Odată cu creșterea constantă a prețurilor la energie electrică, începi inevitabil să te gândești la utilizarea surselor naturale pentru alimentarea cu energie. Una dintre aceste posibilitati o reprezinta panourile solare pentru casa sau gradina ta. Dacă se dorește, pot asigura pe deplin toate nevoile chiar și ale unei case mari.

Proiectarea unui sistem de alimentare cu energie solară

Transformarea energiei solare în electricitate este o idee perioadă lungă de timp i-a ținut treji pe oamenii de știință. Odată cu descoperirea proprietăților semiconductorilor, acest lucru a devenit posibil. Celulele solare folosesc cristale de siliciu. Când lumina soarelui le lovește, în ele se formează o mișcare direcționată a electronilor, care se numește curent electric. La conectarea unui număr suficient de astfel de cristale, obținem curenți destul de decente: un panou cu o suprafață de puțin mai mult de un metru (1,3-1,4 m2 cu un nivel suficient de iluminare poate produce până la 270 W (tensiune). 24 V).

Deoarece iluminarea se modifică în funcție de vreme și de ora din zi, nu este posibilă conectarea directă a dispozitivelor la panourile solare. Avem nevoie de un întreg sistem. Pe lângă panourile solare, aveți nevoie de:

• Baterie. În timpul zilei, sub influența razelor solare, panourile solare generează curent electric pentru locuință sau cabană. Nu este întotdeauna folosit în totalitate; excesul său se acumulează în baterie. Energia acumulată este consumată pe vreme nefavorabilă.
• Controlor. Nu este o parte obligatorie, dar de dorit (dacă aveți suficiente fonduri). Monitorizează nivelul de încărcare al bateriei pentru a preveni supra-descărcarea sau depășirea nivelului său maxim de încărcare. Ambele condiții sunt dăunătoare bateriei, așa că deținerea unui controler prelungește durata de viață a bateriei. Controlerul asigură, de asemenea, funcționarea optimă a panourilor solare.
• Convertor DC la AC (invertor). Nu toate dispozitivele sunt proiectate pentru curent continuu. Multe funcționează la o tensiune alternativă de 220 de volți. Convertorul face posibilă obținerea unei tensiuni de 220-230 V.

Panourile solare pentru casă sunt doar o parte a sistemului

Instalând panouri solare pentru casa sau cabana ta, poți deveni complet independent de furnizorul oficial. Dar pentru asta trebuie să ai un număr mare de baterii, un anumit număr de baterii. Un kit care produce 1,5 kW pe zi costă aproximativ 1000 USD. Acest lucru este suficient pentru a satisface nevoile unei case de vară sau a unei părți a echipamentului electric din casă. Un set de panouri solare pentru producerea de 4 kW pe zi costă aproximativ 2.200 USD, pentru 9 kW pe zi - 6.200 USD. Întrucât panourile solare pentru casă sunt un sistem modular, puteți cumpăra o instalație care va asigura o parte din nevoi, crescând treptat productivitatea acesteia.

Tipuri de panouri solare

Odată cu creșterea prețurilor la energie, ideea de a folosi energia solară pentru a genera electricitate devine din ce în ce mai populară. Mai mult, odată cu dezvoltarea tehnologiei, convertoarele solare devin din ce în ce mai eficiente și, în același timp, mai ieftine. Așadar, dacă doriți, vă puteți satisface nevoile instalând panouri solare. Dar vin în diferite tipuri. Să ne dăm seama.

Bateria solară în sine este un număr de fotocelule amplasate într-o carcasă comună, protejată de un panou frontal transparent. Pentru uz casnic, celulele solare sunt produse pe bază de siliciu, deoarece este relativ ieftin, iar elementele bazate pe acesta au o eficiență bună (aproximativ 20-24%). Celulele solare monocristaline, policristaline și cu peliculă subțire (flexibile) sunt realizate pe baza de cristale de siliciu. Un anumit număr dintre aceste fotocelule sunt conectate electric între ele (în serie și/sau paralel) și conectate la bornele amplasate pe carcasă.

Fotocelulele sunt instalate într-o carcasă închisă. Carcasa bateriei solare este realizata din aluminiu anodizat. Este ușor și non-coroziv. Panoul frontal este realizat din sticlă rezistentă, care trebuie să reziste la încărcările de zăpadă și vânt. In plus, trebuie sa aiba anumite proprietati optice – sa aiba transparenta maxima pentru a transmite cat mai multe raze. În general, din cauza reflexiei se pierde o cantitate semnificativă de energie, astfel încât cerințele pentru calitatea sticlei sunt ridicate și este, de asemenea, acoperită cu un compus antireflex.

Tipuri de fotocelule pentru panouri solare

Panourile solare pentru casa sunt realizate din trei tipuri de celule de siliciu;

Dacă ai un acoperiș înclinat și fațada este orientată spre sud sau est, nu are rost să te gândești prea mult la spațiul ocupat. Modulele policristaline se potrivesc bine acestui lucru. Pentru aceeași cantitate de energie produsă, costă puțin mai puțin.

Cum să alegi sistemul de panouri solare potrivit pentru casa ta

Există concepții greșite comune care te fac să cheltuiești bani în plus pe echipamente prea scumpe. Mai jos sunt recomandări despre cum să construiți corect un sistem de alimentare cu energie din panouri solare și să nu cheltuiți bani în plus.

Ce să cumpăr

Nu toate componentele unei centrale solare sunt vitale pentru funcționare. Unele piese se pot face fără. Acestea servesc la creșterea fiabilității, dar fără ele sistemul este funcțional. Primul lucru de reținut este să achiziționați panouri solare la sfârșitul iernii, începutul primăverii. În primul rând, vremea în acest moment este excelentă, sunt multe zile însorite, zăpada reflectă soarele, sporind iluminarea generală. În al doilea rând, reducerile sunt în mod tradițional anunțate în acest moment. Următoarele sunt sfaturile:

Dacă folosești doar aceste sfaturi și conectezi doar echipamente care funcționează la tensiune constantă, un sistem de panouri solare pentru casa ta va costa o sumă mult mai modestă decât cel mai ieftin kit. Dar asta nu este tot. Puteți lăsa o parte din echipament „pentru mai târziu” sau puteți face cu totul fără el.

