الألواح الشمسية هي الأفضل. البطاريات الشمسية للمنزل: تكلفة المجموعة وجدوى التركيب

مع الارتفاع المستمر لأسعار الكهرباء، لا بد أن تبدأ بالتفكير في استخدام المصادر الطبيعية لإمدادات الطاقة. أحد هذه الاحتمالات هو الألواح الشمسية لمنزلك أو حديقتك. إذا رغبت في ذلك، يمكنهم توفير جميع احتياجات حتى منزل كبير.

تصميم نظام إمداد الطاقة الشمسية

تحويل طاقة الشمس إلى كهرباء – هذه الفكرة أبقت العلماء مستيقظين لفترة طويلة. ومع اكتشاف خصائص أشباه الموصلات، أصبح هذا ممكنا. تستخدم الخلايا الشمسية بلورات السيليكون. فعندما يضربها ضوء الشمس، تتشكل فيها حركة موجهة للإلكترونات، وهو ما يسمى بالتيار الكهربائي. عند توصيل عدد كاف من هذه البلورات، نحصل على تيارات لائقة تمامًا: لوحة واحدة بمساحة تزيد قليلاً عن متر (1.3-1.4 متر مربع مع مستوى كافٍ من الإضاءة يمكن أن تنتج ما يصل إلى 270 واط (الجهد 24 الخامس).

نظرًا لأن الإضاءة تتغير وفقًا للطقس والوقت من اليوم، فلا يمكن توصيل الأجهزة مباشرة بالألواح الشمسية. نحن بحاجة إلى نظام كامل. بالإضافة إلى الألواح الشمسية، تحتاج إلى:

• بطارية. خلال ساعات النهار، وتحت تأثير أشعة الشمس، تقوم الألواح الشمسية بتوليد تيار كهربائي للمنزل أو الكوخ. لا يتم استخدامه دائمًا بالكامل، بل يتراكم الفائض في البطارية. يتم استهلاك الطاقة المتراكمة في الطقس العاصف.
• مراقب. ليس جزءًا إلزاميًا، ولكنه مرغوب فيه (إذا كان لديك أموال كافية). يراقب مستوى شحن البطارية لمنعها من الإفراط في التفريغ أو تجاوز الحد الأقصى لمستوى الشحن. كلا هذين الشرطين يضران بالبطارية، لذا فإن وجود وحدة تحكم يطيل عمر البطارية. تضمن وحدة التحكم أيضًا التشغيل الأمثل للألواح الشمسية.
• محول تيار مستمر إلى تيار متردد (العاكس). ليست كل الأجهزة مصممة للتيار المباشر. يعمل العديد منها على جهد متناوب يبلغ 220 فولت. المحول يجعل من الممكن الحصول على جهد 220-230 فولت.

الألواح الشمسية للمنزل ليست سوى جزء من النظام

من خلال تركيب الألواح الشمسية لمنزلك أو كوخك، يمكنك أن تصبح مستقلاً تمامًا عن المورد الرسمي. ولكن لهذا يجب أن يكون لديك عدد كبير من البطاريات، وعدد معين من البطاريات. تبلغ تكلفة المجموعة التي تنتج 1.5 كيلووات يوميًا حوالي 1000 دولار. وهذا يكفي لتلبية احتياجات المنزل الصيفي أو جزء من المعدات الكهربائية في المنزل. تبلغ تكلفة مجموعة الألواح الشمسية لإنتاج 4 كيلووات يوميًا حوالي 2200 دولار، مقابل 9 كيلووات يوميًا - 6200 دولار. نظرًا لأن الألواح الشمسية للمنزل عبارة عن نظام معياري، فيمكنك شراء تركيب يوفر جزءًا من الاحتياجات، مما يزيد إنتاجيته تدريجيًا.

أنواع الألواح الشمسية

مع ارتفاع أسعار الطاقة، أصبحت فكرة استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء ذات شعبية متزايدة. علاوة على ذلك، مع تطور التكنولوجيا، أصبحت محولات الطاقة الشمسية أكثر كفاءة، وفي الوقت نفسه، أرخص. لذلك، إذا كنت ترغب في ذلك، يمكنك تلبية احتياجاتك عن طريق تركيب الألواح الشمسية. لكنها تأتي في أنواع مختلفة. دعونا معرفة ذلك.

البطارية الشمسية نفسها عبارة عن عدد من الخلايا الكهروضوئية الموجودة في مسكن مشترك، محمية بلوحة أمامية شفافة. للاستخدام المنزلي، يتم إنتاج الخلايا الشمسية على أساس السيليكون، لأنه غير مكلف نسبيا، والعناصر المعتمدة عليه لها كفاءة جيدة (حوالي 20-24٪). يتم تصنيع الخلايا الشمسية أحادية البلورية ومتعددة البلورات والأغشية الرقيقة (المرنة) على أساس بلورات السيليكون. يتم توصيل عدد معين من هذه الخلايا الكهروضوئية ببعضها البعض كهربائيًا (سلسلة و/أو متوازية) ومتصلة بأطراف التوصيل الموجودة على الهيكل.

