Alternatieve energie is toegankelijker geworden! In 2018 kun je voor ongeveer $ 115 een vermogen van 150 W en een spanning van 12 V kopen. Paneelproductietechnologieën worden beheerst en verbeterd, dus al enkele jaren op rij is er een tendens dat de kosten ervan dalen. Om de energie van de zon optimaal te benutten, moet u een zonne-energiecentrale voor thuis in elkaar zetten. Professionele bedrijven bieden kant-en-klare kits en diensten aan voor het installeren van een zonne-installatie. Aan de andere kant is er een goedkopere oplossing: een doe-het-zelf-zonnepaneel.

Zonnebatterij: wat is het en hoe werkt het?

Een zonnepaneel is een set panelen die lichtenergie omzetten, verbonden in een specifiek circuit om de gewenste elektrische eigenschappen te bereiken: spanning, stroom en vermogen. Elk paneel is een siliciumwafel met gemetalliseerde sporen voor aansluiting op het circuit. Bij kant-en-klare oplossingen worden ze in de fabriek aangesloten en moet de installateur een circuit uit meerdere samenstellen om de vereiste stroomvoorziening naar de faciliteit te garanderen.

Het werkingsprincipe is gebaseerd op het foto-elektrisch effect. Door licht op silicium te laten schijnen, bereik je niets, dus worden er onzuiverheden in de structuur van de wafer geïntroduceerd - ze zijn gedoteerd. Als gevolg hiervan verschijnt er een overmaat aan positieve of negatieve ladingsdragers, afhankelijk van het type onzuiverheid, worden P- en N-gebieden gevormd en wordt een pn-overgang gevormd - zoals de eenvoudigste halfgeleiderdiode. Wanneer er licht op valt, wordt er bij de aansluitingen een foto-EMF gevormd. De diodespanning is echter vrij klein: ongeveer een halve volt. Daarom zijn er veel van dergelijke cellen in één zonnepaneel en bereikt de uitgangsspanning van de batterij als geheel 12-24 V.

Mening van een expert

Alexey Bartosh

Specialist in reparatie en onderhoud van elektrische apparatuur en industriële elektronica.

Stel een vraag aan een deskundige

Dit is interessant: 12 volt zonnepanelen hebben zelfs een uitgangsspanning van de helft, afhankelijk van de hoeveelheid licht. Onder optimale omstandigheden kan het 18 V of meer bereiken - dit wordt het punt van maximaal vermogen genoemd (het segment van de stroom-spanningskarakteristiek met de hoogste spanning en stroom). Industriële ontwerpen zijn meestal ontworpen om te werken met spanningen van 12 en 24 V; het gebruik van deze laatste maakt het mogelijk om de stromen aan de primaire zijde van de omzetter te verminderen.

Omdat zonlicht ons niet de klok rond bereikt, wordt er alleen overdag energie opgewekt; om 's nachts elektriciteit te kunnen gebruiken, moet deze worden geaccumuleerd. Hiervoor zijn batterijen en een controller nodig om ze op te laden. Als je niet alleen 12 volt apparatuur gaat gebruiken, maar ook de gebruikelijke 220 V huishoudelijke apparaten, heb je ook een omvormer nodig.

Het werkingsprincipe van een zonnebatterij

Laadcontrollers zijn er in verschillende soorten:

• Aan uit.
• MPPT.

Om een ​​gelijkspanning van 12 V om te zetten in een wisselspanning van 110, 220, 380, etc. is een omvormer nodig. Meestal is het ontworpen voor één uitgangsspanning.

Voor- en nadelen van dit soort energie

Elke energiesector heeft sterke en zwakke punten. Voordelen van het opwekken van elektriciteit uit zonlicht:

• Er worden geen fossiele, vloeibare of gasvormige brandstoffen gebruikt.
• Er zijn geen milieuvervuilende factoren.
• Zonlicht is een gratis energiebron.

Maar er waren enkele minpunten:

• Hoewel de kosten van batterijen dalen, liggen ze nog steeds op een hoog niveau.
• Naast panelen zijn er batterijen en omvormers nodig.
• Terugverdientijd vanaf 5 jaar.

Vergeet niet rekening te houden met de levensduur van de batterij en de periodieke vervanging ervan. Zonne-energie is niet zo goedkoop als vaak wordt beweerd. Als er echter geen andere opties zijn, is dit een geschikte elektrificatiemethode.

De meest voorkomende zijn polykristallijne en monokristallijne panelen. Deze laatste zijn duurder omdat ze gemaakt zijn uit homogene siliciumkristallen en een hoger rendement hebben (ongeveer 15%). Polykristallen worden geproduceerd uit gerecyclede materialen, restanten van de productie van enkele kristallen en paneelverwerkingsproducten. Ze kosten ongeveer 15% minder, hebben een iets lager rendement (8-12%), terwijl verschillende bronnen het erover eens zijn dat ze betere resultaten laten zien bij bewolkt of bewolkt weer, dus het prijsverschil is niet altijd gerechtvaardigd. Amorfe batterijen zijn zeldzaam.

Hoe onderscheid je een polykristallijn zonnepaneel van een monokristallijn zonnepaneel?

Het is heel eenvoudig: de elementen van een monokristallijne structuur hebben afgeronde of gesegmenteerde hoeken en de kleur van het oppervlak is uniform: van donkerblauw tot zwart. Polykristallijne elementen hebben de vorm van regelmatige rechthoeken en hun kleur is heterogeen, licht iriserend: van blauw tot bijna zwart, de textuur lijkt vaag op camouflage.

Polykristallijne en monokristallijne zonnecelmodules

Locatieselectie en ontwerp

Voor het plaatsen van de panelen is een deel van de ruimte dat niet wordt beschaduwd en verlicht door zonlicht geschikt. Als u zich afvraagt ​​​​of u een zonne-energiecentrale wilt bouwen, woont u hoogstwaarschijnlijk in een privéhuis of bent u van plan uw datsja te elektrificeren. Hier is een lijst met plaatsen die geschikt zijn voor het installeren van batterijen:

• Dak van huizen en bijgebouwen.
• Lege ruimtes op de grond in de tuin.
• Zuidelijke muren van gebouwen.

