Introduzione
Una cella solare è un dispositivo fotovoltaico a semiconduttore che sfrutta l'effetto fotovoltaico per effettuare la conversione sistema di energia solare direttamente in energia elettrica. È principalmente un dispositivo fotovoltaico realizzato utilizzando il principio della giunzione PN a semiconduttore e può convertire l'energia solare sulla sua superficie in energia elettrica prodotta sotto l'irradiazione solare e l'efficienza di conversione è elevata, quindi è chiamata cella solare.
Come funzionano le celle solari
L'energia solare è un tipo di energia radiante, l'uso della generazione di energia solare deve essere convertito in energia elettrica, che deve avvenire con l'aiuto di convertitori di energia. Esistono due modi per generare energia solare, uno è il metodo di conversione luce-calore-elettricità e l'altro è la conversione diretta di luce-elettricità.
① Metodo di conversione luce – calore – elettricità utilizzando la radiazione solare per generare elettricità, generalmente il collettore solare verrà assorbito dall'energia termica convertita in vapore, quindi aziona il generatore a turbina per generare elettricità.
② Il metodo di conversione diretta fotoelettrica che utilizza l'effetto fotoelettrico verrà convertito direttamente in energia della radiazione solare in elettricità e luce: il dispositivo di base è la conversione delle celle solari.
Come è oggi il mercato delle celle solari?
Una cella solare è un dispositivo che utilizza l'energia luminosa per convertirla in elettricità e ha una vasta gamma di prospettive applicative. Attualmente, le celle solari vengono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni domestiche e industriali, tra cui Sistemi solari per balconi, stoccaggio energetico industriale commerciale.
L’utilizzo delle celle solari sta diventando sempre più comune, soprattutto grazie ai seguenti fattori:
1. Energia rinnovabile: l'energia solare è una fonte di energia pulita ed è rispettosa dell'ambiente poiché non produce gas serra e inquinanti atmosferici rispetto ai tradizionali combustibili fossili.
2. Riduzione dei costi: con il progresso della tecnologia e l'effetto scala, il costo di produzione delle celle solari continua a diminuire.
3. Sostegno politico: lo Stato ha introdotto misure politiche per incoraggiare lo sviluppo delle energie rinnovabili, come politiche di sussidio e incentivi fiscali. Questa politica di sostegno all’industria solare fornisce un ambiente favorevole allo sviluppo.
Tipi di batterie solari
Batteria al piombo
Le batterie al piombo sono da decenni un pilastro del settore dello stoccaggio dell’energia, note per la loro affidabilità ed efficienza in termini di costi. Esistono due tipi principali di batterie al piombo: batterie al piombo acido libero e batterie al piombo acido sigillate.
Le batterie al piombo acido richiedono una manutenzione regolare per controllare i livelli dell'acqua e garantire prestazioni ottimali. D'altro canto, le batterie al piombo sigillate, compresi i tappetini di vetro assorbenti (AGM) e le batterie al gel, sono opzioni esenti da manutenzione che offrono maggiore sicurezza e versatilità.
Ioni di litio-ferro fosfato (LiFePO4) e -Ioni di litio-ossido di cobalto nichel (NMC)
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Sistema di accumulo di energia all-in-oneContenitore del sistema di accumulo dell'energia della batteria | BESS
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Sistema di accumulo di energia all-in-one
Sistema di accumulo dell'energia della batteria da 665 Volt Batterie solari ESS Lifepo4
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Batteria al litio LiFePO5 da 5Kw 4Kwh Batteria Powerwall inverter tutto in uno – KHLiTech ESS
Le batterie agli ioni di litio hanno guadagnato popolarità negli ultimi anni grazie alla loro maggiore densità di energia, maggiore durata e peso più leggero rispetto alle tradizionali batterie al piombo-acido. Tra le varianti agli ioni di litio adatte per applicazioni solari, le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) sono note per la loro eccellente stabilità termica e caratteristiche di sicurezza. Un’altra variante degna di nota è la batteria al litio nichel manganese ossido di cobalto (NMC), che bilancia l’elevata densità di energia con la capacità di potenza ed è ideale per applicazioni solari impegnative.
Batteria a flusso di fluido
Le batterie a flusso fluido rappresentano un approccio innovativo allo stoccaggio dell’energia, offrendo vantaggi unici come scalabilità e lunga durata. Ciò che distingue le batterie a flusso redox al vanadio in questo campo è la loro capacità di disaccoppiare potenza ed energia, consentendo la flessibilità di personalizzarle in base ai requisiti di uno specifico sistema solare. Le celle a flusso liquido eccellono in applicazioni che richiedono lunghi tempi di stoccaggio o frequenti scarichi profondi, rendendole ideali per impianti solari collegati alla rete progettati per la massima efficienza.
