A napelemek elve: a panel elrendezése

click fraud protection

A napsugarak hatékony átalakítása energiává, amely a ház és egyéb tárgyak ellátására használható, a zöld energiával foglalkozó sok apológus áldozata.

De a napelem akkumulátorának működési elve és hatékonysága olyan, hogy még nem lehetséges beszélni az ilyen rendszerek nagy hatékonyságáról. Jó lenne, ha saját elektromos áramforrást kapnánk. Nem igaz? Sőt, még ma is, Oroszországban a napelemek segítségével sok magánháztartást sikeresen szállítottak „ingyenes” villamos energiával. Még mindig nem tudja, hol kezdje?

Az alábbiakban elmondjuk a készüléket és a napelem működésének elveit, megtudhatja, mi határozza meg a naprendszer hatékonyságát. A cikkben közzétett videoklipek segítenek a napelemek napelemes összeállításában.

A cikk tartalma:

  • Napelemek: terminológia
  • A napelem akkumulátorának belső szerkezete
    • A fotocella kristályok fajtái
    • A napelem alapelve
  • Napelemes energiahatékonyság
  • A ház ereje a naptól
  • Következtetések és hasznos videó a témáról

Napelemek: terminológia

A "napenergia" témában sok árnyalat és zavar. Gyakran előfordulhat, hogy az újonnan érkezők, akik megismerik az ismeretlen feltételeket, nehézkesek lehetnek. De ennek ellenére nem lenne bölcs dolog a napenergiával foglalkozni, szoláráram előállítására szolgáló berendezések beszerzése.

instagram viewer

Tudatlanul nemcsak egy nem megfelelő panelet választhat, hanem egyszerűen csak akkor is égetheti, ha csatlakoztatva van, vagy túl kevés energiát vesz fel belőle.

Napelem

A napelem maximális hatását csak akkor tudjuk elérni, ha tudjuk, hogyan működik, milyen összetevőket és összetevőket tartalmaz, és hogyan kapcsolja össze megfelelően.

Először meg kell értenie a napenergia-berendezések meglévő típusait. A napelemek és a napkollektorok alapvetően különböző eszközök. Mindkettő átalakítja a nap sugarai energiáját.

Az első esetben azonban a kimenetnél a fogyasztó villamos energiát kap, a második pedig a hőenergiát fűtött hűtőközeg formájában, azaz a villamos energiát. a napelemek szoktak otthoni fűtés.

A második árnyalat maga a „napelem” fogalma. Általában az „akkumulátor” kifejezés olyan eszközt jelent, amely felhalmozza az áramot. Vagy jön egy banális fűtőtest. A helio-akkumulátorok esetében azonban a helyzet radikálisan eltérő. Semmi sem gyűlik össze magukban.

A napelem működésének elve

A napelem állandó áramot generál. Ahhoz, hogy egy változóvá alakítsuk (a mindennapi életben), az inverternek jelen kell lennie az áramkörben.

A napelemek kizárólag elektromos áram előállítására szolgálnak. Éppen az éjszaka villamos energiával látja el a házat, amikor a nap a horizonton kívülre esik, már az objektum kiegészítő energiaellátó rendszerében található akkumulátorokban.

Az akkumulátor itt egy bizonyos hasonló komponensek összességében értendő, amelyek valamilyen egészben vannak összeszerelve. Valójában ez csak egy többféle azonos méretű fotocella panelje.

A napelem akkumulátorának belső szerkezete

Fokozatosan a napelemek egyre olcsóbbá és hatékonyabbá válnak. Most az utcai lámpákban, az okostelefonokban, az elektromos autókban, a magánlakásokban és a helyszíni műholdakban használt akkumulátorok töltésére szolgálnak. Magas minőségű generációs szolárerőművek (SES) építését is megkezdték.

Napelem

A Heliobattery egy fotovoltaikus cellák (FEP fotoelektromos átalakítók) csoportjából áll, amelyek a fotonok energiáját a naptól villamos energiává alakítják át

Mindegyik napelem egy blokkként van elrendezve a modulok n-edik számának, amely egymás után összekapcsolt félvezető fotovoltaikus cellákat kombinál. Ahhoz, hogy megértsük az ilyen akkumulátor működésének elveit, meg kell értenünk a félvezetők alapján létrehozott, a heliopanel készülékben lévő végegység működését.

