Thực đơn
trang chủTrò chơi

Tính khả thi và hoàn vốn của các tấm pin mặt trời. Các tấm pin mặt trời hiệu quả nhất: xếp hạng hiệu suất, công suất và điện áp

Người giữ kỷ lục về hiệu quả trong số các loại pin năng lượng mặt trời hiện có trên thị trường hiện nay là pin năng lượng mặt trời dựa trên tế bào quang điện nhiều lớp, được phát triển bởi Viện Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer ở Đức. Từ năm 2005, việc triển khai thương mại do Soitec thực hiện.

Bản thân kích thước của tế bào quang điện không vượt quá 4 mm và việc tập trung ánh sáng mặt trời vào chúng đạt được bằng cách sử dụng thấu kính hội tụ phụ, nhờ đó ánh sáng mặt trời bão hòa được chuyển thành điện năng với hiệu suất đạt 47%.

Pin chứa bốn điểm nối p-n để bốn phần khác nhau của tế bào quang điện có thể nhận và chuyển đổi hiệu quả bức xạ có bước sóng cụ thể, từ ánh sáng mặt trời, tập trung 297,3 lần, trong phạm vi bước sóng từ hồng ngoại đến tử ngoại.

Các nhà nghiên cứu do Frank Dimiroth dẫn đầu ban đầu đặt cho mình nhiệm vụ phát triển một tinh thể nhiều lớp và một giải pháp đã được tìm ra - họ ghép các chất nền tăng trưởng và kết quả là một tinh thể có các lớp bán dẫn khác nhau, với bốn tế bào quang điện.

Tế bào quang điện nhiều lớp từ lâu đã được sử dụng trên tàu vũ trụ, nhưng hiện nay các trạm năng lượng mặt trời dựa trên chúng đã được phóng lên ở 18 quốc gia. Điều này trở nên khả thi nhờ công nghệ cải tiến và rẻ hơn. Kết quả là số lượng quốc gia trang bị trạm năng lượng mặt trời mới sẽ tăng lên và có xu hướng cạnh tranh trên thị trường tấm pin mặt trời công nghiệp.

Ở vị trí thứ hai là pin năng lượng mặt trời dựa trên tế bào quang điện ba lớp Sharp, hiệu suất đạt 44,4%. Indium gallium phosphide là lớp đầu tiên của pin mặt trời, gallium arsenide là lớp thứ hai và indium gallium arsenide là lớp thứ ba. Ba lớp được ngăn cách bởi một chất điện môi, giúp đạt được hiệu ứng đường hầm.

Sự tập trung ánh sáng trên tế bào quang điện đạt được nhờ thấu kính Fresnel, giống như các nhà phát triển người Đức - ánh sáng mặt trời được tập trung 302 lần và được chuyển đổi bởi tế bào quang bán dẫn ba lớp.

Nghiên cứu khoa học về sự phát triển của công nghệ này đã được Sharp liên tục thực hiện từ năm 2003 với sự hỗ trợ của NEDO, một tổ chức hành chính công của Nhật Bản thúc đẩy nghiên cứu và phát triển khoa học cũng như phổ biến các công nghệ công nghiệp, năng lượng và môi trường. Đến năm 2013, Sharp đã đạt kỷ lục 44,4%.

Hai năm trước Sharp, vào năm 2011, công ty Solar Junction của Mỹ đã phát hành loại pin tương tự, nhưng với hiệu suất 43,5%, các phần tử có kích thước 5 x 5 mm và việc lấy nét cũng được thực hiện bằng thấu kính, tập trung ánh sáng mặt trời 400 lần. Pin mặt trời là các tế bào dựa trên germanium ba điểm nối và nhóm nghiên cứu thậm chí còn lên kế hoạch tạo ra pin mặt trời năm và sáu điểm nối để thu được quang phổ tốt hơn. Nghiên cứu vẫn đang được công ty tiến hành cho đến ngày nay.

Do đó, các tấm pin mặt trời được chế tạo kết hợp với bộ tập trung, như chúng ta thấy, được sản xuất ở Châu Âu, Châu Á và Châu Mỹ, có hiệu suất kỷ lục cao nhất. Nhưng những loại pin này chủ yếu được sản xuất để xây dựng các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn trên mặt đất và để cung cấp năng lượng hiệu quả cho tàu vũ trụ.

Gần đây, một kỷ lục đã được thiết lập trong lĩnh vực tấm pin mặt trời tiêu dùng thông thường, có giá cả phải chăng cho hầu hết những người muốn lắp đặt chúng, chẳng hạn như trên nóc một ngôi nhà.

