Päikesepaneel: erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Sirvi ajalugu interaktiivselt
← Vanem muudatusUuem muudatus →
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VisuaalneVikitekst
P pisitoimetamine using AWB
Resümee puudub
1. rida: 1. rida:
[[Pilt:From a solar cell to a PV system.svg|pisi|400px|Fotoelektrilise süsteemi (''PV-system'') võimalikud komponendid: <br>''Solar Cell'' – '''päikeseelement''', ''Solar Module'' – '''päikesemoodul''', <br>''Solar Panel'' – '''päikesepaneel''', ''Solar Array'' – '''paneelide massiiv''']]
[[Pilt:Solar panels in Ogiinuur.jpg|pisi|300px|24 päikesepaneelist koosnev paigaldis Mongoolias]]
[[Pilt:Polycristalline-silicon-wafer 20060626 578.jpg|pisi|[[Polükristalliline räni|Polükristallilisest ränist]] elementidest koosnev PV-moodul]]


'''Päikesepatarei''' on [[päikesekiirgus]]t muundav [[elektrienergia]] allikas, mis on moodustatud [[päikeseelement]]idest ehk fotogalvaanilistest elementidest ([[inglise keel]]es ''photovoltaic cell'', lühend ''PV cell'').
[[Pilt:Soldering Solar Cells 2.JPG|pisi|Kodukootud päikesepaneel individuaalsetest [[päikeseelement]]idest]]
== Üldiseloomustus ==
Päikesepatarei algne komponent (vähim koostisosa) on [[päikeseelement]] – suurepinnaline [[fotoelement]], mis muundab [[päikesekiirgus]]e energiat vahetult [[elektrienergia]]ks. Ühe elemendi [[elektripinge|pinge]] on 0,5–0,6 V ja saadava [[elektrivool]]u tugevus oleneb peamiselt elemendi valgust neelava pinna mõõtmetest, kuid ka kasutatavatest pooljuhtmaterjalidest ja elemendi ehitusest.


Suuremate pinge- ja vooluväärtustega elektritoiteallika saamiseks ühendatakse elemendid patareiks, mida nimetatakse päikesemooduliks või -paneeliks. Moodulite võimsus võib olla mõnest millivatist kuni mõnesaja vatini. Kõige väiksemaid päikesepatareisid kasutatakse [[käekell]]ades ja [[kalkulaator]]ites, suuremaid näiteks akuga välisvalgustites.
'''Päikesepatarei''' (ka '''päikesepaneel''') koosneb [[päikeseelement]]idest ehk fotogalvaanilistest elementidest. Päikesepaneele kasutatakse komponentidena suuremates päikesepatarei maatriksites, mille abil toodetake [[päikeseenergia]]t nii kodus kasutamiseks kui ka [[elektrivõrk|võrku]] müümiseks. Tüüpiliselt on päikesepaneelide elektriline [[võimsus]] 100–320 [[vatt]]i ja väljastatav [[elektrivool|vool]] on [[alalisvool]]. Päikesepaneelide oluline näitaja on nende [[kasutegur|efektiivsus]]: näiteks 8% efektiivsuse ja 230 W võimsusega päikesepaneel on [[pindala]]lt kaks korda suurem kui sama võimas, aga 16% efektiivsusega paneel. Kaubanduslikult müüdavate paneelide efektiivsus varieerub vahemikus 15–20 protsenti ning arendatavad tehnoloogiad lubavad ka efektiivsust üle 30 protsendi. Kuna päikesepaneelid toodavad piiratud hulgal energiat, siis enamik süsteeme koosneb mitmest päikesepaneelist. Sellised süsteemid võivad sisaldada ka akusüsteemi energia hoiustamiseks, [[inverter]]it, et alalisvoolu [[vahelduvvool]]uks muundada, ja päikesejälgijat (ingl ''solar tracker''), et paneelidest maksimaalselt energiat ammutada.


Suurepinnalisi (enamasti kuni 1 m<sup>2</sup>) mooduleid nimetatakse harilikult päikesepaneelideks, ka PA-paneelideks (nt 36-elemendiline paneel, 830×675×33 mm, 12 V, 100 W). Päikesepaneelid võivad koosneda mitmest moodulist. Paneelid ühendatakse omakorda vajaliku pinge saamiseks jadamisi ja elemendijadad vajaliku võimsuse saamiseks rööbiti. Niisugused päikesepaneelidest moodustatud patareid paigaldatakse näiteks hoonete katusele.
==Teooria ja ehitus==
{{Vaata ka|Päikeseelement}}


Päikesepaneelidest moodustatud patarei on võimalik ühendada kohaliku [[vahelduvvool]]uvõrguga. Et päikesemoodulid ja -paneelid on [[alalisvool]]uallikad, ühendatakse nad vahelduvooluvõrku läbi [[vaheldi]] ehk inverteri. Niisuguse muundusseadme abil on võimalik saada [[elektritarviti]]tele vajalikku vahelduvvoolu ka eraldi päikesepatareist. Harilikult kuulub siis fotoelektrilisse ehk PA-süsteemi energiasalvestina [[akupatarei]], samuti mõõte- ja lülitamisseadised.
Päikesepaneelid, mis koosnevad päikeseelementidest, muundavad valgusenergiat elektrienergiaks, kasutades ära [[fotoefekt]]i. Suurem osa päikeseelemente põhineb erinevatel kristalliseeritud [[räni]] kasutavatel tehnoloogiatel. Enamik päikeseelemente on jäigad ja purunevad kergesti, seega tuleb neid kaitsta mehaaniliste kahjustuste ning ilmastikuolude eest. Leidub ka painduvaid päikeseelemente, kuid need on vähem levinud. Esimesed päikeseelemendid leiutati 1954. aastal Ameerika Ühendriikide uurimisinstituudis Bell Laboratories.


