Фотоэлектрические солнечные батареи: Фотоэлектрические солнечные батареи — Альянс-Нева
Фотоэлектрические солнечные батареи — Альянс-Нева
Фотоэлектрическая солнечная батарея — установка для прямого преобразования энергии Солнца в электрическую энергию при помощи электролитического фотоэлемента. Это явление известно с 1832 г. благодаря Э. Беккерелю. Впервые в коммерческих целях технология была использована в 1952 г., когда в лаборатории «Белл» для электропитания телефонной станции был произведен фотоэлектрический элемент на основе монокристалла кремния. Солнечная батарея состоит из нескольких фотоэлектрических модулей, электрически и механически соединенных друг с другом. Фотоэлектрический модуль объединяет в себе электрически соединенные между собой фотоэлектрические солнечные элементы и имеет выходные клеммы для подключения внешнего потребителя.
До своего появления солнечная фотоэлектрическая установка проходит 6 основных технологических этапов:
- Изготовление слитка чистейшего солнечного кремния
- Путем механической обработки изготавливают кремниевый блок
- Блоки нарезают на кремниевые пластины
- Из пластин путем нанесения токопроводящих контактов получают фотоэлектрические элементы
- Фотоэлементы объединяют в фотоэлектрические модули (солнечные батареи)
- На основе фотоэлектрических модулей строят солнечные электростанции (фотоэлектрические установки)
Солнечные модули могут генерировать электричество в течение 20 и более лет с незначительной потерей производительности. Старение происходит в основном от воздействия окружающей среды, потому что никаких термодинамических процессов в установке не происходит, в ней нет движущихся элементов. Хорошо смонтированная солнечная батарея будет надежным, тихим и чистым источником энергии в течение многих лет.
Принцип действия солнечной фотоэлектрической батареи
Фотоэлектрическая солнечная батарея состоит из нескольких фотоэлектрических солнечных модулей, электрически и механически соединенных друг с другом. Фотоэлектрический солнечный модуль — устройство, конструктивно объединяющее электрически соединенные между собой фотоэлектрические солнечные элементы и имеющее выходные клеммы для подключения внешнего потребителя.
Фотоэлектрический элемент состоит из двух тонких слоев полупроводникового материала: один с незначительной примесью, которая придает ему свойства проводника отрицательных зарядов (область n), второй также с примесью, но она превращает его в проводник положительных зарядов (область p).
Когда на солнечный элемент падает солнечных свет, материал солнечного элемента поглощает часть солечного света (фотоны). Каждый фотон имеет малое количество энергии. Когда фотон поглощается, он инициирует процесс освобождения электрона в солнечном элементе. Вследствие того, что обе стороны фотоэлектрического элемента имеют токоотводы, в цепи возникает ток когда фотон поглощается. Солнечный элемент генерирует электричество, которое может быть использовано сразу или сохранено в аккумуляторной батарее.
Основным материалом, используемым для изготовления фотоэлектрических элементов, является кремний. Кремний с примесью фосфора относится к типу n, с примесью бора — к типу p.
Варианты подключения солнечных батарей
Монтаж солнечных батарей
Фотоэлектрические комплекты для дачи и освещения с солнечными батареями
Фотоэлектрические комплекты
Опубликовано авторомДля того, чтобы использовать солнечную энергию для питания ваших потребителей, одной солнечной батареи недостаточно. Кроме солнечной батареи нужно еще несколько составляющих. Типичный состав автономного фотоэлектрического комплекта следующий:
Фотоэлектрический комплект для нагрузки постоянного тока 12ВФотоэлектрический комплект на 24В, нагрузка постоянного токаМощность солнечной батареи выбирается в зависимости от вашего потребления энергии. Емкость аккумуляторов подбирается, в общем случае, под солнечную батарею. Контроллер заряда нужно также подбирать под солнечную батарею, а также, если в контроллере есть контроль разряда, то нужно, чтобы ток нагрузки не превышал допустимый ток контроля нагрузки контроллера. Ниже приведены простые советы, как правильно подобрать фотоэлектрический комплект для ваших нужд.
- Подсчитайте ваше необходимое потребление в кВт*ч в сутки. Можете воспользоваться online формой расчета для подсчета вашего потребления.
- В той же форме можно рассчитать и необходимую мощность модуля. Для грубой оценки можете использовать следующий метод. Учитывая, что 100Вт солнечный модуль вырабатывает около 0,5 кВт*ч летом, и около 0,3 кВт*ч весной-осенью (зимой выработка в 7-8 раз меньше летней), подбираете солнечную батарею необходимой мощности путем деления количества потребляемой энергии в сутки на выработку 100 Вт модуля, а затем умножения результата на 0,1 кВт. Добавьте к рассчитанному значению примерно 30% для компенсации потерь на заряд-разряд аккумулятора и прочие потери. Т.е., если вам нужно получить 300 Вт*ч/сутки, то вам нужен модуль мощностью около 0,3/0,5*0,1*1,3*1000 = 78 Вт
- “Правило большого пальца” для выбора емкости АБ – емкость 12В аккумулятора должна быть в 1,2-2 раза больше мощности 12В солнечного модуля. Меньший коэффициент применяется, если у вас основное потребление энергии днем и если приход солнечной радиации составляет 3-4 пиковых часа, большее значение – если основное потребление в темное время суток, и хороший приход солнечной радиации – 5-6 пиковых часов. Например, если вы планируете использовать систему в средней полосе России в период с весны по осень, то лучше применять коэффициент 1,2-1,5. Таким образом, для 100Вт солнечной батареи потребуется аккумулятор 120-150 А*ч. В автономной солнечной системе лучше применять гелевые аккумуляторы
- Подберите контроллер по току модуля. Максимальный ток заряда модуля должен быть процентов на 15-20 меньше максимального тока контроллера. Например, для модуля 100 Вт, который имеет ток в точке максимальной мощности ( ТММ) 100Вт/17В= 5,88А и ток короткого замыкания около 6,5А необходим контроллер на ток 10А.
Есть особенности при подборе контроллера MPPT – т.к. контроллер преобразует токи и напряжения, то проще подбирать контроллер по мощности, а не по току. Например, у вас есть модули мощностью 1000 Вт, и аккумуляторная батарея емкостью 400 А*ч напряжением 48В. Если контроллер может понижать напряжение (и увеличивать ток), то для уменьшения потерь в проводах и улучшения работы в пасмурную погоду модули лучше скоммутировать на напряжение 72 или 96В. Если у вас есть 6 модулей по 180Вт, и они соединены в 2 цепочки по 3 модуля, то максимальный ток он них будет около 180Вт/34В*2*1,15=12А. Однако, после преобразования, на выходе контроллера мы получим зарядный ток аккумуляторов 180*6/44=24,5А. Поэтому MPPT контроллер нужно выбирать на ток не менее 25А. Если у вас напряжение АБ 24В, то нужно удвоить необходимую мощность контроллера до 50А. - Если у вас есть нагрузка переменного тока 220В, то вам необходим инвертор. Его мощность выбирается по максимальной мощности нагрузки с учетом пиков потребления (стартовый ток холодильника, насосов и т.п, например, превышает номинальный в 3-7 раз. Форма выходного напряжения инвертора также зависит от требований вашей нагрузки (см. ссылку) .
