Batteria solare: dispositivo e principio di funzionamento

Proprio di recente, quando eravamo ancora a scuola, un pannello solare per generare elettricità sembrava qualcosa di fantastico. Ci sembrava che potessero essere usati solo su astronavi. Ma sono passati 20-25 anni e le batterie solari non sono apparse solo in orologi e calcolatrici, ma sono già in grado di fornire elettricità a case private e cottage estivi. E le moderne centrali solari possono fornire elettricità alle piccole città. Le batterie solari sono ampiamente utilizzate nei paesi europei, negli Stati Uniti, in Israele e in altre regioni con elevata irraggiamento solare. E il loro utilizzo offre già notevoli risparmi in termini di elettricità e acqua calda.

L'energia solare può essere convertita in calore ed elettricità. I primissimi passi nell'utilizzo dell'energia del sole sono stati compiuti dall'uomo proprio nella direzione dell'ottenimento del calore. Possiamo dire che anche in questo caso non c'è trasformazione. Il principio di funzionamento è semplice. Consiste nel raccogliere il calore solare. Pertanto, i dispositivi per questo sono chiamati collettori solari. Il principio di funzionamento di tali impianti è quello di raccogliere il calore utilizzando un assorbitore e trasferirlo al liquido di raffreddamento. Quest'ultimo è acqua o aria. Tali impianti sono spesso utilizzati per il riscaldamento e l'approvvigionamento di acqua calda di case private. Il secondo caso d'uso è convertirlo in elettricità.

Le piante del nostro pianeta convertono l'energia solare in legami chimici da milioni di anni. Questo processo, chiamato fotosintesi, produce glucosio. Il principio della fotosintesi è noto all'uomo da molto tempo. Per ulteriori informazioni, leggere il collegamento fornito.

In questo articolo parleremo della generazione di elettricità utilizzando i pannelli solari. Per questo vengono utilizzate celle fotovoltaiche. Si tratta di semiconduttori a base di silicio che generano una corrente elettrica costante quando esposti alla luce. Composti di silicio con cadmio, rame, indio sono usati come materiale per fotocellule. Inoltre, possono differire nella tecnologia di produzione.

• Monocristallino;
• Policristallino;
• Amorfo.

I pannelli fotovoltaici realizzati con monocristalli di silicio sono considerati i più efficienti e altamente efficienti. Le celle solari in silicio policristallino sono più economiche e hanno il minor costo per watt di elettricità. Esistono anche celle fotovoltaiche in silicio amorfo. Fai di loro. Sono prodotti da silicio amorfo. La produzione di tali elementi è più semplice rispetto ai mono e ai policristalli. Di conseguenza, il prezzo è inferiore, ma l'efficienza è scarsa (5─6%). Inoltre, i pannelli in silicio amorfo hanno una durata di vita più breve rispetto ai due tipi precedenti. Per aumentare l'efficienza degli elementi, al silicio vengono aggiunti rame, selenio, gallio, indio.

Le celle fotovoltaiche sono combinate in una cella solare. Di norma, il numero di fotocellule in una batteria è un multiplo di 36, ma ci sono altre opzioni. Oltre alla batteria solare, i sistemi solari includono anche altri dispositivi per accumulare e distribuire elettricità. In particolare, questi sono:

• Batteria (una o più);
• Inverter (converte la tensione da 12 o 24 a 220 volt);
• Controller per la gestione della carica-scarica della batteria e l'alimentazione della rete.

In base al loro scopo, si possono distinguere due grandi gruppi di dispositivi. I pannelli solari a bassa potenza (fino a dieci watt) vengono utilizzati in gadget mobili o power bank per la ricarica. I sistemi con più capacità sono utilizzati per l'elettrificazione di case private e cottage estivi. Di solito si trovano sui tetti e sulle facciate delle case, meno spesso nelle aree adiacenti alla casa. Esistono dispositivi che consentono di tracciare il sole e modificare l'angolo di inclinazione a seconda della sua posizione. Vediamo ora come funziona una batteria solare e cosa ne determina l'efficienza.

Come funziona una cella solare?

L'energia solare viene convertita in fotocellule collegate in serie. Consideriamo il principio di funzionamento di una batteria solare a livello di celle fotovoltaiche. La fotocellula è basata su un cristallo di silicio. I composti di silicio sono molto comuni in natura. Il più famoso è l'ossido di silicio o la sabbia. Un cristallo di silicio può essere semplicemente chiamato un grande granello di sabbia. I cristalli vengono coltivati ​​artificialmente in laboratorio. Solitamente si ottengono a forma cubica e poi su piastre. Lo spessore di queste lastre è di soli 200 micron. È 3-4 volte più spesso di un capello umano.

Sui wafer di silicio ottenuti si deposita uno strato di boro da un lato e di fosforo dall'altro. C'è un eccesso di elettroni nei punti di contatto tra il wafer di silicio e il boro. D'altra parte, mancano elettroni lungo il confine del wafer di silicio con il fosforo. Ci sono "buchi" formati, come vengono chiamati. Tale unione di confini con una quantità eccessiva di elettroni e il loro svantaggio è chiamata giunzione p-n.