Vào giữa mùa thu năm 2015, công ty SolarCity của Elon Musk đã giới thiệu các tấm pin mặt trời tiêu dùng hiệu quả nhất, hiệu suất của chúng vượt quá 22%.

Chỉ số này được xác nhận bằng các phép đo được thực hiện bởi phòng thí nghiệm của Trung tâm Kiểm tra Năng lượng Tái tạo. Nhà máy Buffalo đã đặt mục tiêu sản xuất hàng ngày từ 9 đến 10 nghìn tấm pin mặt trời, nhưng đặc điểm chính xác của chúng vẫn chưa được báo cáo. Công ty đã có kế hoạch cung cấp pin cho ít nhất 200.000 ngôi nhà hàng năm.

Thực tế là quy trình công nghệ được tối ưu hóa đã giúp công ty giảm đáng kể chi phí sản xuất, đồng thời tăng hiệu suất lên gấp 2 lần so với các tấm pin mặt trời silicon tiêu dùng phổ biến. Musk tự tin rằng các tấm pin mặt trời của ông sẽ được các chủ nhà ưa chuộng nhất trong tương lai gần.

Hàng tỷ kilowatt năng lượng mặt trời đến hành tinh của chúng ta mỗi ngày. Mọi người từ lâu đã bắt đầu sử dụng năng lượng này cho nhu cầu của họ. Với sự tiến bộ, các tấm pin mặt trời bắt đầu được sử dụng để chuyển đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời. Nhưng những thiết bị này có hiệu quả không? Hiệu suất của các tấm pin mặt trời là bao nhiêu và nó phụ thuộc vào điều gì? Thời gian hoàn vốn của họ là bao lâu và làm thế nào bạn có thể tính toán lợi nhuận của việc sử dụng các tấm pin mặt trời? Những câu hỏi này liên quan đến tất cả những ai đang có kế hoạch hoặc đã quyết định mua các tấm pin mặt trời, vì vậy bài viết này được dành cho chủ đề cấp bách này.

Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn nguyên lý hoạt động của các tấm pin mặt trời dựa trên điều gì. Nó dựa trên tính chất vật lý của chất bán dẫn. Do các photon ánh sáng đánh bật các electron khỏi quỹ đạo bên ngoài của nguyên tử, một số lượng electron tự do đủ lớn được hình thành. Sau khi đóng mạch sẽ xuất hiện dòng điện. Tuy nhiên, theo quy luật, một hoặc hai pin mặt trời là không đủ để tạo ra đủ năng lượng, do đó, các mô-đun năng lượng mặt trời thường bao gồm một số tấm pin mặt trời. Càng nhiều pin mặt trời được kết nối với nhau, tức là diện tích của các tấm pin mặt trời càng lớn thì năng lượng chúng tạo ra càng lớn. Ngoài diện tích của các tấm pin, cường độ ánh sáng mặt trời và góc tới của tia có tác động rõ rệt đến năng lượng sản xuất.

Hãy tìm hiểu khái niệm hiệu quả

Giá trị hiệu suất của một tấm pin có được bằng cách chia công suất của năng lượng điện cho sức mạnh của ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin. Ngày nay, giá trị trung bình của chỉ số này trong thực tế là 12-25%, nhưng trên lý thuyết con số này gần 80-85%. Lý do cho sự khác biệt lớn như vậy là gì? Trước hết, nó phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng để chế tạo các tấm pin mặt trời. Như đã biết, thành phần chính có trong tấm nền là silicon. Một trong những nhược điểm chính của chất này là khả năng chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại, tức là năng lượng của tia cực tím bị lãng phí. Do đó, một trong những hướng chính mà các nhà khoa học đang làm việc nhằm tăng hiệu suất của các tấm pin mặt trời là phát triển các mô-đun nhiều lớp.

Pin nhiều lớp là một cấu trúc bao gồm các lớp vật liệu khác nhau. Chúng được lựa chọn dựa trên lượng tử năng lượng khác nhau. Nghĩa là, một lớp hấp thụ năng lượng xanh, lớp thứ hai - xanh lam, lớp thứ ba - đỏ. Về lý thuyết, sự kết hợp khác nhau của các lớp này có thể mang lại giá trị hiệu suất là 87%. Nhưng thật không may, đây chỉ là một lý thuyết. Như thực tế cho thấy, việc sản xuất các cấu trúc như vậy ở quy mô sản xuất là một công việc rất tốn công và giá thành của các mô-đun như vậy rất cao.

