باتری خورشیدی - ترکیبی از مبدل های فوتوالکتریک (فوتوسل ها) - دستگاه های نیمه هادی که مستقیماً انرژی خورشیدی را به جریان الکتریکی مستقیم تبدیل می کنند ، برخلاف جمع کننده های خورشیدی که مواد گرمایشی تولید می کنند.
وسایل مختلفی که امکان تبدیل تابش خورشیدی به انرژی حرارتی و الکتریکی را می دهند ، هدف مطالعه انرژی خورشیدی است (از یونان هلیوس. Ήλιος ، هلیوس - خورشید). تولید سلولهای فتوولتائیک و کلکتورهای خورشیدی در جهات مختلف در حال توسعه است. صفحات خورشیدی در اندازه های مختلفی قرار می گیرند: از میکروکولکولرهای داخلی گرفته تا ماشینها و ساختمانهای بام.
داستان
در سال 1842 ، الكساندر ادموند بكرل اثر تبدیل نور به برق را كشف كرد. چارلز فریتس استفاده از سلنیوم را برای تبدیل نور به برق شروع کرد. اولین نمونه های اولیه از پانل های خورشیدی توسط فوتوشیمیست ایتالیایی Giacomo Luigi Chamican ساخته شد.
25 مارس 1948 ، کارشناسان آزمایشگاههای بل از ایجاد اولین پانل های خورشیدی مستقر در سیلیکون برای تولید جریان الکتریکی خبر دادند. این کشف توسط سه کارمند شرکت - کالوین ساوتر فولر (کالوین ساوتر فولر) ، داریل چاپین (داریل چاپین) و جرالد پیرسون (جرالد پیرسون) انجام شده است. در حال حاضر پس از 10 سال ، در 17 مارس 1958 ، ماهواره با استفاده از باتری های خورشیدی ، Avangard-1 ، در ایالات متحده به بهره برداری رسید. در 15 مه 1958 ماهواره ای با استفاده از باتریهای خورشیدی ، Sputnik-3 نیز در اتحاد جماهیر شوروی آغاز به کار کرد.
آنچه در مورد پنل های خورشیدی باید بدانید
"باتری خورشیدی" عبارتی است که مجموعه ای از چندین سلول خورشیدی را نشان می دهد ، که اساس آن مواد نیمه هادی است که به طور مستقیم انرژی خورشید را به جریان مستقیم تبدیل می کنند. به این روش اثر فوتوالکتریک گفته می شود. پس از تسلط این پدیده میکروفیزیکی در سطح آزمایشگاه ، این صنعت همچنین بر تولید ماژول های خورشیدی سیلیکون تسلط یافت. بهره وری از پانل های خورشیدی - 18-22٪. اتصال فوتوسل ها در آنها سریال و موازی است.
قاب که در آن قرار گرفته اند از مواد دی الکتریک ساخته شده است.
طرح اتصال پنل های خورشیدی برای یک خانه تابستانی و یک خانه خصوصی. عملکرد صحیح سیستم تحت تأثیر انتخاب صحیح کلیه اجزای مدار نیروگاه قرار دارد. کیفیت ماژول هایی که باتری خورشیدی را تشکیل می دهند بستگی به موفقیت مسیری که توسط فوتون ها از خورشید به زمین طی شده با موفقیت به اتمام رسیده اند.
با قرار گرفتن در معرض تابش نور در این تله ، آنها بخشی از مدار الکتریکی با جریان مستقیم می شوند. علاوه بر این ، بسته به کار ، انرژی انباشته شده در باتری ها انباشته می شوند و یا آنها را به یک جریان الکتریکی متناوب تبدیل می کنند که دارای پریز 220 ولت باشد.
انواع پانل های خورشیدی
براساس نوع مورد استفاده در ساخت نیمه هادی های سیلیکون ، ماژول های پانل های خورشیدی به دو دسته تقسیم می شوند: چندبلوری , تک بلور .
اولی ها به دلیل وجود کریستال های متفاوت نیستند و به شکل مربع مسطح با سطح متنوع هستند. ذوب سیلیکون برای ساخت آنها استفاده می شود. ابتدا مواد اولیه را به اشکال مخصوص ریخته می شود ، سپس بلوک های بدست آمده با ذوب در صفحات مربع خرد می شوند. در طی فرآیند تولید ، جرم سیلیکون مذاب در معرض خنک کننده تدریجی قرار می گیرد.
تابلوهای مونوكریستالی كارایی بیشتری دارند و در اندازه های مشابه انرژی بیشتری تولید می كنند ، اما پانل های كریستالی ارزان تر هستند.این ماژول از 36 یا 72 صفحه كریستالی تشکیل شده است. یک صفحه شامل مجموعه ای از گره ها است. این فناوری نسبتاً ساده است ، استفاده از تجهیزات گران قیمت را شامل نمی شود و نیاز به سرمایه گذاری های کلان مالی ندارد. منهای این ماژول ها یکی است - بازده از 18٪ تجاوز نمی کند.
تقاضای غالب برای آنها با این واقعیت توضیح می دهد که آنها ارزان تر هستند. بر خلاف نمونه های قبلی ، سطح پانل های تک کریستالی یکدست است. این صفحات نازک هستند که به صورت برش مربع در گوشه ها قابل تشخیص هستند. برای به دست آوردن آنها ، یک بلور سیلیکون به صورت مصنوعی رشد می کند. سلولهای خورشیدی مورد استفاده در این حالت از سیلندرهای سیلیکون تشکیل شده اند.
با پیرایش شمش های سیلیکون از هر طرف ، عملکرد بهبود می یابد. این فرآیند پرهزینه اما پربار است. بازده عناصر تک بلوری می تواند به 22٪ برسد. هزینه آنها در مقایسه با پلی کریستال در منطقه 10٪ بیشتر است.
باتری خورشیدی چیست؟
باتری خورشیدی (SB) چند ماژول فتوولتائیک است که با استفاده از رسانای الکتریکی در یک دستگاه ترکیب می شوند.
و اگر باتری از ماژول ها تشکیل شده باشد (که به آنها پانل نیز گفته می شود) ، سپس هر ماژول از چندین سلول خورشیدی (که سلول نامیده می شوند) تشکیل شده است. سلول خورشیدی یک عنصر کلیدی است که در قلب باتری ها و کل تاسیسات خورشیدی قرار دارد.
عکس سلولهای خورشیدی با قالبهای مختلف را نشان می دهد.
اما مونتاژ پانل فتوولتائیک.
در عمل ، سلول های فتوولتائیک همراه با تجهیزات اضافی ، که برای تبدیل جریان به کار می رود ، برای انباشت آن و توزیع بعدی آن بین مصرف کنندگان استفاده می شود. دستگاه های زیر در کیت انرژی خورشیدی خانگی گنجانده شده است:
- پنل های فتوولتائیک عنصر اصلی سیستم است که هنگام برخورد نور خورشید از آن ، برق تولید می کند.
- باتری قابل شارژ یک وسیله ذخیره انرژی است که به مصرف کنندگان این امکان را می دهد تا حتی در همان ساعاتی که SB آن را تولید نمی کند (به عنوان مثال در شب) از برق جایگزین استفاده کنند.
- کنترلر - دستگاهی که وظیفه شارژ به موقع باتری ها را دارد ، ضمن اینکه از باتری در برابر شارژ شدن و تخلیه عمیق محافظت می کند.
- اینورتر مبدل انرژی الکتریکی است که به شما امکان می دهد جریان متناوب را در خروجی با فرکانس و ولتاژ مورد نیاز دریافت کنید.
بصورت شماتیک ، یک منبع تغذیه خورشیدی به شرح زیر است.
این طرح بسیار ساده است ، اما برای اینکه کارآمد باشد ، لازم است پارامترهای عملیاتی تمام دستگاه های درگیر در آن را به درستی محاسبه کرد.
عناصر و اصل عملکرد پانل های خورشیدی
وظیفه باتری خورشیدی تبدیل انرژی پرتوهای خورشید به الکتریسیته است که دستگاه های خانگی و صنعتی را تغذیه می کند. بهره برداری از نیروگاه خورشیدی ، در اصل ، مطابق همان طرح به عنوان یک معمولی انجام می شود.
پنل خورشیدی از 5 عنصر تشکیل شده است که اولین مؤلفه نصب خورشیدی پانل های عکس است.
دستگاه های نیمه هادی که از آنها تشکیل شده اند ، مستقیماً انرژی یک بدن آسمانی را به یک جریان الکتریکی ثابت تبدیل می کنند. قدرت و ولتاژ پانل های خورشیدی می تواند متفاوت باشد ، اما همیشه مضرب 12 ولت است. باتری خورشیدی مجموعه ای از واحدهای مدولار است. باتری ها را در مکان هایی که برای تابش مستقیم نور خورشید در دسترس هستند قرار دهید.
به منظور تنظیم و کنترل عملکرد پانل های خورشیدی ، دستگاه هایی مانند باتری ، اینورتر و کنترلر در مدار قرار دارند. باتری نقش سنتی خود در سیستم را انجام می دهد - در برق ذخیره می شود. این اتفاق در حین کار وسایل برقی خانگی از یک شبکه متمرکز رخ می دهد ، و هنگامی که برق بیش از حد هنگام تغذیه خانه به طور کامل از ماژول خورشیدی رخ می دهد.
فروشگاه انرژی انرژی مدار را با چنین میزان برق تأمین می کند تا یک ولتاژ پایدار به طور مداوم در آن حفظ شود. به عنوان یک قاعده ، یک جفت باتری در مدار گنجانده شده است - اولیه و پشتیبان. اولین ، با انباشت برق ، بلافاصله آن را به شبکه برق می فرستد.
