พลังงานแสงอาทิตย์ 1 ตร.ม. พลังงานแสงอาทิตย์

ราคาพลังงานที่สูงขึ้นในรัสเซียกำลังบังคับให้ผู้คนแสดงความสนใจในแหล่งพลังงานราคาถูก เข้าถึงได้มากที่สุดคือพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนโลกนั้นมากกว่าปริมาณพลังงานที่มนุษยชาติสร้างขึ้นถึง 10,000 เท่า ปัญหาเกิดขึ้นในเทคโนโลยีการรวบรวมพลังงานและเนื่องจากการจ่ายพลังงานให้กับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงมีการใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับแบตเตอรี่เก็บพลังงานหรือเป็นวิธีการชาร์จเพิ่มเติมสำหรับโรงไฟฟ้าหลัก

ประเทศของเรากว้างใหญ่และการกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วอาณาเขตของตนมีความหลากหลายมาก

ข้อมูลอินพุตพลังงานแสงอาทิตย์โดยเฉลี่ย

ความเข้มอินพุตพลังงานแสงอาทิตย์

โซนที่มีความเข้มสูงสุดของรังสีดวงอาทิตย์ วันที่ 1 ตารางเมตรให้กำลังไฟฟ้ามากกว่า 5 kW ชั่วโมง. พลังงานแสงอาทิตย์ต่อวัน

ตามแนวชายแดนทางใต้ของรัสเซียตั้งแต่ทะเลสาบไบคาลถึงวลาดิวอสต็อก ในภูมิภาคยาคุตสค์ ทางตอนใต้ของสาธารณรัฐไทวาและสาธารณรัฐบูร์ยาเทีย ซึ่งผิดปกติพอสมควร เลยจากอาร์กติกเซอร์เคิลทางตะวันออกของเซเวอร์นายา เซมเลีย

อินพุตพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งแต่ 4 ถึง 4.5 kW ชั่วโมงต่อ 1 ตร.ม. เมตรต่อวัน

ภูมิภาคครัสโนดาร์คอเคซัสเหนือ ภูมิภาครอสตอฟทางตอนใต้ของภูมิภาคโวลก้า, พื้นที่ทางตอนใต้ของโนโวซีบีสค์, ภูมิภาคอีร์คุตสค์, Buryatia, Tyva, Khakassia, ดินแดน Primorsky และ Khabarovsk, ภูมิภาคอามูร์, เกาะ Sakhalin, ดินแดนอันกว้างใหญ่จาก ดินแดนครัสโนยาสค์ไปยัง Magadan, Severnaya Zemlya ทางตะวันออกเฉียงเหนือของเขตปกครองตนเอง Yamalo-Nenets

ตั้งแต่ 2.5 ถึง 3 กิโลวัตต์ ชั่วโมงต่อตร.ม. เมตรต่อวัน

ตามแนวโค้งตะวันตก - Nizhny Novgorod, มอสโก, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, Salekhard ทางตะวันออกของ Chukotka และ Kamchatka

ตั้งแต่ 3 ถึง 4 กิโลวัตต์ ชั่วโมงต่อ 1 ตร.ม. เมตรต่อวัน

ส่วนที่เหลือของประเทศ

ระยะเวลาของแสงแดดต่อปี

การไหลของพลังงานจะมากที่สุดในเดือนพฤษภาคม มิถุนายน และกรกฎาคม ในช่วงนี้ที่ เลนกลางรัสเซียต่อ 1 ตร.ม. เมตรของพื้นผิวคือ 5 กิโลวัตต์ หนึ่งชั่วโมงต่อวัน ความเข้มต่ำสุดคือเดือนธันวาคม-มกราคม เมื่อ 1 ตร.ว. เมตรของพื้นผิวคิดเป็น 0.7 กิโลวัตต์ หนึ่งชั่วโมงต่อวัน

คุณสมบัติการติดตั้ง

หากคุณติดตั้งแผงเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่มุม 30 องศากับพื้นผิว คุณสามารถรับประกันการสกัดพลังงานในโหมดสูงสุดและต่ำสุดที่ 4.5 และ 1.5 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อ 1 ตร.ม. ตามลำดับ เมตร. ในหนึ่งวัน.

การกระจายความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ในรัสเซียตอนกลางเป็นรายเดือน

จากข้อมูลที่ให้มา คุณสามารถคำนวณพื้นที่ราบได้ นักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องจัดหาน้ำร้อนให้กับครอบครัว 4 คนในแต่ละบ้าน นักสะสมที่มีพื้นที่ 5.4 ตารางเมตรสามารถให้ความร้อนน้ำ 300 ลิตรจาก 5 องศาถึง 55 องศาในเดือนมิถุนายนในเดือนธันวาคม 18 ตารางเมตร เมตร หากใช้ตัวรวบรวมสุญญากาศที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น พื้นที่ตัวรวบรวมที่ต้องการจะลดลงประมาณครึ่งหนึ่ง

ครอบคลุมความต้องการ DHW ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

ในทางปฏิบัติ ขอแนะนำให้ใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ใช่แหล่งน้ำร้อนหลัก แต่เป็นอุปกรณ์สำหรับทำน้ำร้อนที่เข้าสู่การติดตั้งเครื่องทำความร้อน ในกรณีนี้การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงจะลดลงอย่างมาก ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอุปทานอย่างต่อเนื่อง น้ำร้อนและประหยัดเงินในการจัดหาน้ำร้อนและทำความร้อนให้กับบ้านหากเป็นบ้านเพื่อการอยู่อาศัยถาวร ที่เดชาใน เวลาฤดูร้อนใช้สำหรับรับน้ำร้อน ประเภทต่างๆนักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ จากท่อร่วมที่ผลิตจากโรงงานไปจนถึง อุปกรณ์โฮมเมดผลิตจากเศษวัสดุ ต่างกันในเรื่องประสิทธิภาพเป็นหลัก โรงงานแห่งหนึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่มีราคาสูงกว่า คุณสามารถสร้างท่อร่วมด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากตู้เย็นเก่าได้เกือบจะไม่มีค่าใช้จ่าย

ในรัสเซีย การติดตั้งตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการควบคุมโดย RD 34.20.115-89 " แนวทางในการคำนวณและออกแบบระบบทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์", VSN 52-86 (ในรูปแบบ RTF, 11 Mb) "การติดตั้งระบบจ่ายน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ มาตรฐานการออกแบบ" มีคำแนะนำสำหรับการใช้แหล่งพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมในการเลี้ยงปศุสัตว์ การผลิตอาหารสัตว์ ฟาร์มชาวนา และภาคการเคหะในชนบท ซึ่งพัฒนาขึ้นตามคำร้องขอของกระทรวงเกษตรในปี 2545 GOST R 51595 "ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์" มีผลบังคับใช้ ความต้องการทางด้านเทคนิค", GOST R 51594 "พลังงานแสงอาทิตย์ ข้อกำหนดและคำจำกัดความ",

เอกสารเหล่านี้อธิบายรายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับการออกแบบแผงเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ และวิธีการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในสภาพภูมิอากาศต่างๆ

นักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศเยอรมนี

ในเยอรมนี รัฐจะอุดหนุนค่าใช้จ่ายในการติดตั้งแผงเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้นการใช้งานจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในปี 2549 มีการติดตั้งตัวสะสม 1 ล้าน 300,000 ตารางเมตร ในจำนวนนี้ ประมาณ 10% เป็นท่อร่วมสุญญากาศที่มีราคาแพงกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า พื้นที่รวมของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งจนถึงปัจจุบันคือประมาณ 12 ล้านตารางเมตร

วัสดุและกราฟิกที่จัดทำโดย Viessmann

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คือชุดโมดูลแสงอาทิตย์ที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า และส่งผ่านไปยังอุปกรณ์แปลงอื่นๆ โดยใช้อิเล็กโทรด อย่างหลังมีความจำเป็นเพื่อแปลงกระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนสามารถรับรู้ได้ กระแสตรงจะได้รับเมื่อโฟโตเซลล์ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานโฟตอนถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า

จำนวนโฟตอนที่กระทบกับตาแมวจะเป็นตัวกำหนดปริมาณพลังงานที่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ผลิตได้ ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จึงไม่เพียงได้รับผลกระทบจากวัสดุโฟโต้เซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงปริมาณด้วย วันที่มีแดดต่อปี มุมตกกระทบของแสงแดดบนแบตเตอรี่และปัจจัยอื่นๆ ที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของมนุษย์

แง่มุมที่ส่งผลต่อปริมาณพลังงานที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตได้

ประการแรก ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นอยู่กับวัสดุในการผลิตและเทคโนโลยีการผลิต ในบรรดาแบตเตอรี่ในตลาดคุณจะพบแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่ 5 ถึง 22% เซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นซิลิคอนและฟิล์ม

ประสิทธิภาพของโมดูลที่ใช้ซิลิคอน:

• แผงซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ – มากถึง 22%
• แผงโพลีคริสตัลไลน์ – มากถึง 18%
• อสัณฐาน (ยืดหยุ่น) – มากถึง 5%

