Πώς λειτουργεί μια ηλιακή μπαταρία; Πώς λειτουργεί μια ηλιακή μπαταρία: συσκευή και αρχή λειτουργίας, λεπτομερές βίντεο. Φορητή ηλιακή μπαταρία - ειδικά για τουρίστες

Σήμερα, σχεδόν ο καθένας μπορεί να συλλέξει και να έχει το δικό του ανεξάρτητη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση ηλιακών συλλεκτών(στην επιστημονική βιβλιογραφία ονομάζονται φωτοβολταϊκά πάνελ).

Με την πάροδο του χρόνου, ο ακριβός εξοπλισμός αντισταθμίζεται από την ευκαιρία λήψης δωρεάν ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι σημαντικό τα ηλιακά πάνελ να είναι μια φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας. Πίσω τα τελευταία χρόνιαΟι τιμές των φωτοβολταϊκών πάνελ έχουν πέσει δεκάδες φορές και συνεχίζουν να μειώνονται, γεγονός που υποδηλώνει μεγάλες προοπτικές χρήσης τους.

ΣΕ κλασική εμφάνισημια τέτοια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας θα αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: άμεσα, ηλιακή μπαταρία(γεννήτρια DC), μπαταρία με συσκευή ελέγχου φόρτισης και μετατροπέα που μετατρέπει D.C.σε μεταβλητή.

Οι ηλιακοί συλλέκτες αποτελούνται από ένα σετ ηλιακά κύτταρα (φωτοβολταϊκοί μετατροπείς), που μετατρέπουν άμεσα την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Τα περισσότερα ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονται από πυρίτιο, το οποίο είναι αρκετά ακριβό. Το γεγονός αυτό θα καθορίσει το υψηλό κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο επιτυγχάνεται με τη χρήση ηλιακών συλλεκτών.

Υπάρχουν δύο συνήθεις τύποι φωτοβολταϊκών μετατροπέων: αυτοί που κατασκευάζονται από μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Διαφέρουν στην τεχνολογία παραγωγής. Τα πρώτα έχουν απόδοση έως και 17,5%, και τα δεύτερα - 15%.

Το πιο σημαντικό τεχνική παράμετροςΗ ηλιακή μπαταρία, η οποία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση ολόκληρης της εγκατάστασης, είναι η δική της χρήσιμη δύναμη. Καθορίζεται από την τάση και το ρεύμα εξόδου. Αυτές οι παράμετροι εξαρτώνται από την ένταση του ηλιακού φωτός που χτυπά την μπαταρία.

Ε.μ.φ. ( ηλεκτροκινητική δύναμη) των μεμονωμένων ηλιακών κυψελών δεν εξαρτάται από την περιοχή τους και μειώνεται όταν η μπαταρία θερμαίνεται από τον ήλιο, κατά περίπου 0,4% ανά 1 g. Γ. Το ρεύμα εξόδου εξαρτάται από την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και το μέγεθος των ηλιακών κυψελών. Όσο πιο φωτεινό είναι το ηλιακό φως, τόσο περισσότερο ρεύμα παράγεται από τα ηλιακά κύτταρα. Ρεύμα φόρτισηςκαι ισχύς εξόδου συννεφιασμένος καιρόςμειώνεται απότομα. Αυτό συμβαίνει με τη μείωση του ρεύματος που παρέχεται από την μπαταρία.

Εάν μια μπαταρία που φωτίζεται από τον ήλιο συνδέεται σε οποιοδήποτε φορτίο με αντίσταση Rн, τότε α ηλεκτρική ενέργεια I, η τιμή του οποίου καθορίζεται από την ποιότητα του φωτοηλεκτρικού μετατροπέα, την ένταση φωτισμού και την αντίσταση φορτίου. Η ισχύς Pн, η οποία απελευθερώνεται στο φορτίο, καθορίζεται από το προϊόν Pн = InUn, όπου Un είναι η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας.