يتم تثبيت الخلايا الكهروضوئية في مسكن مغلق. غلاف البطارية الشمسية مصنوع من الألومنيوم المؤكسد. إنها خفيفة الوزن وغير قابلة للتآكل. اللوحة الأمامية مصنوعة من الزجاج المتين الذي يجب أن يتحمل أحمال الثلوج والرياح. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتمتع بخصائص بصرية معينة - أن تتمتع بأقصى قدر من الشفافية حتى تتمكن من نقل أكبر عدد ممكن من الأشعة. بشكل عام، يتم فقدان كمية كبيرة من الطاقة بسبب الانعكاس، وبالتالي فإن متطلبات جودة الزجاج عالية كما أنه مطلي بمركب مضاد للانعكاس.

أنواع الخلايا الكهروضوئية للألواح الشمسية

الألواح الشمسية للمنزل مصنوعة من ثلاثة أنواع من خلايا السيليكون؛

إذا كان لديك سقف مائل والواجهة تواجه الجنوب أو الشرق، فلا داعي للتفكير كثيرًا في المساحة المشغولة. الوحدات متعددة البلورات قد تناسب هذا تمامًا. لنفس الكمية من الطاقة المنتجة، تكون تكلفتها أقل قليلاً.

كيفية اختيار نظام الألواح الشمسية المناسب لمنزلك

هناك مفاهيم خاطئة شائعة تجعلك تنفق أموالاً إضافية على معدات باهظة الثمن. فيما يلي توصيات حول كيفية بناء نظام إمداد الطاقة من الألواح الشمسية بشكل صحيح وعدم إنفاق أموال إضافية.

ماذا اشتري

ليست جميع مكونات محطة الطاقة الشمسية حيوية للتشغيل. يمكن عمل بعض الأجزاء بدونها. إنها تعمل على زيادة الموثوقية، ولكن بدونها يكون النظام جاهزًا للعمل. أول شيء يجب أن تتذكره هو شراء الألواح الشمسية في نهاية الشتاء وبداية الربيع. أولا، الطقس في هذا الوقت ممتاز، هناك العديد من الأيام المشمسة، والثلوج تعكس الشمس، مما يزيد من الإضاءة الشاملة. ثانيا، يتم الإعلان عن الخصومات تقليديا في هذا الوقت. وفيما يلي النصائح:

إذا كنت تستخدم هذه النصائح فقط، وقمت بتوصيل المعدات التي تعمل بجهد ثابت فقط، فإن نظام الألواح الشمسية لمنزلك سيكلف مبلغًا أكثر تواضعًا بكثير من أرخص مجموعة. ولكن هذا ليس كل شيء. يمكنك ترك بعض المعدات "لوقت لاحق" أو الاستغناء عنها تمامًا.

ماذا يمكنك أن تفعل بدون؟

وتبلغ تكلفة مجموعة الألواح الشمسية بقدرة 1 كيلوواط يوميا أكثر من ألف دولار. استثمار كبير. سوف تتساءل حتماً عما إذا كان الأمر يستحق ذلك وما هي فترة الاسترداد. بالمعدلات الحالية، سيتعين عليك الانتظار لأكثر من عام حتى تستعيد أموالك. ولكن يمكن تخفيض التكاليف. ليس على حساب الجودة، ولكن بسبب انخفاض طفيف في راحة تشغيل النظام وبسبب النهج المعقول في اختيار مكوناته.

لذلك، إذا كانت الميزانية محدودة، فيمكنك القيام بالعديد من الألواح الشمسية والبطاريات، والتي تزيد سعتها بنسبة 20-25٪ عن الحد الأقصى لشحن الألواح الشمسية. لمراقبة الحالة، قم بشراء ساعة سيارة تقيس الجهد أيضًا. سيوفر عليك ذلك الاضطرار إلى قياس شحن البطارية عدة مرات في اليوم. وبدلاً من ذلك، سوف تحتاج إلى إلقاء نظرة على ساعتك من وقت لآخر. هذا كل شيء في البداية. في المستقبل، يمكنك شراء ألواح شمسية إضافية لمنزلك وزيادة عدد البطاريات. إذا رغبت في ذلك، يمكنك شراء العاكس.

تحديد حجم وعدد الخلايا الضوئية

يجب أن تحتوي الألواح الشمسية الجيدة 12 فولت على 36 خلية، والألواح الشمسية 24 فولت يجب أن تحتوي على 72 خلية شمسية. هذا المبلغ هو الأمثل. مع عدد أقل من الخلايا الكهروضوئية، لن تحصل أبدًا على التيار المذكور. وهذا هو الخيار الأفضل.

لا ينبغي عليك شراء الألواح الشمسية المزدوجة - 72 و 144 عنصرًا على التوالي. أولا، أنها كبيرة جدا، وهو أمر غير مريح للنقل. ثانيا، في درجات الحرارة المنخفضة بشكل غير طبيعي، والتي نواجهها بشكل دوري، فهي أول من يفشل. والحقيقة هي أن حجم فيلم الترقق يتناقص بشكل كبير في الطقس البارد. على الألواح الكبيرة، بسبب التوتر العالي، يتم تقشيرها أو حتى كسرها. لقد فقدت الشفافية، وتراجعت الإنتاجية بشكل كارثي. يتم إصلاح اللوحة.

العامل الثاني. على الألواح الكبيرة، يجب أن يكون سمك الجسم والزجاج أكبر. بعد كل شيء ، تزداد أحمال الرياح والثلوج. ولكن هذا لا يتم دائما، حيث يرتفع السعر بشكل كبير. إذا رأيت لوحة مزدوجة، وكان سعرها أقل من السعرين "العاديين"، فمن الأفضل أن تبحث عن شيء آخر.

