Sursele alternative de energie devin din ce în ce mai importante în fiecare zi. Motivul pentru acest lucru este ecologic, regenerabilitatea, costul redus. Energia solară este una dintre cele mai profitabile surse de energie. În următoarele câteva miliarde de ani, va continua să lumineze planeta noastră, eliberând o cantitate uriașă de energie, spre deosebire de gaz și petrol. Astăzi am învățat cum să folosim această sursă cu un sistem de panouri solare, dar puțini oameni înțeleg principiul de funcționare al bateriei solare. Să ne dăm seama.

Mai întâi trebuie să înțelegi ce sistem de energie solară acasă nu sunt doar acele panouri negre sau albăstrui care sunt instalate pe acoperișurile caselor. Aceste receptoare de lumină sunt doar una dintre cele patru componente ale sistemului general, care include:

Principiul de funcționare al bateriei solare

O baterie solară sau un modul solar este un element cheie într-un sistem solar alternativ de alimentare cu energie. El este cel care transformă lumina soarelui în energie electrică utilizabilă. Baza bateriei este un singur cristal de siliciu artificial, pe ambele părți ale căruia este depus un strat de bor și fosfor.

Curentul electric se formează acolo unde există o diferență de potențial sau „+” și „-”. În acest scop, se utilizează o acoperire suplimentară. Ei sunt numiti, cunoscuti:

• de tip n sau acoperire cu un exces de electroni (fosfor);
• tip p sau acoperirea cu lipsă de electroni, așa-numitele „găuri” (bor);

Când fotonii luminii soarelui lovesc învelișul de tip n, electronii liberi încep să se deplaseze în bandă tip p generatoare de energie electrică sau așa-zis. joncțiune pn. De o importanță fundamentală este partea pe care cad razele soarelui.

Structura bateriei solare

1. lumina soarelui;
2. conductor superior;
3. strat de tip n (fosfor);
4. zona de tranziție p-n;
5. strat de tip p (bor);
6. conductor inferior;

Ambele părți ale bateriei solare sunt acoperite cu straturi de protecție care previn deteriorarea mecanică. Partea superioară (însorită) este acoperită suplimentar cu un strat antireflex care absorbă lumina, care crește nivelul de absorbție a luminii.

Blocuri sau module separate de recepție a luminii sunt interconectate în panouri, crescând puterea totală a sistemului.

Până în prezent, costul panourilor este unul dintre cei mai negativi factori care determină achiziționarea panourilor. Perioada de amortizare în zonele cu ore lungi de lumină este de 5-10 ani, dar adesea mult mai lungă. Chinezii au reușit semnificativ să încerce să reducă costul celulelor fotovoltaice prin înlocuirea siliciului monocristal cu policristale, dar acest lucru a afectat eficiența deja scăzută a bateriilor. Eficiență medie lucrarea panourilor solare variază de la 13 la 17%. Cea mai mare eficiență atinsă a fost de 24%.

În cele din urmă, un film despre principiul de funcționare a unei baterii solare cu comentarii de la experți:

În orice moment, omenirea a căutat să folosească la maximum beneficiile oferite de natură. Dovadă în acest sens este invenția panourilor solare. Principiul de funcționare al panourilor solare este destul de simplu. Datorită lor, mai devreme calculatoarele noastre funcționau în orice moment al zilei, vara și iarna, indiferent de tipul și schimbarea frecventă a bateriilor. Lumea modernă se caracterizează prin utilizarea energiei solare în diverse domenii și scări, de la tablete reale la avioane. Acest articol vă va informa despre modul în care este aranjată bateria solară, tipurile acesteia 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 sunt centralele terminale, care sunt mai frecvent numite „colectori”. Principiul funcționării lor a fost încălzirea apei la 100 ° C cu ajutorul razelor solare, ceea ce a dus la generarea de energie electrică. Munca colectorilor a constat într-o transformare în mai multe etape a energiei: acumularea luminii solare, fierberea unui lichid, formarea aburului, mișcarea unui motor cu abur și conversia energiei termice în energie mecanică.