Als het dak een structuur heeft waarbij het dak zich onder een hoek ten opzichte van de horizontaal bevindt (gevelgevel, Fins, enz.), Kunnen de panelen er direct op worden gelegd. Voor horizontale en verticale installatie is een metalen structuur nodig om de invalshoek van de zonnestralen zo goed als direct in te stellen. Het is beter wanneer de metalen structuur voor installatie op muren is gemaakt van aluminium of andere lichtgewicht legeringen om onnodige belasting van de fundering en het metselwerk te voorkomen.

BELANGRIJK! Het rendement van de installatie neemt af naarmate de invalshoek van het licht groter is. Hoe meer deze afwijkt van 90 graden, hoe minder elektriciteit je ontvangt.

Voorbeeld van batterijontwerp. Het belangrijkste is dat ze het vaakst naar de zon kijkt

Ontwerp

Het is noodzakelijk om het vermogen van de panelen, de omvormer en de batterijcapaciteit correct te berekenen. Om dit te doen, moet u beslissen wat u nodig heeft? Als het een back-upstroombron is, bereken dan hoeveel back-uptijd het station moet bieden en welke apparatuur op het back-upnetwerk zal worden aangesloten.

Als u een hoofdenergiebron nodig heeft, moet u berekenen hoeveel tijd elk van uw elektrische apparaten in totaal per dag aanstaat, en vervolgens het aantal uren vermenigvuldigen met hun vermogen. Hierdoor weet je hoeveel kWh energie ze per dag verbruiken. Voeg vervolgens 20–50% reserve toe, d.w.z. vermenigvuldig het aantal kW/u met 1,2–1,5. Als je dit getal deelt door de accuspanning (12 of 24 V) krijg je de capaciteit (Ah).

Het aantal paneelelementen wordt geselecteerd op basis van hun vermogen en het gemiddelde dagelijkse aantal uren dat de zon op uw breedtegraden schijnt. Dat wil zeggen, als u 1 kW/u per dag verbruikt en een zonnige dag gemiddeld 10 uur duurt, terwijl het helderste licht binnen 4-5 uur valt, betekent dit:

waarbij P het totale vermogen van de batterij is, W het energieverbruik, Hs het aantal uren zonneschijn, k de coëfficiënt van de maximale lichthelderheid is, d.w.z. als de zon op de 10 uur gedurende 4 uur zeer helder schijnt, en de rest van de tijd daalt, dan is het gelijk aan 4/10 of 0,4.

De omvormer wordt geselecteerd op basis van het aantal bedrijfsapparatuur. In appartementen en huizen zijn op de verdeelpanelen 16 A ingangsstroomonderbrekers geïnstalleerd, dit is ongeveer 3,5 kW, wat betekent dat een omvormer van dit vermogen voldoende voor u is.

De laatste stap is het installeren van de gehele installatie. Het moeilijkste is om de optimale hellingshoek van de batterij te vinden. Het is noodzakelijk om experimenteel de hoek te bepalen waaronder de zonnestralen gedurende de langste tijd zo dicht mogelijk bij een loodrechte positie zullen staan.

Het plaatsen van een zonnepaneel op het dak

Stapsgewijs montageproces

Om het paneel te bouwen heb je nodig:

• Aluminium hoeken.
• Multiplex, vezelplaat of spaanplaat.
• Afdichtmiddel.
• Transparante beschermlaag (plexiglas of glas met laag ijzergehalte, gehard).
• Zonnepanelen.
• Verzamelrail voor het solderen van SE (idealiter) of gevlochten draad, draad.
• Kabel.
• Schroevendraaier.
• Zelftappende schroeven, hoeken en ander hardware.
• Metaalzaag voor metaal.

Frame montage

Als je hebt besloten welke maat het paneel moet hebben, knip dan een sjabloon uit karton, plaats de siliconenelementen erop en laat er een opening van 3-5 mm tussen. Silicium is een zeer kwetsbaar materiaal; deze opening is nodig om te voorkomen dat de wafels barsten tijdens verwarming en afkoeling. Knip vervolgens het sjabloon op maat en begin met het monteren van het aluminium frame. Je kunt de delen overlappend of van begin tot eind met elkaar verbinden, maar voor dat laatste moet je het materiaal in een hoek van 45 graden zagen, hiervoor is het handig om een ​​verstekbak te gebruiken. Vergeet niet het beschermglas te lijmen voordat je het paneel met zonnecellen monteert.

Soldeerplaten

Op de achterkant van de platen is een zilveren metaallaag aangebracht. Het kan vertinnen met zuurvloeimiddel. Vertin de draad of bus vooraf. Een bus is een platte geleider. Als u er geen heeft, kunt u een kabelvlecht of dunne draad gebruiken.

Platen aan elkaar solderen

Vervolgens moet je met een borstel vloeimiddel op de metaallaag op het silicium aanbrengen, een druppel soldeer uitsmeren met snelle bewegingen van de soldeerbout, wanneer het oppervlak uniformer en glanzender wordt - het contact is vertind. Sommige mensen gebruiken een fluxpotlood. Ik heb het nog niet geprobeerd, maar ze lijken me prettig om mee te werken. Soldeer POS-61- Geschikt voor solderen. Het in serie verbinden van platen verhoogt de uitgangsspanning, het parallel verbinden van groepen verhoogt de uitgangsstroom.

1. Niet oververhitten! Om de plaat niet te beschadigen en het contact niet langdurig door de soldeerbout vast te houden, heeft u hiervoor een soldeerbout nodig met een vermogen van 30 tot 60 W, met een warmte-intensieve punt (d.w.z. dikker) .
2. Niet splitsen! De platen zijn erg dun en kwetsbaar. Plaats de platen tijdens het solderen tenslotte op zacht dik karton, piepschuim, penofol of een doek. Dit verkleint de kans op chippen bij het aandrukken met een soldeerbout of het omdraaien van elementen.

Bovendien moet u een Schottky-diode installeren. Als u 's nachts tegenstroom van de accu wilt voorkomen, kunt u tussen de accu en de accu een diode plaatsen. Fabrikanten installeren helemaal geen diodes.