== Olulised parameetrid ja omadused ==
Elemendid ühendatakse elektriliselt kas jadamisi või rööbiti, olenevalt nõutud [[Pinge (elekter)|väljundpingest]] ja -voolust. Jadamisi ühendades on võimalik saada paneelidest suuremat pinget, kuid paralleelselt ühendades on väljundvool suurem. Tavaliselt kasutatakse päikesepaneelide ühendamiseks mõlemat ühendusmeetodit ning tulemuseks on paneelide maatriks või võrgustik. Paneelide väljundites kasutatakse tihti ka [[diood]]e, kuna varjus olevad paneelid muutuvad tarbijateks ja vastassuunaline vool võib individuaalseid elemente kahjustada. Päikesepaneelide juures võidakse kasutada ka jahutust, kuna elementide [[temperatuur]]i tõustes väheneb nende efektiivsus.<ref name="O9Xev" />
⚫
Paneelide tunnussuurusi mõõdetakse standardtingimustes: energiatihedus 1000 W/m<sup>2</sup>, [[valguskiirgus]]e [[spekter]], mis sarnaneb 35. [[laiuskraad]]i suvise päikesevalguse omaga temperatuuril 25 °C.<ref name="UeWpT" />


Päikesepaneelide kõige olulisemad tunnussuurused on järgmised:
==Olulisemad omadused ja vananemine==
⚫
*Nimivõimsus väljendab seda, kui palju toodab uus paneel standardsetes tingimustes elektrienergiat. Päikesepaneelid vananevad aja jooksul, tüüpiliselt väheneb maksimaalne võimsus umbes 0,5 protsenti aastas.<ref name="bsBsy" /> Tihti annavad tootjad garantii, et tootlikkus püsib vähemalt 10 aastat 90% tasemel ja 25 aastat pärast paneeli kasutusse võtmist 80% tasemel.<ref name="etI3r" />
⚫
Paneelide omadusi mõõdetakse standardsetes tingimustes: energiatihedus 1000 W/m<sup>2</sup>, [[valgusspekter]], mis sarnaneb 35. [[laiuskraad]]i suvise päikesevalguse omaga temperatuuril 25 kraadi [[Celsiuse skaala|Celsiuse]] järgi.<ref name="UeWpT" /> Päikesepaneelide kõige olulisemad omadused on
*[[Avaahelapinge]] (pinge koormamata paneelil) näitab seda, kui suur on pinge, mis paneeli väljundis tekkida saab.
* maksimaalne väljundvõimsus vattides (P<sub>maks</sub>);
*Lühisvool määrab ära paneeli maksimaalse väljundvoolu.
* pinge koormamata paneelil (U<sub>katkestus</sub>) ;
⚫
*Pinge ja vool maksimaalses võimsuspunktis iseloomustavad paneeli suurimat võimsust.
* paneeli lühisvool (I<sub>lühis</sub>);
*Paneeli efektiivsust väljendab energiamuundamise kasutegur (standardtingimustel); reaalses rakenduses sõltub efektiivsus näiteks paneeli töötemperatuurist.
⚫
* pinge ja vool maksimaalses võimsuspunktis (U<sub>MVP</sub> ja I<sub>MVP</sub>);
* paneeli efektiivsus (%).


⚫
Koos tarbimise suurenemise ja konkurentsi tihenemisega on langenud päikesepaneelide hind. Päikeseelementide tootmiskulu on perioodil 2006–2011 langenud üle kahe korra.<ref name="B10Ju" /> Sellega kaasnevalt on langenud seadmekomplektide hind ka lõpptarbija jaoks.<ref name="zfVCD" />
⚫
Nominaalne väljundvõimsus väljendab seda, kui palju toodab uus paneel standardsetes tingimustes elektrienergiat. Päikesepaneelid vananevad aja jooksul, tüüpiliselt väheneb maksimaalne võimsus umbes 0,5 protsenti aastas.<ref name="bsBsy" /> Tihti annavad tootjad garantii, et tootlikkus püsib vähemalt 10 aastat 90% tasemel ja 25 aastat pärast paneeli kasutusse võtmist 80% tasemel.<ref name="etI3r" /> Pinge koormamata paneelil näitab seda, kui suur on maksimaalne pinge, mis paneeli väljundis tekkida saab. Lühisvool määrab ära paneeli maksimaalse väljundvoolu. Väga oluline on ka paneeli efektiivsus. Efektiivsus määratakse standardtingimustel, kuid reaalses rakenduses sõltub efektiivsus paneeli töötemperatuurist.


