ソーラーパネルの耐用年数と回収率。民家・マンション用太陽電池効率の良い太陽光パネル

29.07.2023

パイプ

太陽電池は、家庭の電力網から独立することを可能にする自律型電力源です。この最新テクノロジーの使用により、大幅なコスト削減も期待できます。しかし、すべてがそれほど単純であり、家庭用の太陽電池、またはむしろその自律電源を選択する方法はありますか。以下では、システムを選択するための主な基準を分析してみます。

キットの内容は何ですか?

太陽熱を電化製品用の電力に変換するには、次の機器で構成される複合施設を設置する必要があります。

パネル、太陽電池自体、光線を収集します。
バッテリー充電コントローラー – バッテリーの使用効率はこのコンポーネントに依存します。
充電式バッテリー – 電荷を蓄積します。自律モードの持続時間は充電式バッテリーによって異なります。
インバータ – 直流電圧を交流電圧に変換し、家庭用電化製品に供給します。

自律型電源システムができるだけ長く効率的に動作するためには、技術的能力の点で相互に対応し、消費されるエネルギーの電力に対応したコンポーネントを選択する必要があります。

適切なソーラーパネルを選択するには、考慮すべき要素がたくさんあります。まず、バッテリーの種類を決定する必要があります。バッテリーの種類は次のとおりです。

単結晶 - 太陽活動が活発な地域で最も効果的です。
多結晶 - 太陽活動があまり高くない場所で使用することをお勧めします。
柔軟性 - パネルはアモルファスシリコンでできており、家の屋根などの傾斜した凹凸のある表面に固定することを目的としています。このタイプのデザインは、晴れた日が非常にまれな地域に最適なオプションです。この品種は最も安価であり、庭での使用に推奨されます。
マイクロモルフィックシリコンで作られた太陽電池は、曇天でも晴天でも同様に効果を発揮し、傾斜角も問わない万能タイプです。この最新の開発品は、それに応じて、以前の品種よりもコストが高くなります。

効果的に動作するには、パネルが太陽エネルギーを捕捉する最適な傾斜角を持っている必要があります。ここでの最適な指標は、地理的緯度より 15 度大きい角度であると考えられています。しかし、誰もがこれを計算できるわけではないため、最適な位置の選択は、バッテリーの充電を監視することによって手動で行われます。

太陽電池電源の選択は、代替電力のニーズに基づいて行う必要があります。従来、この概念は 4 つのモードに分類できます。

非常用電源 - 電源がオフになった場合に必要な機器の総電力を計算する必要があります。多くの場合、これは 4 ～ 5 kW/h です。通常、このモードは暖房などのために行われます。
基本的な電源は、太陽エネルギーからの電気エネルギーをほぼ完全に置き換えます。ここで、適切な特性を選択するには、毎日の消費量を計算する必要があります。月平均も考慮する必要があります。
中程度または快適なモード。一部の電化製品のみが代替電源から電力を供給されている場合。多くの場合、これはテレビ、ケトル、またはレンジフードです。あまり一般的ではありませんが、電子レンジ、配電盤、オーブン、冷蔵庫などもあります。
電気の完全代替モード。ここで、計算に加えて、主なことは、必要な量のエネルギーを蓄積する時間がある機器を選択することです。

実際、太陽電池の選択は、電力供給の特定のニーズに応じて必要な面積を決定することになります。言い換えれば、これはバッテリーを充電する機能です。太陽電池、その電力は表面積に直接依存します。例:

バッテリーのサイズは 290×350×25 で、出力は 20W です。
475×513×25 – 30W;
470×676×25 – 40W;
1650×991×35 – 280W。

ソーラーパネルのサイズは多数あるため、選択が大幅に簡単になります。これは、電力の観点からさまざまなデバイスも決定します。

以下のビデオでは、システム電力を計算するテクノロジーを紹介しています。ビデオを見ることをお勧めします。それは選択をするのに役立ちます:

システムのパワーを計算します

注意！ソーラーパネルを選択するだけでは十分ではなく、エネルギー供給のニーズを満たすバッテリーを選択する必要があることに注意してください。彼らは自律性を提供するものであるため、パネルの効率が大幅に低下する夜間や悪天候時にも十分な充電ができるはずです。特殊なブロックは複数のバッテリーから組み立てられます。

コントローラーの選び方

自律電源システムに適したコントローラーを選択することが重要です。バッテリーの効率的な動作が保証され、耐用年数が延長されます。間違った選択をすると、バッテリーが急速に故障し、交換が必要になります。

コントローラーには 2 種類あります。

MPRT – 充電器のエネルギー強度を 100% 効率的に使用できます。
PWM – 蓄積されたエネルギーを 80% のみ利用します。

電荷の開発効率の違いはコストの違いにもなります。 MPPT コントローラーは、PWM コントローラーより 2 ～ 3 倍高価です。ただし、システムの年間平均パフォーマンスを計算すると、コストの高さが補われます。 PWM コントローラーを使用すると、バッテリーをさらに追加する必要があります。

電力を考慮することは非常に重要です。バッテリーパックの最大定格を超える必要があります。 PWM コントローラは、この部分で充電器の性能に対応する必要があります。これにより、電圧変換プロセス中のエネルギー損失が少なくなります。

