Introdução
Uma célula solar é um dispositivo fotovoltaico semicondutor que utiliza o efeito fotovoltaico para converter sistema de energia solar diretamente em eletricidade. É principalmente um dispositivo fotovoltaico feito utilizando o princípio da junção PN semicondutora e pode converter a energia solar em sua superfície em energia elétrica sob irradiação solar, e a eficiência de conversão é alta, por isso é chamada de célula solar.
Como funcionam as células solares
A energia solar é uma espécie de energia radiante, o aproveitamento da geração de energia solar precisa ser convertido em energia elétrica, que deve ser com o auxílio de conversores de energia. Existem duas maneiras de gerar energia solar, uma é o método de conversão luz – calor – eletricidade, e a outra é a conversão direta de luz – eletricidade.
① Método de conversão luz – calor – eletricidade usando radiação solar para gerar eletricidade, geralmente pelo coletor solar será absorvido pela energia térmica convertida em vapor, e então acionará o gerador de turbina para gerar eletricidade.
② método de conversão direta fotoelétrica usando o efeito fotoelétrico será convertido diretamente em energia de radiação solar em eletricidade e luz – o dispositivo básico é a conversão de células solares.
Como está o mercado de células solares hoje?
Uma célula solar é um dispositivo que utiliza energia luminosa para convertê-la em eletricidade e tem uma ampla gama de possibilidades de aplicação. Atualmente, as células solares são utilizadas em uma ampla gama de aplicações domésticas e industriais, incluindo sistemas solares de varanda, armazenamento de energia industrial comercial.
O uso de células solares está se tornando cada vez mais comum, principalmente graças aos seguintes fatores:
1. Energia renovável: a energia solar é uma fonte de energia limpa e amiga do ambiente, pois não produz gases com efeito de estufa e poluentes atmosféricos em comparação com os combustíveis fósseis tradicionais.
2. Redução de custos: com o avanço da tecnologia e o efeito de escala, o custo de fabricação das células solares continua a diminuir.
3. Apoio político: o estado introduziu medidas políticas para incentivar o desenvolvimento de energias renováveis, tais como políticas de subsídios e incentivos fiscais. Este apoio político à indústria solar proporciona um ambiente favorável ao desenvolvimento.
Tipos de bateria solar
Bateria de chumbo ácido
As baterias de chumbo-ácido têm sido um pilar da indústria de armazenamento de energia há décadas, conhecidas pela sua confiabilidade e economia. Existem dois tipos principais de baterias de chumbo-ácido: baterias de chumbo-ácido inundadas e baterias de chumbo-ácido seladas.
Baterias de chumbo-ácido inundadas requerem manutenção regular para verificar os níveis de água e garantir um desempenho ideal. Por outro lado, as baterias seladas de chumbo-ácido, incluindo tapetes de vidro absorvente (AGM) e baterias de gel, são opções livres de manutenção que oferecem maior segurança e versatilidade.
Fosfato de íon-lítio-ferro (LiFePO4) e óxido de íon-lítio-níquel-cobalto (NMC)
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Sistema de armazenamento de energia tudo-em-umRecipiente do sistema de armazenamento de energia da bateria | BESS
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Sistema de armazenamento de energia tudo-em-um
665 volts de baterias solares do bloco da bateria do sistema ESS Lifepo4 do armazenamento de energia da bateria
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48V 400Ah 20KW LiFePO4 Bateria de Rack de Servidor Bateria de Lítio Sistema de Armazenamento de Energia
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Bateria de lítio 5Kw 5Kwh LiFePO4 Bateria Powerwall com inversor tudo em um - KHLiTech ESS
As baterias de íon-lítio ganharam popularidade nos últimos anos devido à sua maior densidade de energia, maior vida útil e menor peso do que as baterias convencionais de chumbo-ácido. Entre as variantes de íons de lítio adequadas para aplicações solares, as baterias de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) são conhecidas por sua excelente estabilidade térmica e recursos de segurança. Outra variante digna de nota é a bateria de lítio de níquel-manganês-óxido de cobalto (NMC), que equilibra alta densidade de energia com capacidade de energia e é ideal para aplicações solares exigentes.
