Os painéis solares funcionam em tempo nublado?

Princípio da Operação

O design de muitas células solares é feito com base no princípio de que, no sentido físico, são conversores fotovoltaicos. O efeito gerador de energia se manifesta no local da junção “p - n”.

Para concentrar a energia solar em si mesmos, os semicondutores são feitos na forma de painéis. Por este motivo, estas estruturas receberam o mesmo nome, independentemente da sua forma (flexível ou estática) - painéis solares.

Qual é o princípio dos painéis solares e sistemas baseados neles? O painel inclui 2 placas de sílex com propriedades distinguíveis uma da outra. O processo de geração de eletricidade é o seguinte:

1. A exposição à luz do sol no primeiro leva à falta de elétrons.
2. Quando exposto à segunda placa, recebe um excesso de elétrons.
3. As tiras de cobre, conduzindo a corrente, são conectadas às placas.
4. As tiras são conectadas a conversores de voltagem com baterias embutidas.

A base são bolachas de silício. Mas para usar este projeto como uma fonte de alimentação ininterrupta (e não apenas durante o solstício), não são conectadas baterias baratas (com a ajuda delas, objetos conectados à rede consomem energia à noite).

Na indústria, uma estrutura de absorção de energia solar é composta por múltiplas células fotovoltaicas laminadas conectadas entre si e colocadas sobre um suporte flexível ou rígido.

A eficiência da estrutura é calculada com base na aplicação de vários fatores. Os principais são a pureza do silício envolvido e a colocação dos cristais.

O processo de purificação do silício é bastante complicado e não é fácil organizar os cristais em uma única direção. A complexidade dos processos responsáveis ​​por aumentar a eficiência se traduz em um alto preço para esses equipamentos.

Os painéis solares são uma direção promissora no setor de energia, por isso bilhões de dólares estão sendo investidos na pesquisa de novos projetos nesta área. A conversão PV aumenta a cada trimestre devido à manipulação de condutores e elementos estruturais. Ao mesmo tempo, não apenas o silício pode ser tomado como base.

Painéis solares atrás de vidro

Freqüentemente, somos questionados sobre quanto a produção de painéis solares diminuirá se eles forem instalados atrás de um vidro - dentro de uma varanda, terraço, etc. Muitos residentes de verão temem que o painel solar instalado do lado de fora seja roubado. Alguns estão tentando tornar as instalações de painéis solares imperceptíveis.

Nos painéis solares, é usado vidro especial com maior transparência, o que é obtido por um teor reduzido de ferro no vidro, mas mesmo isso reduz a potência do painel solar em alguns por cento. Como você pode ver na tabela acima, o vidro de painel único reduz o rendimento do painel solar em 9% e o painel duplo reduz o rendimento do painel solar em 16%. Isto desde que estes vidros estejam perfeitamente limpos e os raios solares incidam sobre eles perpendicularmente. Na verdade, os vidros estão empoeirados ou até sujos, o que reduz ainda mais sua transparência. Quando os raios do sol incidem em um ângulo diferente de 90 graus, vários reflexos ocorrem nas superfícies frontal e posterior de cada vidro, que também desviam os raios do sol da célula solar. Portanto, não recomendamos a instalação de painéis solares atrás dos vidros das janelas.

Painéis solares atrás de um vidro na varanda

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Tipos de conversores fotovoltaicos

Na indústria, existe uma classificação das células solares de acordo com o tipo de dispositivo e a camada fotovoltaica utilizada.

Por dispositivo, eles são divididos em:

• painéis de elementos flexíveis, eles são flexíveis;
• painéis feitos de elementos rígidos.

Ao implantar painéis, os de filme fino flexíveis são usados ​​com mais frequência. São colocados na superfície, ignorando alguns elementos irregulares, o que torna este tipo de dispositivo mais versátil.

Pelo tipo de camada fotovoltaica para posterior conversão de energia, os painéis são divididos em:

1. Silício (cristal único, policristal, amorfo).
2. Telúrio - cádmio.
3. Polimérico.
4. Orgânico.
5. Arseneto - gálio.
6. Seleneto de índio - cobre - gálio.

Embora existam muitas variedades, os painéis solares de silício e telúrio-cádmio têm a maior parte no faturamento do consumidor. Esses dois tipos são escolhidos devido à relação eficiência / preço.

