ソーラーパネルの種類
デバイスは、電力の程度に応じてクラスに分類されます。
- 低電力;
- ユニバーサル;
- 太陽電池パネル。
さらに、3つあります 電池の種類が異なる 行き先：
- 光電コンバーター（PVC）。それらは太陽エネルギーを電気エネルギーに変換します。
- 太陽光発電所（HES）。これらは、タービン、蒸気エンジンなど、さまざまな産業設備の機能を確保するために使用されます。
- 太陽集熱器（SC）。施設の熱供給に役立ちます。
民家用のソーラーパネルの選択と計算には、所有者が機器の設計上の特徴を知っている必要があります。電池材料の物理的および化学的状態に応じて区分があります。この問題は、より詳細に検討する必要があります。
シリコン電池
シリコンセルは、最も一般的なタイプの太陽光発電コンバータです.
この理由は、この資料の普及と入手可能性です。同時に、生産技術は非常に複雑であり、要素の生産にはかなりの費用がかかるため、製造業者はコストを削減するためのオプションを探す必要があります。
これまでのところ、これは効率の低下を犠牲にしてのみ達成されていますが、開発者は製品の品質とパフォーマンスを改善する方法を常に模索しています。シリコン電池の種類を考えてみましょう。
単結晶
最も効果的で高価な要素。高純度のシリコンを使用しており、その製造技術は半導体の製造で研究されています。要素は、このタスクのために特別に成長した単結晶からの薄いセクション（300 µm）です。結晶構造は規則的な形状をしており、粒子は一方向に向いています。材料のコストは高く、効率は18〜22％です。耐用年数は非常に長く、少なくとも30年です。
多結晶
これらの元素は、溶融シリコンを徐々に冷却することによって得られます。多結晶が形成される場所。そのような材料の構造は規則的な形状を持たず、粒子は平行ではなく、異なる方向に向けられています。この技術は必要な電力が少ないため、生産ははるかに安価ですが、製品の効率は低くなります-12〜18％。
まとまりのない
アモルファス電池は結晶シリコンではなく、シリコン水素（シラン）から作られています、ベース材料上に薄層で塗布されます。これらのバッテリーの効率は低く、わずか5〜6％ですが、価格も最低です。同時に、いくつかの利点があります-高い光吸収係数、曇りの天候で働く能力、パネルの変形に対する耐性。
ハイブリッド
ハイブリッドパネルは、太陽電池と太陽集熱器を組み合わせたものです。 事実、エネルギーを生成すると、パネルが熱くなり、パフォーマンスが低下します。
加熱を減らすために水冷が使用されました。フォトセルから水が受け取る熱量は、家庭のニーズや暖房に使用できることがわかりました。
このようなソーラーパネルは、エネルギー生成と家庭用暖房の両方に適しています。メーカーは、そのようなパネルの効率は非常に高い（80％と言う人もいます）と主張していますが、効率の向上としての指標の安定性を考慮すると、これは一般的なマーケティング戦略です。
これは別のタイプの光起電性コンバーターであり、シリコンベースではなく、高密度のパックに折りたたまれてさまざまな機能を実行するいくつかのポリマーフィルムから作られています。。このような電池の効率はシリコン電池の約4分の1ですが、軽量で製造が比較的安価であり、その結果、販売も安価です。低コストと製造速度が材料の最も重要な利点であるため、ポリマーデバイスは高い可能性を秘め、積極的に開発されると考えられています。
未来は代替エネルギー源に属する
エネルギー需要は技術開発のスピードに比例して伸びています。今日、代替エネルギー源がエキゾチックであり、他の方法が適切でない場合にのみ使用される場合、しばらくすると状況は根本的に変化します。資源供給会社への依存は最も有望な見通しではなく、住宅にエネルギーと熱を提供するための他のより独立した選択肢を探すことを余儀なくされています.
