokiego spektrum światła słonecznego. Inne typy paneli słonecznych są bardziej wydajne w warunkach słabego oświetlenia, np. podczas deszczowej pogody.
Oprócz pokrywy chmur, panele słoneczne będą produkować mniej energii elektrycznej w pochmurne dni, ponieważ promieniowanie słoneczne nie dociera bezpośrednio do paneli. Zamiast tego jest ono rozpraszane przez chmury w atmosferze. Chmury mogą mieć silny wpływ na wydajność paneli słonecznych, a nawet mogą powodować przepięcia. Grubość chmur ma również wpływ na wydajność energii słonecznej.
W Stanach Zjednoczonych, największy wskaźnik adopcji paneli słonecznych jest w Portland, Oregon i Seattle, Washington. San Francisco i Boston są również miastami o bardzo wysokim wskaźniku wykorzystania paneli słonecznych.
Niektórzy producenci paneli słonecznych pracują nad poprawą ich wydajności. Niektóre z nich zawierają „lustro tylne” na panelach. Lustro to jest cienką warstwą aluminium, która pozwala na wyprodukowanie większej ilości elektronów z tej samej ilości światła. Dobrym przykładem są ogniwa słoneczne SunPower.