コントローラーの選び方に関する専門家の意見がビデオで提供されています。

コントローラーの選択

電力と設計の種類に基づいて家庭用の太陽電池を選択する方法についてお話ししたかったのはこれだけです。提供された情報があなたの質問の答えに役立つことを願っています。

役に立つ

太陽エネルギーを家の暖房やその他のニーズに使用するという考えは新しいものではなく、誰でもそれを可能にする装置が開発されています。多くの国では、屋根にソーラーパネルを設置するのが例外ではなく一般的です。私たちの国はまだその中には入っていませんが、私たちの国ではすでに同様の施設がますます頻繁に見られます。家庭用太陽光発電システムには2つのタイプがあります。 1 つ目はソーラーコレクターで、そこに流入する冷却剤を加熱します。 2つ目は発電するソーラーパネルです。それらについては以下で説明します。

ソーラーパネルは太陽光を電気エネルギーに変換します。バッテリーは多数の光電変換器で構成されており、光電変換器は光電池と呼ばれることが多いです。バッテリー内のコンバーターの数は任意で、接続は直並列です。フォトセルの数はどのように決定されますか? 必要な電流と電圧。トランスデューサは、平らな面に並べて配置されます。その外観から、このような構造は「ソーラーパネル」と呼ばれることがよくあります。

一部の国では民家用のソーラーパネルが一般的です

面積が大きすぎるソーラーパネルは日常生活で使用するのに不便であり、最大の電力が十分でない場合は、複数のデバイスをカスケード接続する必要があります。大きな電力が必要な場合、かなりの面積が必要になる場合があります。屋根全体、場合によっては家の壁、および局所領域の一部が占有される場合があります。ソーラーパネルが個人住宅によく使われるのはそのためです。大量に設置する余地があります。アパートの所有者が占有できるのは窓とバルコニーのみです。

使用の可能性

ソーラーパネルを使って家の暖房をどのように行うことができますか? 電気代の節約だけでなく、停電時のバックアップ電源としてもご利用いただけます。これは、同じエネルギーの独立性を達成するのに役立ち、集中電源がない場合でも暖房システムがフリーズすることを防ぎます。

ソーラーパネルは電力需要をどの程度現実的に満たすことができるでしょうか? 給湯について言えば、これが現実的です。システムの機能を維持するには、最大 200 ～ 300 W/h が必要になります。平均して、これはボイラー電子機器 + 循環ポンプ + 可能な制御装置とコントローラーが「引っ張る」量です。システムが大きい場合は、データシートを取得して必要な電力を計算してください。 300 Wh の場合、中出力のソーラーパネル 2 枚で十分です (合計の性能は要件をわずかに上回るはずです)。

そして、太陽がなければ電気もなくなると考える必要はありません。システムには必ずバッテリーとインバーターが含まれます。適切なバッテリー電源を選択すれば、最悪の気象条件でも、その充電で数日間システムを動作させることができます。

ちなみに、ヨーロッパの暖房機器メーカーの多くは、自社の機器と太陽光発電コンバータ（ガスボイラーなど）の共同運転を提供しています。ただし、それらはソーラーコレクター（温水）またはソーラーパネルで動作するため、それぞれのタイプの機器を確認する必要があります。

もしそうなら、すべてはより深刻です。これらのヒーターのほとんどの電力はキロワット単位で計算されます。この量のエネルギーを生成するには、太陽エネルギーを処理するために多くのパネルが必要になります。電気床を備えた民家を暖房するためのソーラーパネルシステムを設置するには、かなりの費用がかかる可能性があります。しかし、このシステムの良い点は、そのパワーを段階的に増加できることです。可能であれば、パネルの数と発電量を増やします。

必要に応じて、以下を保存できます。このような自家製オプションは、工場のものよりも数倍安価です。そして、これは、既製のフォトコンバーターを購入する必要があるという事実にもかかわらず、職人の条件でのフォトコンバーターの製造は非現実的な作業です。したがって、既製のもののみです。自家製ソーラーパネルの効率は工場のものよりも低くなりますが、価格は数倍低くなります。

家庭用ソーラーパネルの計算

日射量（太陽エネルギーの量）は月ごとに大きく異なります。したがって、最初に、電力のどの部分をどの期間発電するかを決定する必要があります。一年中いつでも自分で 100% 生産したい場合は、晴れの日の数が最も少なく、最悪の月に従って計算する必要があります。しかし、他の月に発電される余剰電力をどうするかという問題が生じます。ガーデニングシーズンのみの滞在を予定している場合は、その期間の最低日射量に基づいて計算してください。一般に、原則は明らかです。

次に、太陽光発電システムが家庭用に生成する総電力量を計算する必要があります。これを行うには、すべての電化製品をテーブルに入力し、それらのパスポートから電力、電流消費量、およびワット負荷に関するデータを入力します。スピーカーをタップすると、すべての機器や電化製品に必要な 1 時間あたりの電力量がわかります。すべてが同時にオンになる可能性が低いことは明らかです。どちらが同時に動作するかを計算して、この数値に基づいてソーラーパネルを選択することができます。