より安価で生産性の高い機器が登場するとすぐに、ソーラーパネルの使用が広まるでしょう。。この推進力は、中央地域の過密、住宅と仕事の不足、より遠隔地に定住する必要性です。その時までに機器のパラメータが非常に安定し、価格が手頃なレベルに下がると、ソーラーパネルの需要は非常に高くなります。
動作原理
太陽電池の動作原理。 （拡大するにはクリックしてください）
太陽電池の動作原理は非常に簡単です。それは太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することです。プレート上にある光受容体は太陽光を吸収し、プレートの表面に微小放電を引き起こします。
そのような微小放電の1つの電力は非常に小さいですが、バッテリー領域に配置された多くの光受容体は、人間のニーズに必要な量の電力を生成および蓄積することができます。
ソーラーパネルは屋上に設置できます：
- 民家;
- 多階建ての建物;
- 小さな産業施設;
- パビリオン;
- キャノピー。
構造物を配置するための条件は、陸屋根または他の大面積の平面です。
専門家のヒント：太陽集熱器モジュールは太陽に向かって配置されます
したがって、設置時には南側または南東側にモジュールを設置することが重要です。
太陽熱暖房システムの利点
家庭用暖房用のソーラーパネルにはいくつかの利点があります。
- 一年中あなたの家は必要な熱を供給されます。また、あなたの裁量で家の温度を調整することができます。
- 住宅や共同サービスからの完全な独立。今、あなたは莫大な暖房費を支払う必要はありません。
- 太陽エネルギーは、さまざまな家庭のニーズに使用できる予備です。
- これらのバッテリーは非常に優れた動作寿命を持っています。失敗することはめったにないので、一部のコンポーネントの修理や交換について心配する必要はありません。
このシステムを選択する前に注意しなければならないニュアンスがいくつかあります。結局のところ、そのようなシステムはすべての人に適しているわけではありません。
多くの点で、そのような暖房システムの品質は居住地の地理に依存します。あなたが毎日太陽が輝いていない地域に住んでいるなら、そのようなシステムは効果がありません。このシステムのもう1つの欠点は、ソーラーパネルが高価なことです。確かに、そのようなシステムは時間の経過とともに完全に報われることを忘れてはなりません。
ロシアの日照時間
家に必要な量の熱を供給するために、それは15から20平方メートルかかります。ソーラーパネル面積のメートル。 1平方メートルは平均で最大120Wを放出します。
月に約500kWの熱を受け取るためには、月に約20日晴れている必要があります。
屋根の南側にソーラーパネルを設置することが前提条件です。ソーラーパネルは最も熱を拡散するからです。太陽熱暖房を可能な限り効率的にするには、屋根の角度を約45度にする必要があります。家の近くに背の高い木が生えず、影を作ることができる他の物体がないことが望ましい。家のトラスシステムは、必要な強度と信頼性を備えている必要があります。ソーラーパネルは正確に軽量ではないため、建物に害を与えたり、破壊的なプロセスを引き起こしたりしないように注意する必要があります。冬になると倒れる可能性が高くなります。このとき、重いバッテリーに加えて、屋根に雪が積もるからです。
ソーラーパネルは通常、家の屋根に設置されます。
ソーラーパネルは非常に高価であるという事実にもかかわらず、それらはますます人気を集めています。気候がそれほど暑くない場所でも使用されます。このようなシステムは、家庭での追加の暖房としても使用できます。このようなシステムは、ほぼ毎日太陽が輝く夏の間、最も効果的です。ただし、主に冬の間は家を暖める必要があることを忘れないでください。
太陽エネルギーの使い方
天体のエネルギーを利用する方法は革新的な技術に属していません。太陽熱は長い間、そして非常にうまく使われてきました。ただし、これは主にオーストラリア、ヨーロッパ、アメリカ、および南部地域の一部の国に適用され、年間を通じて代替エネルギーを取得できます。
一部の北部地域では自然放射線が不足しているため、追加またはフォールバックオプションとして使用されます。
イメージギャラリー
からの写真
ソーラーパネルは、天体から無料で放射される実質的に自由エネルギーを得る方法の1つです。
年間平均気温とは関係のない晴れた日が多い地域では、自律型太陽光発電所の設置をお勧めします。
自律型ソーラーシステムは、主に低層ビルの屋上や樹木のない場所に設置されています。
霜の時期には、ソーラーシステムは空気、蒸気、または給湯器を加熱するためのエネルギーを供給し、夏には温水を供給します