- Провод от солнечной батареи до контроллера должен быть специальный. Так как провод находится на солнце и подвержен воздействию окружающей среды, то нужен провод в двойной изоляции, стойкой к действию ультрафиолетового излучения. Длина его должна быть как можно меньше. В зависимости от длины и тока выбирается сечениие, причем расчет идет не по допустимому максимальному току, а по допустимому падению напряжения. Можете использовать рекомендации по расчету для подбора сечения. Падение напряжения при максимальном токе не должно превышать 1,5-2В (для 12В систем), иначе модуль не сможет эффективно заряжать аккумуляторы. Чем выше напряжение в системе, тем меньшее сечение провода необходимо.
Для внутренней проводки можно применять любой провод, для этого предназначенный, например, ПВ-3 или аналогичный. Сечение также выбирается исходя из токов и длины провода, падение напряжение в самой дальней точке при максимальном токе не должно превышать 5%, максимум 10%. - Между АБ и остальной схемой необходимо обязательно ставить защитный автомат или предохранитель. Его параметры выбираются по максимальному току нагрузки, с учетом пиковых ее значений.
- Не забудьте заземлить систему – это может спасти ваше оборудование в грозу, а также повысит безопасность использования фотоэлектрической системы. Для заземления можно использовать провод сечением 6-10 мм
Мы предлагаем Вам ряд правильно подобранных комплектов на базе фотоэлектрических модулей – от простейшей системы для питания одного люминесцентного светильника до системы электроснабжения базовой нагрузки жилого дома.
Типичные комплекты для дома или дачи вы можете выбрать в соответствующем разделе нашего Интернет-магазина. Если типичный комплект по какой-либо причине вам не подходит – мы поможем вам правильно подобрать оборудование в зависимости от ваших потребностей.
Вы также можете скачать нашу рекламную листовку по фотоэлектрическим комплектам – там тоже приведены некоторые типичные фотоэлектрические комплекты.
Эта статья прочитана 8225 раз(а)!
Продолжить чтение
Опубликовано в рубрике ФотоэлектричествоОтмечено основы фотоэлектричества, солнечная энергетика, комплект, солнечные батареи, фотоэлектрические системыGoogle рекомендует
Реклама
Солнечные фотоэлектрические модули, цены
Солнечные фотоэлектрические (ФЭ) модули, называемые также солнечными батареями, под воздействием солнечного излучения вырабатывают электроэнергию, которую можно преобразовать и использовать для питания разнообразных электроприборов. ФЭ модули входят в состав солнечных электростанций. Представленные ФЭ модули изготовлены из высококачественных и сертифицированных компонентов производителей с мировым именем. ФЭ модули под стеклом в алюминиевой рамке ориентированы на постоянную установку. ФЭ модули на гибкой основе подходят для частых перевозок и походов.Товары подраздела:
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 100П (12) Мощность 100 Вт. Номинальное напряжение 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 100М (12) Мощность 100 Вт. Номинальное напряжение 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 150П (12) Мощность 150 Вт. Номинальное напряжение 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 150М (12) Мощность 150 Вт. Номинальное напряжение 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 200М (24) Мощность 200 Вт. Номинальное напряжение 24 В. |
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 250П Мощность 250 Вт. Номинальное напряжение между 12 и 24 В. |
Солнечный ФЭ модуль One-Sun 250М Мощность 250 Вт. Номинальное напряжение между 12 и 24 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-30П (12) Мощность: 30 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-30М (12) Мощность: 30 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-50П (12) Мощность: 50 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-50М (12) Мощность: 50 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-100М (12) Мощность: 100 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-150М (12) Мощность: 150 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-150П (12) Мощность: 150 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Солнечный ФЭ модуль Sunways ФСМ-155М (12) Мощность: 155 Вт. Номинальное напряжение: 12 В. |
Товары: 1 — 15 из 61.
Фотоэлектрические модули 156х156мм 4.1 W
ВНИМАНИЕ!!!
Минимальное количество отправляемых солнечных элементов 10 штук одного размера
Магазин «Мир солнечной энергии» комрании Solbat Company предлагает:
Солнечные батареи влагозащищенные и ударопрочные
Солнечные элементы для сборки солнечных батарей
Аксессуары для сборки солнечных батарей
Светодиодное освещение и оборудование
==============================================================
В магазине «Мир солнечной энергии» г. Стерлитамак комрании Solbat Company Вы можете купить солнечные элементы из поликристаллического кремния 156х156мм 4.1W, с доставкой во все регионы России.
==============================================================
Фотоэлектрические модули 156х156мм 4.1 W 18% для сборки солнечной батареи — солнечные фотоэлементы из поликристаллического кремния 156х156мм, напряжение 1 фотоэлектрического преобразователя 0.5 вольт, ток до 8А, КПД 18%, мощность 4.1 ватта.
==============================================================
Описание солнечных элементов 156х156мм 4.1W 8А
Солнечные фотоэлементы из поликристаллического кремния 156х156мм 4.1W 8А 18% предназначены для сборки солнечной батареи.
Солнечные батареи собранные из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность даже в пасмурную погоду, с некоторым уменьшением мощности.
Из фотоэлектрических модулей 156х156мм можно в домашних условиях изготовить солнечную батарею мощностью до 144W.
Изготовление солнечной батареи в домашних условиях по силам практически
любому радиолюбителю, «кулибину», или человеку который любит мастерить всё
своими руками.
И по финансовым затратам солнечная батарея собранная своими руками на порядок
дешевле промышленной солнечной батареи.
К тому же при проектировании, расчёте и сборке солнечной батареи можно учесть
все технические нюансы и личные потребности, в любом конкретном случае.
==============================================================
Характеристики солнечных элементов 156х156мм 4.1W 8А:
Размер одного солнечного фотоэлемента составляет 156мм на 156мм.
Класс солнечных фотоэлектрических модулей: А
Средняя мощность (Ватт): 4.1 Wp
Средний ток (А): 8 Imax
Среднее напряжение (В): 0.5 Vmax
Эффективность, КПД (%): 18%
Один фотоэлектрический преобразователь имеет среднюю мощность 4.1 W рабочее напряжение – 0.5В при нагрузке до 8А.
==============================================================
Применение солнечных элементов 156х156мм 4.1W 8А
Для самостоятельной сборки солнечной батареи мы так же предлагаем аксессуары для изготовления солнечных батарей:
луженая медная шина для пайки 2 мм
луженая медная шина для пайки 5 мм
флюс-карандаш для пайки
контроллер заряда для солнечной батареи
Из 3 солнечных элементов, при последовательном соединении, Вы получите источник энергии 1.5В при нагрузке до 8А (12W).
Это позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 1.2В (типа AA и AAA) – средним током7.8А.
Из 12 солнечных фотоэлементов можно собрать солнечную батарею 40W (5V – 8А) – подходит для обеспечения электропитания, освещения и зарядки различных устройств с рабочим напряжение 5В — любое устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы через USB-порт.
Питание и зарядка любого мобильного устройства, сотовые телефоны и КПК, фото и видео камеры, MP3 и MP4 плееры, GPS-навигаторы, игровые консоли типа SONY PSP, совместим с большинством сотовых телефонов, а также iPhone, Ipad и другими продуктами Apple, зарядка всех типов аккумуляторов AA, AAA, Li-Ion, Li-Pol с помощью зарядного устройства (приобретается отдельно).
Из 36 фотоэлектрических модулей можно собрать солнечную батарею 144W (18V – 8А), что позволяет подключать любое устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы от автомобильного прикуривателя 12 – 24 вольта. А так же позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 12В.
