Efficienza dei pannelli solari per il risparmio energetico

A differenza del potente e costoso sistema di riscaldamento di cui sono dotate le case normali, una casa efficiente dal punto di vista energetico non brucia carburante né converte l’energia della rete in calore (tranne durante i cali critici di temperatura). Una casa come questa trattiene costantemente il cosiddetto calore passivo, grazie ad un isolamento termico ben studiato, alla ventilazione con recupero e alla posizione ottimale dell'edificio. E tutto può essere utilizzato come fonte di questa energia passiva:

• luce solare diretta che entra attraverso le finestre;
• Calore generato dagli elettrodomestici e anche dai residenti e dagli animali domestici;
• e naturalmente i dispositivi la cui funzione principale è fornire alla casa energia solare: i pannelli solari (batterie), di cui parleremo.

I pannelli solari si inseriscono armoniosamente in una casa passiva, poiché corrispondono pienamente al principio fondamentale della sua costruzione: l'uso di energia rinnovabile dall'ambiente.

Il principio di funzionamento dei pannelli solari e la loro interazione con altri sistemi domestici

• Il funzionamento dei moduli solari si basa sulla conversione in energia elettrica della radiazione termica che agisce sui wafer di silicio;
• I pannelli solari consentono di utilizzare l'energia solare per far funzionare elettrodomestici, sistemi di ventilazione e (parzialmente) sistemi di riscaldamento;
• Quando la prestazione dei pannelli solari è superiore al fabbisogno domestico, l’energia in eccesso può essere utilizzata in sistemi per immagazzinare e convertire l’elettricità.
• Se la richiesta di energia supera la capacità dei moduli, la parte mancante può essere prelevata dalla rete (opzione stazione solare di rete) o da un generatore a combustibile liquido (stazione solare autonoma).

Tipi di pannelli solari

Gli impianti fotovoltaici vengono classificati in base ai criteri dei materiali e delle progettazioni utilizzate. Le batterie solari sono:

• Sotto forma di piastre di silicio (le più comuni, potenti e costose), efficienza – fino al 22%; Sono prodotti in tre sottotipi: monocristallini (più affidabili), policristallini e amorfi; nelle prime due posizioni viene utilizzato il silicio puro, nella terza l'idrogeno di silicio, che viene applicato al substrato;
• Pellicola: composta da tellururo di cadmio, seleniuro di rame e indio e polimeri. Hanno un prezzo più basso, ma anche prestazioni inferiori (efficienza 5-14%). Quindi, per adattare la batteria agli "appetiti" della casa, è necessario aumentare l'area di radiazione.

Le caratteristiche di consumo dei moduli di energia solare sono descritte dalle seguenti caratteristiche:

• Prestazioni.Maggiore è l'area del pannello solare, maggiore sarà la sua resa; Per generare una quantità di energia pari a 1 kWh/giorno in estate sono necessari circa 1, 5 m2 di pannelli solari. Le prestazioni più efficienti si ottengono quando i raggi cadono perpendicolarmente sulla superficie della batteria, cosa che non può essere garantita costantemente, quindi un cambiamento nelle prestazioni del pannello alla luce del giorno è un processo naturale. Per garantire che in primavera e in autunno venga fornita la quantità di energia necessaria, è necessario aggiungere a questa superficie circa il 30%;
• Efficienza(Efficienza) dei moderni moduli solari – in media intorno al 15-17%;
• Durata della batteria e perdita di prestazioni nel tempo. I produttori di solito danno una garanzia per il funzionamento dei moduli solari per 25 anni e promettono una riduzione della potenza di un massimo del 20% rispetto all'originale durante questo periodo (per alcuni produttori la durata varia tra 10 e 25 anni). con garanzia di riduzione delle prestazioni non superiore al 10%. I moduli cristallini sono i più durevoli, la loro durata stimata è di 30 anni. La prima batteria solare al mondo è in funzione da oltre 60 anni. Il declino nella produzione dei moduli solari stessi è dovuto principalmente alla progressiva distruzione della pellicola sigillante e all'opacizzazione dello strato tra il vetro e le celle solari - a causa dell'umidità, dei raggi ultravioletti e delle fluttuazioni di temperatura;
• Batteria inclusa, che garantisce il funzionamento del pannello durante la notte, è un buon complemento alle capacità del generatore solare. La batteria solitamente dura meno del pannello solare stesso, in media 4-10 anni;
• Disponibilità di nodi aggiuntivi– come uno stabilizzatore di tensione, un regolatore di carica della batteria, un inverter (convertitore DC-AC 220 V per uso domestico) facilitano il funzionamento del dispositivo e la sua integrazione nel sistema "casa intelligente";
• Costi della batteria– dipende direttamente dalla zona: più potente è il dispositivo, più costoso è. Inoltre, i moduli prodotti all’estero sono ancora più economici di quelli nazionali, poiché lì i pannelli solari sono più popolari che qui. Tuttavia, quando si confrontano i prezzi dei nostri dispositivi e di quelli importati, è prima necessario confrontare l'efficienza operativa dei moduli solari - qui i produttori nazionali ottengono buoni indicatori di efficienza - fino al 20%.