Fără ce te poți descurca?

Costul unui set de panouri solare pentru 1 kW pe zi este mai mare de o mie de dolari. Investiție considerabilă. Te vei întreba inevitabil dacă merită și care va fi perioada de rambursare. La tarifele actuale, va trebui să așteptați mai mult de un an până când vă veți primi banii înapoi. Dar costurile pot fi reduse. Nu în detrimentul calității, ci datorită unei ușoare scăderi a confortului de operare al sistemului și datorită unei abordări rezonabile a selecției componentelor acestuia.

Deci, dacă bugetul tău este limitat, te poți descurca cu mai multe panouri solare și baterii, a căror capacitate este cu 20-25% mai mare decât încărcarea maximă a panourilor solare. Pentru a monitoriza starea, cumpărați un ceas de mașină care măsoară și tensiunea. Acest lucru vă va scuti de a fi nevoit să măsurați încărcarea bateriei de mai multe ori pe zi. În schimb, va trebui să vă uitați la ceas din când în când. Asta e tot pentru început. În viitor, puteți achiziționa panouri solare suplimentare pentru casa dvs. și puteți crește numărul de baterii. Dacă doriți, puteți cumpăra un invertor.

Determinarea dimensiunii și numărului de fotocelule

Panourile solare bune de 12 volți ar trebui să aibă 36 de celule, iar panourile solare de 24 de volți ar trebui să aibă 72 de celule solare. Această sumă este optimă. Cu mai puține fotocelule nu veți obține niciodată curentul declarat. Și aceasta este cea mai bună opțiune.

Nu ar trebui să cumpărați panouri solare duale - 72 și, respectiv, 144 de elemente. În primul rând, sunt foarte mari, ceea ce este incomod pentru transport. În al doilea rând, la temperaturi anormal de scăzute, pe care le experimentăm periodic, ei sunt primii care eșuează. Faptul este că filmul de laminare scade foarte mult în dimensiune pe vreme rece. Pe panouri mari, din cauza tensiunii mari, se dezlipește sau chiar se rupe. Se pierde transparența și productivitatea scade catastrofal. Panoul este in reparatie.

Al doilea factor. Pe panouri mai mari, grosimea corpului și a sticlei ar trebui să fie mai mare. La urma urmei, încărcăturile vântului și zăpezii cresc. Dar acest lucru nu se face întotdeauna, deoarece prețul crește semnificativ. Dacă vedeți un panou dublu, iar prețul pentru acesta este mai mic decât pentru două „obișnuite”, este mai bine să căutați altceva.

Încă o dată, cea mai bună alegere este un panou solar de acasă de 12 volți format din 36 de celule solare. Aceasta este cea mai bună opțiune, dovedită prin practică.

Specificații tehnice: ce să cauți

Panourile solare certificate indică întotdeauna curentul și tensiunea de funcționare, precum și tensiunea de circuit deschis și curentul de scurtcircuit. Merită luat în considerare faptul că toți parametrii sunt de obicei indicați pentru o temperatură de +25°C. Într-o zi însorită pe acoperiș, bateria se încălzește la temperaturi semnificativ mai mari decât această cifră. Aceasta explică prezența unei tensiuni de funcționare mai mari.

De asemenea, acordați atenție tensiunii în circuit deschis. În bateriile normale este de aproximativ 22 V. Și totul ar fi bine, dar dacă efectuați lucrări la echipament fără a deconecta panourile solare, tensiunea în gol va deteriora invertorul sau alte echipamente conectate care nu sunt proiectate pentru o astfel de Voltaj. Prin urmare, în timpul oricărei lucrări - comutarea firelor, conectarea/deconectarea bateriilor etc. etc. - primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să deconectați panourile solare (scoateți bornele). După ce ați trecut prin circuit, le conectați ultimul. Această procedură vă va economisi o mulțime de nervi (și bani).

Carcasă și sticlă

Panourile solare pentru casa au corp din aluminiu. Acest metal nu se corodează și are suficientă rezistență și este ușor. O caroserie normală trebuie asamblată dintr-un profil care conține cel puțin două elemente de rigidizare. În plus, sticla trebuie introdusă într-o canelură specială și nu fixată deasupra. Toate acestea sunt semne de calitate normală.

Atunci când alegeți o baterie solară, acordați atenție sticlei. În bateriile normale nu este netedă, ci texturată. Este dur la atingere, dacă îl freci cu unghiile, se aude un foșnet. În plus, trebuie să aibă o acoperire de înaltă calitate care să minimizeze strălucirea. Aceasta înseamnă că nimic nu ar trebui să se reflecte în ea. Dacă reflexiile obiectelor din jur sunt vizibile în orice unghi, este mai bine să găsiți un alt panou.

Selectarea secțiunii cablului și a fineței conexiunii electrice

Panourile solare pentru casa dvs. trebuie conectate folosind un cablu de cupru cu un singur conductor. Secțiunea transversală a miezului cablului depinde de distanța dintre modul și baterie:

• distanta mai mica de 10 metri:
  • 1,5 mm2 la baterie solară de 100 W;
  • pentru două baterii - 2,5 mm2;
  • trei baterii - 4,0 mm2;
• distanta mai mare de 10 metri:
  • pentru a conecta un panou luăm 2,5 mm2;
  • două - 4,0 mm2;
  • trei - 6,0 mm2.

Puteți lua o secțiune transversală mai mare, dar nu mai mică (vor fi pierderi mari, dar nu avem nevoie de ea). Atunci când cumpărați fire, acordați atenție secțiunii transversale reale, deoarece astăzi dimensiunile declarate nu corespund foarte des cu cele reale. Pentru a verifica, va trebui să măsurați diametrul și să calculați secțiunea transversală (puteți citi cum să faceți acest lucru).

