כמה פאנלים סולאריים בית צריך להניע?

המעבר לשמש מעצב מחדש את אופן הפעולה של בתים, אך קביעת המספר הנכון של הפאנלים הסולאריים לבית דורשת איזון בין גורמים טכניים, גיאוגרפיים וכלכליים.

מאמר זה מספק ניתוח מקיף של המשתנים המעורבים, ומספק תובנות ניתנות לפעולה לבעלי בתים ובעלי עניין בתעשייה.

1.1 צריכת אנרגיה ביתית

הבסיס לכל תכנון מערכות סולאריות הוא הבנת הביקוש לאנרגיה יומית. הבית האמריקני הממוצע צורך 10,632 קוט"ש בשנה, שמשווה ל 29 קוט"ש ליום. עם זאת, הרבה תלוי בגורמים כמו:

שימוש במכשירים: מכשירים עתירי אנרגיה כמו מזגנים, כלי רכב חשמליים (EVS) או משאבות בריכה מגדילים את הביקוש.

מספר האנשים המתגוררים בבית: בתים גדולים יותר עם יותר אנשים צורכים בדרך כלל יותר חשמל.

יעילות אנרגטית: בתים מבודדים היטב עם מכשירים מוסמכים על כוכבי אנרגיה יכולים להפחית את הביקוש הבסיסי.

לדוגמה, 2, 000- מ"ר. Ft. Home עם ארבעה תושבים עשוי לדרוש 35-40 kWh ליום, בעוד בית קטן יותר עם שדרוגים חסכוניים באנרגיה עשוי להשתמש ב- 20-25 kWh ליום.

1.2 גיאוגרפיה והקרנות סולארית

חשמל מפאנלים סולאריים מבוסס על שעות אור שמש שיא (PSH), המשתנות לפי אזור. PSH מתייחס למספר השעות שמשוות לשעות השמש המלאות ביום (1, 000 w\/㎡). שיקולי המפתח כוללים:

קו רוחב: אזורים קרובים יותר לקו המשווה (למשל, אריזונה, אוסטרליה) מקבלים יותר שעות שמש שיא (PSH) (6-7 H\/D) מאשר אזורים צפוניים (למשל, גרמניה, קנדה) (3-4 h\/d).

אקלים: כיסוי ענן וריאציות עונתיות יכולות להשפיע על העקביות של שעות שמש שיא. לדוגמה, קיץ גשום בפלורידה יכול להפחית באופן זמני את שעות השמש השיא.

אוריינטציה של גג: גגות הפונים לדרום בחצי הכדור הצפוני ממקסמים את אור השמש.

בעזרת מחשבון PV Watts ממעבדת האנרגיה המתחדשת הלאומית (NREL), בעלי בתים יכולים להעריך פוטנציאל סולארי מקומי. לדוגמה, בית במיאמי (5.5 שעות סולאריות\/ד ') דורש פחות פאנלים מאשר בית בסיאטל (3.5 שעות סולאריות\/ד').

1.3 יעילות וטכנולוגיה של פאנל סולארי

פאנלים סולאריים מודרניים נעים בין 250-400 w לכל לוח, עם יעילות של 18-22% עבור דגמי סיליקון מונוקריסטליים סטנדרטיים. יעילות של אפשרויות יעילות גבוהות יותר, כגון תאי HeteroJunction (HJT) או מגע אחורי (BC), יכולה לעלות על 24%.

טכנולוגיית BC: עם יעילות של עד 24.8% וביפיות של עד 8 0%, לונלים של Longi Green Energy BC 2.0 הם אידיאליים למקסום ייצור הכוח במרחבים מוגבלים.

טכנולוגיות מתפתחות: תאי טנדם של Perovskite-Silicon, עם יעילות המעבדה העולה על 34%, מקיימים הבטחה להפחתת מספר הפאנלים, אך עדיין נמצאים בשלב המסחור.

