Thực đơn
trang chủMicrosoft

Hiệu quả của các tấm pin mặt trời. Các loại tấm pin mặt trời, hiệu quả của chúng. Pin mặt trời nano

Gần đây, năng lượng mặt trời phát triển với tốc độ chóng mặt

Gần đây, năng lượng mặt trời đã phát triển với tốc độ nhanh đến mức chỉ trong 10 năm, tỷ trọng điện mặt trời trong sản xuất điện hàng năm trên toàn cầu đã tăng từ 0,02% năm 2006 lên gần 1% vào năm 2016.


Dam Solar Park là nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới. Công suất 850 MW.

Nguyên liệu chính cho các nhà máy điện mặt trời là silicon, nguồn dự trữ trên Trái đất thực tế là vô tận. Một vấn đề là hiệu quả của pin mặt trời silicon còn nhiều điều chưa được mong đợi. Các tấm pin mặt trời hiệu quả nhất có hiệu suất không quá 23%. Và tỷ lệ hiệu quả trung bình dao động từ 16% đến 18%. Vì vậy, các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới liên quan đến lĩnh vực quang điện mặt trời đang nỗ lực giải phóng các bộ chuyển đổi quang năng mặt trời khỏi hình ảnh nhà cung cấp điện đắt tiền.

Một cuộc đấu tranh thực sự đã diễn ra để tạo ra một siêu tế bào năng lượng mặt trời. Tiêu chí chính là hiệu quả cao và chi phí thấp. Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) ở Hoa Kỳ thậm chí còn phát hành định kỳ một bản tin phản ánh kết quả tạm thời của cuộc đấu tranh này. Và mỗi tập phim đều cho thấy những người chiến thắng và kẻ thua cuộc, những người ngoài cuộc và những người mới nổi vô tình tham gia vào cuộc đua này.

Dẫn đầu: tế bào năng lượng mặt trời đa lớp

Những bộ chuyển đổi helium này giống như một chiếc bánh sandwich làm từ nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm perovskite, silicon và màng mỏng. Trong trường hợp này, mỗi lớp chỉ hấp thụ ánh sáng có bước sóng nhất định. Kết quả là, các tế bào helium nhiều lớp này, với diện tích bề mặt làm việc bằng nhau, tạo ra nhiều năng lượng hơn đáng kể so với các tế bào khác.

Hiệu suất phá kỷ lục của bộ chuyển đổi quang nhiều lớp đã đạt được vào cuối năm 2014 bởi một nhóm nghiên cứu chung Đức-Pháp do Tiến sĩ Frank Dimroth dẫn đầu tại Viện Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer. Hiệu suất đạt được là 46%. Giá trị hiệu quả tuyệt vời này đã được xác nhận bởi một nghiên cứu độc lập tại NMIJ/AIST - trung tâm đo lường lớn nhất Nhật Bản.


Pin mặt trời nhiều lớp. Hiệu suất – 46%

Những tế bào này được tạo thành từ bốn lớp và một thấu kính tập trung ánh sáng mặt trời vào chúng. Những nhược điểm bao gồm sự hiện diện của germanium trong cấu trúc của chất nền, điều này làm tăng nhẹ giá thành của mô-đun năng lượng mặt trời. Nhưng tất cả những thiếu sót của tế bào nhiều lớp cuối cùng đều có thể được loại bỏ và các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng trong tương lai rất gần, sự phát triển của chúng sẽ rời khỏi bức tường phòng thí nghiệm và bước vào thế giới rộng lớn.

Tân binh của năm - Perovskite

Khá bất ngờ, một người mới đã can thiệp vào cuộc đua dẫn đầu - perovskite. Perovskite là tên gọi chung cho tất cả các vật liệu có cấu trúc tinh thể lập phương nhất định. Mặc dù perovskite đã được biết đến từ lâu nhưng nghiên cứu về pin mặt trời làm từ vật liệu này chỉ mới bắt đầu từ năm 2006 đến 2008. Kết quả ban đầu thật đáng thất vọng: hiệu suất của bộ chuyển đổi quang perovskite không vượt quá 2%. Đồng thời, các tính toán cho thấy con số này có thể cao hơn rất nhiều. Thật vậy, sau một loạt thử nghiệm thành công, vào tháng 3 năm 2016, các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã nhận được hiệu quả được xác nhận là 22%, bản thân điều này đã trở thành một chấn động.


