Kako rade solarni paneli. Solarna baterija - kako radi

Alternativni izvori energije koji pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju postaju sve popularniji u svakodnevnom životu i industriji. Koriste se u avijaciji, razvoju svemira, elektronici i za stvaranje ekološki prihvatljivog transporta. Ali najperspektivnijom granom smatra se napajanje zgrada: napajanje kućanskih aparata i sistema grijanja doma, grijanje tople vode. Prednosti uključuju: neovisnost od sezone i komunalnih usluga, sposobnost akumulacije energetskih rezervi, pouzdanost i dug vijek trajanja. Ali da bi se postigao maksimalan učinak od aplikacije, važno je poznavati princip rada baterija i pridržavati se uslova za njihovu ugradnju i rad.

Fotonaponski pretvarači ili solarne baterije za skladištenje su ploče sa poluvodičkim svojstvima koja stvara jednosmjernu struju kada je svjetlosni zraci udare. Baza može biti silicijum (najčešći tip) i njegovi spojevi sa bakrom, galijumom, kadmijumom, indijem, amforom, organskim ili hemijskim solarnim ćelijama, polimernim filmom.

Svaki materijal ima svoj FEP koeficijent sunčeve svjetlosti (od 5 do 30%) i, kao rezultat, generira određenu snagu s jednakim intenzitetom svjetlosnog toka. Mnogo ovisi o površini baterije, jedan poluvodički kristal proizvodi zanemarljivu količinu energije, u prosjeku je potreban 1 m2 panela da se dobije 0,15 kW. Izuzetak su inovativna višeslojna polimerna jedinjenja (monokristali), njihova efikasnost dostiže 30%, ali ova tehnologija još uvek nije dostupna prosečnom potrošaču.

Osim ploče, krug solarne baterije uključuje i pomoćne uređaje (za prijenos, distribuciju i skladištenje energije):

• Inverter ili DC/DC pretvarač.
• Skladište za nesmetan rad sistema noću ili po oblačnom vremenu.
• Regulator napona.
• Kontroler za praćenje punjenja.

Ovisno o području, koriste se minijaturne baterije male snage (do 10 W) ili velike stacionarne ploče. Prvi su prenosivi (popularni za punjenje laptopa, kalkulatora, mobilnih uređaja). Potonji se češće koriste za napajanje i grijanje kuće, obično se nalaze na krovu. Budući da je snaga baterija u potpunosti proporcionalna sunčevom intenzitetu, postalo je preporučljivo postaviti panele za praćenje (promjenom ugla lokacije, ovisno o kretanju Sunca). Debljina poluvodičkih opcija je beznačajna (od 10 mikrona do 10 cm), ali uzimajući u obzir pomoćne uređaje, moduli teže više, što se uzima u obzir pri izračunavanju opterećenja na rogovima i površini krova.

Princip fotoelektrične konverzije

Da bismo razumjeli kako funkcionira solarna baterija, treba se prisjetiti školskog kursa fizike. Kada svjetlost udari u ploču od dva sloja poluvodiča različite provodljivosti, javlja se p-n prelazni efekat, elektroni sa katode napuštaju svoje atome i hvataju se na nivou anode. Kada je opterećenje (baterija) spojeno na kolo, oni odustaju od svoje pozitivno nabijene energije i vraćaju se u n-sloj. Ovaj fenomen je poznatiji kao "spoljni fotoelektrični efekat", a dvoslojna ploča kao "fotoćelija". Najčešće se koristi isti materijal: osnovni poluvodič s određenom vrstom vodljivosti prekriven je slojem suprotnog naboja, ali s visokom koncentracijom dodataka.

Ovaj princip rada solarnih ćelija nije se promenio od otkrića efekta; upravo na granici pojaseva dolazi do prijelaza elektron-rupa. Kada su izložene sunčevoj svjetlosti, kretanje različito nabijenih čestica prolazi u oba smjera; kada je FEP kolo zatvoreno, one djeluju na opterećenje. Za potpuni prijenos (sakupljanje i uklanjanje elektrona) koristi se kontaktni sistem (spoljašnja strana baterije podsjeća na rešetku ili češalj, a stražnja strana je obično čvrsta). Što je veća površina p-n spoja i faktor fotoelektrične konverzije poluvodiča, to je uređaj proizvodi više energije. Fizički fenomen i princip rada ne zavise od temperature vazduha, važan je samo intenzitet sunčeve svetlosti. Kao rezultat toga, na efikasnost panela utiču vremenski uslovi, klima, godišnje doba, geografska širina.

