Učinkovito pretvaranje slobodnih sunčevih zraka u energiju koja se može koristiti za napajanje stambenih i drugih objekata je dragocjeni san mnogih apologeta za zelenu energiju.
No, princip rada solarne baterije i njegova učinkovitost su takvi da nema potrebe govoriti o visokoj učinkovitosti takvih sustava. Bilo bi lijepo imati svoj dodatni izvor električne energije. Nije li? Štoviše, i danas se u Rusiji, uz pomoć solarnih panela, značajan broj privatnih domaćinstava uspješno opskrbljuje „besplatnom“ električnom energijom. Još uvijek ne znate odakle započeti?
U nastavku ćemo vam reći o uređaju i principima solarne ploče, saznat ćete o čemu ovisi učinkovitost solarnog sustava. A videozapisi objavljeni u članku pomoći će osobnom sastavljanju solarne ploče iz fotoćelija.
Solarni paneli: terminologija
U temi "solarna energija" ima puno nijansi i zbrke. Početnicima je teško u početku razumjeti sve nepoznate pojmove. Ali bez toga je nerazumno baviti se solarnom energijom, nabavljajući opremu za proizvodnju „solarne“ struje.
Nesvjesno, ne možete samo odabrati pogrešnu ploču, već je jednostavno izgorjeti kada ste spojeni ili iz nje izvući premalo energije.
Galerija slika
Fotografija s
Ugradnja sa solarnih panela omogućava vam racionalno korištenje besplatne, neiscrpne energije sunčeve svjetlosti
Minijaturne elektrane sastavljene od solarnih panela donijet će energiju neelektrificiranim objektima i kućama smještenim u regijama s prekidima u opskrbi električnom energijom.
Instalacije koje preradjuju UV zračenje u električnu energiju zauzimaju najmanje prostora. smješteni su na krovovima kuća, gospodarskih objekata, garaža, sjenica, veranda. Rjeđe se nalaze na otvorenim prostorima koji nisu zauzeti zgradama i zasadima.
Solarni paneli nezamjenjiva su oprema ljubiteljima putovanja. Opskrbit će se energijom daleko od izvora energije
Korištenje solarne energije pružit će priliku za značajno smanjenje troškova održavanja ljetnih vikendica i seoskih kuća. možete vlastitim rukama sastaviti i instalirati ekonomičan sustav bez poteškoća
Solarni paneli koji se nalaze na krmi jahte, palubi broda ili pramcu broda pružit će električnu energiju zahvaljujući kojoj je moguće održavati stabilnu komunikaciju s obalom
Prijenosni solarni panel s baterijom eliminira pojavu ekstremnih situacija daleko od naselja, jamči punjenje mobilnih uređaja za komunikaciju s voljenima
Lagani, kompaktni punjači na solarni pogon posebno dizajnirani za planinarenje napajat će telefone, voki-tokije, tablete i medijsku tehnologiju
Racionalno korištenje prirodnih resursa
Opskrba energijom neelektrificiranih objekata
Ugradnja solarnih panela na krov
Kamp mobilne solarne baterije
Nezavisna instalacija u prigradskom području
Generator snage u izletima brodom
Prijenosni solarni panel s baterijom
Uređaj s minimalnim uštedama prostora
Prvo morate razumjeti postojeće vrste opreme za solarnu energiju. Solarni paneli i solarni kolektori dva su bitno različita uređaja. Oboje pretvaraju energiju sunčevih zraka.
Međutim, u prvom slučaju potrošač prima električnu energiju na izlazu, a u drugom slučaju toplinsku energiju u obliku grijane rashladne tekućine, tj. Solarni paneli koriste se za grijanje kuće.
Maksimalni povrat solarnog panela može se postići samo znanjem kako radi, od kojih se komponenti i komponenata sastoji i kako se sve pravilno povezuje
Druga nijansa je koncept samog termina „solarna baterija“. Riječ "baterija" obično se odnosi na nekakav uređaj za pohranu energije. Ili vam padne na pamet banalni radijator grijanja. Međutim, u slučaju solarnih baterija, situacija je radikalno drugačija. U sebi ne akumuliraju ništa.
Solarna ploča stvara konstantnu električnu struju. Da biste ga pretvorili u varijablu (koristi se u svakodnevnom životu), u krugu mora biti prisutan pretvarač
Solarni paneli dizajnirani su isključivo za generiranje električne struje. Ona se pak sakuplja da noću, kad sunce zađe iznad horizonta, opskrbljuje kuću električnom energijom, već u akumulatorima, osim sheme opskrbe energijom objekta.
