Czy istnieją różne panele słoneczne do odzyskiwania energii z oświetlenia domowego?

Badałem odzyskiwanie energii z oświetlenia domu za pomocą paneli słonecznych.

Czy istnieją panele słoneczne specjalnie zaprojektowane do przechwytywania oświetlenia wewnętrznego z większą wydajnością?

Jeśli tak, jakie są różnice między zewnętrznymi i wewnętrznymi panelami słonecznymi zaprojektowanymi do tego celu?

Referencje :

• Granice wydajności słonecznej
• Czy baterie słoneczne mogą ładować się przy użyciu światła żarowego?
• Czy panele słoneczne mogą ładować się z lamp ulicznych w nocy? Jak ładuje się od słońca w ciągu dnia!

Nie sądzę, żeby istniały i ma to swój powód.

Po pierwsze: panel słoneczny można scharakteryzować głównie za pomocą spektrum wydajności: na jakiej długości fali, jaki stosunek energii świetlnej można przekształcić w energię elektryczną.

To musi mieć maksimum wokół światła widzialnego, ponieważ Słońce oddaje większość swojej energii w tym przedziale długości fali.

Jest tak, ponieważ nasze oczy najlepiej widzą w tym spektrum. Po prostu ewoluowaliśmy do światła słonecznego.

A to dlatego, że światło domowe jest również w tej długości fali: to właśnie my, ludzie, najbardziej lubimy.

Nie było potrzeby stosowania różnych paneli słonecznych.

Ale moc światła słonecznego wynosi około stu , choć zmienia się bardzo mocno:$\frac{W}{m^2}$

Moc światła żarówki domowej wynosi czasami około 10 W - nie na , ale na cały pokój! Może widzimy w dobrze oświetlonym pomieszczeniu tak dobrym jak światło słoneczne, ale dzieje się tak tylko dlatego, że nasze oko jest bardzo adaptacyjne. Rzeczywista gęstość mocy światła jest dziesiąta, a nawet setna mniejsza, jak w świetle słonecznym.$m^2$

A wydajność większości paneli słonecznych wynosi około 10-20%. Istnieją eksperymentalne, bardzo kosztowne wersje sięgające 40%. Panel słoneczny w pomieszczeniu nie byłby w stanie wytworzyć cennej energii, co najwyżej niektórych watów - kosztem ceny panelu słonecznego na dachu. Koszt to ich główny problem, nawet przy ich, wielokrotnie, wielokrotnie większej energii słonecznej.

Mam przeczucie, że byłbyś w stanie zaoszczędzić więcej energii niż mógłbyś ponownie przechwycić, eliminując marnotrawstwo światła i odpowiednio zmniejszając zużycie energii przez źródło światła.

Pozwól mi użyć eksperymentu myślowego, aby wyjaśnić:

Jeśli byłeś w białym pokoju w kształcie sześcianu ze światłem na dachu i dużym oknem w jednej ścianie z czarnymi zasłonami. W nocy, gdy nie ma światła z okna, jeśli twoje zasłony są otwarte, tracisz całe to światło, jeśli narysujesz zasłony, nie jest lepiej, ponieważ są czarne, więc pochłaniają je, a pomieszczenie nie jest jaśniejsze. Jeśli jednak sprawisz, że zasłony będą białe, pomieszczenie będzie nieco jaśniejsze i możesz obniżyć zużycie energii swojego światła, aby uzyskać taką samą jasność w pomieszczeniu.

Tak więc, jeśli umieścisz panel słoneczny na jednej z białych ścian w swoim pokoju, masz teraz coś, co „odzyskuje” energię, ale pokój jest ciemniejszy, ponieważ to światło już nie zwiększa jasności pomieszczenia poprzez odbijane, więc musisz zwiększyć energię swojego światła, aby uzyskać tę samą jasność.

Z powodu nieefektywności konwersji energii z energii elektrycznej na światło oraz ponownego jej przechwycenia i konwersji z powrotem na energię elektryczną, zawsze stracisz więcej niż dodatkowe, które musisz włożyć, aby utrzymać tę samą jasność pomieszczenia. Dlatego bardziej efektywne jest zmniejszenie zużycia światła i optymalizacja pomieszczenia pod kątem odbicia większej ilości światła z powrotem (białe powierzchnie).

Niektóre materiały są nieco lepsze niż inne przy niższym natężeniu światła, ALE w typowej sytuacji w pomieszczeniu, nawet bardzo zoptymalizowany materiał po prostu nie ma możliwości przetworzenia energii wejściowej. np. krzem monokrystaliczny jest nieco lepszy przy bardzo niskim poziomie światła niż polikrystaliczny, ale żaden nie jest w stanie przezwyciężyć fundamentalnego braku energii.

Pełne światło słoneczne ~ = 100 000 luksów (lumen / metr ^ 2).
Oświetlenie pokoju to 250 luksów (dość jasne).
Nowoczesny monitor LCD wyświetlający całą biel i ustawiony na „ładny i jasny” będzie miał jasność na powierzchni ekranu około 250 luksów. Różnica między pełnym nasłonecznieniem i wynosi 400: 1.

Dobry panel fotowoltaiczny w jasnym świetle słonecznym zapewni 150 W na dostarczony metr kwadratowy. (W najlepszym przypadku ponad 200 W na ogniwie). Przy 250 luksach NAJLEPSZE, czego można oczekiwać, to około 500 miliwatów na metr kwadratowy.

Aby uzyskać 250 luksów = 250 W / m ^ 2, o których wspomniałem powyżej, potrzebujesz 250 W rzeczywistej energii świetlnej świecącej dokładnie na jednym metrze kwadratowym. Najlepsze dostępne diody LED przekształcają około 50% ich prądu stałego na światło. Dobry produkt komercyjny ma wydajność około 25%. Musisz więc oświetlić powierzchnię jednego metra kwadratowego za pomocą 1000 W prądu stałego ** ** dobrego komercyjnego oświetlenia LED, aby uzyskać moc 500 miliwatów. Stosunek mocy około 2000: 1 do mocy wyjściowej.

** np. górna żarówka „150 W” (Philips, Cree, ...) może mieć około 25 W. Potrzebujesz 1000/25 = 40 z tych „150-watowych zastępczych żarówek” świecących na dobrym panelu fotowoltaicznym o powierzchni 1 metra kwadratowego, aby wytworzyć moc około 500 miliwatów.

Mam ten 150-watowy panel, 12 woltów (podobno tak). Testując go za pomocą dwóch 100 watowych (równych zbyt zwykłych 100 watowych żarówek) używanych do oświetlenia pokoju. Ten jeden panel może oświetlić dwie inne żarówki LED z dwóch na suficie. WOW, myślałem, że to niemożliwe. Że dostajesz tylko 10% z panelu. Skąd...

Dwa z nich zasilają panel słoneczny. Diody LED wyglądają nieco ciemniej niż normalnie. Ale panel ma tylko 11,61 woltów (około).

Podłączone diody LED do zasilacza 12 woltów i istnieje duża różnica w sile oświetlenia.