Učinkovita pretvorba sončnih žarkov v energijo, ki jo je mogoče uporabiti za napajanje stanovanj in drugih objektov, so negovane sanje mnogih opravičevalcev zelene energije.
Toda načelo delovanja sončne baterije in njena učinkovitost sta takšna, da o visoki učinkovitosti takšnih sistemov ni treba govoriti. Lepo bi bilo imeti svoj dodatni vir električne energije. Ali ni? Še več, tudi v Rusiji danes s pomočjo sončnih panelov precej "zasebnih" gospodinjstev uspešno oskrbuje z "brezplačno" električno energijo. Še vedno ne veste, kje začeti?
Spodaj vam bomo povedali o napravi in načelih delovanja sončne plošče, izvedeli boste, od česa je odvisna učinkovitost sončnega sistema. In videoposnetki, objavljeni v članku, bodo pomagali osebno sestaviti sončno ploščo iz fotocelic.
Sončni paneli: terminologija
V temi "sončna energija" je veliko odtenkov in zmede. Začetniki je pogosto na začetku težko razumeti vse neznane izraze. Toda brez tega je vključevanje v sončno energijo in pridobivanje opreme za generiranje "sončnega" toka nerazumno.
Nevede pa ne morete samo izbrati napačne plošče, ampak jo preprosto prižgati, ko je priključena, ali iz nje črpate premalo energije.
Galerija slik
Fotografija s
Namestitev iz sončnih panelov vam omogoča racionalno uporabo brezplačne, neizčrpne energije sončne svetlobe
Miniaturne elektrarne, sestavljene iz sončnih panelov, bodo oskrbovale z energijo neelektrificiranih objektov in hiš, ki se nahajajo v regijah s prekinitvami oskrbe z električno energijo
Naprave, ki predelujejo UV sevanje v električno energijo, zasedajo najmanj prostora. nameščeni so na strehah hiš, gospodarskih poslopij, garaž, arborov, verand. Manj pogosto se nahajajo na odprtih območjih, ki jih ne zasedajo stavbe in zasaditve.
Sončni paneli so nepogrešljiva oprema za ljubitelje potovanja. Zagotavljal bo energijo zunaj virov energije
Uporaba sončne energije bo zagotovila priložnost za znatno znižanje stroškov vzdrževanja poletnih koč in podeželskih hiš. lahko brez težav sestavite in namestite stroškovno učinkovit sistem z lastnimi rokami
Sončne plošče, ki se nahajajo na krmi jahte, krovu ladje ali premcu čolna, bodo zagotavljale električno energijo, zahvaljujoč temu pa je mogoče ohraniti stabilno komunikacijo z obalo
Prenosni solarni panel z baterijo odpravlja ekstremne situacije daleč od naselij, zagotavlja polnjenje mobilnih naprav za komunikacijo z ljubljenimi
Lahki, kompaktni polnilci na sončni pogon, posebej zasnovani za pohodništvo, bodo zagotovili energijo za telefone, tokie-tablice, tablice in medijsko tehnologijo
Racionalna raba naravnih virov
Dobava energije neelektrificiranim objektom
Namestitev sončnih plošč na streho
Kamp mobilne sončne baterije
Neodvisna namestitev v primestnem območju
Generator energije na potovanjih z ladjo
Prenosna sončna plošča z baterijo
Najmanjša naprava za varčevanje s prostorom
Najprej morate razumeti obstoječe vrste opreme za sončno energijo. Sončne plošče in sončni kolektorji so dve bistveno različni napravi. Oba preoblikujeta energijo sončnih žarkov.
Vendar pa v prvem primeru porabnik na izhodu prejme električno energijo, v drugem primeru pa toplotno energijo v obliki ogrevane hladilne tekočine, tj. Sončni paneli se uporabljajo za ogrevanje hiše.
Največji donos s sončne plošče je mogoče doseči le tako, da vemo, kako deluje, katere sestavne dele in sestavine sestavlja in kako se vse pravilno povezuje
Drugi odtenek je koncept izraza „sončna baterija“. Običajno se beseda "baterija" nanaša na nekakšno napravo za shranjevanje energije. Ali pa na misel pride banalni radiator ogrevanja. Vendar pa je v primeru sončnih baterij situacija korenito drugačna. V sebi ne nabirajo ničesar.