⚫
==Taaskasutamine==

⚫
Päikesepaneelide [[klaas]]ist ja [[metall]]ist detailid on võimalik uuesti kasutusse võtta. Samuti on taaskasutatavad kuni 95% paneelide [[pooljuhtmaterjal]]idest.
⚫
<ref name="krueger" />

⚫
* Ränikristallidel põhinevad paneelid purustatakse ning nendest eraldatakse klaas, plastik ja metall. Võimalik on taaskasutada üle 80% päikesepaneelist (massi järgi). Kuna paneele kattev kaitsev klaasikiht sarnaneb ehituses või autotööstuses kasutatava klaasiga, on võimalik seda taaskasutada näiteks klaasvilla või vahtklaasi tootmiseks.<ref name="krueger" /><ref name="wambach" />
⚫
*Ränil mitte-põhinevate paneelide taaskasutamine on keerulisem ning nõuab spetsiaalseid tehnoloogiaid: üks levinumaid viise on kasutada erinevaid keemilisi vanne materjalide eraldamiseks. Näiteks [[kaadium|Cd]]-[[telluur|Te]] põhinevad paneelid purustatakse ja jagatakse seejärel erinevateks koostisosadeks. Sellise meetodiga on võimalik uuesti kasutada kuni 90% klaasist ja 95% pooljuhtmaterjalidest.<ref name="krueger" /><ref name="wambach" />

⚫
Alates 2010. aastast toimuvad [[Euroopa]]s iga-aastased konverentsid, mis toovad kokku tootjad, taaskäitlejad ja uurijad, et arutada taaskasutuse tulevikumeetodite üle.<ref name="NoFNW" />

==Tarbimine ja hinnad==

Päikesepaneelide müügiedu mõõdetakse paigaldatud süsteemide võimsuse alusel. Kui 2000. aastal installeeriti 277 MW väärtuses päikesepaneele, siis aastal 2011 oli see number 29 665 MW. Kumulatiivne installeeritud võimsus on kasvanud samal perioodil 1425 MW-lt 69 684 MW-ni, seega peaaegu 50 korda. Prognoositakse ka paigaldiste arvu kasvu tulevatel aastatel. 2011. aastal osteti päikesepaneele regionaalselt kõige rohkem Euroopas, ületades ülejäänud maailma tarbimist mitmekordselt. Euroopas tarnitakse kõige rohkem päikesepaneele [[Saksamaa]]le ja [[Itaalia]]sse.<ref name="3HoaQ" /><ref name="WEDH1" />

⚫
Koos tarbimise suurenemise ja konkurentsi tihenemisega on langenud päikesepaneelide hind. Päikeseelementide tootmiskulu on perioodil 2006–2011 langenud üle kahe korra.<ref name="B10Ju" /> Sellega kaasnevalt on langenud seadmekomplektide hind ka lõpptarbija jaoks: Saksamaa näitel on aastatel 2006–2011 jaehind langenud samuti üle kahe korra.<ref name="zfVCD" />

==Erinevad kinnitussüsteemid==
[[Pilt:Berlin pv-system block-103 20050309 p1010367.jpg|pisi|Katusele paigutatud päikesepaneelid]]
[[Pilt:Berlin pv-system block-103 20050309 p1010367.jpg|pisi|Katusele paigutatud päikesepaneelid]]


===Katusel paiknevad paneelid===
==Katusel paiknevad paneelid==
Üks kõige populaarsemaid viise paneelide paigaldamiseks on nende [[katus]]ele monteerimine, kuna nii kasutatakse ära muidu tühjalt seisev pind. Võrreldes maapinnal paiknevate rakistega on katusele monteeritud päikesepaneelid odavamad ja vähem keerukad, kuna kinnitussüsteem on lihtne. Paneelide paigutamine võib osutuda keerukamaks, kui katus on ebatraditsioonilise kujuga. Tihti osutuvad mureallikateks läheduses paiknevad kõrged [[puu]]d, mis paneelid varju jätavad. Et säilitada päikesepaneelide maksimaalset väljundvõimsust, tuleb nende pinda aeg-ajalt puhastada. Tavaliselt piisab sellest, kui paneelidele [[vihm]]a sajab, kuid vihmavaestes piirkondades võib katusel asetsevate paneelide puhastamine tülikaks osutuda.<ref name="roofvsground" />
Üks kõige levinumaid viise paneelide paigaldamiseks on nende [[katus]]ele monteerimine, kuna nii kasutatakse ära muidu tühjalt seisev pind. Võrreldes maapinnal paiknevate paigaldistega on katusele monteeritud päikesepaneelide patarei odavam,sest kinnitussüsteem on lihtne. Paneelide paigutamine võib osutuda keerukamaks, kui katus on ebatraditsioonilise kujuga. Tihti osutuvad mureallikateks läheduses paiknevad kõrged [[puu]]d, mis paneelid varju jätavad. Et säilitada päikesepaneelide maksimaalset väljundvõimsust, tuleb nende pinda aeg-ajalt puhastada. Tavaliselt piisab sellest, kui paneelidele [[vihm]]a sajab, kuid vihmavaestes piirkondades võib katusel asetsevate paneelide puhastamine tülikaks osutuda.<ref name="roofvsground" />


