Sprendimas pakeisti savo namus į saulės energiją galėjo būti lengvas. Saulės energija ne tik naudinga planetai – ji sumažina mūsų priklausomybę nuo iškastinio kuro, bet ir naudinga jūsų piniginei, nes sutaupote ilgalaikių elektros energijos sąskaitų.
Šiame straipsnyje išsamiau aprašomos šių tipų saulės baterijos ir pabrėžiamas saulės baterijų dizainas, medžiagas ir kiekvieno jų efektyvumo įvertinimus, kurie padės išsirinkti geriausias saulės baterijas jūsų namams ir biudžeto.
Saulės kolektorių medžiagos
Nors įsipareigoti pereiti prie saulės energijos gali būti lengva, diegimo procesas gali jaustis šiek tiek stulbinantis. Norint pasirinkti plokštes, reikia atlikti tam tikrus tyrimus ir suprasti mokslą, susijusį su saulės energija.
Saulės baterijos sudarytos iš dešimčių fotovoltinių elementų (dar vadinamų PV elementais), kurie sugeria saulės šviesą, patenkančią į namo stogą ir paverčia šią energiją nuolatinės srovės (DC) elektra. Daugumoje namų saulės energijos sistemų yra inverteris, kuris pakeičia nuolatinę srovę į kintamos srovės (AC) elektros energiją, kuri gali maitinti namus. Akumuliatoriaus atsarginės kopijos gali saugoti nepanaudotą saulės energiją, kad ją būtų galima naudoti naktį arba pertraukos metu.
Nors saulės baterijų gamintojų ir stilių yra daug, gera žinia ta, kad yra tik trys pagrindiniai saulės kolektorių tipai, šiuo metu naudojami gyvenamosiose saulės sistemose: monokristaliniai, polikristaliniai ir plonasluoksnė. Pažvelkime į kiekvieną iš arčiau.
Monokristalinės saulės baterijos
Monokristalinės saulės kolektorių plokštės, kaip dažnai jas vadina saulės energijos įmonės, vadinamos monokristalinėmis plokštėmis, nes jos pagamintos iš vieno gryno silicio. Monokristalinės plokštės yra labiausiai paplitusios ant stogų gyvenamosiose saulės energijos sistemose, nes jie geriausiai tinka mažoms erdvėms ir tarnauja ilgiau nei polikristalinės ir plonasluoksnės plokštės.
Yra dviejų skirtingų tipų monokristalinės plokštės: pasyvuotas emiteris ir galinis kontaktas (PERC) ir bifacialinės. PERC plokštės turi laidų sluoksnį, pridėtą prie galinės elementų pusės, kad padidintų energijos sugėrimą. PERC plokštės dažniausiai naudojamos stogo saulės sistemose.
Panašiai dvipusės plokštės gali sugerti šviesą iš abiejų pusių, bet greičiau nei PERC plokštės. Dėl šios priežasties dvipusės plokštės paprastai yra skirtos ant žemės sumontuotoms sistemoms, kurios palieka atviras abi plokščių puses.
Monokristalinio saulės baterijos dizainas
Monokristalinės plokštės dažniausiai yra juodos, tačiau jose yra šiek tiek baltos vietos. Juodas dizainas daro juos mažiau pastebimus ant stogo. Tačiau jie nėra tokie aptakūs kaip plonasluoksnės plokštės, kurios yra visiškai juodos ir guli ant stogų.
Monokristalinės saulės kolektorių medžiagos
Monokristalinio silicio saulės elementai gaminami taikant Czochralski metodą, kai į išlydytą gryno silicio indą aukštoje temperatūroje dedamas silicio sėklinis kristalas. Taip susidaro vienas silicio kristalas arba luitas, kuris vėliau padalijamas į plonesnes plokšteles. Šios plokštelės sudaro saulės baterijas.