دوم فقط پس از افت ولتاژ در شبکه ، انرژی انباشته شده را از دست می دهد. در اکثر اوقات ، نیاز به باتری پشتیبان در هوای کم نور آفتابی یا شب هنگام ایجاد پنل های عکس ایجاد می شود.
طرح صحیح اتصال پنل های خورشیدی نوعی واسطه بین پنل خورشیدی و باتری ها کنترلر است. این دستگاه الکترونیکی عملکردی دارد که شارژ و تخلیه باتری را کنترل می کند و همچنین این فرایند را کنترل می کند.
در ساعات مختلف روز ، یک واحد سطح از طرق مختلف توسط خورشید تابش می شود. بنابراین ، ولتاژ خروجی توسط پنل نیز تغییر می کند. برای شارژ باتری در حد طبیعی ، ولتاژ لازم است ، که مقدار آن محدود به یک محدوده مشخص است. جمع کننده خورشیدی بی نظمی ناشی از تلقیح را از بین می برد. وجود چنین دستگاهی شارژ مجدد باتری را با جوش بعدی آن محروم می کند. همچنين ، كنترلكننده اجازه كاهش دريافت انرژي زير حد معمول را نخواهد داد كه اين امر باعث تضمين عملكرد كل سيستم انرژي مي شود.
محاسبه پانل های فتوولتائیک
اولین چیزی که شما باید هنگام برنامه ریزی برای محاسبه طراحی مبدل های فتوولتائیک (پنل های خورشیدی) بدانید ، میزان برق است که توسط تجهیزات متصل به پنل های خورشیدی مصرف می شود. با جمع بندی توان نامی مصرف کنندگان آینده انرژی خورشیدی ، که در وات (W یا kW) اندازه گیری می شود ، می توانیم از میانگین مصرف ماهانه مصرف برق - W * h (kW * h) استفاده کنیم. و قدرت مورد نیاز باتری خورشیدی (W) بر اساس مقدار بدست آمده تعیین می شود.
به عنوان مثال ، لیستی از تجهیزات الکتریکی را در نظر بگیرید که توسط یک نیروگاه خورشیدی کوچک با ظرفیت 250 وات می توان انرژی لازم را تأمین کرد.
این جدول از سایت یکی از تولید کنندگان پانل های خورشیدی گرفته شده است.
بین مصرف انرژی روزانه - 950 W * ساعت (0.95 کیلو وات * ساعت) و توان باتری خورشیدی - 250 W نامتناسب است ، که در طول کار مداوم باید 6 کیلو وات * ساعت برق در روز تولید کند (که بسیار بیشتر از نیازهای مشخص شده است). اما از آنجا که ما به طور خاص در مورد پنل های خورشیدی صحبت می کنیم ، باید به خاطر داشته باشیم که این دستگاه ها می توانند قدرت پلاک نام خود را فقط در روز (از حدود 9 تا 16 ساعت) و حتی در یک روز روشن توسعه دهند. در هوای ابری ، تولید برق نیز به طرز چشمگیری کاهش می یابد. و در صبح و عصر ، میزان برق تولید شده توسط باتری از 30/30٪ از میانگین نرخ روزانه تجاوز نمی کند. علاوه بر این ، قدرت نامی را می توان از هر سلول تنها در صورت وجود شرایط بهینه برای این امر بدست آورد.
چرا باتری 60 وات دارد و 30 عدد می دهد؟ مقدار 60 وات توسط تولید کنندگان سلول در طی تلقیح در 1000 W / m² و دمای باتری 25 درجه ثابت شده است. چنین شرایطی در زمین و حتی بیشتر در روسیه مرکزی وجود ندارد.
تمام این موارد زمانی در نظر گرفته می شود که یک منبع تغذیه مشخص در طراحی پانل های خورشیدی قرار داده شود.
اکنون بیایید در مورد نشانگر قدرت از 250 کیلو وات صحبت کنیم. پارامتر مشخص شده برای اصلاح نابرابر بودن تابش خورشیدی تمامی اصلاحات را در نظر می گیرد و داده های متوسط را بر اساس آزمایش های عملی نشان می دهد. یعنی: اندازه گیری توان در شرایط مختلف کار باتری و محاسبه میانگین روزانه آن.
هنگامی که میزان مصرف را می دانید ، سلول های فتوولتائیک را بر اساس قدرت مورد نیاز ماژول ها انتخاب کنید: هر 100 وات ماژول 400-500 Wh * ساعت در روز تولید می کند.
ما بیشتر پیش می رویم: با دانستن میانگین تقاضای روزانه برق ، می توانیم انرژی خورشیدی مورد نیاز و تعداد سلولهای کار را در یک پنل فتوولتائیک محاسبه کنیم.
در انجام محاسبات بیشتر ، ما به داده های جداولی که از قبل برای ما آشنا هستند تمرکز خواهیم کرد. بنابراین ، فرض کنید که کل مصرف برق تقریباً 1 کیلووات ساعت در روز (0.95 کیلو وات ساعت) است. همانطور که قبلاً می دانیم ، به باتری خورشیدی با توان حداقل 250 وات نیاز خواهیم داشت.
فرض کنید شما قصد دارید از سلولهای فتوولتائیک با توان اسمی 1.75 W برای مونتاژ ماژولهای کار استفاده کنید (قدرت هر سلول با محصول قدرت و ولتاژ فعلی که سلول خورشیدی تولید می کند تعیین می شود). توان 144 سلول در چهار ماژول استاندارد (هر 36 سلول) با 252 وات برابر خواهد بود. به طور متوسط ، با چنین باتری ما 1 - 1.26 کیلو وات ساعت برق در روز یا 30 - 38 کیلو وات ساعت در هر ماه دریافت می کنیم. اما در روزهای خوب تابستان است ، در زمستان حتی این مقادیر همیشه نمی توانند بدست آورند. علاوه بر این ، در عرض های شمالی ، نتیجه ممکن است کمی پایین تر ، و در جنوب - بالاتر باشد.
پنل های خورشیدی وجود دارد - 3.45 کیلو وات. آنها به طور موازی با شبکه کار می کنند ، بنابراین بهره وری حداکثر ممکن است:
این داده ها کمی بالاتر از حد متوسط هستند ، زیرا خورشید بزرگتر از حد معمول بود. اگر سیکلون طولانی باشد ، ممکن است تولید در ماه زمستان از 100-150 کیلو وات ساعت نباشد.
مقادیر نشان داده شده کیلووات است ، که می توان مستقیم از پنل های خورشیدی بدست آورد. چه مقدار انرژی به مصرف کنندگان نهایی می رسد - این به ویژگی های تجهیزات اضافی ساخته شده در سیستم منبع تغذیه بستگی دارد. بعداً در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.
همانطور که مشاهده می کنید ، تعداد سلولهای خورشیدی مورد نیاز برای تولید یک نیروی معین می تواند تقریباً تقریباً محاسبه شود. برای محاسبات دقیق تر ، توصیه می شود از برنامه های ویژه و ماشین حساب های خورشیدی آنلاین استفاده کنید تا بسته به بسیاری از پارامترها (از جمله موقعیت جغرافیایی سایت شما) در تعیین توان باتری مورد نیاز خود تعیین کنید.
اگر برای اولین بار امکان محاسبه درست پانل های فتوولتائیک امکان پذیر نبود (و افراد غیر حرفه ای نیز اغلب با مشکل مشابهی روبرو می شوند) ، این مهم نیست. توان گمشده را می توان همیشه با نصب چندین فوتوسل اضافی ایجاد کرد.
سه نوع دستگاه وجود دارد:
روشن خاموش - دستگاههایی که بسته به میزان ولتاژ در پایانه های آن ، باتری را به باتری خورشیدی وصل یا جدا می کنند. میزان شارژ به طور پایدار در 70٪ نگه داشته می شود.
کنترلر PWM - مدولاسیون به شما امکان می دهد در آخرین مرحله شارژ ، 100٪ شارژ باتری را بدست آورید.
MRI - این دستگاه ها پارامترهای انرژی دریافتی از پنل های خورشیدی را به مناسب ترین برای شارژ باتری تبدیل می کنند و باعث افزایش راندمان آن تا 30٪ می شوند.
معکوس کننده - واحدی که جریان مستقیم دریافت شده از ماژول های خورشیدی را به ولتاژ متناوب 220 ولت تبدیل می کند.
این دقیقاً تفاوت بالقوه ای است که در بیشتر انواع لوازم خانگی کار می کند. اینورترها در سه نسخه مستقل ، شبکه ، ترکیبی در دسترس هستند. اولین نفر با شبکه برق خارجی تماس نمی گیرد. شبکه (شبکه) فقط با یک شبکه متمرکز کار می کند.
علاوه بر عملکرد تبدیل ، اینورترها می توانند دامنه جریان ، فرکانس ولتاژ و سایر پارامترهای شبکه را تنظیم کنند. اینورتر ترکیبی (ترکیبی) عملکرد تجهیزات شبکه مستقل و شبکه را دارد. هنگامی که منبع تغذیه مرکزی کار می کند ، حداکثر توان را از باتری خورشیدی می گیرد و اگر شبکه عمومی قطع شود ، کاملاً خودمختار کار می کند.
انواع سلولهای فتوولتائیک
با کمک این فصل ، سعی خواهیم کرد تصورات غلط در مورد مزایا و مضرات رایج ترین سلولهای فتوولتائیک را برطرف کنیم. این کار انتخاب دستگاه مناسب را برای شما آسانتر می کند. ماژول های سیلیکونی تک کریستالی و پلی کریستالی برای صفحه های خورشیدی امروزه به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.
