Points d’article
- Caractéristiques de l’énergie solaire aux latitudes moyennes
- Faisabilité économique
- Les principaux types de panneaux solaires
- Équipement complexe d’énergie solaire
- Application domestique
L’énergie alternative devient de plus en plus abordable. Cet article vous donnera une compréhension complète de l’énergie solaire à l’échelle locale, des types de cellules et de panneaux solaires, des principes de construction de fermes solaires et de la faisabilité économique..
Caractéristiques de l’énergie solaire aux latitudes moyennes
L’énergie alternative est très attractive pour les habitants des latitudes moyennes. Même sous les latitudes septentrionales, la dose de rayonnement quotidienne moyenne annuelle est de 2,3 à 2,6 kWh / m2. Plus le sud est proche, plus cet indicateur est élevé. À Iakoutsk, par exemple, l’intensité du rayonnement solaire est de 2,96 et à Khabarovsk de 3,69 kWh / m2. Les indicateurs en décembre varient de 7% à 20% de la valeur annuelle moyenne, et en juin et juillet ils doublent.
Voici un exemple de calcul de l’efficacité des panneaux solaires pour Arkhangelsk, une région avec l’un des indicateurs les plus bas de l’intensité du rayonnement solaire:
Où:
- Q est la quantité annuelle moyenne de rayonnement solaire dans la région (2,29 kWh / m2);
- Àde – coefficient de déviation de la surface du capteur par rapport à la direction sud (valeur moyenne: 1,05);
- Pnom – la puissance nominale du panneau solaire;
- Àtranspiration – coefficient de perte dans les installations électriques (0,85–0,98);
- Qisp – l’intensité de rayonnement à laquelle le panneau a été testé (généralement 1000 kWh / m22).
Les trois derniers paramètres sont indiqués dans le passeport des panneaux. Ainsi, si les panneaux KVAZAR d’une puissance nominale de 0,245 kW fonctionnent dans les conditions d’Arkhangelsk, et que les pertes dans l’installation électrique ne dépassent pas 7%, alors un bloc de photocellules fournira une génération d’environ 550 Wh. Ainsi, pour un objet d’une consommation nominale de 10 kWh, environ 20 panneaux seront nécessaires.
Faisabilité économique
Les périodes de récupération des panneaux solaires sont faciles à calculer. Multipliez la quantité quotidienne d’énergie produite par jour par le nombre de jours par an et par la durée de vie des panneaux sans déclassement – 30 ans. L’installation électrique considérée ci-dessus est capable de générer en moyenne de 52 à 100 kWh par jour, selon la durée des heures de jour. La valeur moyenne est d’environ 64 kWh. Ainsi, dans 30 ans, la centrale devrait, en théorie, générer 700 000 kWh. Avec un taux d’une partie de 3,87 roubles. et le coût d’un panneau est d’environ 15 000 roubles, les coûts seront remboursés dans 4 à 5 ans. Mais la réalité est plus prosaïque.
Le fait est que les valeurs de décembre du rayonnement solaire sont inférieures d’environ un ordre de grandeur à la moyenne annuelle. Par conséquent, le fonctionnement entièrement autonome de la centrale en hiver nécessite 7 à 8 fois plus de panneaux qu’en été. Cela augmente considérablement l’investissement, mais réduit la période de récupération. La perspective d’introduire un «tarif vert» semble assez encourageante, mais il est encore aujourd’hui possible de conclure un accord pour la fourniture d’électricité au réseau à un prix de gros trois fois inférieur au tarif de détail. Et même cela suffit pour vendre de manière rentable 7 à 8 fois le surplus d’électricité produite en été.
Les principaux types de panneaux solaires
Il existe deux principaux types de panneaux solaires.
Les cellules solaires en silicium solide sont considérées comme des cellules de première génération et sont les plus courantes: environ 3/4 du marché. Il en existe deux types:
- monocristallin (noir) ont un rendement élevé (0,2-0,24) et un prix bas;
- polycristallin (bleu foncé) est moins cher à fabriquer, mais moins efficace (0,12-0,18), bien que leur efficacité diminue moins avec la lumière diffuse.
Les photocellules souples sont appelées cellules de film et sont fabriquées soit à partir de la pulvérisation de silicium, soit par une composition multicouche. Les cellules en silicium sont moins chères à fabriquer, mais leur efficacité est 2 à 3 fois inférieure à celle des cellules cristallines. Cependant, en lumière diffuse (crépuscule, couvert), ils sont plus efficaces que le cristal.