Η μεγαλύτερη ισχύς απελευθερώνεται στο φορτίο σε μια ορισμένη βέλτιστη αντίσταση Ropt, η οποία αντιστοιχεί στην υψηλότερη απόδοση μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Κάθε μετατροπέας έχει τη δική του τιμή Ropt, η οποία εξαρτάται από την ποιότητα, το μέγεθος επιφάνεια εργασίαςκαι βαθμός φωτισμού.

Ηλιακή μπαταρίααποτελείται από μεμονωμένες ηλιακές κυψέλες που συνδέονται σε σειρά και παράλληλα με σκοπό την αύξηση των παραμέτρων εξόδου (ρεύμα, τάση και ισχύς). Στο σειριακή σύνδεσηστοιχεία αυξάνονται τάση εξόδου, με ρεύμα παράλληλης - εξόδου. Για να αυξηθεί τόσο το ρεύμα όσο και η τάση, συνδυάζονται αυτές οι δύο μέθοδοι σύνδεσης. Επιπλέον, με αυτή τη μέθοδο σύνδεσης, η αστοχία μιας από τις ηλιακές κυψέλες δεν οδηγεί σε αστοχία ολόκληρης της αλυσίδας, δηλ. αυξάνει την αξιοπιστία ολόκληρης της μπαταρίας.

Ετσι, Μια ηλιακή μπαταρία αποτελείται από ηλιακές κυψέλες συνδεδεμένες σε παράλληλη σειρά. Η τιμή του μέγιστου δυνατού ρεύματος που παρέχεται από την μπαταρία είναι ευθέως ανάλογη με τον αριθμό των παράλληλων συνδεδεμένων και το emf. - ηλιακά κύτταρα συνδεδεμένα σε σειρά. Έτσι, συνδυάζοντας τύπους σύνδεσης, συναρμολογείται μια μπαταρία με τις απαιτούμενες παραμέτρους.

Οι ηλιακές κυψέλες της μπαταρίας κλείνουν με διόδους. Συνήθως υπάρχουν 4 από αυτά - ένα για κάθε ¼ της μπαταρίας. Οι δίοδοι προστατεύουν μέρη της μπαταρίας από αστοχία που για κάποιο λόγο σκουραίνουν, δηλαδή εάν κάποια στιγμή το φως δεν πέσει πάνω τους. Η μπαταρία παράγει προσωρινά 25% λιγότερη ισχύ εξόδου από ό,τι όταν ο ήλιος φωτίζει κανονικά ολόκληρη την επιφάνεια της μπαταρίας.

Ελλείψει διόδων, αυτά Ηλιακά κύτταραθα υπερθερμανθεί και θα αποτύχει, αφού κατά το σκοτάδι μετατρέπονται σε τρέχοντες καταναλωτές (οι μπαταρίες αποφορτίζονται μέσω ηλιακών κυψελών) και όταν χρησιμοποιούνται διόδους, διακλαδίζονται και δεν ρέει ρεύμα μέσω αυτών. Οι δίοδοι πρέπει να είναι χαμηλής αντίστασης για να μειωθεί η πτώση τάσης σε αυτές. Για τους σκοπούς αυτούς στο ΠρόσφαταΧρησιμοποιούνται δίοδοι Schottky.

Η ηλεκτρική ενέργεια που προκύπτει αποθηκεύεται σε μπαταρίες και στη συνέχεια μεταφέρεται στο φορτίο. - χημικές πηγές ρεύματος. Η μπαταρία φορτίζεται όταν εφαρμόζεται σε αυτήν ένα δυναμικό που είναι μεγαλύτερο από την τάση της μπαταρίας.

Ο αριθμός των ηλιακών κυψελών που συνδέονται σε σειρά και παράλληλα πρέπει να είναι τέτοιος ώστε τάση λειτουργίαςΗ τάση που παρέχεται στις μπαταρίες, λαμβάνοντας υπόψη την πτώση τάσης στο κύκλωμα φόρτισης, υπερέβη ελαφρώς την τάση της μπαταρίας και το ρεύμα φορτίου της μπαταρίας παρείχε την απαιτούμενη ποσότητα ρεύματος φόρτισης.

