Toiteallikas päikesepaneelide abil: ülevaade siseturu paneelidest

Artikkel aitab välja selgitada autonoomsete energiaallikate ostmise vajaduse, hõlmab päikesepaneelide abil autonoomse energiavarustuse teemat, selle energiaallika eeliseid ja puudusi.

Päikesepaneelid muutuvad üha populaarsemaks tänu nende suurenevale kättesaadavusele nii rahaliselt kui ka jaekettide tootevaliku laienemise taustal. On kirjutatud palju artikleid, mis pakuvad teostatavusuuringuid päikeseelektrijaamade (nn päikeseenergia tootmissüsteemide) kasutuselevõtuks. Tõsi, nende tasuvusaeg ulatub mitme aastani..

Suur osa tarbijatest vahetub autonoomse energiavarustuse vastu mitte niivõrd raha säästmise soovi pärast, vaid energia pakkumise tõttu piirkondades, kus elektrikatkestused on olemas või puuduvad üldse.

Päikeseenergia tootmist kasutatakse suvilates laialdaselt. Neid iseloomustab väike energiatarve ja päikesepaneelide hooajaline töö. Veel haruldasemad juhtumid – maja täielik elektrifitseerimine alternatiivsete allikatega. Kuid päikeseenergia tootmissüsteemide ehitamine erinevateks töötingimusteks on põhimõtteliselt sama. Niisiis, kaalume seda küsimust üksikasjalikult ja järjekorras..

Päikesepaneelide tüübid

Veel üks tänaval asuv mees ei tea, et päikesepaneelide sortide arv läheneb juba kümnele. Et valguse detektorite mitmekesisust teadvuses kuidagi struktureerida, jaotame need kahte klassi:

• räni
• film

Räni päikesepatareid

Monokristallilised ja polükristallilised paneelid on turul laialdaselt esindatud. Sellesse rühma kuuluvad ka amorfsed ränipaneelid ja hübriidsed päikesepatareid. Nagu klassi nimest järeldub, on need valgusdetektorid valmistatud räni ja räni vesinikust. Ränil põhinevate päikesemoodulite vohamine on tingitud nende suurest energiatõhususest, kuid üsna keeruline tootmisprotsess muudab need kalliks..

Monokristallilised päikesepaneelid Kas on kaldnurkadega mustad ruudud. Praegu on selliste paneelide efektiivsus kõige suurem – kuni 22%. Kõik monokristallilise paneeli valgustundlikud rakud on orienteeritud samas suunas, ühelt poolt selgitab see suhteliselt suurt kasutegurit, teiselt poolt peaks maksimaalse energiatõhususe saavutamiseks paneel olema alati päikese poole suunatud. Hajutatud valguses, näiteks pilves ilmaga, päikesetõusul ja -loojangul, pole elektritootmise elektrilised parameetrid sugugi muljetavaldavad.

Muud tüüpi päikesepaneelid: polükristalliline – neil on madalam kasutegur võrreldes üksikute kristallidega (umbes 12-18%), kuid tänu ränikristallide mitme suuna suunale paneelis saavutatakse hajutatud valguses parem energiatõhusus. Polükristallilisi paneele saab ära tunda pakase mustriga tumesiniste plaatide tavalise ruudukujulise kuju järgi.

Amorfsed räni paneelid (või, nagu neid nimetatakse, a-Si) on räni päikesevastuvõtjate reas kõige madalamad. Nende efektiivsus on umbes 5-6%. Kuid nende kasutamist saab õigustada. Ja sellepärast:

• esiteks on nende paneelide valguse neeldumisaste 20 korda kõrgem kui teiste räni konkurentide puhul;
• teiseks suurendab valgustundlike rakkude kaootiline orientatsioon pilves ilmaga a-Si efektiivsust.

Hübriidsed valgusvoo muundurid Kas on amorfse räni ja mikrokristallide segu. Sellised paneelid on oma omadustelt sarnased polükristalliliste elementidega, ainsa eeldusega, et nende jõudlus hajutatud valguses on palju parem. Samuti saavad hübriidpaneelid lisaks ultraviolettkiirguse spektrile ka infrapunakiirgust elektriks muundada..

Kile päikesepatareid

Päikesevalgusdetektorite valdkonnas üsna uus areng. Pean ütlema, et praegu on Vene turul filmimooduleid keeruline leida nende kõrgete kulude tõttu. Seetõttu piirdume nende tüüpide loetlemisega.

Kileelementideks on elemendid, mis põhinevad kaadmiumi telluriidil (CdTe), vask-indium diseleniidil (CIS), vask-indium-gallium diseleniidil (CIGS) ja polümeeridel. Polümeerpaneelid on kiletehnoloogiate arendamisel kõige paljulubavam suund, kuna tootjad lubavad oma madalaid kulusid, ehkki tõhusus on vaid 6%.

Enne päikesepaneelide kirjeldusse süvenemist paar sõna selle parameetrite kohta. Allolev joonis näitab päikesepaneeli voolu-pinge karakteristikut (punasega) ja energiakõverat (sinisega). Graafik näitab punkte, mis leitakse päikesepaneelide tehnilistest omadustest.

Niisiis, lühisevool on vool, mis tekib päikesepatarei vooluringi sulgemisel (aku pinge on null). Avatud vooluahela pinge, vastupidi, on avatud vooluringi parameeter (vool on null). Need kaks režiimi ei tööta. Nominaalseid töötingimusi tähistab punktiirjoone ristumiskohas kollane punkt. Sel hetkel maksimaalne töövool ja pinge. Päikesepatarei on kõige tõhusam kasutada selles tööpunktis..

