Wirkungsgrad von Solarmodulen. Solarmodule mit Rekordwirkungsgrad. Das Gerät von Solarmodulen

Moderne Forscher, die sich mit Sonnensystemen beschäftigen, diskutieren ständig untereinander darüber Solare Effizienz Batterien. Dies ist eines der Hauptkriterien, anhand derer ihre Wirksamkeit und ihr Leistungsniveau beurteilt werden. Da die Kosten für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie für Module immer noch hoch sind, machen sich die Hersteller Sorgen darüber, wie sie effizienter werden können.

Es ist bekannt, dass pro 1 m² Zellfläche etwa 20 % der gesamten in die Batterie eintretenden Sonnenstrahlungsleistung erzeugt werden. Dabei wir redenüber die günstigsten Klima- und Wetterbedingungen, was nicht immer der Fall ist. Um den Indikator zu erhöhen, müssen Sie daher viele Sonnenkollektoren installieren. Dies ist nicht immer bequem, und die Kosten fliegen in den "Cent". Daher ist es notwendig zu verstehen, wie sinnvoll die Nutzung dieser alternativen Energiequellen ist und welche Perspektiven in der Zukunft bestehen.

Der Wirkungsgrad einer Batterie ist also die Menge an Potenzial, die sie tatsächlich erzeugt, angegeben in Prozent. Um es zu berechnen, braucht man Strom elektrische Energie geteilt durch die Leistung der Sonnenenergie, die auf die Oberfläche der Solarmodule fällt.

Jetzt liegt diese Zahl im Bereich von 12 bis 25 %. Obwohl es in der Praxis aufgrund der Wetter- und Klimabedingungen nicht über 15 steigt. Der Grund dafür sind die Materialien, aus denen sie hergestellt werden. Solarbatterien. Silizium, das der wichtigste "Rohstoff" für ihre Herstellung ist, hat keine Fähigkeit, das UV-Spektrum zu absorbieren und kann nur mit Infrarotstrahlung arbeiten. Leider verschwenden wir aufgrund dieses Mangels die Energie des UV-Spektrums und nutzen sie nicht sinnvoll.

Zusammenhang zwischen Effizienz und Materialien und Technologien

Wie funktionieren Sonnenkollektoren? Basierend auf den Eigenschaften von Halbleitern. Das Licht, das auf sie fällt, erzeugt durch seine Elektronenpartikel ein Knockout, das sich in der äußeren Umlaufbahn von Atomen befindet. Eine große Anzahl von Elektronen erzeugt ein Potential elektrischer Strom- unter geschlossenen Kreislaufbedingungen.

Um eine normale Leistungsanzeige bereitzustellen, reicht ein Modul nicht aus. Je mehr Paneele, desto effizienter der Betrieb der Heizkörper, die den Batterien Strom zuführen, wo er sich ansammelt. Genau aus diesem Grund Die Effizienz von Solarmodulen hängt auch von der Anzahl der installierten Module ab. . Je mehr von ihnen, desto mehr Sonnenenergie absorbieren sie und ihr Leistungsindex wird um eine Größenordnung höher.

Kann die Batterieeffizienz verbessert werden? Solche Versuche wurden von ihren Schöpfern mehr als einmal unternommen. Der Ausweg in die Zukunft könnte die Herstellung von Elementen sein, die aus mehreren Materialien und deren Schichten bestehen. Die Materialien sind so befolgt, dass die Module unterschiedliche Energiearten aufnehmen können.

Arbeitet beispielsweise ein Stoff mit dem UV-Spektrum und der andere mit dem Infrarot-Spektrum, erhöht sich die Effizienz von Solarzellen deutlich. Wenn Sie auf der Ebene der Theorie denken, kann die höchste Effizienz ein Indikator von etwa 90% sein.

Auch die Art des Siliziums hat einen großen Einfluss auf die Effizienz einer jeden Solaranlage. Seine Atome können auf verschiedene Arten erhalten werden, und alle darauf basierenden Panels sind in drei Varianten unterteilt:

• Polykristalle;
• Elemente aus.

Solarzellen werden aus Einkristallen hergestellt, deren Wirkungsgrad etwa 20 % beträgt. Sie sind teuer, weil sie am effizientesten sind. Polykristalle sind viel kostengünstiger, da in diesem Fall die Qualität ihrer Arbeit direkt von der Reinheit des bei ihrer Herstellung verwendeten Siliziums abhängt.

Elemente auf Basis von amorphem Silizium sind zur Grundlage für die Herstellung von Dünnschichten geworden. Die Technologie ihrer Herstellung ist viel einfacher, die Kosten sind niedriger, aber die Effizienz ist geringer - nicht mehr als 6%. Sie nutzen sich schnell ab. Zur Verbesserung der Lebensdauer werden ihnen daher Selen, Gallium und Indium zugesetzt.

