بعبارات بسيطة ، يمكن وصف كفاءة الوحدة الكهروضوئية بأنها معدل التحويل من أشعة الشمس إلى الكهرباء. تتراوح كفاءة الوحدات الكهروضوئية النموذجية بين 15٪ و 20٪ ، في حين أن الوحدات الكهروضوئية الأكثر كفاءة في السوق تزيد قليلا عن 22٪ فعالة. وقد وصلت بعض النماذج الأولية المختبرية إلى قيم كفاءة أعلى من 40 في المائة، لكنها لا تزال باهظة الثمن وغير متاحة للاستخدام التجاري.
تصف كفاءة الوحدة الكهروضوئية مقدار ضوء الشمس الذي يتم تحويله إلى كهرباء. على سبيل المثال ، إذا تم وضع لوحة ذات كفاءة 20٪ تحت 1000 واط من أشعة الشمس ، فسوف تنتج 200 واط / ساعة من الكهرباء في الساعة.
إذا تعرضت جميع الوحدات الكهروضوئية من علامات تجارية مختلفة لنفس أشعة الشمس ، فإن الوحدة الكهروضوئية ذات الكفاءة الأعلى ستولد أكبر كمية من الكهرباء (Kwh) يوميا.
1. لماذا الكفاءة منخفضة جدا؟
غالبا ما يساء فهم كفاءة الوحدات الكهروضوئية. محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي أكثر من 50٪ فعالة ، ويبدو أن الألواح الشمسية غير فعالة للغاية بنسبة 20٪. ومع ذلك ، إذا تمكنت من تحقيق ذلك ، فقد تتمكن من فهم:
الغاز الطبيعي والوقود الأحفوري ، وما إلى ذلك ، كل قدرة الإطلاق في ظل ظروف خاضعة للرقابة ، والحد من فقدان الطاقة قدر الإمكان ، وتحويل العمل إلى كهرباء.
تقوم الوحدة الكهروضوئية بتحويل جزء من الضوء إلى كهرباء عندما يضيء ضوء الشمس عادة على سطح الوحدة. بعض الأطوال الموجية لأشعة الشمس ليس لديها قدرة توليد الطاقة أو قدرة توليد الطاقة منخفضة للغاية ، وبعض الأشعة تحت الحمراء لها تأثير أفضل لتوليد الحرارة ، وسيؤثر توليد الحرارة على كفاءة التحويل الكهروضوئية. لذا فإن ما يمكن أن تفعله الوحدات الكهروضوئية هو امتصاص أكبر قدر ممكن من الضوء ، ولكن لا يمكنها استخدامه كله.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تشتري الطاقة الحرارية الوقود الأحفوري ، الذي ينتج انبعاثات عند حرقه ، في حين أن أشعة الشمس التي تسمح للوحدات الكهروضوئية بالعمل مجانية ونظيفة.
غالبا ما يتم انتقاد الوحدات الكهروضوئية لكونها غير فعالة ، ويبدو أن وحدة 1000 واط ، مع كفاءة تحويل تبلغ 20٪ ، تهدر 800 واط. ومع ذلك ، ضع في اعتبارك أنه قبل عدم وجود وحدات كهروضوئية ، أهدرنا كل 1000 واط من أشعة الشمس!
سيكون من الصحيح القول إن الوحدات الكهروضوئية تستمد قوتها من الموارد الوفيرة التي كانت ستضيع لولا ذلك. وعلاوة على ذلك، وبالمقارنة مع كمية الموارد، فإن موارد الوقود الأحفوري محدودة، ويتطلب التعدين تكاليف، وستؤدي جميع أوجه القصور إلى إهدار الوقود ونفقات التشغيل والمزيد من غازات الدفيئة.
حتى لو كانت كفاءة تحويل الوحدات الكهروضوئية حوالي 20٪ فقط ، فإن مورد ضوء الشمس المقام الخاص بها غير محدود ، والقيد الوحيد هو أن مساحة الأرضية قد تكون أكبر ، لذلك يحاول العلماء تحسين الكفاءة وتوفير التكاليف قدر الإمكان.
حتى لو كانت الوحدات الكهروضوئية في الطرف الأدنى من فئة الكفاءة ، فإنها لا تؤثر على استخدام الطاقة الشمسية. في الممارسة العملية ، غالبا ما يعني انخفاض كفاءة التحويل أن الأنظمة الشمسية تتطلب استثمارات أرخص وربما فترات استرداد أقصر. عادة ما تعني الكفاءة العالية تكنولوجيا أكثر تقدما ، وبالتالي تأتي بأسعار أعلى. في هذه الحالة ، عليك التأكد من أن المدخرات الإضافية يمكن أن تعوض عن التكلفة الإضافية. الوحدات الكهروضوئية التي تحقق أعلى عائد استثمار وأقصر فترة استرداد ليست بالضرورة الأكثر كفاءة.