Certains types de films composites ont une efficacité d’environ 0,2 et coûtent beaucoup plus cher que les éléments solides. Leur utilisation dans les centrales solaires est très discutable: les panneaux de film sont plus susceptibles de se dégrader avec le temps. Leur principal domaine d’application est les centrales électriques mobiles à faible consommation d’énergie.
Les panneaux hybrides comprennent, en plus de l’unité de cellule photoélectrique, un collecteur – un système de tubes capillaires pour chauffer l’eau. Leur avantage n’est pas seulement d’économiser de l’espace et la possibilité de fournir de l’eau chaude. En raison du refroidissement par eau, les cellules solaires perdent moins de performances lorsqu’elles sont chauffées.
Table. Aperçu des fabricants
Modèle SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P Pays Suisse Russie Canada Chine Un type Polycristal Monocristal Monocristal Polycristal Puissance à 1000 kWh / m2, W 235 150 210 300 Nombre d’éléments 60 72 72 72 Tension: sans charge / sous charge, V 36,9 / 29,8 18/12 45,5 / 37,9 36,7 / 43,6 Courant: sous charge / court-circuit, A 7,88 / 8,4 8,33 / 8,58 5,54 / 5,92 8,17 / 8,71 Poids (kg dix-neuf 12 15,3 24 Dimensions, mm 1650 x 1010 x 42 667 x 1467 x 38 1595 x 801 x 40 1950x990x45 Prix, frottez. 13 900 10 000 14 500 18150 Équipement complexe d’énergie solaire
Les batteries génèrent un courant continu jusqu’à 40 V. Pour une utilisation domestique, un certain nombre de transformations sont nécessaires. L’équipement suivant en est responsable:
- Batterie. Vous permet d’utiliser l’énergie générée la nuit et à des heures de faible intensité. Des batteries à l’hélium avec une tension nominale de 12, 24 ou 48 V sont utilisées.
- Les contrôleurs de charge maintiennent une autonomie optimale de la batterie et transfèrent la puissance requise aux consommateurs. L’équipement nécessaire est sélectionné pour les paramètres des piles et accumulateurs.
- L’onduleur de tension convertit le courant continu en courant alternatif et dispose d’un certain nombre de fonctions supplémentaires. Tout d’abord, l’onduleur définit la priorité de la source de tension, et en cas de manque de puissance, il «mélange» la puissance d’une autre. Les onduleurs hybrides permettent également de transférer le surplus d’énergie produite vers le réseau de la ville.
1 – panneaux solaires 12 V; 2 – panneaux solaires 24 V; 3 – contrôleur de charge; 4 – batterie 12 V; 5 – éclairage 12 V; 6 – inverseur; 7 – la domotique «maison intelligente»; 8 – bloc batterie 24 V; 9 – générateur de secours; 10 – principaux consommateurs de 220 V
Application domestique
Les panneaux solaires peuvent être utilisés dans n’importe quel but: de la compensation de l’énergie reçue et de l’alimentation des lignes individuelles à l’autonomie complète du système électrique, y compris le chauffage et l’alimentation en eau chaude. Dans ce dernier cas, l’application à grande échelle des technologies d’économie d’énergie – récupérateurs et pompes à chaleur – joue un rôle important..
En usage mixte, l’énergie solaire utilise des onduleurs. Dans ce cas, l’électricité peut être dirigée soit vers l’exploitation de lignes ou de systèmes individuels, soit pour compenser partiellement l’utilisation de l’électricité de la ville. Un exemple classique d’un système d’alimentation efficace est une pompe à chaleur alimentée par une petite centrale solaire avec un groupe de batteries..
1 – réseau urbain 220 V; 2 – panneaux solaires 12 V; 3 – éclairage 12V; 4 – inverseur; 5 – contrôleur de charge; 6 – principaux consommateurs de 220 V; 7 – batterie
Traditionnellement, les panneaux sont installés sur les toits des bâtiments et, dans certaines solutions architecturales, ils remplacent complètement le revêtement du toit. Dans ce cas, les panneaux doivent être orientés côté sud de manière à ce que l’incidence des rayons sur le plan soit perpendiculaire.
Bonjour, j’aimerais en savoir plus sur les schémas d’application et de raccordement des panneaux solaires pour la maison. Est-ce possible de fournir des informations complémentaires à ce sujet ? Merci d’avance pour votre aide !
Je suis intéressé(e) par l’installation de panneaux solaires chez moi pour gérer ma consommation d’énergie de manière plus écologique. Pouvez-vous me fournir des schémas d’application et de raccordement pour mieux comprendre comment cela fonctionne et comment cela pourrait s’intégrer dans ma maison ? Merci d’avance pour votre aide précieuse !