De achteromslag kan gemaakt zijn van kunststof, multiplex en ander plaatmateriaal. Boor gaten over het gehele oppervlak voor luchtcirculatie, terwijl u alle elektrische aansluitingen met afdichtmiddel moet vullen om corrosie te voorkomen. Na montage moet het op een ondersteunende, vaste structuur worden geïnstalleerd. Het is beter om de mogelijkheid te bieden om de hellingshoek aan te passen - dit zal helpen om op verschillende tijdstippen van het jaar een optimaal vermogen te bereiken, door de positie aan de zon aan te passen.

Een zelfgemaakt zonnepaneel monteren

Zonnebatterijen uit schrootmaterialen

Als je niet veel geld in panelen wilt investeren, maar wel wilt proberen wat ze kunnen, kun je zelf een eenvoudig zonnepaneel samenstellen uit oude radiocomponenten.

Transistorbatterij

Transistor voor batterij met afgezaagde kap

Voor de montage heb je oude Sovjet-transistors in ijzeren behuizingen nodig, zoals KT819 of MP21-MP43 en dergelijke. Hun lichaam lijkt op een vliegende schotel, waarvan de twee helften met elkaar zijn verbonden en de naad is opgerold. Om te demonteren, slijpt u de riem af en trekt u de helften in verschillende richtingen. Binnenin zie je een siliciumkristal met twee elektroden, plaats deze onder fel licht en gebruik een voltmeter om te bepalen welke benen de hoogste spanning tussen hen hebben. Het vermogen van één zelfgemaakte fotocel is klein en de spanning bereikt nauwelijks 0,3-0,5 W; je hebt ongeveer 30-40 stuks nodig om de gewenste 12 W te bereiken, terwijl de stromen klein zullen zijn.

Diode batterij

Diodes D223B

Diodes van het type D223B produceren bij fel zonlicht ongeveer 0,35 V. Hun lichaam is gemaakt van glas, maar bedekt met verf. Om het los te laten, vult u de diodes met oplosmiddel en laat u ze een paar uur staan, bij voorkeur in een warme, geventileerde ruimte. Daarna kan de verf gemakkelijk worden verwijderd. Welnu, dan zul je ze zoals hierboven beschreven in de batterij moeten solderen om de gewenste spanning en stroom te bereiken.

Folie paneel

Je kunt een batterij maken van koperfolie. Om dit te doen, moet u twee vellen nemen met een oppervlakte van 45 cm2, deze met schuurpapier reinigen van vet en oxiden en ze wassen in een zeepoplossing. Dan moet je er een opwarmen, bijvoorbeeld op een elektrisch fornuis (meer dan een kilowatt) totdat het roodoranje wordt, dan begint het koper zwart te worden - dit is koperoxide, houd nog eens 30 seconden vast. Zet de kachel uit en laat alles rustig afkoelen. Er verschijnt een laag zwart oxide op het vel. We spoelen onder stromend water zodat grote oxidedeeltjes loskomen, er moet een dunne film achterblijven, je kunt het oppervlak niet mechanisch beïnvloeden - schraap het af, maak het schoon en buig het.

Je krijgt één vel met een laag oxide, en de tweede is schoon, plaats ze in een container, een afgesneden fles van 5 liter is perfect. Een vel met oxide zal voor ons een "minpunt" zijn, en een schoon vel zal een "pluspunt" zijn. Ze mogen elkaar niet aanraken. Vul de container met een zoutoplossing (ongeveer 1 eetlepel zout per 1 liter water). Zo krijgt u 1 zonnecel.

Video:

Nog een montagevoorbeeld:

conclusies

Zonnebatterijen zijn geschikt voor stroomvoorziening, maar de terugverdientijd van de apparaten is vrij lang, dus het gebruik ervan als hoofdstroombron is behoorlijk duur. Zelfgemaakte fotocellen zijn voor praktisch gebruik van weinig nut als elektriciteitsbron, maar ze werken goed als lichtsensor. U kunt de apparaten in verschillende fotorelaiscircuits gebruiken. Een thuis-SES is een uitstekende optie voor back-upstroomvoorziening; als hoofdingang kan deze alleen worden gebruikt als het tuinperceel zich in een niet-geëlektrificeerd gebied bevindt.

We heten iedereen welkom die een paar minuten wil besteden aan het verkrijgen van interessante informatie!
Zo hebben wij het magazijn wederom aangevuld met compleet nieuwe producten. Het aantal nieuwe producten is niet zo groot, maar wat een aantal!
Met trots presenteren wij u een lijn van de meest efficiënte en spectaculaire zonnepanelen op de Russische markt: de Eclipse-lijn van de Seraphim-fabriek, die is opgenomen in de beoordeling van de meest betrouwbare fabrikanten (Bloomberg heeft Seraphim Solar TIER1-status terug toegekend in 2015).

Er zijn twee modellen Seraphim zonnepanelen te bestellen:

• Monokristallijn paneel Eclipse SRP-320-E01B
• Polykristallijn paneel Eclipse SRP-290-E11B

Het eerste model is gemaakt in het formaat van een standaard monokristallijne 270 W-module en produceert tegelijkertijd 320 milieuvriendelijke watt. Het tweede model komt overeen met de grootte van een polykristallijne module van 250 W, maar het rendement van dit paneel is 290 Watt - hoger dan dat van een klassieke monokristallijne batterij van hetzelfde formaat. Hoe heeft u deze efficiëntie bereikt? Heel simpel en moeilijk tegelijk! Er zijn geen trucjes of trucjes: de cellen in Eclipse-zonnepanelen zijn zo ingedeeld dat bijna het hele paneeloppervlak wordt ingenomen door silicium, en het rendement van de hele batterij wordt vrijwel gelijk aan het rendement van de siliciumcellen die ervoor zorgen het op. Het is waar dat de cellen in Seraphim Eclipse-zonnepanelen ook niet helemaal eenvoudig zijn: ze zijn gemaakt met behulp van een speciale technologie en kunnen feitelijk aan elkaar worden "gelijmd", wat de verliezen op interne verbindingen vermindert en ook het uiteindelijke vermogen verhoogt.