مرة أخرى، الخيار الأفضل هو لوحة شمسية منزلية 12 فولت مكونة من 36 خلية شمسية. هذا هو الخيار الأفضل الذي أثبتته الممارسة.

المواصفات الفنية: ما الذي تبحث عنه

تشير الألواح الشمسية المعتمدة دائمًا إلى تيار التشغيل والجهد، بالإضافة إلى جهد الدائرة المفتوحة وتيار الدائرة القصيرة. تجدر الإشارة إلى أن جميع المعلمات تشير عادةً إلى درجة حرارة +25 درجة مئوية. وفي يوم مشمس على السطح، ترتفع درجة حرارة البطارية إلى درجات حرارة أعلى بكثير من هذا الرقم. وهذا ما يفسر وجود جهد تشغيل أعلى.

انتبه أيضًا إلى جهد الدائرة المفتوحة. في البطاريات العادية يبلغ حوالي 22 فولت. وكل شيء سيكون على ما يرام، ولكن إذا قمت بالعمل على المعدات دون فصل الألواح الشمسية، فإن جهد عدم التحميل سوف يؤدي إلى إتلاف العاكس أو المعدات المتصلة الأخرى غير المصممة لمثل هذا الجهد االكهربى. لذلك، أثناء أي عمل - تبديل الأسلاك، توصيل / فصل البطاريات، وما إلى ذلك. إلخ. - أول شيء يجب عليك فعله هو فصل الألواح الشمسية (إزالة المحطات الطرفية). بعد المرور بالدائرة، تقوم بتوصيلهم أخيرًا. سيوفر عليك هذا الإجراء الكثير من الأعصاب (والمال).

القضية والزجاج

الألواح الشمسية للمنزل لها هيكل من الألومنيوم. هذا المعدن لا يتآكل وله قوة كافية وخفيف الوزن. يجب تجميع الجسم الطبيعي من ملف تعريف يحتوي على ما لا يقل عن اثنين من أدوات التقوية. بالإضافة إلى ذلك، يجب إدخال الزجاج في أخدود خاص، وليس مثبتًا في الأعلى. كل هذه علامات على الجودة الطبيعية.

عند اختيار بطارية شمسية، انتبه إلى الزجاج. في البطاريات العادية، لا يكون الأمر سلسًا، ولكنه محكم. إنه خشن عند اللمس، إذا فركته بأظافرك، يمكنك سماع صوت حفيف. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تحتوي على طلاء عالي الجودة يقلل من الوهج. وهذا يعني أنه لا ينبغي أن ينعكس أي شيء فيه. إذا كانت انعكاسات الكائنات المحيطة مرئية في أي زاوية، فمن الأفضل العثور على لوحة أخرى.

اختيار المقطع العرضي للكابل ودقة التوصيل الكهربائي

يجب توصيل الألواح الشمسية الخاصة بمنزلك باستخدام كابل نحاسي أحادي النواة. يعتمد المقطع العرضي للكابل على المسافة بين الوحدة والبطارية:

• المسافة أقل من 10 أمتار:
  • 1.5 مم2 لكل بطارية شمسية بقدرة 100 واط؛
  • لبطاريتين - 2.5 مم 2؛
  • ثلاث بطاريات - 4.0 مم 2؛
• المسافة أكثر من 10 أمتار:
  • لتوصيل لوحة واحدة نأخذ 2.5 مم 2؛
  • اثنان - 4.0 مم 2؛
  • ثلاثة - 6.0 مم2.

يمكنك أن تأخذ مقطعًا عرضيًا أكبر، ولكن ليس أصغر (ستكون هناك خسائر كبيرة، لكننا لسنا بحاجة إليه). عند شراء الأسلاك، انتبه إلى المقطع العرضي الفعلي، لأن الأبعاد المعلنة اليوم في كثير من الأحيان لا تتوافق مع الأبعاد الفعلية. للتحقق، سيتعين عليك قياس القطر وحساب المقطع العرضي (يمكنك قراءة كيفية القيام بذلك).

عند تجميع النظام، يمكنك رسم إيجابيات الألواح الشمسية باستخدام كابل متعدد النواة ذو مقطع عرضي مناسب، واستخدام كابل واحد سميك للسالب. قبل توصيل البطاريات، نقوم بتمرير جميع "الإيجابيات" من خلال الثنائيات أو مجموعات الصمام الثنائي مع الكاثود المشترك. يؤدي هذا إلى منع قصور البطارية (مما قد يتسبب في نشوب حريق) في حالة قصر أو كسر الأسلاك بين البطاريات والبطارية.

تستخدم الثنائيات أنواع SBL2040CT، PBYR040CT. إذا لم يتم العثور عليها، فيمكنك إزالتها من مصادر الطاقة القديمة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. عادة ما يكون هناك SBL3040 أو ما شابه ذلك. من المستحسن المرور عبر الثنائيات. لا تنس أنها تصبح ساخنة جدًا، لذا تحتاج إلى تركيبها على المبرد (يمكنك استخدام واحد فقط).

يتطلب النظام أيضًا صندوق مصاهر. واحدة لكل مستهلك. نقوم بتوصيل الحمل بأكمله من خلال هذه الكتلة. أولاً، النظام أكثر أماناً. ثانيا، إذا نشأت مشاكل، فمن الأسهل تحديد مصدرها (بواسطة فتيل منفجر).