===Maapealsed rakised===
==Maapealsed paigaldised ja päikeseelektrijaamad==
{{vaata|Päikeseelektrijaam}}
Maapealsete rakiste suureks eeliseks on nende paindlikkus: päikesepaneele saab paigutada maapinna suhtes erinevate nurkade alla ja sellega optimeerida paneelide tootlikkust. Katusele paigutatud paneelidega on see oluliselt keerulisem, kuna katuse kalle ja suund on määratud. Maapealsed paneelid on ka rohkem avatud tuulele, seega on nad paremini jahutatud. Maapealseid rakiseid kasutatakse enamasti just päikesejaamades, mis paiknevad suurel territooriumil ja toodavad energiat kümnetes või sadades megavattides. Sellistes parkides lisatakse rakisele tihti ka päikesejälgijad.<ref name="roofvsground" />
Maapealset paigaldust kasutatakse enamasti just päikeseelektrijaamades, mis paiknevad suurel territooriumil ja toodavad energiat kümnetes või sadades megavattides. Niisugustes jaamades võib olla sektsioonidesse ja rühmadesse ühendatuna sadu tuhandeid paneele võimsusega 50–1000 W.
Maapealsetes paigaldistes saab paneelid paigutada maapinna suhtes erinevate nurkade alla ja sellega optimeerida paneelide tootlikkust. Sellistes nn päikeseparkides on tihti kasutusel päikesejärgijad.<ref name="roofvsground" />


⚫
Päikesejärgimissüsteem tuvastab päikese asukoha ja korrigeerib paneelide asendit, et need paikneksid alati päikese poole. Tegemist on aktiivse süsteemiga ja paneelide liigutamiseks on üldjuhul vaja mootorajameid. Kuna tegemist on liikuva süsteemiga, on sellise süsteemi ehitamine ning hooldamine kulukas, kuid saadakse kõrgem kasutegur – kuni 20 %. Päikesejärgmissüsteemid võivad tugevama tuule korral kahjustusi saada. Fikseeritud süsteemid on tuule suhtes oluliselt vastupidavamad.<ref name="QsSRy" />
===Päikesejälgijad===
⚫
Päikesejälgijatega süsteem tuvastab päikese asukoha ja korrigeerib paneelide suunda, et need paikneksid alati päikese poole. Tegemist on aktiivse süsteemiga ja paneelide liigutamiseks on üldjuhul vaja mootoreid. Kuna tegemist on liikuva süsteemiga, on sellise süsteemi ehitamine ning hooldamine samuti kallim ja keerulisem. Päikesejälgijatega süsteemid võivad tugevama tuule korral kahjustusi saada. Fikseeritud süsteemid on tuule suhtes oluliselt vastupidavamad.<ref name="QsSRy" />


==Päikesepaneelid kosmoses==
[[Pilt:Estcube-1 2012-12-27.jpg|pisi| Päikesepaneelid [[ESTCube-1]] kere küljes]]
[[Pilt:Estcube-1 2012-12-27.jpg|pisi| Päikesepaneelid [[ESTCube-1]] kere küljes]]
[[Pilt:ROSSA.jpg|pisi|Päikesepaneelid [[Rahvusvaheline kosmosejaam|rahvusvahelise kosmosejaama]] küljes]]
[[Pilt:ROSSA.jpg|pisi|Päikesepaneelid [[Rahvusvaheline kosmosejaam|rahvusvahelise kosmosejaama]] küljes]]
⚫
Päikesepaneelid on toiteallikaks enamikule meie päikesesüsteemis opereerivatele [[tehiskaaslane|tehiskaaslastele]]. Esimest korda kasutas päikeseenergiat ameeriklaste satelliit Vanguard-1 1958. aastal. [[Vanguard-1]] kere külge kinnitati päikesepaneelid, mille efektiivsus oli 10% ja mis tootsid kokku alla 1 W elektrienergiat. Esimestel päikeseenergiat kasutavatel tehiskaaslastel olid paneelid kinnitatud kere külge, kuid aja jooksul kasvas vajadus energia järele ja kere pindalast jäi väheseks.<ref name="ryFAd" />


==Päikesepatareid kosmoseaparaatidel==
⚫
Selle probleemi lahenduseks töötati välja paljudest paneelidest koosnev lahtivolditav süsteem. Sellised süsteemid suudavad toota küll rohkem energiat, kuid lisavad satelliidile massi. Ka on paneelide lahtivoltimiseks vajalikud mehaanilised lahendused keerulised. Viimaste aastakümnete jooksul toimunud tehnoloogiline areng on andnud järjest kergemaid ja töökindlamaid mehhanisme. Suur hüpe on toimunud ka päikesepaneelide tehnoloogias. Kui Vanguard-1 paneelid olid kõigest 10% kasuteguriga, siis tänapäevased päikeseelemendid on 30% hüveteguriga <ref name="OEgf7" /> ja arendatakse ka juba 35% kasuteguriga elemente <ref name="dRLmT" />.
⚫
Päikesepaneelid on toiteallikaks enamikule meie päikesesüsteemis opereerivatele [[tehiskaaslane|tehiskaaslastele]]. Esimest korda kasutas päikeseenergiat ameeriklaste satelliit Vanguard-1 1958. aastal. [[Vanguard-1]] kere külge kinnitati päikesepaneelid, mille efektiivsus oli 10% ja koguvõimsus alla 1 W. Esimestel päikeseenergiat kasutavatel tehiskaaslastel olid paneelid kinnitatud kere külge, kuid aja jooksul kasvas vajadus energia järele ja kere pindalast jäi väheseks.<ref name="ryFAd" />
⚫
Selle probleemi lahenduseks töötati välja paljudest paneelidest koosnev lahtivolditav süsteem. Viimaste aastakümnete jooksul toimunud tehnoloogiline areng on andnud selleks järjest kergemaid ja töökindlamaid mehhanisme. Suur hüpe on toimunud ka päikesepaneelide tehnoloogias, mille tulemisena on tänapäevastel päikeseelementidel kasutegur üle 35%. <ref name="dRLmT" />