2. كيفية حساب كفاءة الوحدات الكهروضوئية؟
يتم حساب كفاءة الوحدات الكهروضوئية من خلال مجموعة من شروط الاختبار القياسية (STC) ، والتي يتم استخدامها في جميع أنحاء صناعة الطاقة الشمسية. تم اختبارها تحت ظروف المختبر مع مصدر ضوء يبلغ 1000 واط لكل متر مربع ودرجة حرارة سطح الوحدة الكهروضوئية 25 درجة مئوية. وبالمثل ، يجب أن يحاكي مصدر ضوء الاختبار أشعة الشمس التي تنتشر عبر الغلاف الجوي بشكل كامل.
عند تركيب الوحدات الكهروضوئية في المنازل والشركات ، تختلف الظروف الميدانية عن ظروف المختبر المثالية. ونتيجة لذلك ، تختلف الكفاءات الفعلية التي تم الحصول عليها بواسطة الوحدات الكهروضوئية عن الكفاءة المختبرية. ومع ذلك ، فإن تصنيفات الكفاءة القياسية مفيدة لمقارنة الوحدات الكهروضوئية في ظل نفس الظروف.
يمكن أيضا اختبار الوحدات الكهروضوئية تحت ظروف أخرى تسمى NOCT ، والتي تمثل درجة حرارة التشغيل الاسمية للخلية. تم تصميم هذه الشروط لمحاكاة مواقع المشروع النموذجية ، ويأخذ اختبار كفاءة NOCT في الاعتبار العوامل التي تم تجاهلها في اختبار STC. ومع ذلك ، ضع في اعتبارك أن كلاهما قيمتان مرجعيتان لكفاءة اللوحة. لفهم الأداء الدقيق الذي يمكن أن تحققه الألواح الشمسية في منزلك ، يجب عليك الحصول على تصميم احترافي يعتمد على تقييم في الموقع.
بالإضافة إلى ذلك ، تنص شهادة قائد الوحدة الكهروضوئية CQC أيضا على مستوى منتجات كفاءة الطاقة. يختلف حساب كفاءة تحويل الوحدة النمطية عن كفاءة تحويل البطارية ، لأن الوحدة تحتوي على بعض المناطق الزائدة عن الحاجة بخلاف الخلية ، مثل الإطار والفجوة بين الخلايا. انتظري. يمكن معرفة تصنيف كفاءة هذا المنتج من شهادة قائد الوحدة الكهروضوئية CQC.
3. يمكنك أيضا زيادة كفاءة توليد الطاقة للوحدات الخاصة بك
مع تطور تكنولوجيا تصنيع الخلايا الشمسية ، أصبحت الوحدات الكهروضوئية أكثر كفاءة. هذا العامل خارج عن سيطرة أصحاب المنازل والشركات التي تستخدم المكونات. ومع ذلك ، يمكن لقرارات التصميم الذكية أيضا تحسين كفاءة الأنظمة الشمسية.
يعد فقدان الكفاءة الزاوية للوحدات الكهروضوئية عاملا مهما جدا في عملية التصميم. يؤثر اتجاه الوحدات الكهروضوئية على كفاءة توليد الطاقة ، وإذا تم وضعها في أفضل وضع ، وأفضل ميل ، فسوف يزيد من توليد الطاقة:
تولد الوحدات الكهروضوئية التي تستقبل أشعة الشمس من الأمام طاقة أكبر من تلك التي تستقبل أشعة الشمس قطريا. من الناحية المثالية ، يجب أن يكون للمكونات اتجاه يزيد من الكفاءة في ضوء الشمس المباشر.
تستخدم شركات الطاقة الشمسية مجموعة متنوعة من حلول البرمجيات لحساب زاوية الوحدات الكهروضوئية لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. إذا كنت تعيش في نصف الكرة الشمالي ، فإن الأسطح المواجهة للجنوب عادة ما تحصل على أكبر قدر من أشعة الشمس ، باستثناء عامل التظليل للعوائق. بالنسبة للبلدان في نصف الكرة الجنوبي ، فإن السقف المواجه للشمال هو الأفضل.
تتمتع الوحدات الكهروضوئية المثبتة على الأرض بمزيد من المرونة في الاتجاه ، مما يسمح بضبط الحامل وفقا لذلك عن طريق حساب الزاوية الدقيقة التي تزيد من توليد الطاقة من اتجاه الحامل وأداء التتبع للكتيفة.
من المهم جدا التعاون مع شركة EPC مؤهلة للطاقة الشمسية ، من المهم اختيار المنتج المناسب والتحقق من شهادة المنتج الخاصة بها ، لأن جودة التثبيت لا تقل أهمية عن جودة الوحدات الكهروضوئية.