Come scegliere le celle solari più adatte alle vostre esigenze?
Capacità e tensione
Per scegliere la giusta batteria solare è necessario considerare i requisiti di capacità e tensione di un particolare sistema solare. La capacità viene solitamente misurata in kilowattora (kWh) e indica la quantità di energia che la batteria può immagazzinare. La capacità della batteria deve corrispondere ai modelli di consumo energetico per garantire un'alimentazione affidabile.
È inoltre fondamentale valutare i requisiti di tensione per la compatibilità del pannello solare e dell'inverter. I valori di tensione adeguati garantiscono un trasferimento efficiente di energia tra i componenti e ottimizzano le prestazioni del sistema.
Ciclo di vita e garanzia
La durata del ciclo è il numero di cicli di carica/scarica a cui una cella solare può essere sottoposta mantenendo il suo livello di prestazioni nel tempo. Quanto più lungo è il ciclo di vita, tanto migliori saranno la durabilità e l’economicità nel lungo termine. Quando si sceglie una batteria solare, è importante controllare le istruzioni del produttore per le aspettative di durata in base all'utilizzo tipico.
È inoltre fondamentale considerare i termini di garanzia, che garantiscono che la batteria non si guasti prematuramente o non si deteriori in modo significativo in un periodo specificato. Scegliere una batteria con estensione di garanzia garantisce tranquillità e valore aggiunto in termini di affidabilità a lungo termine.
Profondità di scarica (DoD)
La profondità di scarica (DoD) è un fattore chiave nella scelta di una cella solare, poiché determina la quantità di energia immagazzinata che può essere utilizzata prima di dover essere ricaricata. Maggiore è la percentuale di profondità di scarica, maggiore è l'energia disponibile per la batteria, ma ciò potrebbe influire sulla durata della batteria.
Si consiglia di trovare un equilibrio tra la massimizzazione della capacità disponibile e la preservazione della durata della batteria selezionando un livello DoD coerente con i modelli di consumo energetico quotidiano. Comprendere e adattare la DoD alle tue esigenze specifiche aiuterà a prolungare la durata della batteria.
Posizionamento e ventilazione corretti
Le celle solari devono essere collocate in un'area ben ventilata per evitare il surriscaldamento, che può ridurne l'efficienza e la durata. Idealmente, le celle solari dovrebbero essere installate in un luogo fresco e asciutto, lontano dalla luce solare diretta e da temperature estreme.
Una ventilazione adeguata è essenziale per espellere il calore generato durante il processo di carica e scarica. Una posizione corretta non solo garantisce prestazioni ottimali, ma riduce anche al minimo il rischio di incendio dovuto al surriscaldamento.
Ispezione e pulizia regolari
Le ispezioni di routine del vostro sistema di celle solari sono essenziali per individuare tempestivamente potenziali problemi e per garantire un funzionamento ininterrotto. Controllare regolarmente eventuali segni di danni fisici, perdite o comportamenti insoliti, come surriscaldamento durante la ricarica. Anche la pulizia è fondamentale; assicurarsi che nessuna corrosione o accumulo di sporco sui terminali della batteria possa impedire il corretto contatto elettrico.
Vantaggi delle batterie a pannelli solari
Risparmiare denaro
I pannelli solari possono ridurre significativamente le bollette elettriche. Una volta installati, l'elettricità generata dai pannelli solari durante il giorno può essere utilizzata direttamente per soddisfare il fabbisogno elettrico della propria casa o azienda, riducendo la necessità di acquistare elettricità dalla rete. Nel tempo, la quantità di denaro risparmiata sulle bollette elettriche può coprire il costo di installazione del sistema solare e persino generare un ritorno finanziario.
Risparmio energetico
L’energia solare è una risorsa naturale praticamente infinita e l’utilizzo di pannelli solari per convertire l’energia solare in elettricità aiuta a ridurre la dipendenza dalle fonti energetiche tradizionali come i combustibili fossili. Ciò non solo riduce la pressione sulle risorse limitate della terra, ma contribuisce anche a ridurre il consumo complessivo di energia.
Convertirsi al bio
L'elettricità generata dai pannelli solari è completamente pulita e non produce gas serra o altri inquinanti. Ciò è estremamente importante per mitigare il cambiamento climatico, migliorare la qualità dell’aria e proteggere l’ambiente. Passando all’energia solare, individui e aziende possono ridurre la propria impronta di carbonio e contribuire a un futuro più verde e sostenibile.