Hiệu suất của mô-đun năng lượng mặt trời cũng bị ảnh hưởng bởi loại silicon được sử dụng. Các tấm làm từ silicon đơn tinh thể có hiệu suất cao hơn các tấm làm từ silicon đa tinh thể. Nhưng giá của pin đơn tinh thể cao hơn.

Nguyên tắc cơ bản: với hiệu suất cao hơn, để tạo ra điện với công suất nhất định, sẽ cần một mô-đun có diện tích nhỏ hơn, tức là sẽ có số lượng tế bào quang điện nhỏ hơn trong tấm pin mặt trời.

Các tấm pin mặt trời sẽ tự trả tiền nhanh như thế nào?

Giá thành của các tấm pin mặt trời hiện nay khá cao. Và có tính đến hiệu quả thấp của các tấm pin, vấn đề hoàn vốn của chúng là rất phù hợp. Tuổi thọ của pin chạy bằng năng lượng mặt trời là khoảng 25 năm hoặc hơn. Chúng ta sẽ nói về nguyên nhân gây ra tuổi thọ dài như vậy sau này, nhưng bây giờ hãy làm rõ câu hỏi nêu trên.

Thời gian hoàn vốn bị ảnh hưởng bởi:

  • Loại thiết bị được lựa chọn. Tế bào quang điện một lớp có hiệu suất thấp hơn so với tế bào quang điện nhiều lớp nhưng cũng có giá thành thấp hơn nhiều.
  • Vị trí địa lý, nghĩa là, càng có nhiều ánh sáng mặt trời trong khu vực của bạn, mô-đun được cài đặt sẽ tự thanh toán càng nhanh.
  • Chi phí thiết bị. Bạn càng chi nhiều tiền để mua và lắp đặt các bộ phận tạo nên hệ thống tiết kiệm năng lượng mặt trời thì thời gian hoàn vốn càng dài.
  • Chi phí tài nguyên năng lượng trong khu vực của bạn.

Thời gian hoàn vốn trung bình ở các quốc gia Nam Âu là 1,5-2 năm, đối với các quốc gia Trung Âu - 2,5-3,5 năm và ở Nga, thời gian hoàn vốn là khoảng 2-5 năm. Trong tương lai gần, hiệu suất của các tấm pin mặt trời sẽ tăng lên đáng kể, điều này là do sự phát triển của các công nghệ tiên tiến hơn sẽ làm tăng hiệu quả và giảm giá thành của các tấm pin. Và kết quả là, khoảng thời gian mà hệ thống tiết kiệm năng lượng mặt trời tự chi trả cũng sẽ giảm đi.

Các tấm pin mặt trời sẽ tồn tại được bao lâu?

Các tấm pin mặt trời không chứa các bộ phận chuyển động cơ học nên khá đáng tin cậy và bền bỉ. Như đã đề cập ở trên, tuổi thọ của chúng là hơn 25 năm. Nếu sử dụng đúng cách, chúng có thể tồn tại được 50 năm. Ưu điểm lớn là thời gian sử dụng lâu dài như vậy không đòi hỏi phải hỏng hóc lớn; bạn chỉ cần làm sạch gương của tế bào quang điện khỏi bụi và các chất gây ô nhiễm khác một cách có hệ thống. Điều này là cần thiết để hấp thụ năng lượng tốt hơn và do đó mang lại hiệu suất cao hơn.

Tuổi thọ sử dụng lâu dài là một trong những tiêu chí chính khi quyết định có nên mua tấm pin mặt trời hay không. Sau khi pin tự trả phí, năng lượng điện bạn nhận được sẽ hoàn toàn miễn phí. Ngay cả khi thời gian hoàn vốn là tối đa (khoảng 6 năm), bạn sẽ không phải trả tiền cho các nguồn năng lượng trong ít nhất 20-25 năm.

Những phát triển mới nhất giúp tăng hiệu quả

Hầu như mỗi ngày, các nhà khoa học trên thế giới đều công bố phát triển một phương pháp mới nhằm tăng hiệu suất của các mô-đun năng lượng mặt trời. Hãy làm quen với những điều thú vị nhất trong số họ. Năm ngoái, Sharp đã giới thiệu tới công chúng một loại pin mặt trời có hiệu suất 43,5%. Họ có thể đạt được con số này bằng cách lắp đặt một thấu kính để tập trung năng lượng trực tiếp vào phần tử.

