Como determinar a potência de um painel solar

Como determinar a potência de um painel solar

O que é um painel solar?

Um painel solar é um dispositivo que converte a radiação solar direta ou indiretamente em energia elétrica através do efeito fotoelétrico ou fotoquímico, absorvendo a luz solar. Seu tamanho é tão grande que seu uso generalizado apresenta certas limitações.

Em comparação com pilhas comuns e baterias recarregáveis, as células solares são produtos ecológicos que economizam mais energia e são mais amigáveis ​​ao meio ambiente.

Atualmente, os materiais de silício cristalino (incluindo silício policristalino e silício monocristalino) são os materiais fotovoltaicos mais importantes, com uma participação de mercado superior a 90%, e continuarão sendo o principal material para células solares por um longo período no futuro. A tecnologia de produção de materiais de silício policristalino está há muito tempo nas mãos de 10 fábricas de 7 empresas em 3 países, incluindo Estados Unidos, Japão e Alemanha, resultando em bloqueio tecnológico e monopólio de mercado. A demanda por silício policristalino vem principalmente dos setores de semicondutores e células solares.

A eficiência de conversão fotoelétrica das células solares de silício monocristalino é de cerca de 18%, podendo chegar a 24%, a maior eficiência entre todos os tipos de células solares. No entanto, o custo de produção é tão elevado que seu uso em larga escala é inviável. Como o silício monocristalino geralmente é encapsulado com vidro temperado e resina impermeável, ele é durável e possui uma vida útil de até 25 anos.

O processo de produção de células solares de silício policristalino é semelhante ao das células solares de silício monocristalino, mas a eficiência de conversão fotoelétrica das células de silício policristalino é muito menor, em torno de 16%. Em termos de custo de produção, são mais baratas que as células solares de silício monocristalino, o material é mais simples de fabricar, o consumo de energia é menor e o custo total de produção é mais baixo, o que explica seu grande desenvolvimento. Além disso, a vida útil das células solares de silício policristalino também é menor que a das células solares de silício monocristalino. Em termos de custo-benefício, as células solares de silício monocristalino apresentam uma ligeira vantagem.

1. Painéis solares de baixa potência podem ser medidos, mas painéis solares de alta potência não podem ser medidos apenas com um multímetro.

O valor da tensão de saída foi medido quando a célula fotovoltaica foi colocada sob uma fonte de luz de 100mW/cm² e com o circuito de saída da célula fotovoltaica em aberto. Utilize a escala de tensão CC do multímetro, conecte o terminal vermelho ao polo positivo da placa de bateria e o terminal preto ao polo negativo para a medição.

Corrente de curto-circuito: refere-se à corrente que flui através da célula fotovoltaica quando a saída é curto-circuitada sob a irradiação de uma fonte de luz padrão. O método geral para medir a corrente de curto-circuito consiste em conectar um amperímetro com resistência interna inferior a 1 ohm em ambos os terminais da célula fotovoltaica para realizar a medição.

Utilize a função de corrente contínua (DC) do multímetro, conecte o fio de teste vermelho ao eletrodo positivo do painel solar e o fio de teste preto ao eletrodo negativo do painel solar.

Cálculo:

Potência máxima de saída (Pm): tensão máxima de trabalho de saída (Vpm) × corrente máxima de trabalho de saída (Ipm).

Os painéis fotovoltaicos têm 18V, 36V, etc. Os postes de iluminação pública com sistema de 12V podem usar painéis solares de 18V em paralelo, os postes de iluminação pública com sistema de 24V podem usar painéis solares de 36V, ou os painéis solares de 18V podem ser conectados em série.

Atualmente, os painéis solares mais comuns têm potências de 100W, 250W, 300W e 345W (aproximadamente 1m*2m), sendo o painel de 470W de grandes dimensões. O controlador inversor é crucial em sistemas fotovoltaicos, e o mPPt é, atualmente, a melhor opção.

2. Painéis solares atualmente disponíveis no mercado:

Silício monocristalino: 125mm*125mm, potência: 2,5W-2,7W (W/mm)

Polissilício: 156 mm * 156 mm, Potência: 3 W - 4 W

Eficiência de conversão da célula = potência/área

Por exemplo: 2,5 W/(125 mm * 125 mm * 0,99) canto faltante do cristal único

Estudar pelo exemplo:

Área de conversão de watts: 2,5W/1000=0,00259 (W/m²)

Área: 125 mm * 125 mm * 0,99 = 0,01546 m²

Eficiência de conversão: potência/área = 0,00259/0,01546 = 0,1675

Ou seja, a eficiência de conversão de células monocristalinas de 2,5 watts pode atingir 16,8%.

3. Tensão do painel solar: 12V (36 peças) ou 24V (72 peças)

Estudar pelo exemplo:

Como construir um painel solar de 120W/24V.

120W/72=1.67

1.67*2=3.3W

Por outro lado, pode-se deduzir que a potência pode ser reduzida pela metade em uma célula policristalina de 3,3 W: 3,3 * 1/2 * 72 = 119 W (o tamanho da célula solar pode apresentar uma pequena margem de erro de 5%).

4. A tensão de operação do painel solar.

Tensão de uma única célula: 0,48V~0,5V

A tensão de operação normal da placa de bateria do sistema de 12V é de 17,5V, e a tensão de operação da placa de bateria do sistema de 24V é de cerca de 35V; (0,48V~0,5V )*36=(17,28~18) (0,48V~0,5V )*72=(34,5~36)

5. Cálculo das especificações do painel solar:

Disposição dos painéis padrão: 4*9 ou 6*12

Estudar pelo exemplo:

Cálculo da área de um painel solar monocristalino de 90W/12V:

Uma bateria de 90W pode ser composta por 36 pilhas de 2,5W; considerando um arranjo de 4*9, uma única pilha de 2,5 watts mede 125*125mm.

A largura é: 4*125=500+45 (o espaço entre as células e o comprimento da moldura)=545mm

O comprimento é: 9 * 125 = 1125 + 80 (espaço entre as células, caixa de junção e comprimento da moldura) = 1205 mm

Resultado : Portanto, o tamanho do painel solar monocristalino de 90W é de 545*1205 mm .

Cálculo da área de um painel solar policristalino de 120W/24V:

120W/24V pode ser 3,3W (corte pela metade)*72;

Organizadas em uma matriz 6*12, cada célula mede 156*156 mm.

A largura é: 6*156=936+45 (o espaço entre as células e o comprimento da moldura)=992mm

O comprimento é: 12*156/2+80 (o espaço entre as células, a caixa de junção e o comprimento da moldura) = 1020 mm

Resultado : Portanto, o tamanho do painel solar policristalino de 120W é de 992*1020 mm .