این همان چیزی است که یک سلول خورشیدی استاندارد (سلول) از یک ماژول تک کریستالی به نظر می رسد ، که می توان آن را با دقت در گوشه های باریک تشخیص داد.
در زیر عکسی از سلول پلی کریستالی مشاهده شده است.
کدام ماژول بهتر است؟ کاربران FORUMHOUSE به طور جدی در مورد این موضوع استدلال می کنند.شخصی معتقد است که ماژول های پلی کریستالی در هوای ابری کارآمد تر عمل می کنند ، در حالی که پانل های تک رنگ در روزهای آفتابی عملکرد عالی را نشان می دهند.
من یک مونو دارم - 175 وات به خورشید زیر 230 وات می دهم. اما من از آنها امتناع می کنم و به پلی کریستال ها می روم. زیرا وقتی آسمان روشن است ، حداقل از هر کریستالی برق بریزید ، اما هنگامی که هوا ابری است ، معدن اصلاً کار نمی کند.
در این حالت ، همیشه مخالفانی وجود خواهند داشت که پس از انجام اندازه گیری های عملی ، بیانیه ارائه شده را کاملاً رد کنند.
برعکس می کنم: پلی کریستال ها در برابر کم نور بسیار حساس هستند. به محض عبور یک ابر کوچک از خورشید ، بلافاصله بر میزان جریان تولید شده تأثیر می گذارد. ولتاژ ، به هر حال ، عملاً تغییر نمی کند. صفحه تک کریستالی باثبات تر رفتار می کند. با نورپردازی خوب ، هر دو پنل خیلی خوب رفتار می کنند: قدرت اعلام شده هر دو پنل 50 وات است ، هر دوی این 50 ولت مشابه هستند. از اینجا می بینیم که چگونه اسطوره از بین می رود که تک رنگ ها در نور خوب قدرت بیشتری به دست می آورند.
بیانیه دوم مربوط به زندگی سلولهای فتوولتائیک است: سن پلی کریستالها سریعتر از سلولهای تک بلوری است. آمارهای رسمی را در نظر بگیرید: عمر استاندارد پانل های تک کریستالی 30 سال است (برخی از تولید کنندگان ادعا می کنند چنین ماژول هایی می توانند تا 50 سال کار کنند). در عین حال ، مدت کار مؤثر پانل های پلی کریستالی از 20 سال تجاوز نمی کند.
در واقع ، قدرت پانل های خورشیدی (حتی با کیفیت بسیار بالا) با کسری معینی از درصد (0.67٪ - 0.71٪) با هر سال کار کاهش می یابد. در عین حال ، در سال اول بهره برداری ، ممکن است بلافاصله قدرت آنها 2٪ و 3٪ کاهش یابد (به ترتیب برای تابلوهای تک بلوری و پلی کریستالی). همانطور که می بینید ، یک تفاوت وجود دارد ، اما ناچیز است. و اگر در نظر بگیرید که شاخص های ارائه شده تا حد زیادی به کیفیت ماژول های فتوولتائیک بستگی دارند ، می توان تفاوت را کاملاً نادیده گرفت. علاوه بر این ، مواردی وجود دارد که پانل های تک کریستالی ارزان قیمت که توسط تولید کنندگان سهل انگار ساخته شده اند ، تا 20٪ از قدرت خود را در سال اول بهره از دست می دهند. نتیجه گیری: هرچه تولید کننده ماژول های PV مطمئن تر باشد ، محصولات آن از دوام بالاتری برخوردار است.
بسیاری از کاربران پورتال ما ادعا می کنند که ماژول های تک بلور همیشه گران تر از مدل های پلی کریستالی هستند. برای اکثر تولید کنندگان ، تفاوت قیمت (از نظر یک وات قدرت تولید شده) در واقع قابل توجه است ، که باعث می شود خرید عناصر پلی کریستالی جذاب تر شود. نمی توان با این مسئله استدلال کرد ، اما نمی توان با این واقعیت استدلال کرد که راندمان پانل های تک کریستالی بالاتر از پلی کریستال ها است. بنابراین ، با همان قدرت ماژول های کار ، باتری های پلی کریستالی مساحت زیادی خواهند داشت. به عبارت دیگر ، با پیروزی در قیمت ، خریدار عناصر پلی کریستالی می تواند در منطقه از بین برود که در صورت عدم وجود فضای خالی برای نصب SB ، می تواند آن را از چنین مزایایی آشکار محروم کند.
برای بلورهای منفرد معمولی ، راندمان ، به طور متوسط 17٪ -18٪ ، برای پلی - حدود 15٪ است. تفاوت 2٪ -3٪ است. اما از نظر مساحت ، این اختلاف 12٪ -17٪ است. در مورد پنل های آمورف ، تفاوت حتی واضح تر است: با کارآیی آنها 8-10٪ ، یک صفحه تك بلور می تواند نیمی از آمورف باشد.
تابلوهای آمورف نوع دیگری از سلولهای فتوولتائیک هستند که علیرغم مزایای بارز آن هنوز محبوبیت چندانی پیدا نکرده اند: ضریب کم مصرف با افزایش دما ، امکان تولید برق حتی در نور بسیار کم ، ارزان بودن نسبی یک کیلووات انرژی تولید شده و غیره . و یکی از دلایل پایین بودن محبوبیت در کارآیی بسیار محدود آنهاست. ماژول های آمورف نیز به ماژول های انعطاف پذیر گفته می شوند. ساختار انعطاف پذیر نصب ، جداسازی و ذخیره سازی آنها را تا حد زیادی تسهیل می کند.
من نمی دانم این بی نظیر چه کسی تبلیغ می کند. راندمان آنها کم است ، آنها تقریباً دو برابر فضای بیشتری را اشغال می کنند ، در حالی که با افزایش سن ، راندمان مانند بلورین کاهش می یابد. ماژول های کلاسیک برای 25 سال کار با از دست دادن راندمان 20٪ طراحی شده اند. آمورف تاکنون تنها یک مورد اضافی دارد: آنها مانند شیشه سیاه به نظر می رسند (می توانید تمام نمای را با چنین مواردی بپوشانید).
انتخاب موارد کار برای ساخت پانل های خورشیدی ، قبل از هر چیز ، شما باید روی شهرت سازنده آنها تمرکز کنید. از این گذشته ، ویژگی های عملکرد واقعی آنها به کیفیت بستگی دارد. همچنین نباید از شرایطی که نصب ماژول های خورشیدی انجام می شود ، چشم پوشی کرد: اگر فضای اختصاصی برای نصب پانل های خورشیدی محدود باشد ، توصیه می شود از بلورهای منفرد استفاده کنید. اگر کمبود فضای خالی وجود ندارد ، به پانل های پلی کریستالی یا آمورف توجه کنید. دومی ممکن است حتی بیشتر از پانل های بلوری عملی باشد.
با خرید تابلوهای آماده از تولید کنندگان می توانید کار ساخت پانل های خورشیدی را بسیار ساده کنید. برای کسانی که ترجیح می دهند همه چیز را با دست خود ایجاد کنند ، روند ساخت ماژول های خورشیدی در ادامه این مقاله توضیح داده خواهد شد. همچنین در آینده ای نزدیک قصد داریم تا در مورد معیارهایی که با استفاده از آنها می توان باتری ، کنترلر و اینورتر را انتخاب کرد ، صحبت کنیم - دستگاه هایی که بدون آنها هیچ باتری خورشیدی نمی تواند به طور کامل کار کند. برای به روزرسانی در مورد فید مقاله ما با ما همراه باشید.
این عکس 2 پنل را نشان می دهد: یک کریستال منفرد خانگی 180 W (سمت چپ) و پلی کریستالی از سازنده 100 W (سمت راست).
در مورد موضوع مربوطه می توانید از پرطرفدارترین منابع انرژی جایگزین مطلع شوید که برای بحث در پورتال ما باز است. در بخش ساخت یک خانه خودمختار ، می توانید چیزهای جالب زیادی در مورد انرژی جایگزین و پنل های خورشیدی به طور خاص یاد بگیرید. یک فیلم کوچک در مورد عناصر اصلی یک ایستگاه برق خورشیدی استاندارد و در مورد ویژگی های نصب پانل های خورشیدی خواهد گفت.
انواع ماژول های پنل خورشیدی
پانل های خورشیدی-ماژول ها از سلول های خورشیدی جمع می شوند ، در غیر این صورت - مبدل های فوتوالکتریک. PEC دو نوع استفاده گسترده ای پیدا کرده اند.
آنها در انواع نیمه هادی سیلیکون مورد استفاده برای ساخت آنها متفاوت است:
- پلی کریستالی اینها سلولهای خورشیدی هستند که توسط خنک کننده طولانی مدت از ذوب سیلیکون ساخته می شوند. یک روش تولید ساده مقرون به صرفه بودن قیمت را تعیین می کند ، اما عملکرد گزینه پلی کریستالی از 12٪ تجاوز نمی کند.
- تک رنگ اینها عناصری هستند که با برش صفحات نازک از یک بلور سیلیکون مصنوعی رشد یافته بدست می آیند. پربارترین و گرانترین گزینه. با بهره وری متوسط در منطقه 17٪ ، می توانید فوتوسل های تک کریستالی با عملکرد بالاتر را پیدا کنید.
سلولهای خورشیدی پلی کریستالی از یک شکل مربع مسطح با یک سطح ناهمگن. گونه های تک رنگ شبیه مربعات ساختار سطح نازک و همگن با گوشه های بریده شده (مربع شبه) هستند.
پنل های نسخه اول با همان قدرت بزرگتر از نسخه دوم به دلیل کارایی پایین تر است (18٪ در مقابل 22٪). اما درصد ، به طور متوسط ، ده ارزان تر و در تقاضای غالب است.