Για παράδειγμα, για να φορτίσετε μια μπαταρία μολύβδου 12 V, πρέπει να έχετε μια ηλιακή μπαταρία που αποτελείται από 36 κυψέλες.

Σε αδύναμο ηλιακό φως, η φόρτιση της μπαταρίας μειώνεται και η μπαταρία χάνει ισχύ ηλεκτρική ενέργειαηλεκτρικός δέκτης, δηλ. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες λειτουργούν συνεχώς σε κατάσταση εκφόρτισης και επαναφόρτισης.

Αυτή η διαδικασία είναι ελεγχόμενη. Για κυκλική φόρτιση απαιτείται σταθερή πίεσηή σταθερό ρεύμα φόρτισης.

Όταν υπάρχει καλός φωτισμός, η μπαταρία φορτίζεται γρήγορα στο 90% της ονομαστικής χωρητικότητάς της και στη συνέχεια με χαμηλότερο ρυθμό φόρτισης μέχρι την πλήρη χωρητικότητα. Η εναλλαγή σε χαμηλότερο ρυθμό φόρτισης πραγματοποιείται από τον ελεγκτή φορτιστή.

Η πιο αποτελεσματική είναι η χρήση ειδικών μπαταριών (η μπαταρία χρησιμοποιεί θειικό οξύ ως ηλεκτρολύτη) και μπαταριών μολύβδου, οι οποίες κατασκευάζονται με την τεχνολογία AGM. Αυτές οι μπαταρίες δεν απαιτούν ειδικές συνθήκες εγκατάστασης και δεν απαιτούν συντήρηση. Η πιστοποιημένη διάρκεια ζωής τέτοιων μπαταριών είναι 10 - 12 χρόνια με βάθος εκφόρτισης όχι μεγαλύτερο από 20%. Οι μπαταρίες δεν πρέπει ποτέ να αποφορτίζονται κάτω από αυτήν την τιμή, διαφορετικά η διάρκεια ζωής τους θα μειωθεί δραστικά!

Η μπαταρία συνδέεται με τον ηλιακό πίνακα μέσω ενός ελεγκτή που ελέγχει τη φόρτισή του. Κατά τη φόρτιση της μπαταρίας σε πλήρης δύναμηΣτο ηλιακό πάνελ συνδέεται μια αντίσταση, η οποία απορροφά την υπερβολική ισχύ.

Για να μετατρέψετε την άμεση τάση από την μπαταρία σε εναλλασσόμενη τάση, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία των περισσότερων ηλεκτρικών δεκτών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ηλιακές μπαταρίες μαζί ειδικές συσκευές - .

Χωρίς τη χρήση μετατροπέα, μια ηλιακή μπαταρία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ηλεκτρικών δεκτών που λειτουργούν σε σταθερή τάση, συμπεριλαμβανομένης. διάφορος φορητός εξοπλισμός, πηγές φωτός εξοικονόμησης ενέργειας, για παράδειγμα, οι ίδιοι λαμπτήρες LED.

Η αποτελεσματική μετατροπή των ελεύθερων ακτίνων του ήλιου σε ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία κατοικιών και άλλων εγκαταστάσεων είναι το αγαπημένο όνειρο πολλών απολογητών της πράσινης ενέργειας.

Αλλά η αρχή λειτουργίας της ηλιακής μπαταρίας και η απόδοσή της είναι τέτοια που δεν χρειάζεται να μιλήσουμε για την υψηλή απόδοση τέτοιων συστημάτων ακόμα. Θα ήταν ωραίο να έχετε τη δική σας πρόσθετη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Δεν είναι? Επιπλέον, ακόμη και σήμερα στη Ρωσία, με τη βοήθεια ηλιακών συλλεκτών, ένας σημαντικός αριθμός ιδιωτικών νοικοκυριών τροφοδοτείται επιτυχώς με «δωρεάν» ηλεκτρική ενέργεια. Ακόμα δεν ξέρετε από πού να ξεκινήσετε;

Παρακάτω θα σας πούμε για τον σχεδιασμό και τις αρχές λειτουργίας ενός ηλιακού πάνελ, θα μάθετε από τι εξαρτάται η απόδοση ενός ηλιακού συστήματος. Και τα βίντεο που δημοσιεύονται στο άρθρο θα σας βοηθήσουν να συναρμολογήσετε ένα ηλιακό πάνελ από φωτοκύτταρα με τα χέρια σας.