Polikristalinės saulės baterijos
Polikristalinės plokštės yra ankstesnės saulės baterijų technologijos, todėl gali būti pigesnės nei naujesnės monokristalinės plokštės. Tačiau, kadangi technologija yra senesnė, polikristalinės plokštės nėra tokios veiksmingos kaip modernesnės. Jie taip pat gerai neatlaiko aukštą temperatūrą, todėl nerekomenduojama naudoti karštesnio klimato sąlygomis ištisus metus.
Polikristalinio saulės skydelio dizainas
Dėl gamybos proceso polikristalinės plokštės turi mėlyną atspalvį. Mėlyna spalva iš tikrųjų yra šiek tiek marmurinė, todėl yra keletas spalvų ir konsistencijos skirtumų nuo plokštės iki plokštės. Namų savininkai, besirūpinantys sukurti subtilią saulės kolektorių sistemą, turėtų rinktis monokristalines plokštes, o ne polikristalines plokštes.
Polikristalinės saulės kolektorių medžiagos
Polikristalinės plokštės yra pagamintos iš silicio saulės elementų, kaip ir monokristalinės plokštės. Skirtumas yra polikristalinių plokščių aušinimo procese, kuris sukuria kelis kristalus, o ne vieną.
Namų saulės sistemose naudojamos polikristalinės plokštės paprastai turi 60 saulės elementų, kurie gamina apie 240–300 vatų galios. Palyginimui, vidutiniame gyvenamajame saulės skydelyje yra 72 elementai ir jie generuoja nuo 300 iki 400 vatų elektros energijos.
Plonos plėvelės saulės baterijos
Dėl mažesnio efektyvumo plonasluoksniai saulės elementai dažniau naudojami dideliuose pramoniniuose saulės energijos įrenginiuose, kuriuose erdvė nėra suvaržyma. Ir atvirkščiai, plonasluoksnės plokštės gali būti geras pasirinkimas mažesniems saulės energijos projektams, pvz., maitinant laivą, ir mažesniems komerciniams pastatams, pavyzdžiui, sandėliams, su plonais metaliniais stogais.
Plonos plėvelės saulės baterijų dizainas
Plonos plėvelės plokštės yra glotniausios iš trijų plokščių tipų. Kadangi jie yra visiškai juodi, plokšti ir lanksčios formos bei dydžio, jie lengvai įsilieja į namus ant stogo ir nereikalauja pastolių konstrukcijos, kuri dažnai naudojama monokristalinėms ir polikristalinėms plokštėms daryti.
Tačiau plonasluoksnės plokštės nėra veiksmingos, todėl jums reikės daug daugiau – galbūt net tiek, kad uždengtumėte visą stogą – norint generuoti energiją namams. Dėl to gali padidėti bendros išlaidos ir padaugėti skydelio problemų, gedimų ir bendro pablogėjimo laikui bėgant.
Plonos plėvelės saulės kolektorių medžiagos
Plonas fotovoltinės medžiagos, tokios kaip amorfinis silicis arba kadmio teluridas, sluoksnis dedamas ant kieto paviršiaus, dažnai stiklo, kad būtų sukurta plonasluoksnė plokštė. Pasirinkus gamybos procese naudojamą fotovoltinę medžiagą, bus sukurtos skirtingos plonasluoksnės plokštės, įskaitant kai kurias labai lanksčias.
Palyginkite pagrindinius saulės kolektorių tipus
Saulės kolektorių išlaidos
Vienos plokštės požiūriu monokristalinės plokštės yra efektyviausios ir todėl brangiausios. Polikristalinės plokštės iš tikrųjų gali būti pagamintos naudojant kristalų fragmentus, likusius iš monokristalinių plokščių gamybos. Kadangi gamybos sąnaudos mažesnės ir gamybos procesas paprastesnis, polikristalinės plokštės yra daug pigesnės nei monokristalinės plokštės. Plonos plėvelės plokštės paprastai yra pigiausias saulės kolektorių tipas dėl savo itin lengvos ir plonos konstrukcijos.
