Fotovoltinės ir saulės baterijos – išsamus palyginimas

Sparčiai besivystančiame atsinaujinančios energijos kraštovaizdyje saulės energija išsiskiria kaip tvarios ateities vilties švyturys. Tačiau terminija, susijusi su saulės energijos technologijomis, dažnai gali sukelti painiavą, ypač kai reikia atskirti fotovoltines ir saulės baterijas. 

Šiuo išsamiu vadovu siekiama išsklaidyti šias technologijas ir išsamiai susipažinti su jų funkcijomis, efektyvumu, pranašumais ir idealiomis programomis. Išsamiau panagrinėkime kiekvienos technologijos subtilybes, kad galėtume visapusiškai suprasti.

Fotovoltinės plokštės ir saulės baterijos: apžvalga

Fotovoltinės plokštės ir saulės baterijos dažnai naudojamos pakaitomis, tačiau jos atspindi skirtingas saulės energijos technologijų koncepcijas.

Fotovoltinės (PV) plokštės saulės šviesą tiesiogiai paverčia elektra, naudojant puslaidininkines medžiagas. Šios plokštės generuoja elektros srovę, kai saulės šviesos fotonai sužadina elektronus puslaidininkiuose. Šis procesas žinomas kaip fotovoltinis efektas.

Saulės elementaiKita vertus, gali reikšti bet kurį skydelį, kuris fiksuoja saulės šiluminę energiją. Tai apima PV plokštes, taip pat saulės šilumos plokštes, kurios surenka saulės šviesą šilumai gaminti.

Fotovoltinės plokštės: saulės šviesos pavertimas naudojama elektros energija

Fotovoltinės (PV) plokštės yra saulės elektros energijos gamybos pažangiausias pranašumas. Šiuose sudėtinguose įrenginiuose panaudotas fotovoltinis efektas – reiškinys, kurį pirmą kartą pastebėjo prancūzų fizikas Alexandre'as-Edmondas Becquerelis 1839 m. Fotoelektros efekto esmė apibūdina įtampos arba elektros srovės susidarymą medžiagoje veikiant šviesai.

Mokslas už PV plokščių:

Šiuolaikinės fotovoltinės plokštės susideda iš kelių puslaidininkių medžiagų sluoksnių, dažniausiai silicio. Kai saulės šviesos fotonai atsitrenkia į šias medžiagas, jie sužadina elektronus, todėl jie išsilaisvina iš atominių ryšių. Tai sukuria elektronų srautą, kuris iš esmės yra elektros srovė. Skydelio struktūra sukurta taip, kad gautų šią srovę ir nukreiptų ją į naudojamą elektros energiją.

Pagrindiniai fotovoltinės sistemos komponentai yra šie:

• Saulės elementai: pagrindiniai fotovoltinės plokštės elementai, paprastai gaminami iš silicio plokštelių.
  
• Stiklo korpusas: Apsauginis sluoksnis, kuris apsaugo subtilias saulės baterijas ir leidžia maksimaliai prasiskverbti šviesai.
  
• EVA filmas: Etileno vinilo acetato plėvelė, kuri išlaiko ląsteles ir apsaugo nuo oro sąlygų.
  
• Atgalinis lapas: Papildomas apsauginis sluoksnis, kuris neleidžia patekti drėgmei ir izoliuoja plokštę.
  
• Jungiamoji dėžutė: yra skydo elektros jungtys.
  
• Inverter: paverčia plokščių gaminamą nuolatinę srovę (DC) į kintamąją srovę (AC), skirtą naudoti namuose ir įmonėse.
  

Saulės kolektoriai: platesnis saulės energiją naudojančių technologijų spektras

Nors „saulės baterijos“ dažnai naudojamos pakaitomis su „fotovoltiniu skydeliu“, iš tikrųjų ji apima platesnį technologijų, skirtų saulės šiluminės energijos panaudojimui, spektrą. Tai apima ne tik fotovoltines plokštes, bet ir saulės šilumos kolektorius, kurie sugauna saulės šilumą, o ne paverčia jos šviesą tiesiai į elektrą.

Saulės šiluminės sistemos – saulės šilumos panaudojimas:

Saulės šiluminės technologijos, kartais vadinamos saulės karšto vandens sistemomis, veikia iš esmės kitu principu nei fotovoltinės sistemos. Užuot gaminusios elektros energiją, šios sistemos sugauna ir perduoda šilumą iš saulės į skystį, paprastai vandenį arba specializuotą šilumos perdavimo skystį.

Pagrindiniai saulės šilumos sistemos komponentai yra šie:

• Saulės kolektoriai: Prietaisai, kurie sugeria saulės šviesą ir paverčia ją šiluma. Įprasti tipai yra plokšti šiluminiai kolektoriai ir vakuuminiai vamzdžių kolektoriai.
  