تم إنشاء SolarCity في عام 2006 من قبل أبناء عمومة رجل الأعمال الشهير ومؤسس Space X، Elon Musk. ولأنهم يدركون جيدًا صفاته التجارية المتميزة، فقد عهدوا إليه أيضًا بقيادة شركتهم.

خلال هذا الوقت، تمكنت شركة SolarCity من أن تصبح أكبر شركة مصنعة للألواح الشمسية في الولايات المتحدة. ومن بين عملائها أصحاب المنازل الخاصة والشركات والمدارس والمنظمات غير الربحية والمنظمات الحكومية الذين اختاروا الطاقة الشمسية النظيفة، وهي أرخص بكثير من تلك التي تنتجها محطات الطاقة عن طريق حرق الهيدروكربونات.

وقال ممثلو الشركة إن ألواحهم الشمسية الجديدة هي الأكثر كفاءة في العالم. لذلك على مساحة 0.093 متر مربع. م (1 قدم مربع) أنها تنتج طاقة أكثر من نظيراتها المتوفرة في العالم. تبلغ كفاءتها حاليًا 22.5% - وهو أعلى رقم حتى الآن بين الطرازات المتوفرة في السوق.

أصبح هذا ممكنًا بعد أن استحوذت شركة SolarCity على تقنية جديدة لإنتاج الخلايا الشمسية من شركة Sivelo. يعمل تكوين الألواح الشمسية الجديدة على تقليل خسائر الكفاءة إلى 0.5%، بينما يحقق أقرب منافسي SolarCity ما بين 1.5 إلى 2.5%.

سيتم تجميع الوحدات الشمسية في بوفالو، نيويورك. ومن المتوقع أن يتراوح الإنتاج اليومي للمحطة بين 9000 و10000 لوح شمسي. وبفضل التقنيات الجديدة، يمكن تخفيض تكلفة الألواح إلى 55 سنتا لكل واط من الطاقة المقدرة.

ستنتج الألواح الفريدة المجمعة في ورش عمل SolarCity طاقة أكثر بنسبة 30-40% من البطاريات المماثلة من المنافسين. وتشمل خطط الأخوين الطموحة تحقيق قدرة توليدية تبلغ 1 جيجاوات. إنهم يعتزمون إنشاء مزرعة للطاقة الشمسية بالقرب من مصنع الألواح التي ستوفر الطاقة النظيفة لسكان بوفالو.

لكي تصبح أحد عملاء SolarCity، ما عليك سوى الاتصال بممثلي الشركة الذين سيهتمون بجميع الحسابات الضرورية وتصميم الألواح الشمسية. ثم يبدأ شيء لا يصدق. يقوم القائمون على التركيب بتثبيت المعدات وتوصيلها، ولا يدفع العميل سنتًا مقابل كل هذا.

وسيدفع لاحقًا شهريًا وحصريًا مقابل الكهرباء المولدة من ألواحه الشمسية. بهذه الطريقة غير المعتادة، تقوم شركة SolarCity ومبدعيها بتعريف مواطنيهم باستخدام الطاقة الشمسية.

تصل مليارات الكيلووات من الطاقة الشمسية إلى كوكبنا يوميًا. لقد بدأ الناس منذ فترة طويلة في استخدام هذه الطاقة لتلبية احتياجاتهم. ومع تقدم التقدم بدأ استخدام الألواح الشمسية لتحويل طاقة ضوء الشمس. لكن هل هذه الأجهزة فعالة؟ ما هي كفاءة الألواح الشمسية وعلى ماذا تعتمد؟ ما هي فترة الاسترداد وكيف يمكنك حساب ربحية استخدام الألواح الشمسية؟ هذه الأسئلة تهم كل من يخطط أو قرر بالفعل شراء الألواح الشمسية، لذلك خصص هذا المقال لهذا الموضوع الملح.

دعونا نلقي نظرة سريعة على ما يعتمد عليه مبدأ تشغيل الألواح الشمسية. لأنه يقوم على الخاصية الفيزيائية لأشباه الموصلات. بسبب طرد الإلكترونات من المدار الخارجي للذرات بواسطة فوتونات الضوء، يتم تشكيل عدد كبير بما فيه الكفاية من الإلكترونات الحرة. بعد إغلاق الدائرة، يحدث تيار كهربائي. ولكن، كقاعدة عامة، لا تكفي خلية شمسية واحدة أو اثنتين لتوليد طاقة كافية، لذلك تشتمل الوحدات الشمسية في أغلب الأحيان على عدة ألواح شمسية. كلما زاد عدد الخلايا الشمسية المرتبطة ببعضها، أي كلما زادت مساحة الألواح الشمسية، زادت الطاقة التي تنتجها. بالإضافة إلى مساحة الألواح فإن شدة ضوء الشمس وزاوية سقوط الأشعة لها تأثير ملحوظ على الطاقة المنتجة.

دعونا نفهم مفهوم الكفاءة

يتم الحصول على قيمة كفاءة اللوحة من خلال قسمة قوة الطاقة الكهربائية على قوة ضوء الشمس الساقط على اللوحة. اليوم، يبلغ متوسط ​​قيمة هذا المؤشر في الممارسة العملية 12-25٪، ولكن من الناحية النظرية هذا الرقم قريب من 80-85٪. ما هو سبب هذا الفارق الكبير؟ أولا وقبل كل شيء، يعتمد ذلك على المواد المستخدمة لصنع الألواح الشمسية. وكما هو معروف، فإن العنصر الرئيسي الموجود في الألواح هو السيليكون. ومن العيوب الرئيسية لهذه المادة قدرتها على امتصاص الأشعة تحت الحمراء فقط، أي أن طاقة الأشعة فوق البنفسجية تضيع. ولذلك، فإن أحد الاتجاهات الرئيسية التي يعمل فيها العلماء، في محاولة لزيادة كفاءة الألواح الشمسية، هو تطوير وحدات متعددة الطبقات.