می توانید در مورد قوانین و تفاوت های ظریف در انتخاب پنل های خورشیدی برای تأمین انرژی برای گرمایش خودمختار اینجا بخوانید.
اصل کار باتری خورشیدی
این دستگاه برای تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به برق طراحی شده است. این عمل اثر فوتوالکتریک نام دارد. نیمه هادی ها (ویفرهای سیلیکونی) که برای ساخت عناصر به کار می روند ، دارای الکترونهایی با بار مثبت و منفی هستند و از دو لایه تشکیل شده اند: n- لایه (-) و لایه p (+). الکترونهای بیش از حد تحت تأثیر نور خورشید از لایه ها جدا می شوند و فضاهای خالی را در یک لایه دیگر اشغال می کنند. این باعث می شود الکترون های آزاد به طور مداوم حرکت کنند ، از یک صفحه به صفحه دیگر منتقل می شوند ، برق تولید می کنند ، که در باتری انباشته می شود.
نحوه کار باتری خورشیدی تا حد زیادی به دستگاه آن بستگی دارد. در ابتدا سلولهای خورشیدی از سیلیکون ساخته می شدند. آنها هنوز هم بسیار محبوب هستند ، اما از آنجا که فرایند تمیز کردن سیلیکون بسیار پر زحمت و گران است ، مدل هایی با فوتوسل های جایگزین از ترکیبات کادمیوم ، مس ، گالیم و ایندیوم تولید می شوند ، اما تولیدی کمتری دارند.
بهره وری از پانل های خورشیدی با توسعه فن آوری افزایش یافته است. تا به امروز ، این رقم از یک درصد ، که در آغاز قرن ثبت شده بود ، به بیش از بیست درصد افزایش یافته است. این به ما امکان می دهد که این روزها نه تنها برای نیازهای داخلی بلکه برای تولید از تابلوها استفاده کنیم.
مشخصات فنی
دستگاه باتری خورشیدی بسیار ساده است و از چندین مؤلفه تشکیل شده است:
- مستقیماً سلولهای خورشیدی / پنل خورشیدی ،
- اینورتر که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند ،
- کنترل کننده سطح باتری.
باتری های پنل های خورشیدی باید با در نظر گرفتن عملکردهای لازم خریداری شوند. آنها انباشته و برق را جمع می کنند. جوراب زنانه ساقه بلند و مصرف در طول روز اتفاق می افتد و شب ها بار جمع شده فقط مصرف می شود. بنابراین ، یک منبع انرژی مداوم و مداوم وجود دارد.
شارژ بیش از حد و تخلیه باتری عمر باتری آن را کوتاه می کند. کنترل کننده شارژ خورشیدی با رسیدن به حداکثر پارامترها ، به طور خودکار تجمع انرژی در باتری را متوقف می کند و در صورت وجود تخلیه قوی ، بار دستگاه را جدا می کند.
(تسلا Powerwall - باتری 7 پنل خورشیدی 7 کیلو وات - و شارژ خانه برای وسایل نقلیه برقی)
اینورتر شبکه برای پانل های خورشیدی مهمترین عنصر طراحی است. این انرژی دریافتی از نور خورشید را به جریان متناوب ظرفیتهای مختلف تبدیل می کند. یک مبدل همزمان ، ولتاژ خروجی یک جریان الکتریکی را در فرکانس و فاز با یک شبکه ثابت ترکیب می کند.
فوتوسل ها هم به صورت سری و هم به موازات قابل اتصال هستند. گزینه دوم پارامترهای قدرت ، ولتاژ و جریان را افزایش می دهد و به دستگاه اجازه می دهد تا کار کند ، حتی اگر یک عنصر عملکرد را از دست دهد. مدل های ترکیبی با استفاده از هر دو طرح ساخته می شوند. طول عمر صفحات حدود 25 سال است.
نصب خورشیدی
اگر از سازه ها برای تأمین انرژی در فضاهای مسکونی استفاده شود ، محل نصب باید با دقت انتخاب شود. اگر تابلوها توسط ساختمانهای بلند یا درختان محصور شده باشند ، بدست آوردن انرژی لازم دشوار خواهد بود. آنها باید در جایی قرار بگیرند که جریان نور خورشید حداکثر باشد ، یعنی به سمت جنوب. طراحی بهتر است در یک زاویه نصب شود ، زاویه آن برابر با عرض جغرافیایی محل قرارگیری سیستم است.
پنل های خورشیدی باید به گونه ای قرار گیرند که مالک بتواند بطور دوره ای سطح گرد و غبار و خاک یا برف را تمیز کند ، زیرا این باعث می شود توانایی کمتری در تولید انرژی وجود داشته باشد.
تامین انرژی ساختمانها
پنل های خورشیدی به اندازه بزرگ ، مانند کلکتورهای خورشیدی ، در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری با تعداد زیاد روزهای آفتابی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. به خصوص در کشورهای مدیترانه ، جایی که روی سقف خانه ها قرار می گیرند ، بسیار محبوب است.
از مارس 2007 ، خانه های جدید در اسپانیا به بخاری های خورشیدی مجهز شده اند تا بسته به موقعیت خانه و میزان مصرف آب مورد انتظار ، از 30٪ تا 70٪ نیازهای آب گرم را بطور مستقل تأمین کنند. ساختمانهای غیر مسکونی (مراکز خرید ، بیمارستانها و غیره) باید دارای تجهیزات فتوولتائیک باشند.
در حال حاضر سوئیچ شدن به پنل های خورشیدی باعث انتقادات زیادی در بین مردم شده است. این امر به دلیل بالا رفتن قیمت برق ، درهم ریختگی چشم انداز طبیعی است. مخالفان انتقال به پانل های خورشیدی از چنین انتقالی انتقاد می کنند ، زیرا صاحبان خانه ها و زمین هایی که پنل های خورشیدی و نیروگاه های بادی در آن نصب شده اند از دولت یارانه دریافت می کنند ، اما مستاجران عادی این کار را نمی کنند. در همین راستا ، وزارت اقتصاد فدرال آلمان لایحه ای را تدوین کرده است که در آینده نزدیک امکان ایجاد مشوق برای مستاجرین ساکن خانه هایی را فراهم می کند که از طریق تأسیسات فتوولتائیک تأمین می شوند یا نیروگاه های حرارتی را بلوک می کنند. در کنار پرداخت یارانه به صاحبان خانه که از منابع انرژی جایگزین استفاده می کنند ، قرار است یارانه ای به مستاجرانی که در این خانه ها ساکن هستند پرداخت شود.
سطح جاده
- در سال 2014 ، اولین مسیر دوچرخه با انرژی خورشیدی در جهان در هلند افتتاح شد.
- در سال 2016 ، وزیر محیط زیست و انرژی فرانسه ، سگولن رویال اعلام کرد که قصد دارد 1000 کیلومتر راه با پانل های خورشیدی داخلی در برابر شوک داخلی و گرما مقاوم کند. فرض بر این است که 1 کیلومتر از چنین جاده ای قادر به تأمین نیازهای برق 5،000 نفر (به استثنای گرمایش) خواهد بود [منبع غیر معتبری؟] .
- در فوریه سال 2017 ، یک جاده با انرژی خورشیدی توسط دولت فرانسه در روستای نورمن توروره-آ-پرچه افتتاح شد. یک کیلومتر از طول جاده مجهز به 2880 پنل خورشیدی است. چنین پیاده رو برق چراغ های خیابان های روستا را تأمین می کند. این پنل ها سالانه 280 مگاوات برق تولید می کنند. ساخت بخشی از جاده 5 میلیون یورو هزینه داشته است.
- همچنین برای برق رسانی به چراغهای راهنمایی مستقل در جاده ها نیز استفاده می شود
مجموعه کامل نیروگاه های خورشیدی
برای انتخاب اجزای مناسب نیروگاه خود ، باید تعداد دستگاه ها و توان آنها را تعیین کنید. برای وضوح ، بهتر است یک نمونه خاص را در نظر بگیرید: یک کلبه تابستانی واقع در حومه ریازان ، که در آن زندگی می کنند ، از مارس تا سپتامبر وجود دارد.
مجموعه کامل پنل های خورشیدی شامل: پانل های خورشیدی ، اینورتر ، اتصال دهنده ها ، مواد اضافی (کابل ها ، ماشین های اتوماتیک و غیره) می باشد. متوسط مصرف روزانه 10،000 W / ساعت ، بار به طور متوسط 500 وات ، حداکثر بار 1000 وات است. ما بار اوج را محاسبه می کنیم و حداکثر آن را 25٪ افزایش می دهیم: 1000 x 1.25 = 1250 وات.
استفاده از فضا
باتریهای خورشیدی یکی از اصلی ترین راههای تولید انرژی الکتریکی در فضاپیما است: آنها برای مدت طولانی بدون مصرف هیچ ماده ای کار می کنند و در عین حال برخلاف منابع انرژی هسته ای و رادیوایزوتوپ سازگار با محیط زیست هستند.
با این حال ، هنگام پرواز در مسافت بسیار زیاد از خورشید (فراتر از مدار مریخ) ، استفاده از آنها مشکل ساز می شود ، زیرا جریان انرژی خورشیدی به طور معکوس متناسب با مربع فاصله از خورشید است. در مقابل ، هنگام پرواز به زهره و عطارد ، برعکس ، قدرت صفحات خورشیدی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد (در منطقه ونوس 2 بار ، در منطقه عطارد 6 برابر).
