В серии статей о фотовольтаике я постараюсь познакомить своих читателей с теорией и практикой солнечных установок. Я отвечу, среди прочего на вопрос, сколько "электричества" я сэкономлю, и сколько денег мне придется потратить на инвестиции. Как оптимально выбрать размер установки и, в то же время, избежать типичных ошибок? ...
Солнечная энергия с нашей точки зрения является неисчерпаемым источником энергии. До сих пор, чаще всего, если мы уже использовали солнечную энергию, она использовалась для нагрева пригодной для использования воды или для поддержки центрального отопления. Технический прогресс, а также системы инвестиционных субсидий, внедренные в Польше, означают, что все больше и больше людей думают об использовании солнечной энергии в качестве источника электричества. Предложение фотоэлектрических панелей увеличивается, а цены за 1 кВт (единица энергии «пиковый киловатт») снижаются. Прежде чем мы перейдем к обсуждению предложения фотоэлектрических панелей на рынке, мы разберемся с солнечной энергией и с тем, как она преобразуется в электроэнергию.
Откуда это электричество?
Солнце - это звезда, которая постоянно излучает энергию в космос. Мощность солнечного излучения составляет около 3845 * 1026 Вт. Солнце излучает за одну секунду - это примерно столько же энергии, сколько котелу мощностью 10 МВт пришлось бы производить непрерывно в течение более 120 миллиардов лет! Поскольку расстояние от Солнца до Земли составляет в среднем около 150 миллионов километров, примерно 1366 Вт / м2 достигает нашей планеты. Это значение называется постоянный солнечный, подверженный небольшим колебаниям в течение года, в 11-летнем цикле. После прохождения атмосферы остается около 1000-1100 Вт / м2 энергии, которая может быть преобразована в электричество через солнечную панель.
Это количество зависит, конечно, от погодных условий и от загрязнения воздуха. Интенсивность излучения, близкая к 1000 Вт / м2, появляется временно в самые солнечные дни, когда солнце находится в зените. Интенсивность, чаще встречающаяся в солнечный, безоблачный день, не будет превышать 800 Вт / м2. Среднегодовое количество солнечной энергии важнее мгновенного значения солнечного излучения. Этот объем информирует нас о том, сколько энергии в год достигает определенного района, и, таким образом, учитывает среднегодовые погодные условия, таким образом, он является исходной информацией для определения ожидаемого выхода энергии и, следовательно, экономии потребления традиционной энергии. Вероятно, читатели предполагают, что нельзя прямо предполагать экономию на уровне ежегодных энергетических выходов, данных для данной области. Эффективность фотоэлектрических панелей зависит от эффективности фотоэлектрических панелей, а также от их расположения, сборки и других факторов: длина соединительных кабелей, площадь поперечного сечения кабелей, тип используемого инвертора, возможное периодическое или постоянное затенение ... Стоит помнить не только В случае фотоэлектрических, но также и солнечных коллекторов предполагаются оценочные расчеты, исходя из того, что 1 м2 солнечного коллектора позволяет экономить 100 м3 газа в год или 100 л топочного мазута. «Оценки» предполагают 100% эффективность солнечных коллекторов, которая, как мы знаем, не была достигнута до сегодняшнего дня ...
В среднем в Польше от 1100 до 1300 кВтч / м2 солнечная энергия достигает года (Рисунок 2), из которых около 80% приходится на период с апреля по октябрь. Чем ближе к экватору, тем больше растет количество солнечной энергии и, наоборот, к полюсам - солнечная энергия будет все меньше и меньше. Есть голоса, что в Польше слишком мало солнца, и нет никакого смысла в распространении фотогальваники. Ничто не может быть более неправильным. Как убедятся читатели, польский климат лучше подходит для фотоэлектрических панелей, чем для солнечных коллекторов. Фотоэлектрическая панель «не любит» слишком высокую температуру, потому что по мере ее повышения ее эффективность снижается, поэтому, несмотря на лучшую инсоляцию в экваториальной зоне, мы будем наблюдать снижение эффективности преобразования солнечной энергии по отношению к географическим широтам, на которых лежит Польша. Наши западные соседи находятся в той же климатической зоне, что и Польша, и, как мы знаем, фотоэлектрические установки там гораздо более распространены, чем в Польше.
