Effektiv konvertering av frie solstråler til energi som kan brukes til å drive hus og andre fasiliteter, er en kjær drøm for mange unnskyldere for grønn energi.
Men prinsippet om drift av solbatteriet, og dets effektivitet er slik at det ikke er behov for å snakke om den høye effektiviteten til slike systemer. Det ville være fint å ha din egen ekstra strømkilde. Er det ikke? Dessuten, i dag, i Russland, med hjelp av solcellepaneler, forsynes et betydelig antall private husholdninger med "gratis" strøm. Du vet fremdeles ikke hvor du skal begynne?
Nedenfor vil vi fortelle deg om enheten og prinsippene til solcellepanelet, du vil finne ut hva effektiviteten til solsystemet er avhengig av. Og videoene som er lagt ut i artikkelen vil bidra til å montere solcellepanelet personlig fra fotoceller.
Solcellepaneler: terminologi
I emnet "solenergi" er det mye nyanser og forvirring. Det er ofte vanskelig for nybegynnere å forstå alle ukjente vilkår med det første. Men uten dette er det urimelig å drive solenergi og skaffe utstyr for å generere "solstrøm".
Uvitende kan du ikke bare velge feil panel, men bare brenne det når du er tilkoblet eller trekke ut for lite energi fra det.
bildegalleri
Foto fra
Installasjon fra solcellepaneler lar deg rasjonelt bruke den gratis, dessuten uuttømmelige energien fra sollys
Miniatyrkraftverk satt sammen fra solcellepaneler vil gi energi til ikke-elektrifiserte gjenstander og hus som ligger i regioner med avbrudd i strømforsyningen
Installasjoner som behandler UV-stråling til elektrisitet opptar et minimum av plass. de ligger på takene til hus, uthus, garasjer, arbors, verandaer. Sjeldnere befinner de seg i åpne områder som ikke er okkupert av bygninger og beplantninger.
Solcellepaneler er uunnværlig utstyr for reiseelskere. Det vil gi energi borte fra kraftkilder
Bruken av solenergi vil gi en mulighet til å redusere kostnadene for vedlikehold av sommerhus og landsted betydelig. du kan montere og installere et kostnadseffektivt system uten problemer med egne hender
Solcellepanelene som ligger i akterenden av yachten, dekket til skipet eller båten i båten vil gi elektrisk kraft, takket være det det er mulig å opprettholde stabil kommunikasjon med kysten
Et bærbart solcellepanel med batteri eliminerer forekomsten av ekstreme situasjoner langt fra bosetninger, garanterer lading av mobile enheter for å kommunisere med sine kjære
Lette, kompakte solcelledrevne ladere som er spesielt designet for fotturer, vil føre til telefoner, walkie-talkies, nettbrett og medieteknologi
Rasjonell bruk av naturressurser
Energiforsyning til ikke-elektrifiserte anlegg
Installasjon av solcellepaneler på taket
Camping Mobile Solar Battery
Uavhengig installasjon i forstadsområdet
Strømgenerator i båtturer
Bærbart solcellepanel med batteri
Minimum plassbesparende enhet
Først må du forstå de eksisterende typer utstyr for solenergi. Solcellepaneler og solfangere er to fundamentalt forskjellige enheter. Begge to transformerer energien fra solstrålene.
Imidlertid mottar forbrukeren i det første tilfellet elektrisk energi ved utløpet, og i det andre tilfellet den termiske energien i form av et oppvarmet kjølevæske, dvs. Solcellepaneler brukes til å varme opp et hus.
Maksimal avkastning fra solcellepanelet kan bare oppnås ved å vite hvordan det fungerer, hvilke komponenter og komponenter det består av og hvordan det hele kobles riktig sammen
Den andre nyansen er begrepet "solenergibatteri" i seg selv. Ordet "batteri" refererer vanligvis til en slags energilagringsenhet. Eller en banal varmestraler kommer til hjernen. Når det gjelder solbatterier, er imidlertid situasjonen radikalt annerledes. De akkumulerer ikke noe i seg selv.
