家の暖房と電化のためのソーラーパネル

問題の緯度と経度の深さ

あなたが科学者だと想像してみてください。興味深い論文に出くわしましたが、結果/実験をラボで再現することはできません。これについて元の記事の著者に書いて、アドバイスを求め、明確な質問をするのは論理的です。調査によると、科学者としてのキャリアでこれまでにそうしているのは20％未満です。

研究の著者は、おそらくそのような接触や会話は、特定の問題における彼らの無能さと矛盾を明らかにしたり、現在のプロジェクトのあまりにも多くの詳細を明らかにしたりするため、科学者自身にとって難しすぎると述べています。

さらに、科学者の絶対的な少数派は、元の研究との比較を軽視することを要求する編集者や査読者からの反対に直面しながら、再現不可能な結果の反論を公表しようとしました。再現性のない科学的結果を報告する可能性が約50％であることは不思議ではありませんか。

最初の質問：実験の結果を再現しようとしましたか？

2番目の質問：結果を再現する試みを公開しようとしましたか？

おそらく、少なくとも再現性のテストを実行することは、実験室の中で価値がありますか？最も悲しいことは、回答者の3分の1が、データの再現性をチェックする方法を作成することさえ考えたことがないということです。定期的にそのような技術を使用していると答えたのはわずか40％でした。

質問：結果の再現性を向上させるために、特別な技術/技術プロセスを開発したことがありますか？

別の例では、特定されることを望まなかった英国の生化学者は、自分の研究室プロジェクトの作業を複製しようとすると、作業に新しいものを追加したり追加したりすることなく、時間とお金が2倍になると言います。追加のチェックは、革新的なプロジェクトと異常な結果に対してのみ実行されます。

そしてもちろん、外国人の同僚を拷問し始めた昔からのロシアの質問：誰が責任を負い、何をすべきか？

第一世代の太陽電池は何でできていますか？

構造的に、このようなモジュールは次の要素で構成されています。

• 卑金属シート-ベースコンタクト;
• リンの添加により、n型電子が優勢なシリコン半導体の下部添加剤層。
• p型電子で飽和した上部結晶層-通常はホウ素をドープすることによって。
• 反射防止コーティング-放射線吸収を最大化するため。
• ネットワークを閉じるためのワイヤとの薄い金属化グリッドタイプの接点。
• 厚い保護ガラス-通常は頑丈な焼き戻し。
• フレーミングフレーム。

セル内の単結晶Mono-Siまたは多結晶Poli-Siシリコンウェーハの厚さは約200〜300 µmです。耐用年数は20〜25年と推定され、生産性は年間平均0.5％低下します。理想的な照明条件下での効率は22〜24％に達し、高温または照明の部分的な低下で急激に低下します。

太陽エネルギーの使用原理

多くの場合、ソーラーパネルを設置する必要性に直面して、人は企業の実現可能性について疑問に思います。ほとんどの場合、晴れた日の割合は曇りの日と同じ値に大幅に低下するためです。

中部地域でも同様の比率が一般的であり、北部地域の気候はさらに多くの曇り日が特徴です。

晴れた日数が不十分なことは、地球のエネルギーを処理する装置の効率に直接関係しています。これにより、バッテリーの表面に到達する太陽​​光の量が減少します。このプロセスは日射と呼ばれます。

その本質は、その目的に関係なく、どの飛行機も一定量の太陽エネルギーを消費するという事実にあります。南部地域では、この数は当然高く、ソーラーパネルの設置がより適切になります。

しかし、実際に示されているように、太陽エネルギー合成の分野の技術機器の市場は常に製品を改善しているため、太陽電池パネルの最新の太陽電池は、日射量が少ない地域でも完全に機能します。

シリコン太陽電池の種類

多結晶

このようなパネルの主な要素は、多結晶構造の半導体要素です。それらは本質的に単結晶元素から残されたスクラップから作られているので、それらは単結晶のものよりはるかに安価です。製造プロセス中、シリコン合金はそれ以上処理することなく単純に冷却されます。