Các nhà vật lý người Đức không hề kém xa công ty Sharp. Vào tháng 6 năm 2013, họ đã giới thiệu tế bào quang điện của mình với diện tích chỉ 5,2 mét vuông. mm, bao gồm 4 lớp phần tử bán dẫn. Công nghệ này giúp đạt được hiệu suất 44,7%. Hiệu quả tối đa trong trường hợp này cũng đạt được bằng cách đặt một gương lõm ở tiêu điểm.

Vào tháng 10 năm 2013, kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học từ Stanford đã được công bố. Họ đã phát triển một loại vật liệu tổng hợp chịu nhiệt mới có thể tăng hiệu suất của pin mặt trời. Giá trị hiệu suất lý thuyết là khoảng 80%. Như chúng tôi đã viết ở trên, chất bán dẫn có chứa silicon chỉ có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Vì vậy, hoạt động của vật liệu composite mới nhằm mục đích chuyển đổi bức xạ tần số cao thành tia hồng ngoại.

Tiếp theo là các nhà khoa học người Anh. Họ đã phát triển công nghệ có thể tăng hiệu suất của tế bào lên 22%. Họ đề xuất đặt các gai nano nhôm trên bề mặt nhẵn của các tấm màng mỏng. Kim loại này được chọn vì ánh sáng mặt trời không bị nó hấp thụ mà trái lại bị phân tán. Do đó, lượng năng lượng mặt trời hấp thụ tăng lên. Do đó tăng hiệu suất pin năng lượng mặt trời.

Đây chỉ là những diễn biến chính, nhưng vấn đề không chỉ giới hạn ở chúng. Các nhà khoa học đang đấu tranh cho từng phần mười phần trăm và cho đến nay họ đã thành công. Hãy hy vọng rằng trong thời gian tới hiệu suất của các tấm pin mặt trời sẽ ở mức phù hợp. Rốt cuộc, lợi ích từ việc sử dụng các tấm sẽ là tối đa.

Bài viết được chuẩn bị bởi Abdullina Regina

Moscow đã sử dụng các công nghệ mới để chiếu sáng đường phố và công viên, tôi nghĩ hiệu quả kinh tế đã được tính toán ở đó:

Chúng ta hãy xem xét câu hỏi về mức độ khả thi của việc lắp đặt các tấm pin mặt trời để cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà nông thôn hoặc thậm chí là một căn hộ. Giá hiện hành cho mùa xuân năm 2017, tính toán sản xuất pin cho khu vực Tây Bắc và miền Trung nước Nga.

Mọi người thường muốn sử dụng tấm pin mặt trời trong ba trường hợp:

1. Trong nhà hoàn toàn không có điện, tức là chưa có điện thành phố

2. Điện thường bị cúp vài giờ, thậm chí vài ngày.

3. Có điện nhưng lại muốn tiết kiệm tiền

Hãy xem xét cả ba trường hợp. Chúng ta hãy xem những gì cần thiết để tính toán thời gian hoàn vốn của pin và mức độ khả thi của chúng trong ba trường hợp này.

1. Hoàn toàn không có điện

Tức là thành phố chưa có đường dây điện và không như mong đợi. Hoặc việc lắp đặt nó tốn rất nhiều tiền thì bạn cần đánh giá xem có nên đầu tư vào một nhà máy điện mặt trời hay không hay nên trả tiền cho đường dây cung cấp thì tốt hơn.

Dưới đây là sơ đồ chung của một nhà máy điện mặt trời. Pin cung cấp điện (từ 5 đến 30 volt tùy thuộc vào ánh sáng), bộ điều khiển tạo ra 12 hoặc 24 hoặc 48 volt để sạc pin (một pin - 12 volt, hai - 24 volt, 4 -48 volt hoặc tùy thuộc vào loại kết nối của họ).

Bộ biến tần tạo ra dòng điện xoay chiều 220 volt từ điện áp pin và cấp nguồn cho các phụ tải trong nhà. Nếu có đường dây điện của thành phố thì biến tần có thể sạc pin từ đường dây đó; khi tắt nguồn, nó sẽ ngay lập tức chuyển sang tạo ra sóng hình sin 220 volt.

Bạn cần quyết định hai con số: mức tiêu thụ tối đa của ngôi nhà và lượng điện cần thiết mỗi ngày. Nhu cầu cao nhất xác định công suất tối đa mà biến tần có thể cung cấp. Và lượng điện (tính bằng kilowatt giờ mỗi ngày) là đặc điểm chính mà chúng ta cần. Con số này xác định lượng điện cần lấy từ pin. Con số này được tính bằng đồng hồ điện.

