Padroneggiare l'energia solare: una guida completa

Le celle solari trasformano la luce in energia. Sono utilizzate nelle centrali solari. Sono utilizzate dove è difficile ottenere energia. Ad esempio, vengono utilizzate nei lampioni solari stradali, nelle luci da giardino e nelle luci di segnalazione solari. Vengono utilizzate anche per i controlli meteorologici esterni, i controlli del terreno e i controlli dell'acqua. Sono utilizzate anche in piccole stazioni base.

1. Celle solari al silicio: tipi, efficienza e costi

Oggi, le celle solari utilizzano principalmente il silicio. Le celle solari al silicio sono le più diffuse.

1.1 Celle solari al silicio

Le celle solari al silicio sono realizzate con materiali di silicio. Formano ampie giunzioni PN in serie o in parallelo. Linee metalliche sono realizzate sullo strato di tipo N come contatti. Anche sul retro viene realizzata una pellicola metallica come contatto. Questo forma un pannello solare. Per ridurre la perdita di luce, viene aggiunto sulla superficie un film che riduce la riflessione. Le tipologie principali sono celle solari al silicio monosilicio, multisilicio e amorfo.

1.2 Celle solari al silicio monocristallino

Le celle solari al silicio monocristallino offrono la massima efficienza. Possono raggiungere fino a 251 TP3T nei test e circa 181 TP3T nell'uso reale. Possono durare dai 15 ai 25 anni, ma sono costose. Sono ancora leader nell'uso e nella produzione su larga scala.

1.3 Celle solari multi-silicio

Le celle solari multi-silicio hanno un'efficienza leggermente inferiore. Possono raggiungere fino a 201 TP3T nei test e circa 151 TP3T nell'uso reale. Durano meno delle celle mono-silicio, ma sono più economiche. Molte aziende solari stanno ora producendo grandi quantità di celle multi-silicio.

1.4 Celle solari al silicio amorfo

Le celle solari in silicio amorfo sono economiche. Funzionano bene in condizioni di scarsa luminosità. Ma hanno un'efficienza inferiore a 10%. Non durano a lungo e non sono stabili. Possono perdere efficienza nel tempo, compromettendone l'utilizzo.

2. Componenti di un sistema di energia solare: celle solari, regolatore e batteria

Le celle solari non vengono utilizzate da sole. Hanno bisogno di un controller e di una batteria per realizzare un sistema di energia solare.

Il pannello solare è il componente chiave di un impianto fotovoltaico. Trasforma la luce solare in elettricità. Spesso utilizza pannelli monosilicio o multisilicio. Le celle monosilicio sono le più comuni. Durano a lungo (circa 20 anni) e convertono bene la luce in energia.

Il controller mantiene la batteria al sicuro. Impedisce il sovraccarico e la scarica eccessiva. Controlla la potenza in uscita. Offre protezione dalla carica di mantenimento, bilanciamento della temperatura e protezione dai fulmini. Se la batteria continua ad avere una tensione elevata, può danneggiarsi. Ma se si interrompe la carica, la batteria non può caricarsi completamente. Quindi, il controller riduce la tensione una volta raggiunto il picco. Quindi, entra in modalità di carica di mantenimento. Questo garantisce che la batteria rimanga carica e sicura. Aiuta la batteria a durare più a lungo.

La batteria immagazzina l'energia dal pannello solare. Spesso la utilizza batterie al litio o al piomboLe celle solari producono corrente continua (CC). Se si desidera alimentare gli elettrodomestici, è necessario un inverter per trasformare la CC in corrente alternata (CA). Batteria MANLY, puoi trovare batterie di accumulo di energia affidabili per uso domestico e industriale che vanno da da 5kWh a 30kWh. Batteria solare MANLY è dotato di una garanzia di 10 anni e di un BMS intelligente per garantire che il tuo impianto di energia solare funzioni in modo efficiente e sicuro.

3. Energia solare 101: come funziona davvero?

3.1 Cos'è l'effetto fotoelettrico? Come si crea elettricità con l'energia solare?

Quando la luce colpisce una giunzione PN di un semiconduttore, genera una forza elettrica. Questo è l'effetto fotoelettrico. La giunzione PN ha un intenso campo elettrico interno. Elettroni e lacune si allontanano l'uno dall'altro. Questo fa aumentare la tensione nell'area P e diminuire quella nell'area N. Questa è la tensione indotta dalla luce nella giunzione PN.

