Efektyvus saulės spindulių konversija į energiją, kuri gali būti naudojama aprūpinti būstu ir kitais objektais, yra daugelio apologų džiaugsminga svajonė dėl žaliosios energijos.
Tačiau saulės baterijos veikimo principas ir jo efektyvumas yra toks, kad dar neįmanoma kalbėti apie aukštą tokių sistemų efektyvumą. Būtų malonu gauti savo papildomą elektros energijos šaltinį. Ar ne? Be to, net ir šiandien, Rusijoje, naudojant saulės kolektorius, daugelis privačių namų ūkių buvo sėkmingai tiekiami „neatlygintinai“ elektros energijai. Jūs vis dar nežinote, kur pradėti?
Žemiau mes jums pasakysime apie saulės kolektoriaus įrenginį ir veikimo principus, sužinosite, kas lemia saulės sistemos efektyvumą. Straipsnyje paskelbti vaizdo įrašai padės jums asmeniškai surinkti saulės baterijų elementą.
Straipsnio turinys:
- Saulės baterijos: terminija
-
Saulės baterijos vidinė struktūra
- Fotoelementų kristalų rūšys
- Saulės kolektoriaus principas
- Saulės baterijų efektyvumas
- Namo galios schema nuo saulės
- Išvados ir naudingas vaizdo įrašas tema
Saulės baterijos: terminija
Kalbant apie „saulės energiją“, daug niuansų ir painiavos. Dažnai naujokai, suprasdami visus nepažįstamus terminus, gali būti sunkūs. Bet be to, būtų neprotinga užsiimti saulės energija, įsigyti saulės energijos gamybos įrangą.
Žinoma, jūs galite ne tik pasirinkti netinkamą skydelį, bet ir tiesiog įrašyti jį prijungę arba išgauti per mažai energijos.
Didžiausias saulės kolektoriaus poveikis gali būti pasiektas tik žinant, kaip jis veikia, kokie komponentai ir sudedamosios dalys jį sudaro ir kaip jis tinkamai jungiasi.
Pirma, reikia suprasti esamas saulės energijos įrangos rūšis. Saulės kolektoriai ir saulės kolektoriai yra du iš esmės skirtingi prietaisai. Abu jie paverčia saulės spindulių energiją.
Tačiau pirmuoju atveju, išėjimo metu, vartotojas gauna elektros energiją, o antra, šiluminė energija šildomo aušinimo skysčio pavidalu, t.y. yra naudojami saulės kolektoriai namų šildymas.
Antrasis niuansas - sąvoka „saulės baterija“. Paprastai žodis „baterija“ reiškia prietaisą, kuris kaupia elektros energiją. Arba įsimena banalus šildymo radiatorius. Tačiau helio baterijų atveju padėtis iš esmės skiriasi. Jie savaime nesikaupia.
Saulės kolektorius generuoja pastovią srovę. Norėdami ją konvertuoti į kintamąjį (naudojamą kasdieniame gyvenime), grandinėje turi būti keitiklio.
Saulės kolektoriai skirti tik elektros srovės generavimui. Savo ruožtu naktį, kai saulė nuleidžiasi už horizonto, jau yra kaupiama namui tiekti elektros energiją, jau esančioje objekto papildomoje energijos tiekimo sistemoje.
Čia akumuliatorius yra skirtas tam tikrų panašių komponentų rinkiniui, kuris yra surinktas į kažką. Tiesą sakant, tai tik keletas identiškų fotoelementų skydas.
Saulės baterijos vidinė struktūra
Palaipsniui saulės elementai tampa pigesni ir efektyvesni. Dabar jie naudojami baterijų įkrovimui gatvių šviestuvuose, išmaniuosiuose telefonuose, elektriniuose automobiliuose, privačiuose namuose ir palydovuose erdvėje. Jie netgi pradėjo statyti aukštos kokybės saulės jėgaines (SES), turinčias didelį gamybos kiekį.
