Отражателно покритие повишава КПД на слънчевите панели

[Doinov]

Дата: 05.11.2008 г. 15:58 ч.
Оригинален линк: http://ecozone.actualno.com/news_194904.html

Заглавие: Отражателно покритие повишава КПД на слънчевите панели

Ново отражателно покритие позволява на слънчевите панели да поглъщат 96,2% от наличната слънчева светлина под почти всякакъв ъгъл, съобщиха американски учени, цитирани от Ройтерс.

Съществуващите слънчеви панели преобразуват в електричество само около две трети от слънчевата светлина. Новото покритие е разработено в политехническия институт "Ренселър" в Трой, щата Ню Йорк.

Шонюй Лин, чието изследване е публикувано в сп. "Optics Letters", каза, че новата технология позволява да се поглъщат повече цветове на слънчевия спектър и да се улавя светлината от всички ъгли.

Отражателното покритие е изградено от седем слоя порьозен материал, наредени един върху друг така, че всеки повишава антирефлексните свойства на намиращия се отдолу слой. Заедно слоевете действат като буферна зона и улавят светлината от всички посоки.

Новото покритие увеличава КПД на слънчевите панели с 30%, твърди Лин и добавя, че то може да се използва върху всички типове слънчеви панели.

БТА

[Mateev]

Не ми е ясно откъде ще дойдат тези 30%, след като в момента губим в отражение само 3-5%.

Това ми намирисва на поредната дезинформация от някой заблуден и доверчив инвеститор, дал пари за разработка на "многообещаващ" учен.

[malchev]

"Увеличава КПД с 30%" го разбирам така:
Ако панела е с 15% КПД, значи ще стане на 19.5%.

[Lupus]

Не ми е ясно откъде ще дойдат тези 30%, след като в момента губим в отражение само 3-5%.

Това ми намирисва на поредната дезинформация от някой заблуден и доверчив инвеститор, дал пари за разработка на "многообещаващ" учен.

Обяснението се крие в самия текст:
1.

Ново отражателно покритие позволява на слънчевите панели да поглъщат 96,2% от наличната слънчева светлина под почти всякакъв ъгъл....

2.

Съществуващите слънчеви панели преобразуват в електричество само около две трети от слънчевата светлина....

3.

Шонюй Лин, чието изследване е публикувано в сп. "Optics Letters", каза, че новата технология позволява да се поглъщат повече цветове на слънчевия спектър и да се улавя светлината от всички ъгли.

Ако това последното е вярно, то означава само едно: Смърт на ненадеждните тракери.

[Mateev]

Когато слънцето не е под прав ъгъл спрямо равнината на панела, радиацията се намалява не заради отражението, а заради косинуса на ъгъла (проекцията е с по-малка площ). Тоест те няма откъде да добавят нова енергия, както го правят от тракерите.

[Mateev]

Заедно слоевете действат като буферна зона и улавят светлината от всички посоки.

Тя и в момента се улавя от всички посоки. Но пак повтарям - косинуса на ъгъла намалява ефективната площ за ъгли, различни от 90 градуса.

Представете си нещата по друг начин. В момента един панел от 100 попаднали върху него фотона (от всички страни) усвоява 96 и губи в отражение само 4. Каквито и покрития да се измислят, битката е САМО ЗА ТЕЗИ 4 ФОТОНА. Няма откъде да се вземат нови фотони!!!

Бих се съгласил, ако професора кажеше "30% по-малко загуби". Това означава, че от 4-те фотона е успял да усвои поне един. Но да каже 30% повече енергия означава, че професора си измисля нови фотони. Няма откъде да дойдат нови фотони, освен ако не се използват огледала или лещи.

Възможно е професора да е казал вярното, а журналиста да го е преиначил. Случаи в практиката - колкото щеш.

[Lupus]

Заедно слоевете действат като буферна зона и улавят светлината от всички посоки.

Тя и в момента се улавя от всички посоки. Но пак повтарям - косинуса на ъгъла намалява ефективната площ за ъгли, различни от 90 градуса.
......