3.2 Durata del pannello solare

La durata dei pannelli solari dipende dal materiale. I pannelli in silicio durano in genere 15-25 anni. Tuttavia, l'ambiente può invecchiare il materiale. Dopo 20 anni, la potenza diminuisce di 301 TP3T. Dopo 25 anni, la potenza diminuisce di 701 TP3T.

3.3 I pannelli solari possono funzionare senza batteria?

I pannelli solari trasformano la luce in energia. Non possono immagazzinarla. La luce intensa genera alta tensione. La luce fioca genera bassa tensione. La tensione di uscita non è stabile. Non è possibile alimentare dispositivi normalmente. Un convertitore di tensione trasforma la tensione instabile del pannello solare in una tensione di carica per la batteria. La batteria fornisce un'alimentazione stabile.

3.4 Una cella solare può caricare una batteria e alimentare un dispositivo contemporaneamente?

In questo caso, il carico utilizza prima l'energia della cella solare. Il resto va alla batteria. Se la cella solare non ha abbastanza energia, la utilizza anche dalla batteria.

3.5 L'energia solare è diversa nel Nord e nel Sud?

L'efficienza dell'energia solare dipende dalla luce solare. Alle alte latitudini, il sole è basso e debole. Alle basse latitudini, il sole è alto e forte. Quindi, l'energia solare funziona meglio alle basse latitudini.

Ad alta quota, l'aria è rarefatta. La luce solare è forte. Quindi, l'energia solare funziona meglio in alta quota.

Anche le ore di luce solare influiscono sull'energia solare. Più ore di luce solare significano più luce solare totale.

3.6 Attrezzatura solare per esterni

Le attrezzature solari da esterno utilizzano spesso pannelli in silicio monocristallino. Sono pieghevoli e facili da trasportare. Ma sono costosi. Un pannello solare da 20 W costa circa quanto 2-3 power bank ad alta capacità.

3.7 I pannelli solari possono utilizzare la luce interna per produrre energia?

Le celle solari in silicio amorfo possono utilizzare la luce interna per produrre energia. Ma in quantità molto inferiori rispetto alle condizioni standard. Vengono spesso utilizzate in piccoli dispositivi da interni o in condizioni di scarsa illuminazione, come calcolatrici, orologi, bilance, tachimetri e allarmi per auto.

3.8 Come si fa a distinguere le celle in silicio monocristallino, multicristallino e amorfo?

Le celle monosilicio hanno angoli arrotondati e una superficie liscia. Le celle multisilicio hanno angoli squadrati e una superficie simile a quella del ghiaccio. Le celle in silicio amorfo, o moduli a film sottile, non hanno linee di griglia. Sono trasparenti e lisce come uno specchio.

4. Come calcolare le configurazioni dei pannelli solari e delle batterie

Formula di calcolo per pannelli solari e batterie

Ad esempio, utilizzare una batteria da 12 V; 1 lampione da 30 W.

Corrente I = Potenza P / Tensione V = 30W / 12V = 2,5A

Calcola la capacità della batteria

Se la luce rimane accesa per 7 ore al giorno (pieno carico) e abbiamo bisogno che resti accesa per altri 5 giorni in caso di pioggia (consideriamo 6 giorni con la notte prima dei giorni di pioggia).

Capacità della batteria Q = Corrente I * Tempo T = 2,5 A * (5+1) * 7 ore = 105 Ah

Nell'uso reale, dobbiamo anche pensare a prevenire il sovraccarico o la scarica eccessiva della batteria. Pertanto, utilizziamo solo circa 70%~85% della batteria. Inoltre, il controller e i cavi causano una perdita di energia di circa 15%~25%.

Potenza del pannello solare

Potenza del pannello solare X = (Consumo energetico W * tempo di utilizzo giornaliero T) / (tempo medio di luce solare annuale t * tasso di conversione della batteria a) = (307) / (570%) = 60 W

Dove la durata media annuale della luce solare è di 5 ore e 70% è il tasso di utilizzo reale del pannello solare durante il processo di carica.

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