Wie Sie Ihr Solarpanel so effizient wie möglich arbeiten lassen

Die Leistung einer Solaranlage hängt ab von:

• Temperaturanzeiger;
• der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen;
• Oberflächenbeschaffenheit (es muss immer sauber sein);
• Wetterverhältnisse;
• das Vorhandensein oder Fehlen eines Schattens.

Der optimale Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf das Panel beträgt 90 °, dh eine gerade Linie. Es gibt bereits Solaranlagen, die mit einzigartigen Geräten ausgestattet sind. Sie ermöglichen es Ihnen, die Position des Sterns im Weltraum zu überwachen. Wenn sich die Position der Sonne in Bezug auf die Erde ändert, ändert sich auch der Neigungswinkel des Sonnensystems.

Auch die ständige Erwärmung der Elemente wirkt sich nicht optimal auf deren Leistung aus. Wenn Energie umgewandelt wird, treten ihre gravierenden Verluste auf. Deshalb Zwischen dem Solarsystem und der Oberfläche, auf der es montiert wird, muss immer ein kleiner Abstand gelassen werden . Die darin strömenden Luftströme dienen als natürliche Art der Kühlung.

Sauberkeit von Solarmodulen - auch ein wichtiger Faktor, der ihre Effizienz beeinflusst. Sind sie stark verschmutzt, sammeln sie weniger Licht, wodurch ihre Effizienz sinkt.

Außerdem spielt die richtige Installation eine große Rolle. Bei der Montage des Systems darf kein Schatten darauf fallen. Die beste Seite, auf der sie installiert werden sollten, ist der Süden.

In Bezug auf die Wetterbedingungen können wir gleichzeitig die beliebte Frage beantworten, ob Solarmodule bei bewölktem Wetter funktionieren. Ihre Arbeit geht natürlich weiter, denn die von der Sonne ausgehende elektromagnetische Strahlung trifft zu jeder Jahreszeit auf die Erde. Natürlich wird die Leistung der Module (COP) deutlich geringer sein, insbesondere in Regionen mit vielen Regen- und Bewölkungstagen im Jahr. Das heißt, sie werden Strom erzeugen, aber in viel geringeren Mengen als in Regionen mit sonnigem und heißem Klima.

Ein bisschen über Effizienz-Champion-Batterien

Der Rekordhalter in Sachen Effizienz bei Solaranlagen z dieser Moment Deutsche Batterien werden berücksichtigt. Sie wurden am Institut für Solarenergie erstellt. Fraunhofer. Sie basieren auf Fotozellen, die aus mehreren Schichten bestehen. Gesellschaft "Soytek" führt sie ab 2005 aktiv in den Bereich des breiten Konsums ein.

Die Elemente selbst sind nicht dicker als 4 mm und das Sonnenlicht wird mit speziellen Linsen auf ihre Oberfläche fokussiert. Dank ihnen werden leichte Teilchen in Strom umgewandelt und der Wirkungsgrad beträgt bis zu 47%.

Den zweiten Platz belegen zu Recht Paneele, die mit Fotozellen aus drei Schichten des Unternehmens erstellt wurden "Scharf". Dies sind auch Sonnenkollektoren mit hohem Wirkungsgrad, wenn auch etwas weniger - 44%.

Drei Schichten werden durch drei Substanzen dargestellt: Indium (Gallium) Phosphid, Galliumarsenid und Indium (Gallium) Arsenid. Dazwischen wird eine dielektrische Schicht verwendet, um einen Tunneleffekt zu erzielen. Hinsichtlich der Fokussierung des Lichts wird dies durch Verwendung der bekannten Fresnel-Linse erreicht. Die Konzentration des Lichts wird bis zum 302-fachen erreicht und tritt dann in einen dreischichtigen Halbleiterkonverter ein.

Natürlich kann eine solche Effizienzbilanz kaum einer breiten Masse von Verbrauchern zur Verfügung stehen. Eigentümer des Unternehmens ist übrigens Elon Musk, der berühmte amerikanische Milliardär "Solarstadt". Vor nicht allzu langer Zeit, im Jahr 2015, entwickelte das Unternehmen Musk genau die „Consumer“ -Version von Solarmodulen mit einem Wirkungsgrad von über 22%.

Bis heute werden Entwicklungen und zahlreiche Laborversuche durchgeführt. Sie können sicher sein, dass solche Technologien eine große Zukunft haben – als umweltfreundliche alternative Energiequelle.