Солнечной батареи собранные из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность даже в пасмурную погоду, с некоторым уменьшением мощности.
==============================================================
У нас Вы можете купить и заказать:
У нас выгодно покупать, потому что:
Индивидуальный подход к каждому клиенту
Предусмотрена гибкая система скидок
Техническая поддержка наших клиентов
Бесплатные консультации по телефону
Будем рады ответить на Ваши вопросы, в любой день, кроме субботы, с 9 до 21 часов
Солнечные панели поликристалл, доставка по России. Лучшие цены со склада в Питере.
Поликристаллические солнечные батареи имеют отличное свойство улавливать рассеянные солнечные лучи, это помогает раньше «включаться в работу» и повышать эффективность выработки. В нашем интернет магазине представлена широкая линейка солнечных батарей различного назначения и разных производителей.
Ассортимент солнечных панелей фирмы Delta представлен сериями SM и BST.
- Серия SM – это линейка панелей от 15 до 250 Вт, изготовленные с использованием ячеек класса Grade A имеющих высокий КПД и хорошую производительность. Панели мощность от 15 до 100 Вт часто используют автономных системах энергообеспечения видеонаблюдения и охраны, на столбах со светофорами и прожекторами. Панели на 100 и 150 Вт устанавливают на крышах автокараванов и автофургонов. Батареи мощностью от 100 до 250 Вт ставят на крыши загородных домов и дач.
- Серия BST – это линейка с мощностями от 200 до 330 В с применением материалов экстра класса, с высокими показателями выработки и КПД. Имеют очень прочную раму и повышенную устойчивость к ветровым нагрузкам. В основном используются в составе средних и больших солнечных станций автономного и сетевого назначения.
Поликристаллические солнечные батареи фирмы Exmork относятся к серии недорогих батарей, в основном для использования на дачах, хозблоках и другого рода подсобных строений. Линейка представлена панелями широким рядом от 10 до 250 Вт.
Поликристаллические солнечные батареи Seraphim выпускаются мощностью от 270 до 390 Вт. Солнечные панели Seraphim Eclipse выполнены по уникальной «безразрывной» технологии установки фотоэлементов, и токосъему с них.
Отсутствие привычных busbar-шин, позволяет увеличить полезную площадь модуля (до 5%), благодаря этому поликристаллический модуль 300 Вт
Если у вас возникли вопросы как рассчитать количество батарей и другого оборудования для вашей солнечной станции вы можете обратиться к нашим специалистам или рассмотреть варианты готовых решений солнечных станций:
Солнечные панели монокристалл, доставка по России. Лучшие цены со склада в Питере.
В этом разделе представлены солнечные батареи из монокристаллических элементов, имеющих высокий КПД при интенсивном прямом солнечном излучении. Мы предлагаем монокристаллические батареи разных торговых марок, таких как Delta, Exmork, Seraphim, GreenPower. Вы сможете подобрать модули необходимой мощности, подходящие по цене и качеству для решения вашей задачи.
Солнечные панели фирмы Delta разделяются на две серии: SM и BST.
- Серия SM представлена панелями мощностью от 15 до 250 Вт, в прочной раме из анодированного алюминия с качественными солнечными элементами категории Grade A. Данная серия получила широкое применение в различных сферах, например панели от 15 до 100 Вт устанавливают на столбах для светофоров, для систем охраны и видеонаблюдения, на яхтах. Панели мощностью 100-150 Вт монтируют на крышах автодомов или автоприцепов. Солнечные батареи Delta SM мощностью 100, 150, 200 и 250 Вт применяются для организации электроснабжения дачных участков, рыбных и фермерских хозяйств, пчеловодческих хозяйств.
- Серия BST отличается более прочным корпусом и изготовлена из материалов экстра-класса. Линейка представлена панелями мощностью от 280 до 370 Вт. Солнечные модули Delta BST применяются в автономных и сетевых солнечных электростанциях средней и большой мощности в загородных домах, на предприятиях, производствах, торговых комплексах и бизнес центрах. Сетевые солнечные станции позволяют существенно снизить затраты на промышленную электроэнергию.
Монокристаллические панели фирмы Exmork — это недорогие солнечные батареи с широкой линейкой мощностей: от 10 до 320 Вт. Подходят для обеспечения электроэнергией небольших дачных хозяйств и хозпостроек, для освещения и питания бытовых электроприборов приборов на яхтах и катерах, а также на автодомах и караванах.
Солнечные батареи марки Seraphim – батареи высочайшего премиум класса получившие широкое распространение в странах Европы и США. Обладают высокими электрическими характеристиками и КПД. Внедренные инновационные разработки позволили повысить производительность выработки и уменьшить потери при внешнем затемнении самой панели. Рекомендуются для установки в загородных домах и особняках, когда качество, надежность и эстетический вид играют очень важную роль. Линейка панелей представлена моделями на 280, 320, 390 Вт.
Монокристаллические батареи GPsolar Perc — высокотехнологичные батареи, заслуживающие особенного внимания при проектировании и монтаже больших солнечных станций как автономных, так и сетевых. Особенностью данных батарей является — форм-фактор, то есть в размер батареи мощностью 250 Вт «вложена» мощность 310 Вт произведенной по известной технологии PERC. Такой подход позволяет существенно сэкономить площади при размещении больших солнечных станций.. Даже в пасмурные дни солнечная панель вырабатывает электроэнергию больше, чем аналогичные панели других производителей. Применяются солнечные панели GPsolar Perc в загородных домах и на промышленных объектах в составе больших солнечных станций.
Если у вас возникли вопросы как рассчитать количество батарей и другого оборудования для вашей солнечной станции вы можете обратиться к нашим специалистам или рассмотреть варианты готовых решений солнечных станций:
Солнечные фотоэлектрические батареи в Киеве, цена
Солнечная энергетика — один из наиболее перспективных сегментов мировой энергетики. Солнце — это возобновляемый, практически неисчерпаемый ресурс, который позволяет генерировать экологически чистую электроэнергию без малейшего ущерба для окружающей среды. Солнечные батареи (фотоэлектрические солнечные модули и т.д.) являются важнейшим элементом любой солнечной электростанции (фотоэлектрической установки). Они выступают в качестве источника постоянного (DC) электрического тока, который вырабатывается за счет прямого преобразования энергии солнечного излучения, поступающего на их рабочую поверхность, в электроэнергию. Основные преимущества использования солнечных батарей связаны с их конструктивными особенностями: эти изделия отличаются высокой надежностью и сроком службы, стабильностью электрических параметров, а отсутствие в их составе подвижных частей делает их долговечными, минимизируя при этом расходы на сервисное обслуживание.
В компании Авенстон вы можете заказать и купить солнечные батареи любых типов. Мы с 2010 года занимаемся прямыми поставками солнечных батарей от ведущих производителей. Компания сотрудничает с тщательно отобранными заводами в Европе, Китае и США, которые постоянно входят в рейтинг Tier-1. У нас можно купить солнечные батареи по самым лучшим ценам. Мы обеспечиваем высокую эффективность вашей солнечной электростанции, даем необходимые гарантии и предлагаем лучшее качество на рынке.