Quando la luce del sole colpisce le fotocellule della batteria, la loro superficie viene bombardata da fotoni. Eliminano gli elettroni in eccesso al confine con il fosforo e iniziano a spostarsi verso i "buchi" al confine con il boro. Quindi, sorge una corrente elettrica, che è il movimento ordinato degli elettroni. I percorsi metallici sono alimentati alla fotocellula, attraverso la quale viene raccolta la corrente. Questo è il principio di funzionamento di una fotocellula al silicio.

La potenza di una cella fotovoltaica è piccola e la tensione è di circa 0,5 volt. Pertanto, vengono combinati in sequenza in batterie da 36 pezzi per ottenere 18 volt in uscita. Questo è sufficiente per caricare una batteria da 12 volt. Anche qui è necessario tenere conto del fatto che la tensione e la potenza dichiarate saranno solo quando la batteria funziona alla massima efficienza, cosa rara in condizioni reali. La batteria assemblata viene posizionata su un substrato, ricoperta di vetro e sigillata. Il vetro utilizzato deve trasmettere la luce ultravioletta, poiché la cella solare converte anche questa parte dello spettro. Le batterie raccolte possono essere combinate tra loro in serie e in catene parallele. Risulta essere piccolo.

Oggi i pannelli solari sono installati nelle loro case e nei cottage estivi per risparmiare energia. Tali sistemi solari in miniatura funzionano tutto l'anno. La cosa principale è che la superficie dei pannelli è pulita e il sole splende. In alcuni casi, la loro efficacia è maggiore in una gelida giornata di sole che in una giornata estiva. Ciò è dovuto al fatto che il riscaldamento riduce in qualche modo l'efficienza del loro lavoro.

Va notato subito che è impossibile abbandonare completamente l'elettricità dalle reti centralizzate. Ma installando una batteria solare, sarai in grado di risparmiare notevolmente sui costi delle utenze. L'opzione, ovviamente, non è adatta per un appartamento. È normale utilizzare un tale sistema solo in una casa di campagna o in una casa di campagna, dove c'è abbastanza spazio per l'installazione di pannelli solari.

Nelle regioni centrali della Russia, il sistema solare si ripaga da solo in circa 5 anni. Nelle regioni meridionali, il periodo di ammortamento è notevolmente ridotto. I collettori sono spesso installati insieme ai pannelli solari per riscaldare la casa. Ora ci sono collettori solari fabbricati in fabbrica che possono riscaldare l'acqua tutto l'anno.

Per quanto riguarda l'installazione di pannelli solari, è necessario notare i seguenti punti:

• I pannelli devono essere installati sul lato sud del tetto, in facciata o in corrispondenza del lato sud;
• L'angolo di inclinazione corrisponde al valore di latitudine della tua regione;
• Non dovrebbero esserci oggetti nelle vicinanze che proiettino ombra sui pannelli solari;
• La superficie dei pannelli deve essere regolarmente pulita da sporco e polvere;
• Si consiglia di utilizzare sistemi con rilevamento della posizione del sole.

Ora hai chiaro come funzionano i pannelli solari e cosa possono fare. È chiaro che non bisogna abbandonare la fornitura centralizzata di elettricità. I moderni sistemi solari non sono ancora in grado di fornire completamente energia alla casa con tempo nuvoloso. Ma come parte del sistema energetico combinato di una casa, sono molto appropriati.

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I pannelli solari sono considerati una fonte di elettricità molto efficiente ed ecologica. Negli ultimi decenni, questa tecnologia ha guadagnato popolarità in tutto il mondo, motivando molte persone a passare a energie rinnovabili a basso costo. Lo scopo di questo dispositivo è convertire l'energia dei raggi luminosi in corrente elettrica, che può essere utilizzata per alimentare una varietà di dispositivi domestici e industriali.

I governi di molti paesi stanziano somme colossali di fondi di bilancio, sponsorizzando progetti che mirano allo sviluppo di centrali solari. Alcune città si affidano completamente all'elettricità del sole. In Russia, questi dispositivi sono spesso utilizzati per fornire elettricità a case di campagna e private come un'ottima alternativa ai servizi di alimentazione centralizzata. Vale la pena notare che il principio di funzionamento dei pannelli solari per la casa è piuttosto complesso. Successivamente, diamo un'occhiata più da vicino a come funzionano i pannelli solari per la casa in dettaglio.

I primi tentativi di utilizzare l'energia del sole per generare elettricità risalgono alla metà del XX secolo. Quindi i principali paesi del mondo stavano cercando di costruire centrali termiche efficienti. Il concetto di centrale termica utilizza la luce solare concentrata per riscaldare l'acqua in vapore, che a sua volta fa ruotare le turbine di un generatore elettrico.