Baterija se ovdje podrazumijeva u sklopu određene kombinacije iste vrste komponenata sastavljenih u jedinstvenu cjelinu. Zapravo, to je samo ploča od nekoliko identičnih fotoćelija.
Unutarnja struktura solarne baterije
Postupno, solarni paneli postaju jeftiniji i učinkovitiji. Sada se koriste za punjenje baterija u uličnim svjetiljkama, pametnim telefonima, električnim automobilima, privatnim kućama i satelitima u svemiru. Od toga su čak počeli graditi pune solarne elektrane (SES) s velikim količinama proizvodnje.
Solarna ćelija sastoji se od mnogih fotoćelija (fotonaponskih pretvarača fotonaponskih stanica) koji pretvaraju energiju fotona sa sunca u električnu energiju
Svaka solarna baterija postavljena je kao blok devetog broja modula koji kombiniraju poluvodičke fotoćelije povezane u seriju. Da biste razumjeli načela rada takve baterije, potrebno je razumjeti rad ove posljednje veze u uređaju solarne ploče stvorenom na temelju poluvodiča.
Vrste kristala fotoćelija
Postoji mnogo opcija za solarne ćelije iz različitih kemijskih elemenata. Međutim, većina ih je razvoj u početnim fazama. Za sada se proizvode samo industrijske ploče sa solarnim ćelijama na bazi silicija.
Silikonski poluvodiči se koriste u proizvodnji solarnih ćelija zbog svoje niske cijene, ne mogu se pohvaliti s osobito visokom učinkovitošću
Uobičajena solarna ćelija na solarnoj ploči je tanka ploča od dva sloja silicija, od kojih svaki ima svoja fizička svojstva. Ovo je klasično poluvodičko pn spajanje s parom elektrona-rupa.
Kad fotoni uđu u PEC između ovih slojeva poluvodiča zbog nehomogenosti kristala, nastaje foto-emf na vratima, što rezultira razlike potencijala i strujom elektrona.
Silicijeve pločice solarnih ćelija razlikuju se u tehnologiji proizvodnje za:
- Monokristalni.
- Polycrystalline.
Prve imaju veću učinkovitost, ali trošak njihove proizvodnje veći je od troška. Izvana se jedna opcija od druge na solarnoj ploči može razlikovati po obliku.
Galerija slika
Fotografija s
Helio-elektrana u prigradskom području
Monokristalne solarne stanice
Pojava solarnih ćelija na monokristalima
Monokristalna solarna jedinica
Isporuka spremnog solarnog panela za instalaciju
Polikristalna solarna stanica
Polikristalna solarna baterija
Napravite sopstvenu proizvodnju solarnih ćelija
Jednokristalni PEC imaju homogenu strukturu, izrađeni su u obliku kvadrata s izrezanim uglovima. Suprotno tome, polikristalni elementi imaju strogo kvadratni oblik.
Polikristali se dobivaju postupnim hlađenjem rastaljenog silicija. Ova je metoda krajnje jednostavna, stoga su takve fotoćelije jeftine.
Ali produktivnost u smislu proizvodnje električne energije od sunčeve svjetlosti rijetko prelazi 15%. To je zbog "nečistoće" dobivenih silicijumovih rezina i njihove unutarnje strukture. Ovdje je čistiji p-sloj silicija, što je veća učinkovitost PEC od njega.
Čistoća pojedinačnih kristala u ovom je pogledu mnogo veća od one kod polikristalnih analoga. Napravljeni su ne od rastaljenog, već od umjetno uzgojenog cijelog kristalnog silicija. Koeficijent pretvorbe fotonaponskih solarnih ćelija već doseže 20-22%.
U uobičajenom modulu, pojedinačne fotoćelije sastavljene su na aluminijskom okviru, a kako bi se zaštitile odozgo, one su zatvorene izdržljivim staklom, koje uopće ne ometa sunčevu svjetlost.
Gornji sloj ploče solarne ćelije okrenut prema suncu izrađen je od istog silicija, ali s dodatkom fosfora. Upravo će ovaj posljednji biti izvor viška elektrona u pn spojnom sustavu.