La asamblarea sistemului, puteți desena elementele pozitive ale panourilor solare utilizând un cablu cu mai multe fire de o secțiune transversală adecvată și puteți utiliza un cablu gros pentru negativ. Înainte de a ne conecta la baterii, trecem toate „plusurile” prin diode sau ansambluri de diode cu un catod comun. Acest lucru previne scurtcircuitarea bateriei (care ar putea provoca un incendiu) dacă firele dintre baterii și baterie sunt scurtcircuitate sau rupte.

Diodele folosesc tipurile SBL2040CT, PBYR040CT. Dacă acestea nu sunt găsite, le puteți elimina de pe vechile surse de alimentare ale computerelor personale. Există de obicei SBL3040 sau altele similare. Este recomandabil să treceți prin diode. Nu uitați că se încinge foarte tare, așa că trebuie să le montați pe un calorifer (puteți folosi doar unul).

Sistemul necesită și o cutie de siguranțe. Unul pentru fiecare consumator. Conectăm întreaga sarcină prin acest bloc. În primul rând, sistemul este mai sigur. În al doilea rând, dacă apar probleme, este mai ușor să-i determinați sursa (cu o siguranță arsă).

Relativ recent, însăși ideea de a oferi servicii private a fost considerată fantastică Astăzi este o realitate obiectivă. Ele sunt folosite în Europa de mult timp, deoarece sunt o sursă aproape inepuizabilă de energie ieftină. În țara noastră, obținerea energiei electrice de la astfel de dispozitive doar câștigă popularitate. Acest proces nu are loc prea repede, iar motivul pentru aceasta este costul lor ridicat.

Principiul de funcționare se bazează pe faptul că în două plachete de siliciu acoperite cu substanțe diferite (bor și fosfor), un curent electric ia naștere sub influența luminii solare. Electronii liberi apar într-o placă acoperită cu fosfor.

Particulele lipsă se formează în acele plăci care sunt acoperite cu bor. Electronii încep să se miște sub influența luminii de la soare. Așa se generează curent electric în panourile solare. Șuvițele subțiri de cupru care acoperă fiecare baterie îndepărtează curentul din ea și o direcționează către scopul propus.

Cu o singură placă puteți alimenta un bec mic. Concluzia se sugerează de la sine. Pentru ca panourile solare să ofere o casă suficientă putere, suprafața acestora trebuie să fie destul de mare.

Mecanisme de siliciu

Deci, principiul de funcționare al unei baterii solare este clar. Curentul este generat atunci când plăcile speciale sunt expuse la lumina ultravioletă. Dacă siliciul este folosit ca material pentru a crea astfel de plăci, atunci bateriile se numesc siliciu (sau siliciu hidrogen).

Astfel de napolitane necesită sisteme de producție foarte complexe. Acest lucru, la rândul său, afectează foarte mult costul produselor.

Există diferite tipuri de siliciu.

Convertoare monocristaline

Sunt panouri cu colțuri teșite. Culoarea lor este întotdeauna negru pur.

Dacă vorbim despre convertoare monocristaline, principiul de funcționare al unei baterii solare poate fi descris pe scurt ca fiind moderat eficient. Toate celulele elementelor fotosensibile ale unei astfel de baterii sunt direcționate într-o singură direcție.

Acest lucru vă permite să obțineți cele mai înalte rezultate între sisteme similare. Eficiența bateriilor de acest tip ajunge la 25%.

Dezavantajul este că astfel de panouri ar trebui să fie întotdeauna orientate spre soare.

Dacă soarele se ascunde în spatele norilor, se scufundă spre orizont sau nu a răsărit încă, atunci bateriile vor produce un curent destul de slab.

Policristalină

Plăcile acestor mecanisme sunt întotdeauna pătrate și albastre închis. Compoziția lor de suprafață include cristale de siliciu neomogene.

Eficiența bateriilor policristaline nu este la fel de mare ca cea a modelelor monocristaline. Poate ajunge la 18%. Cu toate acestea, acest dezavantaj este compensat de avantaje, care vor fi discutate mai jos.

Principiul de funcționare al acestui tip de celule solare le permite să fie fabricate nu numai din siliciu pur, ci și din materiale reciclate. Așa se explică unele dintre defectele găsite la echipament. O caracteristică distinctivă a mecanismelor de acest tip este că pot genera curent electric destul de eficient chiar și pe vreme înnorată. Această calitate utilă le face indispensabile în locurile în care lumina difuză a soarelui este o întâmplare obișnuită de zi cu zi.

Panouri din silicon amorf

Panourile amorfe sunt mai ieftine decât altele, acest lucru determină principiul de funcționare al bateriei solare și designul acesteia. Fiecare panou este format din mai multe straturi subțiri de siliciu. Sunt realizate prin pulverizarea particulelor de material în vid pe folie, sticlă sau plastic.

Eficiența panourilor este semnificativ mai mică decât cea a modelelor anterioare. Se ajunge la 6%. Straturile de siliciu se estompează destul de repede la soare. După doar șase luni de utilizare a acestor baterii, eficiența lor va scădea cu 15% și uneori cu până la 20%.

Doi ani de funcționare vor epuiza complet resursele de substanțe active, iar panoul va trebui înlocuit.

Dar există două avantaje din cauza cărora aceste baterii sunt încă achiziționate. În primul rând, funcționează chiar și pe vreme înnorată. În al doilea rând, după cum am menționat, nu sunt la fel de scumpe ca alte opțiuni.

Fotoconvertitoare hibride

Siliciul amorf este baza pentru aranjarea microcristalelor. Principiul de funcționare al unei celule solare o face similară cu un panou policristalin. Diferența dintre acest tip de baterie este că este capabilă să genereze curent electric de putere mai mare în condiții de lumină difuză a soarelui, de exemplu, într-o zi înnorată sau în zori.