Jeder weiß, je höher die Effizienz, desto besser. Diese Regel gilt auch für die Effizienz von Solarmodulen. Dank neuer Technologien und Produktionsmethoden wächst die Effizienz von Photovoltaikzellen ständig, wenn auch sehr langsam, aber vor allem steht der Fortschritt nicht still.

Unten ist ein Diagramm der Leistungssteigerungen verschiedener Hersteller im Laufe der Zeit. Von der Mitte bis ganz nach oben - Halbleiter wurden für neue Rekorde und Weltraumaufgaben entwickelt, der Aufwand ist entsprechend. Alles unten ist bereits verfügbar und kann in unserer Zeit wirklich gekauft werden.

Jeder kennt Effizienz, aber nur wenige verstehen, woher diese Prozentsätze kommen und wie sie berechnet werden. Versuchen wir es herauszufinden.

In der Regel gibt der Hersteller die Effizienz seiner zusammengebauten Module und die Effizienz der einzelnen Solarzellen, aus denen die Solarbatterie besteht, an. Diese Parameter sowie andere Eigenschaften werden unter den sogenannten Standardbedingungen - STS angegeben, die wichtigsten sind eine Einstrahlung von 1000 W / m² und eine Elementtemperatur von 25 ° C, unter der sie entfernt werden technische Eigenschaften einschließlich Effizienz.

Heutzutage haben gewissenhafte Hersteller begonnen, jedes von ihnen produzierte Solarmodul nach der Montage zu testen und einen Ausdruck der einzelnen Parameter zu erstellen, die jeder Batterie beiliegen. Dies geschieht, um die Qualität ihrer Produkte zu bestätigen.

Unten ist ein Ausdruck eines der SY-100-Solarmodule von Suoyang Energy:

Jedes Modul hat seine eigenen individuellen Eigenschaften. Wenn Sie zwei identische Panels desselben Modells nehmen, haben sie immer noch leicht unterschiedliche Parameter.

Solarzellen dieses Herstellers haben eine positive Toleranz, am Ende haben wir 104,617 W und einen Wirkungsgrad von 15,74 % (Einzelzelle 18,7 %). Wie kommt er auf diesen Wert?

Die Formel zur Berechnung der Effizienz von Solarmodulen lautet wie folgt:

Wirkungsgrad = Psb / Ssb / 10, wobei:

Psb - SB-Leistung;

Ssb - Bereich von SB.

Ersetzen Sie die Werte in der Formel:

Effizienz = 104,617/(1,2*0,554)/10 = 15,74 %

Alles läuft zusammen, aber eine andere Frage stellt sich: Warum ist dann der Wirkungsgrad einzelner Photovoltaikzellen höher? Die Antwort ist einfach - der springende Punkt ist, dass die Solarbatterie aus vielen Fotozellen besteht und zwischen ihnen gibt es Kurzedistanz, die nicht zur Energieerzeugung genutzt wird, und der Aluminiumrahmen „nimmt Platz“ ein, bzw. die Fläche nimmt zu und die Effizienz ab.

Unten sind Fotos und Videos von einigen Versuchen, eine größere Effizienz von Fotozellen zu erreichen, indem Elemente mit komplexer Form geschaffen werden, Zwangskühlung Solarzellen und Lichtbündelung mit Linsen. Vielleicht werden sich die Neuheiten gut zeigen, sie werden in Massenproduktion gehen und sie werden Ihnen und mir zur Verfügung stehen.

Dabei handelt es sich um eine Vitru-Hybrid-Solarbatterie, im Ringen um Effizienz kämpft der Hersteller mit der Erwärmung der Elemente. Das Wasser im Kolben kühlt die Elemente, wodurch die Spannung nicht abnimmt und die Leistung nicht abfällt.

Die Neuheit steht noch nicht zum Verkauf und befindet sich in der Testphase, aber laut V3Solar liegt das ganze Geheimnis in der konischen Form und Rotation der Struktur, dank der die Zellen keine Zeit zum Aufheizen haben und die Effizienz nicht im Laufe des Tages abnehmen.

Sonnenlicht gilt derzeit als eine der effizientesten alternativen Stromquellen. Die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes solcher Systeme bestimmt die Effizienz von Solarmodulen. Dieser Indikator umfasst alle Kosten, die für die Umwandlung einer Energieart in eine andere anfallen. Effizienz dieser Prozess beträgt durchschnittlich 15-20%, dh diese Strommenge wird aus der Gesamtmasse der auf die Fotozellen fallenden Sonnenstrahlung gewonnen.

Diese Zahlen werden unter den günstigsten Betriebsbedingungen erhalten und können im wirklichen Leben sogar noch geringer sein. Um die erforderliche Strommenge zu erhalten, muss daher die Fläche der Sonnenkollektoren erheblich vergrößert werden.