البطاريات متعددة الطبقات عبارة عن هيكل يتكون من طبقات من مواد مختلفة. يتم اختيارهم على أساس الكميات من الطاقات المختلفة. وهذا هو، طبقة واحدة تمتص الطاقة الخضراء، والثانية - الأزرق، والثالث - الأحمر. من الناحية النظرية، مجموعات مختلفة من هذه الطبقات يمكن أن تعطي قيمة كفاءة تصل إلى 87٪. لكن هذه، لسوء الحظ، مجرد نظرية. كما تبين الممارسة، فإن تصنيع مثل هذه الهياكل على نطاق الإنتاج يعد مهمة كثيفة العمالة للغاية، وتكلفة هذه الوحدات مرتفعة للغاية.

تتأثر كفاءة الوحدات الشمسية أيضًا بنوع السيليكون المستخدم. تتمتع الألواح المصنوعة من السيليكون أحادي البلورات بكفاءة أعلى من الألواح المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. لكن سعر البطاريات أحادية البلورية أعلى.

القاعدة الأساسية: مع كفاءة أعلى، لتوليد الكهرباء من قوة معينة، ستكون هناك حاجة إلى وحدة نمطية من منطقة أصغر، أي أنه سيتم تضمين عدد أقل من الخلايا الكهروضوئية في اللوحة الشمسية.

ما مدى السرعة التي ستدفع بها الألواح الشمسية تكاليفها؟

تكلفة الألواح الشمسية اليوم مرتفعة للغاية. ومع الأخذ بعين الاعتبار انخفاض كفاءة الألواح، فإن مسألة استردادها وثيقة الصلة بالموضوع. يبلغ عمر خدمة البطاريات التي تعمل بالطاقة الشمسية حوالي 25 عامًا أو أكثر. سنتحدث عن أسباب عمر الخدمة الطويل هذا بعد قليل، ولكن الآن دعونا نوضح السؤال المطروح أعلاه.

تتأثر فترة الاسترداد بما يلي:

• نوع المعدات المختارة. تتمتع الخلايا الشمسية أحادية الطبقة بكفاءة أقل مقارنة بالخلايا متعددة الطبقات، ولكن سعرها أيضًا أقل بكثير.
• الموقع الجغرافي، أي أنه كلما زاد عدد ضوء الشمس في منطقتك، زادت سرعة دفع الوحدة المثبتة لنفسها.
• تكلفة المعدات. كلما زادت الأموال التي أنفقتها على شراء وتركيب العناصر التي يتكون منها نظام توفير الطاقة الشمسية، زادت فترة الاسترداد.
• تكلفة موارد الطاقة في منطقتك.

متوسط ​​فترة الاسترداد لدول جنوب أوروبا هو 1.5-2 سنة، لدول أوروبا الوسطى - 2.5-3.5 سنة، وفي روسيا تبلغ فترة الاسترداد حوالي 2-5 سنوات. في المستقبل القريب سترتفع كفاءة الألواح الشمسية بشكل كبير، ويرجع ذلك إلى تطوير تقنيات أكثر تقدما من شأنها زيادة الكفاءة وتقليل تكلفة الألواح. ونتيجة لذلك، فإن الفترة التي سيغطي خلالها نظام توفير الطاقة الشمسية تكاليفه ستنخفض أيضًا.

كم من الوقت سوف تستمر الألواح الشمسية؟

لا تحتوي الألواح الشمسية على أجزاء متحركة ميكانيكية، لذلك فهي موثوقة ومتينة تمامًا. كما ذكر أعلاه، فإن مدة خدمتهم تزيد عن 25 عامًا. مع الاستخدام السليم، يمكن أن تستمر لمدة 50 عاما. الميزة الكبرى هي أن عمر الخدمة الطويل هذا لا يتطلب أعطالًا كبيرة، بل تحتاج فقط إلى تنظيف مرايا الخلايا الكهروضوئية بشكل منهجي من الغبار والملوثات الأخرى. وهذا ضروري لامتصاص الطاقة بشكل أفضل، وبالتالي لزيادة معدل الكفاءة.

يعد عمر الخدمة الطويل أحد المعايير الرئيسية عند اتخاذ قرار بشراء الألواح الشمسية أم لا. بعد أن تدفع البطاريات تكاليفها، ستكون الطاقة الكهربائية التي تتلقاها مجانية تمامًا. حتى لو كانت فترة الاسترداد هي الحد الأقصى (حوالي 6 سنوات)، فلن تدفع مقابل موارد الطاقة لمدة 20-25 سنة على الأقل.

أحدث التطورات التي تزيد من الكفاءة

في كل يوم تقريبًا، يعلن العلماء في جميع أنحاء العالم عن تطوير طريقة جديدة لزيادة كفاءة وحدات الطاقة الشمسية. دعونا نتعرف على الأكثر إثارة للاهتمام منهم. في العام الماضي، قدمت شركة Sharp للجمهور خلية شمسية تبلغ كفاءتها 43.5%. لقد تمكنوا من تحقيق هذا الرقم عن طريق تركيب عدسة لتركيز الطاقة مباشرة في العنصر.