Non influenzato da guasti alla rete
Con i pannelli solari installati, una casa o un'azienda può continuare a funzionare anche in caso di interruzione di corrente con l'energia immagazzinata nelle celle solari. Ciò è particolarmente importante nelle aree soggette a frequenti interruzioni di corrente.
Quale opzione di accumulo solare scegliere?
Sistemi energetici accoppiati in corrente continua
La potenza CC dei moduli fotovoltaici viene immagazzinata, tramite un controller, in un banco di batterie e la rete può anche caricare la batteria tramite un convertitore CC-CA bidirezionale. Il punto di raccolta dell'energia è al terminale della batteria CC.
Il principio di funzionamento dell'accoppiamento DC: quando l'impianto fotovoltaico è in funzione, la batteria viene caricata tramite il controller MPPT; quando c'è una richiesta da parte del carico elettrico, la batteria rilascerà la potenza e la corrente verrà impostata dal carico. Il sistema di accumulo è collegato alla rete, se il carico è piccolo e la batteria è carica, l'impianto fotovoltaico può fornire energia alla rete. Quando la potenza del carico è maggiore della potenza FV, la rete e il FV possono fornire energia al carico contemporaneamente. Poiché né la potenza FV né la potenza di carico sono stabili, il bilanciamento dell'energia del sistema dipende dalla batteria.
Sistemi energetici accoppiati in CA
Accoppiamento AC, come mostrato nella figura seguente, la potenza DC proveniente dai moduli fotovoltaici viene convertita in potenza AC tramite un inverter, che viene alimentato direttamente al carico o alla rete, che può anche essere caricato sulla batteria tramite un bi- convertitore bidirezionale DC-AC direzionale. Il punto di raccolta dell'energia è all'estremità CA.
Il principio di funzionamento dell'accoppiamento CA: contiene un sistema di alimentazione fotovoltaico e un sistema di alimentazione a batteria. L'impianto fotovoltaico è costituito da un campo fotovoltaico e da un inverter connesso alla rete; il sistema di batterie è costituito da un banco batterie e da un inverter bidirezionale. Questi due sistemi possono funzionare in modo indipendente senza interferire tra loro, oppure possono essere separati dalla rete per formare un sistema di micro-rete.
Pro e contro
(1) Analizzati dal punto di vista dei costi, l'accoppiamento DC e l'accoppiamento AC sono diversi nella configurazione del sistema di accumulo dell'energia solare. Un sistema accoppiato in corrente continua solitamente comprende un controller, un inverter bidirezionale e un interruttore di commutazione, mentre un sistema accoppiato in corrente alternata prevede un inverter collegato alla rete, un inverter bidirezionale e un armadio di distribuzione dell'alimentazione. Considerando il costo inferiore del controller rispetto all'inverter connesso alla rete, e l'interruttore di commutazione è più economico dell'armadio di distribuzione, il programma accoppiato in DC presenta maggiori vantaggi in termini di attrezzature e costi di installazione, soprattutto quando il programma accoppiato in DC adotta il macchina tutto in uno con controllo integrato e inverter, il suo vantaggio in termini di costi è più evidente.
(2) In termini di applicabilità, i sistemi accoppiati in CC e in CA hanno caratteristiche proprie. Nel sistema accoppiato in CC, il controller, la batteria e l'inverter sono collegati più strettamente per formare una connessione in serie, il che rende il sistema meno flessibile, ma per il sistema off-grid di nuova costruzione è in grado di personalizzare il design in base al la potenza di carico specifica dell'utente e la richiesta di potenza, che è più applicabile. Tuttavia, i sistemi accoppiati in CC sono generalmente adatti per piccoli sistemi da 500 kW e inferiori. Al contrario, i sistemi accoppiati in CA offrono una maggiore flessibilità grazie al collegamento in parallelo dell’inverter collegato alla rete, delle batterie e dell’inverter bidirezionale. Per i casi in cui un sistema fotovoltaico è già installato e si desidera aggiungere un sistema di accumulo, l'accoppiamento CA sarebbe più appropriato in quanto consente successive aggiunte di batterie e inverter bidirezionali senza influenzare la configurazione del sistema fotovoltaico esistente.