Načini poboljšanja performansi baterije

Čak iu centralnoj Rusiji ugradnja solarnih baterija se isplati za 3-5 godina, jer su zraci apsolutno besplatni i dostupni tokom cijele godine. Ali za potpuno grijanje kuće od 100 m2 korisne površine bit će potrebno oko 30 m2 panela. Da bi se poboljšao princip fotoelektričnog efekta, preporučuje se izvođenje sljedećih radova:

1. Baterije postavite na južnu stranu pod uglom od najmanje 30°.
2. Ne postavljajte solarne panele ispod sjene visokog drveća.
3. Očistite površinu od prljavštine svake 2 godine.
4. Instalirajte solarne sisteme za praćenje.

Ne vrijedi potpuno napustiti vanjsko napajanje, čak ni moderni kompleksi nisu u stanju akumulirati dovoljno energije da u potpunosti opskrbe zgradu tokom dugotrajnog lošeg vremena. Najbolje ih je koristiti kao dio kombinovanog sistema.

Sunčeva svjetlost ne samo da omogućava život na Zemlji, već vremenom može postati i snabdjevač velikih količina električne energije, bez koje je moderna civilizacija nezamisliva. Upotreba sunčeve svjetlosti možda nije direktna, već u obliku opskrbe turbinama energijom.

U ovom slučaju, set ogledala fokusira solarnu energiju na izmjenjivač topline, koji isparava vodu ili bilo koju drugu tekućinu, stvarajući paru za pogon konvencionalne turbine spojene na generator. Međutim, moguća je i direktna konverzija sunčeve svjetlosti u električnu energiju, na primjer, korištenjem silikonskih solarnih ćelija.

Tipična solarna ćelija ima šest slojeva. Baza (baza) istovremeno služi kao negativni pol elementa; reflektirajući sloj zadržava svjetlost unutar radnog dijela elementa, povećavajući njegovu električnu efikasnost; dva sloja obogaćenog silicijuma (N-tip i P-tip) čine jezgro solarne ćelije. Silicijum N-tipa ima slobodne negativne naboje, dok silicijum P-tipa ima nevezane pozitivne naboje. U nedostatku osvjetljenja, ovi naboji se akumuliraju u kontaktnoj zoni slojeva; kada sunčeva svjetlost padne na element, naboji se razilaze u stranu. Ovo kretanje naelektrisanja stvara konstantnu struju ako je solarna ćelija dio zatvorenog kola. Gornji dio silicija zaštićen je prozirnim filmom na koji je postavljen metalni kontakt pozitivnog pola.

Kako funkcionira solarna ćelija

Sunčeva svjetlost koja pada na solarnu ćeliju razdvaja pozitivne i negativne naboje, koji se akumuliraju u zoni kontakta između P-tipa i N-tipa silikonskih ploča. Ovo razdvajanje stvara napon pod čijim djelovanjem, kada se element uključi u zatvoreni krug, u njemu počinje teći električna struja.

Sekcijski solarni paneli

Solarni paneli (slika iznad teksta) generišu jednosmernu struju, koja se u elektrani može pretvoriti u naizmeničnu struju. Višak električne energije proizveden od solarnih ćelija može se pohraniti u baterije za kasniju upotrebu.

Solarni paneli u svemiru

Za većinu svemirskih satelita, solarni paneli su glavni izvor energije. Ove baterije (slika desno) se razlikuju od onih koje se koriste na Zemlji (slika lijevo). Ako baterije postavljene blizu površine zemlje trebaju zaštitu od kiše i prašine, onda one koje rade u svemiru moraju biti zaštićene od oštrog kosmičkog zračenja.

Solarna termoelektrana

Sunčeva svjetlost može isporučiti toplinu parnoj turbini koja pokreće generator. Set ogledala fokusira sunčevu svetlost na toranj čvorišta. Rezultirajući svjetlosni snop je toliko intenzivan da može pretvoriti natrijum u paru. Natrijumova para se koristi za pretvaranje vode u paru, koja zatim pokreće turbinu.

Uz konstantno rastuće cijene električne energije, neminovno ćete početi razmišljati o korištenju prirodnih izvora za napajanje. Jedna od ovih mogućnosti su solarni paneli za kuću ili vikendicu. Po želji mogu u potpunosti zadovoljiti sve potrebe čak i velike kuće.

