Efektivní přeměna volných paprsků slunce na energii, která může být využita pro zásobování bydlení a jiných objektů, je váženým snem mnoha apologistů na zelenou energii.
Ale princip fungování solární baterie a její účinnost jsou takové, že ještě není možné hovořit o vysoké účinnosti těchto systémů. Bylo by hezké dostat si vlastní dodatečný zdroj elektřiny. Není to? Navíc, i dnes, v Rusku, s pomocí solárních panelů, bylo mnoho soukromých domácností úspěšně zásobováno „bezdůvodnou“ elektřinou. Stále nevíte, kde začít?
Níže vám povíme o zařízení a principech fungování solárního panelu, naučíte se, co určuje účinnost solárního systému. Videoklipy zveřejněné v článku vám pomohou osobně sestavit solární panel fotovoltaických článků.
Obsah článku:
- Solární panely: terminologie
-
Vnitřní struktura solární baterie
- Druhy krystalů fotobuňky
- Princip solárního panelu
- Účinnost solární baterie
- Schéma napájení domu od slunce
- Závěry a užitečné video na toto téma
Solární panely: terminologie
V předmětu "solární energie" spousta nuancí a zmatků. Často mohou být nováčci, kteří nejprve pochopí všechny neznámé termíny, obtížní. Ale bez toho by bylo nerozumné zapojit se do solární energie, získat zařízení pro výrobu solárního proudu.
Nevědomě si můžete vybrat nejen nevhodný panel, ale také ho jednoduše vypálit, když ho připojíte, nebo z něj vytěžíte příliš málo energie.
Maximální dopad solárního panelu lze dosáhnout pouze tím, že zjistíte, jak funguje, jaké komponenty a komponenty se skládá a jak se správně připojuje.
Nejprve musíte pochopit existující typy zařízení pro solární energii. Solární panely a solární kolektory jsou dvě zásadně odlišná zařízení. Oba převádějí energii paprsků slunce.
V prvním případě však na výstupu přijímá spotřebitel elektrickou energii a ve druhé tepelnou energii ve formě ohřátého chladiva, tj. solární panely vytápění domácností.
Druhou nuancí je samotný pojem „solární baterie“. Obvykle slovo „baterie“ znamená zařízení, které akumuluje elektřinu. Nebo přijde na mysl banální topení. V případě helio-baterií se však situace radikálně liší. V sobě neshromažďují nic.
Solární panel generuje konstantní proud. Aby byl převeden na proměnnou (používanou v každodenním životě), musí být v obvodu přítomen střídač.
Solární panely jsou určeny výhradně pro výrobu elektrického proudu. To se zase akumuluje, aby zásobovalo dům elektřinou v noci, když slunce zapadá za horizont, již v bateriích přítomných v doplňkovém systému dodávky energie.
Baterie je zde míněna v kontextu určité sady podobných komponent, které jsou sestaveny do něčeho celistvého. Ve skutečnosti je to jen panel několika identických fotobuňek.
Vnitřní struktura solární baterie
Solární články jsou postupně levnější a efektivnější. Nyní se používají pro dobíjení baterií v pouličních lampách, chytrých telefonech, elektrických vozech, soukromých domech a satelitech ve vesmíru. Začali dokonce stavět vysoce kvalitní solární elektrárny (SES) s velkými objemy výroby.
Heliobatérie se skládá ze sady fotovoltaických článků (fotoelektrických konvertorů FEP), které přeměňují energii fotonů ze slunce na elektřinu
Každá solární baterie je uspořádána jako blok n-tého počtu modulů, které kombinují postupně připojené polovodičové fotovoltaické články. Pro pochopení principů fungování takové baterie je nutné pochopit práci této koncové jednotky v přístrojovém heliopanelu, vytvořeném na bázi polovodičů.
Druhy krystalů fotobuňky
Možnosti FEP z různých chemických prvků, tam je obrovské množství. Většina z nich však představuje vývoj v počátečních fázích. V současné době jsou komerčně vyráběny pouze fotovoltaické panely na bázi křemíku.
Silikonové polovodiče se používají při výrobě solárních článků z důvodu jejich nízké ceny, nemohou se pochlubit obzvláště vysokou účinností
Běžná fotobuňka v heliopanelu je tenká deska ze dvou vrstev křemíku, z nichž každá má své vlastní fyzikální vlastnosti. Toto je klasický polovodičový p-n křižovatka s páry elektron-díra.
Když fotony zasáhly FEP mezi těmito vrstvami polovodiče, díky heterogenitě krystalu se vytvoří foto-EMF ventil, což má za následek rozdíl potenciálů a elektronový proud.
Silikonové desky fotobuňek se liší ve výrobní technologii pro:
- Monokrystalický.
- Polykrystalické.
