Paneles solares: características y características de uso.

Cada minuto, una gran cantidad de energía solar llega a la superficie de nuestro planeta, sin la cual la vida en la Tierra es imposible. Sin embargo, esto no es todo de lo que es capaz, hoy estamos entrando en la era de las fuentes alternativas de energía renovable, utilizando la actividad del sol, el viento y el agua. Las plantas de energía solar más grandes ya producen aproximadamente el 1% de la electricidad del mundo, por lo que el futuro está en nuevos desarrollos. Y se lo debemos a la ciencia y las tecnologías modernas, gracias a las cuales esto se ha hecho posible.

Crecer en el precio de la electricidad te hace pensar en ahorrar. Y una excelente alternativa en este caso son las fuentes naturales de energía. La solución óptima para una casa privada es una planta de energía alternativa - batería solar.

De hecho, el heliosistema es bastante simple y consta de cuatro elementos principales.

• Batería solar: en forma y tamaño es un panel rectangular con un cierto número de placas. La base de la célula solar incluye materiales semiconductores. Los transductores en miniatura se ensamblan en módulos y los módulos en un solo sistema de colector solar.
• Controlador: realiza la función de un intermediario entre el módulo solar y la batería. Es necesario controlar el nivel de carga de la batería. Su función es extremadamente importante en todo el circuito: el controlador no permite que el potencial eléctrico hierva o caiga, lo cual es necesario para el funcionamiento estable de todo el sistema.
• Inversor: convierte la corriente continua del módulo solar en CA 220-230 voltios. El inversor de red híbrido puede utilizar tanto corriente directa como alterna para su funcionamiento.Pero debe tenerse en cuenta que el inversor también requiere energía, y su consumo es aproximadamente el 30% de las pérdidas de conversión. Y en tiempo nublado o por la noche, toda la energía para el trabajo se consumirá de la batería. Es decir, si la batería está descargada, el inversor dejará de funcionar.
• Batería: convertida en electricidad, la energía solar no siempre se utiliza en toda la casa. El exceso puede acumularse en la batería y usarse en el clima oscuro y nublado.

El elemento principal de cada célula solar es un convertidor fotoeléctrico.

En la producción en masa, se utilizan tres tipos de elementos de silicio.

• Monocristalino - Los cristales de silicio cultivados artificialmente se cortan en placas delgadas. El módulo está basado en silicio puro purificado. La superficie es más como un nido de abeja o pequeñas células que están interconectadas en una sola estructura.Las placas pequeñas terminadas están interconectadas por una red de cables eléctricos. En este caso, el proceso de producción es más laborioso y consume más energía, lo que afecta el costo final de la batería solar. Pero los elementos monocristalinos tienen una mayor productividad y la eficiencia promedio es de alrededor del 24%. La vida útil de las baterías de un solo cristal es más larga, durarán un promedio de unos 30 años.
• Policristalino - Basado en fundición de silicona. Tales módulos se consideran la mejor solución para una casa de campo privada residencial. Varios cristales de silicio se combinan en una fotocélula. La superficie de una célula solar policristalina tiene una superficie no uniforme, por lo que absorbe la luz peor. Y la eficiencia, respectivamente, a continuación, está dentro del 20%. La vida útil del panel policristalino es de 20-25 años. Tienen una diferencia característica: el color azul oscuro del revestimiento. Estos módulos son más baratos que los analógicos, lo que le permite recuperar todo el sistema en aproximadamente 3 años.
• Pelicula delgada - tenga un sustrato flexible que le permita montar la batería en cualquier superficie con esquinas y curvas. Una capa delgada de semiconductores se pulveriza sobre la superficie.baterias Tales sistemas tienen un inconveniente obvio: pequeña eficiencia. La productividad en promedio es de alrededor del 10%. Es decir, para proporcionar energía en el hogar, se necesitarán el doble de baterías de película delgada que de policristalinas. Y la vida útil de estos paneles es menor que la de otros análogos: en promedio, la vida útil es de aproximadamente 20 años.