例を使用してソーラーパネルの数を数える方法を見てみましょう。必要な電力が 10 kW/h、推定月の日射量が 2 kW/h であるとします。私たちが購入しようとしていたバッテリーの出力は 250 W (0.25 kW) です。ここで、10 / 2 / 0.25 = 20 個を数えます。つまり、20枚のソーラーパネルが必要になります。

電力消費量を削減するには、すべての白熱灯を LED ランプに置き換え、古い無駄な設備をすべて省エネ型の設備に置き換える必要があります。そうすれば、それほど多くのソーラーパネルが必要になります。

ソーラーパネルの種類

さまざまな光電変換器があります。さらに、作られる素材や技術も異なります。これらのコンバータのパフォーマンスは、これらすべての要因に直接依存します。一部の太陽電池の効率は 5 ～ 7% で、最も成功した最近の開発では 44% 以上を示しています。開発から日常的な使用までの距離は、時間的にも費用的にも膨大であることは明らかです。しかし、近い将来に何が待っているかは想像できます。より良い特性を得るために他の希土類金属が使用されますが、特性が向上すると価格はかなり高くなります。比較的安価な太陽光発電コンバータの平均生産性は 20 ～ 25% です。

最も一般的なシリコン太陽電池。この半導体は安価であり、その製造は長い間マスターされてきました。しかし、効率は最高ではなく、同じ 20 ～ 25% です。したがって、多様性に富んだ現在、主に 3 種類の太陽光発電コンバータが使用されています。

最も安価なのは薄膜電池です。これらは支持材上のシリコンの薄いコーティングです。シリコン層は保護膜で覆われている。これらの要素の利点は、拡散光でも機能するため、建物の壁にも設置できることです。欠点 - 効率が 7 ～ 10% と低く、また、保護層にもかかわらず、シリコン層が徐々に劣化します。それでも広い面積を占有することで、曇天でも電気を得ることができます。
多結晶太陽電池は、溶融シリコンから作られ、ゆっくりと冷却されます。これらの要素は、明るい青色で区別できます。これらのソーラーパネルは生産性が高く、効率は 17 ～ 20% ですが、拡散光では効果がありません。
三位一体の中で最も高価ですが、同時に非常に普及しているのは単結晶ソーラーパネルです。シリコン単結晶をウェーハに分割することで得られ、角が面取りされた特徴的な形状をしています。これらの要素の効率は 20% ～ 25% です。

ここで、「モノソーラーパネル」または「多結晶太陽電池」という言葉を見ると、シリコン結晶の製造方法について話していることが理解できるでしょう。また、どのような効果が期待できるのかもわかります。

単結晶コンバータを備えたバッテリー

冬場の太陽光パネルの効率

驚かれるかもしれませんが、冬の日には、夏に比べて垂直面に降り注ぐエネルギーは 1.5 ～ 2 倍少ないだけです。これはロシア中部のデータです。状況は日ごとに悪化します。夏のこの時期、私たちは4倍のエネルギーを受け取ります。ただし、垂直面では注意してください。つまり壁の上です。水平面で言えば、その差はすでに15倍です。

ソーラーパネルによる発電の最も悲しい状況は、冬ではなく秋にあなたを待っています。曇天では、雲量の密度に応じて、効率が20〜40倍低くなります。冬、雪が降った後、晴れた日の日射量（バッテリーに当たる光の量）は夏の値に近づく可能性があります。これが、家庭用太陽光発電システムが秋よりも冬の方が多くの電力を生成する理由です。

冬に最大に近い効率を達成するには、ソーラーパネルを垂直またはほぼ垂直に配置する必要があることがわかりました。また、壁に掛ける場合は、南東に面することをお勧めします。統計によると、午前中の天気は晴れていることがよくあります。南東の壁がない場合、またはその上に何も設置できない場合は、特別なスタンドを作成することでこの状況を抜け出すことができます。その後、屋根にソーラーパネルを設置しました。季節によって太陽光の入射角度が変化するため、角度を調整できるスタンドを作るのがおすすめです。可能性があります - ソーラーパネルを南東に「向ける」ようにします。そのようなオプションがない場合は、南に「見える」ようにします。

設置ルール

シリコン太陽電池の効率は、太陽電池に当たる太陽エネルギーの量 (放射スペクトル全体) によって決まります。私たちが何らかの形で影響を与える可能性のある要因は次のとおりです。

多くのタイプのコンバータの性能は温度インジケーターの影響を受けます。シリコン素子の使用範囲は -40 ℃ ～ +50 ℃です。温度が低くても高くても、性能に悪影響を及ぼします。夏に太陽の光が活発に当たる場合は、過熱を防ぐことが重要です。これを行うには、パネルの下に白い布またはホイルを置くことができます（より効果的です）。これでも解決せず、パネルが過熱する場合は、パネルを回転させるか、再度吊り下げてください。熱レジームが維持され、パフォーマンスが非常に高い状態を維持できる位置を選択する必要があります。