⚫
==Taaskasutamine==
==Päikesepaneelide rakendused==
⚫
Päikesepaneelide [[klaas]]ist ja [[metall]]ist detailid on võimalik uuesti kasutusse võtta. Samuti on taaskasutatavad kuni 95% paneelide [[pooljuhtmaterjal]]idest.
Päikesepaneelide või fotogalvaaniliste elementide kasutamiseks on palju praktilisi rakendusi.
⚫
<ref name="krueger" />
Päikesepaneele saab kasutada põllumajanduses energiaallikana, et niisutada põldusi.
⚫
* Ränikristallidel põhinevad paneelid purustatakse ning nendest eraldatakse klaas, plastik ja metall. Võimalik on taaskasutada üle 80% päikesepaneelist (massi järgi). Kuna paneele kattev kaitsev klaasikiht sarnaneb ehituses või autotööstuses kasutatava klaasiga, on võimalik seda taaskasutada näiteks klaasvilla või vahtklaasi tootmiseks.<ref name="krueger" /><ref name="wambach" />
⚫
*Ränil mitte-põhinevate paneelide taaskasutamine on keerulisem ning nõuab spetsiaalseid tehnoloogiaid: üks levinumaid viise on kasutada erinevaid keemilisi vanne materjalide eraldamiseks. Näiteks [[kaadium|Cd]]-[[telluur|Te]] põhinevad paneelid purustatakse ja jagatakse seejärel erinevateks koostisosadeks. Sellise meetodiga on võimalik uuesti kasutada kuni 90% klaasist ja 95% pooljuhtmaterjalidest.<ref name="krueger" /><ref name="wambach" />


⚫
Alates 2010. aastast toimuvad [[Euroopa]]s iga-aastased konverentsid, mis toovad kokku tootjad, taaskäitlejad ja uurijad, et arutleda taaskasutuse tulevikumeetodite üle.<ref name="NoFNW" />
Tervishoius saab kasutada päikesepaneele, et hoiustada külmikus meditsiinitarbeid. Paneele saab kasutada ka infrastruktuuri jaoks. PV-mooduleid kasutatakse fotogalvaanilistes süsteemides, ning nende hulka kuuluvad suurel hulgal elektrilisi seadmeid:

* Fotogalvaanilised elektrijaamad
* Katuste päikeseenergia PV süsteemid
* Eraldi PV süsteemid
* Päikeseenergia hübriidsüsteemid
* Kontsentreeritud fotogalvaanika
* Päikeseenergia baasil töötavad lennukid ja sõidukid
* Päikesepaneelid kosmosesõidukitel ja kosmosejaamades


==Vaata ka==
==Vaata ka==
76. rida: 56. rida:
==Viited==
==Viited==
{{viited|1=2|allikad=
{{viited|1=2|allikad=