Razvoj fleksibilnih panela s amorfnim fotonaponskim silicijom postao je pravi proboj na području korištenja solarne energije:
Galerija slika
Fotografija s
Fleksibilna solarna opcija
Fleksibilna naljepnica za fotocelice na roletama
Fleksibilni punjač za mobilni telefon
Otporan je na mehanički stres
Princip rada solarne ploče
Kad sunčeva svjetlost padne na fotoćeliju, u njoj se stvaraju neravnotežni parovi elektrona-rupa. Višak elektrona i "rupa" djelomično se prenose pn spojom iz jednog poluvodičkog sloja u drugi.
Kao rezultat toga, napon se pojavljuje u vanjskom krugu. U tom slučaju se na dodiru p-sloja formira pozitivni pol struje, a negativni pol na n-sloju.
Razlika potencijala (napona) između kontakata fotoćelije pojavljuje se zbog promjene broja "rupa" i elektrona s različitih strana p-n spajanja kao rezultat zračenja n-sloja sunčevim zracima
Fotocelice povezane s vanjskim opterećenjem u obliku akumulatora tvore začarani krug s njim. Kao rezultat toga, solarna ploča djeluje kao vrsta kotača duž kojeg elektroni „trče“ duž proteina. I punjiva baterija postupno dobija napunjenost.
Standardne silicijumske fotonaponske ćelije su jednosmerne stanice. Prijenos elektrona u njih događa se samo kroz jedan p-n spoj, s tim područjem ovog prijelaza ograničenim u energiji fotona.
Odnosno, svaka takva fotoćelija sposobna je proizvoditi električnu energiju samo iz uskog spektra sunčevog zračenja. Sva ostala energija se troši. Stoga je učinkovitost solarnih ćelija tako niska.
Da bi se povećala učinkovitost solarnih ćelija, nedavno su za njih napravljeni silicijski poluvodički elementi (kaskada). U novom FEP-u već je nekoliko prijelaza. Štoviše, svaki od njih u ovoj kaskadi osmišljen je za svoj spektar sunčeve svjetlosti.
Ukupna učinkovitost pretvaranja fotona u električnu struju u takvim se fotoćelijama u konačnici povećava. Ali cijena im je puno veća. Ovdje se postiže ili jednostavnost izrade s niskom cijenom i niskom učinkovitošću, ili veći povrat u kombinaciji s visokim troškovima.
Solarna baterija može raditi i ljeti i zimi (treba joj svjetlost, a ne toplina) - što je manje oblaka i sunca sjajnije, više će solarni panel generirati električnu struju
Tijekom rada fotoćelija i cijela baterija postupno se zagrijavaju. Sva energija koja nije išla generaciji električne struje pretvara se u toplinu. Često temperatura na površini heliopanela poraste na 50–55 ° S. Ali što je viša, fotonaponska ćelija manje djeluje.
Kao rezultat, isti model solarne baterije stvara manje struje u toplini nego u hladnom vremenu. Fotocelice pokazuju maksimalnu učinkovitost vedrog zimskog dana. Na to utječu dva faktora - puno sunca i prirodno hlađenje.
Štoviše, ako snijeg padne na ploču, ionako će i dalje proizvoditi struju. Štoviše, snježne pahulje nemaju vremena ni ležati na njoj, rastopljene od vrućine zagrijanih fotoćelija.
Učinkovitost solarne baterije
Jedna fotoćelija čak i u podne za vedrog vremena daje prilično malo električne energije, dovoljno samo da LED svjetiljka može raditi.
Da bi povećali izlaznu snagu, nekoliko solarnih ćelija se kombinira u paralelnom krugu za povećanje istosmjernog napona i serijski za povećanje trenutne snage.
Učinkovitost solarnih panela ovisi o:
- temperatura zraka i sama baterija;
- ispravan odabir otpora opterećenja;
- kut upada sunčeve svjetlosti;
- prisutnost / odsutnost antirefleksnog premaza;
- snaga svjetlosnog toka.
Što je niža vanjska temperatura, to će biti učinkovitije fotoćelije i solarna baterija. Ovdje je sve jednostavno. Ali s računanjem opterećenja situacija je složenija. To bi trebao biti odabran na temelju trenutne generacije od strane ploče. Ali njegova vrijednost varira ovisno o vremenskim čimbenicima.