În plus, bateriile funcționează nu numai sub influența luminii solare, ci și în spectrul infraroșu.

Convertoare solare cu film polimeric

Această alternativă la panourile de siliciu are potențialul de a domina piața celulelor solare. Ele seamănă cu un film format din mai multe straturi. Printre acestea se numără conductori, un strat de polimer al substanței active, un substrat din substanțe organice și o peliculă de protecție.

Astfel de fotocelule, combinate între ele, formează o baterie solară cu folie tip rolă. Aceste panouri sunt mai ușoare și mai compacte decât panourile din silicon. Siliciul scump nu este folosit la fabricarea lor, iar procesul de producție în sine nu este atât de costisitor. Acest lucru face ca panoul rulou să fie mai ieftin decât toate celelalte.

Principiul de funcționare al unei baterii solare face ca eficiența acestora să nu fie prea mare.

Se ajunge la 7%.

Procesul de fabricație al panourilor de acest tip se rezumă la imprimarea în mai multe straturi a unei celule foto pe film. Producția este stabilită în Danemarca.

Un alt avantaj este capacitatea de a tăia bateria ruloului și de a o personaliza la orice dimensiune și formă.

Există doar un minus. Bateriile tocmai au început să fie produse, așa că este încă destul de dificil să le achiziționați.

Dar există motive să credem că aceste elemente vor câștiga rapid o binemeritată bună reputație în rândul consumatorilor, ceea ce va oferi producătorilor posibilitatea de a pune producția la scară mai largă.

Încălzirea solară a caselor

Principiul de funcționare le distinge în mod fundamental de toate dispozitivele descrise mai sus. Acesta este un dispozitiv complet diferit. Descrierea urmează mai jos.

Partea principală a unui sistem de încălzire alimentat cu energie solară este colectorul, care își primește lumina și o transformă în energie cinetică. Suprafața acestui element poate varia de la 30 la 70 de metri pătrați.

Pentru montarea colectorului se folosesc echipamente speciale. Plăcile sunt conectate între ele prin contacte metalice.

Următoarea componentă a sistemului este cazanul de stocare. Transformă energia cinetică în energie termică. Este implicat în încălzirea apei, a cărei deplasare poate ajunge la 300 de litri. Uneori, astfel de sisteme sunt susținute de cazane suplimentare cu combustibil uscat.

Sistemul de încălzire solară este completat de elemente de perete și pardoseală, în care lichidul încălzit circulă prin țevi subțiri de cupru distribuite pe toată suprafața lor. Datorită temperaturii scăzute de pornire a panourilor și uniformității transferului de căldură, camera se încălzește suficient de repede.

Cum funcționează încălzirea solară?

Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care funcționează panourile solare folosind lumina ultravioletă.

Apare o diferență între temperatura colectorului și a elementului de stocare. Lichidul de răcire, care este cel mai adesea apă la care a fost adăugat antigel, începe să circule în jurul sistemului. Lucrul efectuat de un fluid este tocmai energie cinetică.

Pe măsură ce fluidul trece prin straturile sistemului, energia cinetică este transformată în căldură, care este folosită pentru a încălzi casa. Acest proces de circulație a mediilor asigură încăperii căldură și permite păstrarea acesteia în orice moment al zilei sau anului.

Deci, am aflat principiul de funcționare al panourilor solare.

Baterie solară: proiectare și principiu de funcționare

Destul de recent, când eram încă la școală, o baterie solară pentru generarea de energie electrică părea ceva fantastic. Ni s-a părut că pot fi folosite doar pe nave spațiale. Dar au trecut 20-25 de ani și bateriile solare nu numai că au apărut în ceasuri și calculatoare, ci sunt deja capabile să furnizeze energie electrică caselor și cabanelor private. Iar centralele solare moderne pot furniza energie electrică orașelor mici. Bateriile solare au devenit larg răspândite în țările europene, SUA, Israel și alte regiuni cu insolație solară ridicată. Iar utilizarea lor oferă deja economii semnificative în furnizarea de energie electrică și apă caldă.

Energia solară poate fi transformată în căldură și electricitate. Omul a făcut primii pași în utilizarea energiei solare în direcția generării de căldură. Putem spune că în acest caz nu există nicio transformare. Principiul de funcționare este simplu. Constă în colectarea căldurii solare. De aceea, dispozitivele pentru aceasta se numesc colectoare solare. Principiul de funcționare al unor astfel de instalații este colectarea căldurii cu ajutorul unui absorbant și transferarea acesteia în lichidul de răcire. Acesta din urmă este apă sau aer. Astfel de instalații sunt adesea folosite pentru încălzire și alimentare cu apă caldă la casele particulare. Al doilea caz de utilizare este transformarea acestuia în energie electrică.

Plantele de pe planeta noastră transformă energia solară din legături chimice de milioane de ani. Acest proces, numit fotosinteză, produce glucoză. Principiul fotosintezei este cunoscut oamenilor de mult timp. Citiți mai multe despre asta la linkul dat.

În acest material vom vorbi despre generarea de energie electrică cu ajutorul panourilor solare. Pentru aceasta se folosesc celule fotovoltaice. Acestea sunt semiconductoare pe bază de siliciu care produc curent electric direct atunci când sunt expuse la lumină. Compușii de siliciu cu cadmiu, cupru și indiu sunt utilizați ca materiale pentru fotocelule. În plus, acestea pot diferi în tehnologia de producție.

• Monocristalin;
• Policristalin;
• Amorf.

Panourile fotovoltaice realizate din monocristale de siliciu sunt considerate cele mai eficiente și au o eficiență ridicată. Celulele solare din siliciu policristalin sunt mai ieftine și au cel mai mic cost pe watt de electricitate. Există și celule fotovoltaice pe bază de siliciu amorf. Sunt făcute din ele. Sunt produse din siliciu amorf. Producerea unor astfel de elemente este mai simplă decât mono și policristale. Drept urmare, prețul este mai mic, dar eficiența lasă de dorit (5─6%).În plus, panourile din siliciu amorf au o durată de viață mai scurtă decât cele două tipuri anterioare. Pentru a crește eficiența elementelor, la siliciu se adaugă cupru, seleniu, galiu și indiu.