Wirkungsgrad verschiedener Arten von Solarmodulen

Alle modernen Solarzellen arbeiten auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften von Halbleitern. Photonen des Sonnenlichts, die auf Photovoltaikmodule fallen, schlagen Elektronen aus den äußeren Umlaufbahnen von Atomen heraus. Infolgedessen beginnt ihre Bewegung, was zum Auftreten eines elektrischen Stroms führt.

Einzelne Panels können keine normale Leistung liefern, daher werden sie in bestimmten Mengen an eine gemeinsame Solarbatterie angeschlossen. Je mehr Fotozellen am System beteiligt sind, desto höher ist die Stromabgabe.

Wenn Sie die Panels kennen, können Sie ihre Effizienz bestimmen. Theoretisch ist die Definition von Effizienz die erzeugte Strommenge dividiert durch die Energiemenge der Sonnenstrahlen, die auf ein bestimmtes Modul fallen. Theoretisch können moderne Systeme bis zu 25 % liefern, in der Realität sind es jedoch nicht mehr als 15 %. Viel hängt vom Material ab, aus dem die Paneele bestehen. Beispielsweise ist weit verbreitetes Silizium in der Lage, nur Infrarotstrahlen zu absorbieren, und die Energie von Ultraviolettstrahlen wird von ihm nicht wahrgenommen und ist verschwendet.

Derzeit wird an der Herstellung von Mehrschichtmodulen gearbeitet, die es ermöglichen, Solarmodule mit hoher Effizienz herzustellen. Ihr Design umfasst verschiedene Materialien, die sich in mehreren Schichten befinden. Sie sind so ausgewählt, dass sie alle wesentlichen Energiequanten erfassen können. Das heißt, jede Schicht aus einem bestimmten Material ist in der Lage, eine der Energiearten zu absorbieren.

Theoretisch kann der Wirkungsgrad für solche Geräte auf bis zu 87 % gesteigert werden, aber in der Praxis ist die Technologie zur Herstellung solcher Paneele ziemlich kompliziert. Darüber hinaus sind ihre Kosten im Vergleich zu Standard-Solarsystemen viel höher.

Der Wirkungsgrad einer Solarbatterie hängt maßgeblich von der Art des in den Solarzellen verwendeten Siliziums ab. Alle auf diesem Material basierenden Paneele sind in drei Typen unterteilt:

• Monokristallin, mit einem Wirkungsgrad von 10-15%. Sie gelten als die effektivsten und ihr Preis ist deutlich höher als bei anderen Geräten.
• Polykristalline haben niedrigere Preise, aber ihre Kosten pro Watt sind viel niedriger. Bei der Verwendung hochwertiger Materialien sind solche Panels Einkristallen teilweise in der Effizienz überlegen.
• Flexible Dünnschicht-Panels auf Basis von amorphem Silizium. Sie sind einfach herzustellen und kostengünstig. Der Wirkungsgrad dieser Geräte ist jedoch sehr gering, etwa 5-6%. Während des Betriebs nimmt ihre Leistung allmählich ab, die Produktivität wird geringer.

Die wichtigsten Faktoren effektiver Arbeit

Der effiziente und produktive Betrieb von Solaranlagen hängt von verschiedenen Faktoren ab, die sich auf die eine oder andere Weise auswirken bestimmtes Gerät. Viel hängt von der Außentemperatur, dem Wetter und der Sauberkeit der bestrahlten Oberfläche ab.

Von großer Bedeutung ist der Winkel, in dem die Sonnenstrahlen auf die Oberfläche der Fotozelle fallen. Unter idealen Bedingungen sollte es gerade sein, was Sie erreichen können maximale Effizienz. Um die Effizienz der Solarbatterie zu erhöhen, sind einige Modelle mit Nachführsystemen ausgestattet, die den Winkel der Paneele automatisch entsprechend dem aktuellen Sonnenstand ändern. Diese Option ist ziemlich teuer und wird in seltenen Fällen verwendet.

Eine Erwärmung der Fotozellen während des Betriebs sollte vermieden werden, da dies ihre Effizienz verringert. Verluste können reduziert werden, indem zwischen den Paneelen und den Oberflächen, auf denen sie installiert werden, Freiraum gelassen wird. Luftströme werden ständig zirkulieren und die Arbeitsgeräte kühlen.

Es wird empfohlen, die Oberflächen von Solarmodulen regelmäßig zu waschen und abzuwischen. Die Sauberkeit der Fotozellen trägt zur Effizienzsteigerung bei, da die auf sie fallende Lichtmenge auf dem richtigen Niveau gehalten wird. Andernfalls arbeiten die Paneele aufgrund des Mangels an Strahlungsenergie weniger effizient. Wählen Sie für die Installation von Photovoltaikzellen möglichst die Südseite, damit die Solarpanels möglichst wenig im Schatten liegen.