Op dit moment is de premium monokristallijne zonnebatterij Seraphim SRP-320-E01B zelfs de meest efficiënte die op de Russische markt verkrijgbaar is.

Ook is er nog een toevoeging gedaan aan het schap van door ons bedrijf geleverde modellen zonnebatterijen: een innovatieve “transparante” zonnebatterij GP Solar GPDP-265W60 265 Watt vermogen:

Dit model is een compleet nieuwe lijn zonnepanelen. Het dunne en deels transparante (in ons geval 10%) zonnepaneel, gemaakt uit twee platen gehard glas, is een duidelijke trend in de wereld van zonne-energie. Anticiperend en misschien zelfs anticiperend op de aanstaande stormloop van bouwers en architecten, maar ook gewone gebruikers, presenteren wij u dit nieuwe product. Transparante zonnepanelen zijn geschikt voor diegenen die niet alleen geïnteresseerd zijn in de “utilitaire” component van een zonne-energiecentrale, maar ook in het realiseren van hun creatieve, esthetische behoeften. Een of twee jaar geleden waren doorschijnende panelen slechts een merkwaardige nieuwigheid op gespecialiseerde tentoonstellingen, maar na een explosieve belangstelling van consumenten over de hele wereld verschenen Dual Glass-producten in elke zichzelf respecterende fabrikant. Futuristisch ontwerp duidt duidelijk op de noodzaak om het in architectonische elementen te gebruiken - als je naast zo'n paneel staat, wordt de toekomst immers niet alleen zichtbaar, maar ook tastbaar.

Naast hun standaarddoel als attribuut van daken en grondoppervlakken, kunnen dergelijke panelen worden gebruikt als het hoofdoppervlak van een muur, hekwerk, overkapping, ze kunnen een uitstekend alternatief worden voor vensterglas, of het hart van een architecturale compositie - wij laten deze vraag aan uw discretie over. Merk op dat de sterkte van deze panelen voldoende is voor een volwassene om comfortabel op het oppervlak te staan ​​(draagvermogen is 5400 Pa).

Natuurlijk is de frameloze technologie, die zich eerder goed heeft bewezen in de micromorfe modules van Pramac en Hevel, zeker niet nieuw, maar in vergelijking met analogen zijn deze batterijen aanzienlijk efficiënter. De vermogensdichtheid van GPSolar GPDP-265W60 transparante zonnecellen is 16,11%, wat ruim 2 keer hoger is dan die van micromorfe zonnecellen. Dit is een onmiskenbaar voordeel bij het organiseren van een zonne-energiecentrale op een beperkt dak- of luifeloppervlak.
Een frameloos zonnepaneel met twee glaslagen heeft onder andere een langere levensduur, omdat deze in tegenstelling tot traditionele zonnepanelen met een aluminium frame geen last heeft van het verschil tussen de temperatuurvervorming van het aluminium frame en glas (wat over de de jaren leiden tot schade aan de constructie, vooral in Russische omstandigheden, waar zonnepanelen elk jaar onderhevig zijn aan grote temperatuurschommelingen).

Wat betreft het monteren van frameloze zonnepanelen zijn hier ook geen problemen mee. Ons bedrijf levert al jaren hoogwaardige batterijen, waar installateurs van dit type batterijen door het hele land al lang van op de hoogte zijn.

De laatste tijd heeft zonne-energie zich zo snel ontwikkeld

De laatste tijd heeft zonne-energie zich zo snel ontwikkeld dat het aandeel van zonne-elektriciteit in de mondiale jaarlijkse elektriciteitsopwekking in tien jaar tijd is gestegen van 0,02% in 2006 naar bijna één procent in 2016.

Dam Solar Park is de grootste zonne-energiecentrale ter wereld. Vermogen 850 megawatt.

Het belangrijkste materiaal voor zonne-energiecentrales is silicium, waarvan de voorraden op aarde vrijwel onuitputtelijk zijn. Een probleem is dat de efficiëntie van siliciumzonnecellen veel te wensen overlaat. De meest efficiënte zonnepanelen hebben een rendement van maximaal 23%. En het gemiddelde efficiëntiepercentage varieert van 16% tot 18%. Daarom werken onderzoekers over de hele wereld die zich bezighouden met fotovoltaïsche zonne-energie eraan om fotoconverters op zonne-energie te bevrijden van het imago van een leverancier van dure elektriciteit.

Er heeft zich een echte strijd ontvouwd om een ​​zonne-supercel te creëren. De belangrijkste criteria zijn hoge efficiëntie en lage kosten. Het National Renewable Energy Laboratory (NREL) in de VS brengt zelfs periodiek een nieuwsbrief uit waarin de tussentijdse resultaten van deze strijd worden weergegeven. En elke aflevering toont de winnaars en verliezers, buitenstaanders en nieuwkomers die per ongeluk bij deze race betrokken raakten.

Leider: meerlaagse zonnecel

Deze heliumconverters lijken op een sandwich van verschillende materialen, waaronder perovskiet, silicium en dunne films. In dit geval absorbeert elke laag alleen licht van een bepaalde golflengte. Als gevolg hiervan produceren deze meerlaagse heliumcellen, met een gelijk werkoppervlak, aanzienlijk meer energie dan andere.

De recordbrekende efficiëntie van meerlaagse fotoconverters werd eind 2014 bereikt door een gezamenlijk Duits-Frans onderzoeksteam onder leiding van Dr. Frank Dimroth van het Fraunhofer Instituut voor Zonne-energiesystemen. Er werd een rendement van 46% behaald. Deze fantastische efficiëntiewaarde werd bevestigd door een onafhankelijk onderzoek bij NMIJ/AIST – het grootste metrologiecentrum in Japan.

Meerlaagse zonnecel. Efficiëntie – 46%

Deze cellen bestaan ​​uit vier lagen en een lens die het zonlicht daarop concentreert. De nadelen zijn onder meer de aanwezigheid van germanium in de structuur van het substraat, wat de kosten van de zonnemodule enigszins verhoogt. Maar alle tekortkomingen van meerlaagse cellen kunnen uiteindelijk worden geëlimineerd, en onderzoekers hebben er vertrouwen in dat hun ontwikkeling in de zeer nabije toekomst de muren van laboratoria zal verlaten en de grote wereld zal betreden.