„Heliobattery“ sudaro fotovoltinių elementų rinkinys (fotoelektriniai keitikliai FEP), kurie konvertuoja fotonų energiją iš saulės į elektros energiją
Kiekviena saulės baterija yra išdėstyta kaip vieno modulio, jungiančio nuosekliai sujungtus puslaidininkinius fotoelementus, blokas. Norint suprasti tokios baterijos veikimo principus, būtina suprasti šio galinio įrenginio darbą įrenginyje „heliopanel“, sukurtą puslaidininkių pagrindu.
Fotoelementų kristalų rūšys
Pasirinkimai FEP iš įvairių cheminių elementų, yra didžiulis kiekis. Tačiau dauguma jų yra pradinių etapų pokyčiai. Šiuo metu komerciškai gaminamos tik silicio pagrindu pagamintos fotovoltinės plokštės.
Silicio puslaidininkiai yra naudojami saulės elementų gamyboje, nes jie yra nebrangūs, jie negali pasigirti ypač didelio efektyvumo
Paprastas fotocelis heliopanelyje yra plonas dviejų silicio sluoksnių, kurių kiekviena turi savo fizines savybes. Tai klasikinis puslaidininkinis p-n sujungimas su elektronų skylučių poromis.
Kai fotonai nukentėjo nuo FEP tarp šių puslaidininkių sluoksnių, dėl kristalo heterogeniškumo susidaro fotometrinis EMF vožtuvas, dėl kurio atsiranda potencialus skirtumas ir elektronų srovė.
Fotokorpusų silicio plokštės gamybos technologijoje skiriasi:
- Monokristalinis.
- Polikristalinis.
Pirmasis turi didesnį efektyvumą, tačiau jų gamybos sąnaudos yra didesnės nei antrosios. Iš išorės saulės skydelyje galima išskirti vieną variantą iš kitos.
Vieno kristalo FEP struktūra yra vienalytė, jie yra pagaminti kvadratų pavidalu su supjaustytu kampu. Priešingai, polikristaliniai elementai yra griežtai kvadrato formos.
Polikristalai gaunami palaipsniui atšaldant išlydytą silicį. Šis metodas yra labai paprastas, todėl šios fotovoltinės ląstelės yra nebrangios.
Tačiau jų našumas elektros energijos gamybai iš saulės spindulių retai viršija 15%. Taip yra dėl gautų silicio plokštelių „priemaišos“ ir jų vidinės struktūros. Čia švaresnis yra silicio p-sluoksnis, tuo didesnis FEP efektyvumas.
Šiuo atžvilgiu atskirų kristalų grynumas yra daug didesnis nei polikristalinių analogų. Jie yra pagaminti ne iš lydyto, bet iš dirbtinai išauginto viso silicio kristalo. Tokio FEP fotoelektrinis konversijos koeficientas jau pasiekia 20-22%.
Bendrame modulyje atskiros fotokameros yra sumontuotos ant aliuminio rėmo ir apsaugotos nuo viršaus, jos yra padengtos tvirtu stiklu, kuris netrukdo saulės spinduliams.
Viršutinis fotoelemento plokštės sluoksnis, nukreiptas į saulę, yra pagamintas iš to paties silicio, bet su fosforu. Pastaroji, kuri bus pn-jungties sistemoje, bus perteklinių elektronų šaltinis.
Saulės kolektoriaus principas
Kai saulės spinduliai patenka į fotoelementą, joje sukuriamos nesubalansuotos elektronų skylės. Perviršiniai elektronai ir „skylės“ iš dalies per p-n jungtį perkeliami iš vieno puslaidininkinio sluoksnio į kitą.
Todėl išorinėje grandinėje atsiranda įtampa. Tokiu atveju srovės šaltinio teigiamas polius susidaro prie p-sluoksnio kontakto ir neigiamas n-sluoksnyje.
Potencialus skirtumas (įtampa) tarp fotoelemento kontaktų atsiranda dėl „skylių“ ir elektronų skaičiaus pokyčių iš skirtingų pn-sankryžos pusių dėl n-sluoksnio apšvitinimo saulėje
Fotokorpus, sujungti su išorine apkrova baterijos pavidalu, su juo sudaro užburtą ratą. Dėl šios priežasties saulės kolektorius veikia kaip ratas, kurio metu baltymai kartu jungia elektronus. Ir baterija tuo pačiu metu palaipsniui ima mokėti.