Vidutinė kaina už vatą:
- Plonasluoksnė: 0,43 USD–$.70
- Monokristalinis: 0,32 USD–$1.50
- Polikristalinis: 0,70 USD–$1.50
Saulės baterijos efektyvumas
Kuo daugiau elektros energijos gali pagaminti saulės baterijos, tuo aukštesnis efektyvumo rodiklis. Tai taip pat reiškia, kad efektyviausios plokštės užims mažiausiai vietos ir mažiau jų reikės veikiančiai namų saulės sistemai.
Veiksmingumui įtakos turi saulės šviesos pokyčiai per dieną, nes apsiniaukus dangus akivaizdžiai sumažės saulės energijos plokščių absorbcija. Didelis šilumos lygis taip pat gali neigiamai paveikti energijos vartojimo efektyvumą. Plokštės šildo visą dieną, todėl galia gali sumažėti iki 25%.
Tiek monokristalinės, tiek polikristalinės plokštės tinka daugumoje vietų, kurios gauna vidutinį saulės šviesos kiekį ir turi sezoninius temperatūros svyravimus. Plonos plėvelės plokščių temperatūros koeficientas yra mažesnis nei kitų dviejų tipų plokščių, todėl jos gali būti geras pasirinkimas žmonėms, gyvenantiems karštesnio klimato sąlygomis arba vietovėse, kuriose kasmet gauna daugiau saulės šviesos.
Nors šie nedideli skirtumai turi įtakos visiems įprastiems plokščių tipams, didžiausio efektyvumo variantai lemia svyravimus ir kompensuoja juos bendra galia.
Žemiau pateikiami kiekvieno iš skirtingų saulės kolektorių tipų efektyvumo rodikliai ir galios talpa.
- Monokristalinis:
- Efektyvumas – daugiau nei 20 proc.
- Galia - iki 300 vatų
- Polikristalinis:
- Efektyvumas – 15–17 %
- Galia - 240–300 vatų
- Plona plėvelė:
- Efektyvumas – 6–15%
- Galios talpa – ne standartinis matas, nes plonasluoksnės plokštės yra nevienodo dydžio, bet paprastai mažesnės galios nei kristalinės plokštės
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis skydelio tipą
Be saulės spindulių ir karščio, yra keletas kitų veiksnių, galinčių turėti įtakos saulės kolektorių veikimui.
Sveikos įvertinimas
Saulės baterijos tikrinamos dėl krušos poveikio numetant mažus plieninius rutulius iš tam tikro aukščio arba šaudant ledo kamuoliukus tiesiai į plokštes, kad būtų imituojama kruša.
Monokristalinės ir polikristalinės plokštės yra pagamintos iš storesnių medžiagų, todėl gali atlaikyti krušos trenksmą iki 50 mylių per valandą greičiu. Kita vertus, plonasluoksnės saulės baterijos mažiau atlaiko krušą, nes yra lengvesnės ir lankstesnės.
Uragano reitingas
The JAV energetikos departamentas palaiko rekomenduojamų saulės baterijų specifikacijų sąrašą, atsižvelgiant į jų gebėjimą atlaikyti dideles audras, pvz., uraganus. Šias specifikacijas atitinkančios plokštės bus suprojektuotos su fiksavimo arba tvirtinimo mechanizmu, kad būtų išvengta vėjo pernešimo. Vėlgi, monokristalinės ir polikristalinės plokštės pagal savo konstrukciją yra sunkesnės ir labiau modifikuojamos tvirtinimo įtaisais nei plonasluoksnės plokštės.
Esmė: tinkamo saulės skydelio pasirinkimas
Daugumoje gyvenamųjų namų saulės energijos sistemų monokristalinės saulės baterijos yra geriausias pasirinkimas. Nors monokristalinės plokštės yra brangesnės nei polikristalinės plokštės, jos yra našesnės ir ilgaamžiškesnės. Tai reiškia, kad nepaisant didesnių sąnaudų, padidinus monokristalinių plokščių efektyvumą ir galią, laikui bėgant galite sutaupyti pinigų, susijusių su elektros energijos sąskaitomis.