Υπάρχουν πολλές αποχρώσεις και σύγχυση στο θέμα της "ηλιακής ενέργειας". Συχνά είναι δύσκολο για τους αρχάριους να καταλάβουν όλους τους άγνωστους όρους στην αρχή. Αλλά χωρίς αυτό, δεν είναι λογικό να ασχολούμαστε με την ηλιακή ενέργεια, αγοράζοντας εξοπλισμό για την παραγωγή «ηλιακού» ρεύματος.

Εν αγνοία σας, μπορείτε όχι μόνο να επιλέξετε λάθος πίνακα, αλλά και απλά να το κάψετε όταν το συνδέετε ή να εξάγετε πολύ λίγη ενέργεια από αυτό.

Η μέγιστη απόδοση από ένα ηλιακό πάνελ μπορεί να επιτευχθεί μόνο αν γνωρίζουμε πώς λειτουργεί, από ποια εξαρτήματα και συγκροτήματα αποτελείται και πώς είναι όλα σωστά συνδεδεμένα

Αρχικά, θα πρέπει να κατανοήσετε τους υπάρχοντες τύπους εξοπλισμού για την ηλιακή ενέργεια. Τα ηλιακά πάνελ και οι ηλιακοί συλλέκτες είναι δύο θεμελιωδώς διαφορετικές συσκευές. Και οι δύο μετατρέπουν την ενέργεια των ακτίνων του ήλιου.

Ωστόσο, στην πρώτη περίπτωση, ο καταναλωτής λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια στην έξοδο και στη δεύτερη, θερμική ενέργεια με τη μορφή θερμαινόμενου ψυκτικού.

Η δεύτερη απόχρωση είναι η έννοια του όρου "ηλιακή μπαταρία". Συνήθως, η λέξη "μπαταρία" αναφέρεται σε κάποιο είδος ηλεκτρικής συσκευής αποθήκευσης. Ή ένα μπανάλ καλοριφέρ θέρμανσης έρχεται στο μυαλό. Ωστόσο, στην περίπτωση των ηλιακών μπαταριών η κατάσταση είναι ριζικά διαφορετική. Δεν συσσωρεύουν τίποτα στον εαυτό τους.

Το ηλιακό πάνελ παράγει σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα. Για να το μετατρέψετε σε μεταβλητή (που χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή), πρέπει να υπάρχει ένας μετατροπέας στο κύκλωμα

Τα ηλιακά πάνελ έχουν σχεδιαστεί αποκλειστικά για να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Με τη σειρά του, συσσωρεύεται για να τροφοδοτεί το σπίτι με ηλεκτρισμό τη νύχτα, όταν ο ήλιος πέφτει κάτω από τον ορίζοντα, ήδη στις μπαταρίες που υπάρχουν επιπλέον στο κύκλωμα παροχής ενέργειας της εγκατάστασης.

Η μπαταρία εδώ εννοείται στο πλαίσιο ενός συγκεκριμένου συνόλου παρόμοιων εξαρτημάτων που συναρμολογούνται σε ένα ενιαίο σύνολο. Στην πραγματικότητα, είναι απλώς ένα πάνελ από πολλά πανομοιότυπα φωτοκύτταρα.

Εσωτερική δομή μιας ηλιακής μπαταρίας

Σταδιακά, τα ηλιακά πάνελ γίνονται φθηνότερα και πιο αποτελεσματικά. Τώρα χρησιμοποιούνται για την επαναφόρτιση μπαταριών σε λαμπτήρες δρόμου, smartphone, ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ιδιωτικές κατοικίες και σε δορυφόρους στο διάστημα. Άρχισαν μάλιστα να κατασκευάζουν πλήρεις σταθμούς ηλιακής ενέργειας (SPP) με μεγάλους όγκουςγενιά.