Hãy lấy một ngôi nhà kiểu “tạm thời” nhỏ trung bình. Ví dụ, một chiếc tủ lạnh tiêu thụ trung bình 100 watt mỗi giờ, chạy 24 giờ một ngày = 2400 watt-giờ mỗi ngày.

Bóng đèn tiêu thụ 100 watt mỗi giờ, 6 giờ mỗi ngày = 600 watt-giờ mỗi ngày.

Một chiếc TV tiêu thụ 100 watt mỗi giờ, 6 giờ mỗi ngày = 600 watt-giờ mỗi ngày.

Tổng cộng chúng tôi nhận được 3600 watt-giờ mỗi ngày.

Có tính đến mức tiêu thụ của chính biến tần và thực tế là chúng ta vẫn cần sạc điện thoại và bật máy tính xách tay trong vài giờ, chúng ta nhận được 4 kilowatt giờ mỗi ngày.

Trong máy tính, nhập 4 vào trường “tải trung bình”, chọn vùng và xem đường cong phát điện và tiêu thụ. Hãy sử dụng pin lớn hơn (đơn tinh thể, 230 watt, 6 miếng). Chúng tôi thấy rằng từ tháng 2 đến tháng 9, nhu cầu về điện của chúng tôi gần như được đáp ứng.

Ở đây chúng ta đi đến vấn đề chính của khu vực chúng ta - vào mùa đông, sản lượng điện thấp hơn nhiều so với mùa hè. Vào tháng 5-6, chúng tôi có 8,5 kilowatt giờ điện mỗi ngày, từ tháng 11 đến tháng 2 - 2-3. Nghĩa là, chúng ta cần tăng đáng kể số lượng pin để đủ sản lượng vào mùa đông (pin sẽ kéo theo bộ điều khiển mạnh hơn, toàn bộ hệ thống sẽ trở nên đắt hơn) hoặc sử dụng máy phát điện vào mùa đông (đặc biệt là nếu chúng ta dự định bật lò sưởi điện).

Chúng tôi đếm thiết bị cho hệ thống của mình “từ tháng 2 đến tháng 9”. Giá xuân hè 2017, bán lẻ.

6 pin 240 watt = 12.000 * 6 = 72.000 rúp.

Bộ điều khiển (làm cho điện áp đầu ra của pin là 12 hoặc 24 volt). Giả sử có một hệ thống 48 volt, thì công suất bộ điều khiển cần thiết = 240 * 6/48 = 30 amps. Một bộ điều khiển 30 amp 48 volt tốt có giá 35 nghìn.

Bộ biến tần biến pin 48 volt thành 220 volt để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà. Giả sử rằng mức tiêu thụ điện năng tối đa ở nhà của chúng ta sẽ không vượt quá 3 kilowatt (để chúng ta có thể bật ấm đun nước). Biến tần MAP "Năng lượng" SIN Pro 48/220V 3.0 kW giá 47 nghìn.

Pin cần thiết để lưu trữ năng lượng và giải phóng năng lượng khi không có ánh nắng mặt trời hoặc vào ban đêm. Chúng tôi có hệ thống 48 volt, có nghĩa là chúng tôi cần ít nhất 4 pin 12 volt.

Pin Delta GX12-100 * 4 miếng = 60 nghìn rúp.

Cộng với giá kim loại cho tất cả các thiết bị, cầu chì, SPD, cáp tiết diện lớn đặc biệt (tất cả những thứ này cần thiết để bảo vệ hệ thống) = khoảng 16 nghìn.

Tổng cộng 230 nghìn rúp. Với việc lắp đặt, vật tư tiêu hao và giao hàng chuyên nghiệp - tất cả là 260 nghìn rúp.

Đây là cách các nhà máy điện mặt trời được xem xét. Nếu trong túp lều tạm thời của chúng tôi không còn sử dụng thêm thiết bị nào và chúng tôi không đến đó vào mùa đông (hoặc không sử dụng tủ lạnh và máy sưởi điện), thì hệ thống như vậy sẽ hoàn toàn hợp lý.

2. Điện thường xuyên bị cúp

Ví dụ: có điện cơ bản, mức tiêu thụ tối đa ở nhà là 5 kilowatt. Mức tiêu thụ khi mất điện (nếu chúng tôi tắt thủ công các tải mạnh nhất, chúng tôi sẽ để lại những gì cần thiết) - 3 kilowatt. Có thể mất điện tới 3 giờ.

Chúng tôi lấy biến tần MAP “Energy” SIN Pro 24/220V 6,0 kW = 72 nghìn.