Tačiau polikristalinės plokštės vis dar yra praktiškas pasirinkimas tiems, kurie nori pereiti prie saulės energijos, bet negali sau leisti monokristalinių plokščių kainos. Turėkite omenyje, kad jei jums svarbi estetika, polikristalinės plokštės yra labiausiai pastebimos ir galbūt pasenusios iš trijų saulės baterijų tipų.
Nerekomenduojame jūsų gyvenamojoje saulės sistemoje naudoti plonasluoksnių plokščių dėl jų neefektyvumo ir ilgalaikio patvarumo trūkumų. Tačiau jei norite maitinti pastogę, dirbtuves, valtį ar pramoginę transporto priemonę, plonasluoksnės plokštės gali būti ekonomiškas subtilaus dizaino pasirinkimas.
Suprasti saulės kolektorių tipų skirtumus – jau nekalbant apie galimybes pagal prekės ženklą – gali būti neįtikėtina. Daugelis saulės kolektorių montavimo įmonių rekomenduos skydo tipą ir prekės ženklą, atsižvelgdami į jūsų namų poreikius ir biudžetą. Rekomenduojame susisiekti su „Momentum Solar“, kad padėtų jums suprojektuoti ir pasirinkti saulės kolektorius.
DUK apie gyvenamąją saulės energiją
Daugumai namų reikės apie 30 saulės baterijų. Šis įvertinimas pagrįstas vidutiniu 1 000 kilovatų per valandą energijos suvartojimu ir sumontuotomis 320 vatų plokštėmis. Tačiau tikslus plokščių skaičius, kurio jums prireiks, priklauso nuo jūsų namo dydžio, turimos vietos ant stogo ir jūsų vidutinių mėnesinių namų ūkio energijos sąnaudų.
Taip, daugeliu atvejų namą galite naudoti visiškai naudodami saulės energiją. Tačiau saulės energija nebūtinai yra perspektyvus sprendimas kiekvieniems namams.
Pirmiausia turėtumėte apsvarstyti:
- Šiuo metu per mėnesį suvartojamos elektros energijos kiekis
- Saulės šviesos kiekis, kurį gauna jūsų namai
- Ar ant jūsų stogo gali tilpti saulės baterijos
Jei jums reikia pernelyg didelių energijos poreikių ir (arba) gyvenate labai tamsesnėje vietoje, saulės baterijos gali nepagaminti pakankamai elektros energijos jūsų namams. Panašiai, jei jūsų energijos poreikiai yra normalūs, bet jūsų stogo plotas yra ribotas, jūsų saulės sistemos galia bus labai sumažinta.
Visų tipų saulės baterijos suyra maždaug 1% per metus. Tai normalus nusidėvėjimas, neatsižvelgiant į nepalankias oro sąlygas ar temperatūros pokyčius. Tinkamai sumontuotos plokštės turėtų tarnauti nuo 25 iki 30 metų, o tai yra standartinis veikimo garantijų diapazonas.
Tačiau monokristalinės plokštės yra patvariausios iš trijų saulės baterijų tipų. Atliekant įprastinę priežiūrą ir ribotą ekstremalių oro sąlygų poveikį, monokristalinės plokštės gali veikti iki 50 metų, nors ir vis mažesne galia.
Du pagrindiniai saulės energijos trūkumai yra išankstinė kaina ir namo dydžio bei vietos apribojimai atsižvelgiant į sistemos dydį. Nors saulės baterijos ilgainiui gali sutaupyti pinigų, joms reikia nemažos pradžios investicijos – nuo 11 000 USD iki 50 000 USD – ir gali prireikti kelerių metų, kol pradėsite gauti grąžą ta investicija.
Be to, turima stogo erdvė gali labai apriboti namo saulės sistemos dydį. Tai reiškia, kad namų savininkams, norintiems pereiti prie saulės energijos, gali tekti naudoti sistemą, kuri nėra pakankamai didelė, kad patenkintų jų kasdienius poreikius, arba visiškai atsisakyti idėjos.