Pin mặt trời Perovskite

Ưu điểm của tế bào perovskite là chúng thuận tiện hơn khi làm việc và dễ sản xuất hơn so với các tế bào silicon tương tự. Với việc sản xuất hàng loạt bộ chuyển đổi quang perovskite, giá một watt điện có thể lên tới 0,10 USD. Nhưng các chuyên gia tin rằng miễn là tế bào helium perovskite đạt hiệu suất tối đa và bắt đầu được sản xuất với số lượng công nghiệp, chi phí cho một watt điện “silicon” có thể giảm đáng kể và đạt mức tương tự là 0,10 USD.

Thí nghiệm: chấm lượng tử và pin mặt trời hữu cơ

Loại bộ chuyển đổi quang năng mặt trời này vẫn đang ở giai đoạn phát triển ban đầu và chưa thể được coi là đối thủ cạnh tranh nghiêm trọng với pin helium hiện có. Tuy nhiên, nhà phát triển, Đại học Toronto, tuyên bố rằng theo tính toán lý thuyết, hiệu suất của pin mặt trời dựa trên hạt nano - chấm lượng tử - sẽ trên 40%. Bản chất phát minh của các nhà khoa học Canada là các hạt nano - chấm lượng tử - có thể hấp thụ ánh sáng ở các dải quang phổ khác nhau. Bằng cách thay đổi kích thước của các chấm lượng tử này, người ta có thể chọn phạm vi hoạt động tối ưu của bộ chuyển đổi quang.


Pin mặt trời dựa trên chấm lượng tử

Và xem xét rằng lớp nano này có thể được áp dụng bằng cách phun lên bất kỳ chất nền nào, kể cả trong suốt, có triển vọng đầy hứa hẹn trong ứng dụng thực tế của khám phá này. Và mặc dù ngày nay các phòng thí nghiệm chỉ đạt được tỷ lệ hiệu suất 11,5% khi làm việc với chấm lượng tử, nhưng không ai nghi ngờ về triển vọng của hướng đi này. Và công việc vẫn tiếp tục.

Cửa sổ năng lượng mặt trời – pin mặt trời mới với hiệu suất 50%

Công ty Solar Window đến từ Maryland (Mỹ) vừa giới thiệu công nghệ “kính năng lượng mặt trời” mang tính cách mạng, làm thay đổi hoàn toàn những quan niệm truyền thống về tấm pin mặt trời.

Trước đây, đã có báo cáo về công nghệ helium trong suốt, cũng như việc công ty này hứa hẹn sẽ tăng đáng kể hiệu suất của các mô-đun năng lượng mặt trời. Và, như những sự kiện gần đây đã cho thấy, đây không chỉ là những lời hứa hẹn mà còn là hiệu suất 50% - không còn chỉ là niềm vui lý thuyết của các nhà nghiên cứu của công ty. Trong khi các nhà sản xuất khác mới gia nhập thị trường với kết quả khiêm tốn hơn, Solar Window đã trình làng những phát triển công nghệ cao thực sự mang tính cách mạng trong lĩnh vực quang điện helium.

Những phát triển này mở đường cho việc sản xuất pin mặt trời trong suốt, có hiệu suất cao hơn đáng kể so với pin truyền thống. Nhưng đây không phải là lợi thế duy nhất của các mô-đun năng lượng mặt trời mới từ Maryland. Các tế bào helium mới có thể dễ dàng gắn vào bất kỳ bề mặt trong suốt nào (ví dụ: cửa sổ) và có thể hoạt động trong bóng râm hoặc dưới ánh sáng nhân tạo. Do chi phí thấp, các khoản đầu tư vào việc trang bị một tòa nhà với các mô-đun như vậy có thể tự hoàn vốn trong vòng một năm. Để so sánh, thời gian hoàn vốn của các tấm pin mặt trời truyền thống dao động từ 5 đến 10 năm, đây là một sự khác biệt rất lớn.



Pin mặt trời của công ty Solar Window

Công ty Solar Window đã công bố một số chi tiết về công nghệ mới sản xuất các tấm pin mặt trời với hiệu suất cao như vậy. Tất nhiên, bí quyết chính đã bị loại ra khỏi phương trình. Tất cả các tế bào helium được làm chủ yếu bằng vật liệu hữu cơ. Các lớp nguyên tố bao gồm các chất dẫn điện trong suốt, carbon, hydro, nitơ và oxy. Theo công ty, việc sản xuất các mô-đun năng lượng mặt trời này thân thiện với môi trường đến mức tác động đến môi trường ít hơn 12 lần so với việc sản xuất các mô-đun khí heli truyền thống. Trong 28 tháng tới, những tấm pin mặt trời trong suốt đầu tiên sẽ được lắp đặt ở một số tòa nhà, trường học, văn phòng và tòa nhà chọc trời.