<ref name="O9Xev">{{netiviide | URL = http://www.eicsemi.com/back-office/downloads/Solar_v2A.pdf | Pealkiri =EIC Diodes in Solar photovoltaic (PV) Systems | Autor = EIC | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =8.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="UeWpT">{{netiviide | URL = http://www.solarcontact.com/solar-panels/types/solar-panel-efficiency | Pealkiri = How To Compare Solar Panels | Autor = SolarContact | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="UeWpT">{{netiviide | URL = http://www.solarcontact.com/solar-panels/types/solar-panel-efficiency | Pealkiri = How To Compare Solar Panels | Autor = SolarContact | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="bsBsy">{{netiviide | URL = http://ijuancarlo.wordpress.com/2011/06/03/22/ | Pealkiri = The Median Degradation Rate for PV Solar Panel Modules | Autor = | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2011 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="bsBsy">{{netiviide | URL = http://ijuancarlo.wordpress.com/2011/06/03/22/ | Pealkiri = The Median Degradation Rate for PV Solar Panel Modules | Autor = | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2011 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
83. rida: 63. rida:
<ref name="wambach">{{netiviide | URL = http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/3_4_PV-Module-RecyclingWambach.pdf | Pealkiri =A Voluntary Take Back Scheme and Industrial Recycling of Photovoltaic Modules | Autor = K.Wambach, S. Schlenker, A. Müller, B. Konrad | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="wambach">{{netiviide | URL = http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/3_4_PV-Module-RecyclingWambach.pdf | Pealkiri =A Voluntary Take Back Scheme and Industrial Recycling of Photovoltaic Modules | Autor = K.Wambach, S. Schlenker, A. Müller, B. Konrad | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="NoFNW">{{netiviide | URL = http://www.pvcycle.org/past-events/3rd-international-conference-on-pv-module-recycling/ | Pealkiri = 3rd International Conference on PV Module Recycling | Autor = | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2013 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="NoFNW">{{netiviide | URL = http://www.pvcycle.org/past-events/3rd-international-conference-on-pv-module-recycling/ | Pealkiri = 3rd International Conference on PV Module Recycling | Autor = | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2013 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="3HoaQ">{{netiviide | URL = http://www.epia.org/uploads/tx_epiapublications/Global-Market-Outlook-2016.pdf | Pealkiri = Global market outlook for photovoltaics until 2016 | Autor = EPIA | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =1.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="WEDH1">{{netiviide | URL = http://www.solarplaza.com/top10-pv-markets/ | Pealkiri = Top 10 World's Biggest PV Markets | Autor = SolarPlaza | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =6.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="B10Ju">{{netiviide | URL = http://emp.lbl.gov/sites/all/files/LBNL-5919e.pdf | Pealkiri = Tracking the Sun V | Autor = Galen Barbose, Naïm Darghouth, Ryan Wiser | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =1.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="B10Ju">{{netiviide | URL = http://emp.lbl.gov/sites/all/files/LBNL-5919e.pdf | Pealkiri = Tracking the Sun V | Autor = Galen Barbose, Naïm Darghouth, Ryan Wiser | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =1.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="zfVCD">{{netiviide | URL = http://www.solstats.com/blog/solar-energy/solar-panel-prices-drop-by-half-over-the-last-5-years/ | Pealkiri = Solar panel prices – drop by half over the last 5 years | Autor = SolStats | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =6.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="zfVCD">{{netiviide | URL = http://www.solstats.com/blog/solar-energy/solar-panel-prices-drop-by-half-over-the-last-5-years/ | Pealkiri = Solar panel prices – drop by half over the last 5 years | Autor = SolStats | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =6.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
90. rida: 68. rida:
<ref name="QsSRy">{{netiviide | URL = http://solarpowergeneration.ca/solar-trackers-pros-a-cons | Pealkiri = Solar trackers: Pros and cons | Autor = Solarize Energy | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =6.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="QsSRy">{{netiviide | URL = http://solarpowergeneration.ca/solar-trackers-pros-a-cons | Pealkiri = Solar trackers: Pros and cons | Autor = Solarize Energy | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =6.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="ryFAd">{{netiviide | URL = http://123seminarsonly.com/Seminar-Reports/036/47807330-Solar-sails-system-developmentPAJ-IEEE-98.pdf | Pealkiri =Spacecraft Solar Array Technology Trends | Autor =P. Alan Jones & Brian R. Spence | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="ryFAd">{{netiviide | URL = http://123seminarsonly.com/Seminar-Reports/036/47807330-Solar-sails-system-developmentPAJ-IEEE-98.pdf | Pealkiri =Spacecraft Solar Array Technology Trends | Autor =P. Alan Jones & Brian R. Spence | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="OEgf7">{{netiviide | URL = http://www.azurspace.com/images/pdfs/Download%20PDF_1.pdf | Pealkiri =TRIPLE JUNCTION SOLAR CELLS WITH 30.0% EFFICIENCY AND NEXT GENERATION CELL CONCEPTS | Autor =W. Köstler, M. Meusel, T. Kubera, T. Torunski | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2011 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="dRLmT">{{netiviide | URL = http://www.azurspace.com/images/pdfs/1BO.10.3_AZUR_SPACE.pdf | Pealkiri =ABOUT AZUR’S "3G30-advanced"SPACE SOLAR CELL AND NEXT GENERATION PRODUCT WITH 35% EFFICIENCY | Autor =G.F.X.Strobl, D.Fuhrmann, W.Guter, V.Khorenko,W.Köstler, M.Meusel | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
<ref name="dRLmT">{{netiviide | URL = http://www.azurspace.com/images/pdfs/1BO.10.3_AZUR_SPACE.pdf | Pealkiri =ABOUT AZUR’S "3G30-advanced"SPACE SOLAR CELL AND NEXT GENERATION PRODUCT WITH 35% EFFICIENCY | Autor =G.F.X.Strobl, D.Fuhrmann, W.Guter, V.Khorenko,W.Köstler, M.Meusel | Failitüüp = PDF | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2012 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles}}</ref>
}}
}}


⚫
[[Kategooria:Päikeseenergeetikal]]
{{Elektroonika}}

⚫
[[Kategooria:Alalisvool]]
[[Kategooria:Elektroonika]]
[[Kategooria:Elektroonika]]

Redaktsioon: 30. august 2019, kell 09:43

Fotoelektrilise süsteemi (PV-system) võimalikud komponendid:
Solar Cell – päikeseelement, Solar Module – päikesemoodul,
Solar Panel – päikesepaneel, Solar Array – paneelide massiiv
Polükristallilisest ränist elementidest koosnev PV-moodul

Päikesepatarei on päikesekiirgust muundav elektrienergia allikas, mis on moodustatud päikeseelementidest ehk fotogalvaanilistest elementidest (inglise keeles photovoltaic cell, lühend PV cell).