1.4 אחסון אנרגיה ואינטראקציה ברשת

אחסון אנרגיית סוללות: מערכות כמו Tesla PowerWall יכולות לאחסן כוח עודף לשימוש בלילה, ולהפחית את ההסתמכות על הרשת. סוללה טיפוסית של 10 קוט"ש יכולה לקזז 30% עד 50% מהביקוש בלילה, ומאפשר מערך לוחות קטן יותר.

מדידת נטו: לאזורים רבים יש מדיניות המאפשרת לבעלי בתים לקבל סבסוד להאכיל עודף כוח סולארי לרשת, ומזער את הצורך בהסתפקות עצמית מלאה.

שלב 1: קבע את צרכי האנרגיה השנתיים

הכפל שימוש בחשמל יומי ב- 365 יום. לבית שמשתמש ב -30 קוט"ש\/ד:

30 קוט"ש\/D × 365 D=10, 950 קוט"ש\/שנה.

שלב 2: חישוב יעילות המערכת

מערכות סולאריות מאבדות אנרגיה בגלל חום, הפסדי קו והפסדי מהפך. אנו משתמשים בגורם מגרד שמרני של 75-85%. קח דוגמא 10,950 קוט"ש בשנה:

1 0, 950 קוט"ש \/ 0. 8=13, 687 קוט"ש (דרישה שנתית מותאמת).

שלב 3: חישוב פלט לוח

באמצעות לוחות 500W במיקום 5- שעה ליום (PSH):

פלט יומי לפאנל: 500W × 5 H=2. 5 קוט"ש.

פלט שנתי לפאנל: 2.5 קוט"ש\/D × 365 D=912. 5 קוט"ש.

שלב 4: קבע את מספר הפאנלים

מחלקים את הביקוש המותאם על ידי תפוקת הפאנל השנתית:

13,687 קוט"ש \/ 912.5 קוט"ש=לוחות ≈ 15 לוחות.

בסך הכל, 15 פאנלים סולאריים יכולים לענות על צרכי החשמל של משק הבית.

מקרה 1: מיאמי, פלורידה (קרינה גבוהה)

ביקוש חשמל יומי: 30 קוט"ש.

משך החשמל הממוצע היומי: 5.5 שעות.

סוג לוח סולארי:400W סיליקון מונוקריסטלי.

תוצאה: 18 פאנלים סולאריים (3 0 kWh\/יום ÷ (400W × 5.5H × 0.8) ≈ 18 חלק.

מקרה 2: ברלין, גרמניה (קרינה בינונית)

ביקוש חשמל יומי: 25 קוט"ש.

משך החשמל הממוצע היומי: 3.8 שעות.

סוג לוח סולארי: 350 וולט תאי סולארי של 350W.

תוצאה: 24 לוחות סולאריים (25 קוט"ש\/d ÷ (35 0 W × 3.8H × 0.8) ≈ 24 חלק.

מקרה 3: תא הנוסעים מחוץ לרשת (עם אחסון אנרגיה)

דרישת חשמל יומית: 15 קוט"ש.

PSH: 4.5.

סוג מודול: 320 W.

סוללה: סוללת ליתיום-יון של 12 קוט"ש.

תוצאה: 14 מודולים (15 קוט"ש\/d ÷ (32 0 W × 4.5 שעות × 0.8) ≈ 14 חלק.

4.1 התקדמות טכנולוגית

שילוב perovskite: חברות כמו Longi Green Energy בודקות תאי טנדם perovskite-silicon עם יעילות של עד 34.6%, אשר צפוי לחצות את הביקוש למודול עד 2030.

תאי BC: BC 2 של LONGI. 0 מודולים מותאמים למערכות רכובות קרקע, עם יעילות יעד של 27.81% לעיצובים של צומת בודד.