これらのデバイスは、太陽光線が 90 度の角度で当たる場合に最大の生産性を発揮します。残念ながら、これは一日中不可能であり、短期間のみ可能です。光が常に希望の角度で当たるようにパネルの角度を変更する特別な追跡システムがありますが、これらは高価な設備です。

それでいて、ソーラーパネルを設置するのに最適な角度を見つけることができます。ただ、理想からわずかにずれると（50 ° 未満）、生産性がわずかに、約 5% 低下します。実際の確認はビデオでご覧いただけます。

各地域には、太陽光パネルを設置するための独自の角度があります。 (ご覧のとおり) 実験的に決定することも、地理的緯度に基づいて設定することもできます。この傾きが最適であると考えられます。多くはパネルの向きに依存します。北または東を向いている場合、最適な角度は小さくなります。

屋根にソーラーパネルを設置

まず第一に、屋根が追加の荷重に耐えられるかどうかを確認する必要があります。どのモジュールも 1 つまたは 2 つのモジュールを処理できますが、それ以上のモジュールを処理するにはカウントする必要があります。

確実に固定するには、少なくとも 4 点で取り付ける必要があります。さらに、工場で製造されたパネルを設置する場合は、設置手順を調べることを怠らないでください。少なくとも1つのポイントに違反した場合、機器は保証から削除されます。ほとんどの場合、要件は次のとおりです。

ソーラーパネルの取り付けシステムは異なる場合があります。既製のもの（パネル自体を販売している場所と同じ場所で販売されています）もありますが、自分で作成したものを使用することもできます。信頼性の高い耐腐食性の材料を使用することが重要です。スラットと留め具の厚さは大きくなければなりません。風荷重と最も厚い積雪を伴うパネルの質量の両方に耐える必要があります。

民家の屋根にソーラーパネルを取り付ける方法の1つをビデオで見ることができます。

ここで電気アセンブリについて少し説明します。太陽電池の接続図には、コンバータ自体に加えて、次のものが存在します。

バッテリーを接続した充電コントローラー。
直流を交流に変換するコンバーター（インバーター）。
短絡を防止するためのヒューズ (ユーザーとシステムの両方の安全性が向上します)。

コントローラーとコンバーターには電流と電圧の制限があります。家に接続されている太陽光発電システムの合計パラメータがこれらを超えてはなりません。バッテリーを単一システムに電気的に接続するには、外部に配線されたワイヤーのみを使用する必要があります。

パネルの接続には、耐紫外線絶縁の銅導体が使用されます。適切な絶縁体のワイヤが見つからない場合は、屋外用の波形ホースの中に隠します。ワイヤコアの厚さは、システム内で予想される電流強度とラインの長さによって異なりますが、最小断面積は 4 mm 2 です。導体はより線ではなくコネクタを使用して接続することをお勧めします。ほとんどのソーラーパネルから出ている導体はまさにそのようなコネクタで終端されているため、MC4 が推奨されます。これらのコネクタは、屋根にとって重要なしっかりとした接続を提供するため、優れています。ただし、すべての企業がこの規格のコネクタを設置しているわけではありません。安価なモデル（特に中華製）は仕様が異なる場合がありますので、購入時に確認してください。

次に、機器をシステムに接続するシーケンスについて説明します。安全な接続を確立するには、次の順序に従ってください。

バッテリーが正しい極性でコントローラーに接続されています。ワイヤーは銅線で、断面はコントローラーの出力に応じて選択されます。
ソーラーパネルはコントローラーに接続されています。極性にも注意する必要があります。
12 V コンシューマはヒューズを介してコントローラに接続されています。
インバーターはバッテリーに (ヒューズを介して) 接続されており、220 V の消費者はすでにその出力に接続されています。インバーターをコントローラーに直接接続することは除外されます。新しいデバイスを購入する必要があります。会社や電力にもよりますが、これは約 600 ～ 1000 ドルです。

接続シーケンスを無視しないでください。これは、システムの動作状態を (極性に応じて) 保証する最も安全なアルゴリズムです。

最後に、傾斜角度を調整できるサマーハウスの屋根に設置するための別のオプションです。おそらく、このビデオが役に立つでしょう。

最近、太陽エネルギーは非常に急速に発展しています

最近、太陽エネルギーは非常に速いペースで発展しており、10年間で世界の年間発電量に占める太陽光発電の割合は2006年の0.02%から2016年にはほぼ1%まで増加しました。

ダムソーラーパークは世界最大の太陽光発電所です。電力は850メガワット。

太陽光発電所の主な材料はシリコンであり、地球上のその埋蔵量は事実上無尽蔵です。問題の 1 つは、シリコン太陽電池の効率がまだ十分ではないことです。最も効率的なソーラーパネルの効率は 23% 未満です。平均効率は 16% ～ 18% です。したがって、太陽光発電の分野に携わる世界中の研究者は、太陽光発電の光変換装置を高価な電力の供給者というイメージから解放するために取り組んでいます。

太陽スーパーセルを作るために、本当の闘いが繰り広げられている。主な基準は高効率と低コストです。米国の国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) は、この闘争の中間結果を反映したニュースレターを定期的に発行しています。そして各エピソードには、このレースに偶然巻き込まれた勝者と敗者、よそ者と成り上がり者が描かれています。