Thứ quan trọng! Một biến tần hoạt động trên mỗi pha! Nghĩa là, nếu chúng ta có tất cả các tải quan trọng trên một pha, thì tốt thôi, chúng ta lắp một bộ biến tần, nhưng nếu chúng được phân bổ trên cả ba pha, thì chúng ta cần ba bộ biến tần, không có lối thoát nào cả. Ba bộ biến tần 5 kilowatt (như thường thấy ở nhà) = 216.000 rúp.

Chúng tôi giữ 3 kilowatt trong ba giờ = 9 kilowatt giờ nên được lưu trữ trong pin. Chúng tôi chưa tính đến các tấm pin mặt trời; chúng sẽ cung cấp rất ít năng lượng trong 3 giờ, đặc biệt là vào mùa hè hoặc buổi tối. Không có hy vọng nào cho họ; chúng tôi tin rằng pin được sạc bằng điện.

9000 watt-giờ / 12 volt (mỗi pin là 12 volt) = 750 amp-giờ. Pin được xả không phải về 0 mà còn 20% dung lượng. Hiệu suất biến tần là 93 phần trăm (được coi là khá cao). Tổng cộng, chúng ta cần lưu trữ 1008 ampe giờ năng lượng trong pin.

Chúng tôi sử dụng pin 250 ampe-giờ 12 volt. 4 miếng. Nhân tiện, mỗi chiếc nặng 80 kg. Giá của một loại pin gel tốt có tuổi thọ 10-12 năm là 34.000 rúp.

Tổng số biến tần và pin = 208.000 rúp. Cộng với cáp kết nối, giá đỡ, cầu chì = khoảng 224 nghìn rúp. Đây là giải pháp hoàn chỉnh cho vấn đề.

Nếu mất điện thường xuyên và lâu dài thì bạn có thể lắp thêm các tấm pin mặt trời vào hệ thống này, vào những tháng nắng chúng sẽ bổ sung thêm tuổi thọ cho ắc quy cho hệ thống. Hoặc tăng gấp đôi số lượng pin.

Bạn cũng có thể thêm một bộ tạo vào hệ thống có thể được kích hoạt bằng tín hiệu bên ngoài. Biến tần nhận thấy pin gần hết sẽ khởi động máy phát điện và dừng sau khi sạc xong. Điều này sẽ dẫn đến thực tế là máy phát điện sẽ không hoạt động cả ngày mà chỉ hoạt động vài giờ mỗi ngày.

3. Có điện nhưng lại muốn tiết kiệm tiền

Có những bộ biến tần lai như vậy, chúng đắt hơn những bộ biến tần thông thường, nhưng chúng có thể kết hợp điện từ các tấm pin mặt trời và từ mạng lưới thành phố, làm giảm chỉ số trên đồng hồ.

Giả sử chúng tôi đã cài đặt hệ thống như ở điểm 1, nhưng với một biến tần lai. Giả sử 320 nghìn khi cài đặt.

Trong máy tính bên dưới, chúng ta thấy tổng sản lượng trong năm sẽ là 1958 kilowatt giờ. Có tính đến hiệu suất của biến tần - 1821 kilowatt giờ. Chi phí cho một kilowatt giờ điện ở vùng Leningrad kể từ ngày 1 tháng 1 năm 2017 (giá hàng ngày) là 3,89 rúp.

Tổng cộng, chúng tôi tiết kiệm được 7.084 rúp mỗi năm. Không có khoản tiết kiệm như vậy.

Thời gian hoàn vốn là 45 năm. Nhưng tuổi thọ của các tấm pin mặt trời là khoảng 25 năm. Pin có tuổi thọ 10-12 năm. Biến tần cũng 10-12 tuổi.

Tổng cộng, chúng ta sẽ nhận được 2 lợi ích từ hệ thống như vậy:

  • Trong trường hợp mất điện ngắn hạn, ngôi nhà sẽ tiếp tục hoạt động trong một thời gian (tùy thuộc vào dung lượng pin và mức tiêu thụ của ngôi nhà). Tức là không cần lắp đặt bất kỳ nguồn điện liên tục nào trên thiết bị. Và nếu chúng ta lắp máy phát điện thì sẽ không bị mất điện trong quá trình khởi động (thường là từ 30 giây đến 2 phút). Biến tần chuyển nguồn sang pin dự phòng gần như ngay lập tức.
  • Các tấm pin mặt trời sẽ được lắp đặt trong nhà. Hàng xóm sẽ thấy chủ nhân của ngôi nhà là người ủng hộ các công nghệ “xanh”.