Wetterbedingungen spielen oft eine entscheidende Rolle. Je sonniger die Tage in einer bestimmten Region sind, desto höher ist die Strahlungsdichte, die auf die Solarpanels trifft. In der Wintersaison wird die Effizienz von Batterien auf das 2-8-fache reduziert, da der Faktor Schnee, der auf die Paneele fällt und die Oberflächen vor der Sonne bedeckt, hinzugefügt wird.

Wirtschaftlichkeit der Nutzung von Solaranlagen

In Solarsystemen gibt es keine beweglichen Komponenten und Teile, was ihre Lebensdauer erheblich erhöht. Die von den Herstellern angegebene Mindestlebensdauer beträgt 25 Jahre. Bei rechtzeitiger Wartung und Einhaltung der Betriebsvorschriften kann dieser Zeitraum auf bis zu 50 Jahre verlängert werden.

Diese Geräte unterliegen keinen schwerwiegenden Ausfällen und Fehlfunktionen. Die gesamte Wartung besteht in der regelmäßigen Reinigung der Fotozellen von Schmutz, anhaftendem Schnee usw. Rechtzeitige Pflege steigert die Effizienz und Effektivität des Gesamtsystems erheblich. In vielen Fällen wird die Entscheidung für den Kauf und Einbau von Batterien gerade wegen ihrer Langlebigkeit getroffen. Nachdem sich das Gerät amortisiert hat, ist der resultierende Strom praktisch kostenlos.

Die vollständige Amortisation der Paneele erfolgt lange vor dem Ende ihrer Lebensdauer. Das einzige große Hindernis für die Verwendung dieser Geräte sind die hohen Kosten. Angesichts des geringen Wirkungsgrades beginnen viele an der Wirtschaftlichkeit dieser Art der Stromerzeugung zu zweifeln. Dabei gilt es, bei der Entscheidungsfindung alle für die Region spezifischen Faktoren zu berücksichtigen.

Die Amortisation und Effizienz von Solarmodulen hängt von folgenden Faktoren und Bedingungen ab:

• Die Art der Solarmodule und -ausrüstung, ihre Effizienz, der Anschaffungspreis von Photovoltaikzellen.
• Regionale klimatische Bedingungen. Mit zunehmender Intensität der Sonneneinstrahlung verkürzt sich die Amortisationszeit aufgrund der höheren produzierten Strommenge merklich.
• Die Kosten für Ausrüstung und Installationsarbeiten. Regionaler Strompreis.

Experten auf diesem Gebiet arbeiten ständig daran, die Effizienz und Effizienz von Solarmodulen zu verbessern. Auch die Kosten für Fotozellen sinken allmählich. Dies wird die Amortisationszeit zukünftig deutlich verkürzen und Solaranlagen für die breite Bevölkerung zugänglich machen.

Forschung und neueste Entwicklungen im Bereich der Effizienzsteigerung

Es lohnt sich, separat auf die neuesten Errungenschaften im Bereich der Effizienzsteigerung einzugehen und die effizientesten Solarmodule in Betracht zu ziehen. Viele von ihnen befinden sich noch im Stadium der theoretischen Entwicklung und wurden noch nicht vollständig unter realen Betriebsbedingungen getestet.

Experimentelle Modelle werden von folgenden Herstellern präsentiert:

• Sharp hat Produktmuster mit einer Effizienz von etwa 44,4 % hergestellt. Ihre Produkte nehmen nach wie vor weltweit eine Spitzenstellung ein. Die neuesten Entwicklungen zeichnen sich durch ein komplexes Gerät aus, sie bestehen aus drei Schichten und es wurden mehrere Jahre für die Entwicklung und Erprobung aufgewendet. Einfachere Modelle arbeiten immer noch mit einem Wirkungsgrad von 37,9 %, was im Vergleich zu herkömmlichen Systemen einen großen technologischen Durchbruch darstellt.
• Vom spanischen Forschungsinstitut IES entwickelte Sonnenkollektoren. Bei Tests zeigten sie einen Wirkungsgrad von 32,6 %. Ein solch hoher Wirkungsgrad wurde durch den Einsatz von zweischichtigen Modulen erreicht. Die Produktkosten sind niedriger als die anderer Hersteller, aber zum jetzigen Zeitpunkt ist es wirtschaftlich nicht rentabel und unpraktisch, sie in gewöhnlichen Wohngebäuden zu verwenden.