ประสิทธิภาพของโมดูลภาพยนตร์:

• ขึ้นอยู่กับแคดเมียมเทลลูไรด์ - มากถึง 12%
• ขึ้นอยู่กับ meli-indium-gallium selenide - มากถึง 20%
• บนพื้นฐานของโพลีเมอร์ - มากถึง 5%

นอกจากนี้ยังมีแผงประเภทต่างๆ ซึ่งช่วยให้ข้อดีของประเภทหนึ่งครอบคลุมข้อเสียของอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโมดูล

จำนวนวันที่อากาศแจ่มใสต่อปียังส่งผลต่อปริมาณพลังงานที่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ให้อีกด้วย เป็นที่ทราบกันดีว่าหากดวงอาทิตย์ในภูมิภาคของคุณปรากฏตลอดทั้งวันโดยน้อยกว่า 200 วันต่อปี การติดตั้งและใช้แผงโซลาร์เซลล์ก็ไม่น่าจะสร้างผลกำไรได้

นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของแผงยังได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิความร้อนของแบตเตอรี่ด้วย ดังนั้น เมื่อได้รับความร้อน 1°C ผลผลิตจะลดลง 0.5% ดังนั้น เมื่อได้รับความร้อน 10°C เราจึงมีประสิทธิภาพลดลงครึ่งหนึ่ง เพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าว จึงได้มีการติดตั้งระบบทำความเย็นซึ่งต้องใช้พลังงานด้วย

เพื่อรักษาประสิทธิภาพการทำงานให้สูงตลอดทั้งวัน จึงได้มีการติดตั้งระบบติดตามดวงอาทิตย์ซึ่งช่วยรักษามุมที่เหมาะสมของการเกิดรังสีบนแผงโซลาร์เซลล์ แต่ระบบเหล่านี้มีราคาค่อนข้างแพง ไม่ต้องพูดถึงตัวแบตเตอรี่เอง ดังนั้นจึงไม่ใช่ทุกคนที่จะสามารถติดตั้งแบตเตอรี่เหล่านี้เพื่อจ่ายไฟให้กับบ้านได้

ปริมาณพลังงานที่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สร้างขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับพื้นที่รวมของโมดูลที่ติดตั้งด้วย เนื่องจากตาแมวแต่ละเซลล์สามารถรับได้ในจำนวนที่จำกัด

จะคำนวณพลังงานแผงโซลาร์เซลล์ให้บ้านคุณได้อย่างไร?

จากประเด็นข้างต้นซึ่งควรค่าแก่การพิจารณาเมื่อซื้อแผงโซลาร์เซลล์ เราสามารถหาสูตรง่ายๆ ซึ่งใช้คำนวณปริมาณพลังงานที่โมดูลหนึ่งจะผลิตได้

สมมติว่าคุณได้เลือกหนึ่งในโมดูลที่มีประสิทธิผลมากที่สุดโดยมีพื้นที่ 2 ตารางเมตร ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ในวันที่มีแดดปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตร ผลลัพธ์ที่ได้คือสูตรต่อไปนี้: พลังงานแสงอาทิตย์ (1,000 วัตต์/ตร.ม.) × ประสิทธิภาพการทำงาน (20%) × พื้นที่โมดูล (2 ตร.ม.) = กำลังไฟฟ้า (400 วัตต์)

หากคุณต้องการคำนวณว่าแบตเตอรี่ดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ในตอนเย็นและในวันที่มีเมฆมากเท่าใดคุณสามารถใช้ สูตรต่อไปนี้: ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ในวันที่อากาศแจ่มใส × ไซน์ของมุมของรังสีดวงอาทิตย์และพื้นผิวของแผง × เปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่แปลงได้ในวันที่มีเมฆมาก = ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่แบตเตอรี่แปลงได้ ตัวอย่างเช่น สมมติว่าในตอนเย็น มุมตกกระทบของรังสีคือ 30̊ เราได้การคำนวณดังต่อไปนี้: 1,000 วัตต์/ตร.ม. × sin30̊ × 60% = 300 วัตต์/ตร.ม. และเราใช้ตัวเลขสุดท้ายเป็นพื้นฐานในการคำนวณกำลัง

พลังงานเกือบทั้งหมดบนโลกมาจากดวงอาทิตย์ หากไม่เป็นเช่นนั้น โลกก็จะเย็นชาและไร้ชีวิตชีวา พืชเจริญเติบโตได้เพราะได้รับพลังงานที่ต้องการ ดวงอาทิตย์มีหน้าที่รับผิดชอบต่อลม และแม้แต่เชื้อเพลิงฟอสซิลก็เป็นพลังงานของดาวฤกษ์ของเราซึ่งเก็บไว้เมื่อหลายล้านปีก่อน แต่จริง ๆ แล้วพลังงานมาจากมันมากแค่ไหน?