Ideal si los paneles solares pueden proporcionar completamente la casa con electricidad. Pero muy a menudo la energía del sol se utiliza para el suministro de agua caliente o para la calefacción. Pero para lograr cualquiera de estos objetivos, es necesario calcular la potencia real por metro cuadrado y el número requerido de módulos. La potencia del módulo solar depende de la cantidad de luz solar que cae sobre la superficie de la batería. Para tomar la decisión correcta, también debe estudiar el principio de funcionamiento de una mini central eléctrica doméstica.

El primer prototipo del colector solar, conocido por todos desde el siglo pasado, es una lluvia de verano. Era un recipiente grande, que estaba pintado de negro, el agua que se calentaba durante el día, lo que permitía a cada residente de verano tomar una ducha caliente por la noche.

El colector solar es un panel plano situado en la calle.Por lo general, en el techo, y es capaz de convertir el 90% de la radiación solar en energía. En el futuro, la energía se envía al sistema y se distribuye a las necesidades de la fuente de alimentación. Pero si el sistema solar se usa para calefacción o agua caliente, entonces la energía con la ayuda de una bomba de baja potencia se envía al tanque de almacenamiento.

En diferentes momentos del día y en diferentes estaciones, el nivel de iluminación cambia. Por lo tanto, para garantizar un suministro de energía ininterrumpido a la casa, la batería solar tiene todo un sistema. Los científicos han aprendido a controlar un fenómeno tan microfísico como el efecto fotoeléctrico. Y aunque, a primera vista, el principio de operación parece ser técnicamente complejo, en realidad, el principio de operación y el circuito del circuito eléctrico parecen muy simples.

Cualquiera puede instalar paneles solares en su casa.

Además, tienen muchas ventajas.

• Eficiencia energética: según el tipo de células solares tienen un indicador diferente.Pero la eficiencia media es de 14 a 30%.
• Los paneles solares son especialmente demandados en las áreas suburbanas. Y hay dos explicaciones razonables para esto. En primer lugar, las parcelas de dacha a menudo están ubicadas lejos de las fuentes centralizadas de suministro de energía en áreas con infraestructura poco desarrollada. Y en segundo lugar, la conversión de la luz solar en energía es especialmente importante en el apogeo de la temporada de verano, en verano.
• Si es necesario, la mini planta de energía se puede complementar con nuevos paneles solares para aumentar la energía.
• Ahorros: para las regiones del sur del país, el uso de paneles solares para agua caliente puede ahorrar hasta un 60% de energía en promedio por año: 30% en invierno y 100% en verano.
• Tales sistemas son relevantes no solo para uso privado, por ejemplo, para el hogar, sino también para empresas, instituciones educativas y médicas. En el taller de producción, el panel solar se puede utilizar como fuente adicional de calor para calefacción central en invierno y en verano para suministrar agua caliente para procesos.
• El beneficio es que solo necesita pagar el equipo una vez, luego el sistema no requiere ninguna inversión ni mantenimiento.
• La fuente ecológica de energía es un aspecto particularmente importante en el plan planetario, porque las reservas de energía en la Tierra no son ilimitadas.
• Fiabilidad: en este caso, mucho depende del modelo elegido y la instalación correcta.

Vale la pena señalar que el sistema se amortiza en unos pocos años y le permite al propietario ahorrar mucho dinero en el futuro. Por ejemplo, según las tarifas actuales de electricidad y diésel, podemos decir con confianza que el sistema solar dará sus frutos en 3 a 4 años en una casa de campo privada para una familia de 5 a 7 personas. Y cuando se mueva de gas, la recuperación será de 8 a 10 años.

Hoy en día, varios tipos de paneles solares están ganando popularidad. A primera vista, puede parecer que todos los módulos solares son iguales: una gran cantidad de fotocélulas pequeñas individuales están interconectadas y cubiertas con una película transparente. Pero, en realidad, todos los módulos difieren en potencia, diseño y tamaño.Y en este momento, los fabricantes han dividido el sistema solar en dos tipos principales: silicio y película.