Spre deosebire de un colector, o baterie solară transformă direct produsele Soarelui în energie electrică. De asemenea, trebuie remarcată o astfel de caracteristică a bateriei solare precum utilizarea luminii, nu a căldurii, care vă permite să generați energie electrică chiar și pe timp de iarnă.

Până în prezent, principiul de funcționare al acestor dispozitive se bazează pe conversia acțiunii razelor într-un curent electric (efect fotoelectric) folosind semiconductori speciali, care alcătuiesc întreaga baterie.

Pionierii 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. Mai mult, în 1873, primul semiconductor a fost descoperit de către inginerul electric englez Willoughby Smith care efectuează acțiunea efectului fotoelectric. Iar principiul de funcționare, schema bateriei solare au fost descrise mai detaliat, iar legile descoperitorilor anteriori au fost confirmate în 1905 de celebrul laureat al Premiului Nobel Albert Einstein.

Definiția și bazele transformării energiei

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

Fotocelulele sunt semiconductori care transformă acțiunea cuantelor de radiație electromagnetică, capabile să se miște doar cu viteza luminii, în energie electrică. Procesul acestei transformări se numește efect fotoelectric, care apare sub influența luminii solare asupra structurilor fotocelulei. Particularitatea structurii constă în eterogenitatea care este creată folosind aliaje de diferite materiale și impurități pentru a-și schimba proprietățile din punct de vedere al fizicii și chimiei.

Pentru a economisi la facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă Electricity Saving Box. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât erau înainte de utilizarea economizorului. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, în urma căreia sarcina și, ca urmare, consumul de curent sunt reduse. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică, reducând costul plății acesteia.

Aceleași impurități creează tranziții negative și pozitive (p-n), care stau la baza funcționării a doi semiconductori și a conductivității dintre ei. Pe lângă această metodă, care formează eterogenitatea structurii fotocelulelor, se mai folosesc următoarele:

• asociere de semiconductori care diferă în bandă interzisă;
• 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 straturile acestora. Tipul negativ acționează ca electrod pe care apare sarcina 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 primesc anozi. Părăsind stratul de electroni pozitivi, ei revin la locul lor inițial. Alte acțiuni se repetă. Având în vedere ce energie a Soarelui rămâne în interiorul dispozitivului.

Clasificare

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

Bateriile cu siliciu sunt dispozitive al căror material activ principal este siliciul. Siliciul se caracterizează prin performanțe ridicate în comparație cu alte materiale folosite la crearea acestor dispozitive, așa că este la mare căutare. În funcție de structura lor, dispozitivele de siliciu sunt împărțite în trei subspecii:

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 realizate din celule solare organice, eficiența lor este de 5-6%.

Schema de conectare a panourilor solare constă în calcularea sarcinii și instalarea regulatorului de încărcare. Cea mai simplă schemă poate fi luată în considerare folosind exemplul unei lămpi de grădină. Astfel de lumini de grădină devin treptat răspândite datorită iluminării puternice a potecilor, gazonului și terenurilor personale. Iarna, lumina luminilor de grădină alimentate cu energie solară este mai puțin strălucitoare decât în ​​alte momente. Schema in acest caz constă dintr-un element fotosensibil, o baterie de stocare, o baterie solară.

Până în prezent, sunt în curs de dezvoltare pentru a produce câmpuri la scară largă de panouri solare în Antarctica. Astfel de centrale electrice vor acumula energie în timpul zilei polare semianuale, care are loc în teritoriile nordice - vara, iar în sud - iarna. Energia solară este o alternativă demnă la curentul electric, astfel încât gama de aplicare a acesteia este largă. Bateriile alimentate de lumina soarelui sunt chiar folosite pentru a face nave spațiale.

În ultimii ani, așa-numita „energie alternativă” a devenit din ce în ce mai populară. O atenție deosebită este acordată utilizării radiației solare. Acest lucru este destul de natural, pentru că dacă creezi un element care poate transforma razele de lumină în electricitate, poți obține o sursă inepuizabilă de energie 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 fotovoltaica cu colectoarele solare (ambele sunt adesea denumite „panouri solare”). Dacă principiul de funcționare al colectoarelor se bazează pe încălzirea lichidului de răcire, atunci fotocelulele produc electricitate direct. Lucrarea lor se bazează pe efectul fotoelectric, care constă în generarea de curent sub influența luminii solare în materialele semiconductoare.