Bateria de fluxo fluido
As baterias de fluxo fluido são uma abordagem inovadora para armazenamento de energia, oferecendo vantagens exclusivas, como escalabilidade e ciclo de vida longo. O que diferencia as baterias de fluxo redox de vanádio neste campo é sua capacidade de dissociar potência e energia, permitindo flexibilidade para personalizá-las de acordo com os requisitos de um sistema solar específico. As células de fluxo líquido são excelentes em aplicações que exigem longos tempos de armazenamento ou descargas profundas frequentes, tornando-as ideais para instalações solares conectadas à rede projetadas para máxima eficiência.
Como escolher as melhores células solares para as suas necessidades?
Capacidade e Voltagem
A escolha da bateria solar certa requer a consideração dos requisitos de capacidade e tensão de um sistema solar específico. A capacidade geralmente é medida em quilowatts-hora (kWh) e indica quanta energia a bateria pode armazenar. A capacidade da bateria deve corresponder aos seus padrões de consumo de energia para garantir uma fonte de alimentação confiável.
Também é fundamental avaliar os requisitos de tensão para compatibilidade do painel solar e do inversor. As classificações de tensão adequadas garantem uma transferência eficiente de energia entre os componentes e otimizam o desempenho do sistema.
Ciclo de vida e garantia
O ciclo de vida é o número de ciclos de carga/descarga que uma célula solar pode sofrer enquanto mantém seu nível de desempenho ao longo do tempo. Quanto maior o ciclo de vida, melhor será a durabilidade e a relação custo-benefício no longo prazo. Ao escolher uma bateria solar, é importante verificar as instruções do fabricante quanto às expectativas de ciclo de vida com base no uso típico.
Também é fundamental considerar os termos da garantia, que garantem que a bateria não falhará prematuramente ou se deteriorará significativamente durante um período especificado. A escolha de uma bateria com garantia estendida proporciona tranquilidade e valor agregado em termos de confiabilidade a longo prazo.
Profundidade de descarga (DoD)
A profundidade de descarga (DoD) é um fator chave na escolha de uma célula solar, pois determina quanto da energia armazenada pode ser utilizada antes de precisar ser recarregada. Quanto maior a porcentagem de Profundidade de Descarga, mais energia estará disponível para a bateria, mas poderá afetar sua vida útil.
Recomenda-se encontrar um equilíbrio entre maximizar a capacidade disponível e preservar a vida útil da bateria, selecionando um nível DoD que seja consistente com seus padrões diários de consumo de energia. Compreender e adaptar o DoD às suas necessidades específicas ajudará a prolongar o ciclo de vida da sua bateria.
Colocação e ventilação adequadas
As células solares devem ser colocadas em uma área bem ventilada para evitar superaquecimento, o que pode reduzir sua eficiência e vida útil. Idealmente, as células solares devem ser instaladas em local fresco e seco, longe da luz solar direta e de temperaturas extremas.
A ventilação adequada é essencial para expelir o calor gerado durante o processo de carga e descarga. A localização adequada não só garante um desempenho ideal, mas também minimiza o risco de incêndio devido ao superaquecimento.
Inspeção e limpeza regulares
As inspeções de rotina do seu sistema de células solares são essenciais para a detecção precoce de possíveis problemas e para garantir uma operação ininterrupta. Verifique regularmente se há sinais de danos físicos, vazamentos ou comportamento incomum, como superaquecimento durante o carregamento. A limpeza também é crítica; certifique-se de que nenhum acúmulo de corrosão ou sujeira nos terminais da bateria possa impedir o contato elétrico adequado.
Vantagens das baterias de painel solar
Economize dinheiro
Os painéis solares podem reduzir significativamente as contas de eletricidade. Uma vez instalada, a eletricidade gerada pelos painéis solares durante o dia pode ser utilizada diretamente para atender às necessidades de eletricidade da sua casa ou empresa, reduzindo a necessidade de aquisição de eletricidade da rede. Com o tempo, o valor economizado nas contas de luz pode cobrir o custo de instalação do sistema solar e até gerar retorno financeiro.
Economia de Energia
A energia solar é um recurso natural praticamente infinito e a utilização de painéis solares para converter energia solar em eletricidade ajuda a reduzir a dependência de fontes de energia tradicionais, como os combustíveis fósseis. Isto não só reduz a pressão sobre os recursos finitos da Terra, mas também ajuda a reduzir o consumo global de energia.