Rookie van het jaar - Perovskiet

Geheel onverwachts kwam er een nieuwkomer tussenbeide in de race van leiders: perovskiet. Perovskiet is de algemene naam voor alle materialen die een bepaalde kubieke kristalstructuur hebben. Hoewel perovskieten al lang bekend zijn, begon het onderzoek naar zonnecellen gemaakt van deze materialen pas tussen 2006 en 2008. De eerste resultaten waren teleurstellend: de efficiëntie van perovskiet-fotoconverters kwam niet boven de 2%. Tegelijkertijd lieten berekeningen zien dat dit cijfer nog een orde van grootte hoger zou kunnen liggen. Na een reeks succesvolle experimenten ontvingen Koreaanse onderzoekers in maart 2016 een bevestigde effectiviteit van 22%, wat op zichzelf een sensatie werd.

Perovskiet-zonnecel

Het voordeel van perovskietcellen is dat ze handiger zijn om mee te werken en gemakkelijker te produceren zijn dan vergelijkbare siliciumcellen. Met massaproductie van perovskiet-fotoconverters zou de prijs van één watt elektriciteit $ 0,10 kunnen bereiken. Maar experts zijn van mening dat zolang perovskiet-heliumcellen een maximale efficiëntie bereiken en in industriële hoeveelheden worden geproduceerd, de kosten van een ‘silicium’-watt elektriciteit aanzienlijk kunnen worden verlaagd en hetzelfde niveau van $ 0,10 kunnen bereiken.

Experimenteel: kwantumdots en organische zonnecellen

Dit type zonne-fotoconverter bevindt zich nog in een vroeg ontwikkelingsstadium en kan nog niet worden beschouwd als een serieuze concurrent van bestaande heliumcellen. De ontwikkelaar, de Universiteit van Toronto, beweert echter dat volgens theoretische berekeningen het rendement van zonnecellen op basis van nanodeeltjes – quantum dots – boven de 40% zal liggen. De essentie van de uitvinding van Canadese wetenschappers is dat nanodeeltjes – kwantumdots – licht in verschillende spectrale bereiken kunnen absorberen. Door de grootte van deze kwantumdots te veranderen, zal het mogelijk zijn om het optimale werkbereik van de fotoconverter te selecteren.

Zonnecel gebaseerd op kwantumdots

En gezien het feit dat deze nanolaag kan worden aangebracht door op elk, inclusief transparant, substraat te spuiten, zijn er veelbelovende perspectieven zichtbaar in de praktische toepassing van deze ontdekking. En hoewel laboratoria tegenwoordig een efficiëntie van slechts 11,5% hebben bereikt bij het werken met kwantumdots, twijfelt niemand aan de vooruitzichten in deze richting. En het werk gaat door.

Solar Window – nieuwe zonnecellen met 50% rendement

Het bedrijf Solar Window uit Maryland (VS) heeft een revolutionaire ‘zonneglas’-technologie geïntroduceerd die traditionele ideeën over zonnepanelen radicaal verandert.

Eerder waren er berichten over transparante heliumtechnologieën, en ook dat dit bedrijf belooft de efficiëntie van zonnepanelen aanzienlijk te verhogen. En zoals recente gebeurtenissen hebben aangetoond, waren dit niet alleen maar beloften, maar 50% efficiëntie – niet langer slechts de theoretische geneugten van de onderzoekers van het bedrijf. Terwijl andere fabrikanten net met bescheidener resultaten de markt betreden, heeft Solar Window zijn werkelijk revolutionaire hightech-ontwikkelingen op het gebied van helium-fotovoltaïsche zonne-energie al gepresenteerd.

Deze ontwikkelingen maken de weg vrij voor de productie van transparante zonnecellen, die een aanzienlijk hoger rendement hebben dan traditionele zonnecellen. Maar dit is niet het enige voordeel van de nieuwe zonnepanelen uit Maryland. Nieuwe heliumcellen kunnen eenvoudig op transparante oppervlakken (bijvoorbeeld ramen) worden bevestigd en kunnen in de schaduw of onder kunstlicht werken. Vanwege hun lage kosten kunnen investeringen in het uitrusten van een gebouw met dergelijke modules zichzelf binnen een jaar terugverdienen. Ter vergelijking: de terugverdientijd voor traditionele zonnepanelen varieert van vijf tot tien jaar, wat een enorm verschil is.

Zonnecellen van het bedrijf Solar Window

Het bedrijf Solar Window maakte enkele details bekend van de nieuwe technologie voor het produceren van zonnepanelen met een dergelijk hoog rendement. Natuurlijk werd de belangrijkste knowhow buiten beschouwing gelaten. Alle heliumcellen zijn voornamelijk gemaakt van organisch materiaal. De lagen elementen bestaan ​​uit transparante geleiders, koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Volgens het bedrijf is de productie van deze zonnepanelen zo milieuvriendelijk dat deze twaalf keer minder impact heeft op het milieu dan de productie van traditionele heliummodules. De komende 28 maanden zullen in enkele gebouwen, scholen, kantoren en wolkenkrabbers de eerste transparante zonnepanelen worden geïnstalleerd.

Als we het hebben over de vooruitzichten voor de ontwikkeling van fotovoltaïsche zonne-energie met helium, is het zeer waarschijnlijk dat traditionele siliciumzonnecellen tot het verleden kunnen gaan behoren en plaats kunnen maken voor zeer efficiënte, lichtgewicht, multifunctionele elementen die de breedste horizonten openen voor heliumenergie. gepubliceerd

Het is tijd om te praten over hoe effectief zonne-energie is in de regio Moskou. Een jaar lang heb ik statistieken verzameld over de productie van zonne-energie van twee zonnepanelen van 100 watt die op het dak van een landhuis zijn geïnstalleerd en met behulp van een netomvormer op het netwerk zijn aangesloten. Een jaar geleden schreef ik hier al over. En nu is het tijd om de balans op te maken.

Nu leert u iets dat verkopers van zonnepanelen u nooit zullen vertellen.