Standartiniai silicio fotoelektriniai keitikliai yra nefunkciniai elementai. Elektronai per juos teka tik per vieną p-n sankryžą su energijos apribojimo fotono zona.
Tai reiškia, kad kiekvienas toks fotoelementas gali generuoti elektros energiją tik iš siauro saulės spindulių spektro. Visa kita energija yra švaistoma. Štai kodėl FEP efektyvumas yra toks mažas.
Siekiant padidinti saulės elementų efektyvumą, pastaruoju metu silicio puslaidininkinės ląstelės jiems buvo pritaikytos daugiamandatėms (kaskadinėms). Naujuose FEP perėjimuose jau yra keletas. Ir kiekvienas iš jų šiame kaskade yra skirtas saulės spinduliams.
Dėl to padidėja bendras fotonų konversijos į elektros srovę efektyvumas tokiems saulės elementams. Tačiau jų kaina yra daug didesnė. Čia arba lengva gamyba su mažomis sąnaudomis ir mažu efektyvumu, arba didesnė grąža kartu su didelėmis kainomis.
Saulės baterija gali veikti tiek vasarą, tiek žiemą (jai reikia šviesos, ne šilumos) - tuo mažiau saulėta ir šviesesnė saulė šviečia, tuo daugiau heliopanelio generuos elektros srovę
Veikimo metu fotoelementas ir visas akumuliatorius palaipsniui įkaista. Visa energija, kuri nesukėlė elektros srovės generavimo, virsta šiluma. Dažnai heliopanelio paviršiaus temperatūra pakyla iki 50–55 ° C. Bet kuo didesnis, tuo mažiau efektyviai veikia fotovoltinis elementas.
Todėl tas pats saulės baterijos modelis šilumoje generuoja mažiau srovės nei šalčiuose. Didžiausia efektyvumo fotovoltinė paroda aiškioje žiemos dieną. Yra du veiksniai - daug saulės ir natūralaus aušinimo.
Be to, jei sniegas patenka į skydelį, jis ir toliau gamins elektros energiją. Be to, sniego dribsniai netgi neturės laiko gulėti ant jo, lydydami nuo šildomų fotoelementų šilumos.
Saulės baterijų efektyvumas
Viena fotokampelė, net ir vidurdienį ryškiu oru, gamina labai mažai elektros energijos, tik pakanka LED žibintuvėlio veikimui.
Norint padidinti išėjimo galią, keletas saulės elementų yra sujungtos lygiagrečiai, kad padidintų pastovią įtampą ir nuosekliai padidintų srovę.
Saulės baterijų efektyvumas priklauso nuo:
- oro temperatūra ir pati baterija;
- teisingas apkrovos atsparumo pasirinkimas;
- saulės šviesos dažnio kampas;
- anti-atspindinčios dangos buvimas / nebuvimas;
- šviesos galia.
Kuo žemesnė temperatūra gatvėje, tuo efektyviau veikia fotoelementai ir visa saulės baterija. Viskas čia paprasta. Tačiau apskaičiuojant apkrovos situaciją yra sudėtingiau. Jis turėtų būti parenkamas pagal skydo generuojamą srovę. Tačiau jo vertė kinta priklausomai nuo oro sąlygų.
„Heliopanels“ gaminami tikintis, kad išėjimo įtampa yra 12 V kartotinė - jei akumuliatoriui reikia naudoti 24 V, turėsite jį prijungti lygiagrečiai
Nuolat stebėti saulės baterijos parametrus ir rankiniu būdu pataisyti savo darbą yra problemiškas. Tam geriau naudoti valdikliskuris automatiniu režimu reguliuoja heliopanelio nustatymus, kad būtų pasiekta maksimali jos eksploatacinė vertė ir optimalūs darbo režimai.