Tổng cộng, nếu chúng ta sống ở Châu Âu, nơi có nhiều ánh nắng mặt trời hơn, điện đắt hơn gấp nhiều lần và thiết bị rẻ hơn (mặc dù tôi không chắc về điều này), thì có lẽ chúng ta sẽ có thể nói điều đó vào cuối năm nay. tuổi thọ sử dụng của nó, thiết bị sẽ tự chi trả hoặc sẽ tiến gần đến mức này. Nhưng chúng ta đang cứu thiên nhiên khỏi ảnh hưởng tiêu cực của các nhà máy điện! Điều này rất quan trọng ở châu Âu. Chúng tôi không có nó chút nào. Vì vậy, tùy chọn tiết kiệm được loại bỏ.

Ở Châu Âu, một người thậm chí có thể nhận tiền từ nhà cung cấp điện mà anh ta cung cấp cho mạng lưới chung từ pin của mình. Chúng tôi bán đồng hồ có thể quay theo hướng ngược lại, nhưng luật pháp không có lựa chọn như vậy.

    • - không phải là một phát minh mới. Trong hơn nửa thế kỷ, nhân loại đã sử dụng bức xạ mặt trời để cung cấp điện cho nhiều loại thiết bị và dụng cụ. Tuy nhiên, loại pin này vẫn chưa trở nên phổ biến và chưa thay thế được các nguồn năng lượng khác trên thị trường. Một trong những lý do cho điều này là các tấm pin mặt trời không phải lúc nào cũng đủ hiệu quả.

    Tấm pin năng lượng mặt trời hay pin là thiết bị có thể chuyển đổi năng lượng có trong bức xạ mặt trời thành điện năng.

    phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

    • nguyên vật liệu;
    • thời tiết;
    • Loại pin.

    Hiệu suất tiêu chuẩn của tấm pin mặt trời được sử dụng rộng rãi cho mục đích cá nhân , giá trị được coi là xấp xỉ bằng 20%. Đối với một số loại thiết bị, con số này sẽ cao hơn, đối với những loại thiết bị khác, con số này sẽ thấp hơn. Nhưng đó là mức trung bình. Giá trị này cho biết bao nhiêu phần trăm ánh sáng chiếu vào pin được chuyển thành điện năng.

    Tất nhiên, đây là một định nghĩa rất gần đúng, nhưng nói chung là đúng. Pin có hiệu suất 50 và thậm chí 100% đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Nhưng hiện tại đây chỉ là những nguyên mẫu.

    Tấm silicon

    Hiệu suất hoạt động lý tưởng của các tấm pin mặt trời sử dụng silicon nguyên chất làm chất bán dẫn là 34% tổng lượng ánh sáng nhận được. Cần lưu ý rằng trong điều kiện ánh sáng yếu, ánh sáng khuếch tán, pin sẽ thu được ít ánh sáng hơn và chỉ số định lượng 34% này sẽ giảm.

    • Tấm silicon hoạt động tốt trong ánh sáng mạnh nhưng không hiệu quả trong ánh sáng khuếch tán.
    • Đa tinh thể có hiệu suất thấp hơn nhưng hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu.
    • (phim ngắn) các tấm cũng khá hiệu quả trong ánh sáng khuếch tán.

    Tấm lai

    Hiệu suất của các thiết bị silicon tương đối thấp vì chúng chỉ có thể nhận năng lượng ở phần màu đỏ của quang phổ. Năng lượng của màu xanh lam, photon bão hòa năng lượng nhất, vẫn chưa được sử dụng. Các nhà khoa học trên thế giới đang tích cực làm việc để giải quyết vấn đề này.

    Một trong những phương án được đề xuất là sử dụng pentacene cacbon thơm và hợp chất hóa học PbS. Sự kết hợp này cho phép bạn thu được nhiều electron hơn và kết quả là tạo ra nhiều năng lượng hơn.

    Các tấm pin mặt trời hiệu quả nhất là các tế bào nhiều lớp, trong đó mỗi lớp thực hiện nhiệm vụ riêng. Hiệu suất của những loại pin này có thể đạt tới 87%. Nhưng những công nghệ này vẫn chưa được sử dụng trong sản xuất hàng loạt. Khi số lượng lớp tăng lên, giá thành của pin cũng tăng lên. Để đạt được hiệu suất 87%, bạn sẽ phải chế tạo một loại pin năng lượng mặt trời rất đắt tiền.