Características das células solares de silício

O pó de quartzo é uma matéria-prima do silício. Há muito desse material nos Urais e na Sibéria, portanto, são os painéis solares de silício que estão e serão mais usados ​​do que outros subtipos.

Monocristal

Os wafers monocristalinos (mono-Si) contêm uma cor azul-escura, uniformemente distribuída por todo o wafer. Para essas bolachas, o silício mais purificado é usado. Quanto mais limpo for, maior será a eficiência e o custo mais alto dos painéis solares no mercado para esses dispositivos.

Vantagens de cristal único:

1. Maior eficiência - 17-25%.
2. Compacidade - utilização de uma área menor em comparação ao policristal para implantação de equipamentos em condições de potência idêntica.
3. Resistência ao desgaste - operação ininterrupta de geração de energia sem substituição de componentes principais é garantida por um quarto de século.

Desvantagens:

1. Sensibilidade à poeira e sujeira - a poeira assentada não permite que as baterias funcionem com a luz de uma luminária e, conseqüentemente, reduz a eficiência.
2. O preço alto é igual ao período de retorno do investimento aumentado.

Como o mono-Si requer tempo claro e luz solar, os painéis são instalados em áreas abertas e elevados. Quanto ao terreno, dá-se preferência a uma zona em que o tempo claro seja comum e o número de dias de sol esteja próximo do máximo.

Policristal

As placas policristalinas (multi-Si) são dotadas de uma cor azul irregular devido aos cristais multidirecionais. O silício não é tão puro quanto no mono-Si usado, então a eficiência é um pouco menor, junto com o custo dessas células solares.

Fatos policristais positivos:

1. A eficiência é de 12–18%.
2. Em clima desfavorável, a eficiência é melhor do que Mono-Si.
3. O preço desta unidade é menor e o período de retorno é muito menor.
4. A orientação para o sol não é crítica, portanto, você pode colocá-los nos telhados de vários edifícios.
5. Duração da operação - a eficiência de absorção de energia e armazenamento de eletricidade cai para 20% após 20 anos de operação contínua.

Desvantagens:

1. A eficiência é reduzida para 12–18%.
2. Exigente para o lugar. Uma usina de geração de energia normal requer mais espaço para implantar do que uma única bateria de cristal.

Silício amorfo

A tecnologia de produção de painéis difere significativamente das duas anteriores. O cozimento envolve vapores quentes que descem sobre o substrato sem a formação de cristais. Ao mesmo tempo, menos material de produção é usado e isso é levado em consideração na determinação do preço.

Benefícios:

1. A eficiência é de 8-9% na segunda geração e de até 12% na terceira.
2. Alta eficiência em climas menos ensolarados.
3. Pode ser usado em módulos flexíveis.
4. A eficiência das baterias não diminui com o aumento da temperatura, o que permite que sejam montadas em qualquer superfície com formato não padronizado.

A principal desvantagem pode ser considerada uma eficiência inferior (quando comparada com outros análogos) e, portanto, requer uma grande área para obter um retorno comparável do equipamento.

Quais módulos solares funcionam melhor com pouca luz e luz ambiente?

As especificações do módulo solar são baseadas em STC (condições de teste padrão). As condições operacionais reais podem diferir significativamente do STC. Normalmente, os painéis solares na Rússia operam com níveis de iluminação inferiores a 1000 W / m² e o tempo está nublado ou mesmo nublado. Módulos solares de tipos diferentes e até do mesmo tipo, mas de fabricantes diferentes, têm um desempenho diferente em condições reais de operação.

Portanto, surge a pergunta - quais módulos solares são melhores comprar para que funcionem com mais eficiência em tempo nublado e luz difusa? O principal parâmetro que é importante para nós quando avaliamos a eficiência dos painéis solares é a quantidade de energia gerada ao longo de um período de tempo (dia, semana, mês, ano). Quais módulos geram mais energia com pouca luz? Vamos considerar os principais tipos de módulos - monocristalino, policristalino, silício amorfo de película fina, módulos PERC monocristalinos - estes são os principais módulos atualmente no mercado russo.