А ако това покритие приема цялата енергия от хоризонта (180 градуса) и я насочва перпендикулярно спрямо повърхността на панела?

[Mateev]

Точно за това говорим. И в момента панела приема целия хоризонт (180 градуса). И от 100-те фотона губим само 4 или 5. Няма нужда от перпендикулярно насочване на лъчите на слънцето, защото ако погледнете повърхността на една клетка под микроскоп, тя ще прилича на Родопите (безкрайни върхове и падини). Така че дори и да насочиш фотоните перпендикулярно към клетката, те пак ще попаднат под ъгъл на някой склон.

Ъгъла, под който попада светлината върху клетките, не е важен. Важна е енергията на фотона, с която той избива един електрон. А тази енергия е една и съща, независимо от ъгъла на падане.

[Mateev]

Няма как да се постигнат чудеса с някакви нови покрития. Оставам с впечатление, че не разбирате един елементарен факт. Ще се опитам да го обясня като за деца от детската градина:

Представете си, че в една тъмна стая имате един успореден сноп светлина с квадратни размери 1 на 1 метър. И нека интензитета на тази светлина да е точно 1000 W/m2. Също така имате и един панел също с размери 1 на 1 метра. Ако сложите панела перпендикулярно на снопа светлина, ще хванете целия сноп и от панела ще получите максималната мощност (ще хванете и 100-те фотона от горния пример). Сега започнете леко да накланяте панела, като държите долния му ръб на долния ръб на снопа. И ще видите как над горния ръб на панела минава светлина. Тоест вие вече губите част от снопа, който по дефиниция е 1000 W/m2. А от останалата част, която хващате, се появява отражение (зайче на тавана). Това е механизма.

Сега на базата на горния мислен експеримент да си направим изводите:

ДИФУЗНА РАДИАЦИЯ

Дифузната радиация идва от цялото небе. И ако модула е хоризонтален, то той ще "хваща" цялата дифузна радиация. Естествено ще има отражение, но то е само няколко процента. Ако модула се наклони под някакъв ъгъл, то тогава част от небето остава зад гърба му (зад неговата равнина). Следователно модула губи част от дифузната радиация. Но тази радиация е загубена БЕЗВЪЗВРАТНО. Няма как фотоните, идващи отзад, да ги накараме да дойдат отпред. Не и със някакво свръхмодерно покритие. Може би с огледала, но това е друга тема. Тука трябва да се има в предвид, че модула е загубил от погледа си част от небето, но за сметка на това вече вижда част от земята пред него. И от нея получава някой друг фотон. Тоест получава отразената от земята радиация, която се нарича АЛБЕДО. Но тя е много слаба и практически не влияе на електропроизводството (освен ако земята не е покрита със сняг).

ДИРЕКТНА РАДИАЦИЯ

Директната радиация идва само и единствено от слънцето. Но то се движи по небето. Когато прочетете в литературата, че тази радиация има максимални стойности около 1000 W/m2 имайте в предвид, че става на въпрос за квадратен метър, ПЕРПЕНДИКУЛЯРЕН НА СЛЪНЧЕВИТЕ ЛЪЧИ. Ако обаче панела е наклонен под някакъв ъгъл, то тогава той ще губи някакъв процент от тези 1000 W. Тази загуба зависи от косинуса на ъгъла и към нея се добавя и някаква нищожна част отражение. Но пак повтарям, че в най-лошия случай това отражение не надхвърля няколко процента.

В ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
НЯМА НАЧИН ПРИ 3-4% ЗАГУБИ ДА ПОЛУЧИМ 30% ПОВЕЧЕ ЕНЕРГИЯ, НАМАЛЯВАЙКИ ТЕЗИ ЗАГУБИ С ПО-ДОБРО ПОКРИТИЕ.

[Mateev]

Остава въпроса как да разберем колко процента са загубите от отражение. Дали наистина са 30-40%?

