Erinevus lehekülje "Päikesepatarei" redaktsioonide vahel

P
sarnanema millele > millega
P
P (sarnanema millele > millega)
[[File:Solar panels in Ogiinuur.jpg|thumb|right|300px|24 päikesepaneelist koosnev installatsioonpaigaldis Mongoolias]]
 
[[File:Soldering Solar Cells 2.JPG|thumb|right|200px|Kodukootud päikesepaneel individuaalsetest [[Päikeseelement|päikeseelementidest]]]]
 
'''Päikesepatarei''' (ka '''päikesepaneel''') koosneb [[päikeseelement|päikeseelementidest]] ehk fotogalvaanilistest elementidest. Päikesepaneele kasutatakse komponentidena suuremates päikesepatarei maatriksites, mille abil toodetake [[Päikeseenergia|päikeseenergiat]] nii kodus kasutamiseks kui ka [[elektrivõrk|võrku]] müümiseks. Tüüpiliselt on päikesepaneelide elektriline [[võimsus]] 100 kuni 320100–320 [[vatt|vatti]] ningja väljastatav [[elektrivool|vool]] on [[alalisvool]]. Päikesepaneelide oluline näitaja on nende [[kasutegur|efektiivsus]]: näiteks 8% efektiivsusegaefektiivsuse ningja 230 W võimsusega päikesepaneel on [[pindala|pindalalt]] 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|inverterit]], et alalisvoolu [[vahelduvvool|vahelduvvooluks]] muundada, ningja päikesejälgijat (ingl ''solar tracker''), et paneelidest maksimaalselt energiat ammutada.
 
==Teooria ningja ehitus==
{{Vaata ka|Päikeseelement}}
 
Päikesepaneelid, mis koosnevad päikeseelementidest, muundavad valgusenergiat elektrienergiaks, kasutades ära [[fotoefekt|fotoefekti]]. Suurem osa päikeseelemente põhineb erinevatel kristalliseeritud [[räni]] kasutavatel tehnoloogiatel. Enamik päikeseelemente on jäigad ningja 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.
 
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 ningja vastassuunaline vool võib individuaalseid elemente kahjustada. Päikesepaneelide juures võidakse kasutada ka jahutust, kuna elementide [[temperatuur|temperatuuri]] tõustes väheneb nende efektiivsus. <ref> {{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>
 
==Olulisemad omadused ningja vananemine==
Paneelide omadusi mõõdetakse standardsetes tingimustes: energiatihedus 1000 W/m<sup>2</sup>, [[valgusspekter]], mis sarnaneb suvisele päikesevalgusele 35. [[laiuskraad|laiuskraadillaiuskraadi]] ningsuvise päikesevalguse omaga temperatuuril 25 kraadi [[Celsiuse_skaala|Celsiuse]] järgi. <ref> {{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> Päikesepaneelide kõige olulisemad omadused on:
* maksimaalne väljundvõimsus vattides (P<sub>maks</sub>);
* pinge koormamata paneelil (U<sub>katkestus</sub>) ;
* paneeli lühisvool (I<sub>lühis</sub>);
* pinge ningja vool maksimaalses võimsuspunktis ((U<sub>MVP</sub> ja I<sub>MVP</sub>);
* paneeli efektiivsus (%).
 
Nominaalne väljundvõimsus väljendab seda, kui palju toodab uus paneel standardsetes tingimustes elektrienergiat. Päikesepaneelid vananevad aja jooksul ning, tüüpiliselt väheneb maksimaalne võimsus umbes 0,5 protsenti aastas.<ref> {{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> Tihti annavad tootjad garantii, et tootlikkus püsib vähemalt 10 aastat 90% tasemel ja 25 aastat pärast paneeli kasutusse võtmist 80% tasemel. <ref> {{netiviide | URL = http://www.solarenergy.net/Articles/guide-to-understanding-solar-warranties.aspx | Pealkiri = Guide to Understanding Solar Warranties | Autor = SolarEnergy | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 2009 | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =7.05.2013 | Keel =inglise keeles }} </ref> 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|klaasist]] ningja [[metall|metallist]] detailid on võimalik uuesti kasutusse võtta. Samuti on taaskasutatavad kuni 95% paneelide [[pooljuhtmaterjal|pooljuhtmaterjalidest]].
<ref name="krueger"> {{netiviide | URL = http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/2_Krueger_IEEE-Presentation-Final.pdf | Pealkiri =Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program | Autor =Lisa Krueger | Failitüüp = pdf | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =3.05.2013 | Keel =inglise keeles }} </ref>
 
* Ränikristallidel põhinevad paneelid purustatakse ning nendest eraldatakse klaas, plastik ningja metall. Võimalik on taaskasutada üle 80% päikesepaneelist (massi järgi). Kuna paneele kattev kaitsev klaasikiht on sarnane ehituses või autotööstuses kasutatavale klaasile, on võimalik seda taaskasutada näiteks klaasvilla või vahtklaasi tootmiseks. <ref name="krueger" /> <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>
 