Heliopaneli se proizvode s izlaznim naponom koji je višestruki od 12 V - ako se baterija mora napajati 24 V, tada će dvije paralelno morati biti spojene na nju.
Problematično je stalno pratiti parametre solarne baterije i ručno podešavati njen rad. Da biste to učinili, bolje je koristiti upravljački regulator koji automatski prilagođava postavke samog solarnog panela kako bi se postigle maksimalne performanse od njega i optimalni načini rada.
Idealan kut upada sunčevih zraka na solarnu ćeliju je ravan. Međutim, ako je odstupanje unutar 30 stupnjeva od okomice, učinkovitost ploče pada samo oko 5%. Ali daljnjim povećanjem ovog kuta odrazit će se sve veći udio sunčevog zračenja, čime se smanjuje učinkovitost solarnih ćelija.
Ako je ljeti potrebna baterija kako bi dala maksimalnu energiju, tada bi trebala biti orijentirana okomito na prosječni položaj Sunca, koji zauzima u dane ravnodnevnice u proljeće i jesen.
Za moskovsku regiju, to je oko 40–45 stupnjeva do horizonta. Ako je zimi potreban maksimum, ploču treba postaviti u vertikalniji položaj.
I još jedna stvar - prašina i prljavština uvelike smanjuju rad solarnih ćelija. Fotoni kroz takvu "prljavu" barijeru jednostavno ne dopiru do njih, što znači da se nema što pretvoriti u električnu energiju. Ploče se moraju redovito prati ili postavljati tako da prašina sama opere kišu.
Neke solarne ćelije imaju ugrađene leće za koncentriranje zračenja na solarne ćelije. U vedrom vremenu to dovodi do povećane učinkovitosti. Međutim, s teškim oblačnim oblakom, ove leće samo štete.
Ako konvencionalni panel u ovoj situaciji i dalje generira struju, iako u manjim količinama, model objektiva prestat će raditi gotovo u potpunosti.
U idealnom slučaju, sunce iz baterija solarnih ćelija trebalo bi biti ravnomjerno osvijetljeno. Ako se jedan od njegovih dijelova pokaže zatamnjen, tada se neosvijetljeni PEC pretvara u parazitsko opterećenje. U takvoj situaciji ne samo da ne stvaraju energiju, već je oduzimaju i radnim elementima.
Ploče moraju biti postavljene tako da na putu sunčevih zraka nema stabala, zgrada ili drugih prepreka.
Shema napajanja kuće od sunca
Sunčev sustav napajanja uključuje:
- Solarni paneli.
- Kontroler.
- baterije
- Pretvarač (transformator).
Regulator u ovom krugu štiti i solarne ploče i baterije. S jedne strane, sprječava protok povratnih struja noću i po oblačnom vremenu, a s druge strane štiti baterije od pretjeranog napunjenja / pražnjenja.
Baterije za solarne panele bi trebale biti iste prema dobi i kapacitetu, u suprotnom će se punjenje / pražnjenje pojaviti neravnomjerno, što će dovesti do naglog smanjenja njihovog životnog vijeka
Za pretvaranje istosmjerne struje od 12, 24 ili 48 V u izmjenični 220-voltni, potreban je inverter.Ne preporučuje se korištenje automobilskih akumulatora u takvoj shemi zbog njihove nesposobnosti da izdrže česte prekomjerne preplate. Najbolje je potrošiti novac i kupiti posebne helijske AGM ili jellied OPZS baterije.
Načela rada i dijagram povezivanja solarnih panela nisu previše složeni da bi ih se razumjelo. A uz video materijale koje ćemo u nastavku prikupiti, bit će još lakše razumjeti sve sitnice funkcioniranja i ugradnje solarnih panela.
Dostupno je i razumljivo kako fotonaponska solarna baterija funkcionira u svim detaljima:
Kako su uređeni solarni paneli, pogledajte u sljedećem videu:
Sami napravite solarnu ploču iz fotoćelija:
Svaki element u sustavu solarnog napajanja vikendice mora biti odabran pravilno. Neizbježni gubici energije nastaju na baterijama, transformatorima i regulatoru. I moraju se svesti na minimum, inače će se dovoljno niska učinkovitost solarnih panela smanjiti na nulu općenito.
Tijekom proučavanja gradiva bilo je pitanja? Ili znate vrijedne podatke o temi članka i možete ih prenijeti našim čitateljima? Molimo ostavite svoje komentare u polju ispod.