太陽光発電所は「グリーン」で環境に優しく、継続的に再生可能なタイプのエネルギーを生成することができます
これまでのところ、太陽光発電所の効率は晴れた日数に依存しすぎています。それは南の緯度でのみ有益です。中央の車線と北では、バックアップソースとしてのみ機能します
CIS諸国の南部にあるソーラーパネルは、カントリーハウスに暖房回路用の電気、温水、冷却剤を提供できるようになります
太陽光発電システムは、バックアップエネルギー源としても使用され、かなり高い経済効果をもたらし、エネルギーを生成するための主要なオプションの負担を軽減します。
太陽エネルギーの受動的使用
ソーラーパネル設置オプション
プライベートソーラーシステムの最適な場所
ひさしに沿ったソーラーパネルの位置
陸屋根のソーラーシステム
バックアップソースとしての太陽光発電所
CIS諸国の南部地域でのバッテリーの運用
民間部門におけるソーラーシステムの真のメリット
太陽光線とエネルギーを生成するメカニズムの間の中間体は、目的と設計の両方が異なる太陽電池またはコレクターです。
バッテリーは太陽からのエネルギーを蓄え、家庭用電化製品に電力を供給するために使用できるようにします。それらは、片側にフォトセルがあり、反対側にロック機構があるパネルです。バッテリーは自分で実験して組み立てることができますが、既製の要素を購入する方が簡単です。選択肢は非常に広いです。
ソーラーシステム（ソーラーコレクター）は、家の暖房システムの一部です。バッテリーのような冷却剤を備えた大きな断熱ボックスは、太陽に面した隆起したシールド、または屋根の傾斜に取り付けられています。
絶対にすべての北部地域が南部地域よりもはるかに少ない自然熱を受け取ると仮定するのは誤りです。チュクチ自治区やカナダ中部では、南に位置するイギリスよりもはるかに晴れた日があるとします。
効率を向上させるために、パネルは追跡システムに似た動的メカニズムに配置されます。パネルは太陽の動きに合わせて回転します。エネルギー変換プロセスは、ボックス内にあるチューブで行われます。
ソーラーシステムとソーラーパネルの主な違いは、前者は冷却剤を加熱し、後者は電気を蓄積することです。フォトセルを使用して部屋を暖めることは可能ですが、デバイススキームは不合理であり、年間200日以上の晴れた日がある地域にのみ適しています。
ボイラーに接続された太陽集熱器と、従来の燃料で稼働する予備の電力源（ガスボイラーなど）を備えた暖房システムのスキーム（+）
品種
最も広い意味で、「太陽電池」という用語は、太陽から放射されたエネルギーを、人間の生活のさまざまな分野で後で使用するために便利な形に変換できるデバイスを意味します。住宅の暖房には2種類のソーラーパネルが使用されています。
太陽電池
このクラスのバッテリーは、太陽放射のエネルギーが電気エネルギーに変換されるため、コンバーターと呼ばれることがよくあります。この変換は、半導体の特性により可能になりました。光電セルのセルは2つの材料で構成されており、1つは正孔伝導性を持ち、もう1つは電子的です。
太陽電池
太陽光を構成する光子の流れにより、電子は軌道を離れ、実際には電流であるPn接合を通って移動します。
使用する材料の種類に応じて、太陽電池にはシリコン、フィルム、コンセントレーターの3種類があります。
ケイ素
現在生産されているソーラーパネルの4分の3以上がこのタイプです。これは、地球の地殻にシリコンが蔓延していることと、半導体エレクトロニクスの製造におけるほとんどの技術がこの材料の使用に焦点を合わせているという事実によるものです。
次に、シリコンベースの要素は2つのタイプに分けられます。
- 単結晶：最も高価なオプションで、効率は19％〜24％です。
- 多結晶：より手頃な価格ですが、14％〜18％の範囲の効率があります。
映画
このグループのフォトセルの製造には、単結晶および多結晶シリコンよりも高い光吸収係数を持つ半導体が使用されます。
これにより、要素の厚さを1桁減らすことが可能になり、コストにプラスの効果がありました。次の材料が使用されます。
- テルル化カドミウム（効率-15％-17％）;
- アモルファスシリコン（効率-11％-13％）。
濃縮器
これらのバッテリーは多層構造であり、最高の効率（約44％）が特徴です。それらの生産の主な材料はガリウムヒ素です。
暖房システム一式
太陽光発電バッテリーに基づく暖房システムは、次のコンポーネントで構成されています。
- バッテリー自体。
- バッテリー;
- コントローラー：バッテリーの充電プロセスを制御します。
- インバーター：バッテリーまたはアキュムレーターからの直流を220Vの電圧の交流に変換します。