Nếu chúng ta nói về triển vọng phát triển quang điện helium, rất có thể pin mặt trời silicon truyền thống có thể trở thành quá khứ, nhường chỗ cho các thành phần đa chức năng, nhẹ, hiệu quả cao, mở ra những chân trời rộng lớn nhất cho năng lượng helium. được phát hành

Các tấm pin mặt trời là một hệ thống độc đáo cho phép bạn chuyển đổi các tia mặt trời thành năng lượng điện và nhiệt. Nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm năng lượng mặt trời ngày nay được xác định bởi khả năng hoàn vốn nhanh, độ bền và chất làm mát sẵn có. Nhưng các tấm pin mặt trời có thể tạo ra điện áp nào? Đọc bài viết về hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời và hiệu quả của chúng phụ thuộc vào điều gì.

Tấm pin mặt trời hiệu suất cao: các loại bộ chuyển đổi

Hiệu suất của pin năng lượng mặt trời là giá trị bằng tỷ số giữa công suất của dòng điện và công suất của các tia mặt trời tới trên tấm pin của thiết bị. Pin mặt trời hiện đại có hiệu suất từ ​​10 đến 45%. Sự khác biệt lớn này là do sự khác biệt giữa vật liệu được sử dụng và thiết kế của các tấm pin.

Vì vậy, các tấm pin mặt trời có thể là:

  • Phim ngắn;
  • Đa ngã ba.

Loại tấm pin mặt trời thứ hai ngày nay đắt nhất nhưng cũng có năng suất cao nhất. Điều này là do thực tế là mỗi điểm nối trong tấm hấp thụ sóng có độ dài nhất định. Do đó, thiết bị bao phủ toàn bộ quang phổ ánh sáng mặt trời. Hiệu suất tối đa của pin với tấm đa chức năng thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm là 43,5%.

Các chuyên gia năng lượng tự tin nói rằng trong vài năm nữa con số này sẽ tăng lên 50%. Hiệu quả của các tấm màng mỏng phụ thuộc phần lớn vào vật liệu làm nên chúng.

Như vậy, pin năng lượng mặt trời màng mỏng được chia thành các loại sau:

  • Silicon;
  • Cadimi.

Loại pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất có thể được sử dụng cho mục đích gia đình là loại có tấm màng silicon. Khối lượng của các thiết bị như vậy trên thị trường là 80%. Hiệu suất của chúng khá thấp - chỉ 10%, nhưng chúng có giá cả phải chăng và đáng tin cậy. Chỉ số hiệu quả cao hơn vài phần trăm đối với tấm cadmium. Màng có các hạt selenua, đồng, indium và gali có hiệu suất cao hơn, tương đương 15%.

Điều gì quyết định hiệu quả của các tấm pin mặt trời?

Hiệu suất của bộ chuyển đổi quang điện bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Vì vậy, như đã lưu ý ở trên, lượng năng lượng được tạo ra phụ thuộc vào cấu trúc của bảng chuyển đổi và vật liệu sản xuất chúng.


Ngoài ra, hiệu suất của bộ biến tần năng lượng mặt trời còn phụ thuộc vào:

  • Lực bức xạ mặt trời. Do đó, khi hoạt động của năng lượng mặt trời giảm, công suất lắp đặt năng lượng mặt trời sẽ giảm. Để pin cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng vào ban đêm, chúng được cung cấp loại pin đặc biệt.
  • Nhiệt độ không khí. Do đó, các tấm pin mặt trời với thiết bị làm mát có năng suất cao hơn: việc làm nóng các tấm ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng chuyển đổi năng lượng thành dòng điện của chúng. Vì vậy, trong thời tiết băng giá, trong xanh, hiệu quả của pin năng lượng mặt trời sẽ cao hơn khi trời nắng nóng.
  • Góc nghiêng của thiết bị và tỷ lệ ánh sáng mặt trời. Để đảm bảo hiệu quả tối đa, tấm pin mặt trời nên hướng thẳng vào bức xạ của mặt trời. Những mô hình hiệu quả nhất là những mô hình có độ nghiêng có thể thay đổi tương ứng với vị trí của Mặt trời.
  • Điều kiện thời tiết. Trong thực tế, người ta ghi nhận rằng ở những vùng có thời tiết nhiều mây, mưa, hiệu suất của bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời thấp hơn nhiều so với những vùng có nắng.

Ngoài ra, hiệu suất của bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời cũng bị ảnh hưởng bởi mức độ sạch của chúng. Để thiết bị hoạt động hiệu quả, các tấm của nó phải tiêu thụ càng nhiều bức xạ mặt trời càng tốt. Điều này chỉ có thể được thực hiện nếu các thiết bị sạch sẽ.