Jetzt werden Sie etwas lernen, was Verkäufer von Solarmodulen Ihnen niemals sagen werden.

Vor genau einem Jahr, im Oktober 2015, habe ich mich versuchsweise dazu entschlossen, mich den „Grünen“ anzuschließen, die unseren Planeten vor dem vorzeitigen Tod retten, und mir Solarpanels mit einer maximalen Leistung von 200 Watt und einem dafür ausgelegten Netzwechselrichter zugelegt maximal 300 (500) Watt erzeugte Leistung . Auf dem Foto sehen Sie die Struktur des polykristallinen 200-Watt-Panels, aber nach ein paar Tagen nach dem Kauf wurde klar, dass es in einer einzelnen Konfiguration eine zu niedrige Spannung hatte, nicht genug für meinen Netzwechselrichter, um richtig zu funktionieren.

Daher musste ich es auf zwei monokristalline 100-Watt-Panels ändern. Theoretisch sollten sie etwas effizienter sein, tatsächlich sind sie nur teurer. Dies sind hochwertige Paneele der russischen Marke Sunways. Ich habe 14.800 Rubel für zwei Panels bezahlt.

Der zweite Ausgabenposten ist ein in China hergestellter Netzwechselrichter. Der Hersteller hat sich in keiner Weise identifiziert, aber das Gerät wurde von hoher Qualität hergestellt, und eine Autopsie ergab, dass die internen Komponenten für eine Leistung von bis zu 500 Watt ausgelegt sind (statt 300, die auf dem Gehäuse stehen). Ein solches Gitter kostet nur 5.000 Rubel. Grid ist ein geniales Gerät. Einerseits werden + und - von Solarmodulen daran angeschlossen, andererseits wird es mit einem herkömmlichen elektrischen Stecker an absolut jede Steckdose in Ihrem Haus angeschlossen. Im Betrieb passt sich das Netz an die Frequenz im Netz an und beginnt zu „pumpen“ Wechselstrom(umgewandelt aus Gleichstrom) in Ihr 220-Volt-Heimnetz.

Das Netz funktioniert nur, wenn Netzspannung vorhanden ist, und kann nicht als Notstromquelle betrachtet werden. Das ist sein einziger Nachteil. Und ein großes Plus des Netzwechselrichters ist, dass Sie grundsätzlich keine Batterien benötigen. Batterien sind schließlich das schwächste Glied der alternativen Energie. Wenn das gleiche Solarpanel länger als 25 Jahre funktioniert (d. h. nach 25 Jahren verliert es etwa 20 % seiner Leistung), beträgt die Lebensdauer einer gewöhnlichen Bleibatterie unter ähnlichen Bedingungen 3-4 Jahre . Gel- und AGM-Batterien halten länger, bis zu 10 Jahre, kosten aber 5-mal mehr als herkömmliche Batterien.

Da ich Netzstrom habe, brauche ich keine Batterien. Wenn Sie das System autonom machen, müssen Sie das Budget für die Batterie und den Controller um weitere 15 bis 20.000 Rubel erhöhen.

Nun zur Stromerzeugung. Die gesamte Energie, die von Sonnenkollektoren in Echtzeit erzeugt wird, gelangt in das Netz. Wenn es im Haus Verbraucher dieser Energie gibt, wird alles verbraucht, und der Zähler am Eingang des Hauses „dreht“ sich nicht. Übersteigt die momentane Stromerzeugung den aktuellen Verbrauch, wird die gesamte Energie wieder ins Netz eingespeist. Das heißt, der Zähler "dreht" sich in die entgegengesetzte Richtung. Aber hier gibt es Nuancen.

Erstens berücksichtigen viele moderne elektronische Zähler den Strom, der durch sie fließt, ohne Rücksicht auf seine Richtung (das heißt, Sie zahlen für den Strom, der in das Netz zurückgeführt wird). Und zweitens erlaubt das russische Gesetz Privatpersonen nicht, Strom zu verkaufen. In Europa ist das erlaubt, deshalb ist dort jedes zweite Haus mit Solarpanels behängt, was in Kombination mit hohen Netztarifen richtig sparen lässt.

Was tun in Russland? Installieren Sie keine Sonnenkollektoren, die mehr Energie erzeugen können als der aktuelle tägliche Energieverbrauch im Haus. Aus diesem Grund habe ich nur zwei Panels mit einer Gesamtleistung von 200 Watt, die unter Berücksichtigung der Verluste des Wechselrichters ungefähr 160-170 Watt an das Netzwerk abgeben können. Und mein Haus verbraucht rund um die Uhr konstant etwa 130-150 Watt pro Stunde. Das heißt, die gesamte von Sonnenkollektoren erzeugte Energie wird garantiert im Haus verbraucht.

