Πόση δύναμη παράγει ένα ηλιακό πάνελ;

Τα ηλιακά πάνελ παράγουν ηλεκτρική ενέργεια ανάλογα με το μέγεθός τους, την αποτελεσματικότητά τους και πόση ηλιακή ακτινοβολία λαμβάνουν. Για τους ιδιοκτήτες σπιτιού και τις μικρές επιχειρήσεις, τα πάνελ με οροφή είναι μια τυπική επιλογή. Οι ηλιακοί συλλέκτες με ισχύ 100 έως 200 βατ καλύπτουν περίπου 10 τετραγωνικά πόδια (1 τετραγωνικό μέτρο). Η ισχύς που λαμβάνετε από ένα ηλιακό πάνελ 100 watt εξαρτάται από το πόσο ηλιακό φως λαμβάνει και σε καθημερινή βάση η συνολική ισχύς είναι πολύ μικρότερη από την ονομαστική ισχύ.

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι ηλιακών συλλεκτών για οικιακές και επαγγελματικές εφαρμογές. Κάθε τύπος αντισταθμίζει την ενεργειακή απόδοση και το κόστος κατασκευής. Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι ημιαγωγοί που συλλέγουν το ηλιακό φως και το μετατρέπουν σε ηλεκτρισμό. Αυτό ονομάζεται φωτοβολταϊκό αποτέλεσμα. Η ποσότητα ισχύος που μπορεί να παράγει ένας ηλιακός συλλέκτης εξαρτάται από το πόσο ηλιακό φως λαμβάνει, πόσο αποτελεσματικά μπορεί να μετατρέψει το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια και πόσο μεγάλο είναι το ηλιακό πάνελ.

Ένα μεγαλύτερο ηλιακό πλαίσιο θα δημιουργήσει περισσότερη ισχύ. Η σύνδεση πολλών ηλιακών συλλεκτών είναι ο τρόπος για να αποκτήσετε τα 120 βολτ που απαιτούνται για την εκτέλεση των περισσότερων οικιακών συσκευών και περισσότερες συσκευές χρειάζονται περισσότερους ενισχυτές για να λειτουργήσουν. Οι χρόνοι βολτ ενισχυτών ισούται με βατ ή ισχύ. Ένα τυπικό ηλιακό πάνελ υψηλών προδιαγραφών παράγει περίπου 180 watt σε έντονο ηλιακό φως. Ενδέχεται να είναι διαθέσιμες εκπτώσεις φόρου στους καταναλωτές που εγκαθιστούν ηλιακούς συλλέκτες (http://www.energystar.gov/index.cfm? c = tax_credits.tx_index # s4).

Τα πρώτα χρήσιμα ηλιακά πάνελ εφευρέθηκαν στα Bell Laboratories το 1954. Μόλις χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον για διαστημόπλοια και δορυφόρους, τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούνται τώρα για πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των σπιτιών τροφοδοσίας. Οι εξελίξεις στην παραγωγή πυριτίου, υλικών που χρησιμοποιούνται για το «ντόπινγκ» του ημιαγωγού, η αύξηση της απορρόφησης και οι αντι-ανακλαστικές τεχνικές και πολλά άλλα έχουν οδηγήσει σε αυξημένη απόδοση.

Οι μηχανικοί σχεδιάζουν τα ηλιακά πάνελ για να αξιοποιήσουν όσο το δυνατόν περισσότερο την ενέργεια από το φως του ήλιου. Το μεγαλύτερο μέρος του ηλιακού φωτός που χτυπά ένα ηλιακό πλαίσιο δεν μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια - πρέπει να είναι το σωστό μήκος κύματος (χρώμα) και πρέπει να απορροφηθεί (να μην ανακλάται). Τα τυπικά πάνελ που διατίθενται για οικιακή ή εμπορική χρήση έχουν απόδοση μικρότερη από 20 τοις εκατό, πράγμα που σημαίνει ότι μόνο το 20 τοις εκατό της ισχύος του ηλιακού φωτός που φθάνει στο ηλιακό πάνελ μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό υπολογίζεται ήδη στην ονομαστική ισχύ για ένα ηλιακό πάνελ. Η ηλεκτρική ισχύς βαθμολογείται με την πάροδο του χρόνου κατά watts ανά ώρα ή kilowatt ώρες.

Η ισχύς που μπορεί να επιτύχει ένας ηλιακός συλλέκτης και η ισχύς που παρέχει είναι δύο διαφορετικά θέματα. Εάν ένας δεδομένος πίνακας έχει ονομαστική ισχύ στα 180 watt, τότε θα εκτελεί έως και το επίπεδο αυτό στο πιο έντονο φως του ήλιου (1.000 watt ανά τετραγωνικό μέτρο). Ωστόσο, αν δεν ζείτε στον Ισημερινό, το ηλιακό σας πάνελ δεν θα λάβει τόσο πολύ ηλιακό φως. Η ποσότητα του ηλιακού φωτός που φτάνει στο έδαφος στην περιοχή σας (ονομάζεται "ηλιακή ακτινοβολία", κατά μέσο όρο σε watt ανά τετραγωνικό μέτρο) διαιρεμένη βιομηχανικό πρότυπο φωτεινό φως του ήλιου (1000 watts ανά τετραγωνικό μέτρο) θα σας πει ποιο κλάσμα της ονομαστικής ισχύος θα έχει ο πίνακας σας παράγω.

Μια απλούστερη μέθοδος είναι να βρείτε τον αριθμό των «ωρών αιχμής του ήλιου» που λαμβάνει η τοποθεσία σας κάθε μέρα. Κάθε αξιόπιστος προμηθευτής θα έχει αυτές τις πληροφορίες. Η μέγιστη ώρα του ήλιου είναι μία ώρα 1.000 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο ηλιακού φωτός (http://photovoltaics.sandia.gov/docs/glossary.htm). Οι περισσότερες τοποθεσίες στις Ηνωμένες Πολιτείες λαμβάνουν λιγότερες από έξι ώρες ηλιοφάνειας την ημέρα. Μπορείτε να προβλέψετε πόση ενέργεια μπορεί να παράγει ένα δεδομένο ηλιακό πλαίσιο πολλαπλασιάζοντας την βαθμολογία watt ενός ηλιακού πλαισίου με τον αριθμό των ωρών αιχμής του ήλιου για την τοποθεσία σας. Σημειώστε ότι οι ώρες του ήλιου ποικίλλουν ανάλογα με την εποχή και είναι χαμηλότερες κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

Πρέπει να λαμβάνονται υπόψη άλλοι παράγοντες εκτός από το μέγιστο δυναμικό του ηλιακού σας πάνελ. Είναι το πάνελ σας σε πλήρη ηλιακή ακτινοβολία; Έχει τοποθετηθεί σωστά για να επιτύχει τη μέγιστη έκθεση; Το cloud cover θα μειώσει την ισχύ έως και 30 τοις εκατό ή περισσότερο. Το χιόνι και η σκόνη θα περιορίσουν την ποσότητα φωτός που φτάνει στον πίνακα και θα μειώσει την απόδοση ισχύος.

Η πρόβλεψη της 24ωρης απόδοσης ενός πίνακα σε μια δεδομένη τοποθεσία μπορεί να εκτιμηθεί σημειώνοντας την παραγωγή ισχύος του κατά το μεσημέρι ώρα (το πιο έντονο φως του ήλιου) και υποθέτοντας ότι περίπου το 20 τοις εκατό αυτής της ισχύος θα παράγεται κάθε ώρα κατά μέσο όρο σε 24 ώρες περίοδος.