Việc tích tụ tuyết, bụi bẩn trên màn hình có thể làm giảm 7% hiệu suất của thiết bị.

Nên rửa màn hình 1-4 lần một năm, tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm. Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng vòi có vòi để vệ sinh. Việc kiểm tra kỹ thuật các bộ phận chuyển đổi nên được thực hiện 3-4 tháng một lần.

Năng lượng mặt trời trên mỗi mét vuông

Như đã lưu ý ở trên, trung bình, một mét vuông bộ chuyển đổi quang điện cung cấp 13-18% năng lượng của tia nắng chiếu vào nó. Nghĩa là, trong những điều kiện thuận lợi nhất, bạn có thể nhận được 130-180 W trên mỗi mét vuông tấm pin mặt trời.

Công suất của hệ thống năng lượng mặt trời có thể được tăng lên bằng cách tăng số lượng tấm pin và tăng diện tích bộ chuyển đổi quang điện.

Bạn cũng có thể nhận được nhiều năng lượng hơn bằng cách lắp đặt các tấm pin có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, hiệu suất khá thấp (ví dụ như so với bộ chuyển đổi cảm ứng) của pin mặt trời hiện có là trở ngại chính cho việc sử dụng rộng rãi chúng. Tăng sức mạnh và hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời là nhiệm vụ chính của năng lượng hiện đại.

Các tấm pin mặt trời hiệu quả nhất: đánh giá

Các bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời hiệu quả nhất hiện nay được sản xuất bởi Sharp. Các tấm pin mặt trời tập trung ba lớp, công suất cao, có hiệu suất 44,4%. Giá thành của chúng cực kỳ cao nên chúng chỉ được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.


Giá cả phải chăng và hiệu quả nhất là các tấm pin mặt trời hiện đại của các công ty sau:

  • Giải pháp sinh thái của Panasonic;
  • Mặt trời đầu tiên;
  • MiaSole;
  • JinkoSolar;
  • Trina năng lượng mặt trời;
  • Yingli xanh;
  • ReneSola;
  • Năng lượng mặt trời Canada.

Sun Power sản xuất bộ biến tần năng lượng mặt trời đáng tin cậy nhất với hiệu suất 21,5%. Các sản phẩm của công ty hoàn toàn phổ biến trong các cơ sở thương mại và công nghiệp, chỉ đứng sau các thiết bị của Q-Cells.

Hiệu quả của các tấm pin mặt trời (video)

Các tấm pin mặt trời hiện đại, như thiết bị chuyển đổi năng lượng thân thiện với môi trường với chất làm mát vô tận, đang ngày càng trở nên phổ biến. Ngày nay, các thiết bị có bộ chuyển đổi quang điện đã được sử dụng cho mục đích gia đình (sạc điện thoại, máy tính bảng). Hiệu quả của việc lắp đặt năng lượng mặt trời vẫn kém hơn so với các phương pháp tạo ra năng lượng thay thế. Nhưng việc tăng hiệu suất của các bộ chuyển đổi là nhiệm vụ chính của năng lượng hiện đại.

Về 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 chính xác tuyệt đối, nhưng những con số không 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 gồm 20 tấm. (Mạch - kết hợp một số tấm pin 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.

Đã đến lúc nói về hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời ở khu vực Moscow. Trong cả năm, tôi đã thu thập số liệu thống kê về sản xuất năng lượng mặt trời từ hai tấm pin mặt trời 100 watt được lắp đặt trên nóc một ngôi nhà nông thôn và kết nối với mạng bằng bộ biến tần lưới. Tôi đã viết về điều này một năm trước. Và bây giờ là lúc để lấy hàng.

Bây giờ bạn sẽ học được điều gì đó mà người bán tấm pin mặt trời sẽ không bao giờ nói cho bạn biết.

Cách đây đúng một năm, vào tháng 10 năm 2015, để thử nghiệm, tôi quyết định gia nhập hàng ngũ “những người xanh” đang cứu hành tinh của chúng ta khỏi cái chết sớm và mua các tấm pin mặt trời có công suất tối đa 200 watt và một bộ biến tần lưới được thiết kế cho công suất được tạo ra tối đa là 300 (500) watt. Trong ảnh, bạn có thể thấy cấu trúc của bảng điều khiển đa tinh thể 200 watt, nhưng một vài ngày sau khi mua, rõ ràng là trong một cấu hình duy nhất, điện áp quá thấp, không đủ để biến tần lưới của tôi hoạt động chính xác.