Celulele fotovoltaice sunt combinate pentru a forma o celulă solară. De obicei, numărul de fotocelule dintr-o baterie este un multiplu de 36, dar există și alte opțiuni. Pe lângă bateria solară, sistemele solare includ și alte dispozitive pentru stocarea și distribuirea energiei electrice. În special, acestea sunt:

• baterie (una sau mai multe);
• Invertor (transformă tensiunea de la 12 sau 24 la 220 volți);
• Un controler pentru controlul încărcării și descărcării bateriei și pentru alimentarea rețelei.

Pe baza scopului lor, se pot distinge două grupuri mari de dispozitive. Bateriile solare de putere redusă (până la zece wați) sunt folosite în gadgeturile mobile sau în băncile de alimentare pentru încărcare. Sistemele cu putere mai mare sunt folosite pentru electrificarea caselor private și a cabanelor.

Acestea sunt de obicei amplasate pe acoperișurile și fațadele caselor, mai rar în zonele din apropierea casei. Există dispozitive care vă permit să urmăriți soarele și să schimbați unghiul în funcție de poziția acestuia. Acum să vedem cum funcționează o baterie solară și ce determină eficiența funcționării acesteia.

Cum funcționează o baterie solară?

Energia solară este transformată în fotocelule conectate în serie. Să luăm în considerare principiul de funcționare al unei baterii solare la nivelul celulelor fotovoltaice. Baza unei fotocelule este un cristal de siliciu. Compușii de siliciu sunt foarte comuni în natură. Cel mai faimos este oxidul de siliciu sau nisipul. Un cristal de siliciu poate fi numit pur și simplu un grăunte mare de nisip. Cristalele sunt cultivate artificial în condiții de laborator. Ele sunt de obicei produse în forme cubice și apoi în plăci. Grosimea acestor plăci este de numai 200 de microni. Acesta este de 3-4 ori mai gros decât un păr uman.

Când lumina soarelui lovește celulele solare ale unei baterii, suprafața acestora este bombardată cu fotoni. Ei elimină electronii în exces la interfața cu fosfor și încep să se deplaseze către „găurile” de la interfața cu bor. Astfel, apare un curent electric, care este mișcarea ordonată a electronilor. La fotocelula sunt conectate șine metalice, prin care este colectat curentul. Aceasta exprimă principiul de funcționare al unei fotocelule de siliciu.

Puterea unei celule fotovoltaice este mică, iar tensiunea este de aproximativ 0,5 volți. Prin urmare, acestea sunt combinate în serie în baterii de 36 de bucăți pentru a obține o ieșire de 18 volți. Acest lucru este suficient pentru a încărca o baterie de 12 volți. Tot aici trebuie să țineți cont de faptul că tensiunea și puterea declarate vor fi doar atunci când bateria funcționează la eficiență maximă, ceea ce este rar în condiții reale. Bateria asamblată este așezată pe un substrat, acoperită cu sticlă și sigilată. Sticla folosită trebuie să transmită lumina ultravioletă, deoarece bateria solară transformă și această parte a spectrului.

Bateriile asamblate pot fi combinate între ele în lanțuri seriale și paralele. Se dovedește mic.

Astăzi, panourile solare sunt instalate în case și cabane pentru a economisi energie electrică. Astfel de sisteme solare miniaturale funcționează pe tot parcursul anului. Principalul lucru este că suprafața panourilor este curată și soarele strălucește. În unele cazuri, eficacitatea lor este mai mare într-o zi geroasă însorită decât într-o zi de vară. Acest lucru se explică prin faptul că încălzirea reduce oarecum eficiența muncii lor.

Este imediat de remarcat faptul că nu este posibilă abandonarea completă a energiei electrice din rețelele centralizate. Însă instalând o baterie solară, vei putea economisi semnificativ la costurile cu utilitățile. Opțiunea, desigur, nu este potrivită pentru un apartament. Este normal să funcționezi un astfel de sistem doar într-o casă de țară sau casă de țară, unde există suficient spațiu pentru instalarea panourilor solare.

În regiunile centrale ale Rusiei, un sistem solar se amortiza în aproximativ 5 ani. În regiunile sudice, perioada de rambursare este redusă semnificativ. Adesea, colectoarele pentru încălzirea unei case sunt instalate împreună cu panouri solare. Acum există colectoare solare fabricate din fabrică care pot încălzi apa pe tot parcursul anului.

• În ceea ce privește instalarea panourilor solare, trebuie reținute următoarele puncte:
• Panourile trebuie instalate pe partea de sud a acoperișului, fațadei sau pe șantier cu partea spre sud;
• Nu ar trebui să existe în apropiere obiecte care să arunce o umbră asupra panourilor solare;
• Suprafața panourilor trebuie curățată în mod regulat de murdărie și praf;
• Este recomandabil să folosiți sisteme care urmăresc poziția soarelui.

Acum înțelegeți principiul de funcționare al panourilor solare și capacitățile acestora. Este clar că nu trebuie să renunțăm la furnizarea centralizată de energie electrică. Sistemele solare moderne nu sunt încă capabile să furnizeze pe deplin o casă energie pe vreme înnorată. Dar, ca parte a unui sistem combinat de alimentare cu energie la domiciliu, ele sunt foarte potrivite.

Dacă ați găsit acest articol util, vă rugăm să distribuiți linkul către el pe rețelele de socializare. Acest lucru va ajuta la dezvoltarea site-ului. Votați în sondajul de mai jos și evaluați materialul! Vă rugăm să lăsați corecturi și completări la articol în comentarii.