ولتاژ فعلی
رایج ترین درجه بندی باتری چند برابر 12 ولت است. چنین اجزای ایستگاه خورشیدی به عنوان کنترل کننده ، اینورتر ، ماژول های خورشیدی برای ولتاژ 12 تا 48 ولت طراحی شده است. وجود باتری های 12 ولت راحت است زیرا در هنگام خرابی ، می توانید آنها را یک بار جایگزین کنید. .
در ولتاژ دو برابر بیشتر ، بر اساس مشخصات کار باتری ، فقط تعویض جفت امکان پذیر است. در یک شبکه 48 ولتی ، باید هر چهار باتری در یک شاخه تغییر کند و 48 ولت از نظر ایمنی الکتریکی در حال حاضر تهدیدی است. از دیدگاه دیگر ، هرچه ولتاژ بالاتر باشد ، سطح مقطع سیم کوچکتر خواهد بود و مخاطبین اطمینان بیشتری خواهند داشت.
هنگام انتخاب امتیاز ، لازم است هم ویژگی های قدرت اینورترها و هم مقدار بار اوج در نظر گرفته شود:
48 ولت - از 3 - 6 کیلو وات ،
24 یا 48 ولت - از 1.5 - 3 کیلو وات ،
12 ، 24 ، 48 ولت - تا 1 ، 5 کیلو وات.
اگر ظرفیت و قیمت باتری تقریباً برابر باشد ، انتخاب باید روی باتری با بالاترین عمق تخلیه مجاز و بیشترین مقدار مجاز فعلی متوقف شود.عمر باتری به طور قابل توجهی افزایش می یابد وقتی که این شاخص از 30 - 50٪ تجاوز نکند.
”معیار اصلی برای انتخاب باتری باید قابلیت اطمینان باشد. در یک مورد خاص ، ولتاژ اولیه 24 ولت خواهد بود.
انتخاب سلولهای خورشیدی
قدرت باتری خورشیدی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود: Pcm = (1000 x Yesut) / (K x Sin) در آن:
Rcm - توان باتری در W ، برابر است با مجموع قدرت پانل های خورشیدی ، 1000 - حساسیت به نور سلول های خورشیدی به کیلو وات / متر مکعب ،
Yesut - میزان مصرف برق مورد نیاز روزانه در کیلووات ساعت (برای منطقه منتخب - 18). ضریب K تمام ضررها را فصلی در نظر می گیرد: برای تابستان - 0.7 ، برای زمستان - 0.5.
گناه - بهمن تابش خورشیدی در کیلو وات ساعت در ساعت بر متر مربع (مقدار جدولی) در مناسب ترین شیب تابلوها. این پارامتر را می توانید در سرویس هواشناسی منطقه بدانید. زاویه بهینه برای نصب پنل های خورشیدی در بهار و پاییز با مقدار عرض جغرافیایی یکسان است.
در تابستان ، 15 درجه باید منفی باشد ، و در زمستان - 15- باید اضافه شود. پانل ها باید خود را به سمت جنوب معطوف کنند. منطقه از نمونه در عرض جغرافیایی 55⁰ واقع شده است.
از آنجا که زمان مورد علاقه ما در مارس-سپتامبر کاهش می یابد ، زاویه تمایل تابستان - 40⁰ نسبت به زمین را به خود اختصاص می دهیم. در این حالت متوسط مقادیر روزانه برای این منطقه 73/4 است.
همه این داده ها را در فرمول جایگزین می کنیم و عمل را انجام می دهیم:
Pcm = 1000 x 12: (0.7 4. 4.73) 3 600 W .
اگر ماژول هایی که باتری را تشکیل می دهند از 100 وات برخوردار باشند ، باید 36 دستگاه خریداری شود. برای قرار دادن آنها به یک سکوی 5 5 5 متر نیاز خواهید داشت و سازه آن حدود 0.3 تن وزن خواهد داشت.
مونتاژ باتری
هنگام تنظیم بسته باتری ، باید تفاوت های زیر را در نظر گرفت: باتری های معمولی در نظر گرفته شده برای اتومبیل برای این منظور مناسب نیست ، کتیبه "SOLAR" باید روی پنل های خورشیدی باشد ، تمام باتری های خریداری شده باید دارای همان پارامترها باشند و ترجیحاً متعلق به همان دسته تولیدی هستند. ، لازم است عناصر را در یک اتاق گرم ، به طور مطلوب - 25⁰ قرار دهید.
خرید باتری های جدید ضروری نیست ، زیرا باتری های استفاده شده نیز برای این منظور عالی هستند. اگر دما به -5⁰ کاهش یابد ، ظرفیت باتری 50٪ کاهش می یابد. در مثال 12 ولت AB با ظرفیت 100 A / ساعت ، می بینید که می تواند برق را به میزان 1200 W به مدت یک ساعت در اختیار مصرف کنندگان قرار دهد.
درست است ، این امر با تخلیه کامل باتری دنبال خواهد شد و این بسیار نامطلوب است. از آنجا که 60٪ به عنوان "طلای متوسط" برای تخلیه در نظر گرفته می شود ، ما برای هر 100 گرم در ساعت با 600 ولت در ساعت (1000 W / h x 60٪) از انرژی ذخیره می کنیم. باتری های اولیه باید از یک منبع ثابت 100٪ شارژ شوند.
ذخیره باید به گونهای باشد که برای پوشاندن بار شب کافی باشد و اگر هوا ابری است ، در این صورت پارامترهای لازم را در طول روز برای کار سیستم فراهم کنید. باتری های بیش از حد نامطلوب هستند زیرا آنها دائماً تحت فشار کمتری قرار می گیرند و ماندگاری کمتری دارند.
مناسب ترین راه حل یک باتری با یک ذخیره انرژی است که میزان مصرف روزانه انرژی را در بر می گیرد. ما کل ظرفیت باتری را تعریف می کنیم: (10،000 W / h: 600 W / h) x 100 A / h = 1667 A / h بنابراین برای تجهیز نیروگاه خورشیدی از یک نمونه خاص ، 16 AB با ظرفیت 100 A / h یا 8 تا 200 مورد نیاز خواهد بود. سریال-موازی.
نحوه انتخاب یک کنترلر
انتخاب کنترلر ویژگی های خاص خود را دارد. یک کنترلر به درستی انتخاب شده باید:
1. برای اطمینان از چنین شارژ چند مرحله ای باتری ها به گونه ای که باعث افزایش عمر سرویس آنها می شود.
2. اتصال / قطع اتصال خودکار AB و باتری خورشیدی را به صورت پشت سر هم با شارژ یا تخلیه انجام دهید.
3. بار را از باتری خورشیدی به باتری و به ترتیب معکوس وصل کنید.
کنترل کننده شارژ خورشیدی باید در با همان باتری ها در یک اتاق باشد.به همین منظور پارامترهای ورودی آن باید با مقادیر مربوط به ماژول های خورشیدی مطابقت داشته باشد و خروجی نیز باید ولتاژ مشابه اختلاف پتانسیل داخل سیستم داشته باشد.
خیلی بستگی به این دارد که آیا کنترلر به درستی انتخاب شده است: عملکرد باتری و کل سیستم خورشیدی به عنوان یک کل. اگر مطمئن هستید که روشنایی مستقیماً از کنترلر دریافت می کند ، می توانید در هنگام خرید اینورتر صرفه جویی کنید - یک گزینه ارزان تر خریداری کنید.
نحوه انتخاب اینورتر وظیفه اینورتر تأمین بار اوج برای مدت طولانی است.
این امر هنگامی ممکن است که ولتاژ ورودی آن با اختلاف احتمالی داخل سیستم یکسان باشد.
بهترین گزینه در هنگام انتخاب اینورتر "اینورتر با عملکرد کنترلر" است. معیارهای زیر دارای اهمیت هستند: شکل موج سینوسی و فرکانس جریان تبدیل شده به جریان متناوب. نزدیکی به سینوسی با فرکانس 50 هرتز ضامن بهره وری بالاتر است.
در حالت ایده آل ، اگر این رقم بالای 90٪ باشد. مصرف شخصی دستگاه باید متناسب با میزان مصرف برق منظومه شمسی باشد. بهترین از همه - تا 1٪ دستگاه باید در برابر بارهای مضاعف با مدت زمان کوتاه مقاومت کند.
نکات و مثال های محاسبه مندرج در مقاله به نصب ایستگاه خورشیدی خانگی کمک می کند. آنها هم برای یک کلبه بزرگ و هم برای خانه های کوچک مناسب هستند.
طرح کار منبع تغذیه خورشیدی
هنگامی که به نامهای رمز و رازآمیز گره هایی که سیستم منبع تغذیه خورشیدی را تشکیل می دهند ، نگاه می کنید ، به پیچیدگی فوق العاده فنی دستگاه می پردازید.
در سطح خرد زندگی فوتون ، اینگونه است. و به وضوح مدار کلی مدار الکتریکی و اصل عملکرد آن بسیار ساده به نظر می رسد. از نورگیرهای بهشت گرفته تا "چراغ ایلیچ" تنها چهار پله وجود دارد.
ماژول های خورشیدی اولین مؤلفه نیروگاه هستند. این پانل های مستطیل نازک هستند که از تعداد معینی از صفحات استاندارد فوتوسل جمع می شوند. تولید کنندگان پانل های عکس را در توان و ولتاژ الکتریکی متفاوت می سازند ، مضرب 12 ولت.
دستگاه های صاف به راحتی روی سطوح در معرض اشعه مستقیم قرار دارند. واحدهای مدولار با اتصال باتری خورشیدی به هم وصل می شوند. وظیفه باتری تبدیل انرژی دریافتی خورشید و تولید یک جریان ثابت از یک مقدار معین است.