Projektovanje solarnog sistema

Pretvaranje sunčeve energije u električnu energiju - ova ideja nije dugo dala naučnicima da spavaju. Sa otkrićem svojstava poluprovodnika, to je postalo moguće. Solarne ćelije koriste silicijumske kristale. Kada ih sunčeva svjetlost udari, u njima se formira usmjereno kretanje elektrona koje se naziva električna struja. Pri povezivanju dovoljnog broja takvih kristala dobijamo sasvim pristojne struje: jedna ploča površine nešto više od metra (1,3-1,4 m2 sa dovoljnim nivoom osvjetljenja može proizvesti do 270 W (napon 24 V) .

Budući da osvjetljenje varira u zavisnosti od vremena, doba dana, nemoguće je direktno povezati uređaje na solarne panele. Potreban vam je ceo sistem. Pored solarnih panela potrebno je:

• Baterija. U toku dana, pod uticajem sunčeve svetlosti, solarni paneli generišu električnu struju za kuću, vikendicu. Ne koristi se uvijek u potpunosti, njegov višak se nakuplja u bateriji. Pohranjena energija se gubi u lošim vremenskim uvjetima.
• Kontroler. Nije obavezan dio, ali poželjan (uz dovoljno sredstava). Prati nivo napunjenosti baterije kako bi se spriječilo prekomjerno pražnjenje ili prekomjerno punjenje. Oba ova stanja su štetna za bateriju, tako da prisustvo kontrolera produžava vijek trajanja baterije. Također, kontroler osigurava optimalan rad solarnih panela.
• DC-to-AC pretvarač (inverter). Nisu svi uređaji naznačeni za jednosmernu struju. Mnogi rade na izmjeničnom naponu od 220 volti. Pretvarač omogućava dobijanje napona od 220-230 V.

Solarni paneli za dom - samo dio sistema

Ugradnjom solarnih panela za Vaš dom ili vikendicu možete postati potpuno nezavisni od zvaničnog dobavljača. Ali za to morate imati veliki broj baterija, određeni broj akumulatora. Komplet koji proizvodi 1,5 kW dnevno košta oko 1000 dolara. Ovo je dovoljno da se podmire potrebe vikendice ili dijela električne opreme u kući. Set solarnih panela za proizvodnju od 4 kW dnevno košta oko 2200 dolara, za 9 kW dnevno - 6200 dolara. Budući da su solarni paneli za dom modularni sistem, možete kupiti instalaciju koja će zadovoljiti dio potreba, postepeno povećavajući svoje performanse.

Vrste solarnih panela

S porastom cijena energije, ideja korištenja solarne energije za proizvodnju električne energije postaje sve popularnija. Štaviše, razvojem tehnologija solarni pretvarači postaju sve efikasniji, a istovremeno i jeftiniji. Dakle, ako želite, svoje potrebe možete osigurati postavljanjem solarnih panela. Ali oni su različitih vrsta. Hajde da to shvatimo.

Sama solarna baterija je niz fotoćelija, koje se nalaze u zajedničkom kućištu, zaštićenom prozirnom prednjom pločom. Za upotrebu u domaćinstvu, solarne ćelije se proizvode na bazi silicijuma, jer je relativno jeftin, a ćelije na njemu imaju dobru efikasnost (oko 20-24%). Na bazi silicijumskih kristala izrađuju se monokristalne, polikristalne i tankoslojne (fleksibilne) fotoćelije. Određeni broj ovih fotoćelija je međusobno električno povezan (serijski i/ili paralelno) i izveden na terminale koji se nalaze na tijelu.

Fotoćelije su ugrađene u zatvoreno kućište. Telo solarne ćelije je napravljeno od eloksiranog aluminijuma. Lagan je i ne korodira. Prednja ploča je izrađena od izdržljivog stakla, koje mora izdržati opterećenje snijegom i vjetrom. Osim toga, mora imati određena optička svojstva - imati maksimalnu transparentnost kako bi prenio što više zraka. Općenito, zbog refleksije se gubi značajna količina energije, pa su zahtjevi za kvalitetom stakla visoki i ono je premazano antirefleksnom smjesom.

Vrste solarnih ćelija

Solarni paneli za dom izrađuju se na bazi tri vrste silikonskih ćelija;

Ako imate kosi krov, a fasada je okrenuta na jug ili istok, nema smisla previše razmišljati o zauzetoj površini. Polikristalni moduli mogu sasvim odgovarati. Uz istu količinu proizvedene energije, koštaju malo manje.