Авенстон является прямым поставщиком таких брендов как Renesola, Hanwha Q-Cells, Trina Solar, JA Solar, Jinko Solar, Solitek, Onyx Solar и многих других. Мы поставляем солнечные батареи под конкретные проекты, а также стараемся поддерживать наличие самых популярных позиций на собственном складе продукции. Авенстон работает с лучшими производителями солнечных модулей и проводит собственный выходной контроль продукции перед ее упаковкой и отправкой с завода в Украину. Наши специалисты собрали большую базу данных по реальной производительности различных моделей солнечных батарей, что позволяет нам предлагать своим клиентам только лучшие и проверенные решения.
Основы солнечных фотоэлектрических элементов| Министерство энергетики
Кремний
Кремний, безусловно, является наиболее распространенным полупроводниковым материалом, используемым в солнечных элементах, составляя примерно 95% модулей, продаваемых сегодня. Это также второй по распространенности материал на Земле (после кислорода) и наиболее распространенный полупроводник, используемый в компьютерных микросхемах. Кристаллические кремниевые ячейки состоят из атомов кремния, соединенных друг с другом, чтобы сформировать кристаллическую решетку. Эта решетка обеспечивает организованную структуру, которая делает преобразование света в электричество более эффективным.
Солнечные элементы, изготовленные из кремния, в настоящее время обеспечивают сочетание высокой эффективности, низкой стоимости и длительного срока службы. Ожидается, что модули прослужат 25 или более лет, и по истечении этого срока все еще будут вырабатывать более 80% своей первоначальной мощности.
Тонкопленочная фотогальваника
Тонкопленочный солнечный элемент изготавливается путем нанесения одного или нескольких тонких слоев фотоэлектрического материала на поддерживающий материал, такой как стекло, пластик или металл. Сегодня на рынке представлены два основных типа тонкопленочных фотоэлектрических полупроводников: теллурид кадмия (CdTe) и диселенид меди, индия, галлия (CIGS).Оба материала можно наносить непосредственно на переднюю или заднюю поверхность модуля.
CdTe является вторым по распространенности фотоэлектрическим материалом после кремния, и элементы CdTe могут быть изготовлены с использованием недорогих производственных процессов. Хотя это делает их рентабельной альтернативой, их эффективность по-прежнему не так высока, как у кремния. Ячейки CIGS обладают оптимальными свойствами для фотоэлектрического материала и высокой эффективностью в лаборатории, но сложность, связанная с объединением четырех элементов, делает переход от лаборатории к производству более сложным.И CdTe, и CIGS требуют большей защиты, чем кремний, чтобы обеспечить длительную работу на открытом воздухе.
Перовскитная фотогальваникаПеровскитные солнечные элементы представляют собой тип тонкопленочных элементов, названных в честь их характерной кристаллической структуры. Ячейки из перовскита состоят из слоев материалов, которые напечатаны, покрыты или нанесены вакуумным осаждением на нижележащий опорный слой, известный как подложка. Как правило, их легко собрать, и они могут достигать эффективности, аналогичной эффективности кристаллического кремния.В лаборатории эффективность перовскитных фотоэлементов повышается быстрее, чем у любого другого фотоэлектрического материала, с 3% в 2009 году до более 25% в 2020 году. Чтобы быть коммерчески жизнеспособными, перовскитные фотоэлементы должны стать достаточно стабильными, чтобы выдержать 20 лет работы на открытом воздухе, поэтому исследователи работают над тем, чтобы сделать их более долговечными и разрабатывают крупномасштабные и недорогие технологии производства.
Organic Photovoltaics
Органические фотоэлектрические элементы, или OPV, состоят из богатых углеродом (органических) соединений и могут быть адаптированы для улучшения определенных функций фотоэлектрических элементов, таких как ширина запрещенной зоны, прозрачность или цвет.Элементы OPV в настоящее время примерно вдвое менее эффективны, чем элементы из кристаллического кремния, и имеют более короткий срок службы, но могут быть дешевле в производстве в больших объемах. Их также можно наносить на различные вспомогательные материалы, такие как гибкий пластик, благодаря чему OPV может использоваться в самых разных областях. PV
Основы проектирования солнечных фотоэлектрических систем
Солнечные фотоэлектрические модули — это то место, где вырабатывается электричество, но они только одна из многих частей в полной фотоэлектрической (PV) системе.Чтобы вырабатываемая электроэнергия использовалась в доме или на работе, необходимо наличие ряда других технологий.
Монтажные конструкции
Фотоэлектрические массивы должны быть установлены на устойчивой, прочной конструкции, которая может поддерживать массив и выдерживать ветер, дождь, град и коррозию в течение десятилетий. Эти конструкции наклоняют фотоэлектрическую матрицу под фиксированным углом, определяемым географической широтой, ориентацией конструкции и требованиями к электрической нагрузке. Для получения максимальной годовой выработки энергии модули в северном полушарии направлены строго на юг и наклонены под углом, равным местной широте.Монтаж в стойку в настоящее время является наиболее распространенным методом, поскольку он прочен, универсален и прост в сборке и установке. Продолжают развиваться более сложные и менее дорогие методы.
Для фотоэлектрических массивов, установленных на земле, механизмы слежения автоматически перемещают панели, следуя за солнцем по небу, что обеспечивает больше энергии и более высокую отдачу от инвестиций. Одноосные трекеры обычно предназначены для отслеживания солнца с востока на запад. Двухосные трекеры позволяют модулям оставаться направленными прямо на солнце в течение дня.Естественно, отслеживание связано с более высокими первоначальными затратами, а сложные системы более дороги и требуют большего обслуживания. По мере совершенствования систем анализ затрат и выгод все больше отдает предпочтение отслеживанию для наземных систем.
Инверторы
Инверторы используются для преобразования электричества постоянного тока (DC), вырабатываемого солнечными фотоэлектрическими модулями, в электричество переменного тока (AC), которое используется для локальной передачи электричества, а также для большинства бытовых приборов в наших домах.В фотоэлектрических системах есть либо один инвертор, который преобразует электричество, вырабатываемое всеми модулями, либо микроинверторы, прикрепленные к каждому отдельному модулю. Один инвертор, как правило, дешевле, его легче охлаждать и обслуживать при необходимости. Микроинвертор обеспечивает независимую работу каждой панели, что полезно, например, если некоторые модули могут быть затемнены. Ожидается, что инверторы необходимо будет заменять по крайней мере один раз за 25-летний срок службы фотоэлектрической батареи.
Усовершенствованные инверторы, или «интеллектуальные инверторы», обеспечивают двустороннюю связь между инвертором и электросетью.Это может помочь сбалансировать спрос и предложение автоматически или через удаленную связь с операторами коммунальных услуг. Предоставление коммунальным предприятиям такой информации (и возможного контроля) спроса и предложения позволяет им снизить затраты, обеспечить стабильность сети и снизить вероятность перебоев в подаче электроэнергии.
Хранение
Батареи позволяют накапливать солнечную фотоэлектрическую энергию, поэтому мы можем использовать ее для питания наших домов ночью или когда погодные условия не позволяют солнечному свету достигать фотоэлектрических панелей.Их можно не только использовать в домашних условиях, но и батареи играют все более важную роль в коммунальных услугах. Поскольку клиенты возвращают солнечную энергию в сеть, батареи могут накапливать ее, чтобы потом вернуть потребителям. Увеличение использования аккумуляторов поможет модернизировать и стабилизировать электрическую сеть нашей страны.
Дополнительная информация
Узнайте больше об основах фотоэлектрических технологий и исследованиях фотоэлектрических систем в офисе компании, работающей на солнечной энергии.