ดังที่คุณคงทราบแล้วว่า ที่แกนกลางของมัน อุณหภูมิและความดันสูงมากจนอะตอมไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นอะตอมฮีเลียม

รังสีจากดวงอาทิตย์

จากปฏิกิริยาฟิวชันนี้ ดาวฤกษ์จึงผลิตพลังงานได้ 386 พันล้านเมกะวัตต์ ส่วนใหญ่แผ่ออกสู่อวกาศ ด้วยเหตุนี้เราจึงเห็นดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากโลกหลายสิบหลายร้อยปีแสง พลังงานรังสีของดวงอาทิตย์คือ 1.366 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร ประมาณ 89,000 เทราวัตต์ผ่านชั้นบรรยากาศและไปถึงพื้นผิวโลก ปรากฎว่าพลังงานบนโลกอยู่ที่ประมาณ 89,000 เทราวัตต์! เพื่อเปรียบเทียบการบริโภครวมของแต่ละคนคือ 15 เทราวัตต์

ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงให้พลังงานมากกว่าที่มนุษย์ผลิตได้ในปัจจุบันถึง 5,900 เท่า เราเพียงแค่ต้องเรียนรู้ที่จะใช้มัน

ที่สุด วิธีการที่มีประสิทธิภาพใช้รังสีจากดาวฤกษ์ของเราโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นการแปลงโฟตอนเป็นไฟฟ้า แต่พลังงานนั้นถูกสร้างขึ้นโดยลม ซึ่งทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานได้ ดวงอาทิตย์ช่วยปลูกพืชที่เราใช้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมันและถ่านหิน เป็นแหล่งรังสีแสงอาทิตย์เข้มข้นที่พืชเก็บรวบรวมมาเป็นเวลาหลายล้านปี

มีอยู่บนโลก จำนวนมาก แหล่งทางเลือกพลังงานซึ่งแต่ละอย่างจะมีลักษณะเฉพาะของตัวเองเมื่อใช้ไป และหนึ่งในสิ่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่สุดคือพลังงาน แสงแดด. อันที่จริงมนุษยชาติได้ใช้มันมาตั้งแต่สมัยโบราณและในรูปแบบต่างๆ:

• ในฤดูร้อน ความร้อนของรังสีดวงอาทิตย์จะถูกใช้เพื่อทำให้เรือนกระจกร้อนขึ้นและสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนา
• ภายใต้แสงตะวัน มีชายคนหนึ่งตากอาหารทะเล เห็ด สมุนไพรรักษาและอื่นๆ
• เมื่อสร้างเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ สามารถต้มน้ำโดยใช้ระบบกระจกได้

ทั้งหมดนี้ไม่คงที่ วัตถุที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ในตอนกลางวันจะเย็นลงอย่างรวดเร็วในตอนกลางคืน มนุษยชาติคิดมานานแล้วว่าจะรักษาพลังงานนี้ได้อย่างไรและเฉพาะในศตวรรษที่ 21 เท่านั้นที่เริ่มใช้มันเพื่อสะสมในรูปของความร้อนและไฟฟ้า การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากรังสีดวงอาทิตย์เป็นวิธีการที่ค่อนข้างมีประสิทธิผล ซึ่งปัจจุบันใช้สำหรับการตั้งถิ่นฐานหรือบริเวณเชิงซ้อนเล็กๆ น้อยๆ และแม้จะคำนึงถึงระยะเวลาที่สั้นมากของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์คุณภาพสูง แต่ความนิยมในการใช้แผงก็ไม่ลดลง แต่เพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้จำเป็นต้องคำนวณกำลังของแผงโซลาร์เซลล์ เราจะกล่าวถึงเรื่องนี้ในบทความด้านล่าง ก่อนอื่น คุณต้องทำความคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่อง "รังสีจากแสงอาทิตย์" ก่อน

พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานมหาศาลจริงๆ แต่ต้องใช้ความพยายามอย่างมากเพื่อให้ได้มา ประเด็นก็คือเทคโนโลยีการผลิตแผงโซลาร์เซลล์มีราคาสูง และบางครั้งเมื่อคำนวณถึงประโยชน์ที่ได้รับ อาจกลับกลายเป็นว่าการติดตั้งแผงดังกล่าวที่บ้านจะให้ผลตอบแทนนานหลายสิบปี โดยมีเงื่อนไขว่าต้องมีวันที่ชัดเจนอยู่เสมอ แต่ในความเป็นจริงตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 5 เท่าและผลประโยชน์จะเห็นได้เฉพาะกับหลานหรือเหลนของคุณเท่านั้น และเฉพาะในกรณีที่การออกแบบแผงมีความน่าเชื่อถือและสามารถใช้งานได้ยาวนานเท่านั้น ในการคำนวณที่เหมาะสม แผงโซลาร์เซลล์สมัยใหม่สามารถผลิตพลังงานได้สูงถึง 1.35 kW/m2 และเพื่อให้ได้ 10 kW คุณจะต้องใช้พื้นที่เพียง 7.5 ตร.ม. เมตรของแผง แต่นี่อยู่ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ในความเป็นจริงพื้นที่แผงโซลาร์เซลล์จะต้องใช้เพิ่มขึ้น 5-6 เท่าจึงจะได้พลังงานเท่าเดิม

แผงโซลาร์เซลล์สมัยใหม่ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพมากนัก ตาแมวที่มีพื้นที่ 1 ตร.ม. m ให้กำลัง 1 kW ในสภาวะที่เหมาะสม พลังงานไฟฟ้า. แต่เงื่อนไขนี้ใช้ได้หากระยะห่างจากพื้นผิวของแผงน้อยที่สุด ดวงอาทิตย์อยู่เหนือแผง รังสีตั้งฉากกับระนาบอย่างเคร่งครัด และความโปร่งใสของบรรยากาศอย่างน้อย 100% เฉพาะยอดภูเขาเท่านั้นที่สอดคล้องกับเงื่อนไขดังกล่าว เขตร้อนและอากาศแจ่มใส ในตัวเรา เขตภูมิอากาศคุณสามารถบรรลุผลสูงสุด 20% ดังนั้นจาก 1 ตร.ม. m คุณสามารถรับพลังงานไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 150 ถึง 600 W ประเด็นก็คือความเข้มของดวงอาทิตย์ในละติจูดของเรานั้นต่ำมาก ตัวอย่างเช่น เมื่อพิจารณาจากเมืองต่างๆ ในรัสเซียตั้งแต่ Arkhangelsk ถึง Yuzhno-Sakhalinsk สำหรับการใช้งานหนึ่งเดือนของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ คุณจะได้รับพลังงานสูงสุด 209.9 kWh/m2 จากนั้น ตัวเลขนี้ใช้ได้เฉพาะในโซชีเท่านั้น เมื่อติดตั้ง แผงเซลล์แสงอาทิตย์ใน Arkhangelsk ปริมาณสูงสุดต่อเดือนจะไม่เกิน 159.7 kWh/m2

ในละติจูดกลางซึ่งเป็นสถานที่ที่เราอาศัยอยู่จริง ตัวบ่งชี้พลังงานแสงอาทิตย์จะสอดคล้องกับระดับ 100 วัตต์/ตร.ม. ม. แต่ข้อมูลเหล่านี้ก็ไม่ถูกต้องเช่นกัน หากมีความขุ่นมากขึ้น ตัวเลขนี้จะลดลง 2 เท่าหรือมากกว่านั้น

ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์

การแผ่รังสีแบ่งออกเป็น 2 ประเภทขึ้นอยู่กับฟลักซ์: แบบกระจายและแบบตรง เลือกมุมเอียงของแผงขึ้นอยู่กับประเภทของแสงซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการติดตั้ง ในการแผ่รังสีโดยตรงจะต้องกำหนดมุมอย่างเคร่งครัดด้วยการแผ่รังสีแบบกระจายตัวบ่งชี้นี้ไม่สำคัญเนื่องจากความเข้มของการส่องสว่างที่ทุกจุดในอวกาศจะเท่ากันโดยประมาณ แต่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสองสายพันธุ์นี้ซึ่งอยู่ ในกรณีแรกจะสูงกว่าวินาทีที่สองหลายเท่าทำให้แผงมีฟลักซ์โฟตอนอันทรงพลัง แต่ในละติจูดของเราและทั่วโลกมีวันที่อากาศแจ่มใสเช่นนี้ไม่มากนัก ดังนั้น ผู้ผลิตแผงจึงต้องใช้ศักยภาพทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคทั้งหมดเพื่อให้ได้พลังงานสูงสุดจากการแผ่รังสีนั้น เทคโนโลยีดังกล่าวจะกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถหาซื้อได้สำหรับหลาย ๆ คน ไม่ต้องพูดถึงระยะเวลาคืนทุนซึ่งอาจไม่สามารถเข้าใจได้ในช่วงชีวิตของเรา

พลังงานกระจายอยู่ในสเปกตรัมแสงอาทิตย์อย่างไร?