Poiché in una tale centrale elettrica veniva utilizzato il concetto di trasformazione dell'energia, la loro efficienza era minima. I dispositivi moderni convertono direttamente i raggi del sole in corrente grazie al concetto dell'effetto fotoelettrico.

Il principio moderno della batteria solare è stato scoperto nel 1839 da un fisico di nome Alexander Becquerel. Nel 1873 fu inventato il primo semiconduttore, che rese possibile mettere in pratica il principio di funzionamento di una cella solare.

Principio di funzionamento

Come accennato in precedenza, il principio di funzionamento si basa sull'effetto semiconduttore. Il silicio è uno dei semiconduttori più efficienti attualmente conosciuti dall'umanità.

Quando la fotocellula (la piastra di silicio superiore del blocco convertitore) viene riscaldata, gli elettroni vengono rilasciati dagli atomi di silicio, dopodiché vengono catturati dagli atomi della piastra inferiore. Secondo le leggi della fisica, gli elettroni tendono a tornare nella loro posizione originale. Di conseguenza, gli elettroni della piastra inferiore si muovono lungo i conduttori (fili di collegamento), cedendo la loro energia per caricare le batterie e tornando alla piastra superiore.

L'efficienza delle fotocellule create utilizzando il metodo di deposizione di silicio a cristallo singolo è significativamente maggiore, poiché in tale situazione i cristalli di silicio hanno meno facce, il che consente agli elettroni di muoversi in linea retta.

Dispositivo

Il design di una cella solare è molto semplice.

Il design del dispositivo si basa su:

• corpo del pannello;
• blocchi di trasformazione;
• accumulatori;
• dispositivi aggiuntivi.

Il corpo svolge esclusivamente la funzione di tenere insieme la struttura, non avendo più un uso pratico.

Gli elementi principali sono i blocchi trasduttori. Questa è una cella solare, costituita da un materiale semiconduttore, che è silicio. Possiamo dire che le celle solari sono composte, il cui dispositivo e il cui principio di funzionamento sono sempre gli stessi, da una cornice e da due sottili strati di silicio, che possono essere applicati in superficie, sia con metodo monocristallino che policristallino.

Il metodo di applicazione del silicio influisce sul costo della batteria e sulla sua efficienza. Se il silicio viene applicato in modo monocristallino, l'efficienza della batteria sarà la più alta possibile, così come il costo.

Se parliamo di come funziona una cella solare, non dobbiamo dimenticare le batterie. In genere vengono utilizzate due batterie. Uno è il principale, il secondo è il backup. Il principale accumula elettricità, inviandola immediatamente alla rete elettrica. Il secondo immagazzina l'elettricità in eccesso e poi la invia alla rete quando la tensione scende.

Tra i dispositivi aggiuntivi si possono distinguere i controller, che sono responsabili della distribuzione dell'elettricità nella rete e tra le batterie. Di norma, funzionano secondo il principio di un semplice reostato.

I diodi sono elementi solari molto importanti. Questo elemento è installato su ogni quarta parte del blocco convertitore, proteggendo la struttura dal surriscaldamento dovuto a tensione eccessiva. Se i diodi non sono installati, c'è un'alta probabilità che il sistema si guasti dopo la prima pioggia.

Come connettere

Come accennato in precedenza, la batteria solare è piuttosto complessa. Il corretto layout dell'array solare ti aiuterà a raggiungere la massima efficienza. È necessario collegare i blocchi convertitore utilizzando un metodo seriale parallelo, che consentirà di ottenere la potenza ottimale e la tensione più efficace nella rete elettrica.

Varietà di pannelli solari

Esistono diversi tipi di celle solari, che differiscono nella struttura dei cristalli di silicio.

Esistono tre tipi di fotocellule:

• policristallino;
• monocristallino;
• amorfo.

Il primo tipo di pannelli è più economico, ma meno efficace, poiché se il silicio viene applicato con un metodo policristallino, gli elettroni non possono muoversi in linea retta.

Le celle solari monocristalline si distinguono per la loro massima efficienza, che raggiunge il 25%. Il costo di tali batterie è più elevato, ma per ottenere 1 kilowatt è necessaria un'area di fotocellule significativamente più piccola rispetto a quando si utilizzano pannelli policristallini.

Le celle solari flessibili sono realizzate in silicio amorfo, ma la loro efficienza è la più bassa e ammonta al 4-6%.

Vantaggi e svantaggi

I principali vantaggi dei pannelli solari:

• l'energia solare è completamente gratuita;
• consentire di ricevere elettricità rispettosa dell'ambiente;
• pagare rapidamente;
• facile installazione e principio di funzionamento.

Screpolatura:

• costo alto;
• per soddisfare le esigenze di elettricità di una piccola famiglia, è necessaria un'area di fotocellule sufficientemente ampia;
• l'efficienza diminuisce notevolmente in caso di tempo nuvoloso.