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

Cum funcționează panourile solare cu o astfel de structură? În felul următor. Stratul interior al elementului este format dintr-un p-semiconductor, cel exterior, mult mai subțire, este format dintr-un n-semiconductor. La limita straturilor apare așa-numita „zonă de joncțiune p-n”, formată ca urmare a formării sarcinilor pozitive de volum 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 potențial al sarcinilor. Împiedică pătrunderea purtătorilor de încărcare principale, dar trece liber pe cei minori și în direcții opuse. Sub acțiunea luminii solare, o parte din fotoni este absorbită de suprafața elementului și generează perechi suplimentare „găuri-electron”. Adică, electronii și găurile se deplasează de la un semiconductor la altul, transferându-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 care trec liber sunt generați numai de acei fotoni a căror energie este fie mai mare decât sau egală cu lățimea „zonei interzise” la limita de tranziție. Aceasta înseamnă că pur și simplu nu sunt utilizați fotonii cu un conținut mai scăzut de energie, ceea ce, la rândul său, reduce semnificativ eficiența celulei. Pentru a depăși această limitare, au fost create fotostructuri cu mai multe straturi (mai adesea cu patru straturi).

Acestea vă permit să utilizați o parte mult mai mare a spectrului solar și să aveți performanțe mai mari. Mai mult, fotocelulele sunt dispuse astfel încât razele să cadă mai întâi pe tranziția cu cea mai mare bandă interzisă. În același timp, fotonii mai „intensivi de energie” sunt absorbiți, în timp ce fotonii cu o rezervă de energie mai mică merg mai adânc și stimulează restul elementelor.

Ce sunt panourile solare?

Celulele solare, al căror principiu de funcționare se bazează pe efectul fotoelectric, au fost create de mult timp. Principala dificultate în producerea lor constă în selectarea materialelor capabile să genereze un curent suficient de puternic. Primele experimente au fost efectuate cu celule de seleniu, dar eficiența lor a fost extrem de scăzută (aproximativ 1%). În zilele noastre, siliciul este folosit în principal în fotocelule, productivitatea unor astfel de dispozitive este de aproximativ 22%. În plus, se dezvoltă în mod constant noi tipuri de celule (de exemplu, folosind arseniura de galiu sau indiu) cu eficiență mai mare. 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 cu peliculă subțire, sunt utilizate pe scară largă. Bateriile cu un singur cristal sunt mai scumpe, dar au performanțe mai mari, în timp ce policristalele sunt mai ieftine, dar mai puțin eficiente datorită structurii lor neomogene. La producerea celulelor cu peliculă subțire nu se folosesc cristale, ci straturi de siliciu depuse pe un substrat flexibil.

Destul de des, cei care locuiesc în propria casă trebuie să se confrunte cu faptul că întrerup curentul din motive tehnice sau din cauza unei urgențe. Astfel de probleme provoacă nu numai disconfort, ci și multe probleme, de exemplu, stricarea alimentelor, este imposibil să se lucreze dacă acest lucru necesită utilizarea aparatelor electrice. Ce să faci într-o astfel de situație? Merită să instalați panouri solare care vă permit să rezolvați această problemă cât mai repede posibil și să vă ofere doar beneficii și nimic mai mult.

O baterie solară (sau panou) este o baterie (numită fotoplată) care își schimbă conductibilitatea și eliberează energie atunci când este expusă la lumina soarelui. Tocmai această transformare va face posibilă îmbogățirea structurii rezidențiale cu energia electrică necesară. De regulă, panourile solare au diferite tipuri.

Următoarele modele sunt la vânzare:

• Monocristalin;
• Policristalin;
• Amorf.

Fiecare design are o anumită performanță, de care depind direct principiul de funcționare și prețul. Placa cu puterea minima este considerata a fi o baterie realizata pe baza de monocristale si au si cel mai mic pret. Practic, ele încearcă să fie folosite în acele condiții în care o alimentare constantă cu energie electrică nu este prea importantă.