Üldiseloomustus

Päikesepatarei algne komponent (vähim koostisosa) on päikeseelement – suurepinnaline fotoelement, mis muundab päikesekiirguse energiat vahetult elektrienergiaks. Ühe elemendi pinge on 0,5–0,6 V ja saadava elektrivoolu tugevus oleneb peamiselt elemendi valgust neelava pinna mõõtmetest, kuid ka kasutatavatest pooljuhtmaterjalidest ja elemendi ehitusest.

Suuremate pinge- ja vooluväärtustega elektritoiteallika saamiseks ühendatakse elemendid patareiks, mida nimetatakse päikesemooduliks või -paneeliks. Moodulite võimsus võib olla mõnest millivatist kuni mõnesaja vatini. Kõige väiksemaid päikesepatareisid kasutatakse käekellades ja kalkulaatorites, suuremaid näiteks akuga välisvalgustites.

Suurepinnalisi (enamasti kuni 1 m2) mooduleid nimetatakse harilikult päikesepaneelideks, ka PA-paneelideks (nt 36-elemendiline paneel, 830×675×33 mm, 12 V, 100 W). Päikesepaneelid võivad koosneda mitmest moodulist. Paneelid ühendatakse omakorda vajaliku pinge saamiseks jadamisi ja elemendijadad vajaliku võimsuse saamiseks rööbiti. Niisugused päikesepaneelidest moodustatud patareid paigaldatakse näiteks hoonete katusele.

Päikesepaneelidest moodustatud patarei on võimalik ühendada kohaliku vahelduvvooluvõrguga. Et päikesemoodulid ja -paneelid on alalisvooluallikad, ühendatakse nad vahelduvooluvõrku läbi vaheldi ehk inverteri. Niisuguse muundusseadme abil on võimalik saada elektritarvititele vajalikku vahelduvvoolu ka eraldi päikesepatareist. Harilikult kuulub siis fotoelektrilisse ehk PA-süsteemi energiasalvestina akupatarei, samuti mõõte- ja lülitamisseadised.

Olulised parameetrid ja omadused

Paneelide tunnussuurusi mõõdetakse standardtingimustes: energiatihedus 1000 W/m2, valguskiirguse spekter, mis sarnaneb 35. laiuskraadi suvise päikesevalguse omaga temperatuuril 25 °C.[1]

Päikesepaneelide kõige olulisemad tunnussuurused on järgmised:

  • Nimivõimsus väljendab seda, kui palju toodab uus paneel standardsetes tingimustes elektrienergiat. Päikesepaneelid vananevad aja jooksul, tüüpiliselt väheneb maksimaalne võimsus umbes 0,5 protsenti aastas.[2] Tihti annavad tootjad garantii, et tootlikkus püsib vähemalt 10 aastat 90% tasemel ja 25 aastat pärast paneeli kasutusse võtmist 80% tasemel.[3]
  • Avaahelapinge (pinge koormamata paneelil) näitab seda, kui suur on pinge, mis paneeli väljundis tekkida saab.
  • Lühisvool määrab ära paneeli maksimaalse väljundvoolu.
  • Pinge ja vool maksimaalses võimsuspunktis iseloomustavad paneeli suurimat võimsust.
  • Paneeli efektiivsust väljendab energiamuundamise kasutegur (standardtingimustel); reaalses rakenduses sõltub efektiivsus näiteks paneeli töötemperatuurist.

Koos tarbimise suurenemise ja konkurentsi tihenemisega on langenud päikesepaneelide hind. Päikeseelementide tootmiskulu on perioodil 2006–2011 langenud üle kahe korra.[4] Sellega kaasnevalt on langenud seadmekomplektide hind ka lõpptarbija jaoks.[5]

Katusele paigutatud päikesepaneelid

Katusel paiknevad paneelid

Üks kõige levinumaid viise paneelide paigaldamiseks on nende katusele monteerimine, kuna nii kasutatakse ära muidu tühjalt seisev pind. Võrreldes maapinnal paiknevate paigaldistega on katusele monteeritud päikesepaneelide patarei odavam,sest kinnitussüsteem on lihtne. Paneelide paigutamine võib osutuda keerukamaks, kui katus on ebatraditsioonilise kujuga. Tihti osutuvad mureallikateks läheduses paiknevad kõrged puud, mis paneelid varju jätavad. Et säilitada päikesepaneelide maksimaalset väljundvõimsust, tuleb nende pinda aeg-ajalt puhastada. Tavaliselt piisab sellest, kui paneelidele vihma sajab, kuid vihmavaestes piirkondades võib katusel asetsevate paneelide puhastamine tülikaks osutuda.[6]

Maapealsed paigaldised ja päikeseelektrijaamad

 Pikemalt artiklis Päikeseelektrijaam

Maapealset paigaldust kasutatakse enamasti just päikeseelektrijaamades, mis paiknevad suurel territooriumil ja toodavad energiat kümnetes või sadades megavattides. Niisugustes jaamades võib olla sektsioonidesse ja rühmadesse ühendatuna sadu tuhandeid paneele võimsusega 50–1000 W. Maapealsetes paigaldistes saab paneelid paigutada maapinna suhtes erinevate nurkade alla ja sellega optimeerida paneelide tootlikkust. Sellistes nn päikeseparkides on tihti kasutusel päikesejärgijad.[6]