دستگاه های ذخیره سازی بار الکتریکی - باتری های پانل های خورشیدی برای همه شناخته شده است. نقش آنها در داخل سیستم تأمین انرژی از خورشید سنتی است. هنگامی که مصرف کنندگان خانگی به یک شبکه متمرکز متصل می شوند ، ذخیره انرژی در برق ذخیره می شود.
آنها همچنین اگر جریان ماژول خورشیدی برای تأمین انرژی مصرف شده در وسایل برقی کافی باشد ، آنها بیش از حد آن را جمع می کنند.
باتری باتری مقدار لازم انرژی را به مدار می دهد و به محض افزایش مصرف آن ، یک ولتاژ پایدار را حفظ می کند. به طور مثال همین اتفاق در شب هنگام با پانل های عکس بیکار یا در هنگام هوای کم نور آفتابی رخ می دهد.
کنترل کننده واسطه الکترونیکی بین ماژول خورشیدی و باتری ها است. نقش آن تنظیم سطح باتری است. دستگاه اجازه نمی دهد که از شارژ مجدد آنها یا شارژ شدن پتانسیل الکتریکی در زیر یک هنجار معین ، که برای عملکرد پایدار کل منظومه شمسی لازم است ، استفاده کند.
در حال تبدیل ، صدای اصطلاح اینورتر برای پانل های خورشیدی به معنای واقعی کلمه توضیح داده شده است. بله ، در واقع این واحد عملکردی را انجام می دهد كه زمانی به نظر می رسید برای مهندسان برق داستانی است.
این جریان مستقیم ماژول خورشیدی و باتری را به جریان متناوب با اختلاف احتمالی 220 ولت تبدیل می کند. این ولتاژ است که برای اکثر قریب به اتفاق وسایل برقی خانگی کار می کند.
بار اوج و متوسط مصرف روزانه انرژی
لذت داشتن ایستگاه خورشیدی خود هنوز هم بسیار است. اولین قدم در مسیر دستیابی به انرژی انرژی خورشیدی تعیین میزان بار بهینه اوج در کیلووات و میانگین مصرف منطقی روزانه انرژی در کیلووات ساعت یک خانه یا کلبه تابستانی است.
بار اوج با نیاز به روشن کردن چندین دستگاه برقی به طور همزمان ایجاد می شود و با توجه به ویژگی های شروع بیش از حد برخی از آنها ، حداکثر قدرت کل آنها تعیین می شود.
محاسبه حداکثر مصرف برق به شما امکان می دهد نیاز حیاتی برای عملکرد همزمان وسایل برقی را شناسایی کنید ، و کدام یک از آنها بسیار کم نیست. این شاخص از ویژگیهای قدرت گره های نیروگاه ، یعنی کل هزینه دستگاه پیروی می کند.
میزان مصرف انرژی روزانه یک وسیله برقی با محصول قدرت فردی آن برای زمانی که از شبکه کار می کند (مصرف برق) به مدت یک روز اندازه گیری می شود. کل مصرف متوسط انرژی روزانه به عنوان مبلغ انرژی مصرفی برق توسط هر مصرف کننده برای یک دوره روزانه محاسبه می شود.
نتیجه مصرف انرژی به منطقی تر کردن مصرف برق خورشیدی کمک می کند. نتیجه محاسبات برای محاسبه بیشتر ظرفیت باتری مهم است. قیمت باتری ، یک جزء قابل توجه در سیستم ، حتی بیشتر از این پارامتر نیز بستگی دارد.
آماده سازی برای محاسبات حساب
اولین ستون ترسیم شده است - شماره سریال. ستون دوم نام دستگاه است. سوم مصرف برق فردی آن است.
ستون ها از چهارم تا بیست و هفتم ساعت روز از ساعت 00 تا 24 است. موارد زیر از طریق خط کسری افقی در آنها وارد می شود:
- در شماره گیر - مدت زمان کار دستگاه در مدت زمان خاص ساعت به صورت اعشاری (0/0) ،
- مخرج دوباره مصرف برق آن است (این تکرار برای محاسبه بارهای ساعتی مورد نیاز است).
ستون بیست و هشتم کل زمانی است که لوازم خانگی در طول روز کار می کنند. در بیست و نهم ، مصرف انرژی شخصی دستگاه در نتیجه ضرب مصرف انرژی فردی توسط زمان کارکرد برای دوره روزانه ثبت می شود.
ستون سی ام نیز استاندارد است - توجه داشته باشید. برای محاسبات میانی مفید است.
مشخصات مصرف کننده
مرحله بعدی محاسبات ، تبدیل یک نوت بوک به مشخصات مصرف کنندگان برق خانگی است. ستون اول مشخص است. در اینجا شماره های خط وجود دارد.
ستون دوم حاوی نام مصرف کنندگان انرژی است. توصیه می شود شروع به پر کردن راهرو با وسایل برقی کنید. موارد زیر اتاقهای دیگر را در جهت عقربه های ساعت یا جهت عقربه های ساعت (به صورت دلخواه) توصیف می کند.
اگر طبقه دوم (و غیره) وجود داشته باشد ، روال همان است: از پله ها - دور تا دور. در عین حال ، نباید دستگاه های راه پله و روشنایی خیابان را فراموش کرد.
بهتر است ستون سوم را با قدرت مقابل نام هر دستگاه برقی در طول راه با دوم پر کنید.
ستون های چهار تا بیست و هفت با هر ساعت روز مطابقت دارد. برای راحتی ، آنها می توانند بلافاصله با خطوط افقی در وسط خطوط از یکدیگر عبور کنند. نیمه های بالایی از خطوط مانند شمارنده هستند ، نیمه های پایانی مخرج هستند.
این ستون ها بصورت خط به صورت کامل پر می شوند. اعداد به صورت انتخابی به عنوان فواصل زمانی در قالب اعشاری (0/0) قالب بندی می شوند که نشان دهنده زمان کارکرد یک وسیله برقی معین در یک دوره ساعتی خاص است. به موازات اعداد ، مخرج با نشانگر قدرت دستگاه گرفته شده از ستون سوم وارد می شوند.
بعد از پر شدن تمام ستون های ساعت ، آنها برای محاسبه ساعات کار روزانه وسایل برقی ، حرکت می کنند و در امتداد خطوط حرکت می کنند. نتایج در سلولهای مربوطه ستون بیست و هشتم ثبت می شوند.
براساس قدرت و زمان کار ، میزان مصرف روزانه همه مصرف کنندگان پی در پی محاسبه می شود. در سلولهای ستون بیست و نهم ذکر شده است.
وقتی تمام سطرها و ستون های مشخصات پر شوند ، جمع آنها را محاسبه می کند. با افزودن توان گرافیکی از مخرج ستونهای ساعت ، بارهای هر ساعت بدست می آید. با جمع بندی میزان مصرف انرژی روزانه ستون بیست و نهم از بالا به پایین ، آنها میانگین میانگین روزانه را می یابند.
این محاسبه شامل مصرف خود سیستم آینده نمی باشد. این فاکتور با استفاده از ضریب کمکی در محاسبات نهایی بعدی در نظر گرفته می شود.
تجزیه و تحلیل و بهینه سازی داده ها
اگر انرژی خورشیدی به عنوان پشتیبان برنامه ریزی شده باشد ، داده ها در مورد مصرف انرژی ساعتی و متوسط مصرف انرژی روزانه به حداقل رساندن مصرف برق خورشیدی گران کمک می کند.
این امر با حذف مصرف کنندگان پرانرژی از مصرف تا احیای منبع تغذیه متمرکز ، به ویژه در ساعات اوج حاصل می شود.
اگر سیستم انرژی خورشیدی به عنوان منبع تغذیه ثابت طراحی شود ، نتایج بارهای ساعتی به جلو رانده می شوند. توزیع مصرف برق در طول روز بسیار مهم است به گونه ای که سطح بسیار زیاد غالب و پایین ترین سطح شکست را از بین ببرد.
محرومیت از اوج ، یکسان سازی حداکثر بارها ، از بین بردن افت شدید مصرف انرژی با گذشت زمان به شما امکان می دهد اقتصادی ترین گزینه ها را برای گره های منظومه شمسی انتخاب کنید و از عملکرد پایدار ، مهمترین ، بدون دردسر ایستگاه خورشیدی اطمینان حاصل کنید.
نقشه ارائه شده تحول بدست آمده را بر اساس مشخصات کامپایل شده برنامه غیرمنطقی بهینه نشان می دهد. شاخص مصرف روزانه از 18 به 12 کیلو وات ساعت ، متوسط بار ساعتی ساعت از 750 به 500 وات کاهش می یابد.
همان اصل بهینه در استفاده از گزینه انرژی از خورشید به عنوان پشتیبان نیز مفید است. بخاطر برخی ناراحتی های موقت ، هزینه کردن برای افزایش قدرت ماژول های خورشیدی و باتری ها ضروری نیست.
انتخاب گره های نیروگاه های خورشیدی
برای ساده تر شدن محاسبات ، نسخه استفاده از باتری خورشیدی را به عنوان منبع اصلی تأمین انرژی الکتریکی در نظر خواهیم گرفت. مصرف کننده خانه ای مشروط در منطقه ریازان خواهد بود ، جایی که آنها دائماً از ماه مارس تا سپتامبر اقامت می کنند.
محاسبات عملی بر اساس داده های برنامه منطقی مصرف انرژی ساعتی منتشر شده در بالا ، استدلال را شفاف می سازد:
- متوسط مصرف انرژی روزانه = 12،000 وات در ساعت.
- متوسط بار مصرف = 500 وات.
- حداکثر بار 1200 وات.