Sončna plošča ustvarja stalen električni tok. Če ga želite pretvoriti v spremenljivko (uporablja se v vsakdanjem življenju), mora biti v vezju prisoten pretvornik
Sončni paneli so zasnovani izključno za ustvarjanje električnega toka. Po drugi strani se nabira za napajanje hiše z električno energijo ponoči, ko sonce zahaja čez obzorje, že v akumulatorjih, ki so poleg sistema oskrbe z energijo objekta.
Baterija se tukaj nanaša na določeno kombinacijo iste vrste komponent, sestavljenih v eno samo celoto. V resnici gre le za ploščo iz več enakih fotocelic.
Notranja zgradba sončne baterije
Postopoma sončni paneli postajajo cenejši in učinkovitejši. Zdaj se uporabljajo za polnjenje baterij v uličnih svetilkah, pametnih telefonih, električnih avtomobilih, zasebnih domovih in satelitih v vesolju. Od tega so celo začeli graditi polnopravne sončne elektrarne (SES) z velikimi količinami proizvodnje.
Sončna baterija je sestavljena iz številnih fotocelic (fotovoltaičnih pretvornikov fotonapetostnih celic), ki pretvorijo energijo fotonov iz sonca v električno energijo
Vsaka sončna baterija je urejena kot blok n-tega števila modulov, ki združujejo serijsko polprevodniške fotocelice. Da bi razumeli načela delovanja takšne baterije, je treba razumeti delovanje te končne povezave v napravi na sončni plošči, ustvarjeni na podlagi polprevodnikov.
Vrste kristalov fotocelic
Obstaja veliko možnosti za sončne celice iz različnih kemičnih elementov. Vendar pa je večina od njih razvoj v začetnih fazah. Zaenkrat se v industrijskem obsegu proizvajajo samo sončne celice na osnovi silicija.
Silicijevi polprevodniki se uporabljajo pri izdelavi sončnih celic zaradi nizkih stroškov, ki se ne morejo pohvaliti s posebno visokim izkoristkom
Običajna sončna celica na sončni plošči je tanka plošča iz dveh silicijevih plasti, od katerih ima vsaka svoje fizikalne lastnosti. To je klasičen polprevodniški pn stik s pari elektronov-lukenj.
Ko fotoni vstopijo v PEC med temi plastmi polprevodnika zaradi nehomogenosti kristala, nastane foto-emf zapora, kar povzroči razliko potencialov in tok elektronov.
Silicijeve rezine sončnih celic se razlikujejo v tehnologiji izdelave za:
- Monokristalni.
- Polikristalni.
Prvi imajo večjo učinkovitost, vendar so stroški njihove proizvodnje višji od stroškov drugih. Zunaj se lahko ena oblika od druge na sončni plošči razlikuje po obliki.
Galerija slik
Fotografija s
Helio elektrarna na primestnem območju
Monokristalne sončne celice
Videz sončnih celic na posameznih kristalih
Monokristalna sončna enota
Dobava že pripravljene solarne plošče za vgradnjo
Polikristalna sončna celica
Polikristalna baterija sončnih celic
Izdelava lastnih sončnih celic
Enokristalni PEC imajo homogeno strukturo, izdelani so v obliki kvadratov z izrezanimi vogali. V nasprotju s tem so polikristalni elementi strogo kvadratne oblike.
Polikristali dobimo s postopnim hlajenjem staljenega silicija. Ta metoda je izjemno preprosta, zato so takšne fotocelice poceni.
Toda produktivnost v smislu proizvodnje električne energije iz sončne svetlobe redko presega 15%. To je posledica "nečistoč" dobljenih silicijevih rezin in njihove notranje strukture. Tu je, čistejši je p-sloj silicija, večji je izkoristek PEC iz njega.
Čistost posameznih kristalov je v tem pogledu veliko večja kot pri polikristalnih analogih. Izdelani so ne iz staljenega, temveč iz umetno gojenega celega kristala silicija. Koeficient fotonapetostne pretvorbe takšnih sončnih celic že doseže 20-22%.
V skupnem modulu so posamezne fotocelice sestavljene na aluminijastem okvirju, za zaščito od zgoraj pa so zaprte s trpežnim steklom, ki nikakor ne moti sončne svetlobe
Zgornja plast plošče sončne celice, ki je obrnjena proti soncu, je narejena iz istega silicija, vendar z dodatkom fosforja. Prav slednji bo vir presežnih elektronov v pn stikalnem sistemu.