• Šilumos perdavimo skystis: Paprastai vanduo arba glikolio pagrindu pagamintas skystis, kuris cirkuliuoja per kolektorius ir sugeria šilumą.
  
• Sandėliavimo bakas: saugo pašildytą skystį vėlesniam naudojimui.
  
• Šilumokaitis: perduoda šilumą iš kolektoriaus skysčio į vandens tiekimą netiesioginėse sistemose.
  
• Cirkuliacinis siurblys: perkelia šilumos perdavimo skystį per sistemą.
  
• Valdiklis: valdo sistemos veikimą, įskaitant tai, kada cirkuliuoti skystį pagal temperatūros skirtumus.

Fotovoltinės plokštės vs saulės šiluminės sistemos: palyginimas

Nors abiejose technologijose naudojama saulės energija, jų pritaikymas ir vidinis veikimas iš esmės skiriasi:

Iš esmės: Fotovoltinės plokštės yra geriausias sprendimas gaminant švarią, atsinaujinančią elektros energiją, o saulės šiluminės plokštės puikiai tiekia energiją šildymui.

Fotovoltinė ir saulės šiluminė energija: efektyvumas sutelktas

Tiek fotovoltinių, tiek saulės šiluminių sistemų efektyvumas yra esminis jų veikimo ir bendros vertės veiksnys. Tačiau svarbu pažymėti, kad šis efektyvumas matuojamas skirtingai dėl skirtingo jų energijos konversijos procesų pobūdžio.

Fotovoltinės plokštės efektyvumas:

• Matuojama kaip: Saulės šviesos, tiesiogiai konvertuotos į elektros energiją, procentas.
  
• Veiksniai, turintys įtakos efektyvumui:
  
  • Medžiagos tipas: Monokristalinio silicio plokštės yra žinomos dėl didesnio efektyvumo, palyginti su polikristalinėmis arba plonasluoksnėmis alternatyvomis.
  • Darbinė temperatūra: Aukšta temperatūra gali trukdyti PV plokščių veikimui, todėl gali sumažėti efektyvumas.
  • Montavimo kampas ir orientacija: Plokščių kampas ir kryptis, palyginti su saulės keliu, daro didelę įtaką užfiksuotos saulės šviesos kiekiui.
  • Skydelio dizainas: Dėl plokščių dizaino pažangos, pavyzdžiui, įtraukiant pusiau perpjautus elementus ir kelių šynų konstrukcijas, pagerėjo efektyvumo lygis.

Saulės šiluminio skydo efektyvumas:

• Matuojama kaip: Saulės spinduliuotės, sugertos ir perduotos kaip šiluma, procentas.
  
• Veiksniai, turintys įtakos efektyvumui:
  
  • Kolektoriaus tipas: Ištuštinti vamzdiniai kolektoriai paprastai pranoksta plokščiuosius kolektorius, ypač esant šaltesniam klimatui, dėl savo puikių šilumos sulaikymo galimybių.
  • Šilumos perdavimo skystis: Skystis, atsakingas už šilumos pernešimą iš kolektoriaus į paskirties vietą, vaidina lemiamą vaidmenį bendram sistemos efektyvumui.
  • Izoliacija: Tinkama izoliacija visoje sistemoje sumažina šilumos nuostolius perdavimo metu ir padidina efektyvumą.

Fotovoltinės plokštės ir saulės baterijos: privalumai ir trūkumai

Tiek fotovoltinės, tiek saulės šiluminės technologijos suteikia unikalią naudą ir susiduria su tam tikrais iššūkiais. Išsamiai išnagrinėkime šiuos dalykus:

Fotovoltinės plokštės

Privalumai

• Švari elektros gamyba: PV plokštės yra tvarus būdas gaminti elektrą, sumažinant priklausomybę nuo iškastinio kuro ir sumažinant jūsų anglies pėdsaką.
• Universalus montavimas: Plokštės gali būti montuojamos ant stogų, fasadų ar ant žemės montuojamų sistemų, todėl tai suteikia lankstumo įvairiems nekilnojamojo turto tipams.
• Minimali priežiūra: Sumontavus fotovoltines sistemas, reikia minimalios priežiūros, paprastai apimančios retkarčiais valymą ir vizualinę apžiūrą.
• Ilgas tarnavimo laikas: Daugumai PV plokščių suteikiama 20-25 metų garantija, užtikrinanti ilgalaikį veikimą ir investicijų grąžą.
• Baterijos saugojimo integravimas: Perteklinė elektros energija, pagaminta didžiausio saulės spindulių valandomis, gali būti saugoma baterijose, kad būtų galima naudoti naktį arba debesuotais laikotarpiais, taip padidinant energetinę nepriklausomybę.