Idealus saulės spindulių spindulių kampas saulės baterijai yra tiesus. Tačiau, esant 30 laipsnių nuokrypiui nuo statmenos, skydo efektyvumas sumažėja tik 5%. Tačiau toliau didėjant šiam kampui, atsispindės vis didesnė saulės spinduliuotės dalis ir taip sumažės FEP efektyvumas.
Jei baterija reikalinga maksimaliai energijai suveikti vasarą, ji turi būti orientuota statmena vidutinei saulės padėčiai, kurią ji užima lygumoje pavasarį ir rudenį.
Maskvos regione jis yra apie 40–45 laipsnių iki horizonto. Jei žiemą reikia maksimalaus, skydas turi būti padėtas vertikaliai.
Dar vienas dalykas - dulkės ir nešvarumai žymiai sumažina fotokorpusų veikimą. Tokie „nešvarūs“ barjerai fotonus tiesiog jų nepasiekia, todėl niekas negali būti konvertuojamas į elektros energiją. Plokštės turi būti reguliariai plaunamos arba sumontuotos taip, kad dulkės nuplautų nuo lietaus.
Kai kuriuose saulės elementuose yra įmontuoti lęšiai spinduliuotės koncentravimui į saulės elementus. Aišku oru tai padidina efektyvumą. Tačiau sunkiuose debesyse šie lęšiai kelia tik žalą.
Jei įprasta skydelis tokioje situacijoje ir toliau generuoja srovę, nors ir mažesniais kiekiais, objektyvo modelis beveik neveiks.
Geriausia, kad fotoelementų saulės baterija apšviestų tolygiai. Jei viena iš jo sekcijų tampa tamsesnė, tada nepatvirtintas FEP virsta parazitine apkrova. Tokioje situacijoje jie ne tik generuoja energiją, bet ir atima iš darbo elementų.
Plokštės turi būti įrengtos taip, kad saulės spindulių keliuose nebūtų medžių, pastatų ir kitų kliūčių.
Namo galios schema nuo saulės
Saulės energijos sistemoje yra:
- Heliopanels.
- Valdiklis.
- Baterijos.
- Keitiklis (transformatorius).
Šios schemos valdiklis apsaugo saulės baterijas ir baterijas. Viena vertus, ji apsaugo nuo atvirkštinių srovių tekėjimo naktį ir drumstu oru, kita vertus, apsaugo baterijas nuo per didelio įkrovimo / iškrovimo.
Akumuliatoriai, skirti heliopaneliams, turi būti pasirinkti tokie patys kaip amžius ir pajėgumai, kitaip įkrovimas / iškrovimas bus nevienodas, o tai sukels staigų jų naudojimo trukmę
Tiesioginės srovės transformavimui į 12, 24 arba 48 voltus reikia pakaitinio 220 voltų keitiklis. Automobilio akumuliatoriai neturėtų būti naudojami tokioje schemoje, nes jie nesugeba atlaikyti dažnų įkrovimų. Geriausia investuoti ir įsigyti specialius helium AGM arba užpildyti OPzS baterijas.
Išvados ir naudingas vaizdo įrašas tema
Veikimo principai ir. \ T saulės grandinės schemos ne per daug sudėtinga suprasti. Ir toliau pateikiamoje vaizdo medžiagoje bus lengviau suprasti visus „heliopanels“ veikimo ir įrengimo sudėtingumus.
Išsamiai prieinama ir suprantama, kaip veikia fotovoltinės saulės baterijos panelė:
Kaip saulės kolektoriai yra išdėstyti tokiame vaizdo įraše:
Saulės kolektorių sąranka:
Kiekvienas elementas saulės energijos sistema Kotedžas turi būti tinkamai suderintas. Akumuliatoriuose, transformatoriuose ir valdiklyje atsiranda neišvengiamų energijos nuostolių. Ir jie tikrai turėtų būti sumažinti iki minimumo, nes priešingu atveju gana mažas heliopanelių efektyvumas bus sumažintas iki nulio.
Nagrinėjant materialinius klausimus? Ar žinote vertingą informaciją apie straipsnio temą ir ar galite ją perduoti mūsų skaitytojams? Prašome palikti savo komentarus žemiau esančiame laukelyje.