Vì vậy tôi phải đổi nó thành hai tấm pin đơn tinh thể 100 watt. Về lý thuyết, chúng sẽ hiệu quả hơn một chút, nhưng trên thực tế, chúng chỉ đắt hơn mà thôi. Đây là những tấm chất lượng cao của thương hiệu Sunways của Nga. Tôi đã trả 14.800 rúp cho hai tấm.

Hạng mục chi phí thứ hai là bộ biến tần lưới do Trung Quốc sản xuất. Nhà sản xuất không xác định danh tính của mình, nhưng thiết bị được sản xuất với chất lượng cao và một phần mở cho thấy các bộ phận bên trong được thiết kế để có công suất lên tới 500 watt (thay vì 300 được ghi trên vỏ). Một mạng lưới như vậy chỉ có giá 5.000 rúp. Lưới là một thiết bị khéo léo. Một mặt, + và - từ các tấm pin mặt trời được kết nối với nó, mặt khác, nó được kết nối với bất kỳ ổ cắm điện nào trong nhà bạn bằng phích cắm điện thông thường. Trong quá trình hoạt động, lưới sẽ điều chỉnh theo tần số trong mạng và bắt đầu “bơm” dòng điện xoay chiều (chuyển đổi từ dòng điện một chiều) vào mạng gia đình 220 volt của bạn.

Lưới điện chỉ hoạt động khi có điện áp trong mạng và không thể coi là nguồn điện dự phòng. Đây là nhược điểm duy nhất của nó. Và một lợi thế rất lớn của biến tần lưới là về cơ bản bạn không cần pin. Xét cho cùng, pin là mắt xích yếu nhất trong năng lượng thay thế. Nếu cùng một tấm pin mặt trời được đảm bảo hoạt động trong hơn 25 năm (nghĩa là sau 25 năm nó sẽ mất khoảng 20% ​​hiệu suất), thì tuổi thọ của pin axit chì thông thường trong điều kiện tương tự sẽ là 3- 4 năm. Pin gel và AGM sẽ có tuổi thọ cao hơn, lên tới 10 năm, nhưng chúng cũng đắt gấp 5 lần so với pin thông thường.

Vì có điện lưới nên tôi không cần dùng pin. Nếu bạn làm cho hệ thống tự chủ, thì bạn cần bổ sung thêm 15-20 nghìn rúp vào ngân sách dành cho pin và bộ điều khiển cho nó.

Bây giờ, đối với việc sản xuất điện. Tất cả năng lượng được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời đều được đưa vào mạng theo thời gian thực. Nếu trong nhà có người tiêu dùng loại năng lượng này thì toàn bộ sẽ được sử dụng hết và đồng hồ ở lối vào nhà sẽ không “quay”. Nếu lượng điện phát ra tức thời vượt quá lượng điện tiêu thụ hiện tại thì toàn bộ năng lượng sẽ được chuyển trở lại mạng lưới. Tức là bộ đếm sẽ “quay” theo hướng ngược lại. Nhưng có những sắc thái ở đây.

Thứ nhất, nhiều đồng hồ điện tử hiện đại đếm dòng điện chạy qua chúng mà không tính đến hướng của nó (nghĩa là bạn sẽ phải trả tiền điện gửi trở lại mạng lưới). Và thứ hai, pháp luật Nga không cho phép tư nhân bán điện. Điều này được cho phép ở Châu Âu và đó là lý do tại sao mỗi ngôi nhà thứ hai ở đó đều được bao phủ bởi các tấm pin mặt trời, kết hợp với giá cước mạng cao, cho phép bạn thực sự tiết kiệm tiền.

Làm gì ở Nga? Không lắp đặt các tấm pin mặt trời có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày hiện tại trong nhà. Vì lý do này mà tôi chỉ có hai bảng có tổng công suất 200 watt, có tính đến tổn thất biến tần, có thể cung cấp khoảng 160-170 watt cho mạng. Và nhà tôi liên tục tiêu thụ khoảng 130-150 watt mỗi giờ suốt ngày đêm. Tức là toàn bộ năng lượng do các tấm pin mặt trời tạo ra sẽ đảm bảo được tiêu thụ bên trong ngôi nhà.

Để kiểm soát năng lượng được tạo ra và tiêu thụ, tôi sử dụng Smappee. Tôi đã viết về anh ấy vào năm ngoái. Nó có hai máy biến dòng, cho phép bạn theo dõi cả điện mạng và điện do các tấm pin mặt trời tạo ra.

Hãy bắt đầu với lý thuyết và chuyển sang thực hành.