- بار حداکثر 1200 x 1.25 = 1500 وات (+ 25٪).
مقادیر در محاسبات ظرفیت کل دستگاههای خورشیدی و سایر پارامترهای عملیاتی مورد نیاز خواهد بود.
تعیین ولتاژ عملیاتی منظومه شمسی
ولتاژ داخلی هر سیستم خورشیدی بر اساس تعدد 12 ولت است ، به عنوان رایج ترین میزان باتری. گره های ایستگاه های خورشیدی: ماژول های خورشیدی ، کنترل کننده ها ، اینورترها - تحت ولتاژ محبوب 12 ، 24 ، 48 ولت تولید می شوند.
یک ولتاژ بالاتر امکان استفاده از سیمهای تامین کننده مقطع کوچکتر را فراهم می کند - و این قابلیت اطمینان بیشتر مخاطبین است. از طرف دیگر ، باتری های 12 ولت خراب را می توان یک بار تعویض کرد.
در یک شبکه 24 ولت ، با توجه به ویژگی های عملکرد باتری ها ، فقط باید به صورت جفت جایگزین شود. یک شبکه 48 ولتی نیاز به تغییر هر چهار باتری یک شاخه دارد. علاوه بر این ، در 48 ولت خطر ابتلا به شوک الکتریکی وجود دارد.
انتخاب اصلی مقدار اسمی اختلاف پتانسیل داخلی سیستم با خصوصیات قدرت اینورترهای تولید شده توسط صنعت مدرن در ارتباط است و باید بار اوج را در نظر گرفت:
- از 3 تا 6 کیلو وات - 48 ولت ،
- از 1.5 تا 3 کیلو وات - برابر با 24 یا 48 ولت ،
- تا 1.5 کیلو وات - 12 ، 24 ، 48 ولت.
انتخاب بین قابلیت اطمینان سیم کشی و ناراحتی در تعویض باتری ها ، برای مثال ما روی قابلیت اطمینان تمرکز خواهیم کرد. در آینده بر روی ولتاژ عملیاتی سیستم محاسبه شده 24 ولت خواهیم ساخت.
در پزشکی استفاده کنید
دانشمندان کره جنوبی یک سلول خورشیدی زیر جلدی ایجاد کرده اند.برای اطمینان از عملکرد بی وقفه دستگاه های کاشته شده در بدن ، به عنوان مثال ضربان ساز ، می توان یک منبع انرژی مینیاتوری را زیر پوست شخص کاشت کرد. چنین باتری 15 برابر نازک تر از مو است و حتی اگر ضد آفتاب روی پوست اعمال شود ، می توان آن را شارژ کرد.
ماژول های خورشیدی بسته باتری
فرمول محاسبه توان مورد نیاز باتری خورشیدی به شرح زیر است:
Pcm = (1000 * بله) / (k * Sin) ،
- Rcm = توان باتری خورشیدی = قدرت کل ماژول های خورشیدی (پنل ها ، W) ،
- 1000 = حساسیت به نور مبدلهای فوتوالکتریک (کیلو وات / متر مربع)
- بخورید = نیاز به مصرف انرژی روزانه (kW * ساعت ، در مثال ما = 18) ،
- k = ضریب فصلی با در نظر گرفتن کلیه ضررها (تابستان = 0.7 ، زمستان = 0.5) ،
- گناه = مقدار جدول برداری شده از تلقیح (شار تابش خورشیدی) با شیب بهینه پانل (kW * ساعت در متر مربع).
می توانید از ارزش خدمات سنگین منطقه از خدمات هواشناسی منطقه ای مطلع شوید.
زاویه بهینه شیب صفحات خورشیدی برابر با عرض جغرافیایی منطقه است:
- در بهار و پاییز ،
- به علاوه 15 درجه - در زمستان ،
- منهای 15 درجه در تابستان.
منطقه ریازان که در مثال ما در نظر گرفته شده است در عرض جغرافیایی 55 واقع شده است.
برای مدت زمان گرفته شده از مارس تا سپتامبر ، بهترین شیب تنظیم نشده باتری خورشیدی برابر با زاویه تابستان 40 of با سطح زمین است. با این نصب ماژول ها ، میانگین مقادیر روزانه غلظت Ryazan در این مدت 4.73 است. همه شماره ها در آنجا هستند ، بیایید محاسبه را انجام دهیم:
Pcm = 1000 * 12 / (0.7 * 4.73) 600 600 600 وات.
اگر ماژول های 100 واتی را به عنوان پایه باتری خورشیدی در نظر بگیریم ، به 36 مورد از آنها نیاز خواهد بود. وزن آنها 300 کیلوگرم خواهد بود و مساحتی در حدود 5 5 5 متر را اشغال می کنند.
نمودارهای سیم کشی ثابت شده و گزینه های اتصال پنل های خورشیدی در اینجا آورده شده است.
بهره وری از فوتوسل ها و ماژول ها
توان شار تابش خورشیدی در ورودی جو زمین (AM0) حدود 1366 وات در هر متر مربع است (همچنین به AM1 ، AM1.5 ، AM1.5G ، AM1.5D مراجعه کنید). در عین حال ، قدرت خاص تابش خورشیدی در اروپا در هوای بسیار ابری حتی در طول روز می تواند کمتر از 100 W / m / باشد [ منبع 1665 روز مشخص نشده است ] با کمک سلولهای خورشیدی تولید شده معمولی ، امکان تبدیل این انرژی به برق با راندمان 9-24٪ وجود دارد. منبع 1665 روز مشخص نشده است ] در عین حال ، قیمت باتری حدود 1-3 دلار آمریکا برای هر وات قدرت امتیاز خواهد بود. برای تولید برق صنعتی با استفاده از فوتوسل ، قیمت هر کیلو وات ساعت 0.25 دلار خواهد بود.به گفته انجمن فتوولتائیک اروپا (EPIA) ، تا سال 2020 ، هزینه برق تولید شده توسط سیستم های "خورشیدی" به کمتر از 0.10 € در هر کیلووات کاهش می یابد · ساعت برای تأسیسات صنعتی و کمتر از 0.15 € در کیلووات ساعت برای تاسیسات در ساختمانهای مسکونی [ منبع غیر معتبری؟ ] .
سلول های خورشیدی و ماژول ها با توجه به نوع تقسیم می شوند و عبارتند از: تک بلور ، پلی بلورین ، آمورف (قابل انعطاف ، فیلم).
در سال 2009 ، Spectrolab (یک شرکت تابعه بوئینگ) یک سلول خورشیدی را با بازده 41.6٪ نشان داد. در ژانویه 2011 پیش بینی می شد این شرکت با بازده 39٪ وارد بازار سلول های خورشیدی شود. در سال 2011 ، Solar Junction مستقر در کالیفرنیا به راندمان فوتوسل 5.5 × 5.5 میلی متر از 43.5٪ رسید ، که 1.2٪ بیشتر از رکورد قبلی است.
در سال 2012 ، مورگان سولار سیستم Sun Simba را از پلی متیل متاکریلات (پلکسی گلاس) ، ژرمانیوم و گالیم آرسنید ایجاد کرد و توپی را با تابلویی که روی آن فوتوسل نصب شده است ترکیب کرد. راندمان سیستم با پنل ثابت 26-30٪ است (بسته به زمان سال و زاویه قرار گرفتن در آن خورشید) ، دو برابر بیش از راندمان عملی سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکون کریستالی.
در سال 2013 ، شارپ یک لایه نوری سه لایه 4 mm 4 میلی متر را بر اساس گالیم آرسنید ایندیم با راندمان 44.4٪ ایجاد کرد و تیمی از متخصصان موسسه Fraunhofer برای سیستم های خورشیدی ، Soitec ، CEA-Leti و مرکز Helmholtz Berlin ساخته شدند. با استفاده از یک لنز Fresnel یک فوتوسل با بازده 44.7٪ ، بیش از دستاورد خود از 6/43٪ است. منبع غیر معتبری؟ ] در سال 2014 ، موسسه Fraunhofer برای سیستم های خورشیدی پانل های خورشیدی ایجاد کرد که به دلیل تمرکز نور بر روی یک فتوسل بسیار کوچک ، بازده 46٪ بود. منبع غیر معتبری؟ ] .
در سال 2014 دانشمندان اسپانیایی یک سلول فتوولتائیک سیلیکونی تولید کردند که قادر به تبدیل اشعه مادون قرمز خورشیدی به برق است.
جهت امیدوار کننده ، ایجاد فوتوسل های مبتنی بر نانوآنتن ها است ، که بر روی اصلاح مستقیم جریان های القا شده در آنتن کوچک (با سفارش 200-300 نانومتر) توسط نور (یعنی تابش الکترومغناطیسی با فرکانس سفارش 500 THz) کار می کنند. نانوآنتن ها برای تولید نیاز به مواد اولیه گران ندارند و تا 85٪ بازده بالقوه دارند.
همچنین در سال 2018 با کشف اثر فلکسوفوتوولتائیک ، امکان افزایش راندمان فوتوسل ها کشف شد. ، همچنین به دلیل طولانی شدن عمر حامل های گرم (الکترون ها) ، حد نظری کارایی آنها از 34 فوراً به 66 درصد افزایش یافت.