Kako odabrati pravi solarni sistem za vaš dom

Postoje uobičajene zablude koje vas navode da trošite dodatni novac na preskupu opremu. U nastavku su preporuke kako pravilno izgraditi solarni sistem i ne trošiti dodatni novac.

Šta kupiti

Nisu sve komponente solarne elektrane vitalne za rad. Bez nekih dijelova je sasvim moguće. Oni služe za poboljšanje pouzdanosti, ali bez njih sistem je funkcionalan. Prva stvar koju treba zapamtiti je kupiti solarne panele u kasnu zimu, rano proljeće. Prvo, vrijeme je u ovo vrijeme odlično, ima mnogo sunčanih dana, snijeg odbija sunce, povećavajući ukupnu osvijetljenost. Drugo, popusti se tradicionalno objavljuju u ovo vrijeme. Daljnji savjeti su sljedeći:

Ako koristite samo ove savjete, a priključite samo uređaje koji rade na konstantnom naponu, solarni sistem za vaš dom koštat će mnogo skromniji iznos od najjeftinijeg kompleta. Ali to nije sve. Dio opreme možete ostaviti i "za kasnije" ili potpuno bez nje.

Bez čega možete

Cijena seta solarnih panela za 1 kW dnevno je više od hiljadu dolara. Značajna investicija. Nehotice ćete se zapitati da li se isplati i koliki će biti period otplate. Uz trenutne tarife, biće potrebno više od godinu dana da se čeka dok se vaš novac ne vrati. Ali troškovi se mogu smanjiti. Ne na račun kvaliteta, već na račun blagog smanjenja udobnosti korištenja sistema i zbog razumnog pristupa odabiru njegovih komponenti.

Dakle, ako je budžet ograničen, možete se snaći sa nekoliko solarnih panela i baterija, čiji je kapacitet 20-25% veći od maksimalnog napunjenosti solarnih panela. Za praćenje zdravlja, kupite auto sat koji još uvijek mjeri napon. Ovo vam štedi potrebu za mjerenjem napunjenosti baterije nekoliko puta dnevno. Umjesto toga, morat ćete s vremena na vrijeme pogledati na sat. To je sve za početak. U budućnosti možete kupiti solarne panele za svoj dom, povećati broj baterija. Ako želite, možete kupiti inverter.

Odredite veličinu i broj fotoćelija

Dobra solarna ćelija od 12 volti treba da ima 36 ćelija, a baterija od 24 volta treba da ima 72 fotoćelije. Ova količina je optimalna. Sa manje fotoćelija, nikada nećete dobiti navedenu struju. A ovo je najbolja opcija.

Ne kupujte dvostruke solarne panele - 72 odnosno 144 ćelije. Prvo, veoma su velike, što je nezgodno za transport. Drugo, na nenormalno niskim temperaturama, koje imamo periodično, oni prvi pokvare. Činjenica je da se film za laminiranje uvelike smanjuje u veličini tijekom mraza. Na velikim pločama se zbog visoke napetosti ljušti ili čak kida. Transparentnost je izgubljena, performanse padaju katastrofalno. Panel je u popravci.

Drugi faktor. Veliki paneli bi trebali imati veću debljinu kućišta i stakla. Na kraju krajeva, opterećenje vjetra i snijega se povećava. Ali to se ne radi uvijek, jer cijena značajno raste. Ako vidite dupli panel, a cijena mu je niža od dva "obična", bolje potražite nešto drugo.

Još jednom: najbolji izbor je solarni panel od 12 volti za vaš dom, koji se sastoji od 36 solarnih ćelija. Ovo je najbolja opcija, dokazana praksom.

Specifikacije: šta tražiti

Ovjereni solarni paneli uvijek pokazuju radnu struju i napon, kao i napon otvorenog kola i struju kratkog spoja. Treba imati na umu da su svi parametri obično naznačeni za temperaturu od + 25 ° C. Po sunčanom danu na krovu, baterija se zagrijava do temperature znatno iznad ove brojke. Ovo objašnjava viši radni napon.

Također obratite pažnju na napon otvorenog kruga. U normalnim baterijama to je oko 22 V. I sve bi bilo u redu, ali ako radite na opremi bez isključivanja solarnih panela, napon otvorenog kruga će oštetiti inverter ili drugu priključenu opremu koja nije predviđena za takvu voltaža. Stoga, za bilo koji posao - prebacivanje žica, spajanje / isključivanje baterija itd. i tako dalje - prvo što treba da uradite je da isključite solarne panele (uklonite terminale). Nakon što prođete kroz krug, spojite ih posljednje. Ova procedura će vam uštedjeti mnogo živaca (i novca).