Home »Солнечные информационные ресурсы» Основы проектирования солнечных фотоэлектрических систем
Фотоэлектрические элементы 101, часть 2: Направления исследований солнечных фотоэлектрических элементов
С возвращением.В первой части этого учебного пособия объясняется, как солнечный элемент превращает солнечный свет в электричество и почему кремний является полупроводником, который обычно это делает. Но кремниевые элементы имеют максимальную теоретическую эффективность около 32%, поэтому исследователи изучают новые материалы и конструкции элементов, которые могут улучшить преобразование и производительность. Вот наиболее многообещающие из них:
Создание слоев с помощью многопереходных солнечных элементовНекоторые исследователи работают над повышением эффективности элементов за счет наслоения нескольких различных полупроводников для создания многопереходных солнечных элементов.Эти ячейки по существу представляют собой стопки полупроводников, в отличие от ячеек с одним переходом, которые имеют только один полупроводник. Каждый слой поглощает отдельную часть солнечного спектра, используя больше солнечного света, чем однопереходные элементы.
Количество и тип света, который поглощает полупроводник, определяется его шириной запрещенной зоны, свойством, которое означает минимальное количество энергии, необходимое для освобождения электронов, чтобы материал мог проводить электричество. Без этой энергии кремний действует как изолятор.Многопереходные солнечные элементы могут достигать рекордного уровня эффективности, потому что свет, который не поглощается первым полупроводниковым слоем, улавливается слоем под ним. Разные слои поглощают разные части солнечного спектра. После поглощения света энергия преобразуется в электрический ток, и теряется меньше энергии, поскольку ширина запрещенной зоны ближе к энергии поглощенного света.
В то время как все солнечные элементы с более чем одной запрещенной зоной являются многопереходными солнечными элементами, солнечный элемент с точно двумя запрещенными зонами называется тандемным солнечным элементом.Многопереходные солнечные элементы, которые объединяют полупроводники из столбцов III и V периодической таблицы, называются многопереходными солнечными элементами III-V.
Многопереходные солнечные элементы продемонстрировали КПД выше 45%, но они дороги и сложны в производстве, поэтому предназначены для освоения космоса. Военные используют солнечные элементы III-V в дронах, и исследователи изучают другие возможности их использования, где эффективность преобразования энергии является ключевым фактором.
Тонкие солнечные элементы на тонкопленочных элементахКремний может быть наиболее распространенным типом солнечных элементов, но тонкопленочные солнечные элементы обычно стоят меньше и их легче изготавливать.Тонкие пленки составляют от 3% до 5% мирового рынка, но обычно они менее эффективны, чем кремний.
Тонкопленочные солнечные элементы изготавливаются путем нанесения тонкого слоя полупроводникового материала с высокой поглощающей способностью на лист стекла, пластика или металлической фольги, называемого подложкой, а не путем создания кристаллической пластины. Этот материал можно наносить на гибкие поверхности, что снижает затраты и делает солнечные элементы универсальными. Тонкие пленки обычно темные или частично прозрачные, поэтому модули выглядят более однородными, чем пестрые, синие или черные модули кристаллического кремния.Рекордно высокий КПД тонкопленочных элементов составляет 22,1%, в то время как монокристаллические кремниевые элементы достигли 25%, а поликристаллические — более 20%.
Основы солнечной фотоэлектрической технологии | NREL
Солнечные элементы, также называемые фотоэлектрическими элементами, преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество.
Фотоэлектрические системы (часто сокращенно PV) получили свое название от процесса преобразования свет (фотоны) в электричество (напряжение), что называется фотоэлектрическим эффектом .Это явление было впервые использовано в 1954 году учеными Bell Laboratories, которые создал рабочий солнечный элемент из кремния, который генерировал электрический ток при воздействии солнечных лучей. Солнечные батареи вскоре стали использоваться для питания космических спутников. и более мелкие предметы, такие как калькуляторы и часы. Сегодня электричество от солнечных батарей стал конкурентоспособным по стоимости во многих регионах, и в настоящее время развертываются фотоэлектрические системы. в больших масштабах, чтобы помочь электроснабжению электросети.
Кремниевые солнечные элементы
Подавляющее большинство современных солнечных элементов изготовлено из кремния и предлагает как разумные цены, так и хорошую эффективность (скорость, с которой солнечные батареи ячейка преобразует солнечный свет в электричество). Эти ячейки обычно собираются в более крупные модули, которые можно устанавливать на крышах жилых или коммерческих зданий или развернуты на наземных стойках для создания огромных систем полезного действия.
Тонкопленочные солнечные элементы
Другая широко используемая фотоэлектрическая технология известна как тонкопленочные солнечные элементы, потому что они сделаны из очень тонких слоев полупроводникового материала, такого как кадмий. теллурид меди или диселенид галлия индия. Толщина этих слоев клеток составляет всего несколько микрометров, то есть несколько миллионных долей метра.
Тонкопленочные солнечные элементы могут быть гибкими и легкими, что делает их идеальными для портативных устройств. приложения — например, в солдатском рюкзаке — или для использования в других продуктах, таких как окна которые производят электричество от солнца.Некоторые типы тонкопленочных солнечных элементов также приносят пользу. от производственных технологий, которые требуют меньше энергии и легче масштабируются чем технологии производства кремниевых солнечных элементов.
III-V Солнечные элементы
Третий тип фотоэлектрических технологий назван в честь элементов, из которых они состоят. Солнечные элементы III-V в основном состоят из элементов III-е группы.g., галлий и индий — и группа V — например, мышьяк и сурьма — периодической таблицы. Эти солнечные элементы обычно намного дороже в производстве, чем другие технологии. Но они преобразуют солнечный свет в электричество с гораздо более высокой эффективностью. Из-за этого эти солнечные элементы часто используется на спутниках, беспилотных летательных аппаратах и других приложениях, требующих высокое соотношение мощности к весу.
Солнечные батареи нового поколения
Исследователи солнечных элементов из NREL и других организаций также разрабатывают множество новых фотоэлектрических технологии, такие как солнечные элементы из органических материалов, квантовые точки и гибридные органо-неорганические материалы (также известные как перовскиты).Эти технологии следующего поколения могут предложить более низкие затраты, большая простота изготовления или другие преимущества. Дальнейшие исследования покажут, обещания могут быть реализованы.
Исследования надежности и интеграции сетей
Исследования в области фотоэлектрической энергии — это больше, чем просто создание высокоэффективных и недорогих солнечных элементов. Домовладельцы и предприятия должны быть уверены, что устанавливаемые ими солнечные панели будут не ухудшатся в производительности и продолжат надежно вырабатывать электроэнергию в течение многих лет.Коммунальные предприятия и государственные регулирующие органы хотят знать, как добавить солнечные фотоэлектрические системы в электрическую сеть, не дестабилизируя тщательный баланс между спросом и предложением электроэнергии.
Материаловеды, экономические аналитики, инженеры-электрики и многие другие на NREL работает над решением этих проблем и обеспечением чистой солнечной фотоэлектрической энергии. и надежный источник энергии.
Дополнительные ресурсы
Для получения дополнительной информации о солнечной фотоэлектрической энергии посетите следующие ресурсы:
Основы солнечной фотоэлектрической технологии
U.S. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики
Energy Kids: Solar Photovoltaic
Управление энергетической информации США
Energy Saver: Использование солнечной энергии дома
Министерство энергетики США
Фотоэлектрические исследования в NREL
Фотовольтаика | SEIA
Фотоэлектрические (PV) устройства вырабатывают электричество непосредственно из солнечного света с помощью электронного процесса, который естественным образом происходит в определенных типах материалов, называемых полупроводниками.Электроны в этих материалах высвобождаются солнечной энергией, и их можно заставить перемещаться по электрической цепи, питая электрические устройства или посылая электричество в сеть.