Um die erzeugte und verbrauchte Energie zu kontrollieren, verwende ich Smappee. Ich habe letztes Jahr schon über ihn geschrieben. Es verfügt über zwei Stromwandler, mit denen Sie sowohl das Netz als auch den von Sonnenkollektoren erzeugten Strom aufzeichnen können.

Beginnen wir mit der Theorie und fahren mit der Praxis fort.

Im Internet gibt es viele Solarstromrechner. Aus meinen Anfangsdaten ergibt sich laut Rechner, dass die durchschnittliche jährliche Stromerzeugung meiner Solarmodule 0,66 kWh / Tag und die Gesamterzeugung für das Jahr 239,9 kWh betragen wird.

Diese Daten gelten für ideale Wetterbedingungen und enthalten keine Umwandlungsverluste. Gleichstrom auf Wechselspannung (Sie werden die Stromversorgung Ihres Haushalts nicht auf Gleichspannung umstellen?). In Wirklichkeit kann die resultierende Zahl sicher durch zwei geteilt werden.

Vergleichen Sie mit realen Produktionsdaten für das Jahr:

2015 - 5,84 kWh
Oktober - 2,96 kWh (ab 10. Oktober)
November - 1,5 kWh
Dezember - 1,38 kWh
2016 - 111,7 kWh
Januar - 0,75 kWh
Februar - 5,28 kWh
März - 8,61 kWh
April - 14 kWh
Mai - 19,74 kWh
Juni - 19,4 kWh
Juli - 17,1 kWh
August - 17,53 kWh
September - 7,52 kWh
Oktober - 1,81 kWh (bis 10. Oktober)

Gesamt: 117,5 kWh

Hier ist ein Diagramm der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs in einem Landhaus für die letzten 6 Monate (April-Oktober 2016). Von April bis August wurde der Löwenanteil (mehr als 70 %) der elektrischen Energie durch Sonnenkollektoren erzeugt. Im Rest des Jahres war die Produktion größtenteils aufgrund von Bewölkung und Schnee nicht möglich. Vergessen Sie nicht, dass der Wirkungsgrad des Netzes für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ungefähr 60-65% beträgt.

Die Sonnenkollektoren sind unter nahezu idealen Bedingungen installiert. Die Ausrichtung ist strikt nach Süden, es gibt keine hohen Häuser in der Nähe, die einen Schatten werfen, der Aufstellwinkel zum Horizont beträgt genau 45 Grad. Dieser Winkel ergibt die maximale durchschnittliche jährliche Stromerzeugung. Natürlich wäre es möglich, einen Drehmechanismus mit elektrischem Antrieb und Sonnennachführungsfunktion zu kaufen, aber dies würde das Budget der gesamten Installation um fast das Doppelte erhöhen und damit die Amortisationszeit ins Unendliche treiben.

Durch Produktion Solarenergie An sonnigen Tagen habe ich keine Fragen. Es entspricht voll und ganz den berechneten. Und selbst ein Produktionsrückgang im Winter, wenn die Sonne nicht hoch über dem Horizont aufgeht, wäre nicht so kritisch, wenn da nicht … Bewölkung wäre. Bewölkung ist der Hauptfeind der Photovoltaik. Hier ist die stündliche Ausgabe für zwei Tage: 5. und 6. Oktober 2016. Am 5. Oktober schien die Sonne, und am 6. Oktober war der Himmel voller bleierner Wolken. Sonne, wow! Wo versteckst du dich?

Im Winter gibt es ein weiteres kleines Problem - Schnee. Es gibt nur einen Lösungsweg, nämlich die Paneele fast senkrecht zu montieren. Oder sie jeden Tag manuell vom Schnee befreien. Aber Schnee ist Quatsch, Hauptsache die Sonne scheint. Auch wenn es tief am Horizont steht.

Berechnen wir also die Kosten:

Netzwechselrichter (300-500 Watt) - 5.000 Rubel
Monokristallines Solarpanel (Klasse A - höchste Qualität) 2 Stück 100 Watt - 14.800 Rubel
Drähte zum Anschließen von Sonnenkollektoren (Abschnitt 6 mm2) - 700 Rubel
Insgesamt: 20.500 Rubel.
Im vergangenen Berichtszeitraum wurden 117,5 kWh erzeugt, beim aktuellen Tagespreis (5,53 Rubel / kWh) werden dies 650 Rubel sein.
Wenn wir davon ausgehen, dass sich die Kosten der Netztarife nicht ändern (tatsächlich ändern sie sich 2 Mal pro Jahr nach oben), dann kann ich meine Investitionen in alternative Energien erst nach 32 Jahren zurückgeben!