Päikesejärgimissüsteem tuvastab päikese asukoha ja korrigeerib paneelide asendit, et need paikneksid alati päikese poole. Tegemist on aktiivse süsteemiga ja paneelide liigutamiseks on üldjuhul vaja mootorajameid. Kuna tegemist on liikuva süsteemiga, on sellise süsteemi ehitamine ning hooldamine kulukas, kuid saadakse kõrgem kasutegur – kuni 20 %. Päikesejärgmissüsteemid võivad tugevama tuule korral kahjustusi saada. Fikseeritud süsteemid on tuule suhtes oluliselt vastupidavamad.[7]

Päikesepaneelid ESTCube-1 kere küljes
Päikesepaneelid rahvusvahelise kosmosejaama küljes

Päikesepatareid kosmoseaparaatidel

Päikesepaneelid on toiteallikaks enamikule meie päikesesüsteemis opereerivatele tehiskaaslastele. Esimest korda kasutas päikeseenergiat ameeriklaste satelliit Vanguard-1 1958. aastal. Vanguard-1 kere külge kinnitati päikesepaneelid, mille efektiivsus oli 10% ja koguvõimsus alla 1 W. Esimestel päikeseenergiat kasutavatel tehiskaaslastel olid paneelid kinnitatud kere külge, kuid aja jooksul kasvas vajadus energia järele ja kere pindalast jäi väheseks.[8] Selle probleemi lahenduseks töötati välja paljudest paneelidest koosnev lahtivolditav süsteem. Viimaste aastakümnete jooksul toimunud tehnoloogiline areng on andnud selleks järjest kergemaid ja töökindlamaid mehhanisme. Suur hüpe on toimunud ka päikesepaneelide tehnoloogias, mille tulemisena on tänapäevastel päikeseelementidel kasutegur üle 35%. [9]

Taaskasutamine

Päikesepaneelide klaasist ja metallist detailid on võimalik uuesti kasutusse võtta. Samuti on taaskasutatavad kuni 95% paneelide pooljuhtmaterjalidest. [10]

  • Ränikristallidel põhinevad paneelid purustatakse ning nendest eraldatakse klaas, plastik ja metall. Võimalik on taaskasutada üle 80% päikesepaneelist (massi järgi). Kuna paneele kattev kaitsev klaasikiht sarnaneb ehituses või autotööstuses kasutatava klaasiga, on võimalik seda taaskasutada näiteks klaasvilla või vahtklaasi tootmiseks.[10][11]
  • Ränil mitte-põhinevate paneelide taaskasutamine on keerulisem ning nõuab spetsiaalseid tehnoloogiaid: üks levinumaid viise on kasutada erinevaid keemilisi vanne materjalide eraldamiseks. Näiteks Cd-Te põhinevad paneelid purustatakse ja jagatakse seejärel erinevateks koostisosadeks. Sellise meetodiga on võimalik uuesti kasutada kuni 90% klaasist ja 95% pooljuhtmaterjalidest.[10][11]

Alates 2010. aastast toimuvad Euroopas iga-aastased konverentsid, mis toovad kokku tootjad, taaskäitlejad ja uurijad, et arutleda taaskasutuse tulevikumeetodite üle.[12]

Vaata ka

Viited

  1. ↑ SolarContact. "How To Compare Solar Panels" (inglise keeles). Vaadatud 7.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  2. ↑ "The Median Degradation Rate for PV Solar Panel Modules" (inglise keeles). 2011. Vaadatud 7.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  3. ↑ SolarEnergy (2009). "Guide to Understanding Solar Warranties" (inglise keeles). Vaadatud 7.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  4. ↑ Galen Barbose, Naïm Darghouth, Ryan Wiser (2012). "Tracking the Sun V" (PDF) (inglise keeles). Vaadatud 1.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  5. ↑ SolStats (2012). "Solar panel prices – drop by half over the last 5 years" (inglise keeles). Vaadatud 6.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  6. ↑ 6,0 6,1 getSolar. "Solar Roof vs. Ground Installation" (inglise keeles). Vaadatud 6.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  7. ↑ Solarize Energy. "Solar trackers: Pros and cons" (inglise keeles). Vaadatud 6.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  8. ↑ P. Alan Jones & Brian R. Spence. "Spacecraft Solar Array Technology Trends" (PDF) (inglise keeles). Vaadatud 3.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  9. ↑ G.F.X.Strobl, D.Fuhrmann, W.Guter, V.Khorenko,W.Köstler, M.Meusel (2012). "ABOUT AZUR'S "3G30-advanced"SPACE SOLAR CELL AND NEXT GENERATION PRODUCT WITH 35% EFFICIENCY" (PDF) (inglise keeles). Vaadatud 3.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Lisa Krueger. "Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program" (PDF) (inglise keeles). Vaadatud 3.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  11. ↑ 11,0 11,1 K.Wambach, S. Schlenker, A. Müller, B. Konrad. "A Voluntary Take Back Scheme and Industrial Recycling of Photovoltaic Modules" (PDF) (inglise keeles). Vaadatud 3.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  12. ↑ "3rd International Conference on PV Module Recycling" (inglise keeles). 2013. Vaadatud 7.05.2013.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Päikesepaneel&oldid=5439294"