Para fines domésticos, los paneles solares se instalan con células fotovoltaicas de silicio. Son los más populares del mercado. De los cuales también se pueden distinguir tres tipos: es policristalino, monocristalino, ya se han descrito con más detalle en el artículo, y son amorfos, que se analizarán con más detalle.

Amorfo - también se hacen sobre la base de silicio, pero, además, también tienen una estructura elástica flexible. Pero no están hechos de cristales de silicio, sino de silano; otro nombre es hidrógeno de silicio. Entre las características de los módulos amorfos, se puede observar un excelente rendimiento incluso en caso de clima nublado y la capacidad de repetir cualquier superficie. Pero la eficiencia es mucho menor - solo el 5%.

El segundo tipo de paneles solares - película, se produce sobre la base de varias sustancias.

• Cadmio: estos paneles se desarrollaron en los años 70 del siglo pasado y se usaron en el espacio. Pero hoy en día el cadmio también se utiliza en la producción de plantas de energía solar industriales y domésticas.
• Módulos basados ​​en semiconductores CIGS: desarrollados a partir de cobre, seleniuro de indio y son paneles de película. El indio también se usa ampliamente en la fabricación de monitores LCD.
• Polímero: también se utiliza en la fabricación de módulos de película solar. El grosor de un panel es de aproximadamente 100 nm, pero la eficiencia se mantiene en el 5%. Pero de las ventajas se puede observar que tales sistemas tienen un precio asequible y no emiten sustancias nocivas a la atmósfera.

Pero también hoy en día hay modelos portátiles menos voluminosos en el mercado. Están especialmente diseñados para su uso durante actividades al aire libre. A menudo, tales baterías solares se utilizan para recargar dispositivos portátiles: pequeños dispositivos, teléfonos móviles, cámaras y videocámaras.

Los módulos portátiles se dividen en cuatro tipos.

• Bajo consumo: proporcione una carga mínima, que es suficiente para recargar un teléfono móvil.
• Flexible: puede enrollarse en un rollo y tener un peso pequeño, gracias a esto, debido a la gran popularidad entre turistas y viajeros.
• Se adhiere al sustrato: tiene un peso significativamente mayor, alrededor de 7-10 kg y, en consecuencia, proporciona más energía.Dichos módulos están diseñados especialmente para su uso en viajes de larga distancia en automóvil, y también pueden usarse para el suministro parcial de energía autónoma de una casa de campo.
• Universal: indispensable para el senderismo, el dispositivo tiene varios adaptadores para la carga simultánea de varios dispositivos, el peso puede alcanzar 1,5 kg.

El clima de escarcha no importa para el sistema solar. Lo principal aquí es el número de días de luz clara. Y, por ejemplo, si usa un panel solar para el suministro de agua caliente, incluso durante el período invernal de heladas de treinta grados, puede tener agua en el tanque de manera estable a una temperatura de 40 ° C - 50 ° C.

En regiones con un clima fuertemente continental e invierno severo, es imposible abandonar la calefacción central. Pero es posible complementar el sistema con tanques de calentamiento indirecto, que permiten combinar varias fuentes de calor con la posibilidad de encender la energía del sol automáticamente y según sea necesario.

Y también es posible utilizar un sistema solar para soportar la calefacción en el sistema de "piso caliente". Al mismo tiempo, para 100 metros cuadrados de piso se necesitan unos 8 colectores.Pero en el verano, un sistema tan grande será redundante, excepto que puede usarlo para mantener la temperatura en la piscina o en la sauna.

Su función en el sistema es bastante comprensible: la batería le permitirá abastecerse de electricidad del módulo solar. Y entonces será posible utilizar la energía solar como electricidad.

Instalar un sistema solar en su propio sitio costará una cantidad decente. Antes de comenzar a instalar una batería solar, debe determinar la energía requerida para todos los dispositivos. Y, en primer lugar, es necesario calcular la carga máxima óptima en kilovatios y el consumo de energía promedio condicional racional en kilovatios / hora para satisfacer las necesidades de la casa o el sitio.