Au devenit atât de răspândite încât fiecare utilizator poate comanda componente și poate asambla și instala panouri fotovoltaice cu propriile mâini. Desigur, problema prețului rămâne relevantă, deoarece panourile solare nu sunt o opțiune ieftină, dar sunt ecologice. Și costul devine mai ieftin în fiecare an. Deci, probabil că toată lumea a venit peste ideea de a folosi o astfel de sursă de electricitate, dar nu toată lumea cunoaște principiul de funcționare a unei baterii solare.

Video despre cum funcționează o baterie solară

Principiul de funcționare al unei baterii solare

Pentru a înțelege cum funcționează o baterie solară, trebuie să înțelegeți în ce constă. De obicei, o sursă de energie solară constă din următoarele părți:

• generator de curent continuu(alias panou solar)

• Baterie cu control de încărcare și invertor care transformă curentul în curent alternativ

• La rândul său panoul este format din convertoare fotoelectrice, care, în termeni simpli, transformă energia solară în energie electrică. Cel mai adesea acestea sunt baterii cu siliciu policristalin sau monocristalin. Diferența este în eficiență și tehnologie de producție.

Principiul de funcționare al unei centrale solare este interacțiunea secvențială a unui număr de elemente dintr-o singură rețea. Elementele dintr-un panou solar sunt conectate în serie și în paralel. Acest lucru se face pentru a crește puterea, tensiunea și curentul. În plus, o astfel de conexiune va proteja părțile rămase ale circuitului în cazul defecțiunii unui element.

• Bateriile sunt, de asemenea, pline de așa-numitele diode. Principiul de funcționare al panourilor solare se bazează pe aceste elemente. Astfel de diode protejează panoul în timpul diminuării parțiale. În timpul unor astfel de întreruperi, bateria nu își întrerupe funcționarea, dar produce cu un sfert mai puțină putere. Concluzia este că diodele împiedică supraîncălzirea celulelor solare, care în timpul întunecării încep să consume electricitate în loc să o genereze.

• Mai departe Electricitatea este stocată în baterii.Și apoi este trimis la sistem. Punctul important este că numărul de elemente conectate în paralel și în serie din panoul solar este calculat în așa fel încât tensiunea furnizată bateriilor să depășească tensiunea bateriei în sine. Chiar și ținând cont de drawdown. În acest caz, curentul de sarcină al bateriei solare trebuie să asigure o cantitate suficientă de curent de încărcare. Acest parametru trebuie luat în considerare atunci când .

• Un alt factor important în funcționarea panourilor solare este puterea utilizabilă. Exact acest indicator reflectă rentabilitatea utilizării pentru utilizator. Această putere este calculată pe baza tensiunii și a curentului de ieșire al instalației. Și acești indicatori, la rândul lor, depind de puterea luminii solare care cade direct pe panou. Apropo, temperaturile prea ridicate pentru ca panourile solare să funcționeze nu sunt utile. La urma urmei, cu încălzirea intensă de către soare, așa-numita forță electromotoare a elementelor producătoare de electricitate scade. Cu toate acestea, cu cât lumina soarelui este mai strălucitoare, cu atât se generează mai mult curent.

Acum câteva formule despre principiul de funcționare a panourilor solare.

Cum funcționează un panou solar? De exemplu, o baterie solară este conectată la o sarcină cu o rezistență măsurată (Rн). În consecință, în circuit apare un curent (eu). În același timp, indicatorul eu se formează în dependență directă de calitatea convertorului din circuit, puterea iluminării solare și rezistența. În continuare ne vom uita Un. Un- aceasta este tensiunea care se creează la bornele panourilor solare. Ca urmare, cunoscând acești indicatori, putem calcula puterea care apare în sarcina instalației: Pn = InUn

Cu toate acestea, fiecare panou are propria rezistență optimă și depinde de nivelul de eficiență.

• Pe vreme înnorată, încărcarea bateriei scade în mod natural datorită mai puțină energie electrică generată de panouri.

• Cel mai adesea, funcționarea bateriilor într-un circuit este proiectată în așa fel încât acestea să fie foarte Se încarcă rapid până la 80-90%, iar apoi durează mult timp pentru a colecta încărcarea rămasă. Astăzi, cele mai eficiente baterii pentru utilizarea în sistemele alternative de alimentare cu energie sunt bateriile cu gel. Astfel de baterii nu necesită întreținere și sunt nepretențioase în condiții de funcționare. În acest caz, durata de viață de obicei ajunge la 10 ani.

Controler, rezistență și invertor

• Controlor necesare pentru conectarea bateriilor la rețea. Acesta controlează încărcarea.

• Rezistor absoarbe capacitatea de generare a energiei în exces.

• Invertor necesar pentru alimentarea normală a rețelei electrice, cu excepția cazurilor în care este necesară alimentarea receptoarelor care funcționează mai degrabă pe tensiune continuă decât pe tensiune alternativă.

Desigur, este dificil de înțeles toate complexitățile lucrării. Dar sperăm că veți găsi răspunsurile pe paginile site-ului nostru. Funcționarea celulelor solare poate fi înțeleasă mai clar din diagramele grafice.

Probabil ați observat că un calculator obișnuit funcționează cu iluminare minimă de la orice lampă. Comparând dimensiunea celulei solare a calculatorului și a unui modul solar standard, puterea de radiație poate oferi o idee despre performanță.

Și acest lucru nu ține cont de spectrul luminii solare, care este mult mai larg decât radiația vizibilă a lămpii. Există atât infraroșu, cât și ultraviolete. Acest exemplu arată clar cum o baterie solară, de la zori până la amurg, își face treaba în tăcere. Deși eficiența pe vreme înnorată este în mod natural mai mică decât pe vreme însorită.

De asemenea, cu cât temperatura mediului ambiant este mai scăzută, cu atât eficiența bateriei solare este mai mare.

