Możliwości przejścia na alternatywne źródła energii są od kilkudziesięciu lat rozważane i częściowo wdrażane przez zainteresowane firmy reprezentujące branżę energetyczną. Wysokie koszty wprowadzenia nowych systemów zasilania energią nie pozwoliły jeszcze na pomyślny rozwój wielu dziedzin tej branży, ale zdarzają się również wyjątki, do których należą generatory energii słonecznej.
W różnych odmianach takie zasilacze są używane w wyspecjalizowanych dziedzinach, aw ostatnich latach znalazły swoje miejsce w prywatnym zasilaniu. Optymalnym formatem do technicznej realizacji baterii słonecznej jest panel na ogniwach fotoelektronicznych, który nie zajmuje dużo miejsca, ale jednocześnie dostarcza konsumentowi energii w określonej ilości.
Przegląd technologii
Różnorodne zjawiska naturalne mogą być wykorzystywane jako źródło energii - od wiatru po przepływ wody. Oczywiście iEnergia słoneczna, jako naturalne źródło światła i ciepła, może być traktowana jako źródło do przekształcenia w zwykłą energię elektryczną. Nawiasem mówiąc, energia oświetlenia w pogodny dzień może osiągnąć 1020 W/m2, a to jest namacalny potencjał, który może znaleźć praktyczne zastosowanie. Pozostaje tylko technologicznie wdrożyć proces konwersji i dostarczania energii. Do tego służą panele słoneczne.
Moduły tego typu kompleksowo realizują zadania pozyskiwania, stabilizacji i akumulacji światła słonecznego. W kolejnych etapach rozwiązywane są zadania jego przekształcenia, akumulacji i dystrybucji wśród konsumentów. Do chwili obecnej główne zadania energetyki słonecznej to nie tyle techniczna i strukturalna organizacja powyższych procesów, co optymalizacja technologii w celu zwiększenia wydajności jej produktów.
Projektowanie paneli
W ogólnym sensie takie urządzenie jest odbiornikiem i akumulatorem energii słonecznej. Jednak do jego konserwacji wykorzystuje się całą grupę podzespołów, w tym baterie, przetwornice elektryczne, bezpieczniki, regulatory mocy, mechanikę do kontroli położenia panelu itp.
Ale w każdym przypadku system paneli słonecznych opiera się na funkcji jednego głównego elementu - modułu, który bezpośrednio odbiera energię słoneczną. W najczęstszej wersji są to wafle krzemowe mono- lub polikrystaliczne, które w kontekście przypominają wielowarstwowy placek. To jest tak zwanyogniwa fotowoltaiczne, które zapewniają precyzyjne pozycjonowanie atomów, które z kolei biorą udział w procesach konwersji energii.
Klasyfikacja paneli słonecznych według typu ogniw słonecznych
W miarę rozwoju technologii wytwarzania płyt do pozyskiwania energii słonecznej specjaliści eksperymentowali z materiałami do ich produkcji, określając optymalne rozwiązania. Do tej pory baterie tego typu produkowane są z następujących elementów:
- Wafle krzemowe multikrystaliczne. Strukturę materiału tworzy grupa monokrystalicznych siatek krzemowych, co umożliwia kompensację strat energii na krawędziach konstrukcji, jak to ma miejsce w panelach monokrystalicznych. W rezultacie sprawność sięga 15% przy żywotności urządzenia do 25 lat.
- Panele na polikrystalicznym krzemie. Kolejna alternatywa dla prostych monokrystalicznych paneli słonecznych. Bateria na tej podstawie jest mniej wydajna, ale kosztuje znacznie mniej i daje większe możliwości projektowania różnych form konstrukcji i jej orientacji.
- Amorficzne panele silikonowe. Jest to również opcja o niskim poborze mocy, ale jest też najtańsza. Idealnie akceptowalne rozwiązanie dla konsumentów o niskim zapotrzebowaniu na energię.
- Urządzenia z tellurku kadmu. Materiał ten jest szeroko stosowany w rozwoju foliowych ogniw fotowoltaicznych, których grubość warstwy półprzewodnikowej wynosi setki mikrometrów. Tellurek kadmu ma średnią wydajność wytwarzania energii, ale sam proces wytwarzaniaprąd w tym przypadku będzie tańszy niż standardowe panele silikonowe.
- Baterie oparte na półprzewodnikach CIGS. W tym przypadku stosuje się kombinację kilku materiałów - galu, selenu, indu i miedzi. Wykorzystuje również błonę, ale o wyższej wydajności niż odpowiedniki z tellurku kadmu.
Jak działa urządzenie
Po otrzymaniu energii słonecznej dalszy przebieg pracy systemu może przebiegać według różnych schematów, w zależności od rozwiązania projektowego. Istnieją głównie dwa sposoby korzystania ze sprzętu:
- Wygenerowana energia elektryczna jest magazynowana w podłączonym zestawie akumulatorów i zużywana równolegle przez konsumentów.
- W drodze z panelu do zestawu akumulatorów zainstalowany jest falownik, który reguluje zużycie energii. Podobny schemat jest stosowany w przypadkach, gdy panel baterii słonecznych działa jako pomocnicze źródło zasilania, które pokrywa tylko część zapotrzebowania konsumenta na energię elektryczną.
W obu przypadkach należy zorganizować obwód elektryczny z możliwością wprowadzenia fotokomórek słonecznych. Konfiguracja połączenia może być szeregowa lub równoległa. Średnie napięcie wejściowe może wynosić 180-354 V w stosunku do instalacji domowych. Obciążenie w tym przypadku wynosi 5 A.
