Efektívna premena voľných lúčov slnka na energiu, ktorú je možné využiť na pohon bývania a ďalších zariadení, je cenným snom mnohých ospravedlňovateľov za zelenú energiu.
Princíp fungovania solárnej batérie a jej účinnosť sú však také, že vysoká účinnosť týchto systémov ešte nie je diskutovaná. Bolo by pekné mať vlastný dodatočný zdroj elektriny. Nieje to? Navyše aj dnes v Rusku je pomocou solárnych panelov značný počet súkromných domácností úspešne zásobovaný „bezplatnou“ elektrinou. Stále nevieš, kde začať?
Nižšie vám povieme o zariadení a zásadách fungovania solárneho panelu, zistíte, na čom závisí účinnosť solárneho systému. A videá uverejnené v článku pomôžu osobne zostaviť solárny panel z fotobuniek.
Solárne panely: terminológia
V predmete „slnečná energia“ existuje veľa nuancií a zmätkov. Pre začiatočníkov je často ťažké najprv pochopiť všetky neznáme pojmy. Bez tohto je však zapojenie do solárnej energie, získanie vybavenia na výrobu „solárneho“ prúdu, neprimerané.
Nevedomo si môžete vybrať nielen nesprávny panel, ale jednoducho ho vypáliť pri pripojení alebo extrahovať z neho príliš málo energie.
Galéria obrázkov
Foto z
Inštalácia zo solárnych panelov vám umožňuje racionálne využívať bezplatnú, nevyčerpateľnú energiu slnečného svetla
Miniatúrne elektrárne zostavené zo solárnych panelov budú poskytovať energiu neelektrifikovaným objektom a domom nachádzajúcim sa v regiónoch s prerušením dodávky elektriny
Zariadenia, ktoré spracovávajú UV žiarenie na elektrinu, zaberajú minimum miesta. nachádzajú sa na strechách domov, prístavieb, garáží, altánkov, verand. Menej často sa nachádzajú na otvorených plochách neobsadených budovami a výsadbami.
Solárne panely sú nevyhnutným vybavením pre milovníkov cestovania. Poskytne energiu mimo zdrojov energie
Využitie slnečnej energie poskytne príležitosť na výrazné zníženie nákladov na údržbu letných chát a vidieckych domov. môžete zostaviť a nainštalovať nákladovo efektívny systém bez problémov vlastnými rukami
Solárne panely umiestnené na korme jachty, na palube lode alebo na prove lode poskytujú elektrickú energiu, vďaka ktorej je možné udržiavať stabilnú komunikáciu s pobrežím.
Prenosný solárny panel s batériou eliminuje výskyt extrémnych situácií ďaleko od sídiel, zaručuje nabíjanie mobilných zariadení na komunikáciu s blízkymi
Ľahké, kompaktné, solárne nabíjačky špeciálne navrhnuté pre turistiku poskytnú energiu pre telefóny, vysielačky, tablety a mediálnu technológiu
Racionálne využívanie prírodných zdrojov
Dodávka energie do neelektrifikovaných zariadení
Inštalácia solárnych panelov na strechu
Kemp Mobilná solárna batéria
Nezávislá inštalácia v prímestskej oblasti
Generátor energie pri lodných výletoch
Prenosný solárny panel s batériou
Minimálne miesto šetriace zariadenie
Najprv musíte pochopiť existujúce typy zariadení pre solárnu energiu. Solárne panely a solárne kolektory sú dve zásadne odlišné zariadenia. Obidve transformujú energiu slnečných lúčov.
V prvom prípade však spotrebiteľ dostáva elektrickú energiu na výstupe a v druhom prípade tepelnú energiu vo forme zahrievaného chladiva, t.j. Solárne panely sa používajú na vykurovanie domu.
Maximálny výnos zo solárneho panela je možné získať len tým, že vieme, ako to funguje, z ktorých komponentov a komponentov sa skladá a ako sa všetky správne pripájajú.
Druhou nuanciou je samotný pojem „solárna batéria“. Slovo „batéria“ sa zvyčajne vzťahuje na určitý druh zariadenia na uchovávanie energie. Alebo príde na myseľ banálny radiátor. V prípade solárnych batérií je však situácia úplne odlišná. Nezhromažďujú sa samy osebe.
Solárny panel generuje konštantný elektrický prúd. Na jeho premenu na premennú (ktorá sa používa v každodennom živote) musí byť v obvode striedač
Solárne panely sú určené výlučne na výrobu elektrického prúdu. Na druhej strane sa akumuluje, aby v noci zásobovala dom elektrinou, keď slnko klesá nad obzor, už v batériách prítomných popri schéme zásobovania energiou objektu.