Indo verde
A eletricidade gerada pelos painéis solares é completamente limpa e não produz gases de efeito estufa ou outros poluentes. Isto é extremamente importante para mitigar as alterações climáticas, melhorar a qualidade do ar e proteger o ambiente. Ao adotar a energia solar, indivíduos e empresas podem reduzir a sua pegada de carbono e contribuir para um futuro mais verde e sustentável.
Não afetado por falhas na rede
Com painéis solares instalados, uma casa ou empresa pode continuar a funcionar mesmo em caso de queda de energia, com a energia armazenada nas células solares. Isto é especialmente importante em áreas que enfrentam cortes de energia frequentes.
Qual opção de armazenamento solar escolher?
Sistemas de energia acoplados a CC
A energia CC dos módulos fotovoltaicos é armazenada, através de um controlador, num banco de baterias, e a rede também pode carregar a bateria através de um conversor CC-CA bidirecional. O ponto de encontro da energia está no terminal da bateria DC.
O princípio de funcionamento do acoplamento DC: quando o sistema fotovoltaico está funcionando, a bateria é carregada através do controlador MPPT; quando há demanda da carga elétrica, a bateria libera energia e a corrente é definida pela carga. O sistema de armazenamento está conectado à rede, se a carga for pequena e a bateria estiver cheia, o sistema fotovoltaico pode fornecer energia à rede. Quando a potência da carga é maior que a potência fotovoltaica, a rede e o fotovoltaico podem fornecer energia à carga ao mesmo tempo. Como nem a potência fotovoltaica nem a potência da carga são estáveis, depende da bateria para equilibrar a energia do sistema.
Sistemas de energia acoplados a CA
No acoplamento CA, conforme mostrado na figura abaixo, a energia CC dos módulos fotovoltaicos é convertida em energia CA através de um inversor, que é alimentado diretamente na carga ou na rede, que também pode ser carregado na bateria através de um bi- conversor bidirecional DC-AC direcional. O ponto de agrupamento de energia está na extremidade AC.
O princípio de funcionamento do acoplamento CA: contém um sistema de alimentação fotovoltaica e um sistema de alimentação de bateria. O sistema fotovoltaico consiste em um conjunto fotovoltaico e um inversor conectado à rede; o sistema de baterias consiste em um banco de baterias e um inversor bidirecional. Esses dois sistemas podem operar de forma independente, sem interferir um no outro, ou podem ser separados da rede para formar um sistema de microrrede.
Pros And Cons
(1) Analisado do ponto de vista do custo, o acoplamento DC e o acoplamento AC são diferentes na configuração do sistema de armazenamento de energia solar. Um sistema acoplado a CC geralmente inclui um controlador, um inversor bidirecional e uma chave de comutação, enquanto um sistema acoplado a CA envolve um inversor conectado à rede, um inversor bidirecional e um gabinete de distribuição de energia. Considerando o menor custo do controlador em comparação ao inversor conectado à rede, e a chave seccionadora é mais econômica que o gabinete de distribuição, o programa acoplado em CC apresenta mais vantagens em equipamentos e custos de instalação, principalmente quando o programa acoplado em CC adota o controle integrado e máquina multifuncional inversora, sua vantagem de custo é mais óbvia.
(2) Em termos de aplicabilidade, os sistemas acoplados em CC e em CA possuem características próprias. No sistema acoplado CC, o controlador, a bateria e o inversor estão mais intimamente conectados para formar uma conexão em série, o que torna o sistema menos flexível, mas para o sistema fora da rede recém-construído, é possível personalizar o projeto de acordo com o potência de carga específica do usuário e demanda de energia, que é mais aplicável. No entanto, os sistemas acoplados em CC são geralmente adequados para sistemas pequenos de 500 kW e menos. Em contraste, os sistemas acoplados CA oferecem maior flexibilidade devido à conexão paralela do inversor conectado à rede, baterias e inversor bidirecional. Para os casos em que um sistema fotovoltaico já está instalado e se deseja adicionar um sistema de armazenamento, o acoplamento CA seria mais apropriado, pois permite adições posteriores de baterias e inversores bidirecionais sem afetar a configuração do sistema fotovoltaico existente.