A pergunta é freqüentemente feita - quais módulos funcionam melhor com tempo nublado e luz ambiente? Com pouca luz e sombreamento parcial, os módulos de filme fino funcionam melhor. Além disso, os módulos feitos com a tecnologia PERC funcionam melhor do que os módulos convencionais mono e policristalinos com baixa iluminação (temos esses módulos em nosso sortimento).

Para módulos padrão, é impossível dizer exatamente qual módulo - monocristalino ou policristalino - produzirá mais em tempo nublado. Tudo depende da qualidade do fabricante. Apenas os módulos de marca irão garantir o máximo desempenho sob várias condições de operação. Certifique-se de ver se o fabricante ou marca está na lista de módulos que foram testados por um laboratório independente para o parâmetro PCT

Módulos baratos são feitos com vidro sem revestimento anti-reflexo (um dos fornecedores mais populares na Rússia vende apenas esses módulos). Eles fornecem os parâmetros declarados quando testados na fábrica, quando os módulos são irradiados perpendicularmente ao avião. Mas assim que o ângulo de incidência da luz do sol se torna não perpendicular à superfície do elemento, uma parte significativa da luz do sol é refletida pelo vidro de baixa qualidade. Além disso, esses módulos funcionam muito mal em luz difusa. Como resultado, a geração de energia por tal módulo pode ser 2 vezes menor do que a geração de energia por um módulo de mesma potência nominal, mas de marca reconhecida e fabricante responsável por sua qualidade.

Portanto, para reiterar nosso forte conselho que damos em nosso Guia do comprador de energia solar - não compre módulos solares com a marca de um importador russo! Você vai economizar na compra, mas vai perder na produção de energia (e este é o principal indicador da qualidade dos painéis solares). Como resultado, o custo da eletricidade de seu painel solar será mais caro do que se você comprasse um painel solar de qualidade de um fabricante conhecido.

Visão geral dos módulos sem silício

Os painéis solares feitos de análogos mais caros atingem um coeficiente de 30%; eles podem ser várias vezes mais caros do que sistemas semelhantes baseados em silício. Alguns deles ainda têm eficiência inferior, embora tenham a capacidade de trabalhar em um ambiente agressivo. Para a fabricação de tais painéis, o telureto de cádmio é o mais frequentemente usado. Outros elementos também são usados, mas com menos frequência.

Vamos listar as principais vantagens:

1. Alta eficiência, de 25 a 35%, com capacidade de atingir, em condições relativamente ideais, até 40%.
2. As fotocélulas são estáveis ​​mesmo em temperaturas de até 150 ° C.
3. Ao concentrar a luz da luminária em um pequeno painel, o trocador de calor de água é acionado, resultando em vapor, que gira a turbina e gera eletricidade.

Como dissemos antes, a desvantagem é o preço alto, mas em alguns casos é a melhor solução. Por exemplo, em países equatoriais, onde a superfície dos módulos pode chegar a 80 ° C.

Como conectar painéis solares?

Um painel solar é uma fonte de energia simples, como uma bateria recarregável ou bateria. Portanto, para eles todas as mesmas leis se aplicam às fontes de alimentação. Os painéis solares podem ser conectados entre si em série, paralelo ou até mesmo série-paralelo. Leia mais sobre os tipos de conexões de fonte de alimentação neste artigo.

Conexão serial

É assim que uma conexão paralela de painéis solares se parece. Neste caso, a corrente de saída é adicionada e a tensão permanece a mesma.

conexão paralela de painéis solares

Conexão paralela

Se você quiser aumentar a tensão, deve conectar os painéis em série. Neste caso, as tensões recebidas de cada painel solar serão somadas.

conexão em série de painéis solares

Conexão serial-paralela

Se você quiser aumentar a tensão e a corrente de saída, neste caso, conecte os painéis em série-paralelo

conexão série-paralela de painéis solares

Pilhas de polímero e orgânicas

Módulos baseados em polímeros e materiais orgânicos se espalharam nos últimos 10 anos, eles são criados na forma de estruturas de filme, cuja espessura raramente ultrapassa 1 mm. Sua eficiência é próxima a 15% e seu custo é várias vezes menor do que seus equivalentes cristalinos.