Batéria sa tu predpokladá v kontexte určitej kombinácie rovnakých typov komponentov zostavených do jedného celku. V skutočnosti je to len panel niekoľkých rovnakých fotobuniek.
Vnútorná štruktúra solárnej batérie
Solárne panely sa postupne stávajú lacnejšie a efektívnejšie. Teraz sa používajú na nabíjanie batérií v pouličných lampách, smartfónoch, elektrických automobiloch, súkromných domoch a satelitoch vo vesmíre. Z nich dokonca začali stavať plnohodnotné solárne elektrárne (SES) s veľkým objemom výroby.
Solárna batéria pozostáva z mnohých fotobuniek (fotovoltaické konvertory fotovoltaických článkov), ktoré premieňajú energiu fotónov zo slnka na elektrickú energiu
Každá solárna batéria je usporiadaná ako blok deviateho počtu modulov, ktoré kombinujú polovodičové fotobunky zapojené do série. Aby sme porozumeli princípom činnosti takejto batérie, je potrebné pochopiť fungovanie tohto posledného článku v zariadení solárneho panelu vytvorenom na základe polovodičov.
Druhy kryštálov fotobuniek
Pre solárne články z rôznych chemických prvkov existuje veľa možností. Väčšina z nich je však v počiatočných fázach vývoja. Doteraz sa v priemyselnom meradle vyrábajú iba solárne články na báze kremíka.
Kremíkové polovodiče sa používajú pri výrobe solárnych článkov z dôvodu ich nízkych nákladov a nemôžu sa pochváliť obzvlášť vysokou účinnosťou.
Bežný solárny článok v solárnom paneli je tenká doska z dvoch kremíkových vrstiev, z ktorých každá má svoje fyzikálne vlastnosti. Jedná sa o klasický polovodičový spoj pn s pármi elektrónových otvorov.
Keď fotóny vstúpia do PEC medzi týmito vrstvami polovodiča v dôsledku nehomogenity kryštálu, vytvorí sa hradlový foto-emf, čo má za následok potenciálny rozdiel a elektrónový prúd.
Kremíkové doštičky solárnych článkov sa líšia technológiou výroby:
- Monokryštalický.
- Polykryštalické.
Prvé výrobky majú vyššiu účinnosť, ale náklady na ich výrobu sú vyššie ako náklady na výrobu. Externe je možné na solárnom paneli rozlíšiť jednu z možností.
Galéria obrázkov
Foto z
Helio-elektráreň v prímestskej oblasti
Monokryštalické solárne bunky
Vzhľad solárnych článkov na monokryštáloch
Monokryštalická solárna jednotka
Dodávka solárneho panelu pripraveného na inštaláciu
Polykryštalický solárny článok
Polykryštalická batéria zo solárnych článkov
Výroba solárnych článkov pre domácich majstrov
Monokryštalické PEC majú homogénnu štruktúru, vyrábajú sa vo forme štvorcov s vyrezanými rohmi. Naopak, polykryštalické prvky majú striktne štvorcový tvar.
Polykryštály sa získavajú postupným ochladením roztaveného kremíka. Táto metóda je veľmi jednoduchá, preto sú takéto fotobunky lacné.
Produktivita z hľadiska výroby elektriny zo slnečného žiarenia však zriedka prekračuje 15%. Je to spôsobené „nečistotou“ získaných kremíkových doštičiek a ich vnútornou štruktúrou. Čím čistejšia je p-vrstva kremíka, tým vyššia je účinnosť PEC.
Čistota monokryštálov je v tomto ohľade omnoho vyššia ako čistota polykryštalických analógov. Nie sú vyrobené z roztaveného materiálu, ale z umelo vypestovaného celého kremíka. Faktor fotovoltaickej premeny takýchto solárnych článkov už dosahuje 20 - 22%.
V spoločnom module sú jednotlivé fotobunky namontované na hliníkovom ráme a na ich ochranu zhora sú uzatvorené odolným sklom, ktoré vôbec nezasahuje do slnečného žiarenia.
Horná vrstva dosky solárnych článkov smerujúca k slnku je vyrobená z toho istého kremíka, ale s prídavkom fosforu. Je to posledný, ktorý bude zdrojom prebytku elektrónov v spojovacom systéme pn.