Solcellepanelet genererer en konstant elektrisk strøm. For å konvertere den til en variabel (brukt i hverdagen), må en omformer være til stede i kretsen
Solcellepaneler er utelukkende designet for generering av elektrisk strøm. Det akkumuleres på sin side for å forsyne huset med strøm om natten, når solen går ned over horisonten, allerede i batteriene som er til stede i tillegg til objektets energiforsyningsplan.
Batteriet her er underforstått i sammenheng med en viss kombinasjon av samme type komponenter samlet i en enkelt helhet. Det er faktisk bare et panel med flere identiske fotoceller.
Den interne strukturen til solbatteriet
Etter hvert blir solcellepaneler billigere og mer effektive. Nå brukes de til å lade batterier i gatelys, smarttelefoner, elbiler, private hjem og satellitter i verdensrommet. Av disse begynte de til og med å bygge fullverdige solkraftverk (SES) med store volum av generasjon.
Solbatteriet består av mange fotoceller (fotovoltaiske omformere av fotovoltaiske celler), som konverterer energien fra fotoner fra solen til elektrisitet
Hvert solbatteri er ordnet som en blokk med et niende antall moduler som kombinerer halvlederfotoceller koblet i serie. For å forstå prinsippene for driften av et slikt batteri, er det nødvendig å forstå driften av denne endelige lenken i solcellepanelet som er laget på grunnlag av halvledere.
Typer krystaller av fotoceller
Det er mange alternativer for solceller fra forskjellige kjemiske elementer. Imidlertid er de fleste av dem utvikling i begynnelsen. Foreløpig produseres det bare silisiumbaserte solcellepaneler i industriell skala.
Halvledere av silisium brukes til fremstilling av solceller på grunn av deres lave kostnader, de kan ikke skryte av særlig høy effektivitet
En vanlig solcelle i et solcellepanel er en tynn plate av to silisiumlag, som hver har sine egne fysiske egenskaper. Dette er et klassisk halvleder-pn-kryss med elektronhullspar.
Når fotoner kommer inn i PEC mellom disse lagene i halvlederen på grunn av krystallens inhomogenitet, dannes en gate-foto-emf, noe som resulterer i en potensiell forskjell og en elektronstrøm.
Silisiumskiver av solceller er forskjellige i produksjonsteknologi for:
- Monokrystallinske.
- Polykrystallinsk.
De førstnevnte har en høyere effektivitet, men kostnadene for deres produksjon er høyere enn for sistnevnte. Eksternt kan ett alternativ fra et annet på solcellepanelet skilles ut etter form.
bildegalleri
Foto fra
Helio-kraftstasjon i et forstadsområde
Monokrystallinske solceller
Utseende av solceller på enkeltkrystaller
Monokrystallinsk solenergi
Forsyning med klar-til-installasjon solcellepanel
Polykrystallinsk solcelle
Polykrystallinsk solcellebatteri
DIY solcelleproduksjon
En-krystall PEC har en homogen struktur, de er laget i form av firkanter med kuttede hjørner. I kontrast har polykrystallinske elementer en strengt kvadratisk form.
Polykrystaller oppnås ved gradvis avkjøling av smeltet silisium. Denne metoden er ekstremt enkel, derfor er slike fotoceller rimelige.
Men produktiviteten når det gjelder å generere strøm fra sollys overskrider de sjelden 15%. Dette skyldes "urenhet" av de oppnådde silisiumskiver og deres indre struktur. Her, jo renere er p-laget av silisium, jo høyere er PEC-effekten fra det.
Renheten til enkeltkrystaller i denne forbindelse er mye høyere enn for polykrystallinske analoger. De er ikke laget av smeltet, men fra en kunstig dyrket hel silisiumkrystall. Den solcellekonverteringskoeffisient for slike solceller når allerede 20-22%.
I en vanlig modul er individuelle fotoceller satt sammen på en aluminiumsramme, og for å beskytte dem ovenfra, lukkes de med et sterkt glass som ikke forstyrrer sollys i det hele tatt
Det øvre laget av solcelleplaten som vender mot solen er laget av samme silisium, men med tilsetning av fosfor. Det er sistnevnte som vil være kilden til overskytende elektroner i pn-overgangssystemet.