Come ottenere la massima efficienza

Quando acquisti i pannelli solari per la tua casa, è molto importante scegliere una struttura che possa fornire alla tua casa una potenza sufficiente. Si ritiene che l'efficienza dei pannelli solari con tempo nuvoloso sia di circa 40 watt per metro quadrato all'ora. Infatti, con tempo nuvoloso, la potenza della luce a livello del suolo è di circa 200 watt per metro quadrato, ma il 40% della luce solare è radiazione infrarossa, a cui i pannelli solari non sono sensibili. Va inoltre tenuto presente che l'efficienza della batteria raramente supera il 25%.

A volte l'energia della luce solare intensa può raggiungere i 500 W per metro quadrato, ma nel calcolo vale la pena considerare gli indicatori minimi, che renderanno ininterrotto il sistema di alimentazione autonomo.

Ogni giorno il sole splende per una media di 9 ore, se prendiamo il dato medio annuo. In un giorno, un metro quadrato della superficie del convertitore è in grado di generare 1 kilowatt di elettricità. Se i residenti della casa consumano circa 20 kilowatt di elettricità al giorno, l'area minima dei pannelli solari dovrebbe essere di circa 40 metri quadrati.

Tuttavia, un tale indicatore del consumo di elettricità si trova raramente nella pratica. Di norma, gli inquilini utilizzeranno fino a 10 kW al giorno.

Se parliamo del fatto che le batterie solari funzionino in inverno, vale la pena ricordare che in questo periodo dell'anno la durata delle ore diurne è notevolmente ridotta, ma se il sistema è dotato di batterie potenti, l'energia ricevuta al giorno dovrebbe essere sufficiente, tenendo conto della presenza di una batteria tampone.

Quando si sceglie una batteria solare, è molto importante prestare attenzione alla capacità delle batterie. Se sono necessari pannelli solari per funzionare di notte, la capacità della batteria di riserva gioca un ruolo chiave. Inoltre, il dispositivo deve essere resistente a frequenti ricariche.

Nonostante il costo di installazione dei pannelli solari possa superare 1 milione di rubli, i costi si ripagano entro diversi anni, poiché l'energia del sole è assolutamente gratuita.

video

Come funziona la batteria solare, lo dirà il nostro video.

In ogni momento, l'umanità si è sforzata di sfruttare al meglio i benefici forniti dalla natura. La prova di ciò sono i pannelli solari inventati. Il principio di funzionamento dei pannelli solari è abbastanza semplice. È grazie a loro che le nostre calcolatrici funzionavano a qualsiasi ora del giorno, in estate e in inverno, indipendentemente dal tipo e dai frequenti cambi di batteria. Il mondo moderno è caratterizzato dall'uso dell'energia solare in vari campi e scale, dagli attuali tablet agli aeroplani. Questo articolo ti informerà su come funziona la batteria solare, sui suoi tipi e sul principio di funzionamento.

• Un po' di storia
• Classificazione

Un po' di storia

Come sapete, la cella solare non è la prima invenzione a utilizzare l'energia onnicomprensiva del Sole come alternativa all'energia elettrica. I primi tentativi di utilizzare la luce solare sono stati nelle centrali elettriche terminali, che hanno un nome più comune come "collezionisti". Il loro principio di funzionamento era quello di riscaldare l'acqua a 100 ° C utilizzando i raggi del sole, il cui risultato era la generazione di elettricità. Il lavoro dei collettori consisteva in una trasformazione a più stadi dell'energia: l'accumulo dei raggi solari, l'ebollizione di un liquido, la formazione di vapore, il movimento di una macchina a vapore e la conversione dell'energia termica in energia meccanica.

A differenza di un collettore, una cella solare trasforma direttamente i prodotti del sole in energia elettrica. Va anche notato una caratteristica della batteria solare come l'uso della luce, non del calore, che consente di generare elettricità anche in inverno.

Oggi il principio di funzionamento di questi dispositivi si basa sulla conversione dell'azione dei raggi in corrente elettrica (effetto fotoelettrico) mediante speciali semiconduttori, che costituiscono l'intera batteria.

I pionieri dell'effetto fotoelettrico sono tre illustri fisici. Il fenomeno stesso di un tale processo fu descritto da un fisico di origine francese - Alexander Edmond Becquerel nel 1839. Poi, nel 1873, fu scoperto il primo semiconduttore per implementare l'azione dell'effetto fotoelettrico dall'ingegnere elettrico inglese Willoughby Smith. E più in dettaglio il principio di funzionamento, lo schema della batteria solare sono stati descritti e le leggi dei precedenti scopritori sono state confermate nel 1905 dal famoso premio Nobel Albert Einstein.

Definizione e basi della trasformazione energetica

Il dispositivo a cella solare è costituito da una piastra dotata di una catena di semiconduttori interconnessi (fotocellule). Le celle fotovoltaiche svolgono la funzione di convertire la luce solare in corrente elettrica. Pertanto, per comprendere il principio di funzionamento di questo dispositivo, è necessario studiarne le basi, vale a dire le fotocellule.