*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 ningja jagatakse seejärel erinevateks koostisosadeks. Sellise meetodiga on võimalik uuesti kasutada kuni 90% klaasist ningja 95% pooljuhtmaterjalidest. <ref name="krueger" /> <ref name="wambach" />
 
Alates 2010. aastast toimuvad [[Euroopa]]s iga-aastased konverentsid, mis toovad kokku tootjad, taaskäitlejad ningja uurijad, et arutada taaskasutuse tulevikumeetodite üle. <ref> {{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>
 
==Tarbimine ningja 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 installatsioonidepaigaldiste arvu kasvu tulevatel aastatel. 2011. aastal osteti päikesepaneele regionaalselt kõige rohkem Euroopas, ületades ülejäänud maailma tarbimist mitmekordselt. Euroopas tarnitakse kõige rohkem päikesepaneele [[Saksamaa|Saksamaale]] ningja [[Itaalia|Itaaliasse]]. <ref> {{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> {{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>
 
Koos tarbimise tõusugasuurenemise ningja konkurentsi tihenemisega on langenud ka päikesepaneelide hind. Päikeseelementide tootmiskulu on perioodil 2006 kuni 20112006–2011 langenud üle kahe korra. <ref> {{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> Sellega kaasnevalt on langenud seadmekomplektide hind ka lõpptarbija jaoks: Saksamaa näitel on aastatel 2006 kuni 20112006–2011 jaehind langenud samuti üle kahe korra. <ref> {{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>
 
==Erinevad kinnitussüsteemid==
 
===Katusel paiknevad paneelid===
Üks kõige populaarsemaid viise paneelide paigaldamiseks on nende [[katus|katusele]] monteerimine, kuna nii kasutatakse ära muidu tühjalt seisev pind. Võrreldes maapinnal paiknevate rakistega on katusele monteeritud päikesepaneelid odavamad ningja vähem keerukad, kuna kinnitussüsteem on lihtne. Paneelide paigutamine võib osutuda keerukamaks, kui katus on ebatraditsioonilise kujuga. Tihti osutuvad mureallikateks läheduses paiknevad kõrged [[puu|puud]], mis paneelid varju jätavad. Et säilitada päikesepaneelide maksimaalset väljundvõimsust, tuleb nende pinda aeg-ajalt puhastada. Tavaliselt piisab sellest, kui paneelidele [[vihm|vihma]] sajab, kuid vihmavaestes piirkondades võib katusel asetsevate paneelide puhastamine tülikaks osutuda. <ref name="roofvsground"> {{netiviide | URL = http://www.getsolar.com/residential_Solar-Roof-vs-Ground-Installation.php | Pealkiri = Solar Roof vs. Ground Installation | Autor = getSolar | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | Kasutatud =6.05.2013 | Keel =inglise keeles }} </ref>
 
===Maapealsed rakised===
Maapealsete rakiste suureks eeliseks on nende paindlikkus: päikesepaneele saab paigutada maapinna suhtes erinevate nurkade alla ningja sellega optimeerida paneelide tootlikkust. Katusele paigutatud paneelidega on see oluliselt keerulisem, kuna katuse kalle ningja 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 ningja toodavad energiat kümnetes või sadades megavattides. Sellistes parkides lisatakse rakisele tihti ka päikesejälgijad. <ref name="roofvsground" />
 
===Päikesejälgijad===
Päikesejälgijatega süsteem tuvastab päikese asukoha ningja korrigeerib paneelide suunda, et need paikneksid alati päikese poole. Tegemist on aktiivse süsteemiga ningja paneelide liigutamiseks on üldjuhul vaja mootoreid. Kuna tegemist on liikuva süsteemiga, on sellise süsteemi ehitamine ning hooldamine samuti kallim ningja keerulisem. Päikesejälgijatega süsteemid võivad tugevama tuule korral kahjustusi saada. Fikseeritud süsteemid on tuule suhtes oluliselt vastupidavamad. <ref> {{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>
 
==Päikesepaneelid kosmoses==
[[Pilt:Estcube-1 2012-12-27.jpg|thumb| Päikesepaneelid [[ESTCube-1]] kere küljes]]
[[File:ROSSA.jpg|thumb|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% ningja mis tootsid kokku alla 1 W elektrienergiat. Esimestel päikeseenergiat kasutavatel tehiskaaslastel olid paneelid kinnitatud kere külge, kuid aja jooksul kasvas vajadus energia järele ningja kere pindalast jäi väheseks. <ref> {{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>
 
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 viinudandnud kergematejärjest ningkergemaid töökindlamateja mehhanismidetöökindlamaid suunasmehhanisme. Suur hüpe on toimunud ka päikesepaneelide tehnoloogias. Kui Vanguard-1 paneelid olid kõigest 10% kasuteguriga, siis tänapäevased päikeseelemendid on 30% hüveteguriga <ref> {{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> ningja arendatakse ka juba 35% kasuteguriga elemente <ref> {{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>.
 
==Vaata ka==
113 841

muudatust