Περιεχόμενο
Οι φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες μετατρέπουν το φως του ήλιου σε ηλεκτρισμό, έτσι θα σκέφτεστε ότι όσο περισσότερο ηλιακό φως, τόσο το καλύτερο. Αυτό δεν είναι πάντα αλήθεια, γιατί το φως του ήλιου αποτελείται όχι μόνο από το φως που βλέπετε, αλλά και από αόρατη υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία μεταφέρει θερμότητα. Ο ηλιακός σας πίνακας θα έχει μεγάλη απόδοση αν έχει πολύ φως, αλλά καθώς θερμαίνεται, η απόδοσή του υποβαθμίζεται.
Ενέργεια από φωτοβολταϊκά
Οι φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες είναι συγκροτήματα μεμονωμένων κυψελών κατασκευασμένα από υλικό ημιαγωγού. Η τάση που η ηλιακή κυψέλη βγαίνει εξαρτάται κυρίως από την επιλογή του ημιαγωγού και τις λεπτομέρειες των στρώσεων ημιαγωγών. Τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου - η πιο συνηθισμένη επιλογή - βάζουν περίπου μισό βολτ από κάθε κύτταρο. Το ρεύμα που παράγεται από ένα ηλιακό κύτταρο είναι συνάρτηση της ποσότητας του ηλιακού φωτός που το χτυπά. Όσο περισσότερο ηλιακό φως το χτυπά, τόσο πιο ρεύμα θα δημιουργήσει, μέχρι τα όρια του κελιού. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι το προϊόν των τωρινών χρόνων της τάσης. Ένα μικρό ηλιακό πάνελ θα μπορούσε να έχει 36 κελιά συνδεδεμένα μεταξύ τους για να παράγουν συνολικά περίπου 18 βολτ με ρεύμα 2 αμπέρ. Αυτό το ηλιακό πάνελ θα βαθμολογείται για 18 βολτ x 2 ενισχυτές = 36 watts μέγιστης ισχύος. Αν ανάβει για μία ώρα τότε θα παράγει ενέργεια 36 watt-ώρες.
Πτώση τάσης
Οι κατασκευαστές ηλιακών συλλεκτών δοκιμάζουν τα προϊόντα τους σε κανονικές συνθήκες 25 βαθμών Κελσίου (77 βαθμούς Φαρενάιτ) με ηλιακή ακτινοβολία 1000 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο. Η απομόνωση είναι ένα μέτρο της ποσότητας ηλιακής ενέργειας που χτυπά κάθε τετραγωνικό μέτρο κάθετα προς την κατεύθυνση του ηλιακού φωτός. Η ηλιοφάνεια μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 1.000 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο περίπου το μεσημέρι σε πολύ διαυγείς ημέρες και αυτό θα κάνει το ηλιακό σας πάνελ να παράγει περισσότερο ρεύμα, πράγμα που σημαίνει περισσότερη ισχύ. Δυστυχώς, μια διαφορετική ιστορία με τη θερμοκρασία. Καθώς οι θερμοκρασίες των ηλιακών κυψελών ανεβαίνουν πάνω από τους 25 βαθμούς Κελσίου, το ρεύμα αυξάνεται πολύ ελαφρά, αλλά η τάση μειώνεται πιο γρήγορα. Το καθαρό αποτέλεσμα είναι μια μείωση στην ισχύ εξόδου με την αύξηση της θερμοκρασίας. Τα τυπικά ηλιακά πάνελ πυριτίου έχουν συντελεστή θερμοκρασίας περίπου -0,4 έως -0,5%. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε βαθμό Κελσίου άνω των 25, η ισχύς εξόδου από τη συστοιχία θα μειωθεί κατά το ποσοστό αυτό. Στους 45 βαθμούς Κελσίου (113 βαθμούς Φαρενάιτ), ένα ηλιακό πάνελ 40 watt με συντελεστή θερμοκρασίας -0,4 θα παράγει λιγότερο από 37 watts.
Θερμοκρασία αντιστάθμισης
Η απόδοση του ηλιακού σας πίνακα αναφέρεται σε 25 βαθμούς Κελσίου και μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Ευτυχώς, αυξάνεται ξανά καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Αν είστε σε μια εύκρατη περιοχή, η απόδοση που θα χάσετε στη ζέστη του καλοκαιριού θα επιστραφεί σε δροσερές και ξεκάθαρες χειμωνιάτικες μέρες. Εάν αυτό δεν είναι αρκετή παρηγοριά για εσάς, μπορείτε επίσης να φτιάξετε την ηλιακή σας συστοιχία για να εκμεταλλευτείτε τις φυσικές επιδράσεις ψύξης των ρευμάτων διοχέτευσης ανέμου για να μεταφέρετε τη θερμότητα μακριά από τους ηλιακούς συλλέκτες σας. Για τα συστήματα που είναι τοποθετημένα στην οροφή, αυτό μπορεί να είναι τόσο απλό όσο εξασφαλίζετε ότι αφήνετε 6 ίντσες μεταξύ του πλαισίου και της οροφής σας. Μπορείτε να πάρετε μια πιο ενεργή προσέγγιση στην ψύξη με τη χρήση ψύξης με εξάτμιση - χρησιμοποιώντας την εξάτμιση του νερού για την ψύξη των πάνελ σας με τον ίδιο τρόπο ιδρώτας δροσίζει το δέρμα σας σε μια ζεστή μέρα.
Άλλα ηλιακά υλικά
Μια εναλλακτική λύση από τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ πυριτίου έρχεται με τη μορφή πάνελ λεπτής μεμβράνης. Έχουν κατασκευαστεί με διαφορετικά υλικά ημιαγωγών, και ο συντελεστής θερμοκρασίας τους είναι μόνο περίπου το μισό από το πυρίτιο. Τα πάνελ λεπτής μεμβράνης δεν ξεκινούν με τόσο υψηλή απόδοση όπως τα φωτοβολταϊκά κρυσταλλικού πυριτίου, αλλά η χαμηλότερη ευαισθησία τους σε υψηλότερες θερμοκρασίες τις καθιστά ελκυστική επιλογή για πολύ ζεστές τοποθεσίες. Τα πάνελ λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιούνται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως τα κρυσταλλικά αντίστοιχά τους, αλλά συνήθως είναι μερικά λιγότερο αποτελεσματικά. Ο συντελεστής θερμοκρασίας τους κυμαίνεται από περίπου -0,2 έως -0,3%. Υπάρχουν και άλλα κρυσταλλικά υλικά που ξεκινούν με υψηλότερη απόδοση από το πυρίτιο και έχουν επίσης θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Αυτό σημαίνει ότι βελτιώνονται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Είναι επίσης πολύ ακριβό, γεγονός που περιορίζει τη χρήση τους σε ορισμένες εξειδικευμένες εφαρμογές. Τελικά, όμως, θα μπορούσαν να κάνουν το δρόμο τους σε κατοικίες.