- 対流式放熱器、温水ボイラー、またはその他のタイプの電気ヒーター。
グリッドマウント型太陽光発電システム
ソーラーコレクター
この種類のバッテリーは、加熱システム内を循環する冷却剤がポンプで送られるいくつかの黒色塗装のチューブで構成されています。この場合、太陽放射の熱エネルギーは変換されずに作業環境に吸収されます。ほとんどの場合、プロピレングリコールベースの混合物（不凍液の特性があります）を使用しますが、空気で動作するように方向付けられたコレクターもあります。後者は、加熱後、加熱された部屋に直接供給されます。
ソーラーコレクター
最も単純な形では、太陽集熱器はフラットコレクターと呼ばれます。それは、チューブを通過する冷却剤と接触する、暗いコーティングが施されたガラス製の箱の形で作られています。バキュームコレクターには、より複雑なデバイスがあります。このような電池では、冷却剤の入ったチューブが密閉されたガラスケースに入れられ、そこから空気が排出されます。したがって、作動媒体を含むチューブは真空に囲まれており、空気との接触による熱損失を排除します。
明らかに、太陽集熱器の製造は、太陽電池の製造よりも単純な技術に基づいています。結果として、それらはまたより安価です。同時に、そのような設置の効率は80％-95％に達します。
ソーラーシステムの完全なセット
ソーラーシステム（家庭用ソーラーバッテリーシステム）の主な要素は次のとおりです。
- 太陽集熱器;
- 循環ポンプ（クーラントが自然に循環するシステムでは、存在しない場合がありますが、効果はありません）。
- 蓄熱器の役割を果たす水が入った容器。
- パイプとラジエーターで構成される給湯回路。
毎日のエネルギー貯蔵を伴う暖房支援を備えたソーラーシステムの実装のためのスキーム
ソーラーパネルの利点
太陽光発電コンバーターの最も重要な利点は、資源組織からの独立性です。。電気は、ネットワークに接続されることなく、完全に自律的に生成されます。必要なのは太陽光源だけです。夜間はシステムが機能しません。他にも利点があります。
- 環境への配慮。このシステムは環境に影響を与えることはなく、有害物質を放出することもありません。
- 長い耐用年数。機器は、専門家による定期的なメンテナンスの対象となり、ほぼ無期限に動作できます。
- サイレント操作を完了します。
- 新しいモジュールを追加することにより、システムの能力を高める可能性。
- 機器の回収。キットの価格は、エネルギーコストの節約という形で徐々に所有者に返還されます。数年後、機器はすでに利益を上げ始めています。
- キットのコストを継続的に削減します。このような機器の生産量が多く、価格が下がっています。今から数年後に購入した住宅用のソーラーシステムは、現在購入しているものよりも安くなり、技術の開発と設備の利用可能性に自信を植え付けることができます。
管状太陽集熱器
管状の太陽集熱器は、水、ガス、または蒸気が流れる別々のチューブから組み立てられます。オープンタイプのソーラーシステムのひとつです。ただし、クーラントはすでに外部のネガティブからはるかによく保護されています。特に魔法瓶の原理に従って配置された真空設備で。
各チューブは、互いに平行に、別々にシステムに接続されています。 1つのチューブが故障した場合、新しいチューブと簡単に交換できます。構造物全体を建物の屋根に直接組み立てることができるため、設置が非常に簡単になります。
管状コレクターはモジュラー構造を持っています。主な要素は真空管で、管の数は18から30まで変化します。これにより、システムの電力を正確に選択できます。
管状の太陽集熱器の重要な利点は、主要な要素の円筒形にあります。そのおかげで、照明器具の動きを追跡するための高価なシステムを使用せずに、太陽放射が一日中捕捉されます。
特殊な多層コーティングは、太陽光線の一種の光トラップを作成します。この図は、光線を内側のフラスコの壁に反射する真空フラスコの外壁を部分的に示しています。
チューブの設計に応じて、ペンと同軸の太陽集熱器が区別されます。
同軸管は、Diyur容器またはおなじみの魔法瓶です。それらは2つのフラスコでできており、その間に空気が送り出されます。内側のフラスコの内面は、太陽エネルギーを効果的に吸収する選択性の高いコーティングでコーティングされています。
円筒形のチューブでは、太陽光線は常に表面に対して垂直に入射します。
内部選択層からの熱エネルギーは、アルミニウム板で作られたヒートパイプまたは内部熱交換器に伝達されます。この段階で、不要な熱損失が発生します。
フェザーチューブは、フェザーアブソーバーが内部に挿入されたガラスシリンダーです。