Utviklingen av fleksible paneler med amorf fotovoltaisk silisium har blitt et virkelig gjennombrudd innen bruk av solenergi:
bildegalleri
Foto fra
Fleksibelt alternativ for solenergi
Fleksibel fotocelle-klistremerke på persiennene
Fleksibel mobiltelefon lader
Motstandsdyktig mot mekanisk belastning
Prinsippet for drift av solcellepanelet
Når sollys faller på en fotocelle, genereres det ingen elektron-hull i par. Overskytende elektroner og "hull" overføres delvis gjennom pn-krysset fra ett halvlederlag til et annet.
Som et resultat vises spenning i den eksterne kretsen. I dette tilfellet dannes en positiv pol av strømkilden ved kontakten til p-laget, og en negativ pol ved n-laget.
Potensialforskjellen (spenningen) mellom kontaktene til fotocellen vises på grunn av en endring i antall "hull" og elektroner fra forskjellige sider av p-n-krysset som et resultat av bestråling av n-laget ved solstråler
Fotocellene koblet til en ekstern belastning i form av et batteri danner en ond sirkel med den. Som et resultat fungerer solcellepanelet som et slags hjul som elektroner "løper" langs proteiner. Og det oppladbare batteriet får gradvis lading.
Standard fotovoltaiske silisiumceller er enkeltforbindelsesceller. Overføringen av elektronene inn i dem skjer bare gjennom et p-n-kryss med en sone for denne overgangen begrenset i fotonenergi.
Det vil si at hver slik fotocelle bare er i stand til å generere strøm fra et smalt spektrum av solstråling. All annen energi er bortkastet. Derfor er solcelleeffektiviteten så lav.
For å øke effektiviteten til solceller er silisium halvlederelementer for dem nylig blitt laget til flere kryss (kaskade). Det er allerede flere overganger i den nye FEP. Dessuten er hver av dem i denne kaskaden designet for sitt eget spekter av sollys.
Til slutt øker den totale effektiviteten av å konvertere fotoner til elektrisk strøm i slike fotoceller. Men prisen deres er mye høyere. Her, enten den enkle å produsere med lave kostnader og lav effektivitet, eller høyere avkastning kombinert med høye kostnader.
Solbatteriet kan fungere både om sommeren og vinteren (det trenger lys, ikke varme) - jo mindre sky og solen skinner lysere, jo mer vil solcellepanelet generere en elektrisk strøm
Under drift varmes fotocellen og hele batteriet gradvis opp. All energien som ikke gikk til generering av elektrisk strøm blir transformert til varme. Ofte stiger temperaturen på overflaten av heliopanelen til 50–55 ° С. Men jo høyere den er, desto mindre effektiv fungerer den solcellecellen.
Som et resultat genererer den samme modellen av et solbatteri mindre strøm i varmen enn i kaldt vær. Fotoceller viser maksimal effektivitet på en klar vinterdag. To faktorer påvirker dette - mye sol og naturlig avkjøling.
Dessuten, hvis det faller snø på panelet, vil det fortsette å generere strøm uansett. Dessuten har snøfnugg ikke engang tid til å legge seg på den, smeltet fra varmen fra oppvarmede fotoceller.
Solenergi-batteriets effektivitet
Én fotocelle selv på middagstid i klarvær gir ut ganske mye strøm, bare nok til at LED-lommelykten fungerer.
For å øke utgangseffekten blir flere solceller kombinert i en parallell krets for å øke likespenningen og i serie for å øke strømstyrken.
Effektiviteten til solcellepaneler avhenger av:
- lufttemperatur og selve batteriet;
- riktig valg av lastmotstand;
- forekomst av sollys;
- tilstedeværelse / fravær av antireflekterende belegg;
- kraften i en lysstrøm.
Jo lavere utetemperatur, desto mer effektive fungerer fotocellene og solbatteriet som helhet. Alt er enkelt her. Men med beregningen av lasten er situasjonen mer komplisert. Det bør velges basert på strømmen som genereres av panelet. Men verdien varierer avhengig av værfaktorer.