Venemaa turul on enamasti suures valikus mono- ja polükristallilised paneelid. Nagu arvata võis, on enamik neist valmistatud Hiinas. Kuid see pole üllatav: Hiina on päikeseenergia tootmissüsteemide tootmise ja müügi liider. Lisaks on turul saksa (Calixo, SCHOTT) ja Jaapani (SHARP) päikesepaneelid..

Venemaa päikesepaneelide „tootjad” on ettevõtted, kes müüvad enamasti Hiina tooteid, edastades need oma toodetena. Hiina tootjate komponentide paneelide kokkupanekuga tegelevate tootjate segment on samuti laialt arenenud. Kuid mitte kõik pole nii lootusetu. Venemaa võib ka kiidelda oma päikesepaneelide tootjate üle. Heveli tehas asub Novocheboksarskis, mis on spetsialiseerunud õhukese kilega hübriidpaneelide tootmisele. Krasnodaris, Saturni tehases, toodetakse galliumarseniidi baasil päikeseelemente; tooted on keskendunud peamiselt kosmosetööstusele. Kaks tehast, mis on kõige enam keskendunud majapidamismoodulite tootmisele, asuvad Zelenogradis (Telecom-STV) ja Ryazanis (Ryazani metallkeraamiliste seadmete tehas, RZMKP).

Ryazani päikesepaneelide valik on piiratud kahe peamise tüübiga:

• RZMP-130-T – väljundpinge on 15,9-17,5 V, võimsuse vahemik on 105-145 W;
• RZMP-220-Т – väljundpinge on 27,7–29,1 V, võimsusvahemik 200–240 W.

Telecom-STV pakub oma toodetest palju suuremat arvu artikleid: mono- ja polükristallmoodulid, suurema efektiivsusega monokristallmoodulid, elastsed ja spetsialiseerunud päikesepatareid. Moodulite väljundpinge on kohandatud nii madalpingesüsteemidele (17-18,5 V) kui ka kõrgepingele (34-38 V). Pealegi on nende päikesepaneelide hind Ryazani omadest poolteist korda madalam. Näiteks Ryazan RZMP-130-T võimsusega 120 W maksab ostjale 16 100 rubla ja Zelenogradi TSM-120A võimsusega 123 W saab osta 9 658 rubla eest. Samal ajal on Zelenogradi paneelide kaal ja mõõtmed väiksemad kui Ryazani paneelidel. Ainus, mis Ryazani päikesepaneelide kasuks räägib, on toote üksikasjalik teave..

Ütleme paar sõna Heveli taime kohta Novocheboksarskis. Ainus taim Venemaal, kes on hakanud tootma mikromorfset tehnoloogiat kasutades mikrokristallidega segatud amorfset räni. Arvestades, et suures osas Venemaal on suur protsent häguseid päevi aastas, on Heveli paneelidel suur potentsiaal võitluses turu nimel mono- ja polükristallidega. Jaemüügis pole veel Heveli paneele, kuid hulgimüügihindade järgi otsustades peab tarbija maksma 125-vatise paneeli eest umbes 10 000 rubla. Heveli otsene konkurent on Taiwani tootja Green Energy Technology õhukesekihilised hübriidpaneelid. Taiwani paneele saab juba osta 7000 rubla eest.

Venemaa, Taiwani ja Hiina päikesepaneelide võrdlev tabel

Tootja	Nimi	Tootmistehnoloogia	Maksimaalne pinge, V	Maksimaalne voolutugevus, A	Tippvõimsus, W	Mõõtmed, mm	Eeldatav hind Vene turul, hõõruge.
Telecom-STV, Zelenograd	TSM-100A	polükristall	17	5.6	96	1050x665x43	8429
RZMP, Ryazan	RZMP-130-T	polükristall	15,9	6.65	105	1490x670x36	14600
“Hevel”, Novocheboksarsk	KEEV P7	mikromorfne	56,6	2.21	125	1300x1100x24	10000
Rohelise energia tehnoloogia, Taiwan	GET-115AT2	amorfne räni	93,9	1.22	115	1300x1100x20 *	7000
Chinalandi päikeseenergia, Hiina	CNH100-36M	ühekristall	19,3	5.18	sada	1200x540x30	6350

* – ilma alumiiniumraamita

Lõppkokkuvõttes jääb tarbija otsustada, milliseid paneele valida. Soovituseks sooviksin märkida, et päikesepaneelide polükristallilisi mudeleid võib soovitada kodus autonoomseks toiteks. Jah, monokristallilised paneelid on tõhusamad, kuid ärge unustage, et see on üsna meelevaldne..

Monokristalliliste elementide maksimaalne võimsus saavutatakse ainult päikselisel päeval, kasutades valgustundlike elementide pöörlemissüsteeme. Seetõttu sobivad need paneelid paremini Venemaa lõunapoolse riba elanikele, kus päikesepaisteliste päevade arv on maksimaalne. Teistes piirkondades on autonoomsete toitesüsteemide kavandamisel mõistlik pöörata tähelepanu suhteliselt uutele mikromorfse tehnoloogia abil valmistatud paneelidele, mis on võimelised muundama mitte ainult päikese ultraviolettvalgust, vaid ka infrapunakiirgust elektrienergiaks. See eelis võib enamat kui hõlmata vähese tõhususe puudumist..

Lõpuks märgin, et isiklikult eelistasin polükristallpaneeli, kuna see on ette nähtud maamaja ajutiseks toiteallikaks suvel. Siit järeldub, et kavandatud koormus on väike, päevavalgustunnid on pikad ja päikeselised. Seetõttu on polükristalliline päikesepatarei minu puhul kõige optimaalsem.