多結晶太陽電池の効率は平均12〜18％ですが、単結晶太陽電池の効率は22％に達します。ただし、低価格を考えると、もう少し多くのパネルを購入して、単結晶と同じお金で同じ「排気」を得ることができます。これは、屋根に十分なスペースがある場合にのみ可能です。また、多結晶は、色域の不均一性が単結晶とは異なります。

多結晶ソーラーパネルの費用はいくらですか？平均3500 100Wあたりのルーブル （メーカーによって大きく異なります）。最も安価な多結晶バッテリーの1つは、150ワットの電力を備えたVostok Pro FSM150Pです。

単結晶

単結晶ソーラーパネルの場合、単結晶はチョクラルスキー法を使用して特別に成長します。次に、特定の電力のパネル全体がいくつかのシリコンセルから組み立てられます。ほとんどの場合、パネルは36または72のモジュールで構成されています。単結晶パネルの効率は多結晶パネルの効率よりもはるかに高く、約18〜22％です。

この特徴により、同じサイズで、単結晶は多結晶よりも多くの太陽エネルギーを変換します。多結晶または単結晶のどちらのソーラーパネルが優れていますか？すべては予算に依存します。もう少しお金を使うことができれば、より早い投資回収が可能な単結晶を購入する価値があります。また、屋根の面積が比較的小さい場合は、単結晶電池が好ましいでしょう。平均寿命は25年です。

お金を節約したいが、国内の冷蔵庫やポンプ場に電力を供給するために太陽電池だけが必要な場合は、多結晶モデルを使用できます。

まとまりのない

アモルファス電池は、シリコンに電流を流すことで生成される水素シリコン（SiH4）で構成されています。その結果、シリコンが蒸発し、基板上に薄層が堆積します。

アモルファスパネルの効率は、多結晶パネルの効率とほぼ同じです。ただし、アモルファスモデルにはいくつかの利点があります。たとえば、曇り、雨、空気中のほこりの濃度が高いとき、または日没/夜明けの間でも、それらは発電することができます。

効率

太陽エネルギーを使って民家を暖めるには、コレクターから回路を組み立てる方がはるかに簡単ですが、これが常に可能であるとは限らないため、他のオプションを検討する必要があります。たとえば、このサイトには、家に電気とお湯を供給するためだけに使用されるソーラーパネルシステムがすでに機能している可能性があります。

このような状況で新しい機器を購入することは、コストが高いため、収益性が低くなります。ソーラーパネルで家を確実に暖房するための最善の解決策は、モジュールシステムの電力を増やすことです。最も簡単なオプションは、いくつかの追加のシリコンパネルを購入し、それらを電動暖房ボイラーシステムに接続することです。

電気エネルギーの適切な分配は、給湯システムと暖房回路の両方を提供します。すべてに十分な電力を供給するためには、多くのソーラーパネルが必要になります。太陽エネルギーのみを使用する独立型の建物は、通常、太陽光発電パネルで完全に覆われています。ソーラーパネルの電力は事前に計算する必要があります。多くの場合、パネルを設置する追加の構造を完成させる必要があります。

ソーラーシステムを使用する前にその効率を判断することは不可能であるため、すべての計算は概算にすぎません。予備計算の複雑さは、エネルギー収集の効率に対する影響を計算できない多くの要因があるという事実によるものです。もちろん、ある程度の経験があれば、多かれ少なかれ正確な計算を行うことができますが、ソーラーシステムの設計と設置を専門とする専門家だけがそのような経験を持っています。

次の要因がシステムの効率に最も大きな影響を及ぼします。

• 天候の不安定さ-北部地域は言うまでもなく、晴れた地域でも晴れた日数を事前に決定することは不可能です。
• 不安定なエネルギー消費。これは、太陽光から熱と電気を受け取る建物の地理的な場所にも依存します。
• システム障害の可能性-設計の複雑さは、システムが故障することが多く、場合によっては誤動作を特定することが難しいことを示しています。

