Effektiv omvandling av solens fria strålar till energi, som kan användas för att leverera bostäder och andra föremål, är den eftertraktade drömmen om många apologer för grön energi.
Men principen om driften av solbatteriet och dess effektivitet är sådan att det inte är nödvändigt att prata om de höga effektiviteten hos sådana system. Det skulle vara trevligt att få din egen extra källa till el. Är det inte Dessutom har många privata hushåll till och med idag, i Ryssland, med hjälp av solpaneler framgångsrikt levererats med "gratuitous" elektricitet. Du vet fortfarande inte var du ska börja?
Nedan kommer vi att berätta om enheten och principerna för driften av solpanelen, du kommer att lära dig vad som bestämmer solens effektivitet. Videoklipp som publiceras i artikeln hjälper dig personligen att montera en solpanel av solceller.
Artikelns innehåll:
- Solpaneler: terminologi
-
Solens batteriets interna struktur
- Typer av fotocellkristaller
- Solpanelens princip
- Solenergi Effektivitet
- Husets kraftschema från solen
- Slutsatser och användbar video om ämnet
Solpaneler: terminologi
I ämnet "solenergi" är det mycket nyanser och förvirring. Ofta kan nykomlingar förstå alla ovannämnda termer i början. Men utan detta skulle det vara oklokt att engagera sig i solenergi, förvärva utrustning för att generera solström.
Omedvetet kan du inte bara välja en olämplig panel, utan också helt enkelt bränna den när den är ansluten eller extrahera för lite energi från den.
Maximal påverkan från solpanelen kan endast erhållas genom att veta hur det fungerar, vilka komponenter och komponenter det består av och hur det hela är korrekt anslutet.
Först måste du förstå de befintliga typerna av utrustning för solenergi. Solpaneler och solfångare är två fundamentalt olika enheter. Bägge av dem omvandlar solenergiens energi.
I det första fallet mottar emellertid konsumenten vid utgången elektrisk energi och i den andra termiska energin i form av ett uppvärmt kylmedel, d.v.s. solpaneler är vana vid hemuppvärmning.
Den andra nyansen är begreppet termen "solbatteri" själv. Vanligtvis betyder ordet "batteri" en anordning som ackumulerar el. Eller en banal värme radiator kommer i åtanke. Men när det gäller helio-batterier är situationen radikalt annorlunda. De ackumulerar ingenting i sig själva.
Solpanelen genererar en konstant ström. För att konvertera den till en variabel (används i vardagen) måste en omformare vara närvarande i kretsen.
Solpaneler är utformade uteslutande för att generera elektrisk ström. Det ackumuleras i sin tur för att försörja huset med el om natten, när solen går ner över horisonten, redan i batterierna som finns i objektets ytterligare energiförsörjningssystem.
Batteriet här är tänkt i samband med en viss uppsättning liknande komponenter som är monterade i något helt. Faktum är att det bara är en panel med flera identiska fotoceller.
Solens batteriets interna struktur
Gradvis blir solcellerna billigare och effektivare. Nu används de för att ladda batterier i gatelampor, smartphones, elbilar, privathem och satelliter i rymden. De började till och med bygga högkvalitativa solkraftverk (SES) med stora volymer generering.
Heliobatteri består av en uppsättning fotovoltaiska celler (fotoelektriska omvandlare FEP) som omvandlar solenergiens energi från solen till el
Varje solbatteri är anordnat som ett block av nth antal moduler som kombinerar sekventiellt anslutna halvledarfotovoltaiska celler. För att förstå principerna för driften av ett sådant batteri är det nödvändigt att förstå arbetet i denna ändenhet i enhetsheliopanelen, skapad på grundval av halvledare.
Typer av fotocellkristaller
Alternativ FEP från olika kemiska element, det finns en stor mängd. De flesta är emellertid utvecklingen i de inledande stadierna. För närvarande tillverkas endast kiselbaserade fotovoltaiska paneler kommersiellt.
Kiselhalvledare används vid tillverkning av solceller på grund av deras låga kostnader, de kan inte skryta med särskilt hög effektivitet
En vanlig fotocell i en heliopanel är en tunn platta av två lager kisel, som var och en har sina egna fysikaliska egenskaper. Detta är en klassisk halvledar p-n korsning med elektronhålpar.
När fotoner träffar FEP mellan dessa lager av halvledaren bildas på grund av kristallens heterogenitet en bild-EMF-ventil, vilket resulterar i en potentiell skillnad och en elektronström.