このシステムの名前は、熱伝導金属で作られた熱チャネルをしっかりと包み込むフェザーアブソーバーに由来しています。
良好な断熱のために、空気はチューブから汲み出されます。吸収体からの熱伝達は損失なく発生するため、フェザーチューブの効率が高くなります。
サーモチューブは、揮発性の液体が入った密閉容器です。
揮発性の液体は自然にサーモチューブの底に流れるため、最小傾斜角は20°です。
サーモチューブの内部には、フラスコの内壁またはフェザーアブソーバーから熱を奪う揮発性の液体があります。温度の作用下で、液体は沸騰し、蒸気の形で上昇します。暖房または温水冷却剤に熱が放出された後、蒸気は凝縮して液体になり、流れ落ちます。
揮発性液体として低圧の水がよく使われます。
ダイレクトフローシステムは、水または加熱システムの熱媒体が循環するU字型のチューブを使用します。
U字型のチューブの半分は冷たいクーラント用に設計されており、2番目は加熱されたものを取ります。加熱されると、クーラントは膨張して貯蔵タンクに入り、自然循環を提供します。サーモチューブシステムと同様に、最小傾斜角度は少なくとも20⁰でなければなりません。
直接フロー接続では、フラスコ内に技術的な真空があるため、システム内の圧力を高くすることはできません。
ダイレクトフローシステムは、クーラントを即座に加熱するため、より効率的です。
太陽集熱器システムが一年中使用されるように計画されている場合は、特別な不凍液がそれらに注入されます。
管状コレクターの長所と短所
管状太陽集熱器の使用には、多くの長所と短所があります。管状太陽集熱器の設計は同じ要素で構成されており、比較的簡単に交換できます。
利点：
- 低熱損失;
- -30⁰Сまでの温度で働く能力;
- 日中の効果的なパフォーマンス。
- 温暖で寒い気候の地域での良好なパフォーマンス。
- 気団を通過させる管状システムの能力によって正当化される低風量。
- クーラントが高温になる可能性があります。
構造的に、管状構造は限られた開口面を持っています。次の欠点があります。
- 雪、氷、霜からのセルフクリーニングはできません。
- 高価。
当初は高額でしたが、管状のコレクターはより早く自己負担します。彼らは長い耐用年数を持っています。
管状コレクターはオープンタイプの太陽熱システムであるため、暖房システムでの年間使用には適していません。
ソーラーパネルの種類
太陽光発電コンバーターにはさまざまな種類があります。また、素材や技術も異なります。これらすべての要因は、これらのコンバーターのパフォーマンスに直接影響します。いくつかの太陽電池は5-7％の効率を持っており、最も成功した最近の開発は44％以上を示しています。開発から家庭での使用までの距離は、時間とお金の両面で非常に大きいことは明らかです。しかし、あなたは近い将来私たちを待っているものを想像することができます。他の希土類金属を使用してパフォーマンスを向上させていますが、パフォーマンスが向上すると、かなりの価格上昇が見られます。比較的安価なソーラーコンバーターの平均性能は20〜25％です。
シリコンソーラーモジュールが最も広く使用されています
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、その生産は長い間習得されてきました。しかし、それらは最高の効率を持っていません-同じ20-25％。したがって、今日では3種類のソーラーコンバーターが主に使用されています。
- 最も安いのは薄膜電池です。それらは、キャリア材料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ます。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。短所-7〜10％の低効率、および保護層にもかかわらず、シリコン層の段階的な劣化。しかし、広い面積を占めることで、曇りの日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最高の生産性を備えています。効率は17〜20％ですが、拡散光では非効率です。
- 三位一体全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。それらは、単一のシリコン結晶をウェーハに分割することによって得られ、斜角のある角を持つ特徴的な形状を持っています。これらの要素の効率は20％から25％です。
さて、「モノソーラーパネル」や「多結晶ソーラーパネル」の刻印を見ると、シリコン結晶の製造方法について話していることがわかります。また、それらからどれほど効果的であるかを知ることができます。
単結晶コンバーター付きバッテリー