Precies een jaar geleden, in oktober 2015, besloot ik mij bij wijze van experiment aan te sluiten bij de gelederen van de “groenen” die onze planeet redden van een vroegtijdige dood, en kocht ik zonnepanelen met een maximaal vermogen van 200 watt en een netomvormer ontworpen voor maximaal 300 (500) watt opgewekt vermogen. Op de foto zie je de structuur van het polykristallijne 200 watt paneel, maar een paar dagen na aankoop werd duidelijk dat het in een enkele configuratie een te lage spanning was, niet genoeg voor de juiste werking van mijn netomvormer.

Dus moest ik het vervangen door twee monokristallijne panelen van 100 watt. In theorie zouden ze iets efficiënter moeten zijn, maar in werkelijkheid zijn ze gewoon duurder. Dit zijn hoogwaardige panelen van het Russische merk Sunways. Ik betaalde 14.800 roebel voor twee panelen.

De tweede kostenpost is een netomvormer van Chinese makelij. De fabrikant heeft zichzelf op geen enkele manier geïdentificeerd, maar het apparaat is van hoge kwaliteit gemaakt en uit een opening bleek dat de interne componenten zijn ontworpen voor een vermogen tot 500 watt (in plaats van 300 wat op de behuizing staat). Zo'n netwerk kost slechts 5.000 roebel. Het raster is een ingenieus apparaat. Aan de ene kant zijn + en - van de zonnepanelen erop aangesloten, en aan de andere kant is hij met een gewone stekker op absoluut elk stopcontact in uw huis aangesloten. Tijdens bedrijf past het elektriciteitsnet zich aan de frequentie in het netwerk aan en begint wisselstroom (omgezet uit gelijkstroom) in uw 220 volt thuisnetwerk te “pompen”.

Het elektriciteitsnet werkt alleen als er spanning op het netwerk staat en kan niet worden beschouwd als een back-upstroombron. Dit is het enige nadeel. En een groot voordeel van een netomvormer is dat je in principe geen batterijen nodig hebt. Batterijen zijn immers de zwakste schakel in alternatieve energie. Als hetzelfde zonnepaneel gegarandeerd meer dan 25 jaar zal werken (dat wil zeggen dat het na 25 jaar ongeveer 20% van zijn prestatie zal verliezen), dan zal de levensduur van een gewone loodzuuraccu onder vergelijkbare omstandigheden 3- 4 jaar. Gel- en AGM-batterijen gaan langer mee, tot wel 10 jaar, maar kosten ook 5 keer meer dan conventionele batterijen.

Omdat ik elektriciteit heb, heb ik geen batterijen nodig. Als u het systeem autonoom maakt, moet u nog eens 15-20 duizend roebel toevoegen aan het budget voor de batterij en de controller daarvoor.

Wat betreft de opwekking van elektriciteit. Alle energie die door zonnepanelen wordt opgewekt, komt realtime het netwerk binnen. Als er verbruikers van deze energie in huis zijn, wordt deze volledig opgebruikt en zal de meter bij de ingang van het huis niet "draaien". Als de momentane opwekking van elektriciteit groter is dan de momenteel verbruikte energie, wordt alle energie teruggevoerd naar het netwerk. Dat wil zeggen, de teller zal in de tegenovergestelde richting "draaien". Maar er zijn nuances hier.

Ten eerste tellen veel moderne elektronische meters de stroom die er doorheen gaat, zonder rekening te houden met de richting ervan (dat wil zeggen, u betaalt voor de elektriciteit die naar het netwerk wordt teruggestuurd). En ten tweede staat de Russische wetgeving niet toe dat particulieren elektriciteit verkopen. In Europa mag dat en daarom is elk tweede huis daar bedekt met zonnepanelen, waardoor je, in combinatie met hoge netwerktarieven, echt geld kunt besparen.

Wat te doen in Rusland? Installeer geen zonnepanelen die meer energie kunnen produceren dan het huidige dagelijkse energieverbruik in huis. Het is om deze reden dat ik slechts twee panelen heb met een totaal vermogen van 200 watt, die, rekening houdend met de verliezen van de omvormer, ongeveer 160-170 watt aan het netwerk kunnen leveren. En mijn huis verbruikt 24 uur per dag consequent ongeveer 130-150 watt per uur. Dat wil zeggen dat alle door zonnepanelen opgewekte energie gegarandeerd binnenshuis wordt verbruikt.

Om de geproduceerde en verbruikte energie te controleren, gebruik ik Smappee. Vorig jaar schreef ik al over hem. Hij beschikt over twee stroomtransformatoren, waarmee je zowel de netwerkstroom als de door zonnepanelen opgewekte elektriciteit in de gaten kunt houden.

Laten we beginnen met de theorie en verder gaan met de praktijk.

Er zijn veel rekenmachines voor zonne-energiecentrales op internet, dus u kunt eens kijken wat het is. Uit mijn initiële gegevens volgt volgens de rekenmachine dat de gemiddelde jaarlijkse elektriciteitsproductie van mijn zonnepanelen zal 0,66 kWh/dag bedragen, A totale productie voor het jaar - 239,9 kWh.

Deze gegevens gelden voor ideale weersomstandigheden en houden geen rekening met verliezen bij het omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom (u gaat de stroomvoorziening van uw huishouden niet omzetten naar gelijkspanning?). In werkelijkheid kan het resulterende cijfer veilig door twee worden gedeeld.

Laten we eens vergelijken met de werkelijke productiegegevens voor het jaar:

2015 - 5,84 kWh
Oktober - 2,96 kWh (vanaf 10 oktober)
November - 1,5 kWh
December - 1,38 kWh
2016 - 111,7 kWh
Januari - 0,75 kWh
Februari - 5,28 kWh
Maart - 8,61 kWh
April - 14 kWh
Mei - 19,74 kWh
Juni - 19,4 kWh
Juli - 17,1 kWh
Augustus - 17,53 kWh
September - 7,52 kWh
Oktober - 1,81 kWh (tot 10 oktober)

Totaal: 117,5 kWh

Hier is een grafiek van de elektriciteitsopwekking en het verbruik in een landhuis gedurende de afgelopen 6 maanden (april-oktober 2016). In de periode april-augustus werd het leeuwendeel (ruim 70%) van de elektrische energie opgewekt door zonnepanelen. Gedurende de overige maanden van het jaar was de productie onmogelijk, voornamelijk vanwege bewolking en sneeuw. Vergeet niet dat de efficiëntie van het elektriciteitsnet voor het omzetten van gelijkstroom in wisselstroom ongeveer 60-65% bedraagt.