Фотоэлектрические устройствамогут использоваться для питания чего угодно, от небольшой электроники, такой как калькуляторы и дорожные знаки, до домов и крупных коммерческих предприятий.
Как сравнить солнечные инверторы | Как сравнить солнечные панели
Как работает фотоэлектрическая технология?
Фотоны ударяют и ионизируют полупроводниковый материал на солнечной панели, в результате чего внешние электроны вырываются из своих атомных связей.Благодаря полупроводниковой структуре электроны движутся в одном направлении, создавая электрический ток. Солнечные элементы не на 100% эффективны в солнечных элементах из кристаллического кремния, отчасти потому, что только определенный свет в пределах спектра может быть поглощен. Часть светового спектра отражается, часть слишком слабая, чтобы создавать электричество (инфракрасный), а часть (ультрафиолет) создает тепловую энергию вместо электричества.
Схема типичного кристаллического кремниевого солнечного элемента. Для изготовления этого типа ячейки пластины из высокочистого кремния «легируют» различными примесями и сплавляют друг с другом.Полученная структура создает путь для электрического тока внутри и между солнечными элементами .
Другие типы фотоэлектрической техники
Помимо кристаллического кремния (c-Si), существуют два других основных типа фотоэлектрических технологий:
- Тонкопленочные фотоэлектрические системы — быстрорастущий, но небольшой сегмент коммерческого солнечного рынка. Многие фирмы, производящие тонкие пленки, являются стартапами, разрабатывающими экспериментальные технологии. Как правило, они менее эффективны, но часто дешевле, чем модули c-Si.
- В Соединенных Штатах массивы концентрирующих массивов PV расположены в основном на юго-западе пустыни. Они используют линзы и зеркала для отражения концентрированной солнечной энергии на высокоэффективные элементы. Для их максимальной эффективности требуется прямой солнечный свет и системы слежения.
- Интегрированные в здание фотоэлектрические элементы служат как внешним слоем конструкции, так и вырабатывают электроэнергию для использования на месте или экспорта в сеть. Системы BIPV могут обеспечить экономию материалов и затрат на электроэнергию, уменьшить загрязнение и повысить архитектурную привлекательность здания.
История фотоэлектрической техники
Эффект PV наблюдался еще в 1839 году Александром Эдмундом Беккерелем и был предметом научных исследований в начале двадцатого века. В 1954 году Bell Labs в США представила первое солнечное фотоэлектрическое устройство, которое производило полезное количество электроэнергии, а к 1958 году солнечные элементы использовались в различных небольших научных и коммерческих приложениях.
Энергетический кризис 1970-х годов привел к появлению большого интереса к использованию солнечных батарей для производства электроэнергии в домах и на предприятиях, но непомерно высокие цены (почти в 30 раз выше нынешних) сделали крупномасштабные приложения непрактичными.
Промышленные разработки и исследования в последующие годы сделали фотоэлектрические устройства более осуществимыми, и начался цикл увеличения производства и снижения затрат, который продолжается и сегодня.
Затраты на солнечную фотовольтаику
Быстро падающие цены сделали солнечную энергию более доступной, чем когда-либо. Средняя цена готовой фотоэлектрической системы упала на 59 процентов за последнее десятилетие.
Для получения дополнительной информации о состоянии рынка фотоэлектрических солнечных батарей в США посетите нашу страницу данных по солнечной промышленности.
Современная фотогальваника
Стоимость фотоэлектрических систем резко упала, поскольку промышленность увеличила производство и постепенно улучшила технологию с использованием новых материалов. Стоимость установки также снизилась благодаря более опытным и обученным установщикам. В глобальном масштабе США занимают третий по величине рынок фотоэлектрических установок и продолжают быстро расти.
Большинство современных солнечных элементов изготавливаются либо из кристаллического кремния, либо из тонкопленочного полупроводникового материала.Кремниевые элементы более эффективны при преобразовании солнечного света в электричество, но, как правило, имеют более высокие производственные затраты. Тонкопленочные материалы обычно имеют меньшую эффективность, но могут быть проще и дешевле в производстве. Специализированная категория солнечных элементов, называемых многопереходными или тандемными элементами, используется в приложениях, требующих очень малого веса и очень высокой эффективности, таких как спутники и военные приложения. Все типы фотоэлектрических систем сегодня широко используются в самых разных областях.
Сегодня доступны тысячи отдельных моделей фотоэлектрических панелей от сотен компаний. Сравните солнечные панели по их эффективности, выходной мощности, гарантиям и другим параметрам на EnergySage.
солнечных панелей против фотоэлектрических элементов | Узнать больше
Вас смущает разница между солнечными панелями и фотоэлектрическими элементами? Несмотря на то, что солнечные панели и элементы часто используются как взаимозаменяемые, это две очень разные части вашей солнечной фотоэлектрической системы.Чтобы узнать разницу между ними и узнать, как правильно использовать эти термины, читайте дальше.
Роль фотоэлектрических элементовДля начала мы рассмотрим роль фотоэлементов в вашей солнечной фотоэлектрической системе. Ваши солнечные элементы производят электричество за счет фотоэлектрического эффекта, когда солнечный свет создает электричество в определенных материалах, выбивая их внешние электроны.
Не вдаваясь в технические подробности, фотоэлектрические элементы могут быть изготовлены из монокристаллического или поликристаллического материала и состоять из нескольких слоев, наиболее важными из которых являются два полупроводника в центре.Верхний полупроводник представляет собой отрицательный слой, поскольку атомы материала содержат лишние электроны, которые несут отрицательный заряд. Напротив, нижний полупроводник представляет собой положительный слой, поскольку в атомах материала отсутствуют электроны.
Когда солнечный свет попадает на верхний полупроводник, свободные электроны возбуждаются, отталкиваются и затем притягиваются к положительному слою под ним. Между двумя слоями образуется барьер, поскольку проводники на обоих слоях заставляют электроны перемещаться по ячейке, создавая электрический ток.
Затем проводники вытесняют этот ток из элемента в электрическую нагрузку, которая улавливает энергию, произведенную вашим фотоэлектрическим элементом. Электроны в конечном итоге снова попадают в ячейку, и процесс повторяется.
Роль солнечных батарей
Поскольку фотоэлектрические элементы вырабатывают лишь ограниченное количество энергии, многочисленные элементы соединяются для создания солнечной панели. Работая вместе, несколько солнечных элементов генерируют более высокие токи и, следовательно, больше энергии.
Кроме того, за счет герметизации нескольких ячеек вместе ваша панель действует как защитный футляр для ячеек, в котором они находятся. Это означает, что ваши солнечные элементы менее подвержены повреждениям от внешних факторов, включая суровые погодные условия, такие как град *.
Электроэнергия постоянного тока, вырабатываемая вашими солнечными панелями, затем направляется в ваш центральный инвертор (или микроинвертор, в зависимости от настройки вашей системы), где она преобразуется в электроэнергию переменного тока, которую может использовать ваш дом и бытовая техника.
Количество ячеек в вашей панели будет зависеть от конкретной марки и размера, которые вы выберете, хотя 60 и 72 ячейки на одной панели являются общими.