4.2 מדיניות וכלכלה

השפעת תעריף: הסכם התעריף של סין-ארה"ב 2025 מסיר 104% מכסים על פאנלים סולאריים סיניים, ומפחית את עלויות הפאנל על ידי 15-20%. עם זאת, התעריף המוצע של 920% על חומרי אנודה סוללה עשוי להגדיל את עלויות האחסון.

סובסידיות: 60 מיליון אירו 2025 תוכנית סולארית על גג מספקת סבסוד של 160 אירו לקילוואט למערכות פחות או שווה ל -10 קילוואט, תוך התמרצות אימוץ מגורים.

4.3 קיימות ושילוב רשת

טביעת רגל פחמן: מנגנון התאמת גבול הפחמן של האיחוד האירופי (CBAM) דורש פאנלים סולאריים מיובאים כדי לעמוד בתקן פליטות של פחות או שווה ל -400 ק"ג · CO2\/קילוואט, העדיף ייצור פחמן נמוך.

רשת חכמה: מערכות מונעות AI מייטמות את זרימת האנרגיה, ומאפשרות למשקי בית למכור כוח עודף במהלך הביקוש לשיא, מה שמפחית עוד יותר את ההסתמכות על מערכי פאנלים סולאריים גדולים.

5.1 עלויות ראשוניות

הפיתרון: מינוף זיכוי מס (למשל, 30% ITC בארה"ב) ואפשרויות מימון להפחתת עלויות מראש. מערכת $ 20, 000, אם אשראי של 30%, בעלות של 14 $, 000, יכול לחסוך 1,200 $ עד 2 $, 000 לשנה על חשבונות חשמל.

5.2 אילוצי שטח

הפיתרון: בחר פאנלים סולאריים בעלי יעילות גבוהה או הרכבה אנכית כדי למקסם את ייצור הכוח בתוך שטח גג מוגבל. לדוגמה, לוח השמש 400- Watt תופס 20-30% פחות מקום מאשר א300- דגם וואט.

5.3 שינויי מזג אוויר

הפיתרון: באזורים עם אור שמש לא אחיד, שלב סולארי עם טורבינות רוח או חימום גיאותרמי. באזורים מעוננים מערכות אחסון סוללות מבטיחות אמינות.

מספר הפאנלים הסולאריים הנדרשים להפעלת בית אינו מוגדר באבן. זה תלוי בצריכת אנרגיה, במיקום גיאוגרפי, יעילות פאנל סולארי ועיצוב מערכות. הבית האמריקני הטיפוסי דורש חתיכה 15-25, אך התקדמות טכנולוגית (למשל, perovskites, תאי BC) ותמיכה במדיניות (למשל, מחירי חשמל, סובסידיות) מעצבים מחדש את הנוף. פאנלים סולאריים בעלי יעילות העולה על 30% ושילוב רשת חכמה יותר עשויים להפחית את מספר הפאנלים הסולאריים הדרושים כדי להניע את הבית עד 2030. 50% יותר פאנלים סולאריים, מה שהופך את השמש לנגיש יותר. ככל שהתעשייה גדלה, על בעלי בתים לאזן בין השקעות מקדימות עם יעדי קיימות לטווח הארוך, להבטיח שהמערכות שלהם הן חסכוניות והן חסכוניות בעתיד.

המלצות סופיות:

ערכו ביקורת אנרגיה ביתית כדי לזהות דפוסי צריכה.

השתמש בכלי ה- PV Watts של מעבדת האנרגיה המתחדשת (NREL) כדי להעריך פוטנציאל סולארי מקומי.

קבע עדיפות לוחות סולאריים בעלי יעילות גבוהה ומערכות אחסון אנרגיה לביצועים מיטביים.

נצל את התמריצים המקומיים לקיזוז עלויות ההתקנה.

על ידי אימוץ אסטרטגיות אלה, משקי הבית יכולים לנצל את מלוא הפוטנציאל של השמש תוך תרומה לעתיד אנרגיה נקי יותר ועמידה יותר.