(3) Os sistemas acoplados em CC e em CA têm vantagens e desvantagens em termos de comparações de eficiência. Se o consumo diurno de eletricidade do usuário for maior que o consumo noturno de eletricidade, o sistema acoplado CA é mais apropriado porque os módulos fotovoltaicos podem ser fornecidos diretamente à carga através do inversor conectado à rede, resultando em uma eficiência superior a 96%. Por outro lado, para utilizadores que utilizam menos eletricidade durante o dia e mais à noite, um sistema acoplado em CC é mais favorável porque a energia fotovoltaica pode ser armazenada diretamente na bateria através do controlador, resultando numa eficiência de cerca de 95%. ou mais. Os sistemas acoplados a CA, neste caso, requerem duas conversões de energia – a energia CC gerada pelo fotovoltaico é primeiro convertida em energia CA e depois convertida novamente em energia CC para armazenamento através de um inversor bidirecional, resultando em uma eficiência inferior de cerca de 90%.
Quanto custam as células solares?
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Formato
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Tamanho
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custos
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|---|---|---|
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chumbo ácido
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Baterias comuns de carros elétricos ou baterias de arranque
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$ 250 / kWh
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Li-ion
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Grupo 24 - Grupo 27
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$ 800 / kWh
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Bateria de fluxo
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É um contêiner grande.
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US$ 350/kWh
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Marcas de baterias solares
Na Keheng, fabricante líder de baterias de íon-lítio na China, entendemos que existem muitas marcas excelentes de células solares no mercado. Essas marcas incluem, mas não estão limitadas a, SunPower, LG, Panasonic, Canadian Solar, Trina Solar, Jinko Solar, Tesla e muitas mais. Cada marca tem seus pontos fortes e características únicas, proporcionando aos consumidores de todo o mundo uma grande variedade de opções.
No entanto, neste mercado altamente competitivo, nós, Keheng, continuamos comprometidos em fornecer aos nossos clientes baterias e conjuntos de baterias de íon de lítio da mais alta qualidade, com foco na inovação e qualidade. Nossas instalações de fabricação incluem uma fábrica de baterias dedicada e uma instalação de baterias, o que nos permite fornecer uma ampla gama de soluções de energia de baterias para uma variedade de projetos.
Nossos produtos receberam inúmeras certificações, como MSDS, UN38.3, IEC, UL, CB e ISO9001:2015. Quer você esteja procurando baterias para veículos elétricos, baterias industriais ou baterias de armazenamento de energia, podemos atender a todas as suas necessidades.
De que são feitos outros tipos de células solares?
Células de silício monocristalino
O silício monocristalino é um cristal com orientação de rede basicamente idêntica, possui uma rede de diamante, cristais duros e quebradiços, brilho metálico e pode conduzir eletricidade, mas a condutividade não é tão boa quanto a do metal e, com o aumento da temperatura, é um bom material semicondutor.
O processo de fabricação de células solares de silício monocristalino é alto, então o silício monocristalino é caro.
Células de silício policristalino
A produção de células solares de silício policristalino é igual às células de silício monocristalino, ou ainda maior, é um dos principais produtos do mercado de células fotovoltaicas. Em comparação com as baterias de silício monocristalino, os preços do silício policristalino são mais baixos. A eficiência de conversão do módulo de bateria de silício policristalino comercial é geralmente de 12% a 14% e foi produzida até 17% a 19.8% de eficiência de conversão de silício policristalino. As propriedades dos semicondutores são extremamente importantes para materiais semicondutores excelentes, mas vestígios de impurezas podem afetar significativamente sua condutividade elétrica.
Células solares de silício amorfo
As baterias de silício amorfo são baratas e fáceis de produzir em larga escala, mas a eficiência de conversão fotoelétrica é baixa, a estabilidade não é tão boa quanto a do silício cristalino e a eficiência da bateria é baixa e diminui com o tempo.
Células solares de filme fino
Materiais de células solares de película fina multicompostos para sais inorgânicos, incluindo compostos de arsenieto de gálio Ⅲ-V, sulfeto de cádmio, telureto de cádmio e baterias de película fina de seleneto de cobre e índio. Devido ao composto semicondutor ser mais ou menos tóxico, fácil de causar poluição ambiental, por isso a produção é pequena, sendo frequentemente utilizada em algumas ocasiões especiais.
2 reflexões sobre “Um guia abrangente para tecnologia de bateria solar”
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