Другой термин, с которым вы, возможно, столкнулись, фотоэлектрическая матрица, просто используется для описания системы, состоящей из нескольких фотоэлектрических панелей.
Фотоэлектрическая система в целомКак видите, фотоэлектрические элементы и панели являются неотъемлемыми, тесно связанными частями вашей солнечной фотоэлектрической системы. Фотоэлектрические элементы являются основным компонентом солнечной панели, а солнечные панели — жизненно важным компонентом солнечной системы.
В то время как один фотоэлектрический элемент способен самостоятельно преобразовывать солнечный свет в электричество, панель необходима для объединения и направления выходной энергии множества элементов на ваш инвертор и дом.
Для получения дополнительной информации о качественных солнечных батареях или индивидуального предложения по солнечной энергии для вашего дома, свяжитесь с нами по телефону 1300 074 669 или щелкните здесь, чтобы запросить обратный звонок без обязательств.
* Это одна из многих причин, по которым так важно инвестировать в качественные солнечные панели. Если используется некачественный пластик или если производственный процесс выполняется на некачественном оборудовании или вручную, может произойти процесс, называемый расслаиванием.Это означает, что связь между пластиком и стеклом отслаивается, позволяя влаге и воздуху проникать в панель, вызывая коррозию и неизбежно полный выход из строя.
Дом на солнечной энергии: окупится ли он?
Что такое солнечная энергия для дома?
Домовладельцы, устанавливающие фотоэлектрические системы электроснабжения, получают многочисленные преимущества: меньшие счета за электричество, меньший углеродный след и потенциально более высокую стоимость дома. Но эти преимущества обычно связаны со значительными затратами на установку и обслуживание, а величина выигрыша может сильно варьироваться от одного дома к другому.Эта статья поможет домовладельцам произвести финансовые расчеты, необходимые для определения жизнеспособности солнечной энергии в их домах.
Ключевые выводы
- Те, кто стремится к экологичности, могут подумать об оборудовании своего дома солнечными батареями.
- Солнечная энергия не только полезна для окружающей среды, но и вы можете заработать деньги, продавая излишки энергии обратно в сеть.
- Хотя за последние годы расходы снизились, установка и обслуживание солнечных панелей могут быть довольно дорогостоящими.
- Солнечные панели лучше всего подходят для домов, которые постоянно находятся на солнце в течение года.
- Прежде чем переходить на солнечную энергию, обязательно изучите как социальные, так и экономические факторы.
Понимание солнечной энергии
Фотогальванические (PV) солнечные технологии существуют с 1950-х годов, но из-за снижения цен на солнечные модули они считались финансово жизнеспособной технологией для широкого использования с начала тысячелетия.
Размер солнечной панели указан в терминах теоретического выходного электрического потенциала в ваттах. Однако типичная выходная мощность для установленных фотоэлектрических систем — известная как «коэффициент мощности» — составляет от 15% до 30% от теоретической выходной мощности. Бытовая система мощностью 3 киловатт-часа (кВтч), работающая с коэффициентом мощности 15%, будет производить 3 кВтч x 15% x 24 часа в день x 365 дней в году = 3942 кВтч / год, или примерно одну треть от типичного потребления электроэнергии. семьи в США.
Но этот расчет может вводить в заблуждение, потому что нет оснований говорить о «типичных» результатах; Фактически, солнечная энергия может иметь смысл для одного дома, но не для соседнего дома.Это несоответствие можно объяснить финансовыми и практическими соображениями, которые учитывались при определении жизнеспособности.
Прежде чем приобретать солнечные панели, поинтересуйтесь предложениями нескольких авторитетных установщиков для сравнения.
Солнечная энергия для дома: стоимость
Солнечная энергия требует больших капиталовложений, и основные затраты на владение системой оплачиваются авансом при покупке оборудования. Солнечный модуль почти наверняка будет представлять собой самый крупный компонент общих расходов.
Другое оборудование, необходимое для установки, включает инвертор (для преобразования постоянного тока, производимого панелью, в переменный ток, используемый бытовой техникой), измерительное оборудование (если необходимо увидеть, сколько вырабатываемой мощности) и различные компоненты корпуса вместе с кабели и электропроводка.
Некоторые домовладельцы также рассматривают возможность хранения аккумуляторов. Исторически сложилось так, что батареи были чрезмерно дорогими и ненужными, если коммунальное предприятие платило за избыточную электроэнергию, подаваемую в сеть (см. Ниже).Также необходимо учитывать затраты на монтажные работы.
Помимо затрат на установку, существуют некоторые дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией и обслуживанием фотоэлектрической солнечной батареи. Помимо регулярной очистки панелей, инверторы и батареи (если они установлены) обычно нуждаются в замене после нескольких лет использования.
Хотя указанные выше затраты относительно просты — часто компания, устанавливающая солнечные батареи, может указать цену на них для домовладельца, — определение субсидий, доступных от правительства и / или местного коммунального предприятия, может оказаться более сложной задачей.Государственные стимулы часто меняются, но исторически правительство США разрешало налоговый кредит в размере до 30% от стоимости системы.
Более подробную информацию о программах стимулирования в США, включая программы в каждом штате, можно найти на веб-сайте Базы данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности (DSIRE). В других странах такая информация часто доступна на правительственных веб-сайтах или веб-сайтах, пропагандирующих солнечную энергию. Домовладельцы также должны проконсультироваться со своей местной коммунальной компанией, чтобы узнать, предлагает ли она финансовые стимулы для установки солнечных батарей, и определить ее политику в отношении присоединения к сетям и продажи избыточной энергии в сеть.
97,7 гигаватт
США установили 19,2 гигаватт солнечных фотоэлектрических мощностей в 2020 году, чтобы достичь 97,7 ГВт постоянного тока общей установленной мощности, что достаточно для питания 17,7 миллиона американских домов.
Солнечная энергия для дома: преимущества
Существенным преимуществом фотоэлектрической установки является более низкий счет за электроэнергию, но величина этой выгоды зависит от количества солнечной энергии, которое может быть произведено с учетом имеющихся условий и способа, которым коммунальные предприятия взимают плату за электроэнергию.
Первое, что нужно учитывать, — это уровни солнечного излучения, доступные в географическом положении дома. Когда дело доходит до использования солнечных батарей, как правило, лучше находиться ближе к экватору, но необходимо учитывать и другие факторы. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) составляет карты США с указанием уровней солнечного излучения; инструменты на его веб-сайте предоставляют подробную информацию о солнечной энергии для определенных мест в США.
Подобные карты и данные доступны и в других странах, часто от государственных природоохранных агентств или организаций по возобновляемым источникам энергии.Не менее важна ориентация дома; Для массивов на крыше, крыша с южной стороны без деревьев или других предметов, препятствующих солнечному свету, максимально увеличивает доступную солнечную энергию. Если это недоступно, панели можно установить на внешних опорах и установить вдали от дома, что потребует дополнительных затрат на дополнительное оборудование и кабели.
Второе соображение — это время производства солнечной энергии и то, как коммунальные предприятия взимают плату за электроэнергию. Выработка солнечной энергии происходит в основном во второй половине дня, а летом она выше, поэтому относительно хорошо соответствует общему спросу на электроэнергию в теплом климате, поскольку именно в это время кондиционеры потребляют больше всего энергии.Следовательно, солнечная энергия ценна, потому что альтернативные методы производства энергии (часто электростанции на природном газе), используемые для удовлетворения пикового спроса на энергию, как правило, дороги.