Para el uso racional de la electricidad solar es necesario determinar:

• carga máxima: para determinarla, es necesario agregar la energía de todos los dispositivos conectados al mismo tiempo;
• consumo máximo de energía: el parámetro necesario para determinar la categoría de dispositivos que deben funcionar al mismo tiempo;
• el consumo diario se determina multiplicando la potencia individual de un solo dispositivo por el tiempo durante el cual estuvo funcionando;
• consumo diario promedio: se determina agregando el consumo de energía de todos los aparatos eléctricos durante un día.

Todos estos datos son necesarios para un conjunto completo y un trabajo posterior estable de la batería solar. La información obtenida le permitirá elegir los parámetros más adecuados de la batería, un elemento costoso del sistema solar.

Para todos los cálculos, necesitará una hoja en una celda o, si prefiere trabajar en una computadora, será más conveniente usar un archivo de Excel. Preparar una plantilla de mesa con 29 columnas.

Especifique los nombres de la gráfica en orden.

• El nombre del electrodoméstico, electrodomésticos o herramientas: los expertos recomiendan comenzar a describir a los consumidores de energía desde el pasillo y luego moverse hacia la derecha o hacia la izquierda. Si la casa tiene más de un piso, el punto de inicio de todos los niveles posteriores es la escalera.Y también indicar los electrodomésticos de calle.
• Consumo de energía individual.
• Hora del día de 00 a 23 horas, es decir, para esto necesita 24 columnas. En las columnas a lo largo del tiempo, deberá especificar dos números en forma de fracción: la duración del trabajo durante una hora específica / consumo de energía individual.
• En la columna 27, indique el tiempo total de funcionamiento del aparato por día.
• Para 28 columnas, es necesario multiplicar entre sí los datos de 27 columnas por potencia consumida individualmente.
• Después de completar la tabla, la carga total de cada dispositivo se calcula para cada hora; los datos obtenidos se ingresan en la columna 29.

Después de rellenar la última columna se determina por el consumo medio diario. Para ello, se resumen todos los datos de la última columna. Pero este cálculo no tiene en cuenta el consumo de todo el sistema de colector solar. Para calcular estos datos, es necesario tener en cuenta el factor auxiliar en los cálculos finales.

Un cálculo tan cuidadoso y minucioso proporcionará una especificación detallada de los consumidores de energía, teniendo en cuenta las cargas por hora. Dado que la energía solar es muy costosa, su consumo debe minimizarse y usarse racionalmente para alimentar todos los dispositivos.Por ejemplo, si el colector solar se utiliza como fuente de alimentación de respaldo en el hogar, los datos obtenidos eliminarán los dispositivos que consumen mucha energía de la red antes de la restauración final de la fuente de alimentación principal.

Para un suministro constante de energía a la casa desde la batería solar al calcular las cargas por hora, se empujan hacia adelante. El consumo de electricidad debe ajustarse de manera que se excluyan las situaciones de emergencia durante el funcionamiento del sistema y para nivelar las cargas máximas.

Este gráfico muestra claramente cómo usar eficientemente la energía del sol en la casa. El gráfico inicial muestra que la carga se distribuyó aleatoriamente durante el día: la tasa horaria diaria promedio fue de 750 W y el indicador de consumo fue de 18 kW por hora. Después de realizar cálculos precisos y una planificación adecuada, fue posible reducir la tasa de consumo diario a 12 kW / hora y la carga diaria promedio por hora a 500 vatios. Esta opción de distribución de energía también es adecuada para energía de respaldo.

Los paneles solares son el logro más destacado en el campo de la energía alternativa. Cumplen una función esencial para el ahorro de energía y la preservación de los beneficios de la civilización. En el verano, en el país, los paneles solares pueden utilizarse para suministrar energía a aparatos eléctricos y domésticos, sistemas de calefacción o agua caliente.

Los turistas y los viajeros, como regla general, eligen baterías solares portátiles para cargar dispositivos portátiles. Son insustituibles en lugares donde no hay suministro de energía.