Proprietarul unei case private și direct astfel de baterii ar trebui să se asigure cu atenție că panoul fotovoltaic este curat, deoarece dacă o cantitate mare de contaminanți, cum ar fi zăpada, excremente de păsări și chiar frunze uscate, ajung pe învelișul său, acest lucru va reduce eficiența și va reduce nivelul tensiunii aplicate. Bateria solara pentru casa functioneaza pe un principiu special.

Și anume:

1. Energia soarelui este captată de o placă pe bază de siliciu.
2. Când este încălzită, se eliberează energie.
3. În plus, electronii sunt activați, ceea ce contribuie la mișcarea lor de-a lungul conductorului.
4. Conductorii direcționează curentul în cavitatea bateriei, aceasta formând un fel de reîncărcare.
5. Printr-o conexiune prin cablu, curentul circulă către aparatele de uz casnic.

Principiul de funcționare al instalației este destul de înțeles, dar merită să vă familiarizați cu caracteristicile de întreținere a bateriei și dacă este necesar. Inițial, trebuie remarcat faptul că partea mobilă este complet absentă din bateria solară, deoarece acestea sunt structuri staționare.

Cum se efectuează întreținerea pentru ca bateria solară să funcționeze

De regulă, curățarea stratului de acoperire trebuie efectuată o dată la 7 zile. Experții consideră că acest lucru este suficient pentru a menține starea optimă a plăcilor în forma lor pură. De asemenea, este necesar să se efectueze o serie de proceduri, acest lucru va permite ca panourile să fie operate fără probleme, precum și să excludă formarea de defecte și defecțiuni.

Necesar pentru a efectua:

1. Inspecție externă pentru a detecta slăbirea elementelor de fixare și fisurile din cadru.
2. Curățarea panourilor.
3. Verificați cablul de alimentare pentru fire expuse care ar putea provoca un incendiu.
4. Monitorizarea și remedierea stării indicatorilor de automatizare și instrumentare.
5. Monitorizarea nivelului bateriei.
6. Controlul stării unităților structurale ale blocului pentru detectarea formațiunilor corozive.
7. Verificarea rezistenței carcasei panoului.

De asemenea, este necesar să reglați poziția structurii, depinde de perioada anului și strângeți fiecare racord filetat. In plus, se poate uda panourile de la un furtun cu apa curenta cea mai obisnuita, pentru care sunt suficiente 4 proceduri pe an.

Un generator eolian sigur și eficient poate fi asamblat manual. Toate etapele de lucru sunt descrise pe pagina următoare:

Eficiența panoului solar și alți parametri

Panourile solare sunt realizate dintr-un material precum siliciul, iar la cumpărare ar trebui să acordați atenție unor caracteristici precum prezența unui indice de eficiență care ar trebui să depășească 20%, un nivel ridicat de rezistență.

Prezența sticlei călite, rezistența la cele mai severe condiții meteorologice, acoperirea policristalină, dacă produsul este instalat într-o regiune cu o temperatură fierbinte, este necesară.

Acoperirea cu un singur cristal este importantă pentru zonele cu condiții climatice nefavorabile. Aragazele solare moderne din siliciu au o serie de avantaje. Cei care folosesc deja astfel de instalații răspund extrem de pozitiv.

Sunt recunoscute următoarele produse:

• Autonom;
• Cel mai economic din punct de vedere al fondurilor, deoarece nu este necesară plata pentru energie electrică;
• Foarte comod de utilizat, deoarece nu este nevoie de ajustare;
• Favorabil, deoarece resursa este completată automat;
• de mediu;
• Sigur;
• Practic, deoarece pot fi ca rezervă sau principal;
• Foarte rezistent.

Există unele dezavantaje, dar pe fondul multor calități pozitive, acestea pot fi numite nesemnificative. Acestea includ costuri ridicate, rezistență scăzută la dezastrele meteorologice, necesitatea pregătirii unui sit pentru amplasarea structurii, întreținere, productivitate redusă în timpul iernii, nevoia de modernizare, dacă este necesar, creșterea puterii și, în consecință, a productivității.

Tipuri de panouri solare

Produsele cu un singur cristal sunt recunoscute ca fiind cele mai accesibile produse pentru captarea energiei solare, deoarece sunt realizate folosind cea mai simplă tehnologie și pot fi semnificativ inferioare altor tipuri de plăci în ceea ce privește puterea. Fiecare specie are propriile sale caracteristici, datorită cărora se face alegerea lor.

Există trei tipuri de aragaz solar:

• Monocristalin;
• Policristalin;
• Amorf.

Panourile realizate pe baza de siliciu policristalin sunt cele mai scumpe produse, deoarece pot acumula energie solara chiar si in conditii de innorabilitate mare si vreme innorata. Particularitatea lor este productivitatea ridicată, precum și răcirea lentă a topiturii de siliciu. După ce pânza s-a răcit complet, este supusă unui tratament termic repetat.

Aceste plăci sunt disponibile în albastru închis.

Dacă se folosește siliciu amorf pentru a face o placă, atunci acestea sunt produse care nu sunt produse în cantități mari. Aceste modele sunt în stadiu de îmbunătățire, modernizare, deoarece unele modele de testare au fost scoase la vânzare.

Din ce sunt fabricate în principal panourile solare?

Mulți proprietari cred că, dacă au creat singuri astfel de echipamente, atunci pentru aceasta trebuie doar să urmați tehnologia de asamblare a sistemului, dar ar trebui să îndepliniți și cerințele ridicate stabilite.

Compoziția elementelor pentru captarea energiei solare este foarte simplă, deoarece toate structurile constau din:

• modul solar;
• controlor;
• baterie;
• invertor;
• convertor primar;
• Set de fire;
• Dispozitive capabile să monitorizeze încărcarea bateriei;
• Dispozitive de preluare a bateriei.

În plus, pe plăci pot fi prezente acoperiri de rulouri de film polimeric, care sunt necesare pentru a proteja împotriva factorilor externi. Bateria solară este proiectată să capteze razele soarelui și să le transforme în energie electrică.

Dispozitiv cu baterii solare și nuanțe de design

Odată ce toate accesoriile necesare, precum și materialele și echipamentele au fost achiziționate, construcția directă poate începe. Oricine a inventat și a inventat singur o baterie solară, a început neapărat cu un design care a ținut cont de puncte importante.

Și anume:

1. Amplasarea structurii.
2. Unghiul produsului.
3. Calculul capacității portante a acoperișului, dacă instalarea se va efectua pe acoperișul propriu-zis, și nu pe pereții sau fundația casei.

Pentru cadru se folosește un colț de aluminiu, a cărui grosime trebuie să fie de cel puțin 35 mm. Volumul celulelor trebuie să se potrivească pe deplin cu numărul de fotocelule. De exemplu, 835x690 mm. În cadru sunt făcute găuri pentru feronerie. Etanșantul se aplică pe interiorul colțului în 2 straturi. Rama este umplută cu o foaie de plexiglas, policarbonat, plexiglas sau orice alt material.

Pentru a sigila cusăturile dintre cadru și banda de material, va fi necesar să apăsați cu atenție foaia în jurul întregului perimetru.

Produsul este lăsat în aer liber până se usucă complet. Sticla se fixează în 10 puncte, în găuri pregătite în prealabil, care să fie amplasate în colțul ramei și pe fiecare parte. Înainte de a fixa fotocelulele, este necesar să curățați suprafața de praf. Apoi, firul este lipit de țiglă, pentru care contactele sunt mai întâi șterse cu o soluție de alcool și plasate sub flux. Când lucrați cu un cristal, ar trebui să fiți cât mai atenți, deoarece are o structură prea fragilă.

Anvelopa este așezată pe toată lungimea contactului și încălzită încet cu un fier de lipit. Apoi, plăcile trebuie să fie răsturnate și să efectuați aceleași acțiuni. Apoi fotocelulele sunt așezate pe suprafața din plexiglas într-un cadru și sunt fixate pe o bandă de montare. Ca fixator, se poate folosi lipici siliconic obișnuit, care se aplică punctat. O picătură mică este suficientă, deoarece este foarte durabilă.

Amplasarea cristalelor trebuie să fie cu spații între ele de 3-5 mm, astfel încât atunci când sunt încălzite sub influența razelor ultraviolete, să nu existe deformare a suprafeței. Asigurați-vă că conectați conductorul de-a lungul marginilor fotocelulelor cu cavitatea barelor comune. Cu ajutorul unui dispozitiv special se testează calitatea lipirii. Pentru etanșarea panoului, se aplică un etanșant între foile plăcilor. Este necesar să se facă presare atentă a pânzelor pentru a asigura aderența maximă la sticlă. Marginile cadrului sunt, de asemenea, acoperite cu etanșant.

Partea laterală a cadrului este echipată cu un conector pentru conectarea diodelor Schottky. Cadrul este acoperit cu sticlă pentru protecție, iar îmbinările sunt, de asemenea, sigilate pentru a preveni pătrunderea umezelii în structură. Pe partea din față, trebuie să procesați panoul cu lac. Panoul este instalat în prealabil pe acoperiș, pereți sau orice alt loc destinat acestuia.

Eficiența panourilor solare

După cum sa menționat deja, există diferite tipuri de panouri solare și fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. Este de remarcat faptul că există și modele hibride pentru captarea energiei solare, dar costul acestora este mult mai mare și sunt utilizate în principal pentru clădirile industriale.

Desigur, calitatea și performanța oricărei baterii solare depind direct de eficiența celulelor sale solare, care poate fi afectată de factori precum:

• condiții climatice;
• Vreme;
• Lungimea zilei și a nopții;
• Uniformitatea iluminării panoului;
• Modificări ale temperaturii aerului;
• Prezența murdăriei pe plastic;
• Pierderi ireversibile.

Practic, eficiența sau, cu alte cuvinte, performanța panourilor solare depinde direct de uniformitatea iluminării structurii. De exemplu, dacă una dintre fotocelulele structurii are o intensitate scăzută de iluminare, spre deosebire de celelalte, atunci aceasta va provoca o distribuție neuniformă a razelor solare atunci când lovește panoul, ceea ce înseamnă că va exista o suprasarcină și o scădere. în eficienţa energetică globală.

Pentru a reduce influența unui astfel de factor, în unele cazuri pur și simplu opresc fotocelula care se defectează.

Pentru a asigura performanța maximă a panoului solar, acesta trebuie îndreptat direct spre soare, în funcție de perioada anului. Unii proprietari de astfel de structuri preferă să instaleze instalații speciale, prin care este posibilă controlul de la distanță sau, cu alte cuvinte, întoarcerea structurii în direcția corectă. Exista sisteme cu rotatie automata in functie de locatia soarelui, care se misca in timpul zilei de la sine fara ajutor exterior dupa un program dat.

În plus, eficiența produsului poate fi afectată de prezența prafului și a murdăriei pe placă, deoarece unele fotocelule sunt întunecate și astfel începe distribuția neuniformă a absorbției de energie solară, așa cum s-a descris mai devreme. Există o compoziție specială la vânzare care poate acoperi suprafața unei baterii solare și, prin urmare, poate preveni acumularea de poluanți de altă natură pe aceasta.

Cum funcționează o baterie solară (video)

O baterie solară este un echipament scump, indiferent dacă va fi asamblată independent sau cumpărată gata făcută, iar nevoia de întreținere constantă poate fi incomodă, dar odată investit în acest produs, te poți mulțumi cu prezența constantă a energiei electrice pentru un mult timp și absența plății pentru el.

Panourile solare sunt considerate o sursă de energie electrică foarte eficientă și ecologică. În ultimele decenii, această tehnologie a câștigat popularitate în întreaga lume, motivând mulți oameni să treacă la energie regenerabilă ieftină. Sarcina acestui dispozitiv este de a converti energia razelor de lumină în curent electric, care poate fi folosit pentru a alimenta o varietate de dispozitive de uz casnic și industriale.

Guvernele multor țări alocă sume colosale din fonduri bugetare, sponsorizează proiecte care au ca scop dezvoltarea centralelor solare. Unele orașe folosesc pe deplin electricitatea pe care o primesc de la soare. În Rusia, aceste dispozitive sunt adesea folosite pentru a furniza energie electrică caselor suburbane și private, ca o alternativă excelentă la serviciile centralizate de alimentare cu energie. Este de remarcat faptul că principiul de funcționare a panourilor solare pentru casă este destul de complicat. În continuare, să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care funcționează panourile solare pentru casă în detaliu.

Primele încercări de a folosi energia solară pentru a genera electricitate au fost făcute la mijlocul secolului al XX-lea. Apoi, țările lider ale lumii au făcut încercări de a construi centrale termice eficiente. Conceptul de centrală termică implică utilizarea luminii concentrate a soarelui pentru a încălzi apa până la o stare de abur, care, la rândul său, rotește turbinele unui generator electric.

Întrucât într-o astfel de centrală s-a folosit conceptul de transformare a energiei, eficiența acestora a fost minimă. Dispozitivele moderne transformă direct lumina soarelui în curent datorită conceptului de efect fotoelectric.

Principiul modern al bateriei solare a fost descoperit în 1839 de către un fizician pe nume Alexander Becquerel. În 1873, a fost inventat primul semiconductor, care a făcut posibilă punerea în practică a principiului bateriei solare.

Principiul de funcționare

După cum am menționat mai devreme, principiul de funcționare constă în efectul semiconductorilor. Siliciul este unul dintre cei mai eficienți semiconductori cunoscuți de omenire în acest moment.

Când fotocelula (placa superioară de siliciu a unității convertoare) este încălzită, electronii sunt eliberați din atomii de siliciu, după care sunt capturați de atomii plăcii inferioare. Conform legilor fizicii, electronii tind să revină la poziția inițială. În consecință, de pe placa de jos, electronii se deplasează de-a lungul conductorilor (firelor de conectare), dându-și energia pentru a încărca bateriile și revenind pe placa de sus.

Eficiența celulelor fotovoltaice create folosind metoda de depunere a siliciului monocristal este semnificativ mai mare, deoarece într-o astfel de situație, cristalele de siliciu au mai puține fețe, ceea ce permite electronilor să se miște în linie dreaptă.

Dispozitiv

Construcția unei celule solare este foarte simplă.

Designul dispozitivului se bazează pe:

• corp panou;
• blocuri de transformare;
• acumulatori;
• dispozitive suplimentare.

Corpul îndeplinește doar funcția de fixare a structurii, neavând altă utilizare practică.

Elementele principale sunt blocurile convertoare. Aceasta este o celulă foto, constând dintr-un material semiconductor, care este siliciu. Se poate spune că bateriile solare constau dintr-un cadru și două straturi subțiri de siliciu, care pot fi depuse la suprafață, atât prin metode monocristaline, cât și prin metode policristaline, al căror dispozitiv și principiu de funcționare sunt întotdeauna aceleași.

Costul bateriei, precum și eficiența acesteia, depind de metoda de aplicare a siliciului. Dacă siliciul este depus într-un mod monocristalin, atunci eficiența bateriei va fi cât mai mare posibil, la fel ca și costul.

Dacă vorbim despre cum funcționează bateria solară, atunci nu ar trebui să uităm de baterii. De obicei se folosesc două baterii. Unul este cel principal, al doilea este backup-ul. Principalul acumulează energie electrică, direcționând-o imediat către rețeaua electrică. Al doilea acumulează excesul de energie electrică și apoi îl trimite în rețea când tensiunea scade.

Printre dispozitivele suplimentare se pot distinge controlerele, care sunt responsabile de distribuția energiei electrice în rețea și între baterii. De regulă, ele funcționează pe principiul unui reostat simplu.

Diodele sunt elemente solare foarte importante. Acest element este instalat pe fiecare a patra parte a blocului traductorului, protejând structura de supraîncălzire din cauza tensiunii excesive. Dacă diodele nu sunt instalate, atunci există o probabilitate mare ca după prima ploaie sistemul să se defecteze.