Le fotocellule sono semiconduttori che trasformano l'azione di quanti di radiazione elettromagnetica, che possono muoversi solo alla velocità della luce, in energia elettrica. Il processo di questa trasformazione è chiamato effetto fotoelettrico, che appare sotto l'influenza della luce solare sulla struttura della fotocellula. La particolarità della struttura risiede nell'eterogeneità, che viene creata utilizzando leghe di vari materiali e impurità per modificarne le proprietà dal punto di vista della fisica e della chimica.

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Queste stesse impurità creano transizioni negative e positive (p-n), che sono la base per il funzionamento di due semiconduttori e la conduttività tra di loro. Oltre a questo metodo, che costituisce la disomogeneità della struttura delle fotocellule, vengono utilizzati anche:

• combinare semiconduttori con diverse larghezze di bandgap;
• modificare la composizione chimica della fotocellula per formare una struttura a gap graduato;
• una combinazione dei metodi di cui sopra.

La trasformazione dell'energia dipende direttamente dalle proprietà fisiche ed elettriche della struttura e dalla conduttività elettrica dei semiconduttori (fotoconduttività). Una fotocellula è costituita da diversi tipi di elettroni e dai loro strati. Il tipo negativo funge da elettrodo su cui sorge la carica e, di conseguenza, il tipo positivo è l'anodo (ricevitore) di questa carica. L'accumulo di energia solare avviene in questo modo: gli elettroni che emergono dallo strato negativo sotto l'influenza della luce solare vengono ricevuti dagli anodi. Lasciando lo strato di elettroni positivi, tornano al loro posto originale. Quindi si ripetono i passaggi. Di conseguenza, l'energia del Sole rimane all'interno del dispositivo.

Classificazione

A seconda del materiale e del metodo di produzione, si distinguono i seguenti tipi di celle solari: silicio e pellicola.

Le batterie al silicio sono dispositivi il cui principale materiale attivo è il silicio. Il silicio è caratterizzato da alte prestazioni rispetto ad altri materiali utilizzati per creare questi dispositivi, quindi è molto richiesto. Per la loro struttura, i dispositivi al silicio sono divisi in tre sottospecie:

I dispositivi cinematografici sono suddivisi nei seguenti tipi:

• a base di tellururo di cadmio con tecnologia a pellicola;
• basato su una lega di rame, indio e selenio, l'efficienza di tali dispositivi è del 16-20%;
• dispositivi a film polimerico realizzati con fotocellule organiche, la loro efficienza è del 5-6%.

Lo schema di collegamento dei pannelli solari consiste nel calcolo del carico e nell'impostazione del regolatore di carica. Lo schema più semplice può essere visto usando una lanterna da giardino come esempio. Queste luci da giardino si stanno gradualmente diffondendo grazie all'illuminazione brillante di percorsi, prati e trame personali. In inverno, la luce delle lampade da giardino a energia solare è meno brillante che in altri periodi. Il circuito in questo caso è costituito da un elemento fotosensibile, una batteria di accumulo e una batteria solare.

Oggi sono in corso sviluppi per la produzione di campi su larga scala di celle solari nell'Antartico. Tali centrali elettriche accumuleranno energia durante una giornata polare di sei mesi, che si verifica nei territori settentrionali - in estate e nel sud - in inverno. L'energia solare è una valida alternativa alla corrente elettrica, quindi la sua gamma di applicazioni è ampia. Le batterie alimentate dalla luce solare vengono persino utilizzate per fabbricare veicoli spaziali.

È costoso riscaldare una casa con il gas? O spengono costantemente la luce nella tua dacia? O forse sei stanco di pagare troppo per l'elettricità? L'installazione di una batteria solare ti aiuterà, che ti fornirà non solo l'elettricità, ma anche il riscaldamento. In questo articolo vedremo come funziona una batteria solare e come si differenzia da un collettore solare.

Qual è l'essenza di una batteria solare?

Una batteria solare, nota anche come batteria fotografica, è una lastra fotografica che cambia la conduttività nelle sue singole aree sotto l'influenza della luce solare.

Ciò consente di convertire l'energia di queste transizioni in energia elettrica, che viene utilizzata immediatamente o accumulata.
Per comprendere il principio di una batteria solare, è necessario conoscere alcuni punti:

Allora come funziona una cella solare?

Il pannello caricato negativamente è esposto alla luce solare. Provoca la formazione attiva di ulteriori cariche negative e "buchi". Sotto l'influenza del campo elettrico, che è presente nella giunzione p-n, avviene la separazione di particelle cariche positivamente e negativamente. Il primo va allo strato superiore e il secondo a quello inferiore. Quindi, appare una differenza di potenziale, in altre parole, una tensione costante (U). Sulla base di ciò, si può vedere che un fotoconvertitore funziona secondo il principio di una batteria. E nel caso in cui un carico sia collegato ad esso, si verifica una corrente nel circuito. La forza attuale dipenderà da parametri quali:

Esistono diversi tipi di celle solari: policristalline e monocristalline, nonché amorfe.
Quelli monocristallini sono i meno produttivi, ma allo stesso tempo i più economici. A questo proposito, il loro utilizzo è giustificato come fonte di energia aggiuntiva in caso di disconnessione dell'alimentazione centralizzata.
I policristalli occupano posizioni intermedie in questi due parametri, e quindi possono essere utilizzati in aree remote senza alimentazione centralizzata.