Funcționare cu baterie solară

În zilele noastre, panourile solare sunt din ce în ce mai folosite nu în industria spațială, ci în viața de zi cu zi pentru a alimenta și încărca dispozitive electronice portabile. Și în unele țări, energia solară este deja utilizată în mod activ nu numai în marile centrale solare industriale. dar și în miniinstalații electrice de acasă. Să luăm în considerare principiul de funcționare al unei baterii solare. Cum se transformă energia luminoasă de la soare în energie electrică? Multora li se poate parea ca principiul transformarii energiei luminoase in energie electrica intr-o baterie solara este foarte greu de inteles pentru o persoana care nu are studii superioare in acest domeniu. Cu toate acestea, acest lucru nu este adevărat. Să luăm în considerare acest proces în detaliu folosind exemplul de funcționare a unui convertor fotoelectric, care este utilizat în bateriile solare cu conversie directă.

Primele convertoare fotoelectrice au fost create de inginerii Bell Labs în 1950 special pentru utilizare în spațiu. Ele se bazează pe elemente semiconductoare. Când lumina soarelui le lovește, are loc un proces bazat pe efectul voltaj-voltaic în semiconductori neomogene. transformarea energiei luminoase în electricitate. Aceasta este o transformare directă a unei energii în alta, deoarece procesul în sine este într-o singură etapă - nu există transformări intermediare. Eficiența unei astfel de conversii depinde în mod direct de proprietățile electrice și fizice ale semiconductorilor, precum și de fotoconductivitatea acestora - modificări ale conductivității electrice a unei substanțe atunci când este iluminată.

Să luăm în considerare mai detaliat procesele care au loc în joncțiunea p-n a unui semiconductor atunci când este expus la lumina soarelui. Permiteți-mi să vă reamintesc că o joncțiune pn este o regiune a unui semiconductor în care tipul său de conductivitate se schimbă de la electron la gaură. Când lumina soarelui lovește tranziția în regiunea n, ca urmare a fluxului de sarcini, se formează o sarcină pozitivă volumetrică, iar în regiunea p - o sarcină negativă volumetrică. Astfel, apare o diferență de potențial în regiunea joncțiunii pn. Combinând mai multe convertoare fotovoltaice într-un modul într-o anumită ordine, și modulele într-o baterie, obținem o baterie solară capabilă să genereze electricitate.

Cum funcționează o baterie solară?

Toată viața de pe pământ a apărut datorită energiei soarelui. În fiecare secundă, o cantitate uriașă de energie intră pe suprafața planetei sub formă de radiație solară. În timp ce ardem mii de tone de cărbune și produse petroliere pentru a ne încălzi casele, țările situate mai aproape de ecuator sunt înăbușite de căldură. Folosirea energiei soarelui pentru nevoile umane este o sarcină demnă de mințile interesate. În acest articol, ne vom uita la proiectarea unui convertor direct de lumină solară în energie electrică - o celulă solară.

O napolitană subțire constă din două straturi de siliciu cu proprietăți fizice diferite. Stratul interior este siliciu monocristalin pur cu conductivitate prin orificiu. La exterior, este acoperit cu un strat foarte subțire de siliciu „contaminat”, de exemplu amestecat cu fosfor. Un contact metalic continuu este aplicat pe partea din spate a plăcii. La limita straturilor n și p, ca urmare a fluxului de sarcină, se formează zone epuizate cu o sarcină pozitivă volumetrică necompensată în stratul n și o sarcină negativă volumetrică în stratul p. Aceste zone formează împreună o joncțiune p-n.

Bariera de potențial care apare la tranziție împiedică trecerea purtătorilor majoritari de sarcină, adică. electroni din partea stratului p, dar permit liber purtătorilor minoritari să treacă în direcții opuse. Această proprietate a joncțiunilor p-n determină posibilitatea obținerii foto-emf la iradierea unei celule solare cu lumina solară. Când SC este iluminat, fotonii absorbiți generează perechi electron-gaură neechilibrate. Electronii generați în stratul p din apropierea joncțiunii p-n se apropie de joncțiunea p-n și sunt transportați în regiunea n de câmpul electric existent în aceasta.

În mod similar, găurile în exces create în stratul n sunt parțial transferate la stratul p. Ca rezultat, stratul n capătă o sarcină negativă suplimentară, iar stratul p capătă o sarcină pozitivă. Diferența de potențial de contact inițială dintre straturile p și n ale semiconductorului scade, iar tensiunea apare în circuitul extern. Polul negativ al sursei de curent corespunde stratului n, iar stratului p celui pozitiv.

Majoritatea celulelor solare moderne au o singură joncțiune pn. Într-un astfel de element, purtătorii de sarcină liberi sunt creați numai de acei fotoni a căror energie este mai mare sau egală cu banda interzisă. Cu alte cuvinte, răspunsul fotovoltaic al unei celule unijoncții este limitat la partea din spectrul solar a cărei energie este deasupra intervalului de bandă, iar fotonii de energie mai mică nu sunt utilizați. Structurile multistrat a două sau mai multe celule solare cu diferite benzi interzise pot depăși această limitare. Astfel de elemente sunt numite multi-joncțiune, cascadă sau tandem. Deoarece lucrează cu o porțiune mult mai mare a spectrului solar, eficiența lor de conversie fotovoltaică este mai mare. Într-o celulă solară tipică cu mai multe joncțiuni, celulele solare individuale sunt aranjate una în spatele celeilalte, astfel încât lumina soarelui lovește mai întâi celula cu cea mai mare bandgap și fotonii de cea mai mare energie sunt absorbiți.

Bateriile nu funcționează din lumina soarelui, ci din lumina soarelui în principiu. Radiația electromagnetică ajunge pe pământ în orice moment al anului. Doar că se produce mai puțină energie pe vreme înnorată. De exemplu, am instalat lumini autonome alimentate cu energie solară. Desigur, există intervale scurte când bateriile nu au timp să se încarce complet. Dar, în general, acest lucru nu se întâmplă foarte des în timpul iernii.

Interesant este că, chiar dacă zăpada cade pe panoul solar, acesta continuă să convertească energia solară. Și datorită faptului că fotocelulele se încălzesc, zăpada însăși se dezgheță. Principiul este același cu încălzirea geamului unei mașini.