ดวงอาทิตย์เป็นเครื่องกำเนิดสากลที่ผลิตกระแสพลังงานแสงไม่เพียงแต่พลังที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความถี่ที่แตกต่างกันด้วย ซึ่งบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ที่แสงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นสเปกตรัม จะไม่สามารถปกปิดได้ทั้งหมด เนื่องจากตัวรับจะต้องเป็นสีดำสนิท ยิ่งกว่านั้นรังสีไม่ทุกชนิดจะไปถึงพื้นผิวโลก กระแสที่กระฉับกระเฉงและพาพลังงานมากที่สุดจะถูกดูดซับโดยวัตถุอื่นในอวกาศและชั้นบรรยากาศ ภารกิจของมนุษยชาติได้กลายเป็นการกำหนดช่วงความถี่ที่การไหลของพลังงานแสงสูงสุด ตามเนื้อผ้า สเปกตรัมไม่ได้แบ่งตามความถี่ แต่แบ่งตามความยาวคลื่น และแบ่งได้ประมาณ 3 โซน คือ

• อัลตราไวโอเลต มันสอดคล้องกับความยาวคลื่นตั้งแต่ 0 ถึง 380 ไมครอน
• แสงที่มองเห็นมีตั้งแต่ 380 ถึง 760 ไมครอน
• อินฟราเรด สอดคล้องกับพื้นที่ที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 760 ถึง 3300 ไมครอน

โซนที่พลังงานโฟตอนสูงที่สุดนั้นเป็นช่วงแรกอย่างแน่นอน แต่มีอนุภาคอยู่น้อยมากเมื่อเทียบกับช่วงแสงที่มองเห็นได้ ดังนั้นเพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าพวกเขาจึงเริ่มใช้การมองเห็นและ ช่วงอินฟราเรดโดยมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 380 ถึง 1800 ไมครอน ทุกอย่างที่กล่าวมาข้างต้นหมายถึงช่วงความถี่วิทยุและพลังงานที่นี่ก็ต่ำเช่นกัน เนื่องจากพลังงานโฟตอนหายไปเกือบหมดแม้จะมีจำนวนมากก็ตาม

ไปก็ได้และ ด้วยวิธีง่ายๆ, หันหน้าไปทาง แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ในระนาบเดียวที่มุมหนึ่ง ตัวอย่างเช่น สำหรับมอสโก ซึ่งตั้งอยู่ที่ละติจูด 56 องศา มุมเอียงถึงขอบฟ้าจะเป็น 56 องศา ตามลำดับ หรือเบี่ยงเบนจากแนวตั้ง 34 องศา ตามลำดับ จากนั้นคุณเพียงแค่ต้องแน่ใจว่าแผงหมุนในระนาบเดียวและกลับไปที่จุดเริ่มต้น ทั้งหมดนี้ทำให้ต้นทุนของระบบเพิ่มขึ้นและทำให้ความน่าเชื่อถือลดลง

เมื่อออกแบบระบบการหมุนแผง ความสำคัญอย่างยิ่งมีน้ำหนักของกรอบที่จะวางโฟโตเซลล์ และเป็นผลให้การหมุนต้องใช้พลังงานจำนวนมากซึ่งจะช่วยลดปริมาณพลังงานที่มีประโยชน์

การเลือกระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สำหรับสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ในการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์คุณภาพสูงอย่างแท้จริง คุณต้องพิจารณาข้อมูลต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพเฉลี่ยของแผงโซลาร์เซลล์ที่มีจำหน่ายทั่วไป สำหรับแบตเตอรี่ซิลิคอนจะมีค่าตั้งแต่ 12 ถึง 17% โดยมีเงื่อนไขว่าจะใช้วัสดุที่เป็นผลึก ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางมีตั้งแต่ 8 ถึง 12%
• พลังของแผงโซลาร์เซลล์ที่สร้างจากแผงหนึ่งตารางเมตร ในการตรวจสอบจำเป็นต้องคูณพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยประสิทธิภาพของแผงเดียวแล้วแปลงเป็นจำนวนเต็ม
• กำลังไฟฟ้าสูงสุด - วัดในวันที่ไม่มีเมฆและเท่ากับผลคูณของประสิทธิภาพและค่าของ "ดวงอาทิตย์มาตรฐาน" (1 กิโลวัตต์)
• พลังงานเฉลี่ยทั้งหมด คำนวณเป็นผลคูณของกำลังไฟฟ้าสูงสุดและจำนวนชั่วโมงที่มีไข้แดด
• พลังงานที่สร้างขึ้นคือปริมาณพลังงานที่แผงส่งไปยังโหลดภายใต้สภาวะจริงใน 24 ชั่วโมง กำหนดเป็นอัตราส่วนของพลังงานเฉลี่ยทั้งหมดต่อ 24 ชั่วโมง สำหรับแผงที่ทำจากผลึกซิลิคอน ค่านี้คือ 0.6-0.85 kW/m2 สำหรับฟิล์มซิลิคอน – 0.4-0.6 kW/m2
• พลังงานทั้งหมดคือปริมาณพลังงานที่แผงสร้างขึ้นต่อปีการทำงาน และคำนวณเป็นผลคูณของพลังงานทั้งหมดและจำนวนวันต่อปี สำหรับแผงผลึก (CSi) - 219-310 kWh สำหรับฟิล์ม (TF) - 146-219 kWh แต่เมื่อคำนวณตัวบ่งชี้สุดท้ายจำเป็นต้องคำนึงถึงการสูญเสียในตัวแปลงพัลส์ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่ 5%
• ราคาพลังงานไฟฟ้า. บางทีตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดซึ่งมักจะกำหนดความเป็นไปได้ในการซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ทุกวันนี้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวยังคงใช้งานไม่ได้เนื่องจากในทางปฏิบัติแล้วไม่มีอะไรจะอยู่ได้นานกว่า 10 ปีโดยไม่มีการพัง แต่เทคโนโลยีไม่หยุดนิ่ง และในอนาคตอันใกล้นี้ ต้นทุนของแผงกำเนิดแสงจะลดลงมาก ทำให้ทุกคนสามารถเข้าถึงได้

ลักษณะพื้นฐานของแสงแดด

การส่องสว่าง b (พลังงานรังสีดวงอาทิตย์เฉลี่ยที่วัดในชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกตั้งฉากกับ แสงอาทิตย์): 1366 วัตต์ต่อตารางเมตร (หรือ 1361 ตามข้อมูลของ NASA)

“อาทิตย์มาตรฐาน”(กำลังการแผ่รังสีสูงสุดที่มาถึงพื้นผิวโลกที่ระดับน้ำทะเลใกล้เส้นศูนย์สูตรในเวลาเที่ยงวันไร้เมฆ): 1,000 วัตต์/ตร.ม. หรือ 1 กิโลวัตต์/ตร.ม.

ค่านี้มักใช้ในลักษณะของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ที่นี่และด้านล่าง ตัวเลขทั้งหมดจะแสดงสำหรับพื้นผิวที่มีตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (ตั้งฉากกับรังสี) ตามละติจูด สำหรับพื้นผิวแนวนอน คุณจะได้รับแสงแดดน้อยลง ยิ่งอยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรมากเท่าใด ความหนาแน่นของพลังงานแสงอาทิตย์ก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น

ไข้แดด(จำนวนชั่วโมงเฉลี่ยของ “ดวงอาทิตย์มาตรฐาน” ในระหว่างวัน): จาก 4-5 ชั่วโมงที่มีแสงแดดในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา ถึง 5-7 ชั่วโมงในทางตะวันตกเฉียงใต้ ไข้แดดมักระบุเป็น kWh ซึ่งได้มาจากตัวเลขจากค่า "พลังงานแสงอาทิตย์มาตรฐาน" ที่ 1 kW

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่ปล่อยออกมาต่อวันต่อตารางเมตรที่ระดับน้ำทะเล: (พลังงานต่อวัน) = 1 kWh × (ไข้แดดเป็นชั่วโมง) เมื่อพิจารณาจากค่าเฉลี่ยแสงแดดในสหรัฐอเมริกาเป็นเวลา 5 ชั่วโมง ค่านี้มักจะอยู่ที่ 5 kWh/m2

พลังงานแสงอาทิตย์, เฉลี่ยตลอดทั้งวัน: วัตต์เฉลี่ย = (พลังงานต่อวัน)/24 สำหรับไข้แดด 5 kWh กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยตลอดทั้งวันคือ 5,000 W/24 = 208 W/m2 โปรดทราบว่าพลังงานนี้สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้เพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้น เนื่องจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพไม่สูงมาก

ลักษณะทั่วไปของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยแผงโซลาร์เซลล์เชิงพาณิชย์ทั่วไป: ผลึกซิลิคอน (CSI) - 12-17%; ฟิล์มบาง (จากซิลิคอนอสัณฐานและวัสดุอื่น ๆ ) - 8-12%