Le celle solari amorfe sono altamente efficienti, ma molto costose. Sono a base di silicio amorfo.

Questi sviluppi non hanno ancora raggiunto il livello industriale e sono in fase sperimentale.

Perché hai bisogno di un controller in un pannello solare?

I pannelli solari, il cui principio è stato descritto sopra, non potrebbero sostituire efficacemente i sistemi di alimentazione centrale se non fossero dotati di controller in grado di controllare lo stato di carica del pannello solare.

I controllori consentono di ridistribuire l'energia ricevuta dai pannelli solari, indirizzandola, se necessario, direttamente alla fonte di consumo, oppure immagazzinandola nella batteria.
Esistono diversi tipi di controller per celle solari che differiscono nel grado di aumento dell'efficienza complessiva del sistema di celle solari.

Per unire l'utilizzo di fonti energetiche alternative, non è affatto necessario acquistare una costosa batteria solare. Esistono esempi più convenienti di utilizzo dell'energia solare per generare elettricità. Queste sono le luci da giardino a energia solare attualmente popolari.

Tali torce ti consentono di illuminare la tua trama personale al buio senza spendere elettricità aggiuntiva su di essa.

Il principio di funzionamento di tali torce è che per mezzo di una fitopiastra montata nella parte superiore della torcia, viene catturata e convertita l'energia solare, che viene accumulata in una piccola batteria posta alla base della torcia. Il consumo di energia accumulato avviene al buio.

Molto spesso chi vive in casa propria deve fare i conti con il fatto che l'elettricità viene tagliata per motivi tecnici o per un'emergenza. Tali problemi causano non solo disagio, ma anche molti problemi, ad esempio il cibo si deteriora, è impossibile lavorare se ciò richiede l'uso di apparecchi elettrici. Cosa fare in una situazione del genere? Vale la pena installare pannelli solari che ti permettano di risolvere questo problema il più rapidamente possibile e possano solo offrire vantaggi e niente di più.

Una batteria solare (o pannello) è una batteria (chiamata lastra fotografica) che cambia la sua conduttività e rilascia energia quando esposta alla luce solare. È questa trasformazione che consentirà di arricchire la struttura residenziale con l'energia elettrica necessaria. In genere, i pannelli solari sono di vario tipo.

Sono in vendita i seguenti modelli:

• Monocristallino;
• Policristallino;
• Amorfo.

Ogni design ha una certa prestazione, che influenza direttamente il principio di funzionamento e il prezzo. La piastra con la potenza minima è considerata una batteria realizzata sulla base di monocristalli e hanno anche il prezzo più basso. Fondamentalmente, stanno cercando di essere utilizzati in quelle condizioni in cui la fornitura costante di elettricità non è troppo importante.

Il proprietario di una casa privata e direttamente tali batterie devono monitorare attentamente che il pannello fotovoltaico sia pulito, poiché se una grande quantità di contaminanti come neve, escrementi di uccelli e persino fogliame secco viene a contatto con il suo rivestimento, ciò ridurrà l'efficienza del lavoro e ridurre il livello di tensione applicata. La batteria solare per la casa funziona secondo un principio speciale.

Vale a dire:

1. L'energia del sole viene catturata da una lastra a base di silicio.
2. Quando riscaldato, l'energia viene rilasciata.
3. Successivamente, gli elettroni vengono attivati, questo contribuisce al loro movimento lungo il conduttore.
4. I conduttori dirigono la corrente nella cavità della batteria, questo forma una sorta di ricarica.
5. Attraverso una connessione cablata, la corrente viene fornita a elettrodomestici.

Il principio di funzionamento dell'installazione è abbastanza chiaro, ma vale la pena familiarizzare con le peculiarità della manutenzione della batteria e se è necessario. Inizialmente, va notato che la parte mobile è completamente assente nella batteria solare, poiché si tratta di strutture fisse.

Come viene eseguita la manutenzione per mantenere in funzione il pannello solare?

Di norma, la pulizia del rivestimento dovrebbe essere eseguita ogni 7 giorni. Gli esperti ritengono che questo sia abbastanza per mantenere le condizioni ottimali delle piastre in uno stato pulito. Sono inoltre necessarie una serie di altre procedure, ciò consentirà di azionare i pannelli senza problemi, nonché di escludere la formazione di difetti e malfunzionamenti.

Assicurati di condurre:

1. Esame esterno per identificare l'allentamento degli elementi di fissaggio e la formazione di crepe nel telaio.
2. Pulizia del pannello.
3. Controlla il cavo di alimentazione per i fili esposti che potrebbero causare un incendio.
4. Monitoraggio e fissaggio dello stato degli indicatori di automazione e strumentazione.
5. Monitoraggio del livello della batteria.
6. Monitoraggio dello stato delle unità strutturali del blocco per il rilevamento di formazioni di corrosione.
7. Ispezione della resistenza dell'involucro del pannello.