A fotocella kristályok fajtái

Lehetőségek FEP a különböző kémiai elemekből, hatalmas mennyiségű. Ezek többsége azonban a kezdeti szakaszokban bekövetkezett fejlemények. Jelenleg csak szilícium alapú fotovoltaikus panelek kerülnek kereskedelmi forgalomba.

A napelemek típusai

A szilícium-félvezetők a napelemek gyártásában használatosak alacsony költségük miatt, nem képesek különösen nagy hatékonysággal büszkélkedni

A heliopanelben lévő közönséges fotocella egy vékony lemez, két réteg szilíciumból, amelyek mindegyike saját fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Ez egy klasszikus félvezető p-n csatlakozás elektron-lyukpárokkal.

Amikor a félvezető rétegek között a fotonok megütnek az FEP-re, a kristály heterogenitása miatt egy foto-EMF szelep jön létre, ami potenciális különbséget és egy elektronáramot eredményez.

A fotocellák szilíciumlemezei gyártási technológiájában különböznek:

  1. Monokristályos.
  2. Polikristályos.

Az elsőnek nagyobb hatékonysága van, de termelésük költsége magasabb, mint a második. Külsőleg a napelemek egyikének egyik lehetőségét formában lehet megkülönböztetni.

Az egykristályos FEP-nek homogén szerkezete van, vágott sarkokkal rendelkező négyzetek formájában készülnek. Ezzel szemben a polikristályos elemek szigorúan négyzet alakúak.

A polikristályokat az olvadt szilícium fokozatos hűtése eredményeként kapjuk. Ez a módszer rendkívül egyszerű, így ezek a fotovoltaikus cellák olcsóak.

Azonban a napsugarakból származó villamosenergia-termelésre vonatkozó teljesítményük ritkán haladja meg a 15% -ot. Ennek oka a kapott szilikon ostyák „szennyeződése” és belső szerkezete. Itt a tisztább a szilícium p-rétege, annál nagyobb az FEP hatékonysága.

Az egyes kristályok tisztasága ebben a tekintetben sokkal magasabb, mint a polikristályos analógoké. Nem olvadt, hanem mesterségesen termelt egész szilícium kristályból készülnek. Az ilyen FEP fotoelektromos konverziós együtthatója már eléri a 20-22% -ot.

Napelemes eszköz

Egy közös modulban az egyes fotocellák alumínium keretre vannak szerelve, és a felülről való védelem érdekében tartós üveggel vannak bevonva, amely nem zavarja a napsugárzást.

A fotocella lemez felső rétege a nap felé nézve ugyanazon szilíciumból készül, de foszfor hozzáadásával. Ez az utóbbi lesz a felesleges elektronok forrása a pn-junction rendszerben.

A napelem alapelve

Amikor a napsugarak a fotocellára esnek, nem-egyensúlyi elektron-lyukpárok keletkeznek benne. A felesleges elektronok és a „lyukak” részben átkerülnek a p-n csatlakozáson keresztül az egyik félvezető rétegből a másikra.

Ennek eredményeként feszültség jelenik meg a külső áramkörben. Ebben az esetben az áramforrás pozitív pólusa a p-réteg érintkezésénél alakul ki, és negatív az n-rétegben.

Fotoelektromos átalakító működése

A fotocella érintkezői közötti potenciálkülönbség (feszültség) a „lyukak” és az elektronok változásai miatt következik be a pn-csomópont különböző oldalaiból az n-réteg besugárzásának következtében.

Az akkumulátorként kialakított külső terheléshez csatlakoztatott fotocellák ördögi kört alkotnak vele. Ennek eredményeként a napelem úgy működik, mint egyfajta kerék, amely mentén a fehérjék együtt működnek. És az akkumulátor egyidejűleg fokozatosan növekszik.

A szabványos szilícium-fotoelektromos átalakítók unifunkciós elemek. Az elektronok áthaladnak rajtuk keresztül egyetlen átmeneti csatlakozáson keresztül ezen átmenet energiahatárolt fotonzónájával.

Ez azt jelenti, hogy mindegyik ilyen fotocella képes csak a napsugárzás szűk spektrumából áramot előállítani. Minden más energiát pazarolnak. Ezért az FEP hatékonysága olyan alacsony.