Heliopaneler produseres med en utgangsspenningsmultipel på 12 V - hvis det kreves 24 V for batteriet, må to paneler kobles parallelt til det
Det er problematisk å hele tiden overvåke parametrene til solbatteriet og manuelt justere driften. For å gjøre dette er det bedre å bruke en kontrollkontroll, som automatisk justerer innstillingene til selve solcellepanelet for å oppnå maksimal ytelse fra det og optimale driftsformer.
Den ideelle forekomstvinkelen av solstrålene på solcellen er rett. Når avviket er innenfor 30 grader fra vinkelrett, faller imidlertid panelets virkningsgrad bare rundt 5%. Men med en ytterligere økning i denne vinkelen, vil en økende andel solstråling reflekteres, og dermed redusere solcellens effektivitet.
Hvis det kreves batteri for å gi maksimal energi om sommeren, bør det orienteres vinkelrett på gjennomsnittsposisjonen til Solen, som det opptar på dagene av jevndøgn om våren og høsten.
For Moskva-regionen er det omtrent 40–45 grader til horisonten. Hvis maksimalt er nødvendig om vinteren, bør panelet plasseres i en mer vertikal stilling.
Og en ting til - støv og skitt reduserer ytelsen til solceller kraftig. Fotoner gjennom en så "skitten" barriere når ganske enkelt ikke dem, noe som betyr at det ikke er noe å konvertere til strøm. Paneler må vaskes regelmessig eller plasseres slik at støv vaskes av regnet på egen hånd.
Noen solceller har innebygde linser for å konsentrere stråling på solceller. I klart vær fører dette til økt effektivitet. Imidlertid gjør linsene bare tungt med tungt skydekke.
Hvis et vanlig panel i en slik situasjon fortsetter å generere strøm, om enn i mindre volum, vil linsemodellen slutte å fungere nesten fullstendig.
Helst bør solen fra et solcellebatteri lyses jevnt. Hvis en av delene viser seg å bli mørklagt, blir den uplyste PEC til en parasittbelastning. Ikke bare genererer de ikke energi i en slik situasjon, men de tar den også bort fra arbeidselementer.
Panelene må installeres slik at det ikke er trær, bygninger eller andre hindringer i banen til solstrålene.
Husets kraft fra solen
Solenergisystemet inkluderer:
- Solcellepaneler.
- Controller.
- batterier
- Omformer (transformator).
Kontrolleren i denne kretsen beskytter både solcellepaneler og batterier. På den ene siden forhindrer den at bakoverstrømmer strømmer om natten og i overskyet vær, og på den andre siden beskytter det batteriene mot overdreven ladning / utladning.
Batterier til solcellepaneler bør velges de samme i alder og kapasitet, ellers vil lading / utladning skje ujevnt, noe som vil føre til en kraftig nedgang i levetiden deres
For å transformere en likestrøm på 12, 24 eller 48 volt til vekslende 220 volt, er en omformer nødvendig.Det anbefales ikke å bruke bilbatterier i en slik ordning på grunn av deres manglende evne til å tåle hyppige overladinger. Det beste er å bruke penger og kjøpe spesielle helium AGM eller geléede OPzS-batterier.
Prinsippene for drift og tilkoblingsskjema for solcellepaneler er ikke for kompliserte å forstå. Og med videomaterialet som er samlet inn av oss nedenfor, vil det være enda enklere å forstå alle vanskelighetene med å fungere og installere solcellepaneler.
Det er tilgjengelig og forståelig hvordan solcellebatteriet fungerer, i alle detaljer:
Hvordan solcellepaneler er ordnet, se følgende video:
DIY montering av et solcellepanel fra fotoceller:
Hvert element i systemet med solkraftforsyning til hytta må velges riktig. Uunngåelige strømtap oppstår på batterier, transformatorer og kontrolleren. Og de må reduseres til et minimum, ellers vil den tilstrekkelig lave effektiviteten til solcellepaneler generelt reduseres til null.
Under studiet av materialet var det spørsmål? Eller kjenner du verdifull informasjon om artikkelen og kan fortelle den til leserne våre? Legg igjen kommentarene i boksen nedenfor.