Ами погледнете през прозореца. Вероятно ще гледате през двоен стъклопакет. Тоест преди да дойде до очите ви, светлинния поток вече е претърпял 4 отражения (задната страна на съклото също отразява). Ако всяко едно от тях беше по 30%, нямаше да виждате нищо. Ако сте ходили на стъклар, сигурно ви се е случвало да погледнете през 50 стъкла, наредени в пакет. Тоест гледали сте през 100 отражения. И наистина яркостта пада, но говорим за 100 ОТРАЖЕНИЯ.

Следователно отражението на обикновеното стъкло е много малко и вероятно е от порядъка на няколко процента. И от разработки в тази насока няма никаква полза.

Между другото тука има един МНОГО СМЕШЕН МОМЕНТ. Някои производители слагат на топлинните колектори стъкло, което е рифеловано от задната си страна. Уж това намалявало загубите от отражение. Но това е смешно. Колектора губи 50% от лошата топлоизолация, а те са се загрижили да добавят 1-2%. Да не говорим, че с рифеловането на стъклото те намаляват неговата прозрачност. И да не се окаже, че вместо да повишат топлопроизводството, те го намаляват. Много ми е любопитно да видя един сравнителен анализ от изследвания в някоя лаборатория. Защото съм убеден, че заводите не са правили такива измервания. За Шуменския даже съм напълно сигурен. Когато зададох въпрос на пласмента с питания за разни параметри, човека се обърка. И най-накрая ми каза, че колектора давал в годишен план 600 киловатчаса на кв.м. А това че топлопроизводството зависи от ъгъла на монтаж и че в България има различна радиация - това го чу от мене за първи път и остана доста изненадан. С две думи - тотална некомпетентност.

[Lupus]

Няма как да се постигнат чудеса с някакви нови покрития. Оставам с впечатление, че не разбирате един елементарен факт. Ще се опитам да го обясня като за деца от детската градина:
.....................

ДИРЕКТНА РАДИАЦИЯ

Директната радиация идва само и единствено от слънцето. Но то се движи по небето. Когато прочетете в литературата, че тази радиация има максимални стойности около 1000 W/m2 имайте в предвид, че става на въпрос за квадратен метър, ПЕРПЕНДИКУЛЯРЕН НА СЛЪНЧЕВИТЕ ЛЪЧИ. Ако обаче панела е наклонен под някакъв ъгъл, то тогава той ще губи някакъв процент от тези 1000 W. Тази загуба зависи от косинуса на ъгъла и към нея се добавя и някаква нищожна част отражение. Но пак повтарям, че в най-лошия случай това отражение не надхвърля няколко процента.

В ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
НЯМА НАЧИН ПРИ 3-4% ЗАГУБИ ДА ПОЛУЧИМ 30% ПОВЕЧЕ ЕНЕРГИЯ, НАМАЛЯВАЙКИ ТЕЗИ ЗАГУБИ С ПО-ДОБРО ПОКРИТИЕ.

Да оставим на страна дифузната радиация. Според мен не тя се гони в момента. Аз схващам това покритие като нещо, неутрализиращо неперпендикулярността на пряката слънчева светлина спрямо панела, нещо като "статичен тракер" (ама че определение му измислих ). А колко се печели от един тракер?

Остава въпроса как да разберем колко процента са загубите от отражение. Дали наистина са 30-40%?
.............

Проблема не е само в отражението, а и в пътя, който изминава фотона докато достигне до p-n прехода, където се генерира електическото поле. Когато снопа е перпендикулярен, пътя до прехода (и респективно загубата на енергия от разсеяли се или погълнати и превърнати в топлина фотони) е най-малка. Истинска революция ще направи този, който измисли напълно прозрачен p-n преход.

[Mateev]

Язък, че писах цял час в опити да обясня елементарни истини. Явно не си го прочел.

Вземи един лист хартия. Погледни го челно. Този лист има площ да кажем 600 кв.см. А сега ги завърти настрани и гледай ръба му. Този ръб има площ 0.1 кв.см. Очите ти са слънцето. Кажи ми как е възможно този 0.1 кв.см. да хване толкова лъчи, колкото и 600-те кв.см. И какво общо има покритието на листа с тоталното намаляване на площта в резултат на ъгъла на падане?