Vývoj flexibilných panelov s amorfným fotoelektrickým kremíkom sa stal skutočným prielomom v oblasti využívania slnečnej energie:
Galéria obrázkov
Foto z
Flexibilná solárna možnosť
Flexibilná nálepka s fotobunkou na roletách
Flexibilná nabíjačka pre mobilné telefóny
Odolné proti mechanickému namáhaniu
Princíp činnosti solárneho panelu
Keď slnečné svetlo dopadne na fotobunku, generujú sa v ňom párové elektrónky s nízkou rovnováhou. Prebytočné elektróny a „diery“ sa čiastočne prenášajú cez spojenie pn z jednej polovodičovej vrstvy do druhej.
V dôsledku toho sa vo vonkajšom obvode objaví napätie. V tomto prípade je kladný pól zdroja prúdu vytvorený pri kontakte p-vrstvy a záporný pól na n-vrstve.
Potenciálny rozdiel (napätie) medzi kontaktmi fotobunky sa objavuje v dôsledku zmeny počtu „dier“ a elektrónov z rôznych strán spojenia p-n v dôsledku ožiarenia n-vrstvy slnečnými lúčmi.
Svetelné závory spojené s vonkajšou záťažou vo forme batérie tvoria bludný kruh. Výsledkom je, že solárny panel funguje ako druh kolesa, po ktorom elektróny „bežia“ pozdĺž proteínov. Nabíjateľná batéria sa postupne nabíja.
Štandardné kremíkové fotovoltaické články sú jednoduché spojovacie články. K prenosu elektrónov do nich dochádza iba prostredníctvom jedného spojenia p-n so zónou tohto prechodu obmedzenou fotónovou energiou.
To znamená, že každá takáto fotobunka je schopná vyrábať elektrinu iba z úzkeho spektra slnečného žiarenia. Všetka iná energia je zbytočná. Preto je účinnosť solárnych článkov tak nízka.
Aby sa zvýšila účinnosť solárnych článkov, nedávno sa pre ne vyrobili kremíkové polovodičové prvky multikrižovatka (kaskáda). V novom RVP už existuje niekoľko prechodov. Každá z nich v tejto kaskáde je navyše navrhnutá pre svoje vlastné spektrum slnečného žiarenia.
Celková účinnosť premeny fotónov na elektrický prúd v takýchto fotobunkách sa nakoniec zvyšuje. Ale ich cena je oveľa vyššia. Tu je to buď ľahká výroba s nízkymi nákladmi a nízkou účinnosťou, alebo vyššie výnosy spojené s vysokými nákladmi.
Solárna batéria môže pracovať v lete aj v zime (vyžaduje svetlo, nie teplo) - čím menej zákalu a slnko svieti jasnejšie, tým viac bude solárny panel generovať elektrický prúd
Počas prevádzky sa fotobunka a celá batéria postupne zahrievajú. Všetka energia, ktorá nešla na výrobu elektrického prúdu, sa mení na teplo. Teplota povrchu heliopanelu často stúpa na 50 - 55 ° C. Čím je vyššia, tým je fotovoltaický článok efektívny.
Výsledkom je, že rovnaký model solárnej batérie generuje v prúde menej tepla ako v chladnom počasí. Fotočlánky vykazujú maximálnu účinnosť za jasného zimného dňa. Ovplyvňujú to dva faktory - veľa slnka a prirodzené chladenie.
Navyše, ak sneh padá na panel, bude aj naďalej vyrábať elektrinu. Snehové vločky navyše na to ani nemajú čas ľahnúť si, roztavené z tepla zahrievaných fotobuniek.
Účinnosť solárnej batérie
Jedna fotobunka aj v poludnie za jasného počasia vydáva dosť elektriny, len na to, aby LED svietidlo fungovalo.
Na zvýšenie výstupného výkonu sa kombinuje niekoľko solárnych článkov v paralelnom obvode na zvýšenie jednosmerného napätia a do série na zvýšenie prúdovej sily.
Účinnosť solárnych panelov závisí od:
- teplota vzduchu a samotná batéria;
- správny výber odolnosti proti zaťaženiu;
- uhol dopadu slnečného svetla;
- prítomnosť / neprítomnosť antireflexného povlaku;
- výkon svetelného toku.
Čím nižšia je vonkajšia teplota, tým účinnejšie sú fotobunky a solárna batéria ako celok. Tu je všetko jednoduché. S výpočtom zaťaženia je však situácia zložitejšia. Mal by sa vybrať na základe prúdu generovaného panelom. Jeho hodnota sa však líši v závislosti od faktorov počasia.