Trên Internet có rất nhiều công cụ tính toán nhà máy điện mặt trời, bạn có thể xem qua nó là gì. Từ dữ liệu ban đầu của tôi, theo máy tính, nó suy ra rằng sản lượng điện trung bình hàng năm của các tấm pin mặt trời của tôi sẽ là 0,66 kWh/ngày, MỘT tổng sản lượng cả năm - 239,9 kWh.

Dữ liệu này dành cho điều kiện thời tiết lý tưởng và không tính đến tổn thất khi chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều (bạn sẽ không chuyển đổi nguồn điện của gia đình mình sang điện áp một chiều?). Trong thực tế, con số thu được có thể được chia cho hai một cách an toàn.

Hãy so sánh với số liệu sản xuất thực tế trong năm:

2015 - 5,84 kWh
Tháng 10 - 2,96 kWh (từ ngày 10 tháng 10)
Tháng 11 - 1,5 kWh
Tháng 12 - 1,38 kWh
2016 - 111,7 kWh
Tháng 1 - 0,75 kWh
Tháng 2 - 5,28 kWh
Tháng 3 - 8,61 kWh
Tháng 4 - 14 kWh
Tháng 5 - 19,74 kWh
Tháng 6 - 19,4 kWh
Tháng 7 - 17,1 kWh
Tháng 8 - 17,53 kWh
Tháng 9 - 7,52 kWh
Tháng 10 - 1,81 kWh (đến ngày 10 tháng 10)

Tổng cộng: 117,5 kWh

Dưới đây là biểu đồ sản xuất và tiêu thụ điện tại một ngôi nhà nông thôn trong 6 tháng qua (tháng 4-10/2016). Trong khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 8, phần lớn năng lượng điện (hơn 70%) được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời. Trong những tháng còn lại trong năm, việc sản xuất không thể thực hiện được chủ yếu do mây và tuyết. Chà, đừng quên rằng hiệu suất của lưới điện trong việc chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều là khoảng 60-65%.

Các tấm pin mặt trời được lắp đặt trong điều kiện gần như lý tưởng. Hướng hoàn toàn là hướng Nam, không có tòa nhà cao tầng nào đổ bóng gần đó, góc lắp đặt so với đường chân trời chính xác là 45 độ. Góc này sẽ cho sản lượng điện trung bình hàng năm lớn nhất. Tất nhiên, có thể mua một cơ cấu quay có ổ điện và chức năng theo dõi mặt trời, nhưng điều này sẽ làm tăng ngân sách cho toàn bộ quá trình lắp đặt lên gần 2 lần, do đó đẩy lùi thời gian hoàn vốn của nó lên vô cùng.

Tôi không có câu hỏi nào về việc tạo ra năng lượng mặt trời vào những ngày nắng. Nó hoàn toàn tương ứng với những tính toán. Và ngay cả việc giảm sản lượng vào mùa đông, khi mặt trời không mọc cao trên đường chân trời, sẽ không quá nghiêm trọng nếu không có... mây. Mây là kẻ thù chính của quang điện. Đây là sản lượng hàng giờ trong hai ngày: ngày 5 và 6 tháng 10 năm 2016. Ngày 5 tháng 10 nắng chói chang, đến ngày 6 tháng 10 bầu trời phủ đầy mây chì. Mặt trời, ôi! Bạn đang trốn ở đâu?

Vào mùa đông còn có một vấn đề nhỏ khác - tuyết. Chỉ có một cách để giải quyết vấn đề này: lắp đặt các tấm gần như theo chiều dọc. Hoặc dọn tuyết theo cách thủ công mỗi ngày. Nhưng tuyết thì vô nghĩa, cái chính là mặt trời đang chiếu sáng. Ngay cả khi nó ở thấp trên đường chân trời.

Vì vậy, hãy tính toán chi phí:

Biến tần lưới (300-500 watt) - 5.000 rúp
Bảng điều khiển năng lượng mặt trời đơn tinh thể (Loại A - chất lượng cao nhất) 2 chiếc, mỗi chiếc 100 watt - 14.800 rúp
Dây nối các tấm pin mặt trời (tiết diện 6 mm2) - 700 rúp
Tổng cộng: 20.500 rúp.

Trong kỳ báo cáo vừa qua, 117,5 kWh đã được tạo ra, theo mức giá hàng ngày hiện tại (5,53 rúp/kWh), đây sẽ là 650 rúp.

Nếu chúng ta giả định rằng chi phí của giá cước mạng sẽ không thay đổi (trên thực tế, chúng thay đổi tăng 2 lần một năm), thì Tôi sẽ có thể hoàn trả khoản đầu tư của mình vào năng lượng thay thế chỉ sau 32 năm!