Benefícios:

1. Baixo custo de produção.
2. Formato flexível (rolo).

A desvantagem dos painéis feitos desses materiais é a diminuição da eficiência em longas distâncias. Mas esse problema ainda está sendo pesquisado e a produção está em constante modernização para eliminar as desvantagens que podem aparecer na geração existente desse tipo de bateria em 5 a 10 anos.

Como fazer a escolha certa?

Para os proprietários localizados no continente europeu, a escolha é bastante simples - é um policristal ou um monocristal de silício. Ao mesmo tempo, com áreas limitadas, vale a pena fazer uma escolha a favor dos painéis monocristalinos, e na ausência de tais restrições - a favor das baterias policristalinas. Na hora de escolher um fabricante, parâmetros técnicos de equipamentos e sistemas adicionais, vale a pena entrar em contato com empresas que se dedicam tanto à venda quanto à instalação de kits. Lembre-se de que, independentemente do fabricante, a qualidade dos sistemas dos "principais" fabricantes provavelmente não diferirá, portanto, não se deixe enganar por estudar a política de preços.

Se você decidir solicitar uma instalação chave na mão de uma "fazenda solar", tenha em mente que os próprios painéis no pacote de tais serviços levarão apenas 1/3 do custo total, e o retorno será próximo de:

1. Uma escolha econômica, mas eficaz, serão os painéis da Amerisolar, o modelo policristalino se chama AS-6P30 280W, tem tamanho de 1640x992 mm e produz, respectivamente, 280 W de potência. A eficiência do módulo é de 17,4%. Das desvantagens - a garantia é de apenas 2 anos. Mas o custo é de ∼7 mil rublos.
2. O módulo RS 280 POLY da chinesa Runda será semelhante em capacidade, o custo é ainda menor - cerca de 6 mil rublos.
3. Se o espaço for limitado, deve-se prestar atenção ao produto da LEAPTON SOLAR - LP72-375M PERC, a eficiência é de 19,1%, e com as dimensões 1960x992 mm obtemos 375 W de energia na saída. O custo dessa bateria será de cerca de 10 mil rublos.
4. Outra opção eficaz com dimensões menores, 1686x1016 mm, será um novo produto da LG - NeOn 340 W."Ele não" pode se gabar de uma eficiência de 19,8%, mas não pode se gabar de um custo, será mais da metade maior do que a amostra anterior - cerca de 16 mil rublos.
5. Para quem quer voltar as atenções para o segmento premium, a taiwanesa BenQ lançou no mercado o módulo monocristalino SunForte PM096B00 333W, que produz 333 W de potência na saída, com uma eficiência nominal de 20,4% com dimensões de 1559x1046 mm . Este módulo recebeu um custo impressionante de quase 35 mil rublos.

Por que a eficiência é tão importante?

A eficiência ganha grande importância no cálculo da área que você pode usar para um sistema de painéis solares. Com tamanhos comparáveis ​​dos módulos descritos da Amerisolar AS-6P30 280W (1,63 metros quadrados) e NeOn 340 W da LG (1,71 metros quadrados), a diferença de potência por metro quadrado na saída será de 15,6%. Por um lado, isso pode não parecer muito eficaz, dada a diferença de preço superior a duas vezes, mas no caso de espaço limitado ou um ambiente mais agressivo, pode mudar sua escolha a favor deste fabricante conhecido.

O aumento da eficiência enfatiza não apenas a eficiência da tecnologia de fabricação, mas também os materiais de qualidade usados ​​na fabricação. Isso pode afetar a vida útil dos dispositivos, a resistência dos painéis à chamada degradação. Não se esqueça também das obrigações de garantia do fabricante. Com escritórios de representação e serviços de garantia em quase todos os cantos do mundo, a LG poderá se orgulhar de uma abordagem mais leal aos clientes e do cumprimento de suas obrigações.

Controlador, resistor e inversor

• Controlador é necessário para conectar as baterias à rede. Ele controla a carga.

• Resistor absorve o excesso de geração de energia.

• Inversor é necessária para o abastecimento normal da rede elétrica, exceto nos casos em que é necessária a alimentação de receptores que operam em tensão contínua e não em tensão alternada.

Claro, é difícil entender todos os meandros de uma bateria solar. Mas esperamos que você encontre as respostas nas páginas do nosso site. O trabalho das células solares pode ser mais claramente entendido a partir dos diagramas gráficos.