الفيزيائيون الألمان ليسوا بعيدين عن شركة شارب. وفي يونيو 2013، قدموا خليتهم الكهروضوئية بمساحة 5.2 متر مربع فقط. مم، ويتكون من 4 طبقات من عناصر أشباه الموصلات. أتاحت هذه التقنية تحقيق كفاءة بنسبة 44.7%. يتم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة في هذه الحالة أيضًا من خلال وضع مرآة مقعرة عند التركيز.

في أكتوبر 2013، تم نشر نتائج عمل العلماء من جامعة ستانفورد. لقد طوروا مركبًا جديدًا مقاومًا للحرارة يمكنه زيادة أداء الخلايا الشمسية. تبلغ قيمة الكفاءة النظرية حوالي 80٪. كما كتبنا أعلاه، فإن أشباه الموصلات التي تحتوي على السيليكون قادرة على امتصاص الأشعة تحت الحمراء فقط. لذا، فإن عمل المادة المركبة الجديدة يهدف إلى تحويل الإشعاع عالي التردد إلى الأشعة تحت الحمراء.

التالي هم العلماء الإنجليز. لقد طوروا تقنية يمكنها زيادة كفاءة الخلايا بنسبة 22٪. واقترحوا وضع مسامير نانوية من الألومنيوم على السطح الأملس للألواح ذات الأغشية الرقيقة. وقد تم اختيار هذا المعدن لأنه لا يمتص ضوء الشمس، بل على العكس من ذلك، فهو مبعثر. ونتيجة لذلك، تزداد كمية الطاقة الشمسية الممتصة. ومن هنا الزيادة في أداء البطارية الشمسية.

وهذه هي التطورات الرئيسية فقط، لكن الأمر لا يقتصر عليها. يقاتل العلماء من أجل كل عُشر بالمائة، وقد نجحوا حتى الآن. دعونا نأمل أن تكون كفاءة الألواح الشمسية في المستقبل القريب على المستوى المناسب. بعد كل شيء، ستكون الفوائد من استخدام الألواح هي الحد الأقصى.

المقال من إعداد عبدولينا ريجينا

تستخدم موسكو بالفعل تقنيات جديدة لإضاءة الشوارع والحدائق العامة، وأعتقد أنه تم حساب الكفاءة الاقتصادية هناك:

نحن نرحب بكل من يرغب في قضاء بضع دقائق للحصول على معلومات مثيرة للاهتمام!
لذلك، قمنا مرة أخرى بتجديد المستودع بمنتجات جديدة تمامًا. عدد المنتجات الجديدة ليس كبيرا جدا، ولكن يا له من رقم!
نحن فخورون بأن نقدم لكم مجموعة من الألواح الشمسية الأكثر كفاءة وإثارة في السوق الروسية - خط Eclipse من مصنع سيرافيم، والذي تم تضمينه في تصنيف الشركات المصنعة الأكثر موثوقية (قامت بلومبرج بتعيين حالة Seraphim Solar TIER1 مرة أخرى في 2015).

يتوفر نموذجين من ألواح سيرافيم الشمسية للطلب:

• لوحة أحادية البلورية الكسوف SRP-320-E01B
• لوحة متعددة الكريستالات الكسوف SRP-290-E11B

النموذج الأول مصنوع بحجم وحدة قياسية أحادية البلورية بقدرة 270 واط وفي نفس الوقت ينتج 320 واطًا صديقًا للبيئة. النموذج الثاني يتوافق مع حجم وحدة الكريستالات 250 واط، ولكن كفاءة هذه اللوحة هي 290 واط - أعلى من بطارية أحادية البلورية الكلاسيكية من نفس الحجم. كيف حققت هذه الكفاءة؟ بسيطة جدا وصعبة في نفس الوقت! لا توجد حيل أو خدع: تم وضع الخلايا الموجودة في ألواح Eclipse الشمسية بطريقة تجعل مساحة اللوحة بأكملها تقريبًا مشغولة بالسيليكون، وتصبح كفاءة البطارية بأكملها مساوية تقريبًا لكفاءة خلايا السيليكون التي تصنعها الأمر. صحيح أن الخلايا الموجودة في الألواح الشمسية Seraphim Eclipse ليست بسيطة تمامًا أيضًا - فهي مصنوعة باستخدام تقنية خاصة ويمكن بالفعل "لصقها" ببعضها البعض، مما يقلل من خسائر التوصيلات الداخلية ويزيد أيضًا من الطاقة النهائية.

في الواقع، تعد البطارية الشمسية أحادية البلورية المتميزة Seraphim SRP-320-E01B في الوقت الحالي هي الأكثر كفاءة المتوفرة في السوق الروسية.