Рабочая температура ячейки является одним из факторов, определяющих мгновенную эффективность панели, но более важным является угол панели относительно направления солнечных лучей. В двух словах, наилучшие эффекты достигаются, если поверхность солнечной панели установить перпендикулярно направлению солнечных лучей. Вероятно, все читатели знают, что солнце меняет свое положение на небе как днем, так и в течение года, поэтому направление лучей не является постоянным. Поэтому для идеальной настройки панели потребуется устройство, которое будет непрерывно менять положение панели - такое устройство будет невыгодным по сравнению с возможным дополнительным приростом электроэнергии.
Летом солнце встает на северо-востоке, высоко возвышается и садится на северо-западе, панель должна быть установлена на юг под острым углом 5-20 °. Больший угол означает потерю энергии, потому что в течение долгого времени после восхода солнца и до захода солнца солнце будет находиться вне плоскости, которую оно должно освещать.
Весной и осенью, когда солнце встает на востоке, оно умеренно возвышается и садится на западе, панель должна быть установлена на юг под умеренным углом, порядка 45-60 °.
Зимой, когда солнце встает на юго-востоке, поднимаясь низко и заходя на юго-западе, панель должна быть установлена на юг под большим углом, порядка 60-90 °. Таким образом, в течение всего года не существует «хорошего» угла, поэтому рекомендуется оптимально ориентировать панели как можно дальше к югу, а угол наклона должен составлять от 30 до 45 °. Конечно, в случае монтажа солнечных панелей на наклонной крыше они крепятся как смежные с уклоном крыши, то есть наклонены под тем же углом, что и крыша.
Типы панелей
В настоящее время на рынке преобладают два типа фотоэлектрических элементов: монокристаллические и поликристаллические. Они отличаются по цене и эффективности. Пользователи, которые ожидают наивысшей эффективности, должны искать монокристаллические панели. Они характеризуются наименьшей площадью поверхности, необходимой для достижения мощности 1 кВт. Поликристаллические панели слегка исчезают. Обе конструкции основаны на рамке, и различия можно увидеть в структуре кремниевой фотоэлектрической мишени. Монокристаллические панели темные и однородные (монохроматические), мишени имеют форму квадратов со скошенными сторонами, они состоят из отдельных ячеек, образованных из однородного кристалла кремния с упорядоченной внутренней структурой. Основой для создания ячеек являются кремниевые блоки соответствующего размера. Их нарезают на слои, толщина которых составляет примерно 0,3 мм. С другой стороны, поликристаллические панели являются более яркими и состоят из ячеек, состоящих из множества мелких кристаллов кремния, образующих однородную поверхность, напоминающую иней на стекле, а оттенки синего цвета имеют отдельные прямоугольные ячейки, поскольку поликристаллические солнечные панели являются наиболее популярным соотношением цена / качество благодаря наилучшему соотношению цена / качество. Они встречаются в большинстве установок, которые не требуют особой производительности / использования ячеек.
Аморфные звенья имеют совершенно другую структуру кремния. Толщина кремниевого слоя составляет всего 2 микрона, и слой осаждается на поверхности другого материала, например стекла. Аморфные модули обычно встречаются в часах или калькуляторах и других портативных устройствах. Их эффективность достигает 8,5%. Альтернативой описанным технологиям являются тонкопленочные модули с ячейками из селена индия-меди (CIGS) из селена (CIGS) или теллурида кадмия cdTe. Характерная темная и однородная поверхность, более однородная, чем в случае кристаллических материалов, и большие возможности создания различных форм и размеров делают эти модули пригодными для современных архитектурных сооружений. Эффективность этих ссылок составляет от 12 до 14%.
В следующей части я постараюсь, среди прочего получить информацию, указанную в технических данных фотоэлектрических панелей.
Павел Ковальский
Литература:
www.inzynierbudownictwa.pl
www.energosol.pl
www.zielonaenergia.eco.pl
www.ecosystemprojekt.pl/?ciekawostki,27
Рис. главная - для архива Будеруса.
Как оптимально выбрать размер установки и, в то же время, избежать типичных ошибок?Откуда это электричество?
Pl/?