Wdrożenie systemu zarządzania
Aktywny rozwój baterii słonecznych miał miejsce w okresie powszechnego wprowadzania mikrokontrolerów sterujących w kompleksieprocesy produkcji. W tej chwili takie urządzenia służą również do automatyzacji różnych operacji w sferze domowej - wystarczy zwrócić uwagę na systemy alarmowe i mechanikę sterowania bramą garażową.
W przypadku paneli słonecznych stosowane są sterowniki z czujnikami pojemnościowymi, które pozwalają nie tylko monitorować parametry pracy podzespołów funkcjonalnych, ale także kontrolować proces ładowania baterii paneli słonecznych. Sterowniki na poziomie podstawowym monitorują wyłączniki, warystory i bezpieczniki, ale mogą również uczestniczyć w procesach zmiany parametrów prądu stałego zasilającego odbiorców końcowych.
Wskazówki dotyczące korzystania z paneli
Przy zakupie baterii słonecznej warto przeprowadzić kompleksowy audyt wszystkich jej elementów, aw szczególności fotokomórek, ponieważ najmniejsze uszkodzenie lub wada fabryczna może radykalnie wpłynąć na działanie całego systemu. Ponadto podczas procesu instalacji należy zachować maksymalną ostrożność, ponieważ konstrukcja jest delikatna i może ulec uszkodzeniu bez specjalnej ochrony.
Montaż baterii słonecznej typu panel odbywa się na specjalnie przygotowanej podstawie za pomocą niskonapięciowej lutownicy. Ważne jest, aby przednia część w żadnym wypadku nie była zasłonięta drzewami i innymi wysokimi przedmiotami. Do sterowania przewidziana jest specjalna szafka z automatyką i blokami funkcjonalnymi. Od niego do dachu, na którym montowany jest panel, należy poprowadzić izolowaną drogę zasilania komunikacyjnego.
Jak zrobićPanel słoneczny DIY?
Najbardziej odpowiedni domowy schemat jest wykonany z drewnianej ramy i elementów z pleksi. Podstawą panelu może być płyta wiórowa, której brzegi w postaci boków uformowane są listwą o grubości 1-3 cm. zasada plastra miodu. Następnie konstrukcję można zamknąć solidnym szkłem, mocno mocując ją wzdłuż konturów boków.
Należy również zainstalować panel słoneczny. Własnymi rękami odbywa się to na podtrzymującej metalowej podstawie z możliwością obracania. W tym celu możesz przygotować podstawę ramy z mechanizmem napędowym do obracania w pożądanym zakresie. W takim przypadku należy również wziąć pod uwagę obciążenie pokrycia dachowego. Pożądane jest, aby podstawa nośna panelu była bezpośrednio połączona przez dach z systemem krokwi. W końcowym etapie konieczne jest podłączenie panelu przewodami z baterią o wymaganej mocy oraz w razie potrzeby wprowadzenie do sieci falownika w celu zamiany napięcia wejściowego.
Zalety paneli słonecznych
Technologie wytwarzania energii elektrycznej oparte na zasadach konwersji energii słonecznej zapewniają użytkownikowi końcowemu wiele korzyści, pomimo szeregu trudności operacyjnych. W szczególności najprostszy monokrystaliczny panel słoneczny o mocy 100 W może za darmo ładować akumulator 12 V. Ale nawet takie elementy stopniowo odchodzą w przeszłość i są zastępowane przez mocnegeneratory zdolne do obsługi systemu elektroenergetycznego domu, wymagające jedynie kosztów utrzymania. Jednocześnie możemy mówić o ekologicznej czystości źródła zasilania i autonomii.
Perspektywy rozwoju technologii
Zasadniczo ważnym krokiem w rozwoju systemu energetyki słonecznej było pojawienie się alternatywnych źródeł zasilania o napięciu do 220 V. Do tej pory takie systemy są jeszcze na etapie projektowania koncepcyjnego, ale w przyszłości podlegają do optymalizacji procesów pozyskiwania energii początkowej, wejdą w segment produkcji masowej.
Główne trudności, z jakimi borykają się projektanci, to równomierna akumulacja potencjału energetycznego oraz zmniejszenie czynników uzależnienia generatorów od warunków zewnętrznych. Na przykład niska sprawność paneli słonecznych dla domu na poziomie 15-20% jest w dużej mierze spowodowana czynnikami warunkowo złej pogody, kiedy podaż energii jest zminimalizowana.
Wniosek
Jeśli jest za wcześnie, aby mówić o zintegrowanym zasilaniu prywatnego domu energią słoneczną, to pokrycie indywidualnych potrzeb związanych z ładowaniem urządzeń małej mocy lub utrzymywaniem sprawności urządzeń oświetleniowych za pomocą takich środków jest całkiem realne. Co więcej, rosyjscy producenci są aktywnie zaangażowani w rozwój tego obszaru, oferując swoje produkty o akceptowalnej jakości.
Niektóre firmy montują panele słoneczne z chińskich paneli o niskich kosztach na poziomie 3-5 tys. rubli, ale pojawiają się też całkowicie ich własne opracowania. Do liderów krajowego rynku w tymNiszę można przypisać firmie „Quantum”, Hevel Solar i „Solnechny Veter”. W obiektach tych przedsiębiorstw powstają nie tylko systemy o niskim poborze mocy, ale także efektywne rozwiązania dla eksploatacji przemysłowej.