(3) I sistemi accoppiati in corrente continua e quelli accoppiati in corrente alternata presentano ciascuno vantaggi e svantaggi in termini di confronto dell'efficienza. Se il consumo elettrico diurno dell'utente è maggiore del consumo elettrico notturno, il sistema accoppiato in CA è più appropriato perché i moduli fotovoltaici possono essere forniti direttamente al carico tramite l'inverter connesso alla rete, con un'efficienza superiore al 96%. D'altro canto, per gli utenti che utilizzano meno elettricità durante il giorno e di più durante la notte, un sistema accoppiato in corrente continua è più vantaggioso perché l'energia fotovoltaica può essere immagazzinata direttamente nella batteria tramite il controller, con un'efficienza pari a circa il 95% o più. I sistemi accoppiati in CA in questo caso richiedono due conversioni di energia: la potenza CC generata dal fotovoltaico viene prima convertita in potenza CA e quindi riconvertita in potenza CC per l'accumulo tramite un inverter bidirezionale, con conseguente efficienza inferiore di circa il 90%.
Quanto costano le celle solari?
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Tipologia
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Taglia
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costi
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|---|---|---|
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acido al piombo
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Comuni batterie per auto elettriche o batterie di avviamento
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$ 250 / kWh
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Agli ioni di litio
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Gruppo 24- Gruppo 27
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$ 800 / kWh
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Batteria di flusso
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È un grande contenitore.
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$ 350/kWh
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Marche di batterie solari
Noi di Keheng, uno dei principali produttori di batterie agli ioni di litio in Cina, sappiamo che sul mercato sono presenti molti ottimi marchi di celle solari. Questi marchi includono, ma non sono limitati a, SunPower, LG, Panasonic, Canadian Solar, Trina Solar, Jinko Solar, Tesla e molti altri. Ogni marchio ha i suoi punti di forza e le sue caratteristiche uniche, offrendo ai consumatori di tutto il mondo una vasta gamma di scelte.
Tuttavia, in questo mercato altamente competitivo, noi, Keheng, restiamo impegnati a fornire ai nostri clienti batterie e pacchi batteria agli ioni di litio della massima qualità, con particolare attenzione all'innovazione e alla qualità. I nostri impianti di produzione includono una fabbrica di batterie dedicata e un impianto di pacchi batterie, che ci consentono di fornire una gamma diversificata di soluzioni di energia a batteria per una varietà di progetti.
I nostri prodotti hanno ricevuto numerose certificazioni come MSDS, UN38.3, IEC, UL, CB e ISO9001:2015. Che tu stia cercando batterie per veicoli elettrici, batterie industriali o batterie per l'accumulo di energia, possiamo soddisfare ogni tua esigenza.
Di cosa sono fatti gli altri tipi di celle solari?
Celle in silicio monocristallino
Il silicio monocristallino è un cristallo con un orientamento del reticolo sostanzialmente identico, ha un reticolo di diamante, cristalli duri e fragili, lucentezza metallica e può condurre elettricità, ma la conduttività non è buona come quella del metallo e con l'aumento della temperatura diventa un buon materiale semiconduttore.
Il processo di produzione delle celle solari in silicio monocristallino è elevato, quindi il silicio monocristallino è costoso.
Celle in silicio policristallino
La produzione di celle solari in silicio policristallino è uguale a quella delle celle in silicio monocristallino, o anche più grandi, ed è uno dei prodotti principali nel mercato delle celle fotovoltaiche. Rispetto alle batterie al silicio monocristallino, i prezzi del silicio policristallino sono inferiori. L'efficienza di conversione dei moduli delle batterie commerciali al silicio policristallino è generalmente del 12% ~ 14% ed è stata prodotta fino al 17% ~ 19.8% dell'efficienza di conversione del silicio policristallino. Le proprietà dei semiconduttori sono estremamente importanti per ottenere ottimi materiali semiconduttori, ma tracce di impurità possono influenzarne notevolmente la conduttività elettrica.
Celle solari in silicio amorfo
Le batterie al silicio amorfo sono economiche e facili da realizzare in una produzione su larga scala, ma l'efficienza di conversione fotoelettrica è bassa, la stabilità non è buona come quella del silicio cristallino e l'efficienza della batteria è bassa e decade con il tempo.
Celle solari a film sottile
Materiali per celle solari a film sottile multicomposto per sali inorganici, inclusi composti di arseniuro di gallio Ⅲ-V, solfuro di cadmio, tellururo di cadmio e batterie a film sottile di seleniuro di rame indio. Poiché il semiconduttore composto è più o meno tossico, è facile causare inquinamento ambientale, quindi la produzione è piccola e spesso utilizzata in alcune occasioni speciali.
2 pensieri riguardo “Una guida completa alla tecnologia delle batterie solari”
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