Và nếu bạn thêm pin, thì toàn bộ hệ thống này sẽ không bao giờ tự trả tiền. Do đó, năng lượng mặt trời khi có điện lưới chỉ có thể có lợi trong một trường hợp - khi giá điện của chúng ta ngang bằng với ở Châu Âu. Nếu 1 kWh điện mạng có giá hơn 25 rúp thì các tấm pin mặt trời sẽ mang lại lợi nhuận rất cao.

Trong khi đó, việc chỉ sử dụng các tấm pin mặt trời ở những nơi không có điện lưới sẽ mang lại lợi nhuận và việc triển khai nó quá tốn kém. Giả sử rằng bạn có ngôi nhà ở nông thôn của anh ấy, nằm cách đường dây điện gần nhất 3-5 km. Hơn nữa, đây là nơi có điện áp cao (nghĩa là bạn sẽ cần lắp đặt máy biến áp) và bạn không có hàng xóm (không có ai để chia sẻ chi phí). Nghĩa là, bạn sẽ phải trả khoảng 500.000 rúp để kết nối với mạng và sau đó bạn cũng sẽ phải trả phí mạng. Trong trường hợp này, sẽ có lợi hơn nếu bạn mua tấm pin mặt trời, bộ điều khiển và pin với số tiền này - sau khi đưa hệ thống vào hoạt động, bạn sẽ không cần phải trả thêm tiền nữa.

Trong khi đó, đáng để coi quang điện chỉ là một sở thích.

Một trong những câu hỏi phổ biến nhất được đặt ra khi quyết định lắp đặt các tấm pin mặt trời cho mục đích sử dụng cá nhân là tấm pin mặt trời nào hiệu quả nhất? Tuy nhiên, công thức này không hoàn toàn chính xác. Trước hết, câu trả lời theo nghĩa đen cho câu hỏi này không quan trọng đối với người tiêu dùng bình thường. Chúng ta hãy thử tìm hiểu tại sao?

Trên thực tế, câu hỏi quan trọng không phải là làm thế nào để chọn các tấm pin mặt trời hiệu quả nhất mà là cái nào có giá trị tốt nhất với số tiền bỏ ra. Nếu bạn có không gian trên mái nhà để lắp đặt mười tấm pin mặt trời và có sự lựa chọn giữa các tấm pin mặt trời "A", hiệu quả hơn một chút nhưng đắt gấp đôi so với các tấm pin mặt trời "B", thì rất có thể về mặt tiết kiệm, nó sẽ nhiều hơn nên chọn bảng lớp “B”. Nói tóm lại, nhiệm vụ chính là tìm ra những lựa chọn nào có sẵn trong một tình huống cụ thể và phân tích tác động kinh tế của từng lựa chọn đó.
Trong mọi trường hợp, nếu bạn thực sự muốn biết các tấm pin mặt trời (hoặc mô-đun năng lượng mặt trời) hiệu quả nhất, thì một số trong số chúng được liệt kê bên dưới, cùng với nhà sản xuất và giá trị hiệu suất:

  • tấm pin mặt trời với hiệu suất 44,4% từ Sharp. Mô-đun năng lượng mặt trời ba lớp tập trung của nhà sản xuất pin mặt trời hàng đầu thế giới rất phức tạp và không được sử dụng trong các tòa nhà dân cư hoặc công cộng vì chúng cực kỳ đắt tiền. Về cơ bản, các mô-đun năng lượng mặt trời như vậy đã được ứng dụng trong ngành vũ trụ, nơi mà hiệu suất với kích thước và trọng lượng tương đối nhỏ có tầm quan trọng rất lớn;
  • mô-đun năng lượng mặt trời có hiệu suất 37,9% do Sharp sản xuất. Các tấm pin mặt trời ba lớp này là dạng tương tự đơn giản hơn so với các tấm trước, với điểm khác biệt là chúng không sử dụng các thiết bị đặc biệt để tập trung ánh sáng mặt trời vào mô-đun. Theo đó, giá của những tấm như vậy thấp hơn giá thành của những thiết bị này;
  • các tấm pin mặt trời với hiệu suất 32,6% từ Viện Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời Tây Ban Nha (IES) và Đại học (UPM). Chúng thậm chí còn là những mô-đun hai lớp đơn giản hơn với bộ tập trung năng lượng mặt trời, nhưng việc sử dụng chúng trong các tòa nhà dân cư hoặc công cộng vẫn còn quá đắt.