Telo i staklo

Solarni paneli za dom imaju aluminijumsko kućište. Ovaj metal ne korodira, uz dovoljnu čvrstoću ima malu masu. Normalno tijelo treba sastaviti od profila u kojem su prisutna najmanje dva ukruta. Osim toga, staklo se mora umetnuti u poseban utor, a ne fiksirati odozgo. Sve su to znakovi normalnog kvaliteta.

Čak i kada birate solarni panel, obratite pažnju na staklo. U normalnim baterijama je teksturirana, a ne glatka. Na dodir - grubo, ako držite nokte, možete čuti šuštanje. Osim toga, mora imati visokokvalitetni premaz koji minimizira odsjaj. To znači da se u njemu ništa ne treba odražavati. Ako su refleksije okolnih objekata vidljive barem iz bilo kojeg ugla, bolje je pronaći drugi panel.

Izbor presjeka kabla i suptilnosti električnog povezivanja

Potrebno je povezati solarne panele za dom jednožilnim bakrenim kablom. Presjek jezgre kabela ovisi o udaljenosti između modula i baterije:

• udaljenost manja od 10 metara:
  • 1,5 mm2 po solarnom panelu od 100 W;
  • za dvije baterije - 2,5 mm2;
  • tri baterije - 4,0 mm2;
• udaljenost veća od 10 metara:
  • za spajanje jedne ploče uzimamo 2,5 mm2;
  • dva - 4,0 mm2;
  • tri - 6,0 mm2.

Možete uzeti veći dio, ali ne manji (bit će velikih gubitaka, ali nam ne treba). Prilikom kupovine žica obratite pažnju na stvarni poprečni presjek, jer danas deklarirane dimenzije vrlo često ne odgovaraju stvarnim. Da biste provjerili, morat ćete izmjeriti prečnik i pročitati odjeljak (možete pročitati kako se to radi).

Prilikom sastavljanja sistema možete iskoristiti prednosti solarnih panela koristeći višežilni kabel odgovarajućeg presjeka, a za minus koristiti jedan debeli. Prije spajanja na baterije, sve "pluseve" propuštamo kroz diode ili diodne sklopove sa zajedničkom katodom. Ovo sprječava kratki spoj baterije (može izazvati požar) ako su žice između baterija i baterije kratko spojene ili pokidane.

Diode koriste tipove SBL2040CT, PBYR040CT. Ako se ne pronađu, mogu se ukloniti iz starih izvora napajanja personalnih računara. Obično postoje SBL3040 ili slični. Poželjno je proći kroz diode. Ne zaboravite da se jako zagrijavaju, pa ih morate montirati na radijator (možete koristiti jedan).

Sistem takođe treba kutiju sa osiguračima. Po jedan za svakog potrošača. Kroz ovaj blok povezujemo cijelo opterećenje. Prvo, sistem je sigurniji na ovaj način. Drugo, ako se pojave problemi, lakše je odrediti njegov izvor (pregorelim osiguračem).

U posljednje vrijeme aktivno se razvijaju tehnologije za dobivanje alternativne energije. To su solarni paneli (SB), vjetroelektrane i niz drugih uređaja. Posebno su perspektivni SB ili takozvani fotonaponski paneli, jer je, s obzirom na gotovo vječni život sunca, takva energija neiscrpna. Unatoč još uvijek relativno visokoj cijeni, oni pružaju besplatnu i ekološki prihvatljivu energiju. Ipak, cijene za SB padaju iz godine u godinu, što ukazuje da postoje veliki izgledi za njihovu široku primjenu.

Uređaj sa solarnim nizom

Solarna baterija je sistem poluprovodničkih uređaja u obliku fotoelektričnih pretvarača koji pretvaraju sunčevu energiju u jednosmernu električnu struju koristeći princip fotoelektričnog efekta.