První z nich má vyšší účinnost, ale náklady na jejich výrobu jsou vyšší než náklady na druhou. Externě lze rozlišit jednu variantu na solárním panelu.
Jednokrystalový FEP má homogenní strukturu, jsou vyráběny ve tvaru čtverců s řezanými rohy. Naproti tomu polykrystalické prvky mají striktně čtvercový tvar.
Polykrystalky se získávají v důsledku postupného ochlazování roztaveného křemíku. Tato metoda je velmi jednoduchá, takže tyto fotovoltaické články jsou levné.
Jejich výkon, pokud jde o výrobu elektřiny ze slunečních paprsků, málokdy přesahuje 15%. To je způsobeno „nečistotou“ získaných křemíkových destiček a jejich vnitřní strukturou. Čím čistší je p-vrstva křemíku, tím vyšší je účinnost FEP.
Čistota jednotlivých krystalů je v tomto ohledu mnohem vyšší než u polykrystalických analogů. Jsou vyrobeny z roztavené, ale z uměle pěstovaných celých křemíkových krystalů. Fotoelektrický konverzní koeficient takového FEP již dosahuje 20-22%.
Ve společném modulu jsou jednotlivé fotobuňky sestaveny na hliníkovém rámu a chráněny shora, jsou pokryty trvanlivým sklem, které nezasahuje do slunečních paprsků.
Vrchní vrstva desky fotobuněk směrem ke slunci je vyrobena ze stejného křemíku, ale s přidáním fosforu. Je to ten druhý, který bude zdrojem přebytečných elektronů v pn-spojovacím systému.
Princip solárního panelu
Když sluneční paprsky dopadají na fotobuňku, vznikají v ní nerovnovážné páry elektron-díra. Přebytečné elektrony a „díry“ se částečně přenášejí přes spojení p - n z jedné polovodičové vrstvy do druhé.
V důsledku toho se v externím obvodu objeví napětí. V tomto případě je kladný pól zdroje proudu vytvořen na kontaktu p-vrstvy a negativní na n-vrstvě.
Potenciální rozdíl (napětí) mezi kontakty fotobuňky nastává v důsledku změn v počtu "otvorů" a elektronů z různých stran pn-křižovatky v důsledku ozáření n-vrstvy slunečními paprsky.
Fotočlánky připojené k externí zátěži ve formě baterie tvoří s ní začarovaný kruh. Výsledkem je, že solární panel funguje jako druh kola, podél kterého proteiny běží elektrony dohromady. A baterie se postupně nabíjí.
Standardní křemíkové fotoelektrické měniče jsou unijunkční prvky. Elektrony jimi protékají pouze přes jediné spojení p - n s energeticky omezenou fotonovou zónou tohoto přechodu.
To znamená, že každá taková fotobuňka je schopna vyrábět elektřinu pouze z úzkého spektra slunečního záření. Veškerá další energie je zbytečná. Proto je účinnost RVP tak nízká.
Aby se zvýšila účinnost solárních článků, byly v poslední době pro ně vytvořeny křemíkové polovodičové články. V nových FEP přechody jsou již několik. A každý z nich v této kaskádě je určen pro vlastní spektrum slunečního světla.
Výsledkem je celková účinnost přeměny fotonů na elektrický proud pro takové solární články. Ale jejich cena je mnohem vyšší. Zde buď jednoduchost výroby s nízkými náklady a nízkou účinností, nebo vyšší výnosy spojené s vysokými náklady.
Solární baterie může pracovat jak v létě, tak iv zimě (potřebuje světlo, ne teplo) - čím méně oblačnosti a jasnější slunce svítí, tím více heliopanelu bude generovat elektrický proud
Během provozu se fotobuňka a celá baterie postupně zahřívají. Veškerá energie, která nešla na výrobu elektrického proudu, se přemění na teplo. Často teplota na povrchu heliopanelu stoupá na 50–55 ° C. Čím vyšší je však, tím méně fotovoltaického článku pracuje.
Výsledkem je, že stejný model solární baterie v teple produkuje méně proudu než v mrazu. Maximální účinnost fotovoltaické show za jasného zimního dne. Existují dva faktory - hodně slunce a přirozené chlazení.
Navíc, pokud sníh padá na panel, bude i nadále vyrábět elektřinu. Navíc, sněhové vločky nebudou mít ani čas na to ležet, tající z tepla vyhřívaných fotočlánků.
Účinnost solární baterie
Jedna fotobuňka, dokonce i v poledne za jasného počasí, produkuje jen velmi málo elektřiny, jen dost pro provoz LED svítilny.
Pro zvýšení výstupního výkonu se několik solárních článků kombinuje paralelně pro zvýšení konstantního napětí a sériově pro zvýšení proudu.