Silikonplattor av fotoceller skiljer sig i tillverkningsteknik för:
- Monokristallina.
- Polykristallin.
Den första har en högre effektivitet, men kostnaden för deras produktion är högre än den andra. Externt kan ett alternativ från en annan på solpanelen särskiljas med form.
Enkristall FEP har en homogen struktur, de är gjorda i form av kvadrater med snittiga hörn. I motsats härtill har polykristallina element en strikt kvadratisk form.
Polykristaller erhålles som ett resultat av gradvis kylning av smält kisel. Denna metod är extremt enkel, så dessa fotovoltaiska celler är billiga.
Men deras prestanda när det gäller att generera el från solens strålar överstiger sällan 15%. Detta beror på "förorening" av de erhållna kiselskivorna och deras inre struktur. Här, ju renare p-skiktet av kisel, desto högre effektivitet hos FEP från den.
Renheten av enkelkristaller i detta avseende är mycket högre än polykristallina analogers. De är gjorda inte smälta, men från artificiellt odlade hela kiselkristall. Den fotoelektriska omvandlingskoefficienten för en sådan FEP når redan 20-22%.
I en gemensam modul monteras enskilda fotoceller på en aluminiumram, och för att skydda dem ovanför är de täckta av slitstarkt glas vilket inte stör solens strålar.
Toppskiktet på fotocellplattan mot solen är gjord av samma kisel, men med tillsats av fosfor. Det är det senare som kommer att vara källan till överskott av elektroner i pn-korsningssystemet.
Solpanelens princip
När solstrålar faller på fotocellen genereras icke-jämviktselektronhålpar i den. Överflödiga elektroner och "hål" överförs delvis genom p-n-klyftan från ett halvledarskikt till ett annat.
Som ett resultat visas spänning i den externa kretsen. I detta fall bildas den positiva polen hos den aktuella källan vid kontakt av p-skiktet och negativt vid n-skiktet.
Den potentiella skillnaden (spänning) mellan fotocellens kontakter uppstår på grund av förändringar i antalet "hål" och elektroner från olika sidor av pn-klyftan som ett resultat av bestrålning av n-skiktet genom solen
Fotocellerna kopplade till en yttre belastning i form av ett batteri bildar en ond cirkel med den. Som ett resultat fungerar solpanelen som ett slags hjul, längs vilka proteiner som driver elektroner tillsammans. Och batteriet får samtidigt laddning.
Standard kisel fotoelektriska omvandlare är unijunction element. Elektroner strömmar genom dem bara genom en enda p-n-anslutning med en energibegränsad fotonzon av denna övergång.
Det vill säga, varje sådan fotocell kan bara generera elektricitet från ett smalt spektrum av solstrålning. All annan energi är bortkastad. Det är därför FEP: s effektivitet är så låg.
För att öka effektiviteten hos solceller har kiselhalvledarceller nyligen gjorts flera övergångar (kaskad) för dem. I de nya FEP-övergångarna finns redan flera. Och var och en av dem i denna kaskad är utformad för sitt eget spektrum av solljus.
Den totala effektiviteten hos omvandlingen av fotoner till elektrisk ström för sådana solceller ökar som ett resultat. Men deras pris är mycket högre. Här antingen den enkla tillverkningen med låg kostnad och låg effektivitet, eller högre avkastning i kombination med hög kostnad.
Solbatteriet kan fungera både på sommaren och på vintern (det behöver ljus, inte värme) - ju mindre molnighet och ljusare solen skiner, desto mer heliopanel kommer att generera elektrisk ström
Under drift värms fotocellen och hela batteriet gradvis upp. All energi som inte gick på genereringen av elektrisk ström, omvandlas till värme. Ofta stiger temperaturen på heliopanelens yta till 50-55 ° C. Men ju högre det är, desto mindre fungerar den fotovoltaiska cellen.
Som ett resultat genererar samma modell av solbatteriet i värmen mindre ström än i frost. Maximal effektivitet fotovoltaisk show på en klar vinterdag. Det finns två faktorer - mycket sol och naturlig kylning.
Dessutom, om snö faller på panelen, kommer det att fortsätta att generera el ändå. Dessutom kommer snöflingorna inte ens att ha tid att ligga på den, smälta från värmen hos de uppvärmda fotocellerna.
Solenergi Effektivitet
En fotocell, även vid middagstid i klart väder, ger mycket liten el, bara tillräckligt för LED-ficklampans funktion.
För att öka uteffekten kombineras flera solceller parallellt för att öka den konstanta spänningen och i serie för att öka strömmen.