كما تمت إضافة أخرى إلى رف نماذج البطاريات الشمسية التي توفرها شركتنا: بطارية شمسية مبتكرة "شفافة". جي بي سولار GPDP-265W60قوة 265 واط:

هذا النموذج هو خط جديد تمامًا من الألواح الشمسية. تعتبر الألواح الشمسية الرقيقة والشفافة جزئيًا (في حالتنا 10٪) المصنوعة من لوحين من الزجاج المقسى، اتجاهًا واضحًا في عالم الطاقة الشمسية. توقعًا وربما توقعًا للاندفاع الوشيك للبنائين والمهندسين المعماريين، وكذلك المستخدمين العاديين، نقدم لك هذا المنتج الجديد. الألواح الشمسية الشفافة مناسبة لأولئك الذين لا يهتمون فقط بالمكون "النفعي" لمحطة الطاقة الشمسية، ولكن أيضًا بتحقيق احتياجاتهم الجمالية والإبداعية. قبل عام أو عامين، كانت الألواح الشفافة مجرد حداثة غريبة في المعارض المتخصصة، ولكن بعد أن لاقت اهتمامًا هائلاً من المستهلكين في جميع أنحاء العالم، ظهرت منتجات الزجاج المزدوج في كل مصنع يحترم نفسه. يشير التصميم المستقبلي بوضوح إلى الحاجة إلى استخدامه في العناصر المعمارية - فبعد كل شيء، يصبح المستقبل بجوار هذه اللوحة ليس مرئيًا فحسب، بل يصبح ملموسًا أيضًا.

بالإضافة إلى غرضها القياسي كخاصية للأسطح والمناطق الأرضية، يمكن استخدام هذه الألواح كالسطح الرئيسي للجدار أو السياج أو المظلة، ويمكن أن تصبح بديلاً ممتازًا لزجاج النوافذ، أو قلب التكوين المعماري - نترك هذا السؤال لتقديرك. لاحظ أن قوة هذه الألواح كافية ليقف شخص بالغ بشكل مريح على سطحها (سعة التحمل 5400 باسكال).

بالطبع، التكنولوجيا بدون إطار، التي أثبتت نفسها بشكل جيد في وحدات Pramac و Hevel Micromorphic، ليست جديدة بأي حال من الأحوال، ولكن بالمقارنة مع نظائرها، فإن هذه البطاريات أكثر كفاءة بشكل ملحوظ. تبلغ كثافة الطاقة للخلايا الشمسية الشفافة GPSolar GPDP-265W60 16.11%، وهو أعلى مرتين من الخلايا الشمسية الدقيقة. هذه ميزة لا يمكن إنكارها عند تنظيم محطة للطاقة الشمسية على سطح محدود أو منطقة مظلة.
من بين أمور أخرى، تتمتع الألواح الشمسية بدون إطار والمكونة من طبقتين من الزجاج بعمر خدمة أطول، لأنها، على عكس الألواح الشمسية التقليدية ذات إطار من الألومنيوم، لا تتأثر بالفرق بين تشوه درجة حرارة إطار الألومنيوم والزجاج (الذي يزيد عن تؤدي السنوات إلى تلف الهيكل، خاصة في الظروف الروسية، حيث تتعرض الألواح الشمسية لتغيرات كبيرة في درجات الحرارة كل عام).

أما بالنسبة لتركيب الألواح الشمسية بدون إطار، فلا توجد صعوبات في ذلك أيضًا. تقوم شركتنا بتوريد بطاريات عالية الجودة لسنوات عديدة، والتي يعرفها منذ فترة طويلة القائمون على تركيب هذا النوع من البطاريات في جميع أنحاء البلاد.

الألواح الشمسية هي نظام فريد من نوعه يسمح لك بتحويل الأشعة الشمسية إلى طاقة كهربائية وحرارية. يتم تحديد الطلب المتزايد على منتجات الطاقة الشمسية اليوم من خلال مردودها السريع ومتانتها وتوافر سائل التبريد. ولكن ما الجهد الذي يمكن أن تنتجه الألواح الشمسية؟ اقرأ المقال عن مدى فعالية أنظمة الطاقة الشمسية وعلى ماذا تعتمد كفاءتها.

الألواح الشمسية عالية الكفاءة: أنواع المحولات

كفاءة البطاريات الشمسية هي قيمة تساوي نسبة قوة الكهرباء إلى قوة الأشعة الشمسية الساقطة على لوحة الجهاز. وتتراوح كفاءة الخلايا الشمسية الحديثة ما بين 10 إلى 45%. ويرجع هذا الاختلاف الكبير إلى الاختلافات بين المواد المستخدمة وتصميم ألواح البطارية.

لذلك، يمكن أن تكون ألواح الألواح الشمسية:

• رقيقة؛
• متعدد الوصلات.

النوع الأخير من الألواح الشمسية، اليوم، هو الأكثر تكلفة، ولكنه أيضًا الأكثر إنتاجية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كل وصلة في اللوحة تمتص موجات بطول معين. وبالتالي، فإن الجهاز يغطي كامل نطاق ضوء الشمس. الحد الأقصى لكفاءة البطاريات ذات الألواح متعددة الوصلات التي تم الحصول عليها في ظروف المختبر هو 43.5%.

يقول خبراء الطاقة بثقة أن هذا الرقم سيرتفع إلى 50٪ في غضون سنوات قليلة. تعتمد كفاءة الألواح ذات الأغشية الرقيقة، إلى حد كبير، على المادة المصنوعة منها.

وهكذا تنقسم البطاريات الشمسية ذات الأغشية الرقيقة إلى الأنواع التالية:

• السيليكون؛
• الكادميوم.

البطاريات الشمسية الأكثر شيوعًا التي يمكن استخدامها للأغراض المنزلية هي تلك التي تحتوي على رقائق السيليكون. يبلغ حجم هذه الأجهزة في السوق 80٪. كفاءتها منخفضة جدًا - 10٪ فقط، لكنها ميسورة التكلفة وموثوقة. مؤشر الكفاءة أعلى بعدة بالمائة بالنسبة لألواح الكادميوم. تتمتع الأفلام التي تحتوي على جزيئات السيلينيد والنحاس والإنديوم والجاليوم بكفاءة أعلى تساوي 15٪.

