Dominando a energia solar: um guia completo

Células solares transformam luz em energia. Elas são usadas em usinas de energia solar. São usadas onde há dificuldade de acesso à energia. Por exemplo, são usadas em postes de luz solares, luzes de jardim e luzes de sinalização solar. Também são usadas em verificações meteorológicas externas, de solo e de água. Também são usadas em pequenas estações rádio-base.

1. Células solares de silício: tipos, eficiência e custos

Atualmente, as células solares utilizam principalmente silício. As células solares de silício são as mais utilizadas.

1.1 Células solares de silício

As células solares de silício são feitas de materiais de silício. Elas formam grandes junções PN em série ou paralelo. Linhas metálicas são formadas na camada tipo N como contatos. Uma película metálica também é formada na parte traseira como contato. Isso forma um painel de célula solar. Para reduzir a perda de luz, uma película redutora de reflexão é adicionada na parte superior. Os principais tipos são células solares de silício monossilício, multissilício e silício amorfo.

1.2 Células solares de mono-silício

As células solares de monossilício apresentam a maior eficiência. Podem atingir até 25% em testes e cerca de 18% em uso real. Podem durar de 15 a 25 anos, mas são caras. Ainda são líderes em uso e produção em larga escala.

1.3 Células solares multi-silício

As células solares multissilício têm eficiência ligeiramente inferior. Podem atingir até 20% em testes e cerca de 15% em uso real. Duram menos que as monossilício, mas são mais baratas. Muitas empresas de energia solar estão produzindo bastante multissilício.

1.4 Células solares de silício amorfo

Células solares de silício amorfo são baratas. Funcionam bem com pouca luz. Mas têm eficiência inferior a 10%. Duram pouco e não são estáveis. Podem perder eficiência com o tempo, afetando seu uso.

2. Componentes de um sistema de energia solar: células solares, controlador e bateria

As células solares não são usadas sozinhas. Elas precisam de um controlador e uma bateria para formar um sistema de energia solar.

O painel de células solares é a parte fundamental do sistema de energia solar. Ele transforma a luz solar em eletricidade. Frequentemente, utiliza painéis de silício monocristalino ou multicristalino. As células de silício monocristalino são as mais comuns. Elas duram muito (cerca de 20 anos) e convertem bem a luz em energia.

O controlador mantém a bateria segura. Ele impede sobrecargas e descargas excessivas. Ele controla a saída de energia. Oferece proteção contra carga lenta, equilíbrio de temperatura e proteção contra raios. Se a bateria continuar recebendo alta tensão, ela pode ser danificada. Mas se você parar de carregar, a bateria não consegue ficar cheia. Assim, o controlador reduz a tensão quando atinge o pico. Em seguida, ele entra no modo de carga lenta. Isso garante que a bateria permaneça cheia e segura. Isso ajuda a bateria a durar mais.

A bateria armazena energia do painel de células solares. Ela costuma usar baterias de lítio ou chumbo-ácidoAs células solares produzem corrente contínua (CC). Se você deseja alimentar eletrodomésticos, precisa de um inversor para transformar CC em corrente alternada (CA). Bateria MANLY, você pode encontrar baterias de armazenamento de energia residenciais e industriais confiáveis que variam de 5 kWh a 30 kWh. Bateria solar MANLY vem com uma garantia de 10 anos e um BMS inteligente para garantir que seu sistema de energia solar funcione de forma eficiente e segura.

3. Energia solar 101: como ela realmente funciona?

3.1 O que é o efeito fotoelétrico? Como a energia solar gera eletricidade?

Quando a luz atinge uma junção PN semicondutora, ela gera uma força elétrica. Este é o efeito fotoelétrico. A junção PN possui um forte campo elétrico interno. Elétrons e lacunas se afastam. Isso faz com que a tensão na região P aumente e a tensão na região N diminua. Esta é a tensão induzida pela luz na junção PN.

3.2 Vida útil do painel de células solares

A vida útil dos painéis solares depende do material. Os painéis de silício geralmente duram de 15 a 25 anos. No entanto, o ambiente pode envelhecer o material. Após 20 anos, a potência cai em 30%. Após 25 anos, a potência cai em 70%.

3.3 Os painéis solares podem funcionar sem bateria?

Painéis solares transformam luz em energia. Eles não conseguem armazenar energia. Luz forte gera alta voltagem. Luz fraca gera baixa voltagem. A voltagem de saída não é estável. Você não consegue alimentar dispositivos normalmente. Um conversor de voltagem transforma a voltagem instável do painel solar em voltagem de carga para a bateria. A bateria fornece uma fonte de alimentação estável.

3.4 Uma célula solar pode carregar uma bateria e alimentar um dispositivo ao mesmo tempo?

Nesse caso, a carga usa a energia da célula solar primeiro. O restante vai para a bateria. Se a célula solar não tiver energia suficiente, ela também usa a bateria.

3.5 A energia solar é diferente no norte e no sul?

A eficiência da energia solar depende da luz solar. Em áreas de alta latitude, o sol está baixo e fraco. Em áreas de baixa latitude, o sol está alto e forte. Portanto, a energia solar funciona melhor em áreas de baixa latitude.

Em altitudes elevadas, o ar é rarefeito. A luz solar é forte. Portanto, a energia solar funciona melhor em altitudes elevadas.

As horas de luz solar também afetam a energia solar. Mais horas de luz solar significam mais luz solar total.

3.6 Equipamentos solares para exterior

Equipamentos solares para uso externo geralmente utilizam painéis de monossilício. Eles são dobráveis e fáceis de transportar. Mas são caros. Um painel solar de 20 W custa aproximadamente o mesmo que 2 a 3 carregadores portáteis de alta capacidade.

3.7 Os painéis solares podem usar luz interna para gerar energia?

Células solares de silício amorfo podem usar a luz interna para gerar energia. Mas é muito menor do que em condições normais. Elas são frequentemente usadas em pequenos dispositivos internos ou com pouca luz, como calculadoras, relógios, balanças, velocímetros e alarmes de carro.

3.8 Como você diferencia células de silício mono, multi e amorfo?

As células monossilício têm cantos arredondados e uma superfície lisa. As células multissilício têm cantos quadrados e um padrão semelhante ao gelo. As células de silício amorfo, ou módulos de película fina, não possuem linhas de grade. São transparentes e lisas como um espelho.

4. Como calcular configurações de painéis solares e baterias

Fórmula de cálculo de painel de célula solar e bateria

Por exemplo, use uma bateria de 12 V; 1 poste de luz de 30 W.

Corrente I = Potência P / Voltagem V = 30W / 12V = 2,5A

Calcular a capacidade da bateria

Se a luz ficar acesa por 7 horas por dia (carga máxima) e precisarmos que ela acenda por mais 5 dias em tempo chuvoso (conte 6 dias, incluindo a noite anterior aos dias chuvosos).

Capacidade da bateria Q = Corrente I * Tempo T = 2,5A * (5+1) * 7 horas = 105AH

Em uso real, também precisamos pensar em evitar sobrecarga ou descarga excessiva da bateria. Assim, usamos apenas cerca de 70% a 85% da bateria. Além disso, o controlador e os fios causam cerca de 15% a 25% da perda de energia.

Energia do painel de células solares

Potência do painel de células solares X = (uso de energia W * tempo de uso diário T) / (tempo médio anual de luz solar t * taxa de conversão da bateria a) = (307) / (570%) = 60 W

Onde o tempo médio anual de luz solar é de 5 horas, e 70% é a taxa de uso real do painel de célula solar durante o processo de carga.

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