Zonnepanelen worden in vrijwel ideale omstandigheden geïnstalleerd. De richting is strikt zuidelijk, er zijn geen hoge gebouwen in de buurt die schaduw werpen, de installatiehoek ten opzichte van de horizon is precies 45 graden. Deze hoek geeft de maximale gemiddelde jaarlijkse elektriciteitsproductie. Natuurlijk was het mogelijk om een ​​draaimechanisme met elektrische aandrijving en zonvolgfunctie te kopen, maar dit zou het budget van de hele installatie bijna verdubbelen, waardoor de terugverdientijd tot in het oneindige zou worden teruggedrongen.

Over het opwekken van zonne-energie op zonnige dagen heb ik geen vragen. Het komt volledig overeen met de berekende. En zelfs een daling van de productie in de winter, wanneer de zon niet hoog boven de horizon opkomt, zou niet zo kritisch zijn als er geen bewolking was. Bewolking is de belangrijkste vijand van fotovoltaïsche zonne-energie. Hier is de output per uur voor twee dagen: 5 en 6 oktober 2016. Op 5 oktober scheen de zon en op 6 oktober was de lucht bedekt met loodwolken. Zon, o! Waar verstop je je?

In de winter is er nog een klein probleem: sneeuw. Er is maar één manier om dit op te lossen: de panelen vrijwel verticaal installeren. Of maak ze elke dag handmatig sneeuwvrij. Maar sneeuw is onzin, het belangrijkste is dat de zon schijnt. Zelfs als het laag boven de horizon is.

Laten we dus de kosten berekenen:

Netomvormer (300-500 watt) - 5.000 roebel
Monokristallijn zonnepaneel (klasse A - hoogste kwaliteit) 2 stuks, elk 100 watt - 14.800 roebel
Draden voor het aansluiten van zonnepanelen (doorsnede 6 mm2) - 700 roebel
Totaal: 20.500 roebel.

De afgelopen rapportageperiode werd 117,5 kWh opgewekt, bij het huidige dagtarief (5,53 roebel/kWh) zal dit 650 roebel.

Als we aannemen dat de kosten van netwerktarieven niet zullen veranderen (in feite veranderen ze twee keer per jaar), dan Mijn investeringen in alternatieve energie kan ik pas na 32 jaar terugverdienen!

En als je batterijen toevoegt, zal dit hele systeem zichzelf nooit terugbetalen. Daarom kan zonne-energie in de aanwezigheid van elektriciteit uit het elektriciteitsnet slechts in één geval voordelig zijn: wanneer onze elektriciteit hetzelfde kost als in Europa. Als 1 kWh netwerkelektriciteit meer dan 25 roebel kost, zullen zonnepanelen zeer winstgevend zijn.

In de tussentijd is het rendabel om alleen zonnepanelen te gebruiken als er geen netwerkelektriciteit is, en de implementatie ervan is te duur. Laten we aannemen dat u zijn landhuis heeft, gelegen op 3-5 km van de dichtstbijzijnde elektriciteitsleiding. Bovendien staat het onder hoogspanning (dat wil zeggen dat je een transformator moet installeren) en heb je geen buren (niemand om de kosten mee te delen). Dat wil zeggen dat u ongeveer 500.000 roebel moet betalen om verbinding te maken met het netwerk, en daarna moet u ook netwerktarieven betalen. In dit geval is het voor u voordeliger om voor dit bedrag zonnepanelen, een controller en batterijen te kopen - u hoeft immers na ingebruikname van het systeem niet meer te betalen.

In de tussentijd is het de moeite waard om fotovoltaïsche energie uitsluitend als hobby te beschouwen.

Een startup uit het EPFL Innovation Park in Duitsland heeft indrukwekkend succes geboekt voor het fotovoltaïsche segment.

Volgens de informatie gepubliceerd door de persdienst van de onderwijsinstelling is een team studenten van het Fraunhofer Instituut, onder leiding van projectleider Laurent Coulot, erin geslaagd de technologieën die in de ruimtevaartsector worden gebruikt te moderniseren, waardoor de productiekosten aanzienlijk worden verlaagd en de productiekosten worden verhoogd. rendement van zonnepanelen. De efficiëntie-indicatoren van het prototype van het toekomstige massale fotovoltaïsche paneel, waarvan de makers verwachten dat het een serieproduct zal worden na het oplossen van technologische problemen en het vinden van investeerders, zijn twee keer zo hoog als de industriestandaard. Laten we niet vergeten dat de efficiëntie van in de handel verkrijgbare zonnepanelen in de meeste gevallen 15-20% bedraagt, wat de limiet is voor de technologieën die tegenwoordig worden gebruikt om zonnestralen te ‘vangen’ en deze energie vervolgens om te zetten in elektrische energie. De resultaten verkregen tijdens het testen van het prototypepaneel toonden de efficiëntie van de elektriciteitsopwekking aan op het niveau van 36,4%, wat, in het geval van een overgang naar massaproductie van bronnen voor het omzetten van zonne-energie in elektriciteit, het mogelijk zal maken om een ​​uitstekend cijfer van 30 te bereiken. -32%.