A napelemek hatékonyságának növelése érdekében a közelmúltban a szilícium félvezető sejteket többszörös átmenetnek (kaszkádnak) nevezték el. Az új FEP átmenetek már több. És mindegyikük ebben a kaszkádban saját napfényspektrumára lett tervezve.

Ennek eredményeként a fotonok elektromos áramra való átalakításának teljes hatékonysága növekszik. De az áruk sokkal magasabb. Itt vagy a könnyű gyártás alacsony költséggel és alacsony hatékonysággal, vagy magasabb hozam, magas költségekkel párosítva.

Napelemes működés

A napelem akkumulátor nyáron és télen is működhet (könnyű, nem hő) - minél kevésbé felhős és fényesebb a nap, annál több heliopanel áramot generál

Működés közben a fotocella és az egész akkumulátor fokozatosan felmelegszik. Minden energia, amely nem villamos áramot termelt, hővé alakul. Gyakran a heliopanel felületén a hőmérséklet 50-55 ° C-ra emelkedik. De minél magasabb, annál kevésbé hatékony a fotovoltaikus cella.

Ennek eredményeképpen a napelemes akkumulátor ugyanaz a modellje kevesebb hőt termel, mint a fagy. Maximális hatékonyság a fotovoltaikus kijelzőn egy tiszta téli napon. Két tényező van: sok nap és természetes hűtés.

Továbbá, ha a hó esik a panelre, akkor továbbra is villamos energiát termel. Sőt, a hópelyheknek még nem lesz ideje rávenni, megolvasztva a fűtött fotósejtek hőjétől.

Napelemes energiahatékonyság

Egy fotocella, akár délben is tiszta időben, nagyon kevés villamos energiát termel, csak elegendő a LED-es zseblámpa működéséhez.

A kimeneti teljesítmény növelése érdekében több napelem is párhuzamosan kombinálódik az állandó feszültség növeléséhez és sorozatosan az áram növeléséhez.

A napelemek hatékonysága az alábbiaktól függ:

  • a levegő hőmérséklete és az akkumulátor;
  • a terhelési ellenállás helyes kiválasztása;
  • a napfény előfordulási szöge;
  • fényvisszaverő bevonat jelenléte / hiánya;
  • fénykibocsátás.

Minél alacsonyabb a hőmérséklet az utcán, annál hatékonyabb a fotovoltaikus cellák és a napelem akkumulátor. Minden itt egyszerű. De a terhelési helyzet kiszámítása bonyolultabb. Ezt a panel által generált áram alapján kell kiválasztani. De értéke változik az időjárási tényezőktől függően.

Párhuzamos és soros kapcsolat

A heliopaneleket 12 V-os többszörös kimeneti feszültséggel látják el - ha 24 V-ot kell alkalmazni az akkumulátorra, két panelet kell párhuzamosan csatlakoztatni

Folyamatosan figyelemmel kíséri a napelem akkumulátor paramétereit, és manuálisan kijavíthatja a munkáját. Ehhez jobb használni vezérlő vezérlőamely az automatikus üzemmódban a heliopanel beállításait úgy állítja be, hogy elérje a maximális teljesítményt és az optimális működési módokat.

A napsugárzásra jellemző napsugárzás ideális szöge egyenes. A merőleges 30 fokos eltéréssel azonban a panel hatékonysága csak 5% -kal csökken. De ebben a szögben tovább növekszik a napsugárzás növekvő aránya, ami csökkenti az FEP hatékonyságát.

Ha az akkumulátort nyáron a maximális energia megadásához szükséges, akkor azt be kell állítani merőleges a nap átlagos helyzetére, amelyet tavasszal és tavasszal elfoglal ősszel.

A moszkvai térségben a látóhatár körülbelül 40–45 fok. Ha télen a maximális értékre van szükség, a panelt függőleges helyzetbe kell helyezni.

És még egy dolog - a por és a szennyeződés nagymértékben csökkenti a fotocellák teljesítményét. Az ilyen „piszkos” gáton átnyúló fotonok egyszerűen nem érik el őket, és ezért nincs semmi, ami átalakítható villamos energiává. A paneleket rendszeresen meg kell mosni vagy beállítani úgy, hogy a por az esőtől önállóan lemosjon.