リーダー：太陽電池多層セル

これらのヘリウムコンバータは、ペロブスカイト、シリコン、薄膜などのさまざまな材料のサンドイッチに似ています。この場合、各層は特定の波長の光のみを吸収します。その結果、これらの多層ヘリウムセルは、等しい動作表面積を持ち、他のものよりも大幅に多くのエネルギーを生成します。

多層フォトコンバーターの記録的な効率は、フラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所のフランク・ディムロート博士率いる独仏共同研究チームによって2014年末に達成されました。 46%の効率が達成されました。この素晴らしい効率値は、日本最大の計測センターである NMIJ/AIST の独立した研究によって確認されました。

多層太陽電池。効率 – 46%

これらの細胞は 4 つの層と、太陽光を細胞に集めるレンズで構成されています。欠点としては、基板の構造中にゲルマニウムが存在することが挙げられ、これにより太陽電池モジュールのコストがわずかに増加します。しかし、多層セルの欠点はすべて最終的には解消することができ、研究者らは、近い将来、多層セルの開発が研究室の壁を超えて大きな世界に進出すると確信している。

新人王 - ペロブスカイト

全く予期せぬことに、リーダー争いに新参者、ペロブスカイトが介入した。ペロブスカイトは、特定の立方晶構造を持つすべての物質の総称です。ペロブスカイトは古くから知られていましたが、これらの材料から作られた太陽電池の研究は 2006 年から 2008 年の間に始まったばかりです。当初の結果は残念なものでした。ペロブスカイト光変換素子の効率は 2% を超えませんでした。同時に、計算によれば、この数字は一桁大きくなる可能性があります。実際、一連の実験が成功した後、2016年3月に韓国の研究者らは22％の有効性を確認し、それ自体がセンセーションを巻き起こした。

ペロブスカイト太陽電池

ペロブスカイトセルの利点は、同様のシリコンセルよりも扱いやすく、製造が簡単であることです。ペロブスカイト光変換器が大量生産されれば、1ワットの電力価格は0.10ドルに達する可能性がある。しかし、専門家らは、ペロブスカイトヘリウム電池が最大効率に達し、工業用量で生産され始める限り、「シリコン」ワットの電力コストは大幅に削減され、同じレベルの0.10ドルに達する可能性があると信じている。

実験: 量子ドットと有機太陽電池

このタイプの太陽光発電用光変換器はまだ開発の初期段階にあり、既存のヘリウム電池の重大な競合相手とはまだ考えられていません。しかし、開発者であるトロント大学は、理論計算によれば、ナノ粒子（量子ドット）をベースにした太陽電池の効率は40％を超えるだろうと主張している。カナダの科学者の発明の本質は、ナノ粒子、つまり量子ドットがさまざまなスペクトル範囲の光を吸収できるということです。これらの量子ドットのサイズを変更することで、光変換器の最適な動作範囲を選択することが可能になります。

量子ドットに基づく太陽電池

そして、このナノ層が透明を含む任意の基板にスプレーすることによって適用できることを考慮すると、この発見の実用化には有望な見通しが見える。そして今日、研究室が量子ドットを扱う際に達成した効率はわずか 11.5% ですが、この方向性の見通しを疑う人はいません。そして作業は続きます。

Solar Window – 効率 50% の新しい太陽電池

米国メリーランド州のソーラーウィンドウ社は、ソーラーパネルに関する従来の概念を根本的に変える革新的な「ソーラーガラス」技術を導入しました。

以前、透明ヘリウム技術に関する報道や、この会社が太陽電池モジュールの効率を大幅に向上させると約束しているという報道がありました。そして、最近の出来事が示しているように、これらは単なる約束ではなく、50% の効率を実現するものであり、もはや同社の研究者らの単なる理論上の喜びではありません。他のメーカーがより控えめな結果で市場に参入したばかりである一方で、Solar Window はヘリウム太陽光発電の分野で真に革新的なハイテク開発をすでに発表しています。

これらの開発により、従来のものと比較して効率が大幅に高い透明太陽電池の製造への道が開かれます。しかし、メリーランド州の新しい太陽電池モジュールの利点はこれだけではありません。新しいヘリウムセルは、透明な表面 (窓など) に簡単に取り付けることができ、日陰や人工光の下でも機能します。コストが低いため、このようなモジュールを建物に装備するための投資は 1 年以内に回収できます。これと比較すると、従来のソーラーパネルの投資回収期間は 5 年から 10 年であり、これには大きな違いがあります。

Solar Window 社の太陽電池

Solar Window 社は、このような高効率のソーラーパネルを製造するための新技術の詳細をいくつか発表しました。もちろん、主要なノウハウは方程式から除外されました。すべてのヘリウムセルは主に有機材料で作られています。要素の層は、透明な導電体、炭素、水素、窒素、酸素で構成されています。同社によれば、これらの太陽電池モジュールの製造は非常に環境に優しく、従来のヘリウムモジュールの製造に比べて環境への影響が12分の1です。今後 28 か月にわたって、最初の透明ソーラーパネルが一部の建物、学校、オフィス、高層ビルに設置される予定です。