Scelta e utilizzo delle batterie fotovoltaiche

Quando si scelgono i pannelli solari per una casa privata, la prima cosa che conta è il carico che devono sopportare. Inoltre, è necessario fare riferimento alla geometria della casa e alla pianificazione delle misure di manutenzione preventiva, che insieme richiedono un'attenta considerazione dei seguenti aspetti:

• Consumo energetico giornaliero di dispositivi destinati ad essere alimentati con energia solare (illuminazione degli ambienti, utenze elettriche domestiche, dispositivi di sicurezza e automazione, ecc. ). Va tenuto presente che anche la carica e la scarica delle batterie consuma energia (circa il 20%) e anche dispositivi aggiuntivi causano perdite (ad esempio, per un inverter in media - 15-20%);
• Il rapporto tra le dimensioni richieste dei controsoffitti e le corrispondenti superfici del tetto e la loro geometria;
• La capacità di pulire le superfici di lavoro delle batterie da sporco, neve e altri fattori che influenzano il funzionamento dei convertitori fotografici.

Punti importanti durante l'utilizzo dei moduli solari

• Evitare danni fisici al pannello (graffi e danni alla pellicola protettiva possono provocare cortocircuiti e/o corrosione);
• In condizioni climatiche rigide è consigliabile dotare le stazioni solari di strutture di protezione dal vento;
• Ispezioni regolari, pulizia e manutenzione sono obbligatorie.

Costi e ammortamento dei moduli solari

Per la zona centrale del nostro Paese, ogni kilowatt di potenza del pannello solare produce la seguente quantità di energia:

• in estate - 5 kWh/giorno (maggio-agosto);
• in primavera e autunno - 3-4 kWh/giorno (marzo-aprile, settembre-ottobre);
• in inverno - 1 kWh/giorno.

Nel calcolare il costo di una stazione solare autonoma, oltre al costo di un'unità di elettricità generata dai moduli (circa 60 rubli per 1 W), è necessario tenere conto del costo delle apparecchiature aggiuntive: dagli elementi di fissaggio e cablaggio a batterie, dispositivi di protezione e inverter (si tratta di almeno il 5% del costo totale, ma i prezzi possono variare in modo significativo a seconda del produttore e delle prestazioni).

Secondo gli esperti, i costi ottimali per un impianto solare tutto l’anno si ottengono con la regolazione "variante estiva più generatore d’emergenza": il generatore deve essere acceso in primavera e autunno, per non parlare d’inverno (le batterie solari non sono mai progettate per essere completamente carico in inverno per essere).

Quando si calcola il periodo di ammortamento di un sistema di energia solare, la sua prestazione viene confrontata con il parametro sottostante. Un sistema solare collegato in rete implica tariffe elettriche; per un impianto solare autonomo è il costo dell'energia prodotta da un generatore a combustibile liquido. Il rimborso è stimato in base al fatto che una batteria solare da 1 kW produrrà circa 1000 kWh di energia all'anno.

Se consideriamo il prezzo medio di 1 kWh di elettricità pari a 5 rubli, il periodo di ammortamento di una stazione solare di rete sarà: 80. 000 rubli / 5 rubli * 1000 kWh = 16 anni.

Con una garanzia di 30 anni per un sistema solare di rete, il rimborso (alla tariffa di 5 rubli/kWh) avviene entro 16 anni, e nei successivi 14 anni l'elettricità viene fornita gratuitamente.

Per quanto riguarda un sistema di energia solare autonomo, la quantità di energia prodotta ogni anno sarà, in senso stretto, inferiore ai 1000 kWh previsti che condividerà con il generatore di elettricità. Tuttavia, per calcoli approssimativi, non è necessario ridurre questo numero per tenere conto approssimativamente dell'aumento del consumo specifico di carburante che si verifica con un carico parziale (cioè periodico, non costante) sul generatore. Quindi il periodo di ammortamento del sistema autonomo (basato sul costo dell'energia prodotta dal generatore a combustibile liquido – 25 rubli per 1 kWh) sarà il seguente: 150. 000 rubli / 25 rubli * 1000 kWh = 6 anni.

Oltre agli indicatori tecnici, l'efficienza dei pannelli solari che fanno parte di un impianto solare autonomo è confermata dal loro periodo di ammortamento di 6 anni.

Le tariffe non verranno ridotte

Tuttavia, gli esempi di impianti solari elencati indicano che ora è possibile "congelare" individualmente le tariffe e che si può iniziare a risparmiare sfruttando le possibilità dei moduli fotovoltaici, basta acquistarli da produttori noti e testati sul mercato. i loro parametri sono prevedibili sia nella progettazione che nel funzionamento.

Ed è meglio affrontare argomenti come: nella fase di progettazione di una casa a risparmio energetico:

• Assicurarsi che la facciata sud non sia ombreggiata;
• Scelta dell'angolo di inclinazione del tetto e delle superfici di lavoro dei pannelli;
• corretto orientamento della casa rispetto ai punti cardinali;
• Impedisce che le aree di lavoro dei moduli solari siano ombreggiate, bloccate dalle foglie degli alberi, ecc.

In questo caso tutti i parametri sono collegati in modo ottimale e viene garantito il funzionamento più efficiente dei moduli solari per una struttura specifica.