Heliopanely sa vyrábajú s výstupným napätím násobkom 12 V - ak sa musí do batérie dodať 24 V, potom k nej musia byť paralelne pripojené dva panely.
Je problematické neustále sledovať parametre solárnej batérie a ručne upravovať jej fungovanie. Na dosiahnutie tohto cieľa je lepšie použiť riadiaci regulátor, ktorý automaticky upravuje nastavenia solárneho panela tak, aby sa dosiahol maximálny výkon a optimálne prevádzkové režimy.
Ideálny uhol dopadu slnečných lúčov na slnečný článok je rovný. Ak je však odchýlka do 30 stupňov od kolmice, účinnosť panelu klesá iba okolo 5%. Pri ďalšom náraste tohto uhla sa však bude odrážať zvyšujúci sa podiel slnečného žiarenia, čím sa znižuje účinnosť solárnych článkov.
Ak je potrebné, aby batéria v lete poskytla maximálnu energiu, mala by byť orientovaná kolmo na priemernú polohu Slnka, ktorú zaujíma v dňoch rovnodennosti na jar a na jeseň.
Pre oblasť Moskvy je to približne 40 - 45 stupňov k obzoru. Ak je maximum potrebné v zime, panel by mal byť umiestnený vo zvislejšej polohe.
A ešte jedna vec - prach a nečistoty výrazne znižujú výkon solárnych článkov. Fotóny cez takúto „špinavú“ bariéru ich jednoducho nedosahujú, čo znamená, že nie je čo premieňať na elektrinu. Panely sa musia pravidelne umývať alebo umiestňovať tak, aby sa prach sám opláchol dažďom.
Niektoré solárne články majú vstavané šošovky na koncentrovanie žiarenia na solárne články. Za jasného počasia to vedie k zvýšenej účinnosti. Pri silnom oblačnosti však tieto šošovky iba poškodia.
Ak konvenčný panel v takejto situácii bude naďalej generovať prúd, aj keď v menších objemoch, model šošovky prestane fungovať takmer úplne.
V ideálnom prípade by slnko zo slnečnej batérie malo byť rovnomerne osvetlené. Ak sa ukáže, že jedna z jej častí je stmavnutá, potom sa nesvietený PEC zmení na parazitickú záťaž. Nielen v tejto situácii neprodukujú energiu, ale tiež ju berú z pracovných prvkov.
Panely musia byť inštalované tak, aby v ceste slnečných lúčov neboli žiadne stromy, budovy ani iné prekážky.
Schéma napájania domu od slnka
Solárny systém obsahuje:
- Solárne panely.
- Controller.
- batérie
- Menič (transformátor).
Regulátor v tomto obvode chráni solárne panely aj batérie. Na jednej strane zabraňuje pretekaniu spätných prúdov v noci a za oblačného počasia a na druhej strane chráni batérie pred nadmerným nabíjaním / vybíjaním.
Batérie pre solárne panely by mali byť vybrané podľa veku a kapacity, inak dôjde k nerovnomernému nabíjaniu / vybíjaniu, čo povedie k výraznému zníženiu ich životnosti.
Na transformáciu jednosmerného prúdu 12, 24 alebo 48 voltov na striedavý 220 voltov je potrebný menič.Autobatérie sa neodporúčajú používať v takomto obvode z dôvodu ich neschopnosti vydržať časté nabíjanie. Najlepšie je míňať peniaze a kupovať špeciálne hélium AGM alebo želé batérie OPzS.
Princípy činnosti a schéma zapojenia solárnych panelov nie sú príliš zložité na pochopenie. A s nižšie uvedenými video materiálmi bude ešte jednoduchšie pochopiť všetky komplikácie fungovania a inštalácie solárnych panelov.
Je prístupné a zrozumiteľné, ako fotovoltaická solárna batéria funguje, vo všetkých detailoch:
Ako sú usporiadané solárne panely, pozri nasledujúce video:
Montáž solárnych panelov z fotobuniek:
Každý prvok v systéme solárneho napájania chaty musí byť vybraný správne. Nevyhnutné straty energie sa vyskytujú na batériách, transformátoroch a kontroléri. A musia byť znížené na minimum, inak sa dostatočne nízka účinnosť solárnych panelov zníži na nulu všeobecne.
Pri štúdiu materiálu boli otázky? Alebo viete cenné informácie o téme článku a môžete ich povedať našim čitateľom? Svoje komentáre zanechajte v poli nižšie.