1 - Kontroler
2 - Baterija
3 - Inverter
4 - Modul
5 - Električna oprema

Solarna ćelija uključuje sljedeće elemente:

• , koji se sastoji od dva sloja materijala različite provodljivosti. Na primjer, to može biti polikristalni ili monokristalni silicij sa uključivanjem drugih kemijskih spojeva za stvaranje principa fotoelektričnog efekta pn spoja. Odnosno, jedan materijal ima nedostatak elektrona, dok ih drugi ima višak.
• , najtanji sloj elementa koji se opire tranziciji elektrona.
• ... Kada se poveže sa suprotnim slojem, zona barijere se lako savladava elektronima. Kao rezultat, pojavljuje se uredno kretanje zaraženih čestica, odnosno električna struja.
• ... Omogućava akumulaciju i očuvanje energije.
• ... Pretvara jednosmernu struju iz solarnog panela u naizmeničnu struju.
• ... Osigurava u sistemu solarnih baterija stvaranje napona potrebnog raspona.

Princip rada

• Sunčeva svjetlost u obliku fotona svjetlosti pogađa površinu solarnog panela.
• Kada se fotoni sudare s površinom poluvodiča, oni prenose energiju na elektrone poluvodiča.
• Elektroni koji su izbačeni iz poluvodiča uslijed udara, savladavaju zaštitni sloj, imajući sa sobom dodatnu energiju.
• Kao rezultat toga, negativni elektroni prelaze u provodnik n iz p-provodnika, a pozitivni elektroni izvode suprotan manevar. Ovaj prijelaz je olakšan električnim poljima koja su trenutno prisutna u provodnicima. Nakon toga povećavaju razliku i jačinu naboja.

Ako se baterija, obasjana suncem, zatvori na određeno opterećenje otpora R, onda se uočava pojava električne struje I. Njena vrijednost je određena otporom opterećenja, intenzitetom osvjetljenja i kvalitetom fotoelektrika. konverter. Snaga P oslobođena u opterećenju određena je formulom P = I * U, gdje U označava napon na terminalima baterije.

Pregledi

U zavisnosti od materijala koji se koristi, solarni paneli mogu biti:

• Monokristalni fotonaponski paneli. Oni su efikasni, ali skuplji, efikasnost je 14-16%. Monokristalni elementi imaju poligonalni oblik, zbog čega je teško ispuniti cijelo područje;
• Amorfni silikonski paneli. Takve baterije pokazuju nisku efikasnost u rasponu od 6-8%. Ali među tehnologijama silicijumskih pretvarača, oni imaju najjeftiniju struju;
• Kadmijum teluridne ploče izrađuju se na bazi filmske tehnologije. Poluprovodnički sloj se nanosi u sloju od nekoliko stotina mikrometara. Efikasnost je 11%, ali u poređenju sa silicijumskim baterijama, vati snage su desetine posto jeftiniji;
• Paneli bazirani na CIGS poluprovodnicima, koji se sastoje od selena, galija, indija i bakra. Efikasnost takvih panela dostiže 15%;
• Polimerne ploče. Ovo je vrsta tankoslojne baterije koja radi kao fotosinteza biljaka. Uključuje polimerni sloj, zaštitni sloj, fleksibilnu podlogu i aluminijske elektrode. Efikasnost 5-6%;
• Zbog optimalnog omjera efikasnosti i cijene, najčešći paneli su izrađeni od polikristalnih fotonaponskih ćelija. Njihova efikasnost dostiže 12-14%.

SB se također može uvjetno podijeliti na sljedeće tipove:

• Tanki film ili fleksibilni (na bazi kadmijum telurida, kristalni i amorfni);
• Teško(od kristalnog silicija, ponekad amorfnog);
• Jednostrano(upija svjetlost na jednoj strani);
• Dvostrano(apsorbuju svetlost sa obe strane).

Posebnosti

• Napunjenost baterije se smanjuje na slaboj sunčevoj svjetlosti, dajući električnu energiju električnom prijemniku, odnosno postoji stalan rad u načinu punjenja i pražnjenja. Kontrolu vrši poseban kontroler.
• SB ne zahtijeva nikakve posebne radove na održavanju. Može biti potrebno samo brisanje prašine.
• Paneli se mogu koristiti i zimi, ali produktivnost u tom periodu opada za jedan i po do dva puta. Da bi se spriječilo nakupljanje snijega na panelima, treba ih postaviti pod uglom od 70 stepeni na uzvisini.
• Solarni paneli su najprikladniji za samostalne sisteme u kojima postoji mnogo kućnih energetski efikasnih električnih uređaja koji nisu stalno uključeni.