Но коммунальные службы часто взимают с бытовых потребителей фиксированную плату за электроэнергию независимо от времени потребления. Это означает, что вместо того, чтобы компенсировать дорогостоящую стоимость пиковой выработки электроэнергии, солнечные энергетические системы домовладельцев просто компенсируют цену, которую они взимают за электроэнергию, которая намного ближе к средней стоимости производства электроэнергии .
Однако многие коммунальные компании в США ввели схемы ценообразования, которые позволяют домовладельцам взимать плату по разным ставкам в течение дня, пытаясь отразить фактическую стоимость производства электроэнергии в разное время; это означает более высокие ставки днем и более низкие ставки ночью. Фотоэлектрические солнечные батареи могут быть очень полезны в областях, где используется такая переменная во времени скорость, поскольку произведенная солнечная энергия компенсирует наиболее дорогостоящую электроэнергию.
Насколько это выгодно для конкретного домовладельца, зависит от точного времени и величины изменений ставок в соответствии с таким планом.Аналогичным образом, коммунальные предприятия в некоторых местах имеют схемы ценообразования, которые меняются в разное время года из-за регулярных сезонных колебаний спроса. Те, у кого более высокие ставки летом, делают солнечную энергию более ценной.
Некоторые коммунальные предприятия имеют многоуровневые тарифные планы, в которых предельная цена на электроэнергию изменяется по мере роста потребления. Согласно этому типу плана, выгода от солнечной системы может зависеть от использования электричества в доме; в некоторых областях, где ставки резко возрастают по мере увеличения потребления, большие дома (с большими потребностями в энергии) могут получить наибольшую выгоду от солнечных батарей, которые компенсируют высокие предельные издержки потребления.
Еще одно преимущество солнечной системы заключается в том, что домовладельцы могут продавать вырабатываемую солнечными батареями электроэнергию коммунальным предприятиям. В США это делается с помощью планов «чистого измерения», в которых бытовые потребители используют мощность, которую они вводят в сеть (когда скорость производства электроэнергии от солнечной батареи выше, чем уровень потребления электроэнергии в домашних хозяйствах), чтобы компенсировать мощность, потребляемая в другое время; ежемесячный счет за электроэнергию отражает чистое потребление энергии. Конкретные правила и политика измерения нетто-измерений различаются в зависимости от региона.Домовладельцы могут обратиться к базе данных DSIRE, а также должны связаться с местными коммунальными службами, чтобы получить более конкретную информацию.
Последним преимуществом является потенциальное влияние на стоимость дома из-за добавления солнечной батареи. В целом, разумно предположить, что солнечные батареи повысят стоимость большинства домов.
Во-первых, снижение счетов за электроэнергию в результате использования солнечной батареи дает неоспоримую финансовую выгоду. Во-вторых, тенденция к «зеленому» образу жизни означает, что растет спрос на дома с меньшим углеродным следом и питанием от возобновляемых источников.Наконец, покупка дома с уже установленной солнечной батареей означает, что инвестиции финансируются (для покупателя жилья) за счет ипотеки. Такая легкость финансирования потенциально делает солнечную энергию более доступной для покупателя жилья, чем покупка дома без солнечной энергии с последующим добавлением солнечной батареи.
Расчет стоимости солнечной энергии
После определения вышеуказанных затрат и выгод солнечную систему теоретически можно оценить с помощью метода дисконтированного денежного потока (DCF). Отток в начале проекта будет состоять из затрат на установку (за вычетом субсидий), а приток поступит позже в виде компенсации затрат на электроэнергию (как напрямую, так и через чистые измерения).
Вместо использования DCF жизнеспособность солнечной энергии обычно оценивается путем расчета нормированной стоимости электроэнергии (LCOE), а затем сравнения ее со стоимостью электроэнергии, взимаемой местным коммунальным предприятием. LCOE для бытовой солнечной энергии обычно рассчитывается как стоимость / киловатт-час ($ / кВтч или ¢ / кВтч) — тот же формат, который обычно используется в счетах за электроэнергию. Чтобы аппроксимировать LCOE, можно использовать следующее уравнение:
LCOE ($ / кВтч) = Чистая приведенная стоимость (NPV) стоимости владения за весь срок эксплуатации ($) / Выработка энергии за весь срок службы (кВт · ч)
Срок полезного использования фотоэлектрического солнечного модуля обычно составляет 25-40 лет.Стоимость владения включает в себя затраты на техническое обслуживание, которые необходимо дисконтировать, чтобы определить чистую приведенную стоимость. Затем LCOE можно сравнить со стоимостью электроэнергии от коммунального предприятия; Помните, что соответствующая цена — это цена, которая возникает в периоды пика или около пика производства солнечной энергии.
Плюсы и минусы солнечных батарей для вашего дома
Как и у большинства вещей, у солнечной энергии есть свои преимущества и недостатки. В то же время некоторые экономические издержки могут быть покрыты социальными выгодами для окружающей среды и снижением вашего углеродного следа, что превышает чистую денежную оценку.
ПлюсыЗеленая энергия, снижающая выбросы углекислого газа
Чистый счетчик позволяет продавать излишки произведенной энергии
Вы можете иметь право на определенные налоговые льготы
Затраты на установку и техническое обслуживание по-прежнему высоки
Солнечная энергия работает только при отсутствии солнца
Детали системы необходимо заменять каждые несколько лет
Срок действия некоторых налоговых льгот истек или истекает
Часто задаваемые вопросы
Может ли дом работать только на солнечной энергии?
На практике это не всегда возможно.Это связано с тем, что солнечная энергия работает только тогда, когда светит солнце, а это означает, что в пасмурную погоду или в ночное время они не вырабатывают электричество. В это время есть несколько аккумуляторных решений, которые обеспечивают питание в такие периоды, но они, как правило, довольно дороги. Большинство домов с солнечными панелями все еще время от времени полагаются на электросеть.
Действительно ли вы экономите деньги с помощью солнечных батарей?
В зависимости от того, где вы живете, вполне возможно, что система со временем окупит себя и даже больше. Это связано с тем, что вы не будете тратить столько денег на покупку электроэнергии у своей коммунальной службы, а при наличии нетто-счетчиков вы можете еще больше сократить свои счета,
Сколько стоит солнечная панель?
Цены стабильно снижаются на протяжении многих лет.Общая стоимость будет зависеть от того, сколько киловатт мощности будет генерировать ваш массив. Согласно сообщениям потребителей, после учета налоговых льгот на солнечную энергию стоимость системы солнечных панелей в доме среднего размера в США в 2021 году составит от 11000 до 15000 долларов.
Сколько времени потребуется, чтобы солнечные батареи окупились?
В зависимости от того, где вы живете, и размера вашей системы, для достижения безубыточности солнечной установки может потребоваться в среднем от 10 до 20 лет.
Итог
Решение об установке фотоэлектрической солнечной системы может показаться сложной задачей, но важно помнить, что такая система — это долгосрочные инвестиции. Во многих местах солнечная энергия — хороший выбор с финансовой точки зрения.
Даже если окажется, что стоимость солнечной энергии незначительно выше, чем стоимость электроэнергии, купленной у коммунального предприятия, домовладельцы могут пожелать установить солнечную энергию, чтобы избежать потенциальных колебаний стоимости энергии в будущем, или могут просто захотеть выйти за рамки своих личных финансовых мотивов и использования. солнечная энергия для «зеленого» проживания.
.