ヘリウム太陽光発電の開発の見通しについて言えば、従来のシリコン太陽電池は過去のものとなり、ヘリウムエネルギーの最も広い視野を開く高効率、軽量、多機能の素子に取って代わられる可能性が非常に高いです。出版された

この地域における太陽活動の活発さは、間違いなく主要な基準の 1 つです。

しかし、太陽光線の潜在的なパワーを利用する生産性にとって同様に重要なのは、太陽光線のエネルギーを電気に変換するまさにその機器の品質です。

ソーラーパネルをできるだけ長く効率的に動作させるためには、その選択を真剣に検討する必要があります。太陽光発電システムを選ぶ際に注意すべき主なポイントを見てみましょう。

マーク・アスタフィエフ、太陽光発電システム設置チームのメンバー:

「太陽光発電市場には安価な中国製モジュールが溢れていますが、これは必ずしも低品質を意味するわけではありません。中国政府が導入した補助金により、メーカーは価格を下げることができる。

リスクを負わないようにするには、大手の有名な企業の製品を選択する必要があります。通常、生産プロセスには高品質の機器が使用されています。たとえば、JA Solar と Yingli Solar はシリコン素子とモジュール自体の両方の製造に取り組んでいます。

数年後に不具合が判明した場合でも、真面目な企業であれば責任を持って保証義務を負うため、簡単に不良品を交換することができます。

太陽光パネルの耐久年数は、例えば民家の屋根に設置されている場合、約40年です。通常、システムのインバーター、コントローラー、その他のコンポーネントに障害が発生しますが、モジュール自体は長期間動作し続けます。

オンラインストアから購入する場合は、購入したアイテムのパラメータの安定性を確認できます。

セルゲイ・ボンダレンコ、太陽電池モジュール工場のテスター:

「ソーラーパネルの電力やその他の効率パラメータ、理想に近いではない実際の条件でのパフォーマンスがテスト中に明らかになります。このようなテストは、製造現場と独立した研究所の両方で実施されます。

一般の消費者がはんだ付けや保護膜の品質、保護ダイオードの有無、封止の程度などを確認し、素子の詳細な特性を知ることは困難です。これらすべては、太陽工学分野の専門家によって作成された説明と結論に記載されています。

現在製造されている太陽電池のほとんどはシリコンでできています。

単結晶。
多結晶。
まとまりのない。

どちらが優れているかについての議論は続いています。しかし、低品質の単結晶は多結晶に比べて性能や耐久性が劣ることは間違いありません。

逆のことも当てはまります。つまり、低品質の多結晶要素は、単結晶構造の要素よりも性能が劣ります。効率に関しては、単結晶シリコンで作られた太陽電池が最も高いが、その差は数十分の一パーセントである。

太陽光発電で動くものにはすべて、いくつかの重要な部品が含まれています。

光子エネルギーを変換する要素を備えたパネル。
充電コントローラー付きバッテリー。
インバータ

各部品の特性は作業にとって重要です。パネルに設置用のコネクタとケーブルを装備すると、購入に余分なお金を費やす必要がなくなります。ただし、高品質の太陽電池を製造する信頼できるメーカーであっても、必ずしも完全なセットを供給するとは限らないことは注目に値します。」

アントン・ヴァシリエフソーラーエンジニアである彼は、過去数年間にわたってソーラーパネルの生産を組織するプロジェクトをサポートしてきました。

「電力と価格の点で魅力的なモジュールは、標準以外の電圧を供給できます。

標準定格電圧 24 V のモジュールは 20 V モジュールよりも高価になりますが、そのような機器ではより高価な MPPT コントローラも必要となるため、システムのコストを下げることができません。

また、購入するときは、ファスナーの品質に注意する必要があります。

太陽電池の効率は設置面積に直接影響します。

そして、家の屋根用のバッテリー、つまりサイズの制限はありません。システム全体の全体的な効率を評価することがはるかに重要です。」

電力料金が上がり続けると、必然的に電力供給に自然電源を使用することを考えるようになります。これらの可能性の 1 つは、家や庭用のソーラーパネルです。必要に応じて、大きな家でもすべてのニーズを完全に満たすことができます。

太陽光発電システムの設計

太陽のエネルギーを電気に変換する - このアイデアは、科学者を長い間眠らせませんでした。半導体の特性の発見により、これが可能になりました。太陽電池にはシリコン結晶が使われています。太陽光が当たると、電流と呼ばれる電子の方向性のある動きが形成されます。十分な数のそのような結晶を接続すると、かなりまともな電流が得られます。十分なレベルの照明を備えた1メートル強の面積を持つ1つのパネル（1.3〜1.4 m2）は、最大270 W（電圧）を生成できます。 24V）。