พลังที่สร้างโดยแผงขนาดหนึ่งตารางเมตร: PVwatts = (พลังงานแสงอาทิตย์) × (ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย) โดยที่ประสิทธิภาพจะถูกแปลงเป็นทศนิยม

พลังสูงสุดเที่ยงวันที่ชัดเจน: PVwatts-peak = 1,000 W × ประสิทธิภาพ โดยทั่วไป กำลังไฟฟ้าสูงสุดคือ 120-170 W/m2 สำหรับ CSi และ 80-120 W/m2 สำหรับฟิล์มบาง (TF)

ปริมาณพลังงานเฉลี่ยทั้งหมดผลิตโดยแผงหนึ่งตารางเมตรต่อวัน: PVday = PVwatts-peak × (Insolation in hour) สำหรับไข้แดดที่เวลา 5 นาฬิกา ค่านี้จะเท่ากับ 0.6-0.85 kW/m2 สำหรับ CSi และ 0.4-0.6 kW/m2 สำหรับ TF

พลังงานที่สร้างขึ้นแผงเฉลี่ยตลอดทั้งวัน: PVwatts-average = PVday/24 นี่คือประมาณ 25-35 W/m2 สำหรับ CSi และ 17-25 W/m2 สำหรับ TF

พลังงานทั้งหมด PV ที่สร้างขึ้นต่อตารางเมตรต่อปี: PVyear = (พลังงานทั้งหมดต่อวัน) × 365 ซึ่งจะอยู่ที่ประมาณ 219-310 kWh สำหรับ CSi และ 146-219 kWh สำหรับ TF โปรดทราบว่าอินเวอร์เตอร์มีประสิทธิภาพ 95-97% ดังนั้นไฟฟ้าจริงจะลดลง 5%

ค่าไฟฟ้าที่คาดหวังจากหนึ่ง m 2 ที่ประหยัดได้ต่อปี: การประหยัด = PVyear × 0.95 × (ต้นทุน kWh) โดยที่ 0.95 คือประสิทธิภาพของคอนเวอร์เตอร์และความสูญเสียในสายไฟ

โดยเฉลี่ยในสหรัฐอเมริกา ค่าไฟฟ้าหนึ่ง kWh อยู่ที่ 0.12 เหรียญสหรัฐฯ ซึ่งคิดเป็น 24-35 เหรียญสหรัฐฯ ต่อปีสำหรับ CSi และ 17-24 เหรียญสหรัฐฯ ต่อปีสำหรับฟิล์มบาง ดังนั้นในกรณีที่ดีที่สุด คุณสามารถประหยัดได้ 35 เหรียญสหรัฐฯ ต่อปีต่อแผงขนาด 1 ตารางเมตร ตัวเลขนี้หมายถึงระบบที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งมีกำลังไฟปกติ 170 วัตต์/ตร.ม. เมื่อพิจารณาว่าระบบ PV ทั่วไปในปัจจุบันมีราคา 8,000 เหรียญสหรัฐต่อ 1,000 วัตต์ การติดตั้งดังกล่าวจะมีราคา 170/1,000 × 8,000 เหรียญสหรัฐ = 1,360 เหรียญสหรัฐต่อตารางเมตร ซึ่งหมายความว่าในตัวอย่างของเรา ระยะเวลาคืนทุนสมมุติจะเป็น 1360/35 = 39 ปี ไม่มีอุปกรณ์ใดสามารถทำงานได้นานขนาดนั้น ส่วนลดและเครดิตสามารถลดเวลานี้ลงได้มากกว่าครึ่งหนึ่งโดยเฉลี่ย ครัวเรือนการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์มักจะไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายเอง แน่นอนว่านี่เป็นเพียงตัวอย่างเท่านั้น ในพื้นที่ที่มีไข้แดดและค่าติดตั้งต่างกัน ระยะเวลาคืนทุนอาจสูงหรือต่ำกว่า

ข้อมูลโดยย่อเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

• เส้นผ่านศูนย์กลาง: 1,392,000 กม.;
• น้ำหนัก: 1,989,100 × 10 24 กก.
• อุณหภูมิพื้นผิว: ~5,700 °C;
• ระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์: 150 ล้านกม.
• องค์ประกอบโดยน้ำหนัก: ไฮโดรเจน 74%, ฮีเลียม 25%, องค์ประกอบอื่นๆ 1%;
• ความสว่าง ( ทั้งหมดพลังงานที่ปล่อยออกมาในทุกทิศทาง): 3.85 × 10 26 W (~385 พันล้าน MW);
• ความหนาแน่นของพลังงานรังสีบนพื้นผิวดวงอาทิตย์: 63,300 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร