În orice moment, omenirea s-a străduit să profite la maximum de beneficiile oferite de natură. Dovadă în acest sens este invenția panourilor solare. Principiul de funcționare panouri solare destul de simplu. Datorită lor, calculatoarele noastre funcționau anterior în orice moment al zilei, vara și iarna, indiferent de tipul și schimbările frecvente ale bateriei. Lumea modernă caracterizată prin utilizarea energiei solare în zone diferiteși cântare, de la tablete actuale la avioane. Acest articol vă va informa despre cum funcționează o baterie solară, tipurile și principiul de funcționare.

• Un pic de istorie
• Clasificare

Un pic de istorie

După cum știți, bateria solară nu este prima invenție care utilizează energia atotcuprinzătoare a Soarelui ca alternativă la energia electrică. Primele încercări de a folosi lumina solară au fost centralele terminale, care au un nume mai comun ca „colectori”. Principiul funcționării lor a fost încălzirea apei la 100 ° C folosind razele solare, al cărei rezultat a fost generarea de energie electrică. Munca colectorilor a constat într-o transformare în mai multe etape a energiei: acumularea razelor solare, fierberea lichidului, formarea aburului, mișcarea unui motor cu abur și conversia energiei termice în energie mecanică.

Spre deosebire de un colector, o baterie solară transformă direct ieșirea soarelui în energie electrica. De asemenea, trebuie remarcat faptul că bateria solară folosește mai degrabă lumină decât căldură, ceea ce face posibilă generarea de energie electrică chiar și iarna.

Astăzi, principiul de funcționare al acestor dispozitive se bazează pe transformarea acțiunii razelor în curent electric(efect fotoelectric) folosind semiconductori speciali, care alcătuiesc întreaga baterie.

Descoperitorii efectului fotoelectric sunt trei fizicieni distinși. Însuși fenomenul unui astfel de proces a fost descris de un fizician de origine franceză - Alexandre Edmond Becquerel în 1839. Apoi, în 1873, a fost descoperit primul semiconductor care implementează efectul fotoelectric de către inginerul electric englez Willoughby Smith. Și principiul de funcționare, diagrama bateriei solare au fost descrise mai detaliat, iar legile descoperitorilor anteriori au fost confirmate în 1905 de celebrul laureat mondial. Premiul Nobel Albert Einstein.

Definiția și bazele transformării energiei

Dispozitivul bateriei solare este format dintr-o placă echipată cu un lanț de semiconductori conectați (fotocelule). Fotocelulele îndeplinesc funcția de a transforma lumina solară în curent electric. Prin urmare, pentru a înțelege principiul de funcționare al acestui dispozitiv, ar trebui să studiați elementele de bază ale acestuia, și anume fotocelulele.

Fotocelulele sunt semiconductori care transformă acțiunea cuantelor radiatii electromagnetice, capabil să se deplaseze numai cu viteza luminii, în energie electrică. Procesul acestei transformări se numește efect fotoelectric, care apare sub influența luminii solare asupra structurii fotocelulei. Particularitatea structurii constă în eterogenitatea care este creată folosind aliaje diverse materialeși impurități pentru a-și modifica proprietățile din punct de vedere al fizicii și chimiei.

Pentru a economisi la facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă Electricity Saving Box. Plăți lunare vor deveni cu 30-50% mai puțin decât erau înainte de a utiliza economizorul. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, rezultând o reducere a sarcinii și, în consecință, a consumului de curent. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică și costurile sunt reduse.

Aceleași impurități creează joncțiuni negative și pozitive (p-n), care stau la baza funcționării a doi semiconductori și a conductivității între ele. Pe lângă această metodă, care creează eterogenitate în structura fotocelulelor, se mai folosesc următoarele:

• combinarea semiconductorilor cu diferite benzi interzise;
• modificarea compoziției chimice a fotocelulei pentru a forma o structură cu goluri gradate;
• o combinație a metodelor de mai sus.

Transformarea energiei depinde direct de proprietățile fizice și electrice ale structurii și conductivitatea electrică a semiconductorilor (fotoconductivitate). O fotocelulă este formată din diferite tipuri de electroni și straturi ale acestora. Electrodul pe care apare sarcina este de tip negativ și, în consecință, anodul (receptorul) acestei sarcini este de tip pozitiv. Acumularea energiei solare se produce în acest fel: electronii care ies din stratul negativ sub influența luminii solare sunt acceptați de anozi. Părăsind stratul de electroni pozitivi, ei revin la locația lor inițială. Apoi pașii se repetă. Prin urmare, energia Soarelui rămâne în interiorul dispozitivului.

Clasificare

În funcție de material și metoda de fabricație, se disting următoarele tipuri de celule solare: siliciu și film.

Bateriile cu siliciu sunt dispozitive al căror material activ principal este siliciul. Siliciul este caracterizat performante ridicateîn comparație cu alte materiale folosite pentru a crea aceste dispozitive, de aceea folosește la mare cautare. În funcție de structura lor, dispozitivele din siliciu sunt împărțite în trei subtipuri:

Dispozitivele de film sunt împărțite în următoarele tipuri:

• pe bază de telurura de cadmiu folosind tehnologia filmului;
• pe baza unui aliaj de cupru, indiu și seleniu, eficiența unor astfel de dispozitive este de 16-20%;
• Dispozitive cu film polimeric din fotocelule organice, eficiența lor este de 5-6%.

Schema de conectare a panoului solar presupune calcularea sarcinii și configurarea regulatorului de încărcare. Cele mai multe schema simpla poate fi luată în considerare folosind exemplul unui felinar de grădină. Astfel de lumini de grădină devin treptat răspândite datorită iluminării puternice a potecilor, gazonului și terenurilor de grădină. Iarna, lumina felinarelor de grădină alimentate cu energie solară este mai puțin strălucitoare decât în ​​alte momente. Schema in în acest caz, constă dintr-un element fotosensibil, o baterie de stocare și o baterie solară.

Astăzi, sunt în curs de dezvoltare pentru a produce câmpuri la scară largă de panouri solare în Antarctica. Astfel de centrale vor acumula energie în timpul zilei polare de șase luni care are loc în teritoriile nordice - în ora de vara, iar în sud - iarna. Energia solară este o alternativă demnă la curentul electric, astfel încât gama sa de aplicații este largă. Bateriile alimentate de lumina soarelui sunt chiar folosite pentru fabricarea navelor spațiale.

ÎN ultimii ani așa-numita „energie alternativă” devine din ce în ce mai populară. O atenție deosebită este acordată utilizării radiației solare. Acest lucru este destul de natural, deoarece dacă creați un element care este capabil să transforme razele de lumină în electricitate, puteți obține o sursă de energie inepuizabilă gratuită. Și un astfel de element a fost creat. A fost numită „fotocelulă solară” sau „baterie solară”, iar modul în care funcționează o baterie solară este destul de simplu de înțeles.

Principiul de funcționare

Principalul lucru este să nu confundați bateriile fotovoltaice cu colectoarele solare (ambele sunt adesea numite „panouri solare”). Dacă principiul de funcționare al colectoarelor se bazează pe încălzirea lichidului de răcire, atunci fotocelulele produc direct electricitate. Munca lor se bazează pe efectul fotoelectric, care constă în generarea de curent sub influența luminii solare în materialele semiconductoare.

Semiconductorii sunt substanțe ai căror atomi fie conțin un număr în exces de electroni (tip n), fie, dimpotrivă, îi lipsesc (tip p). Și acele zone ale structurii elementelor p în care electronii ar putea fi localizați sunt numite „găuri”. În consecință, o fotocelulă pe bază de semiconductor constă din două straturi cu diferite tipuri conductivitate.

Cum funcționează celulele solare cu această structură? După cum urmează. Stratul interior al elementului este format dintr-un p-semiconductor, cel exterior, mult mai subțire, este format dintr-un n-semiconductor. La limita straturilor, așa-numitul „ zona p-n tranziție”, formată ca urmare a formării de sarcini pozitive în vrac în stratul n și a celor negative în stratul p.

În acest caz, în zona de tranziție apare o anumită barieră energetică, cauzată de diferența de potențiale de sarcină. Împiedică pătrunderea purtătorilor de sarcină majori, dar permite liber celor minori să treacă și în direcții opuse. Sub influența luminii solare, unii fotoni sunt absorbiți de suprafața elementului și generează perechi suplimentare „găuri-electron”. Adică, electronii și găurile se deplasează de la un semiconductor la altul, dându-le o sarcină suplimentară negativă sau pozitivă. În acest caz, diferența de potențial inițială dintre straturile n și p scade și se generează un curent electric în circuitul extern.

Caracteristicile structurii

Multe fotocelule moderne au o singură joncțiune p-n. În acest caz, purtătorii de sarcină cu transfer liber sunt generați numai de acei fotoni a căror energie este fie mai mare decât sau egală cu lățimea „decalajului” la limita de tranziție. Aceasta înseamnă că pur și simplu nu sunt utilizați fotonii cu niveluri mai scăzute de energie, ceea ce, la rândul său, reduce semnificativ eficiența celulei. Pentru a depăși această limitare, au fost create fotostructuri cu mai multe straturi (de obicei cu patru straturi).

Acestea permit utilizarea unei părți semnificativ mai mari a spectrului solar și au o productivitate mai mare. Mai mult, fotocelulele sunt poziționate în așa fel încât razele să lovească mai întâi joncțiunea cu cea mai largă bandgap. În acest caz, fotonii „consumă multă energie” sunt absorbiți, în timp ce fotonii cu energie mai puțină călătoresc mai adânc și stimulează alte elemente.

Ce tipuri de panouri solare există?

Celulele solare, al căror principiu de funcționare se bazează pe efectul fotoelectric, au fost create de mult timp. Principala dificultate în producerea lor este selecția materialelor capabile să genereze un curent suficient de puternic. Primele experimente au fost efectuate cu celule de seleniu, dar eficiența acestora a fost extrem de scăzută (aproximativ 1%). În zilele noastre, celulele solare folosesc în principal siliciu, productivitatea unor astfel de dispozitive este de aproximativ 22%. În plus, noi probe de celule sunt dezvoltate în mod constant (de exemplu, folosind arseniura de galiu sau indiu) cu mai multe randament ridicat. Eficiența maximă a panourilor solare astăzi este de 44,7%.

Dar astfel de elemente sunt foarte scumpe și până acum sunt produse doar în condiții de laborator. Celulele pe bază de siliciu monocristalin sau policristalin, precum și elemente de peliculă subțire, au devenit larg răspândite. Fotobateriile pe bază de monocristale sunt mai scumpe, dar au performanțe mai mari, în timp ce policristalele sunt mai ieftine, dar datorită structurii lor eterogene, sunt mai puțin eficiente. În producerea celulelor cu peliculă subțire, nu sunt folosite cristale, ci straturi de siliciu depuse pe un substrat flexibil.

Cândva, foloseau oglinzi pentru a încălzi apa, dar acum creează centrale întregi alimentate cu energie solară. Să ne uităm la principiul de funcționare al unei baterii solare și de ce sunt atât de eficiente în generarea de energie.

Convertoarele de energie solară fotovoltaică (PVC) sunt numele complet al panourilor solare. Principiile funcționării lor sunt cunoscute de mai bine de 30 de ani, dar au început să fie implementate activ în viața de zi cu zi cu doar câțiva ani în urmă. Pentru a alege panourile potrivite pentru un sistem alternativ de alimentare cu energie, este necesar să înțelegeți principiul funcționării acestora.

Principiul de funcționare al unei baterii solare

Panoul convertor este format din două plachete subțiri de siliciu pur stivuite împreună. Borul este aplicat pe o placă și fosfor pe a doua. În straturile acoperite cu fosfor apar electroni liberi, iar în straturile acoperite cu bor apar electronii lipsă. Sub influența luminii solare, electronii încep să miște particulele și între ele ia naștere un curent electric. Pentru a elimina curentul din plăci, acestea sunt lipite cu benzi subțiri de cupru special tratat. O placă de siliciu este suficientă pentru a încărca o lanternă mică. În consecință, cu cât suprafața panoului este mai mare, cu atât generează mai multă energie.

Plăcile lipite între ele, transmitând raze UV, sunt laminate cu peliculă și montate pe sticlă. Straturile lipite sunt închise într-un cadru de aluminiu.

Eficiența panourilor solare

Coeficient acțiune utilă panourile convertoare depinde de mai mulți factori și pentru panourile solare tradiționale nu depășește 25%, deși acum, folosind un sistem de urmărire, se poate ajunge la 40-50%. Acest sistem este conceput astfel încât bateria să se întoarcă spre soare. Zona bateriei îi afectează direct puterea - primele panouri solare pe care le-am întâlnit au fost în calculatoare. Pentru a asigura încălzirea apei, vor fi necesare minimum șase panouri instalate pe acoperiș.

Eficiența depinde și de materialul modulelor. Napolitanele sunt fabricate din siliciu și filme monocristalin, policristalin și amorf. Cele mai comune și populare astăzi (datorită costului lor accesibil) sunt panourile cu peliculă subțire. Sunt realizate din aceleași materiale, dar sunt puțin mai ușoare, deși sunt inferioare din punct de vedere al performanței. Eficiența maximă este de 25%.

Fotovoltaic sisteme

Pentru a asigura locuința cu energie solară, panourile singure nu sunt suficiente pentru aceasta veți avea nevoie de un sistem fotovoltaic (PVS). Există trei tipuri de astfel de sisteme:

• centrale solare autonome– pentru case particulare decomandate, in zone nerezidentiale
• FES conectat la rețeaua electrică– unele dintre dispozitive sunt alimentate de la centrala solară, iar unele sunt alimentate de la rețeaua electrică centralizată
• centrale solare de rezervă– folosit numai în cazul unei întreruperi centralizate de alimentare.

O centrală solară de orice tip constă în mod necesar din cabluri, un controler, un invertor și o baterie.

Viitorul panourilor solare

Conform cercetărilor ecologiștilor și geologilor, au mai rămas 100 de ani de rezerve de petrol și gaze Sursele de energie naturală (apă, vânt și soare) sunt inepuizabile.

În țările europene avansate, furnizarea de clădiri noi energie alternativă- responsabilitatea directă a dezvoltatorilor din 2007. În țara noastră, aceste proiecte sunt promovate datorită pasionaților de mediu care asamblează manual FES din materiale vechi. Dar sunt doar câteva dintre ele și este destul de dificil să le faci singur.

O serie de producători ucraineni (Avante, Atmosphere, ITnelcon din Ucraina, SINTEK, Techno-AS) produc deja astfel de panouri și instalează centrale solare în toată țara. Costul produselor, din păcate, este în aceeași gamă cu mărcile străine (Buderus, Wolf, Rehau, Vaillant, Viessmann, Chromagen, Ferroli, Rucelf, Solver).

În zilele noastre, aproape toată lumea poate asambla și are la dispoziție propria sursă independentă de energie electrică folosind baterii solare (în literatura științifică sunt numite panouri fotovoltaice).

În timp, echipamentele scumpe sunt compensate de posibilitatea de a primi electricitate gratuită. Este important ca panourile solare să fie o sursă de energie ecologică. În ultimii ani, prețurile la panourile fotovoltaice au scăzut de zeci de ori și continuă să scadă, ceea ce indică perspective mari de utilizare a acestora.

ÎN aspect clasic o astfel de sursă de energie electrică va consta din următoarele părți: direct, o baterie solară (generator DC), o baterie cu un dispozitiv de control al încărcării și un invertor care convertește D.C.în variabilă.

Panourile solare constau dintr-un set de celule solare (convertoare fotovoltaice) care convertesc direct energia solara in energie electrica.

Majoritatea celulelor solare sunt fabricate din siliciu, care este destul de scump. Acest fapt va determina costul ridicat al energiei electrice, care se obține prin utilizarea panourilor solare.

Există două tipuri comune de convertoare fotovoltaice: cele din siliciu monocristalin și policristalin. Ele diferă în tehnologia de producție. Primele au o eficiență de până la 17,5%, iar cele din urmă - 15%.

Cel mai important parametrul tehnic Bateria solară care are principala influență asupra eficienței întregii instalații este aceasta putere utilă. Este determinat de tensiune și curent de ieșire. Acești parametri depind de intensitatea luminii solare care lovește bateria.

Forța electromotoare a celulelor solare individuale nu depinde de zona lor și scade atunci când bateria este încălzită de soare, cu aproximativ 0,4% la 1 g. C. Curentul de ieșire depinde de intensitatea radiației solare și de dimensiunea celulelor solare. Cu cât lumina soarelui este mai strălucitoare, cu atât mai mult curent este generat de celulele solare. Curent de încărcare iar puterea de ieșire pe vreme înnorată scade brusc. Acest lucru se întâmplă prin reducerea curentului furnizat de baterie.

Dacă o baterie iluminată de soare este conectată la orice sarcină cu rezistența Rн, atunci în circuit apare un curent electric I, a cărui mărime este determinată de calitatea convertorului fotoelectric, de intensitatea iluminării și de rezistența de sarcină. Puterea Pн, care este eliberată în sarcină, este determinată de produsul Pн = InUn, unde Un este tensiunea la bornele bateriei.

Cea mai mare putere este eliberată în sarcină la o anumită rezistență optimă Ropt, care corespunde cu cea mai mare eficiență de conversie a energiei luminoase în energie electrică. Fiecare convertor are propria sa valoare Ropt, care depinde de calitatea, dimensiunea suprafeței de lucru și gradul de iluminare.

O celulă solară constă din celule solare individuale care sunt conectate în serie și paralel pentru a crește parametrii de ieșire (curent, tensiune și putere). La conexiune serială elementele crește tensiunea de iesire, cu curent de ieșire paralel.

Pentru a crește atât curentul, cât și tensiunea, aceste două metode de conectare sunt combinate. În plus, prin această metodă de conectare, defectarea uneia dintre celulele solare nu duce la defectarea întregului lanț, adică. crește fiabilitatea întregii baterii.

Astfel, o baterie solară constă din celule solare conectate în serie paralelă. Curentul maxim posibil furnizat de baterie este direct proporțional cu numărul de celule solare conectate în paralel, iar forța electromotoare este proporțională cu numărul de celule solare conectate în serie. Deci, prin combinarea tipurilor de conexiune, este asamblată o baterie cu parametrii necesari.

Celulele solare ale bateriei sunt manevrate de diode. De obicei, sunt 4 dintre ele - câte unul pentru fiecare ¼ din baterie. Diodele protejează părțile bateriei de defecțiuni care din anumite motive sunt întunecate, adică dacă la un moment dat lumina nu cade pe ele.

Bateria generează temporar cu 25% mai puțin putere de ieșire decât cu iluminarea solară normală a întregii suprafețe a bateriei.

În absența diodelor, acestea celule solare se vor supraîncălzi și se vor defecta, deoarece în timpul întunecării se transformă în consumatori de curent (bateriile sunt descărcate prin celule solare), iar atunci când sunt utilizate diode, sunt manevrate și nu trece curent prin ele.

Energia electrică rezultată este stocată în baterii și apoi transferată la sarcină. baterii - surse chimice actual Bateria este încărcată atunci când i se aplică un potențial mai mare decât tensiunea bateriei.

Numărul de celule solare conectate în serie și paralel trebuie să fie astfel încât tensiunea de funcționare furnizată bateriilor, ținând cont de căderea de tensiune în circuitul de încărcare, să depășească puțin tensiunea bateriei, iar curentul de sarcină al bateriei să ofere cantitatea necesară de curent de încărcare.

De exemplu, pentru a încărca un lead baterie 12 V necesită o baterie solară formată din 36 de elemente.

În lumina slabă a soarelui, încărcarea bateriei scade și bateria transferă energie electrică către receptorul electric, adică. Bateriile reîncărcabile funcționează în mod constant în modul de descărcare și reîncărcare.

Acest proces este controlat de un controler special. Încărcarea ciclică necesită o tensiune constantă sau un curent de încărcare constant.

Când există o iluminare bună, bateria se încarcă rapid la 90% din capacitatea sa nominală și apoi la o rată de încărcare mai mică până la capacitatea maximă. Trecerea la o rată de încărcare mai mică este efectuată de controlerul încărcătorului.

Cea mai eficientă utilizare a bateriilor speciale sunt bateriile cu gel (bateria folosește acid sulfuric ca electrolit) și bateriile cu plumb, care sunt fabricate folosind tehnologia AGM. Aceste baterii nu necesită condiții speciale de instalare și nu necesită întreținere. Durata de viață certificată a unor astfel de baterii este de 10 - 12 ani, cu o adâncime de descărcare de cel mult 20%. Bateriile nu trebuie să fie niciodată descărcate sub această valoare, altfel durata lor de viață va fi redusă drastic!

Bateria este conectată la panoul solar printr-un controler care îi controlează încărcarea. Când încărcați bateria la putere deplină Un rezistor este conectat la panoul solar, care absoarbe puterea în exces.

Pentru a converti tensiunea DC de la baterie în tensiune alternativă, care poate fi folosit pentru alimentarea majorității receptoarelor electrice, împreună cu bateriile solare pot fi folosite dispozitive speciale- invertoare.

Fără a utiliza un invertor, o baterie solară poate fi utilizată pentru a alimenta receptoarele electrice care funcționează la tensiune constantă, incl. diverse echipamente portabile, surse de lumină cu economie de energie, de exemplu, aceleași lămpi LED.

Autorul textului: Andrey Povny. Textul a fost publicat pentru prima dată pe site-ul Electrik.info. Retipărit cu acordul editorilor.

Astăzi toată lumea cunoaște conceptul de energie alternativă. Nu mai este un secret faptul că rezervele de petrol, gaze și alte tipuri de combustibil de pe Pământ nu sunt nelimitate, așa că oamenii de știință și inginerii continuă să caute modalități de a utiliza eficient resursele regenerabile pentru a produce electricitate atât de necesară. În ultimii ani, celulele solare au încetat să mai fie exotice, folosite doar în nave spațiale, au devenit larg răspândite pentru alimentarea clădirilor, mașinilor, alimentare autonomă mic aparate electrocasniceși electronice. Deoarece Soarele este o sursă uriașă de energie care este disponibilă pentru toată lumea, este util să știi cum să transformi lumina în electricitate sau cum funcționează un panou solar.

Principiul de funcționare al unei baterii solare

Acest dispozitiv, numit și panou solar, constă dintr-un set de conectate într-un anumit fel convertoare fotoelectrice, care includ două straturi de semiconductori cu diverse tipuri conductivitate – p și n. Siliciul cu anumite impurități este cel mai adesea folosit ca substanță cu astfel de proprietăți. Când i se adaugă fosfor, în structura rezultată apare un exces de electroni (sarcină negativă) și se formează un semiconductor de tip n, iar când se adaugă bor, se formează un semiconductor de tip p, caracterizat prin lipsa de electroni sau prezența găurilor. Dacă plasați aceste straturi între doi electrozi așa cum se arată în imagine și asigurați-vă că acces de sus lumină, primești un convertor fotoelectric.

Când un element este iluminat, acesta absoarbe o parte din energia incidentă, rezultând o generare suplimentară de găuri și electroni. Câmp electric, existent în joncțiune p-n, primul se deplasează în regiunea p, iar cel din urmă în regiunea n. În acest caz, sarcinile pozitive se acumulează pe electrodul inferior, sarcinile negative se acumulează pe electrodul superior, adică apare o diferență de potențial - o tensiune constantă U. Astfel, convertorul fotoelectric funcționează ca o sursă de forță electromotoare (EMF) - o baterie mica. Dacă la acesta este conectată o sarcină, în circuit va apărea un curent I, a cărui valoare va depinde de tipul de fotocelulă, de dimensiunea acesteia, de intensitatea radiației solare și de rezistența consumatorilor conectați. Emf-ul bateriei scade odată cu creșterea temperaturii cu aproximativ 0,4%/°C. Prin urmare, pentru o funcționare eficientă și pe termen lung, panoul trebuie răcit folosind ventilatoare sau sisteme de apă.