در سال 2019 دانشمندان روسی از انستیتوی علوم و فناوری Skolkovo (Skoltech) ، موسسه شیمی معدنی به نام A.V. نیکولاف از شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه (SB RAS) و انستیتوی مشکلات فیزیک شیمیایی RAS یک ماده نیمه هادی اساسا جدید برای سلولهای خورشیدی دریافت کردند ، که از بسیاری از کاستی های موجود در آن استفاده نشده است. گروهی از محققان روسی در ژورنال Journal of Material Chemistry A [نتایج] نتایج کار در مورد استفاده از ماده نیمه هادی جدید که توسط آنها برای سلولهای خورشیدی تولید شده است - پیچیده پلیمری بیسموت یدید ([[Bi3من10]> و <[BiI4]>) ، از نظر ساختاری شبیه به پراكوسیت معدنی (تیتانات كلسیم طبیعی) است كه میزان تبدیل نور به الکتریسیته را نشان می دهد. همین گروه از دانشمندان یک نیمه هادی مشابه دوم را بر اساس یک برمید آنتیموان پیچیده با ساختاری شبیه به پرووکسیت ایجاد کردند.
یک نوع | ضریب تبدیل فوتوالکتریک ،٪ |
---|---|
سیلیکون | 24,7 |
سی (کریستالی) | |
سی (پلی کریستالی) | |
سی (انتقال فیلم نازک) | |
Si (فرعی فیلم نازک) | 10,4 |
III-V | |
GaAs (کریستالی) | 25,1 |
GaAs (فیلم نازک) | 24,5 |
GaAs (چندبلوری) | 18,2 |
InP (کریستالی) | 21,9 |
فیلم های نازک کالکوژنیدها | |
CIGS (فوتوسل) | 19,9 |
CIGS (فرعی) | 16,6 |
CdTe (فوتوسل) | 16,5 |
سیلیکون بی شکل / نانو کریستالی | |
سی (آمورف) | 9,5 |
سی (نانو کریستالی) | 10,1 |
فتوشیمیایی | |
بر اساس رنگهای ارگانیک | 10,4 |
بر اساس رنگهای ارگانیک (فرعی) | 7,9 |
ارگانیک. آلی | |
پلیمر آلی | 5,15 |
لایه ای | |
GaInP / GaAs / Ge | 32,0 |
GaInP / GaAs | 30,3 |
GaAs / CIS (فیلم نازک) | 25,8 |
a-Si / mc-Si (ماده فرعی نازک) | 11,7 |
ترتیب واحد باتری
هنگام انتخاب باتری ، شما باید توسط فرضیه ها راهنمایی شوید:
- باتری های اتومبیل معمولی برای این منظور مناسب نیستند. باتریهای خورشیدی دارای "SOLAR" هستند.
- به دست آوردن باتری ها فقط باید از هر لحاظ یکسان باشد ، ترجیحا از یک دسته کارخانه.
- اتاقی که بسته باتری در آن قرار دارد باید گرم باشد. دمای مطلوب هنگام باتری توان کامل = 25 درجه سانتیگراد را نشان می دهد. هنگامی که به -5 درجه سانتیگراد کاهش می یابد ، ظرفیت باتری 50٪ کاهش می یابد.
اگر یک باتری نمایی را با ولتاژ 12 ولت و ظرفیت 100 آمپر در ساعت برای محاسبه مصرف کنیم ، محاسبه آن کار دشواری نیست ، برای یک ساعت کامل قادر خواهد بود تا توان 1200 وات را در اختیار مصرف کنندگان قرار دهد. اما این با تخلیه کامل است که بسیار نامطلوب است.
برای ماندگاری بالای باتری ، توصیه نمی شود که شارژ آنها را زیر 70٪ کاهش دهید. شکل محدود = 50٪. با در نظر گرفتن 60٪ به عنوان میانه ، ما برای هر 100 A * ساعت از عنصر خازنی باتری (1200 W / h x 60٪) ذخیره انرژی 720 W / ساعت را به عنوان پایه محاسبات بعدی قرار می دهیم.
در ابتدا باتری ها باید از یک منبع جریان ثابت 100٪ شارژ شوند. باتری ها باید بار تاریکی را کاملاً بپوشانند. اگر از آب و هوا خوش شانس نیستید ، در طول روز پارامترهای لازم سیستم را حفظ کنید.
این مهم است که در نظر بگیرید که بیش از حد باتری باعث شارژ مداوم آنها می شود. این به طور قابل توجهی عمر سرویس را کاهش می دهد. منطقی ترین راه حل ، تجهیز این واحد به باتری ها با ذخیره انرژی کافی برای تأمین یک مصرف انرژی روزانه است.
برای یافتن ظرفیت باتری مورد نیاز ، کل مصرف انرژی روزانه 12،000 W / ساعت را 720 W / ساعت تقسیم می کنیم و 100 A * h ضرب می کنیم:
12 000/720 * 100 = 2500 A * h 1600 A * h
درمجموع ، به عنوان مثال ، به 16 باتری با ظرفیت 100 یا 8 در 200 Ah * نیاز داریم ، که به صورت سری به موازات وصل می شوند.
عوامل مؤثر بر راندمان فوتوسل
ویژگی های ساختاری سلول های خورشیدی باعث کاهش عملکرد صفحات با افزایش دما می شود.
کمرنگ شدن بخشی از پانل باعث افت ولتاژ خروجی به دلیل تلفات در عنصر unit می شود که به عنوان یک بار ولگرد عمل می کند. با نصب یک بای پسپ بر روی هر فوتوسل پنل می توان این اشکال را از بین برد. در هوای ابری ، در صورت عدم وجود نور مستقیم خورشید ، پنل هایی که از لنزها برای تمرکز اشعه استفاده می کنند ، بسیار ناکارآمد می شوند ، زیرا اثر لنز از بین می رود.
از ویژگی های عملکردی پنل فتوولتائیک می توان دریافت که برای دستیابی به حداکثر راندمان ، انتخاب صحیح مقاومت بار لازم است. برای این کار ، پنل های فتوولتائیک به طور مستقیم به بار متصل نمی شوند بلکه از یک کنترلر برای کنترل سیستم های فتوولتائیک استفاده می کنند ، که عملکرد بهینه پانل ها را تضمین می کند.
انتخاب یک کنترلر خوب
انتخاب مناسب کنترلر شارژ باتری (باتری) یک کار بسیار خاص است. پارامترهای ورودی آن باید با ماژول های خورشیدی انتخاب شده مطابقت داشته باشد ، و ولتاژ خروجی باید با اختلاف بالقوه داخلی منظومه شمسی مطابقت داشته باشد (در مثال ما 24 ولت).
یک کنترل کننده خوب باید اطمینان حاصل کند:
- شارژ باتری چند مرحله ای که عمر مؤثر آنها را با چند برابر افزایش می دهد.
- باتری اتوماتیک متقابل ، باتری و خورشیدی ، اتصال-قطع ارتباط در ارتباط با تخلیه شارژ.
- اتصال بار از باتری به باتری خورشیدی و بالعکس.
این گره کوچک یک مؤلفه بسیار مهم است.
انتخاب صحیح کنترلر به عملکرد بدون دردسر باتری گران قیمت و تعادل کل سیستم بستگی دارد.
انتخاب بهترین اینورتر
اینورتر به گونه ای انتخاب شده است که می تواند بار اوج بلند مدت را فراهم کند. ولتاژ ورودی آن باید با اختلاف پتانسیل داخلی منظومه شمسی مطابقت داشته باشد.
برای بهترین انتخاب ، توجه به پارامترها توصیه می شود:
- شکل و فرکانس جریان متناوب تولید شده. هرچه به موج سینوسی 50 هرتز نزدیک تر باشد ، بهتر می شود.
- راندمان دستگاه. 90٪ بالاتر - شگفت انگیز تر است.
- مصرف خود دستگاه. باید متناسب با میزان مصرف برق کلی سیستم باشد. در حالت ایده آل - حداکثر 1٪
- توانایی واحد در برابر تحمل بار اضافی کوتاه مدت.
بارزترین طراحی اینورتر با عملکرد کنترلر داخلی است.
مضرات انرژی خورشیدی
- نیاز به استفاده از مناطق بزرگ ،
- نیروگاه خورشیدی شب ها کار نمی کند و به اندازه کافی در گرگ و میش شب کار نمی کند ، در حالی که اوج مصرف برق دقیقاً در ساعات عصر اتفاق می افتد ،
- علیرغم پاکیزگی محیطی از انرژی دریافتی ، خود فوتوکلن ها حاوی مواد سمی هستند ، به عنوان مثال سرب ، کادمیوم ، گالیم ، آرسنیک و غیره.
نیروگاه های خورشیدی به دلیل هزینه های زیاد و همچنین پایداری پایین هالیدهای سرب پیچیده و سمیت این ترکیبات مورد انتقاد قرار می گیرند. نیمه هادی های بدون سرب برای سلول های خورشیدی ، به عنوان مثال مبتنی بر بیسموت و آنتیموان ، در حال حاضر در حال توسعه فعال هستند.
به دلیل راندمان پایین آن که در بهترین حالت به 20 درصد می رسد ، صفحه های خورشیدی بسیار داغ می شوند. 80 درصد باقیمانده انرژی خورشیدی صفحات خورشیدی را با دمای متوسط حدود 55 درجه سانتیگراد گرم می کند. با افزایش درجه حرارت سلول فتوولتائیک 1 درجه ، راندمان آن 0.5٪ کاهش می یابد. این وابستگی غیرخطی است و افزایش دمای عنصر به میزان 10 درجه منجر به کاهش راندمان تقریباً به یک عامل دو می شود. عناصر فعال سیستمهای خنک کننده (پنکه یا پمپ) که مبرد را منتقل می کنند مقدار قابل توجهی انرژی مصرف می کنند ، نیاز به نگهداری دوره ای دارند و قابلیت اطمینان کل سیستم را کاهش می دهند. سیستم های خنک کننده منفعل عملکرد بسیار کمی دارند و نمی توانند وظیفه خنک کننده پانل های خورشیدی را برطرف کنند.