天候や時間帯によって照度が変化するため、機器をソーラーパネルに直接接続することはできません。システム全体が必要です。ソーラーパネルに加えて、次のものが必要です。

バッテリー。日中は、太陽光の影響を受けて、ソーラーパネルが家庭やコテージ用の電流を生成します。常にフルに使用されるわけではなく、余剰分はバッテリーに蓄積されます。蓄積されたエネルギーは悪天候時に消費されます。
コントローラ。必須の部分ではありませんが、望ましい（十分な資金がある場合）。バッテリーの充電レベルを監視して、過放電や最大充電レベルの超過を防ぎます。これらの条件はどちらもバッテリーに悪影響を与えるため、コントローラーを使用するとバッテリーの寿命が延びます。また、コントローラーはソーラーパネルの最適な動作を保証します。
DCからACへのコンバーター（インバーター）。すべてのデバイスが直流用に設計されているわけではありません。多くは 220 ボルトの交流電圧で動作します。コンバータにより220〜230Vの電圧を得ることができます。

家庭用のソーラーパネルはシステムの一部にすぎません

ご自宅やコテージにソーラーパネルを設置することで、正規のサプライヤーから完全に独立することができます。ただし、このためには、多数のバッテリー、一定数のバッテリーが必要です。 1 日あたり 1.5 kW を生成するキットのコストは約 1000 ドルです。これは、夏の別荘や家の電気設備の一部のニーズを満たすのに十分です。 1 日あたり 4 kW を発電するためのソーラーパネルのセットの費用は約 2,200 ドル、1 日あたり 9 kW の場合は 6,200 ドルです。家庭用ソーラーパネルはモジュール式システムであるため、ニーズの一部を賄う設備を購入し、徐々に生産性を向上させることができます。

ソーラーパネルの種類

エネルギー価格の高騰に伴い、太陽エネルギーを利用して発電するという考えがますます人気になってきています。さらに、技術の発展に伴い、太陽光発電コンバータはより効率的になると同時に、より安価になりました。したがって、必要に応じて、ソーラーパネルを設置することでニーズを満たすことができます。しかし、それらにはさまざまな種類があります。それを理解しましょう。

太陽電池自体は、共通のハウジング内に配置された多数の光電池であり、透明な前面パネルで保護されています。家庭用の太陽電池は、シリコンが比較的安価で、シリコンをベースにした素子の効率が良い（約 20 ～ 24%）ため、シリコンをベースにして製造されます。単結晶、多結晶、および薄膜 (フレキシブル) 太陽電池は、シリコン結晶に基づいて製造されます。これらの光電池の特定の数が互いに電気的に接続され (直列および/または並列)、ハウジング上にある端子に接続されます。

光電池は密閉されたハウジング内に設置されます。太陽電池の筐体はアルマイト処理されたアルミニウム製です。軽量で非腐食性です。フロントパネルは耐久性のあるガラスでできており、雪や風の負荷に耐える必要があります。さらに、特定の光学特性、つまりできるだけ多くの光線を透過させるために最大の透明性を備えている必要があります。一般に、反射によってかなりの量のエネルギーが失われるため、ガラスの品質に対する要求は高く、反射防止化合物でコーティングされています。

ソーラーパネル用光電池の種類

家庭用ソーラーパネルは 3 種類のシリコンセルから作られています。

傾斜屋根があり、ファサードが南または東を向いている場合、占有スペースについてあまり考えすぎても意味がありません。多結晶モジュールはこれによく適している可能性があります。同じ量のエネルギーが生成される場合、コストはわずかに低くなります。

ご自宅に最適なソーラーパネルシステムを選択する方法

過度に高価な機器に余分なお金を費やすというよくある誤解があります。以下は、余分なお金を費やさずにソーラーパネルから電力供給システムを適切に構築する方法に関する推奨事項です。

何を購入します

太陽光発電所のすべてのコンポーネントが運転に不可欠であるわけではありません。一部の部品は省略しても実行できます。これらは信頼性を高めるのに役立ちますが、それらがなくてもシステムは動作します。最初に覚えておくべきことは、冬の終わりか春の初めにソーラーパネルを購入することです。まず、この時期の天気は素晴らしく、晴れた日が多く、雪が太陽を反射して全体の明るさが増します。第二に、割引は伝統的にこの時点で発表されます。ヒントは次のとおりです。

これらのヒントのみを使用し、定電圧で動作する機器のみを接続する場合、家庭用のソーラーパネルシステムのコストは、最も安価なキットよりもはるかに低額になります。しかし、それだけではありません。一部の機器を「後で」残しておくことも、まったく使わずに済ますこともできます。

なしで何ができるでしょうか？

1 日あたり 1 kW のソーラーパネルのセットのコストは 1,000 ドル以上です。かなりの投資。それだけの価値があるのか、回収期間はどれくらいになるのか、必然的に疑問に思うでしょう。現在のレートでは、返金されるまで 1 年以上待たなければなりません。しかし、コストは削減できます。これは品質を犠牲にしたものではありませんが、システムの操作快適性がわずかに低下したことと、コンポーネントの選択に対する合理的なアプローチによるものです。

したがって、予算が限られている場合は、ソーラーパネルの最大充電量より20〜25％大きい容量のソーラーパネルとバッテリーを複数枚使用することで対応できます。状態を監視するには、電圧も測定できる車用時計を購入してください。これにより、1 日に何度もバッテリーの充電量を測定する必要がなくなります。代わりに、時々時計を見る必要があります。始めは以上です。将来的には、自宅用に追加のソーラーパネルを購入し、バッテリーの数を増やすことができます。必要に応じて、インバーターを購入できます。