Effekten av solpaneler beror på:
- lufttemperaturen och själva batteriet;
- korrekt val av lastmotstånd;
- infallsvinkel av solljus;
- närvaron / frånvaron av antireflekterande beläggning;
- ljusutgång.
Ju lägre temperaturen i gatan är desto effektivare är fotovoltacellerna och solbatteriet som helhet. Allt är enkelt här. Men med beräkningen av belastningssituationen är det mer komplicerat. Den ska väljas utifrån den ström som panelen genererar. Men dess värde förändras beroende på väderfaktorer.
Heliopaneler tillverkas med förväntan om en utgångsspänning som är en multipel av 12 V - om du måste sätta 24 V på batteriet måste du ansluta två paneler parallellt
Ständigt övervaka parametrarna för solens batteri och manuellt korrigera arbetet är problematiskt. För detta är det bättre att använda kontrollenhetsom i det automatiska läget själv justerar inställningarna för heliopanel för att uppnå maximal prestanda och optimala driftslägen från den.
Den ideala infallsvinkeln för solens strålar på solbatteriet är rak. Men med en avvikelse på 30 grader från vinkelrätt faller panelens effektivitet endast i området 5%. Men med en ytterligare ökning i denna vinkel kommer en ökande andel solstrålning att reflekteras och därmed minska effektiviteten hos FEP.
Om batteriet är nödvändigt för att ge maximal energi på sommaren bör den vara orienterad vinkelrätt mot solens medelposition, som den upptar i ekvivalenterna på våren och höst.
För Moskva regionen är det cirka 40-45 grader till horisonten. Om det behövs maximalt på vintern ska panelen placeras i ett mer upprätt läge.
Och ytterligare en sak - damm och smuts minskar prestandan hos fotoceller. Fotoner genom en sådan "smutsig" barriär når dem inte helt och därför finns det inget att omvandla till el. Panelerna ska tvättas eller sättas regelbundet så att dammet tvättas av sig själv med regn.
Vissa solceller har inbyggda linser för att koncentrera strålning på solceller. Vid klart väder leder detta till ökad effektivitet. Men i tunga moln ger dessa linser bara skada.
Om den vanliga panelen i en sådan situation fortsätter att generera ström, om än i mindre volymer, kommer linsemodellen att sluta fungera nästan helt.
Solcellsbatteriet av fotoceller bör helst belysta jämnt. Om en av dess sektioner visar sig vara mörkare, blir den icke-upplysta FEP en parasitisk belastning. De genererar inte bara energi i en sådan situation, men tar också bort den från arbetselement.
Paneler ska installeras så att det inte finns några träd, byggnader och andra hinder i vägen för solens strålar.
Husets kraftschema från solen
Solkraftverket omfattar:
- Geliopaneli.
- Controller.
- batterier.
- Omformare (transformator).
Styrenheten i detta system skyddar både solbatterier och batterier. Å ena sidan förhindrar det flödet av omvänd ström på natten och i grumligt väder och å andra sidan skyddar batterierna mot överladdning / urladdning.
Batterier för heliopaneler bör väljas så att de är lika i ålder och kapacitet, annars kommer laddning / urladdning att uppträda ojämnt vilket leder till en kraftig minskning av deras livslängd
För omvandling av likström till 12, 24 eller 48 volt till en alternerande 220 volt som behövs inverter. Bilbatterier ska inte användas i ett sådant system på grund av deras oförmåga att motstå frekventa laddningar. Det är bäst att investera och köpa speciella helium AGM eller fylla i OPzS-batterier.
Slutsatser och användbar video om ämnet
Principer för drift och solkretsdiagram inte för komplicerat att förstå. Och med videomaterialen som vi samlat in nedan kommer det att bli ännu lättare att förstå alla invecklingar av operationen och installationen av heliopaneller.
Tillgänglig och förståelig hur en fotovoltaisk solpanel fungerar, i detalj:
Hur är solpaneler anordnade i följande video:
Gör-det-själv-solpanelaggregat:
Varje objekt i solkraft system Stugan måste matchas korrekt. Oanvändbara strömförluster uppstår på batterier, transformatorer och styrenheten. Och de borde definitivt minskas till ett minimum, annars kommer heliopanernas ganska låga effektivitet att minskas till noll helt och hållet.
Under studiet av materialfrågor? Eller kan du få värdefull information om artikelns ämne och kan du kommunicera det med våra läsare? Vänligen lämna dina kommentarer i rutan nedan.
