Слънчеви панели: определение, видове (термични и фотоволтаични) и приложения

Научете всичко за слънчеви панели: термични и фотоволтаични, приложения за дом, бизнес и космос—ефективна, евтина и възобновяема енергия.

Слънчевите панели добиват енергия от слънцето, която хората могат да използват. Съществуват два основни вида слънчеви панели - такива, които събират топлина (термични), и такива, които произвеждат електроенергия (фотоволтаични). Топлината от слънчевите панели често се използва за отопление на помещения, за подгряване на битова топла вода и за подгряване в технологични процеси. Термичните системи могат да работят самостоятелно или в комбинация с други отоплителни уреди и котли.

Слънчевите панели събират възобновяема енергия. През 20-ти век някои използват топлината на слънцето, за да произвеждат пара за парна машина, която да върти генератор. В днешно време производството на електроенергия от слънчевата светлина е по-евтино и често по-конкурентно спрямо традиционните източници. Това е твърдотелен начин за производство на електроенергия, което означава, че при фотоволтаичните модули няма движещи се части, а самите клетки са направени от полупроводникови материали.

Домашните слънчеви панели често се монтират на покривите. Търговските или промишлените инсталации често са с тракери, монтирани на земята. Тракерите насочват панела към слънцето, докато слънцето се движи по небето. Фотоволтаичните панели се използват често и в космоса, където са един от малкото налични източници на енергия за сателити и космически станции.

Как работят термичните слънчеви панели

Термичните слънчеви колектори улавят слънчевата радиация и я превръщат в топлина. Вода или друг топлоносител циркулира през тръбите в колектора, нагрява се и се отвежда до бойлер, радиатори или системи за подово отопление. При концентрираните системи (CSP) слънчевата енергия се събира чрез огледала и се използва за генериране на пара, която задвижва турбини.

Как работят фотоволтаичните панели

Фотоволтаичните (ФВ) панели преобразуват светлината директно в електричество чрез фотоелектричен ефект. Всеки панел съдържа множество слънчеви клетки (обикновено от силиций), които генерират постоянен ток (DC). Инвертор преобразува този постоянен ток в променлив (AC), подходящ за битови уреди и връзка с електропреносната мрежа. Производителността зависи от интензитета на слънчевата радиация, температурата и ъгъла на изложение.

Видове термични колектори

• Плоски колектори: Най-разпространени за домакинства — стъклен панел с абсорбер и изолация.
• Вакуумни тръбни колектори: По-ефективни при ниски температури и при променливо време, защото минимизират топлинните загуби.
• Концентриращи колектори: Използват огледала или лещи за фокусиране на слънчевата енергия; използват се при по-големи инсталации и в индустрията.

Видове фотоволтаични панели

• Моно-кристални: По-висока ефективност и по-добра работа при ограничено пространство.
• Поли-кристални: По-евтини, с малко по-ниска ефективност.
• Тънкослойни (Thin-film): Гъвкави и леки, подходящи за специални приложения, но с по-ниска ефективност.
• Бифейшълни панели: Могат да улавят светлина от двете страни и да увеличат добива при отразяващи повърхности.

Приложения

• Домашни системи за електричество и топла вода (покривни или фасадни монтажи).
• Офгрид и хибридни системи с батерии за отдалечени места, ферми, планински къщи и къмпинги.
• Комерсиални и индустриални големи покрития — слънчеви паркове и интегрирани системи с тракери.
• Улично осветление, поливни помпи, телекомуникационни базови станции и малки автономни устройства.
• Космически приложения — сателити, спътници и Международната космическа станция.

Инсталиране и поддръжка

Правилният ъгъл и ориентация към слънцето увеличават добива. Редовното почистване на панелите от прах и птичи отпадъци и проверката на монтажа и кабелните връзки гарантират дълъг живот и безопасна експлоатация. Инверторите обикновено се подменят или ремонтират веднъж на 10–15 години, а панелите имат гаранция за производителност 20–30 години.

Съхранение на енергия и връзка с мрежата

Комбинирането на соларни панели с батерии позволява използване на произведеното електричество през нощта и при облачно време. Някои държави предлагат „нет метъринг“ или други механизми за компенсиране на излишното енергопроизводство, което се подава в мрежата.

Предимства и недостатъци

• Предимства: Ниска експлоатационна цена, без емисии на място, дълъг живот и бързо намаляващи инвестиционни разходи.
• Недостатъци: Зависимост от слънчевото време, нужда от пространство, първоначални инвестиции и необходимост от системи за съхранение при офгрид експлоатация.

Екологични и икономически аспекти

Производството на панели изисква материали и енергия, но жизненият цикъл обикновено връща вложената енергия в рамките на няколко години експлоатация. Ролята на слънчевата енергия в намаляването на въглеродните емисии и енергийната зависимост я прави ключов компонент в прехода към по-чист енергиен микс.

Ако обмисляте инсталация, добре е да направите енергиен одит, да сравните оферти от сертифицирани инсталатори и да проверите възможните държавни или европейски стимули и програми за финансиране.

Употреба

Десетте основни приложения на слънчевите панели включват,

• отопление за вашия дом
• енергийни помпи
• Зареждане на батерията на вътрешната и външната светлина през слънчевия ден за използване през нощта.
• захранване на дома, кемпера, хижата, бараката за инструменти или всяка друга сграда.
• при отоплението на плувни басейни слънчевата система за затопляне на гореща вода използва слънчевите панели за затопляне на гореща вода. Те могат да бъдат поставени на покрива, за да събират слънчевата топлина, която след това се подава към басейна.
• Слънчевите панели се използват и в космическите изследвания и други видове транспорт.

STS-97 МКС

Въпроси и отговори

В: За какво се използват слънчевите панели?

В: Колко вида слънчеви панели има?

В: Каква е разликата между термичните и фотоволтаичните слънчеви панели?

Въпрос: Как хората са използвали слънчевата топлина през 20-ти век?

В: По-евтино или по-скъпо е производството на електроенергия от слънчевата светлина, отколкото използването на пара от слънчевата топлина?

В: Къде често се монтират слънчевите панели в дома?

В: Къде често се разполагат търговски или промишлени слънчеви панели?

Търсене по буква