Solární panely odebírají energii ze slunce a přeměňují ji na elektřinu. Použití volného zdroje není úplně marné – náklady na zařízení jsou poměrně vysoké, navíc komplex vyžaduje údržbu, výměnu použitých prvků a obnovu kompozice. Abyste neutráceli peníze navíc, měli byste předem určit výkon solárních panelů potřebných k zajištění domova. K tomu potřebujete znát parametry zařízení, kolik energie solární baterie vyrobí během denního světla, kolik je na panel a za celý komplex jako celek. Otázka je složitá a rozsáhlá, takže ji zvážíme popořadě.
Co je solární baterie
Pokud se rozhodneme nainstalovat solární elektrárnu doma, je nutné mít přesnou představu o její struktuře. Nejprve musíte vědět, co jsou solární panely a jak fungují.
V první řadě je potřeba si ujasnit terminologii. Pod názvem „solární baterie“ je zvykem chápat celý komplex pro příjem, přeměnu a akumulaci sluneční energie. Viditelnými prvky umístěnými na otevřených plochách (střechy, speciální nosné konstrukce nebo prostě na zemském povrchu) jsou solární panely. Je to rovina složená z jednotlivých solárních článků. Každý z nich je nezávislým přijímačem sluneční energie a přeměňuje ji na elektřinu. K tomu se využívá fotoelektrický jev, ke kterému dochází při osvětlení polovodičů:
Účinnost solárních panelů přímo závisí na velikosti, typu a počtu jednotlivých prvků, které tvoří tento kit. Jeden prvek je schopen dodat určité, spíše malé množství energie. Nicméně, spojené do baterie (paralelně připojené) a vytvořené ve formě souvislé přijímací plochy (panelu), mohou poskytovat energii určitému počtu spotřebitelů. Pro uživatele zbývá pouze vypočítat solární panely a určit, kolik panelů a doplňkového vybavení je třeba zakoupit.
Odrůdy
Účinnost a výkon solárních panelů závisí na provedení jednotlivých prvků. Existuje několik odrůd:
- Monokrystalický. Jsou vyrobeny z jediného monokrystalu vypěstovaného z křemíku za určitých podmínek. Jsou tenkého průřezu. Účinnost je 17–22 %. Jedná se o nejdražší a nejkvalitnější položky. Navenek vypadají jako černé obdélníky se zkosenými hranami.
- Polykrystalický. Navrženo pro snížení nákladů a konečné ceny prvků. Jsou vyrobeny z roztaveného křemíku, sestávajícího z mnoha krystalických útvarů. Účinnost je 12–18 %. Charakteristiky těchto prvků jsou poněkud sníženy, ale cena je také dostupnější pro masového kupujícího. Navenek jsou to modré obdélníky.
- amorfní prvky. Tyto prvky mají slabší vlastnosti než jednoduché nebo polykrystalické struktury. Jsou však mnohem levnější, což umožňuje získat celkový výkon amorfních solárních panelů, který není horší než účinnější konstrukce. Rozdíl je pouze v počtu prvků. Amorfní solární články jsou vyrobeny z různých materiálů a mohou být pevné nebo flexibilní. Charakteristickým rysem těchto panelů je schopnost pracovat v oblačném počasí, kdy je osvětlení nízké.
Panely z arsenidu galia jsou považovány za nejproduktivnější panely, ale obvykle nejsou brány v úvahu v obecné klasifikaci. Jsou příliš drahé, takže nejsou dostupné pro soukromé uživatele.
Kromě toho existují jednostranné a oboustranné solární panely, které mohou absorbovat světlo z jedné nebo obou stran. Pro oboustranné panely však zatím nebylo nalezeno žádné uplatnění, protože pro použití obou stran současně je zapotřebí reflexní systém. Je náročný na výrobu a konfiguraci, levnější je použití konvenčnějších panelů.
Složení sady solárních panelů
Sada solárních panelů pro domácnost je sada zařízení, kde samotné panely plní roli pouze přijímače a zdroje energie. Samotné panely, které přijímají a zpracovávají světlo na elektrický signál, jej posílají přes regulátor nabíjení do baterií. Jsou připojeny k síťovému střídači – zařízení, které převádí stejnosměrný proud na stabilní proměnné 230 V. Střídač toto napětí dodává spotřebitelům a přebytek (pokud existuje) může poslat do centralizované sítě. Některé nízkopříkonové sestavy fungují pouze pro napájení vlastní spotřeby a nejsou schopny do sítě nic dávat. V evropských zemích se již poměrně dlouho používá schéma vydávání přebytků energie do sítě, za které vlastníci soukromé solární elektrárny získávají určité výhody, slevy či přirážky.
Veškeré vybavení je umístěno v domě, pouze solární panely jsou venku. Pro soukromý dům může tato sada stačit i bez dodatečného dobíjení z centralizované sítě, pokud je výpočet počtu solárních panelů a doplňkového vybavení proveden správně. Vlastností každé stavebnice je možnost zvýšit její parametry instalací dalších panelů a zvýšením kapacity baterie. Vzhledem k tomu, že výkon přímo souvisí s plochou osvětlené plochy, celková velikost panelů určuje možnosti celé sestavy.
Při výpočtu parametrů komplexu je nutné provést korekci na proměnlivost slunečního osvětlení. Například v létě komplex vyrábí 10krát méně energie než v létě. Kromě toho se mění i povětrnostní podmínky. Ukazatele solární elektrárny je tedy možné určit jen přibližně a ve výpočtech si musíte udělat velkou rezervu. Velké solární elektrárny pro průmyslové využití, schopné zásobovat velká sídla, mají maximální účinnost.
Po zakoupení všeho potřebného můžete přemýšlet nad projektem, pro který to vše využijete, například si můžete postavit solární ohřívač vody do bazénu.
Kde koupit
Solární panely můžete zakoupit jak ve specializovaném obchodě, tak online v internetovém obchodě. Ve druhém případě si zvláštní pozornost zaslouží možnost rozpočtu pro nákup produktů na webu Aliexpress. U některých panelů existuje možnost odeslání ze skladu v Ruské federaci, lze je přijmout co nejrychleji, proto při objednávce vyberte „Dodávka z Ruské federace“:
Co určuje výkon solárních panelů
Konstrukce solární baterie není jediným faktorem, který určuje výkon komplexu. Do procesu zasahují vnější faktory, které snižují schopnosti komplexu. Ovlivňují provoz zařízení jeden po druhém a společně, snižují účinnost a snižují výkon solární stanice.
Výkon solární baterie je množství elektřiny, které dokáže vyrobit za jednotku času. Toto je konečná hodnota, to znamená, že se počítá podle maximální hodnoty a má určitý limit. Je známo, že solární konstanta je 1 kW na 1 m². Tato hodnota, měřená za určitých podmínek, označuje množství energie dopadající na zemský povrch za slunečného dne o teplotě 25 ° a neustále dopadající svisle na povrch. V praxi je získání plného odhadovaného množství energie nemožné.
Účinnost solárních panelů je omezená a nepřesahuje 24 %, takže maximální výkon přijatý z 1 m² přijímací plochy může být 0.24 kW. A to za ideálních podmínek a s neustálou korekcí polohy povrchu vůči Slunci. V praxi takové podmínky neexistují. Do situace zasahuje počasí, klimatické a sezónní podmínky. Jsou možné celé zamračené týdny, délka denního světla v létě a v zimě je výrazně odlišná.
Teplota navíc ovlivňuje i schopnost solárních článků produkovat energii – její produkce výrazně klesá, jakmile teplota stoupne nad +25 °. To znamená, že za jasného letního dne, kdy by měl být výkon solárních panelů na metr čtvereční maximální, nebude možné získat očekávaný výsledek kvůli silnému zahřívání fotobuněk. Proto je při výpočtu solární elektrárny nutné provést úpravy pro sezónní podmínky, délku dne a další přírodní faktory.
Dalším faktorem, který je třeba vzít v úvahu při provádění výpočtu, je degradace solárních panelů. Tento ukazatel se u různých modelů liší, existují vzorky, které si zachovávají až 90% svých pracovních kvalit i po 20–25 letech provozu. u většiny panelů však dochází k degradaci rovnoměrně a je úměrná délce používání.
Kromě toho je třeba provést výpočet počtu solárních panelů s přihlédnutím ke ztrátám v doplňkovém zařízení – střídač má účinnost asi 92–96 (a to je jeden z nejlepších modelů). Kromě toho jsou nevyhnutelné ztráty na baterii a regulátoru, které dosahují 40 % a také snižují celkové parametry komplexu. Samotná zařízení spotřebovávají energii na napájení vlastních desek. Úplný a přesný výpočet solárních panelů je proto extrémně obtížný úkol, který vyžaduje experimentální potvrzení.
Výpočet výkonu
Podívejme se podrobně na to, jak vypočítat výkon solárních panelů. Nejprve si musíte spočítat spotřebu. K tomu sečtěte příkon všech elektrických spotřebičů, topidel, osvětlení a dalších spotřebičů. To není snadné, protože si musíte pamatovat všechny maličkosti, kterých se ukáže být docela hodně.
Stojí za zmínku, že pokud se plánuje instalace solárních panelů v zemi, pak se takové řešení zpravidla vyplatí kvůli poměrně malému potřebnému výkonu.
Pro zjednodušení uveďme příklad výpočtu konečného množství spotřeby. Například existuje soukromý dům, který spotřebuje 300 kWh měsíčně. To znamená, že spotřeba je 10 kWh za den. Zde je nutné určit, kolik solárních panelů schopných vyrobit alespoň 10 kWh energie za den je pro dům potřeba.
Nejprve je nutné určit provozní dobu systému. I ty nejmocnější prvky jsou schopny přijímat energii pouze v určitou denní dobu. Pracovní doba se nazývá špičkové sluneční hodiny. Neměly by být zaměňovány s hodinami denního světla, které jsou mnohem delší. Ranní a večerní hodiny se však neberou v úvahu, protože jsou pro vybavení neproduktivní.
Zpravidla se bere v úvahu čas od 9 do 16 hodin. Toto období lze dále zkrátit, aby se korigovaly ztráty z degradace panelů, opotřebovaného zařízení nebo baterií. Dejme tomu, že pracovní doba panelů za den je 5 hodin. Při potřebě 10 kWh je nutné, aby výkon generovaný panely byl 2 kW. Na základě této hodnoty si můžete spočítat, kolik solárních panelů potřebujete k napájení vašeho domova. Chcete-li to provést, musíte si prostudovat technické vlastnosti různých modelů a vybrat nejúspěšnější možnosti.
Existují i jiné metody. Výkon můžete vypočítat pomocí vzorce:
kde Rsp je výkon panelů, kW;
Ep – denní spotřeba, kWh;
K je ztrátový faktor (1.2–1.4);
Rins je síla slunečního záření na zemském povrchu;
Eins – průměrná měsíční hodnota slunečního záření (uvedena v tabulkách).
Tento vzorec dává poměrně správný výsledek, ale pro nepřipraveného člověka je obtížné jej použít. Budeme muset hledat hodnoty slunečního záření, které se liší podle regionu. Pro nezkušené lidi je nejjednodušší použít online kalkulačku, kterých je na síti poměrně dost.
Předpokládejte, že výkon panelu je 100 W, pro výpočet množství potřebujete 2 kW děleno 100, tzn. vychází nám, že potřebujeme koupit 20 panelů, abychom dům se spotřebou 300 kWh za měsíc zajistili energií zdarma. Existují modely s nízkou spotřebou, každý 50 W, vhodné pro napájení svítidel s nízkou spotřebou, ale ty už budou potřebovat 2krát více. Je nutné vybrat zařízení s určitou rezervou, s ohledem na možnost dalších spotřebitelů a degradace zařízení. V praxi je také nutné počítat s cenou panelů a podmínkami pro jejich provoz. Pokud je například málo slunečných dní v roce, budou tou nejlepší volbou flexibilní modely, které dobře fungují i za soumraku.
Na závěr je nutné připomenout, že nezávislý výpočet výkonu je obtížný úkol i pro profesionály. Musíme vzít v úvahu velké množství faktorů, o kterých nemá nepřipravený člověk ani tušení. Nejlepší možností by tedy bylo kontaktovat specialistu, případně vypočítat pomocí online kalkulačky (což je poněkud horší).