Inoltre, sono necessarie modifiche alla posizione della struttura, dipende dalla stagione e dal serraggio di ciascuna connessione filettata. Inoltre, puoi innaffiare i pannelli da un tubo con l'acqua corrente più ordinaria, per la quale sono sufficienti 4 procedure all'anno.

Una turbina eolica sicura ed efficiente può essere assemblata a mano. Tutte le fasi del lavoro sono descritte nella pagina successiva:

Efficienza delle celle solari e altri parametri

I pannelli solari sono realizzati con un materiale come il silicio e, al momento dell'acquisto, è necessario prestare attenzione a caratteristiche come la presenza di un indicatore di efficienza, che dovrebbe superare il 20% e un alto livello di resistenza.

La presenza di vetro temperato, resistenza alle condizioni atmosferiche più severe, rivestimento policristallino, se il prodotto è installato in una regione con temperature calde, è necessaria.

Il rivestimento monocristallino è importante per le aree con condizioni climatiche sfavorevoli. I moderni fornelli solari al silicio hanno diversi vantaggi. Coloro che già utilizzano tali installazioni rispondono in modo estremamente positivo.

Sono riconosciuti i seguenti prodotti:

• Autonomo;
• Il più economico in termini di fondi, poiché non è richiesto il pagamento dell'elettricità;
• Molto facile da usare, poiché non è necessaria alcuna regolazione;
• Redditizio, poiché la risorsa viene rifornita automaticamente;
• Ambientale;
• Sicuro;
• Pratici, in quanto possono essere utilizzati come riserva o come principale;
• Molto resistente.

Ci sono anche alcuni svantaggi, ma sullo sfondo di molte qualità positive, possono essere definiti insignificanti. Questi includono l'alto costo, la bassa resistenza ai disastri meteorologici, la necessità di preparare un sito per l'ubicazione della struttura, la manutenzione, una diminuzione della produttività in inverno, la necessità di ammodernamento, se necessario, aumentare la potenza e, di conseguenza, la produttività .

Tipi di pannelli solari

I prodotti monocristallini sono riconosciuti come i prodotti più convenienti per catturare l'energia solare, poiché sono realizzati utilizzando la tecnologia più semplice e possono essere significativamente inferiori in termini di potenza rispetto ad altri tipi di piastre. Ogni specie ha le sue caratteristiche, a causa delle quali avviene la loro scelta.

Esistono tre tipi di fornelli solari:

• Monocristallino;
• Policristallino;
• Amorfo.

I pannelli realizzati sulla base del silicio policristallino sono i prodotti più costosi, poiché possono accumulare energia solare anche in condizioni di maggiore nuvolosità e tempo nuvoloso. La loro caratteristica è l'elevata produttività e il lento raffreddamento della fusione di silicio. Dopo che il nastro si è completamente raffreddato, viene sottoposto a ripetuti trattamenti termici.

Questi piatti sono disponibili in blu scuro.

Se si utilizza silicio amorfo per la fabbricazione della lastra, si tratta di prodotti che non vengono prodotti in grandi quantità. Questi progetti sono in fase di miglioramento, ammodernamento, poiché alcuni modelli di prova sono stati messi in vendita.

Di cosa sono fatti principalmente i pannelli solari

Molti proprietari pensano che se hanno creato tali apparecchiature da soli, per questo devi solo seguire la tecnologia di raccolta del sistema, ma dovresti anche soddisfare gli elevati requisiti stabiliti.

La composizione degli elementi per catturare l'energia solare è molto semplice, poiché tutte le strutture sono costituite da:

• Modulo solare;
• Controllore;
• Batteria;
• invertitore;
• Convertitore primario;
• Una serie di fili;
• Dispositivi in ​​grado di monitorare la carica della batteria;
• Dispositivi di presa di forza a batteria.

Inoltre, sulle lastre possono essere presenti rivestimenti per bobine di film polimerico, necessari per la protezione da fattori esterni. Il pannello solare è progettato per catturare i raggi del sole e convertirli in energia elettrica.

Dispositivo a batteria solare e sfumature di design

Non appena sono stati acquistati tutti i dispositivi necessari, nonché i materiali e l'inventario, è possibile iniziare la costruzione diretta. Chiunque abbia inventato e inventato da solo una batteria solare deve iniziare con il design, in cui sono stati presi in considerazione punti importanti.

Vale a dire:

1. Posizione della struttura.
2. L'angolo di inclinazione del prodotto.
3. Calcolo della capacità portante del tetto, se l'installazione verrà eseguita sul tetto stesso e non sulle pareti o sulle fondamenta della casa.