Vremea ideală de iarnă pentru un panou solar este o zi geroasă, fără nori. Uneori, în astfel de zile poți chiar să stabilești recorduri de generație.

Iarna, randamentul panoului solar scade. În Moscova și regiunea Moscovei, în medie, generează de 8 ori mai puțină energie electrică pe lună. Să zicem, dacă vara aveți nevoie de 1 kW de energie pentru a funcționa un frigider, un computer și un iluminat de plafon acasă, atunci iarna este mai bine să vă aprovizionați cu 2 kW pentru fiabilitate.

În același timp, în Orientul Îndepărtat durata de însorire este mai lungă, eficiența scade de doar o dată și jumătate până la două ori. Și, desigur, cu cât mergi mai spre sud, cu atât diferența dintre iarnă și vară este mai mică.

Unghiul de înclinare al modulelor este de asemenea important. Puteți seta un unghi universal pentru întregul an. Și îl poți schimba de fiecare dată, în funcție de anotimp. Acest lucru nu o fac proprietarii casei, ci specialiștii care merg pe șantier.

Principiul de funcționare al unei baterii solare și tipurile acestora

Energia solară este folosită în industrie și în viața de zi cu zi în multe părți ale lumii. Principiul de funcționare al unei baterii solare este simplu, iar aceasta este una dintre calitățile acestei tehnologii care atrage un număr mare de oameni. O celulă fotovoltaică din siliciu ajută la transformarea razelor solare în energie electrică. Electronii liberi devin o sursă de curent electric.

Odată ce înțelegeți cum funcționează o baterie solară, o puteți proiecta cu ușurință singur și o puteți utiliza pentru nevoi personale. Aceste baterii sunt fiabile, ușor de utilizat și durabile. Avantajul unui astfel de dispozitiv este că poate fi de diferite dimensiuni în funcție de cantitatea de energie necesară.

Merită să subliniem câteva tipuri de panouri solare. film subțire, panouri monocristaline și policristaline. Cel mai popular tip de baterii sunt monocristaline. Datorită efectului fotovoltaic, celulele din silicon transformă energia solară în electricitate. Astfel de baterii sunt de obicei destul de compacte, deoarece numărul optim de celule din ele este considerat a fi treizeci și șase. Aceste baterii sunt ideale pentru instalarea pe suprafețe neuniforme.

Principiul de funcționare al unui panou solar pentru un tip de casă nu este mult diferit. Datorită carcasei lor durabile din fibră de sticlă, astfel de baterii pot fi folosite pentru a genera energie pe nave. Cu ajutorul lor, puteți asigura funcționarea echipamentului și reîncărcați bateria. Această instalare nu va funcționa eficient pe vreme înnorată. Există, de asemenea, anumite limite de temperatură la care se poate obține cea mai mare cantitate de energie.

Sunt la mare căutare baterii cu peliculă subțire. Principiul de funcționare al acestui tip de baterie solară permite instalarea acestuia oriunde. Aceste baterii nu necesită lumina directă a soarelui. De asemenea, aceste baterii vor funcționa în cantități mari de praf. Dezavantajul unor astfel de panouri solare este dimensiunile lor mari, ceea ce face necesară alocarea unei suprafețe mari pentru astfel de instalații.

Surse: super-alternatiwa.narod.ru, scsiexplorer.com.ua, howitworks.iknowit.ru, recyclemag.ru, energorus.com

Peninsula Kola

Cavalerii Maltei

Damasc - oraș al păcii

Miracole și teleportarea umană

Îndrăgostit de o fantomă

Note ale unui exorcist modern

Preotul și exorcistul englez Dr. Donald Omand a auzit de la o asistentă o poveste teribilă despre povestea muribundă a unui om pe moarte. Acest om...

Planifică o călătorie lungă cu mașina

Când planificați o călătorie lungă, trebuie nu numai să vă pregătiți cu atenție, ci și să faceți același lucru cu mașina dvs. O intrebare importanta...

Camioane ale armatei

Până la formarea RSS letonă la 5 august 1940, această țară avea deja propria sa industrie de automobile compactă. Planta principală a fost...

Zidul lui Hadrian

Există adesea cazuri în istorie când locurile istorice celebre sau monumentele arhitecturale au analogi care sunt mai puțin cunoscuți sau necunoscuti deloc. ...

Cum să crezi în tine

Știința psihologiei sfătuiește: în primul rând, ar trebui să înțelegeți că multe depind de gândurile noastre. Dacă convingem constant...

Transformarea unui OZN

Cea mai intrigantă proprietate a obiectelor zburătoare neidentificate este schimbarea dimensiunii și formei lor. Deosebit de interesantă este capacitatea obiectelor de a fi împărțite în...

Ku Klux Klan - trecut și prezent

Prima organizație Ku Klux Klan și-a încheiat existența la începutul anilor 1870. când președintele Ulysses S. Grant a interzis astfel de mișcări adoptând o lege...

Sistemul de rachete Avangard - caracteristici tehnice și capacități

Cel mai nou sistem rusesc de rachete „Avangard” a fost pus în producție de masă,...

Luptător Su 57 - caracteristici și capacități

A cincea generație de luptă Su 57 a fost dezvoltat la Biroul de Proiectare care poartă numele. Sukhoi...

Motociclete cu cardan

Nu este suficient să cumperi o motocicletă și să o conduci, alimentează-o pentru un timp...

Istoria alimentelor vechilor slavi

Slavii antici, ca multe popoare din acea vreme, credeau că multe...

Cum să faci stejar de mlaștină acasă

Stejarul de mlaștină este un material de construcție excelent. Culoarea sa neobișnuită este foarte...

Semne populare despre perle

În primul rând, perlele sunt o piatră incredibil de frumoasă care a fost...

Coada la oameni

Este amuzant, dar o persoană are coadă. Până la o anumită perioadă. Se stie...

Grosimea gheții în Antarctica

În ciuda reducerii zonei de gheață continentală din Antarctica, grosimea acesteia este în creștere.