Und wenn Sie Batterien hinzufügen, wird sich dieses ganze System niemals amortisieren. Daher kann Solarenergie in Gegenwart von Netzstrom nur in einem Fall rentabel sein - wenn wir Strom wie in Europa haben. Es kostet mehr als 25 Rubel für 1 kWh Netzstrom, und dann sind Sonnenkollektoren sehr rentabel.
Inzwischen ist der Einsatz von Solarmodulen nur noch dort sinnvoll, wo kein Stromnetz vorhanden ist, und die Umsetzung ist zu teuer. Angenommen, Sie haben sein Landhaus, das 3-5 km vom nächsten entfernt liegt elektrische Leitung. Außerdem ist es Hochspannung (d. h. es muss ein Transformator installiert werden) und Sie haben keine Nachbarn (niemand, mit dem Sie die Kosten teilen können). Das heißt, Sie müssen bedingt 500.000 Rubel für die Verbindung zum Netzwerk bezahlen, und danach müssen Sie auch Netzwerktarife bezahlen. In diesem Fall ist es für Sie rentabler, Solarmodule, einen Controller und Batterien für diesen Betrag zu kaufen – schließlich müssen Sie nach der Inbetriebnahme des Systems nicht mehr bezahlen.
Inzwischen lohnt es sich, Photovoltaik nur noch als Hobby zu betrachten.

Der geringe Wirkungsgrad von Solarbatterien ist einer der Hauptnachteile moderner Solarsysteme. Bis heute eine Quadratmeter Die Fotozelle ist in der Lage, etwa 15–20 % der Leistung der auf sie einfallenden Strahlung zu erzeugen.

Eine solche Entwicklung erfordert den Einbau großer Batterien für eine vollständige Stromversorgung. Außerdem werden sie, um die erforderliche Ausgangsspannung zu erreichen, in Reihe oder parallel miteinander verbunden. In diesem Fall kann ihre Fläche mehrere Quadratmeter erreichen.

Die Effizienz von Solarmodulen hängt von mehreren Faktoren ab:

• Fotozellenmaterial;
• solare Flussdichte;
• Saison;
• Temperatur;
• usw.

Lassen Sie uns mehr über jeden Faktor sprechen.

Fotozellenmaterial

Sie werden je nach Art der Bildung des Siliziumatoms in drei Typen eingeteilt:

• polykristallin;
• monokristallin;
• Platten aus amorphem Silizium.

Polykristalline Paneele bestehen aus reinem Silizium und haben einen relativ hohen Wirkungsgrad - 14-17%.

Monokristalline Module sind weniger effizient bei der Umwandlung von Sonnenenergie. Ihr Wirkungsgrad liegt bei etwa 10-12%. Aber der geringe Energieverbrauch für die Herstellung solcher Konverter macht sie erschwinglicher.

Platten aus amorphem Silizium (oder Dünnfilm) sind einfach und kostengünstig herzustellen und daher erschwinglich. Ihre Effizienz ist jedoch viel geringer als die der beiden vorherigen Typen - 5-6%. Außerdem verlieren Elemente von Dünnschicht-Silizium-Konvertern mit der Zeit ihre Eigenschaften.

Dünnschichtbatterien werden auch mit Partikeln aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen hergestellt. Dadurch wird ihre Leistung leicht erhöht.

Arbeiten bei jedem Wetter

Diagramm der Abhängigkeit der Leistung von den Wetterbedingungen Dieser Indikator hängt von der geografischen Lage des Panels ab: Je näher am Äquator, desto höher die Dichte der Sonneneinstrahlung.

Im Winter kann die Leistung von Solarzellen um das 2- bis 8-fache sinken. Dies erklärt sich vor allem durch die Ansammlung von Schnee auf ihnen, die Verringerung der Dauer und Anzahl der Sonnentage.

Wichtig zu beachten: Achten Sie im Winter auf die Neigung der Paneele, da die Sonne niedriger als gewöhnlich steht.

Voraussetzungen für effizientes Arbeiten

Damit der Akku effizient funktioniert, müssen Sie mehrere Nuancen berücksichtigen:

• der Winkel der Batterie zur Sonne;
• Temperatur;
• das Fehlen eines Schattens.

Der Winkel zwischen der Arbeitsfläche des Wandlers und den Sonnenstrahlen sollte nahezu einer geraden Linie entsprechen. In diesem Fall ist der Wirkungsgrad der Fotozellen unter sonst gleichen Bedingungen maximal. Um die Effizienz zu steigern, wird zusätzlich ein Sonnennachführungssystem installiert, das die Neigung relativ zur Position des Sterns ändert. Dies ist jedoch aufgrund der hohen Ausrüstungskosten selten.