Cel mai important parametru al unei surse de energie solară este puterea P=UI. Desigur, curentul și tensiunea obținute ca urmare a funcționării unei celule foto sunt mici, așa că în baterie sunt combinate într-un anumit mod pentru a crește acești indicatori. Dacă conectați convertoarele în serie, tensiunea totală de ieșire va fi proporțională cu numărul acestora. Conexiune în paralel elemente individuale duce la o creștere a curentului. Prin combinarea ambelor tipuri de conexiuni într-un anumit mod, așa cum se arată în imagine, se obțin parametrii de ieșire necesari ai bateriei și, prin urmare, puterea acesteia.

Când aprindeți o baterie, nu toată energia radiației solare este convertită în electricitate - o parte din ea este reflectată și, de asemenea, cheltuită pentru încălzirea elementelor. Majoritatea panourilor fotovoltaice produse comercial au o eficiență de 9-24%. De asemenea, este important să știm cum funcționează panoul solar în condițiile în care unele dintre celule sunt întunecate. În acest caz, convertoarele care nu sunt expuse la lumina soarelui se vor transforma în consumatori de energie și se vor încălzi. Prin urmare, grupurile de fotocelule sunt șuntate cu diode cu rezistență scăzută, împiedicând curentul să circule prin componentele întunecate ale bateriei. Panoul va funcționa cu mai puțină putere.

Conversia energiei obținute cu ajutorul panourilor solare

Celulele fotovoltaice produc tensiune DC, dar multe tipuri de echipamente sunt alimentate cu tensiune AC, ceea ce necesită convertoare adecvate. În plus, panourile solare produc energie electrică în timpul zilei, iar consumul acesteia are loc non-stop, prin urmare, este necesar componente suplimentare, care va stoca și distribui energie. Să luăm în considerare un exemplu de sistem de alimentare cu energie al unei clădiri care utilizează surse solare - o mică centrală solară, a cărei structură este prezentată în imagine.

Acest circuit poate funcționa în clădirile în care există o rețea electrică, iar panoul solar este folosit pentru a economisi consumul de energie din acesta, precum și sursa de rezervă când cel principal este oprit. Principiul general Funcționarea sistemului este următoarea: tensiunea continuă generată de convertoarele fotoelectrice este furnizată unui invertor, care o transformă în tensiune alternativă, și bateriilor, care sunt încărcate sub control. controlor special, acumulează energie.

În acest caz, electrocasnicele din casă sunt împărțite în redundante - cele pentru care o întrerupere de curent poate duce la consecințe nedorite (frigider, sisteme de supraveghere video, sisteme de alarmă) și neredundante - toate celelalte. Când rețeaua este deconectată, invertorul alimentează dispozitivele redundante din bateria solară, iar dacă energia din aceasta nu este suficientă, atunci din baterii. Când rețeaua este conectată, energia electrică generată de panouri merge mai întâi pentru a le încărca. Și când acest lucru nu mai este necesar, invertorul transformă tensiunea continuă în tensiune alternativă, de la care este alimentată sarcina. Acest lucru economisește consumul de la sursa principală.

Bateriile solare pot fi utilizate fără echipamentul suplimentar considerat pentru alimentarea sau încărcarea echipamentelor electronice portabile alimentate de tensiune DC, de exemplu, calculatoare, playere, lanterne, dispozitive mobile.

Pe lângă electricitate, căldura poate fi obținută direct din energia luminoasă. Pentru aceasta se folosesc colectoare solare. Având în vedere că astăzi există tendințe în reducerea costului convertoarelor fotoelectrice și creșterea eficienței acestora, în general, energia solară este o direcție promițătoare care vă permite să primiți energie într-un mod silentios și ecologic. electricitate gratuită, precum și căldură pentru încălzire și alimentare cu apă caldă.