ما الذي يحدد كفاءة الألواح الشمسية؟

تتأثر كفاءة المحولات الكهروضوئية بعدة عوامل. لذلك، كما هو مذكور أعلاه، تعتمد كمية الطاقة المولدة على هيكل لوحة المحول والمواد المصنعة لها.

بالإضافة إلى ذلك فإن كفاءة محولات الطاقة الشمسية تعتمد على:

• قوى الإشعاع الشمسي. وبالتالي، مع انخفاض النشاط الشمسي، تنخفض قوة المنشآت الشمسية. ولكي تقوم البطاريات بتزويد المستهلك بالطاقة ليلاً، يتم تزويدها ببطاريات خاصة.
• درجات حرارة الهواء. وبالتالي فإن الألواح الشمسية المزودة بأجهزة التبريد تكون أكثر إنتاجية: فتسخين الألواح يؤثر سلباً على قدرتها على تحويل الطاقة إلى تيار. لذلك، في الطقس البارد والصافي، تكون كفاءة البطاريات الشمسية أعلى منها في الطقس المشمس والحار.
• زاوية ميل الجهاز ودرجة سقوط ضوء الشمس. ولضمان أقصى قدر من الكفاءة، يجب أن تستهدف اللوحة الشمسية إشعاع الشمس مباشرة. النماذج الأكثر فعالية هي تلك التي يمكن تغيير مستوى ميلها بالنسبة لموقع الشمس.
• احوال الطقس. ومن الناحية العملية، لوحظ أنه في المناطق ذات الطقس الغائم والممطر، تكون كفاءة محولات الطاقة الشمسية أقل بكثير من المناطق المشمسة.

بالإضافة إلى ذلك، تتأثر كفاءة محولات الطاقة الشمسية أيضًا بمستوى نظافتها. لكي يعمل الجهاز بشكل منتج، يجب أن تستهلك لوحاته أكبر قدر ممكن من الإشعاع الشمسي. لا يمكن القيام بذلك إلا إذا كانت الأجهزة نظيفة.

تراكم الثلوج والغبار والأوساخ على الشاشة يمكن أن يقلل من كفاءة الجهاز بنسبة 7%.

يوصى بغسل الشاشات 1-4 مرات في السنة، حسب درجة التلوث. في هذه الحالة، يمكنك استخدام خرطوم مع فوهة للتنظيف. يجب إجراء الفحص الفني لعناصر المحول كل 3-4 أشهر.

الطاقة الشمسية لكل متر مربع

كما هو مذكور أعلاه، في المتوسط، يوفر المتر المربع الواحد من المحولات الكهروضوئية توليد 13-18٪ من قوة أشعة الشمس الساقطة عليه. وهذا هو، في ظل الظروف الأكثر ملاءمة، يمكنك الحصول على 130-180 واط لكل متر مربع من الألواح الشمسية.

ويمكن زيادة قوة الأنظمة الشمسية عن طريق زيادة الألواح وزيادة مساحة المحولات الكهروضوئية.

يمكنك أيضًا الحصول على المزيد من الطاقة عن طريق تركيب لوحات ذات كفاءة أعلى. ومع ذلك، فإن الكفاءة المنخفضة إلى حد ما (مقارنة، على سبيل المثال، مع محولات الحث) للخلايا الشمسية المتاحة هي العقبة الرئيسية أمام استخدامها على نطاق واسع. إن زيادة قوة وكفاءة الأنظمة الشمسية هي المهمة الأساسية للطاقة الحديثة.

الألواح الشمسية الأكثر كفاءة: التصنيف

يتم إنتاج محولات الطاقة الشمسية الأكثر كفاءة اليوم بواسطة شركة Sharp. تتمتع الألواح الشمسية المركزة ثلاثية الطبقات عالية الطاقة بكفاءة تبلغ 44.4٪. تكلفتها مرتفعة بشكل لا يصدق، لذلك يتم استخدامها فقط في صناعة الطيران.

الأكثر بأسعار معقولة وفعالة هي الألواح الشمسية الحديثة من الشركات التالية:

• وباناسونيك إيكو سوليوشنز؛
• فيرست سولار؛
• مياسول؛
• جينكو سولار;
• ترينا سولار؛
• ينجلي جرين؛
• رينيه سولا؛
• الطاقة الشمسية الكندية.

تنتج شركة Sun Power محولات الطاقة الشمسية الأكثر موثوقية بكفاءة تصل إلى 21.5%. تحظى منتجات الشركة بشعبية كبيرة في المنشآت التجارية والصناعية، وتأتي في المرتبة الثانية بعد أجهزة Q-Cells.

كفاءة الألواح الشمسية (فيديو)

تكتسب الألواح الشمسية الحديثة، باعتبارها أجهزة تحويل الطاقة الصديقة للبيئة مع مبرد لا ينضب، شعبية متزايدة. بالفعل اليوم، يتم استخدام الأجهزة ذات المحولات الكهروضوئية للأغراض المنزلية (شحن الهواتف والأجهزة اللوحية). لا تزال كفاءة منشآت الطاقة الشمسية أدنى من الطرق البديلة لتوليد الطاقة. لكن زيادة كفاءة المحولات هي المهمة الأساسية للطاقة الحديثة.