Cum să te conectezi

După cum am menționat mai devreme, dispozitivul bateriei solare este destul de complicat. Schema corectă a bateriei solare va ajuta la obținerea eficienței maxime. Este necesar să conectați unitățile convertoare folosind o metodă în serie paralelă, care vă va permite să obțineți puterea optimă și cea mai eficientă tensiune în rețeaua electrică.

Soiuri de panouri solare

Există mai multe tipuri de celule fotovoltaice pentru panouri solare, care diferă unele de altele prin structura cristalelor de siliciu.

Există trei tipuri de fotocelule:

• policristalin;
• monocristalin;
• amorf.

Primul tip de panouri este mai ieftin, dar mai puțin eficient, deoarece dacă siliciul este aplicat într-un mod policristalin, atunci electronii nu se pot deplasa în linie dreaptă.

Celulele solare cu un singur cristal se caracterizează prin eficiență maximă, care ajunge la 25%. Costul unor astfel de baterii este mai mare, dar pentru a obține 1 kilowatt este nevoie de o suprafață semnificativ mai mică de fotocelule decât atunci când se folosesc panouri policristaline.

Celulele solare flexibile sunt fabricate din siliciu amorf, dar eficiența lor este cea mai scăzută și se ridică la 4-6%.

Avantaje și dezavantaje

Principalele avantaje ale panourilor solare:

• energia solară este absolut gratuită;
• permiteți să primiți energie electrică ecologică;
• plătiți rapid;
• instalare simplă și principiu de funcționare.

Defecte:

• cost ridicat;
• pentru a satisface nevoile unei familii mici în energie electrică, este nevoie de o suprafață suficient de mare de fotocelule;
• eficiența scade semnificativ pe vreme înnorată.

Cum să obțineți eficiența maximă

Atunci când cumpărați panouri solare pentru casa dvs., este foarte important să alegeți un design care să vă ofere casei dumneavoastră suficientă putere. Se crede că eficiența panourilor solare pe vreme înnorată este de aproximativ 40 de wați pe metru pătrat pe oră. De fapt, pe vreme înnorată, puterea luminii la nivelul solului este de aproximativ 200 de wați pe metru pătrat, dar 40% din lumina soarelui este radiație infraroșie, la care panourile solare nu sunt susceptibile. De asemenea, merită luat în considerare faptul că eficiența bateriei depășește rar 25%.

Uneori, energia din lumina intensă a soarelui poate ajunge la 500 W pe metru pătrat, dar la calcul este necesar să se țină cont de indicatorii minimi, care vor face ca sistemul de alimentare autonomă să fie neîntrerupt.

În fiecare zi soarele strălucește în medie 9 ore, dacă luăm media anuală. Într-o zi, un metru pătrat de suprafață a convertorului este capabil să genereze 1 kilowatt de electricitate. Dacă locuitorii casei consumă aproximativ 20 de kilowați de energie electrică pe zi, atunci suprafața minimă a panourilor solare ar trebui să fie de aproximativ 40 de metri pătrați.

Cu toate acestea, un astfel de indicator al consumului de energie electrică în practică este rar. De regulă, chiriașii vor folosi până la 10 kW pe zi.

Dacă vorbim despre dacă panourile solare funcționează iarna, atunci merită să ne amintim că, în această perioadă a anului, durata orelor de zi este mult redusă, dar dacă furnizați sistemului cu baterii puternice, atunci energia primită pe zi ar trebui să fie suficient, ținând cont de prezența unei baterii de rezervă.

Atunci când alegeți o baterie solară, este foarte important să acordați atenție capacității bateriilor. Dacă aveți nevoie de panouri solare care funcționează noaptea, atunci capacitatea bateriei de rezervă joacă un rol cheie. De asemenea, dispozitivul trebuie să fie rezistent la reîncărcări frecvente.

În ciuda faptului că costul instalării panourilor solare poate depăși 1 milion de ruble, costurile se vor amortiza în câțiva ani, deoarece energia solară este absolut gratuită.

Video

Cum este aranjată bateria solară, va spune videoclipul nostru.