Trūkumai:

• Didesnės išankstinės išlaidos: Pradinės PV sistemų sąnaudos gali būti didelės, palyginti su tradiciniais energijos šaltiniais, nors pastaraisiais metais sąnaudos labai sumažėjo.
• Nuo oro priklausoma išvestis: Energijos gamyba svyruoja priklausomai nuo oro sąlygų ir saulės šviesos, o tai gali būti apribojimas be akumuliatoriaus saugojimo.
• Veikimo pablogėjimas laikui bėgant: Nors saulės PV plokštės yra skirtos ilgaamžiškumui, jų efektyvumas gali palaipsniui mažėti per visą eksploatavimo laiką ir galiausiai juos reikia pakeisti.

Saulės šiluminės plokštės:

Privalumai:

• Labai efektyvi šildymo sistema: Saulės šiluminės plokštės yra nepaprastai efektyvios šildant vandenį, dažnai viršijančios įprastų vandens šildymo būdų efektyvumą.
• Supaprastintas montavimas: Palyginti su PV sistemomis, saulės šilumos plokštės paprastai yra paprastesnis montavimo procesas.
• Apatinė pradžia: Saulės šilumos sistemų išankstinė kaina paprastai yra mažesnė nei PV sistemų, ypač tų, kurios orientuotos tik į vandens šildymą.

Trūkumai:

• Ribota taikymo sritis: Saulės šiluminė technologija pirmiausia tinka šildymui ir negali generuoti elektros, kaip PV plokštės.
• Priklausomybė nuo vietos ir klimato: Saulės šilumos sistemų efektyvumas gali skirtis priklausomai nuo geografinės padėties ir klimato, o saulėtesni regionai duoda geresnių rezultatų.
• Padidinta priežiūra: Palyginti su santykinai mažai priežiūros reikalaujančiu PV sistemų pobūdžiu, saulės šiluminėms sistemoms paprastai reikalinga dažnesnė priežiūra, įskaitant reguliarų valymą, patikrinimus ir retkarčiais keičiant komponentus.

Tinkamos saulės technologijos pasirinkimas: pagrindiniai aspektai

Tinkamiausios saulės energijos technologijos pasirinkimas priklauso nuo visapusiško individualių poreikių, prioritetų ir ilgalaikių tikslų įvertinimo.

Saulės šiluminės plokštės gali būti tinkamas pasirinkimas, jei:

• Jūsų pagrindinis tikslas yra vandens šildymas: Jei pagrindinis jūsų tikslas yra šildyti vandenį buitiniam naudojimui, baseinams ar kitiems tikslams, saulės šiluminė energija yra puiki.
• Jūs gyvenate regione, kuriame saulės šviesa vidutiniškai: Nors saulės šiluminė energija geriausiai veikia saulėto klimato sąlygomis, ji vis tiek gali būti veiksminga vietovėse, kuriose saulės šviesa yra vidutiniškai.
• Norite ekonomiško šildymo sprendimo: Dėl mažesnės išankstinės saulės šilumos energijos kainos tai yra patraukli galimybė taupiems žmonėms, norintiems taupyti karštą vandenį.

PV plokštės gali būti idealus sprendimas, jei:

• Norite pasigaminti elektros energiją patys: PV plokštės yra tinkamas būdas, jei norite aprūpinti namus elektra, sumažinti priklausomybę nuo tinklo ar net parduoti elektros energijos perteklių atgal komunalinių paslaugų įmonei.
• Jūs gyvenate vietovėje, kurioje gausu saulės šviesos: PV plokščių efektyvumas yra maksimalus saulėtuose regionuose, todėl jos idealiai tinka maksimaliai sugauti saulės energiją.
• Pirmenybę teikiate ilgalaikiam tvarumui: Investavimas į fotovoltines plokštes atitinka įsipareigojimą naudoti švarią energiją ir sumažinti poveikį aplinkai mažinant anglies pėdsaką.

Saulės energijos naudojimas tvariai ateičiai

Kadangi susiduriame su neatidėliotinais klimato kaitos ir energetinio saugumo iššūkiais, tiek fotovoltinės, tiek saulės šiluminės technologijos siūlo galingas priemones pereiti prie tvaresnio energijos kraštovaizdžio. Nors jie veikia skirtingais principais ir puikiai tinka skirtingoms reikmėms, abu jie labai prisideda prie mūsų priklausomybės nuo iškastinio kuro ir anglies dvideginio išmetimo mažinimo.

Pasirinkimas tarp šių technologijų – arba sprendimas jas įdiegti hibridinėje sistemoje – turėtų būti pagrįstas kruopščia konkrečių energijos poreikių, vietos sąlygų ir ilgalaikių tikslų analize. Kadangi saulės energijos pramonė ir toliau diegia naujoves, galime tikėtis dar didesnio efektyvumo, mažesnių sąnaudų ir daugiau integruotų sprendimų, dėl kurių saulės energija tampa vis patrauklesnė įvairioms reikmėms.