Aplikacija

Solarni paneli se mogu koristiti skoro svuda:

• Električna vozila.
• Prijenosna elektronika.
• Kalkulatori, baterijske lampe, plejeri i tako dalje, odnosno gde god treba da napunite baterije razne potrošačke elektronike.
• Avijacija. Tako je nastao Solar Impulse, letjelica na solarni pogon.
• Napajanje za domove, škole, aerodrome i druge zgrade. Solarni paneli se široko koriste u suptropskim i tropskim regijama gdje ima mnogo sunčanih dana. Posebno su popularni u zemljama Mediterana.
• Upotreba u svemiru. SB se postavlja na ISS, postavlja na satelite, svemirska i međuplanetarna vozila i još mnogo toga.

Prednosti i nedostaci

Među prednostima su:

• Ekološka prihvatljivost;
• Trajnost, fotoćelije služe nekoliko decenija;
• Jednostavan princip rada. Zbog toga praktički nema kvarova u solarnoj bateriji;
• Silence;
• Mogućnost stalnog rada;
• Nije potrebno gorivo;
• Opća dostupnost;
• Sposobnost promjene snage sistema.

Među nedostatcima su:

• Niska efikasnost. Potrebna je velika površina baterija da bi se zadovoljile potrebe čak i male porodice;
• Složenost montaže i puštanja u rad sistema;
• Prilično visoka cijena solarnih panela, kao i niska isplativost sistema.

Perspektive

Želja čovječanstva za ekološkom prihvatljivošću i napuštanje nafte dovest će do uvođenja sve više tehnologija koje štede energiju. To znači da će se solarni paneli koristiti svuda. A stvaranje panela s većom efikasnošću omogućit će:

• Opremiti većinu zgrada energetskim panelima;
• Montirajte ih u automobile, ceste, robote i brojne druge uređaje;
• Ugradite ih u odjeću i čak ih usadite u osobu. Južnokorejski naučnici već su kreirali potkožnu solarnu ćeliju koja je 15 puta tanja od dlake. Osigurava nesmetan rad uređaja koji se ugrađuju u tijelo, na primjer, pejsmejkera.

U današnje vrijeme gotovo svako može prikupiti i staviti na raspolaganje svoje nezavisni izvor električne energije na solarnim panelima(u naučnoj literaturi se zovu fotonaponskih panela).

S vremenom se skupa oprema nadoknađuje mogućnošću primanja besplatne električne energije. Važno je da solarni paneli budu ekološki prihvatljiv izvor energije. Posljednjih godina cijene fotonaponskih panela su desetostruko pale i nastavljaju da opadaju, što ukazuje na velike izglede za njihovu upotrebu.

U klasičnom obliku, takav izvor električne energije sastojat će se od sljedećih dijelova: direktno, solarne baterije (generator jednosmjerne struje), baterije s uređajem za kontrolu punjenja i invertera koji jednosmjernu struju pretvara u naizmjeničnu.

Solarni paneli se sastoje od kompleta solarne ćelije (fotonaponski pretvarači) koji direktno pretvaraju sunčevu energiju u električnu energiju.

Većina solarnih ćelija je napravljena od silicijuma, koji je prilično skup. Ova činjenica će odrediti visoku cijenu električne energije, koja se dobiva korištenjem solarnih panela.

Postoje dvije vrste fotonaponskih pretvarača, napravljenih od monokristalnog i polikristalnog silicija. Razlikuju se u tehnologiji proizvodnje. Prvi imaju efikasnost do 17,5%, a drugi - 15%.

Najvažniji tehnički parametar solarne baterije, koji ima veliki uticaj na efikasnost čitave instalacije, je njen neto snaga... Određuje se naponom i izlaznom strujom. Ovi parametri ovise o intenzitetu sunčeve svjetlosti koja pada na bateriju.

E.m.s. (elektromotorna sila) pojedinih solarnih ćelija ne zavisi od njihove površine i smanjuje se kada se baterija zagrije na suncu, za oko 0,4% po 1 gramu. C. Izlazna struja zavisi od intenziteta sunčevog zračenja i veličine solarnih ćelija. Što je sunčeva svjetlost svjetlija, solarne ćelije proizvode više struje. Struja punjenja i izlazna snaga naglo padaju po oblačnom vremenu. To radi smanjenjem struje koju isporučuje baterija.

Ako je baterija osvijetljena suncem zatvorena za bilo koje opterećenje s otporom Rn, tada se u krugu pojavljuje električna struja I, čija je vrijednost određena kvalitetom fotoelektričnog pretvarača, intenzitetom osvjetljenja i otporom opterećenja. Snaga Pn, koja je dodijeljena u opterećenju, određena je proizvodom Pn = IninUn, gdje je Un napon na terminalima baterije.