Razvoj fleksibilnih plošč z amorfnim fotoelektričnim silicijem je postal pravi preboj na področju uporabe sončne energije:
Galerija slik
Fotografija s
Prilagodljiva solarna možnost
Fleksibilna nalepka za fotocelice na senčilih
Fleksibilen polnilec za mobilne telefone
Odporen na mehanske obremenitve
Načelo delovanja sončne plošče
Ko sončna svetloba pade na fotocelico, se v njej ustvarijo neenakomerni pari elektron-lukenj. Presežni elektroni in "luknje" se delno prenašajo skozi pn stičišče iz ene polprevodniške plasti v drugo.
Kot rezultat, se v zunanjem vezju pojavi napetost. V tem primeru se na stiku p-plasti tvori pozitiven pol tokovnega vira in negativni pol na n-plasti.
Potencialna razlika (napetost) med kontakti fotocelice se pojavi zaradi spremembe števila "lukenj" in elektronov z različnih strani p-n stičišča kot posledica obsevanja n-plasti s sončnimi žarki
Fotocelice, povezane z zunanjo obremenitvijo v obliki baterije, tvorijo z njim začaran krog. Kot rezultat, sončna plošča deluje kot nekakšno kolo, vzdolž katerega elektroni "tečejo" po beljakovinah. In polnilna baterija postopoma pridobiva napolnitev.
Standardne fotovoltaične celice iz silicija so celice s stičiščem. Prenos elektronov v njih se zgodi le skozi eno p-n stičišče, pri čemer je območje tega prehoda omejeno v energiji fotona.
To pomeni, da je vsaka taka fotocelica sposobna proizvajati električno energijo le iz ozkega spektra sončnega sevanja. Vsa ostala energija se zapravi. Zato je učinkovitost sončnih celic tako nizka.
Za povečanje učinkovitosti sončnih celic so bili v zadnjem času izdelani silicijevi polprevodniški elementi z več stičišči (kaskada). V novem FEP-u je že več prehodov. Poleg tega je vsak v tej kaskadi zasnovan za svoj spekter sončne svetlobe.
Skupna učinkovitost pretvorbe fotonov v električni tok v takšnih fotocelicah se na koncu poveča. Toda njihova cena je veliko višja. Tukaj bodisi enostavnost izdelave z nizkimi stroški in nizko učinkovitostjo, bodisi višji donos skupaj z visokimi stroški.
Sončna baterija lahko deluje tako poleti kot pozimi (potrebuje svetlobo, ne toploto) - manj oblačnosti in sonca svetleje sveti, bolj bo sončna plošča ustvarila električni tok
Med delovanjem se fotocelica in celotna baterija postopoma segrevata. Vsa energija, ki ni šla v nastajanje električnega toka, se pretvori v toploto. Pogosto se temperatura na površini heliopanela dvigne na 50–55 ° S. Toda višji kot je, manj učinkovita fotovoltaična celica deluje.
Kot rezultat, isti model sončne baterije ustvarja manj toka v toploti kot v hladnem vremenu. Fotocelice kažejo največjo učinkovitost v jasnem zimskem dnevu. Na to vplivata dva dejavnika - veliko sonca in naravno hlajenje.
Še več, če sneg pade na ploščo, bo tako ali tako še naprej proizvajal elektriko. Še več, snežinke sploh nimajo časa, da bi se ulegle nanjo, stopljene od vročine segretih fotocelic.
Učinkovitost sončne baterije
Ena fotocelica celo opoldne ob jasnem vremenu odda kar nekaj električne energije, dovolj le, da LED svetilka deluje.
Za povečanje izhodne moči je več sončnih celic združenih v vzporednem vezju za povečanje enosmerne napetosti in zaporedno za povečanje trenutne jakosti.
Učinkovitost sončnih panelov je odvisna od:
- temperatura zraka in sama baterija;
- pravilna izbira obremenitve;
- kota vpadanja sončne svetlobe;
- prisotnost / odsotnost antirefleksne prevleke;
- moč svetlobnega toka.
Nižja je zunanja temperatura, učinkovitejše so fotocelice in sončna baterija kot celota. Tu je vse preprosto. Toda z izračunom obremenitve je situacija bolj zapletena. Izbrati ga je treba glede na tok, ki ga ustvari plošča. Toda njegova vrednost se razlikuje glede na vremenske dejavnike.