Колкото до прозрачните P-N преходи - има ги и в момента. Е не са на 100% прозрачни, но и нито един материал не е на 100% прозрачен. 100% прозрачен P-N преход не може да бъде измислен, защото той ще "улавя" част от фотоните и ще ги преобразува в електричество.

[Lupus]

Язък, че писах цял час в опити да обясня елементарни истини. Явно не си го прочел.

Вземи един лист хартия. Погледни го челно. Този лист има площ да кажем 600 кв.см. А сега ги завърти настрани и гледай ръба му. Този ръб има площ 0.1 кв.см. Очите ти са слънцето. Кажи ми как е възможно този 0.1 кв.см. да хване толкова лъчи, колкото и 600-те кв.см. И какво общо има покритието на листа с тоталното намаляване на площта в резултат на ъгъла на падане?

Абстрахирай се от видимостите и помисли малко по-абстрактно и по широко, че не ми се рисува. Представи си, че слънцето осветява повърхността на панела под 45*. Сега си представи, че покритието така ги пречупва, че те попадат върху активната повърхност под 90*. И няма отразени лъчи. Не получаваме ли същата активна площ при същото количество светлинна енергия?

[Mateev]

Разбира се, че не !!! ТВЪРДО НЕ !!!

Аз много добре си го представям, но явно ти не си го представяш. Затова седнах да си направя труда да порисувам малко. Създадох на PVSYS една примерна централа, която се състои от 2 плочи с размери 8х5 метра. Едната я сложих на статична конструкция, а другата я качих на 2-axis позиционер от типа на Deger Tracker 5000NT. И ето какво се получи:

[img]http://solar.sts.bg/gallery/forum/план.jpg[/img]

Долната плоча е статична, а горната е на позиционер. След това пуснах симулатора и избрах за дата 21 март, защото тогава слънцето изгрява и залязва точно по линията изток-запад. След това "седнах" на слънцето, за да проверя какво се вижда от негова гледна точка. И ето резултата:



Това е в 12:30 часа. Двете плочи са с почти еднаква площ, като долната е с малко по-малка площ.






Това е в 14:30 часа. Случайно да забелязваш, че площта на долната (статичната) плоча намалява? А тракера го виждам цял, защото се върти с мене.






Това е в 16:30 часа. Площта на долната плоча е почти 2 пъти по-малка.






А това е в 18:00 часа. Площта на долната (дясната) плоча е поне 5-6 пъти по-малка.

А сега ми кажи как долната плоча ще произведе колкото горната, пък ако ще да има и покритие от злато.


Горната плоча (на тракера) все още е обърната към мене (слънцето) и аз продължавам да облъчвам нейните 40 кв.м. с 40 * 1000 = 40 000W. От долната плоча обаче аз виждам само около 5 кв.м. и респективно тя поема само 5000W. Толкова ли е трудно това да се разбере?

[Mateev]

Сега разбра ли защо тази статия е ЕДНА ГОЛЯМА ИЗМИСЛИЦА?

Аз вече разбрах. След като се намери поне един човек (Lupus), заради когото се наложи да загубя няколко часа в обяснение на елементарни истини, най-вероятно по света има много такива. Включая и такива, които са със самочувствието на професори. Та точно такива "професори" пълнят медиите с глупости и измислици. Това не ме учудва. Хора всякакви. Учудва ме, че се намира кой да им се връзва.

Пак обаче искам да повторя, че е възможно професора да е казал истината и най-вероятно тя е следната:

Намерих покритие, което намалява загубите с 30%.

Журналиста обаче е написал:

Професор еди кой си е увеличил електропроизводството с 30%.

Журналистическа му работа. За него е все едно и също. Нали числото е все 30.

И най-интересното е, че се намериха хора, които да повярват, и даже да се размечтаят за "статични тракери".