Najveća snaga se oslobađa u opterećenju pri nekom optimalnom otporu Ropt, što odgovara najvećoj efikasnosti (efikasnosti) pretvaranja svjetlosne energije u električnu energiju. Svaki pretvarač ima svoju Ropt vrijednost, koja ovisi o kvaliteti, veličini radne površine i stupnju osvjetljenja.

Solarna baterija sastoji se od pojedinačnih solarnih ćelija koje su povezane serijski i paralelno u cilju povećanja izlaznih parametara (struja, napon i snaga). Kada su elementi povezani u seriju, izlazni napon raste, a paralelno - izlazna struja. U cilju povećanja struje i napona, ova dva načina povezivanja se kombinuju. Osim toga, kod ovakvog načina povezivanja, kvar jedne od solarnih ćelija ne dovodi do kvara cijelog lanca, tj. povećava pouzdanost kompletne baterije.

dakle, solarna baterija se sastoji od solarnih ćelija povezanih u seriju... Vrijednost maksimalno moguće struje koju daje baterija je direktno proporcionalna broju paralelno povezanih i emf. - solarne ćelije povezane u seriju. Dakle, kombiniranjem vrsta povezivanja, baterija se sastavlja sa potrebnim parametrima.

Solarne ćelije baterije su šantovane diodama. Obično ih ima 4 - po jedan za svaki ¼ dio baterije. Diode štite dijelove baterije od kvara, koji se iz nekog razloga ispostavilo da su zatamnjeni, odnosno ako u nekom trenutku svjetlost ne padne na njih. Baterija privremeno stvara 25% manje izlazne snage nego pod normalnom izloženošću suncu cijele površine baterije.

U nedostatku dioda, ove solarne ćelije će se pregrijati i otkazati, budući da se pri zamračenju pretvaraju u potrošače struje (baterije se prazne preko solarnih ćelija), a kada se koriste diode, one su šantovane i kroz njih ne teče struja. Diode bi trebale biti niske impedancije kako bi se smanjio pad napona na njima. U te svrhe nedavno su korištene Schottky diode.

Rezultirajuća električna energija se akumulira u baterijama, a zatim prenosi na opterećenje. - hemijski izvori struje. Baterija se puni kada se na nju primeni potencijal koji je veći od napona baterije.

Broj serijski i paralelno povezanih solarnih ćelija trebao bi biti takav da radni napon koji se dovodi do baterija, uzimajući u obzir pad napona u krugu punjenja, malo premašuje napon baterije, a struja opterećenja baterije osigurava potrebnu struju punjenja .

Na primjer, za punjenje olovne baterije od 12 V potrebna vam je solarna baterija od 36 ćelija.

Pri slaboj sunčevoj svjetlosti napunjenost baterije se smanjuje i baterija odaje električnu energiju električnom prijemniku, tj. punjive baterije stalno rade u režimu pražnjenja i punjenja.

Ovaj proces se prati. Ciklično punjenje zahtijeva konstantan napon ili konstantnu struju punjenja.

U uslovima dobrog osvetljenja, baterija se brzo puni do 90% svog nominalnog kapaciteta, a zatim sporije do punog kapaciteta. Prelazak na nižu stopu punjenja vrši kontroler punjača.

Najefikasnija upotreba specijalnih baterija - (sumporna kiselina se koristi kao elektrolit u akumulatoru) i olovnih baterija, koje se izrađuju po AGM tehnologiji. Ove baterije ne zahtijevaju posebne uvjete ugradnje i ne zahtijevaju održavanje. Vijek trajanja pasoša takvih baterija je 10 - 12 godina s dubinom pražnjenja ne većom od 20%. Baterije se nikada ne smiju prazniti ispod ove vrijednosti, inače će im se vijek trajanja drastično smanjiti!

Baterija je povezana sa solarnim panelom preko kontrolera koji kontroliše njeno punjenje. Kada se baterija napuni punom snagom, otpornik je spojen na solarnu ploču i apsorbira višak energije.

Kako bi se konstantni napon iz akumulatorske baterije pretvorio u naizmjenični napon, koji se može koristiti za napajanje većine električnih prijemnika u kombinaciji sa solarnim panelima, možete koristiti posebne uređaje -.

Bez upotrebe invertora, solarna baterija se može koristiti za napajanje električnih potrošača koji rade na konstantnom naponu, uklj. razna prijenosna oprema, izvori svjetlosti koji štede energiju, na primjer, iste LED lampe.