Heliopaneli so izdelani z izhodno napetostjo, večjo od 12 V - če je za akumulator potrebnih 24 V, bo treba nanj vzporedno priključiti dve plošči.
Problematično je stalno spremljati parametre sončne baterije in ročno prilagajati njeno delovanje. Če želite to narediti, je bolje uporabiti krmilni regulator, ki samodejno prilagodi nastavitve same sončne plošče, da bi iz nje dosegel največjo zmogljivost in optimalne načine delovanja.
Idealen kot vpadanja sončnih žarkov na sončno celico je raven. Če pa je odstopanje v območju 30 stopinj od pravokotne, učinkovitost plošče pade le okoli 5%. Toda z nadaljnjim povečanjem tega kota se bo odražal vse večji delež sončnega sevanja in s tem zmanjšal učinkovitost sončnih celic.
Če baterija poleti potrebuje največ energije, jo je treba usmeriti pravokotno na povprečni položaj Sonca, ki ga zaseda v dneh enakonočja spomladi in jeseni.
Za moskovsko regijo je približno 40–45 stopinj do obzorja. Če je pozimi potreben maksimum, potem je treba ploščo postaviti v bolj navpičen položaj.
In še ena stvar - prah in umazanija močno zmanjšujeta delovanje sončnih celic. Fotoni skozi tako "umazano" pregrado jih preprosto ne dosežejo, kar pomeni, da se nič ne pretvori v elektriko. Plošče je treba redno pomivati ali postavljati, tako da prah sam odplakne dež.
Nekatere sončne celice imajo vgrajene leče za koncentracijo sevanja na sončne celice. V jasnem vremenu to vodi do večje učinkovitosti. Vendar s težkim oblačnim pokrovom leče le škodijo.
Če običajna plošča v tej situaciji še naprej ustvarja tok, čeprav v manjših količinah, bo model leč prenehal delovati skoraj v celoti.
V idealnem primeru je treba sonce iz baterij sončne celice osvetliti enakomerno. Če se eden od njegovih odsekov izkaže zatemnjen, se neosvetljeni PEC spremeni v parazitsko obremenitev. V takšnih razmerah ne samo, da ne proizvajajo energije, ampak jo odvzamejo tudi delovnim elementom.
Plošče morajo biti nameščene tako, da na poti sončnih žarkov ni dreves, zgradb ali drugih ovir.
Shema napajanja hiše od sonca
Sistem solarne energije vključuje:
- Sončni kolektorji.
- Krmilnik.
- Baterije
- Pretvornik (transformator).
Krmilnik v tem vezju ščiti tako sončne plošče kot baterije. Po eni strani preprečuje, da bi povratni tokovi tekali ponoči in v oblačnem vremenu, po drugi pa ščitijo baterije pred prekomernim polnjenjem / praznjenjem.
Baterije za sončne panele je treba izbrati enako glede na starost in zmogljivost, sicer se bo polnjenje / praznjenje zgodilo neenakomerno, kar bo povzročilo močno zmanjšanje njihove življenjske dobe.
Za pretvorbo enosmernega toka 12, 24 ali 48 Voltov v izmenični 220 voltov je potreben pretvornik.Avtomobilskih baterij ni priporočljivo uporabljati v takem vezju, ker ne morejo vzdržati pogostih polnjenj. Najbolje je porabiti denar in kupiti posebne helijeve AGM ali železne OPzS baterije.
Načela delovanja in povezovalni diagram sončnih plošč niso preveč zapleteni, da bi jih razumeli. In z video materiali, ki smo jih zbrali spodaj, bomo še lažje razumeli vse tankosti delovanja in namestitve sončnih panelov.
Dostopno in razumljivo je, kako deluje fotovoltaična sončna baterija v vseh podrobnostih:
Kako so urejene sončne plošče, si oglejte v naslednjem videoposnetku:
Sami sestavite sončno ploščo iz fotocelic:
Vsak element v sistemu sončnega napajanja koče mora biti izbran pravilno. Neizogibne izgube energije se pojavijo na baterijah, transformatorjih in regulatorju. In jih je treba zmanjšati na minimum, sicer se bo na splošno dovolj nizek izkoristek sončnih plošč zmanjšal na nič.
Med preučevanjem gradiva so se pojavljala vprašanja? Ali poznate dragocene informacije o temi članka in jih lahko sporočite našim bralcem? Prosimo, pustite svoje komentarje v spodnjem polju.