Per il telaio viene utilizzato un angolo in alluminio, il cui spessore deve essere di almeno 35 mm. Il volume delle celle deve convergere completamente con il numero delle fotocellule. Ad esempio, 835x690 mm. I fori sono realizzati nel telaio per l'hardware. Un sigillante viene applicato all'interno dell'angolo in 2 strati. Il telaio è riempito con plexiglass, policarbonato, plexiglass o qualsiasi altro materiale.

Per sigillare le cuciture tra il telaio e il nastro del materiale, sarà necessario premere con cura il foglio lungo l'intero perimetro.

Il prodotto viene lasciato all'aria fino a completa asciugatura. Il vetro è fissato in 10 punti, in fori predisposti, che dovrebbero essere posizionati nell'angolo del telaio e su ciascun lato. Prima di fissare le fotocellule, è necessario pulire la superficie dalla polvere. Successivamente, il filo viene saldato alla piastrella, per la quale i contatti vengono preliminarmente puliti con una soluzione alcolica e posti sotto il flusso. Quando lavori con un cristallo, dovresti stare il più attento possibile, poiché ha una struttura troppo fragile.

Il pneumatico viene steso per tutta la lunghezza del contatto e riscaldato lentamente con un saldatore. Successivamente, le piastre devono essere capovolte e devono essere eseguite le stesse azioni. Quindi le fotocellule vengono disposte sulla superficie del plexiglass nel telaio e vengono fissate sul nastro di montaggio. Come fissatore, è possibile applicare la normale colla siliconica, che viene applicata in modo punteggiato. Una piccola goccia è sufficiente in quanto è molto resistente.

La posizione dei cristalli dovrebbe essere con spazi tra loro di 3-5 mm, in modo che quando riscaldati sotto l'influenza dei raggi ultravioletti, non vi sia deformazione della superficie. È indispensabile collegare il conduttore lungo i bordi delle fotocellule alla cavità delle sbarre comuni. La qualità della saldatura è testata per mezzo di un dispositivo speciale. Per sigillare il pannello viene applicato un sigillante tra i fogli delle lastre. È necessario esercitare un'attenta pressione delle tele per garantire la massima adesione al vetro. Anche i bordi del telaio sono rivestiti con sigillante.

Il lato del telaio è dotato di un connettore per il collegamento di diodi Schottky. Il telaio è rivestito in vetro di protezione e anche le giunzioni sono sigillate per evitare che l'umidità penetri nella struttura. Sul lato anteriore, è necessario verniciare il pannello. Il pannello è installato sul tetto, sulle pareti o in qualsiasi altro luogo previsto in anticipo.

Efficienza del pannello solare

Come già notato, esistono diversi tipi di pannelli solari e ognuno di essi ha le sue caratteristiche. Vale la pena notare che esistono anche progetti ibridi per catturare l'energia solare, ma il loro costo è molto più elevato e vengono utilizzati principalmente per gli edifici industriali.

Naturalmente, la qualità e le prestazioni di qualsiasi batteria solare dipendono direttamente dall'efficienza delle sue celle solari, che possono essere influenzate da fattori quali:

• Condizioni climatiche;
• Tempo metereologico;
• Durata del giorno e della notte;
• Uniformità di illuminazione del pannello;
• Cambiamenti nella temperatura dell'aria;
• La presenza di sporco sulla plastica;
• Perdite irreversibili.

In sostanza, l'efficienza o, in altre parole, le prestazioni dei pannelli solari dipende direttamente dall'uniformità dell'illuminazione della struttura. Ad esempio, se una delle fotocellule della struttura ha una bassa intensità luminosa, a differenza delle altre, ciò provocherà una distribuzione non uniforme dei raggi solari quando colpisce il pannello, il che significa che il sovraccarico e una diminuzione della resa energetica complessiva si verificherà.

Per ridurre l'influenza di tale fattore, in alcuni casi, semplicemente spengono la fotocellula che si guasta.

Per garantire le massime prestazioni del pannello solare, dovresti puntarlo direttamente verso il sole, a seconda della stagione. Alcuni proprietari di tali strutture preferiscono installare installazioni speciali, attraverso le quali è possibile controllare a distanza o, in altre parole, ruotare la struttura nella direzione desiderata. Esistono sistemi con rotazione automatica a seconda della posizione del sole, che si muovono autonomamente durante il giorno senza assistenza secondo un determinato programma.

Inoltre, l'efficienza del prodotto può essere influenzata dalla presenza di polvere e sporco sulla piastra, poiché alcune fotocellule si scuriscono e quindi inizia una distribuzione non uniforme dell'energia solare assorbita, come descritto in precedenza. Esiste una composizione speciale in vendita che può essere utilizzata per coprire la superficie di una batteria solare e quindi escludere l'accumulo di vari inquinanti su di essa.

Come funziona una batteria solare (video)

Una batteria solare è un'attrezzatura costosa, indipendentemente dal fatto che venga assemblata indipendentemente o acquistata già pronta, e la necessità di una manutenzione costante può causare disagio, ma una volta investito in questo prodotto, puoi accontentarti della presenza costante di energia elettrica per molto tempo e nessun pagamento per lui.