Tales dispositivos también se pueden utilizar para alimentar el apartamento. Y si las ventanas de su apartamento tienen vista al lado soleado, puede instalar paneles solares de manera segura en el balcón o frente de la casa, solo necesita obtener primero el permiso de la compañía de administración o de la Asociación de Propietarios.

Los paneles solares se pueden colocar en el techo de la casa, ya sea inclinado o plano, o en el balcón, la fachada o incluso en el patio. Pero también será necesario asignar espacio en el ático o en el sótano para el resto del sistema.

Debe seguir las recomendaciones básicas de los expertos al instalar un panel solar.

• Considere cuidadosamente todos los elementos del sistema solar antes de comprar daños y defectos. Durante el envío, conserve el embalaje original del kit para evitar daños a la integridad de la pantalla.
• Los principales elementos de control y ajuste de las células solares ocupan un mínimo de espacio. Como regla general, el mínimo necesario incluye un inversor, controlador y batería. Además, si el clima de la región y las características técnicas del sitio lo permiten, los dispositivos de control y monitoreo pueden instalarse en la calle. Pero es mejor elegir un cuarto seco y calentado para todo el sistema de mini centrales eléctricas, porque cuando la temperatura del aire ambiente baja a -5 ° C, la capacidad de la batería se reduce a la mitad.

• Los módulos solares, controladores e inversores están disponibles a 12, 24 y 48 voltios. Gran voltaje permite el uso de cables con una sección transversal más pequeña. Pero cuanto más bajo es el voltaje, por ejemplo, a 12 V, es más fácil reemplazar las baterías rotas. Cuando trabaje con 24 voltios, deberá reemplazar las baterías en pares. Y cuando reemplace una batería de 48 voltios, necesitará 4 baterías en una rama, lo que, a su vez, es peligroso y puede provocar una descarga eléctrica.
• Para un sistema de batería solar, debe usar baterías especiales etiquetadas como Solar. Idealmente, todas las baterías deben ser del mismo fabricante y del mismo lote.
• El número de fotocélulas en un módulo debe ser de 36 a 72 piezas; esta es la cantidad óptima para obtener la corriente indicada. No debe instalar módulos duales con el número de fotocélulas de 72 a 144. Primero, son problemáticos de transportar. Y en segundo lugar, son los primeros en fallar en las heladas severas.

• Los módulos grandes deben tener una caja reforzada y protección adicional en forma de vidrio. Dado que los módulos están instalados en el techo, son cargas pesadas en forma de precipitación y viento.
• Es necesario ensamblar un kit de batería solar en un área abierta o en una habitación espaciosa.
• Para instalar un panel solar en una parcela, es necesario elegir un espacio abierto bien iluminado en el que no aparezcan sombras de edificios o árboles adyacentes. Perfecto para este ajuste el techo de la casa o cualquier otro edificio.
• El ángulo de inclinación de los módulos solares juega un papel importante en la obtención de energía. El flujo de energía es proporcional a la posición del sol.Por lo tanto, vale la pena prever la posibilidad de cambiar el ángulo de inclinación para la fijación cuando cambia la estación, cuando cambia la posición del sol y la dirección de los rayos.

El heliosistema integrado requerirá una inversión considerable. Pero todo el dinero gastado será devuelto en el futuro. El período de recuperación en función del número de módulos y métodos de uso de la energía solar variará. Pero aún es posible reducir los costos iniciales no a costa de la pérdida de calidad, sino a costa de un enfoque razonable para la elección de los componentes de la batería solar.

Si eres ilimitado en el área de instalación de los módulos solares, y tienes un espacio decente, entonces 100 metros cuadrados. Puede instalar paneles solares policristalinos. Esto ahorrará una cantidad considerable en el presupuesto familiar.

No intente cubrir completamente el techo con paneles solares. Para comenzar, instale un par de módulos y conecte a ellos el equipo que opera con voltaje constante. Es posible aumentar la potencia y aumentar el número de módulos a lo largo del tiempo.