Có khoảng hơn chục loại tấm pin mặt trời khác có thể được thêm vào danh sách này. Một số trong số chúng có hiệu suất rất cao nhưng rất đắt tiền, trong khi một số khác khá rẻ nhưng hiệu quả rất thấp. Tất nhiên, một số trong số chúng đồng thời không hiệu quả và đắt tiền. Nhưng, tuy nhiên, chúng có mối quan tâm nghiên cứu nhất định. Điều quan trọng, như đã lưu ý trước đó, là tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa chi phí và hiệu quả.
Có ý kiến ​​​​cho rằng ngày nay ít nghiên cứu khoa học dành cho pin mặt trời hơn nhiều so với pin quang điện, vốn là nền tảng của công nghệ sản xuất pin mặt trời - đây là điều mà các nhà khoa học từ nhiều viện và trường đại học trên thế giới dành thời gian nghiên cứu. Thậm chí sẽ không có ai cố gắng tạo ra một loại pin năng lượng mặt trời sẽ không được bán do sức hấp dẫn thương mại yếu của các thành phần của nó - mô-đun năng lượng mặt trời. Ngày nay trên thị trường có rất nhiều loại tấm pin mặt trời khác nhau (chính xác hơn là mô-đun năng lượng mặt trời) từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Vì vậy, chúng ta hãy nhìn vào các nhà lãnh đạo trong các loại khác nhau:

  • Các mô-đun năng lượng mặt trời hiệu suất 36% của Amonix giữ kỷ lục về hiệu suất tổng thể. Tuy nhiên, chúng được tạo ra bằng các thiết bị tập trung và không được sử dụng cho mục đích gia đình;
  • mô-đun năng lượng mặt trời với hiệu suất 21,5% của công ty Sun Power của Mỹ đã lập kỷ lục về hiệu suất thương mại. Các mô-đun năng lượng mặt trời Sun Power SPR-327NE-WHT-D dẫn đầu về hiệu quả trong thử nghiệm thực địa. Các mô-đun năng lượng mặt trời đứng thứ hai và thứ ba trong cuộc thử nghiệm này cũng do Sun Power phát triển;
  • Mô-đun năng lượng mặt trời màng mỏng với hiệu suất 17,4% từ Q-Cell giữ kỷ lục trong hạng mục này. Các tấm pin mặt trời màng mỏng được sử dụng rộng rãi, nhưng không được sử dụng trong các tòa nhà dân cư. Q-Cells là một công ty của Đức đã nộp đơn xin phá sản vào năm 2012 và sau đó được công ty Hanwha của Hàn Quốc mua lại;
  • Các mô-đun năng lượng mặt trời màng mỏng chuyển đổi quang điện cadmium-tellurium (CdTe) hiệu suất 16,1% của First Solar dẫn đầu trong danh mục của chúng. Một lần nữa, pin mặt trời dựa trên các mô-đun như vậy thường không được sử dụng cho mục đích gia đình nhưng giúp công ty duy trì vị trí cao trong số các nhà sản xuất pin mặt trời. Công ty FirstSolar của Mỹ là công ty dẫn đầu về sản xuất tấm pin mặt trời tại thị trường Mỹ và chiếm vị trí thứ hai trong bảng xếp hạng thế giới vào năm ngoái. Mặc dù hiệu suất khá thấp 16,1% ở loại này, các mô-đun năng lượng mặt trời tương đối rẻ của First Solar là sự lựa chọn tối ưu cho nhiều ngành công nghiệp;
  • Ví dụ cuối cùng để chứng minh rằng danh sách các tấm pin mặt trời hiệu quả nhất rất dài và không giới hạn ở các ví dụ trên, chúng tôi lưu ý các mô-đun năng lượng mặt trời linh hoạt với hiệu suất 15,5% từ công ty MiaSole, công ty dẫn đầu trong danh mục này. Đương nhiên, đối với một số mục đích, không chỉ cần các tấm pin mặt trời mà còn cần các tấm pin mặt trời linh hoạt. Nhưng đây có lẽ không phải là trường hợp của bạn ...

Tóm lại, chúng tôi khuyên bạn không nên tập trung vào những lợi thế giả định và không liên quan khi lựa chọn tấm pin mặt trời cho nhu cầu của mình. Hãy quên đi việc cố gắng lựa chọn " tấm pin mặt trời hiệu quả nhất" Hãy tìm những tấm pin phục vụ rõ ràng một mục đích cụ thể thay vì cố gắng tìm những tấm pin mặt trời được thiết kế cho các vệ tinh của NASA.
Biểu đồ do Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ biên soạn, thể hiện rõ ràng sự đa dạng của công nghệ pin mặt trời và thành tựu của mỗi công nghệ đó về mặt hiệu quả.