家庭用太陽光発電所は誰に適していますか？

1. その地域に電気がない人のために。ソーラーパネルは、施設に自律的に電力を供給することができます。あるいは、風車（適切な風配図が必要）またはディーゼル発電機（操作があまり便利ではなく、不経済）を検討することもできます。
2. また、太陽光発電所は、料金の高騰を背景に、将来的に電気料金を安くするための投資と見なすことができます。また、電池の寿命が非常に長く、常に太陽が輝いています。
3. そして最後のオプションはお金を稼ぎたいすべての人のためのものです。ウクライナでは、固定価格買取制度に関する法律があり、州は代替エネルギー源を使用して発電した電力を特別価格で購入しています。

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太陽光発電所の電力を計算する方法

建物が正常に機能するために必要な電力量から始める必要があります。最も簡単な方法は、すべての電子メールを書き出すことです。使用する予定のアプライアンス、それらの動作時間、および消費電力。

例：

• 冷蔵庫：100W-24時間-2400W
• 照明：100W-5h-500W
• ケトル：15分-1.5kW-0.03kW
• 洗濯機：
• ノート：
• …
• 合計：3kW

3 kWは、建物が正常に機能するために太陽光発電所が生成する必要のある電力です。それらの。それぞれ260Wの電力で12枚のパネルが必要になります。実際には、生産性は高くなりますが（太陽活量係数が4.5の場合、ステーションの1日あたりの出力は14 kWになります）、毎日曇りという最も悲観的なシナリオから始めます。また、固定価格買取制度に接続していない場合、またはバッテリーのエネルギーを蓄えていない場合は、超過分が燃え尽きるということにも注意してください。

固定価格買取制度でお金を稼ぐために太陽光発電所を設置する場合は、任意の容量から始めて、徐々に増やすことができます。

内燃エンジンを備えた太陽電池または発電機

客観的には、発電機には2つの主な利点があります。そのサイズと、晴天時だけでなく完全に動作する能力です。しかし、常にではありませんが、これらの特性が決定的であり、他のすべての側面で、ソーラーパネルが明らかに勝ちます。

	発生器	ソーラーパネル
燃料	定期的に作業するには、ディーゼル燃料またはガソリンが必要です。	日光は誰にとっても無料です。
オートメーション	可能ですが、燃料供給によって制限されます。	満杯。バッテリー容量によって制限されます。
ノイズ	それはたくさんの音を立てます。	インバータトランスが少しハミングする場合があります
信頼性	可動部分があります。	可動部品はありません。
一生	エンジン時間の予約により制限されます。	パネルは少なくとも25年続くでしょう。
環境への配慮	燃料、オイル、フィルターのリサイクルの燃焼生成物。	外れ値はありません。
改善の可能性	通常、発電機は一体構造であるため、非常に困難です。	チェーンの各セクションを個別に改善することが可能です。
運用費用	定期的なエンジンメンテナンスの必要性が燃料に追加されます。	定期的にパネルを拭き、接点を確認する必要があります。
火災の危険	燃料と潤滑油の倉庫が必要です-火災の可能性があります。	最小。

そもそも通常注目される最も重要なポイントは、機器の初期コストであり、ソーラーパネルの場合は実際には約2倍高くなります。しかし、ここでも、あなたがそれを理解するならば、発電機はマイナスに設定される必要があります-1 kW/hを生成するコストを見てください

設備の初期費用+保守費用+燃料費を取り、すべてを宣言された耐用年数の間に生成された電力量で割ります。その結果、ほぼ同じ電力の発電機とソーラーパネルの場合、1キロワットを生成するコストの比率は後者を支持して約1/2.5になります。もちろん、これらは非常に概算の計算ですが、要点は、ソーラーパネルは現在の投資ですが、将来的には目に見える節約になるということです。