Egyes napelemek beépített lencsékkel rendelkeznek a sugárzás napelemekre történő koncentrálására. Világos időjárás esetén ez növeli a hatékonyságot. A nehéz felhőknél azonban ezek a lencsék csak kárt okoznak.

Ha egy ilyen helyzetben a szokásos panel továbbra is áramot generál, bár kisebb mennyiségben, akkor a lencse modell szinte teljesen leáll.

A fotocellák napelemét ideális esetben egyenletesen meg kell világítani. Ha az egyik szakasz sötétedik, akkor a megvilágítatlan FEP parazita terheléssé válik. Nemcsak nem termelnek energiát egy ilyen helyzetben, hanem el is távolítják a munkaelemektől.

A paneleket úgy kell felszerelni, hogy ne legyen fák, épületek és egyéb akadályok a nap sugaraiban.

A ház ereje a naptól

A napenergia-rendszer a következőket tartalmazza:

  1. Geliopaneli.
  2. Controller.
  3. Elemek.
  4. Inverter (transzformátor).

A rendszer vezérlője védi a napelemeket és az elemeket. Egyrészt megakadályozza a fordított áramok áramlását éjszaka és zavaros időben, másrészt védi az elemeket a túlzott töltés / kisülés ellen.

Akkumulátorok heliopanelekhez

A heliopanelek akkumulátorait úgy kell megválasztani, hogy azok életkoruk és kapacitásuk szerint azonosak legyenek, ellenkező esetben a töltés / kisütés egyenetlenül fog történni, ami élettartamuk éles csökkenéséhez vezet.

Az egyenáram 12, 24 vagy 48 voltos átalakítására 220 V váltakozó feszültségre van szükség inverter. Az autós akkumulátorokat nem szabad ilyen rendszerben használni, mert nem képesek ellenállni a gyakori töltéseknek. A legjobb, ha speciális hélium AGM-t vagy töltő OPzS akkumulátorokat vásárol és vásárol.

Következtetések és hasznos videó a témáról

A működés elvei és szolár áramkör diagramok nem túl bonyolult megérteni. Az alábbiakban összegyűjtött videóanyagokkal még könnyebb lesz megérteni a heliopanelek működésének és telepítésének minden bonyolultságát.

Elérhető és érthető, hogy a napelemes napelemek hogyan működnek, részletesen:

Hogyan kerülnek a napelemek a következő videóba:

Napelemes szerelvények:

Minden elem napenergia-rendszer A házat helyesen kell egyeztetni. Az akkumulátorok, a transzformátorok és a vezérlő elkerülhetetlen teljesítményveszteségei jelentkeznek. És mindenképpen minimálisra kell csökkenteni, különben a heliopanelek elég alacsony hatékonysága teljesen nullára csökken.

Az anyagi kérdések tanulmányozása során? Vagy értékes információt tudhat a cikk témájáról, és közölheti olvasóinkkal? Kérjük, hagyja megjegyzéseit az alábbi mezőbe.

Napkollektor a víz melegítésére saját kezével: hogyan lehet a kollektor hő otthonában

Napkollektor a víz melegítésére saját kezével: hogyan lehet a kollektor hő otthonábanNapelemek

Árat emel a hagyományos energiaforrások arra biztatja magánlakásokban, hogy alternatív lakhatási fűtés és meleg víz. Elfogadom, pénzügyi eleme a kérdés jelentős szerepet játszik a kiválasztásban a ...

Olvass Tovább
Szerelési rendszereket és módon csatlakoztatható napelemek

Szerelési rendszereket és módon csatlakoztatható napelemekNapelemek

Alternatív energiaforrás alapú napelemek - nagy a szervezet a független áramforrásról. Ez biztosítja a magas energiahatékonyság nem csak a forró napon, de felhős időben. Jó lenne, hogy egy ilyen es...

Olvass Tovább
Solar generátor saját kezével: útmutató a termelés alternatív energiaforrás 

Solar generátor saját kezével: útmutató a termelés alternatív energiaforrás Napelemek

Alternatív energiaforrások, hogy lehetővé tegye a meleg élettér és a villamos szükséges kötet - nem olcsó „élvezet”, igényel jelentős pénzügyi költségeket a beszerzési, telepítési és telepítést.Ted...

Olvass Tovább
Instagram story viewer