Účinnost solárních panelů závisí na:
- teplota vzduchu a samotná baterie;
- správný výběr zátěžového odporu;
- úhel dopadu slunečního světla;
- přítomnost / nepřítomnost antireflexního povlaku;
- světelný výkon.
Čím nižší je teplota na ulici, tím účinnější jsou fotovoltaické články a solární baterie jako celek. Všechno je zde jednoduché. Ale s výpočtem zatížení situace je složitější. Mělo by být vybráno na základě proudu generovaného panelem. Ale jeho hodnota se mění v závislosti na povětrnostních faktorech.
Heliopanely jsou vyráběny s očekáváním výstupního napětí, které je násobkem 12 V - pokud musíte na akumulátor použít 24 V, musíte k němu paralelně připojit dva panely
Neustále monitorujte parametry solární baterie a ručně opravte její práci je problematická. Pro to je lepší použít řízeníkterý v automatickém režimu sám nastavuje nastavení heliopanelu, aby z něj dosáhl maximálního výkonu a optimálních provozních režimů.
Ideální úhel dopadu slunečních paprsků na sluneční baterii je rovný. Avšak s odchylkou 30 ° od kolmice klesá účinnost panelu pouze v oblasti 5%. S dalším nárůstem tohoto úhlu se však projeví rostoucí podíl slunečního záření, čímž se sníží účinnost RVP.
Pokud je baterie nutná pro maximální energii v létě, měla by být orientována kolmo k průměrné poloze Slunce, kterou zabere v rovnodennostech na jaře a. \ t podzim.
Pro oblast Moskvy je to přibližně 40–45 stupňů k horizontu. Je-li v zimě potřeba maximum, panel by měl být umístěn ve vzpřímené poloze.
A ještě jedna věc - prach a nečistoty výrazně snižují výkon fotobuňek. Fotony přes takovou „špinavou“ bariéru se k nim nedostanou, a proto není nic, co by se mohlo přeměnit na elektřinu. Panely by měly být pravidelně omývány nebo nastavovány tak, aby se prach sám o sobě zbavil deště.
Některé solární články mají vestavěné čočky pro koncentraci záření na solárních článcích. Za jasného počasí to vede ke zvýšení účinnosti. Nicméně, v těžkých oblacích, tyto čočky přinášejí škodu.
Pokud obvyklý panel v takové situaci i nadále generuje proud, i když v menších objemech, model objektivu přestane fungovat téměř úplně.
Sluneční baterie fotobuňek by měla v ideálním případě rovnoměrně svítit. Pokud se ukáže, že některá z jeho sekcí je tmavá, pak se nesvítí FEP na parazitní zátěž. V takové situaci nejenže nevytvářejí energii, ale také ji odvádějí od pracovních prvků.
Panely by měly být instalovány tak, aby v cestě slunečních paprsků nebyly žádné stromy, budovy ani jiné překážky.
Schéma napájení domu od slunce
Solární systém zahrnuje:
- Heliopanely.
- Regulátor.
- Baterie.
- Měnič (transformátor).
Regulátor v tomto schématu chrání solární baterie i baterie. Na jedné straně zabraňuje proudění zpětných proudů v noci a v oblačném počasí a na druhé straně chrání baterie před nadměrným nabíjením / vybitím.
Baterie pro heliopanely by měly být vybrány tak, aby byly stejné ve stáří a kapacitě, jinak dojde k nerovnoměrnému nabíjení / vybíjení, což povede k prudkému snížení jejich životnosti.
Pro transformaci stejnosměrného proudu na 12, 24 nebo 48 voltů do střídavého napětí 220 voltů střídač. Autobaterie by v takovém systému neměly být používány, protože nejsou schopny vydržet časté nabíjení. Nejlepší je investovat a nakupovat speciální heliové baterie AGM nebo doplňkové baterie OPzS.
Závěry a užitečné video na toto téma
Zásady provozu a Schémata solárních okruhů není příliš složité na pochopení. A s video materiály, které jsme shromáždili níže, bude ještě snazší pochopit všechny složitosti provozu a instalace heliopanel.
Přístupné a srozumitelné, jak fotovoltaický solární panel pracuje v plném rozsahu:
Jak jsou solární panely uspořádány v následujícím videu:
Montáž solárního panelu:
Každá položka v solární systém Chata musí být správně uzavřena. Na bateriích, transformátorech a regulátoru dochází k nevyhnutelným ztrátám energie. A měly by být rozhodně redukovány na minimum, jinak bude poměrně nízká účinnost heliopanelů zcela snížena na nulu.
Během studia materiálních otázek? Nebo znáte cenné informace o tématu článku a můžete je sdělit našim čtenářům? Prosím zanechte své komentáře v rámečku níže.