ガス発生器付きキットの接続図の例

ソーラーパネルの耐用年数

メリットを評価するには、パネルの寿命と、保証期間の終了後にパネルを交換する必要があるかどうかを把握する必要があります。ここで考慮すべきいくつかの機能があります。

1. 単結晶および多結晶のオプションが最も耐久性があります。25年間使用すると、容量の10％しか失われません。しかし、さらに、電力の低下は重要ではなく、今後10〜15年間で、ほぼ同じ量が失われます。つまり、そのようなオプションの耐用年数は35〜40年、あるいはそれ以上であると自信を持って言えます。
2. 薄膜オプションの耐用年数ははるかに短く、10〜20年です。さらに、最初の2年間、容量損失は10〜30％になる可能性があり、ほとんどのメーカーはこの問題を補うためにパワーリザーブを提供しています。将来的には、損失はそれほど重要ではありません。
3. 耐用年数を延ばすには、システムの部品への損傷を避ける必要があります。間隔の狭い木の枝を切り取り、季節ごとに少なくとも数回表面を洗います。固定と接触の信頼性をチェックして、過熱しないようにします。
4. システムの他の要素を交換するコストを考慮に入れてください。したがって、充電式バッテリーは通常6〜10年（最も信頼性が高い-15年）持続し、パワーエレクトロニクスには約10〜12年のリソースがあります。これらのノードを交換するコストもかなり大きく、これを考慮して投資回収を計算する必要があります。

ソーラーパネルは、木の枝による損傷を防ぐために定期的に洗浄する必要があります。

あなたの家にソーラーパネルを選ぶときは、信頼性が高く実績のある単結晶および多結晶のオプションを優先することをお勧めします。高品質のモジュールは約40年間持続しますが、この間の電力損失は約20％になります。

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太陽電池の動作原理

この装置は、太陽光線を直接電気に変換するように設計されています。この作用を光電効果と呼びます。元素の製造に使用される半導体（シリコンウェーハ）は、正と負に帯電した電子を持ち、n層（-）とp層（+）の2つの層で構成されています。日光の影響下にある過剰な電子は、層からノックアウトされ、別の層の空の場所を占有します。これにより、自由電子が絶えず移動し、あるプレートから別のプレートに移動して、バッテリーに蓄えられた電気を生成します。

太陽電池がどのように機能するかは、その設計に大きく依存します。太陽電池はもともとシリコンから作られていました。それらは依然として非常に人気がありますが、シリコンの洗浄プロセスは非常に手間とコストがかかるため、カドミウム、銅、ガリウム、インジウムの化合物からの代替フォトセルを使用してモデルが開発されていますが、生産性は低くなります。

太陽電池パネルの効率は、技術の進歩とともに向上しました。今日、この数字は、世紀の初めに記録された1パーセントから20パーセント以上に増加しました。これにより、今日では国内のニーズだけでなく、生産にもパネルを使用することができます。

仕様

太陽電池デバイスは非常にシンプルで、いくつかのコンポーネントで構成されています。

直接太陽電池/ソーラーパネル;

直流を交流に変換するインバーター。

バッテリーレベルコントローラー。

ソーラーパネル用のバッテリーの購入は、必要な機能に基づいている必要があります。彼らは電気を蓄え、分配します。保管と消費は1日中行われ、夜間は累積料金のみが消費されます。したがって、エネルギーの一定かつ継続的な供給があります。

バッテリーの過度の充電と放電は、バッテリーの耐用年数を短くします。ソーラーバッテリー充電コントローラーは、バッテリーが最大パラメーターに達すると、バッテリー内のエネルギーの蓄積を自動的に一時停止し、デバイスが大量に放電されると、デバイスの負荷をオフにします。

（Tesla Powerwall-7 kWソーラーパネルバッテリー-および電気自動車の家庭用充電）

ソーラーパネル用のグリッドインバーターは、最も重要な設計要素です。太陽光線から受け取ったエネルギーをさまざまな容量の交流に変換します。同期コンバーターであるため、周波数と位相の電流の出力電圧を固定ネットワークと組み合わせます。