    Các thiết bị dựa trên khoáng chất perovskite rất hứa hẹn. Hiện nay chúng kém hiệu quả hơn silicon, nhưng điều này phần lớn là do tính mới của công nghệ. Các kết quả thử nghiệm hiện có cho thấy rằng trong tương lai họ có khả năng chiếm vị trí đầu tiên trên thị trường năng lượng thay thế.

    Hiệu quả của các tấm pin mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào vị trí của chúng. Chúng phải hướng về phía nam với bề mặt làm việc và nghiêng một góc bằng vĩ độ của điểm mà chúng được đặt. Chẳng hạn, các tấm không thể được đặt sao cho bóng từ tòa nhà lân cận chiếu lên chúng.

    Một vấn đề mà bạn có thể gặp phải vào mùa đông là tuyết phủ kín bề mặt làm việc. Nói chung, có một số lựa chọn giải pháp ở đây: làm sạch thủ công hoặc thay đổi góc nghiêng. Một thiết bị hữu ích có thể tăng hiệu suất của pin là thiết bị theo dõi có chức năng xoay bảng điều khiển theo hướng mặt trời.

    Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng hệ thống không nóng lên quá nhiều, vì quá nhiệt sẽ làm suy yếu hiệu ứng quang điện. Điều này có thể tránh được bằng cách lắp pin có lỗ thông hơi. Bụi bám trên bề mặt làm việc cũng làm giảm lượng năng lượng sinh ra. Hệ thống phải được xóa sạch ít nhất hai năm một lần.

    Về một trạm cơ sở sử dụng năng lượng mặt trời. Cần lưu ý rằng thời gian hoàn vốn của hệ thống năng lượng mặt trời là 2-3 năm. Về chuyên môn, tôi tham gia vào việc lắp đặt và vận hành hệ thống các nguồn năng lượng thay thế và theo tôi thấy, Các tác giả của các bài viết về chủ đề này đã đánh giá thấp khoảng thời gian mà hệ thống tự chi trả đầy đủ, gấp nhiều lần.

    Tôi không giả vờ là chính xác tuyệt đối, nhưng những con số không phải được lấy ra từ không khí mà từ một cơ sở cụ thể nơi nhóm thực hiện lắp đặt – khu phức hợp sản xuất và kho hàng Simferopol “Myasko”. Việc tính toán bao gồm các hạng mục chính tốn kém nhất.

    Vào thời điểm chúng tôi làm việc, nhà máy này đã có một trang trại với hơn 300 tấm được lắp ráp bằng hệ thống mô-đun. Chúng tôi đã thêm sáu mạch nữa, mỗi mạch có 20 tấm. (Mạch - kết hợp một số tấm nhất định thành một nguồn năng lượng, từ đó quay số mạch điện áp cần thiết cho biến tần).

    Tính toán khô khan

    Bây giờ một chút về các con số, mọi tính toán đều được thực hiện với chi phí vận chuyển từ Đức đến Crimea.


    Tổng cộng:
    Một giàn gồm 120 tấm có giá 59.000 USD. Những tính toán này chưa bao gồm tiền lương cho người thiết kế, kỹ sư và người lắp đặt. Tổng cộng, mọi thứ sẽ dẫn đến ngân sách có xu hướng là 65.000 USD.

    Sản lượng điện thực tế

    Về mặt lý thuyết, trong điều kiện lý tưởng, một tấm pin sẽ tạo ra khoảng 220-230 W mỗi giờ (theo điện áp thông thường là 220 volt). Dưới đây là các biểu đồ được duy trì bởi bộ điều khiển trong biến tần; chúng có thể được giám sát từ xa.

    ngày nắng:

    Có mây rải rác:

    Biểu đồ hàng tháng:

    Trong biểu đồ cuối cùng, cần lưu ý rằng trong hai ngày, hệ thống đã bị tắt trong một thời gian, thiếu ba ngày đầu tiên của tháng và hai ngày cuối cùng.

    Trong một tháng mùa hè nắng liên tục, với thời gian ban ngày dài, một trang trại như vậy sẽ sản xuất tối đa 4500-4700 kWh. Biết những con số này, bạn có thể tính toán lợi nhuận của hệ thống, có tính đến giá điện.

    Cần lưu ý rằng trang trại được lắp ráp mà không có pin; sự hiện diện của chúng sẽ làm tăng tổng chi phí của hệ thống và do đó, thời gian hoàn vốn.

    Như vậy, tôi không thể đạt được thời gian hoàn vốn 2-3 năm. 10 năm là một khoảng thời gian ít nhiều thực tế.