De makers van een fundamenteel nieuw en ultra-efficiënt type zonnebatterij vertelden over de techniek die zij gebruikten om de efficiëntie van de batterij te verhogen, waarvoor EPFL-specialisten optische lenzen gebruikten. Panelen die in de ruimte worden gebruikt om zonne-energie in elektriciteit om te zetten, zijn gemaakt van ultradure materialen die de eigenschappen van het ‘vangen’ van zonnestralen in speciale minicellen helpen verbeteren. Duitse specialisten van het onafhankelijke laboratorium van het Fraunhofer Instituut pasten hetzelfde principe toe, waardoor de oppervlakte van een zeer dure laag hoogwaardige cellen tot een minimum werd beperkt. In plaats van een laag fotocellen gemaakt van dure materialen die over het hele oppervlak van het paneel werden “uitgerekt”, namen de ontwikkelaars een klein stukje hoogwaardige cellen, waarbij ze al het zonlicht concentreerden dat op het oppervlak van het element viel. De bovenste laag van het batterijoppervlak bestaat uit microscopisch kleine lenzen die op mechanische basis zijn gemonteerd en die met behulp van kleine servomotoren het gefocusseerde licht nauwkeurig op het fotosubstraat verschuiven, afhankelijk van de locatie van de aardster.

Deze techniek zorgt de hele dag voor maximale energieconversie-efficiëntie, terwijl de productiekosten laag blijven. De prijs voor het produceren van twee keer zo efficiënte zonnecellen na het opzetten van massaproductie van batterijen op basis van de principes ontwikkeld door EPFL-specialisten zal de kosten van panelen die alleen al op de markt verkrijgbaar zijn, met 10-15% overschrijden, met een toename van 100% in efficiëntie. De makers van de oplossing, die erg goedkoop is in vergelijking met monsters die zijn geproduceerd voor gebruik in de ruimte, zijn nog steeds terughoudend om te praten over de timing van de release van een veelbelovende ontwikkeling op grote schaal, daarbij verwijzend naar de noodzaak om de technologische basis te ontwikkelen voor het opzetten van grootschalige productie van goedkoop te vervaardigen, maar uiterst efficiënte zonnepanelen met een rendement van 36%. Er wordt verwacht dat de eerste kleinschalige monsters van dergelijke elementen niet eerder zullen verschijnen dan over 2-3 jaar, wanneer de productiekosten van fotovoltaïsche panelen een nieuw prijsrecord zullen kunnen vestigen. Tegenwoordig kost het kopen en installeren van dergelijke batterijen in voorstedelijke gebieden om elektrische energie ‘uit het niets’ op te wekken vele malen meer dan het aansluiten op het elektriciteitsnet; het duurt letterlijk tientallen jaren om de dure aankoop te betalen.

Om deze reden worden ‘zonneplantages’ van honderden en duizenden individuele zonnecellen, die in het Westen actief worden gepromoot, nog steeds gesubsidieerd door overheidsprogramma’s om de alternatieve energiesector te stimuleren. Alleen door miljarden dollars en euro's in de ontwikkeling van dit gebied te investeren, zijn Europa en de Verenigde Staten erin geslaagd indrukwekkende en optimistische economische indicatoren te realiseren, die op papier lijken op een echte doorbraak op het gebied van de productie van milieuvriendelijke elektriciteit. In feite is elke kilowatt die door de zon wordt opgewekt veel duurder dan de exploratie, productie en daaropvolgende winning uit de diepten van de aarde van koolwaterstoffen, die nog steeds de basis vormen van de mondiale energie. Het enige alternatief voor ‘gratis’ elektriciteit blijft kernenergie, die de Europese Unie en de meeste andere wereldmachten categorisch hebben uitgesloten van de lijst van beschikbare elektriciteitsbronnen. De reden is het gevaar van een herhaling van de tragische gebeurtenissen van 1986 en 2011 in de Sovjet-Unie Tsjernobyl en het Japanse Fukushima, toen stralingsongevallen van het zevende niveau op de International Nuclear Event Scale werden geregistreerd in kerncentrales die werden geëxploiteerd door de USSR en Japan. respectievelijk.

Dat is de reden waarom het Westen zonne-energie blijft beschouwen als de meest veelbelovende richting bij het vormen van de basis voor het creëren van een ‘energiereserve’ voor toekomstige generaties, die zeer binnenkort te maken zullen krijgen met de volledige afwezigheid van gemakkelijk winbare koolwaterstofvoorraden – olie, gas en steenkool. Deskundigen noemen de reserves aan energiebronnen die zich op een diepte bevinden die toegankelijk is voor moderne boorplatforms al ‘dichtbij uitputting’, wat wetenschappers en onderzoekers dwingt krachtig nieuwe opties te onderzoeken om het huidige niveau van elektriciteitsverbruik door de mondiale industrie op peil te houden. Tot nu toe blijven er vanuit technologisch oogpunt slechts twee gebieden potentieel nuttig: kernenergie en fotovoltaïsche cellen, die het licht van de galactische ster die het oppervlak van de planeet ‘bereikt’ omzetten in de elektrische energie die nodig is voor het menselijk leven. Door het kunstmatig opgeven van kernenergie hebben de westerse mogendheden, vooral de Europese Unie en de Verenigde Staten van Amerika, slechts één pad voor verdere ontwikkeling en modernisering van hun eigen energiesector.

Volgens de chief operating officer van de startup EPFL, Florian Gerlich, zullen de door Duitse specialisten gemaakte batterijen de prijs van de opgewekte elektriciteit per kilowattuur voor consumenten tot een acceptabel niveau verlagen, wanneer de aanschaf van een duur zonnepaneel, zelfs zonder overheid subsidies, zullen na een korte exploitatieperiode hun vruchten afwerpen. Het verhogen van de efficiëntie tot 36% is een veelbelovende doorbraak die het mondiale energiesysteem zou kunnen opschudden als onderdeel van een mondiaal project om de financieel en ecologisch voordeligste manieren te vinden om elektriciteit op te wekken. Auto's geproduceerd door de grootste autofabrikanten zijn bijvoorbeeld actief bezig met de overstap naar laatstgenoemde, waarvan het aandeel met elektromotoren onder de motorkap tegen 2030-2035, volgens voorlopige schattingen van deskundigen, een serieuze 10-12% van het geheel zal bereiken. wagenpark ter wereld. Dit zal ook actief worden ondersteund door de ontwikkelingen van wetenschappers die de afgelopen decennia zijn blijven vechten voor elke procent van de efficiëntie van de elektriciteitsopwekking, waarbij ze maximaal toelaatbare waarden hebben bereikt in de race om ‘gratis’ kilowatt.