フォトセルは、直列と並列の両方で接続できます。後者のオプションは、電力、電圧、および電流のパラメーターを増やし、1つの要素が機能を失った場合でもデバイスが機能できるようにします。組み合わせたモデルは、両方のスキームを使用して作成されます。プレートの耐用年数は約25年です。

一般的な特徴と購入の可用性

装置は環境に害を与えることはなく、電力サージなしで安定した電力を提供します。そして、最も重要なことは、それは自由エネルギーを供給することです。

ソーラーパネルの外観は、発明後ほとんど変わっていません。これは、内部の「スタッフィング」については言えません。

ソーラーモジュールは、直流を生成することによって光を電気エネルギーに変換します。パネルの面積は数メートルに達する可能性があります。システムの電力を増やす必要がある場合は、モジュールの数を増やしてください。それらの有効性は、日光の強さと光線の入射角に依存します：場所、季節、気候条件、および時刻に依存します。これらすべてのニュアンスを正しく考慮するために、インストールは専門家が実行する必要があります。

モジュールの種類：

単結晶。

太陽エネルギーを変換するシリコンセルで構成されています。コンパクトサイズが異なります。性能の面では、これは最近まで家庭用の最も効率的な（最大22％の効率）太陽電池です。セット（その価格は最も高価なものの1つです）は10万ルーブルからかかります。

多結晶。

多結晶シリコンを使用しています。それらは単結晶太陽電池ほど効率的ではありません（最大18％の効率）。しかし、それらのコストははるかに低いので、一般の人々が利用できます。

まとまりのない。

彼らは薄膜シリコンベースの太陽電池を持っています。それらは、エネルギー生成の点で単結晶および多結晶より劣っていますが、それらはまたより安価です。それらの利点は、拡散反射光や暗い場所でも機能できることです。

ヘテロ構造。

今日の最新で最も効率的なソーラーモジュールで、効率は22〜25％です（耐用年数全体を通して！）。それらは曇りの天候と高温の両方で効果的に機能します）。

ロシアでは、この技術のモジュールの唯一のメーカーは、ヘテロ構造ソーラーモジュールを製造している世界5社の1社であるHevel社です。

2016年、同社のR＆Dセンターは、ヘテロ構造モジュールを作成するための独自の技術の特許を取得し、現在積極的に開発しています。

ヘーベルソーラーパネル

システムには、次のコンポーネントも含まれています。

• 直流を交流に変換するインバーター。
• 蓄電池。エネルギーを蓄積するだけでなく、光のレベルが変化すると電圧降下を平準化します。
• バッテリー充電電圧、充電モード、温度およびその他のパラメーター用のコントローラー。

店舗では、個々のコンポーネントとシステム全体の両方を購入できます。この場合、デバイスの電力は特定のニーズに基づいて決定されます。

太陽電池を使用するのにどのくらいの容量がありますか？

また、ユーザーのニーズによっても異なります。家全体の自律電源の場合、1000ワット未満を使用するのは意味がありません。また、国内の暖房システムに電力を供給する必要がある場合は、理論的には最大10kWの容量のキットが必要です。しかし、そのようなソーラーパネルは多額の費用がかかることを覚えておく価値があります。 10 kWの容量を持つ1つのソーラーモジュール（コントローラー、インバーター、その他のコンポーネントがない最も安価なモジュールでさえ）だけが少なくとも300,000ルーブルの費用がかかります。したがって、このようなバッテリーは追加のエネルギー源と見なすことができますが、主要なエネルギー源とは見なされません。

冷蔵庫やテレビに電力を供給するためにソーラーパネルが必要な場合は、500Wのパネルで十分です。たとえば、One-Sun 250P多結晶ソーラーモジュールを2つ使用すると、16,500ルーブルしかかかりません。

ソーラーパネルを使用したことがない場合は、携帯電話やタブレット用に低電力の小さな折りたたみ式パネルを購入することをお勧めします。