Si tiene un presupuesto limitado, puede negarse a instalar el controlador - Este es un elemento auxiliar que se necesita para rastrear el nivel de la batería. En su lugar, también puede conectar otra batería al sistema, lo que evitará una sobrecarga y aumentará la capacidad del sistema. Y para controlar la carga, puede usar relojes de automóvil regulares, que pueden medir el voltaje, y cuestan mucho menos.

Al elegir una batería solar para el hogar, debe centrarse no solo en la relación calidad-precio, sino también en la marca. Debe confiar absolutamente en el fabricante en este importante asunto. Y para asegurarse de la calidad de los productos, debe familiarizarse con el pasaporte técnico y las revisiones.

A menudo en el mercado se puede encontrar un colector solar de vacío tubular. Dichos paneles se fabrican principalmente en China y, en teoría, tienen una mayor eficiencia. Pero en invierno, la escarcha se forma en tales artículos y la nieve se adhiere a la superficie.La capa de precipitación no deja pasar los rayos del sol, y en un día caluroso de verano, tal sistema puede "hervir" si no está cubierto a tiempo para protegerlo del sobrecalentamiento.

Considere las células solares más populares en el mercado.

Sharp es una marca de una corporación japonesa, ampliamente conocida en la producción de células solares de alta potencia. Los productos manufacturados están sujetos a una investigación y pruebas exhaustivas. Los módulos solares tienen tres capas, y la eficiencia varía de 37.9% a 44.4%.

IES - Producido en España. La característica principal del producto se considera dos capas del módulo y la eficiencia dentro del 32%, lo que finalmente se refleja en el costo. Los paneles solares de marcas españolas son mucho más baratos que sus homólogos japoneses, pero aún siguen siendo muy caros de usar en casas privadas.

Amonix también se encuentra entre los líderes en la producción de células solares para uso industrial. La efectividad de los productos es del 36%.

Sun Power: los paneles solares de la marca estadounidense también se incluyen en la calificación de los sistemas efectivos. La eficiencia de los modelos populares es del 21%.

Telecom-STV - Paneles de fabricación rusa (Zelenograd también ocupa una posición de liderazgo entre los fabricantes. La gama de productos es muy amplia. La compañía ofrece baterías de un solo cristal de 18 a 270 W, de cristal múltiple, de 5 a 250 W, para uso marino, de 16 a 215 W y plegables, de 120 a 180 W. La eficiencia de los módulos solares es del 20-21%, pero al mismo tiempo el costo de las baterías es menor en un 30% en comparación con las marcas importadas.

Esto es solo una pequeña parte de los conocidos fabricantes de células solares. Pero no descontamos otras marcas nacionales. Así, por ejemplo, la compañía Hevel (Chuvashia, Rusia) produce baterías micromorfas de película delgada. Y, como ha demostrado la investigación, el panel mejorado de la compañía captura con mayor eficacia los rayos de energía dispersa. Y, no menos importante, las baterías solares del fabricante nacional tienen un aspecto atractivo y pueden instalarse no solo en el techo, sino también en la fachada del edificio.

No considere instalar módulos solares duales baratos con una gran cantidad de fotocélulas. Como muestra la práctica, durante las heladas anómalas que afectan sistemáticamente a muchas regiones del país, son estos paneles los que se rompen por primera vez.La cosa es que una delgada película transparente estirada en la superficie del módulo se comprime en el frío y se desprende de la gran tensión y se rompe. Por qué cae el rendimiento de la batería solar, lo que puede conducir a una falla rápida.

Al elegir un sistema adecuado, también es necesario prestar atención al hecho de que la potencia del sistema solar disminuye con el tiempo en un 10%.

También reducir los paneles de recursos pueden:

• película dañada en la superficie del módulo;
• nubosidad de la película;
• deformación de la superficie.

No hace mucho tiempo, los científicos llegaron a la conclusión y demostraron la posibilidad de almacenar calor en el suelo. Lo que abre grandes perspectivas para la energía alternativa. El exceso de calor de verano se puede almacenar bajo tierra en acumuladores de calor de agua o tierra ubicados a una profundidad de 2 a 35 metros, y utilizar energía en el invierno como calefacción o electricidad.

Consejos para paneles solares - en el siguiente video.