フォトセルのサイズと数の決定

良好な 12 ボルトのソーラーパネルには 36 個のセルがあり、24 ボルトのソーラーパネルには 72 個のセルが必要です。この量が最適です。フォトセルの数が少ないと、記載された電流を得ることができなくなります。そしてこれが最良の選択肢です。

それぞれ72素子と144素子のデュアルソーラーパネルを購入しないでください。まず、非常に大きいので、移動に不便です。第二に、私たちが定期的に経験する異常な低温では、最初に故障します。実際、寒い気候ではラミネートフィルムのサイズが大幅に減少します。大きなパネルでは、高い張力により剥がれたり、破損したりすることがあります。透明性が失われ、生産性が壊滅的に低下します。パネルは修理中です。

2番目の要因。大きなパネルでは、本体とガラスの厚さを大きくする必要があります。結局のところ、風損と積雪荷重が増加します。ただし、価格が大幅に上昇するため、これは常に行われるわけではありません。ダブルパネルがあり、その価格が「通常の」パネル 2 枚よりも安い場合は、別のものを探した方がよいでしょう。

繰り返しになりますが、最良の選択は、36 個の太陽電池で構成される 12 ボルトの家庭用ソーラーパネルです。これは実践によって証明されている最良のオプションです。

技術仕様: 何を探すべきか

認定されたソーラーパネルは、常に動作電流と電圧、さらに開放回路電圧と短絡電流を示します。通常、すべてのパラメータは+25°Cの温度で示されていることを考慮する価値があります。晴れた日に屋根の上に置くと、バッテリーはこの数値よりもかなり高い温度まで加熱します。これは、より高い動作電圧の存在を説明します。

開放電圧にも注意してください。通常のバッテリーでは約 22 V です。すべて問題ありませんが、ソーラーパネルを外さずに機器の作業を実行すると、無負荷電圧によりインバーターや、そのような用途に設計されていない接続された他の機器が損傷する可能性があります。電圧。したがって、ワイヤーの切り替え、バッテリーの接続/取り外しなど、あらゆる作業中に。など - 最初に行う必要があるのは、ソーラーパネルを切断することです（端子を取り外します）。回路を通過したら、最後に接続します。この手順により、多くの神経とお金が節約されます。

ケースとガラス

家庭用ソーラーパネルはアルミニウム製の本体を持っています。腐食せず、十分な強度があり、軽量な金属です。通常のボディは、少なくとも 2 つの補強材を含むプロファイルから組み立てる必要があります。さらに、ガラスは特別な溝に挿入する必要があり、上に固定する必要はありません。これらはすべて正常な品質の兆候です。

太陽電池を選ぶときはガラスに注目してください。通常のバッテリーでは滑らかではなく、ざらつきがあります。触るとザラザラしていて、爪でこするとカサカサ音がします。さらに、ぎらつきを最小限に抑える高品質のコーティングが施されている必要があります。これは、何も反映しないことを意味します。どの角度から見ても周囲の物体の反射が見える場合は、別のパネルを見つけた方がよいでしょう。

ケーブル断面積と電気接続の細さを選択する

家庭用のソーラーパネルは、単芯銅線ケーブルを使用して接続する必要があります。ケーブルの断面積は、モジュールとバッテリーの間の距離によって異なります。

距離が 10 メートル未満:
- 100 W 太陽電池あたり 1.5 mm2。
- 2つのバッテリーの場合 - 2.5 mm2;
- バッテリー3個 - 4.0 mm2;
距離が10メートルを超える場合:
- 1 つのパネルを接続するには 2.5 mm2 を使用します。
- 2 - 4.0 mm2;
- 3 - 6.0 mm2。

断面を大きくすることはできますが、小さくすることはできません (大きな損失が発生しますが、その必要はありません)。今日、宣言された寸法が実際の寸法と一致しないことが非常に多いため、ワイヤーを購入するときは実際の断面に注意してください。確認するには、直径を測定し、断面を計算する必要があります (これを行う方法を読むことができます)。

システムを組み立てるとき、適切な断面の多芯ケーブルを使用してソーラーパネルのプラスを引き、マイナスには 1 本の太いケーブルを使用できます。バッテリーに接続する前に、すべての「プラス」を共通のカソードを持つダイオードまたはダイオードアセンブリに通します。これにより、バッテリーとバッテリー間のワイヤーがショートまたは破損した場合にバッテリーがショートする（火災の原因となる）のを防ぎます。

ダイオードはSBL2040CT、PBYR040CTタイプを使用します。これらが見つからない場合は、パソコンの古い電源から取り外してください。通常はSBL3040または類似のものがあります。ダイオードを通すことをお勧めします。非常に熱くなるので、ラジエーターに取り付ける必要があることを忘れないでください (1 つだけでも構いません)。

このシステムにはヒューズボックスも必要です。消費者ごとに 1 つ。このブロックを介して負荷全体を接続します。まず、システムはより安全です。第 2 に、問題が発生した場合、その原因を (ヒューズ切れによって) 特定するのが簡単です。