Μια ηλιακή μπαταρία αποτελείται από πολλά φωτοκύτταρα (PV φωτοβολταϊκοί μετατροπείς) που μετατρέπουν την ενέργεια των φωτονίων από τον ήλιο σε ηλεκτρική

Κάθε ηλιακή μπαταρία έχει σχεδιαστεί ως ένα μπλοκ ενός συγκεκριμένου αριθμού μονάδων, που συνδυάζουν φωτοκύτταρα ημιαγωγών συνδεδεμένα σε σειρά. Για να κατανοήσουμε τις αρχές λειτουργίας μιας τέτοιας μπαταρίας, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τη λειτουργία αυτού του τελικού συνδέσμου στη συσκευή ηλιακού πάνελ, που δημιουργήθηκε με βάση ημιαγωγούς.

Τύποι κρυστάλλων φωτοκυττάρων

Επιλογές FEP από διαφορετικές χημικά στοιχείαυπάρχει μεγάλο ποσό. Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά βασίζονται σε εξελίξεις αρχικά στάδια. Μέχρι στιγμής, μόνο πάνελ κατασκευασμένα από φωτοβολταϊκά στοιχεία με βάση το πυρίτιο παράγονται επί του παρόντος σε βιομηχανική κλίμακα.

Οι ημιαγωγοί πυριτίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλιακών κυψελών λόγω του χαμηλού κόστους τους

Ένα τυπικό φωτοκύτταρο σε ένα ηλιακό πάνελ είναι μια λεπτή γκοφρέτα κατασκευασμένη από δύο στρώματα πυριτίου, καθένα από τα οποία έχει τις δικές του φυσικές ιδιότητες. Αυτή είναι μια κλασική σύνδεση p-n ημιαγωγών με ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών.

Όταν τα φωτόνια χτυπούν το φωτοβολταϊκό στοιχείο ανάμεσα σε αυτά τα στρώματα ημιαγωγών, λόγω της ανομοιογένειας του κρυστάλλου, σχηματίζεται ένα φωτο-EMF πύλης, με αποτέλεσμα διαφορά δυναμικού και ρεύμα ηλεκτρονίων.

Οι γκοφρέτες πυριτίου των ηλιακών κυψελών διαφέρουν στην τεχνολογία κατασκευής σε:

1. Μονοκρυσταλλικό.
2. Πολυκρυσταλλικό.

Τα πρώτα έχουν υψηλότερη απόδοση, αλλά το κόστος παραγωγής τους είναι υψηλότερο από αυτό των δεύτερων. Εξωτερικά, μια επιλογή μπορεί να διακρίνεται από την άλλη σε ένα ηλιακό πάνελ από το σχήμα της.

Τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα έχουν ομοιογενή δομή, είναι κατασκευασμένα με τη μορφή τετραγώνων με κομμένες γωνίες. Αντίθετα, τα πολυκρυσταλλικά στοιχεία έχουν αυστηρά τετράγωνο σχήμα.

Οι πολυκρυστάλλοι λαμβάνονται με σταδιακή ψύξη του τηγμένου πυριτίου. Αυτή η μέθοδος είναι εξαιρετικά απλή, γι' αυτό και τέτοια φωτοκύτταρα είναι φθηνά.

Όμως η παραγωγικότητά τους όσον αφορά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακές ακτίνες σπάνια ξεπερνά το 15%. Αυτό οφείλεται στην «ακαθαρσία» των προκυπτόντων πλακών πυριτίου και στην εσωτερική τους δομή. Εδώ, όσο πιο καθαρό είναι το στρώμα p-πυριτίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του ηλιακού κυττάρου από αυτό.

Η καθαρότητα των μονοκρυστάλλων από αυτή την άποψη είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των πολυκρυσταλλικών αναλόγων. Κατασκευάζονται όχι από λιωμένο, αλλά από τεχνητά αναπτυγμένο στερεό κρύσταλλο πυριτίου. Ο συντελεστής φωτοηλεκτρικής μετατροπής τέτοιων ηλιακών κυψελών φτάνει ήδη το 20-22%.

Τα μεμονωμένα φωτοκύτταρα συναρμολογούνται σε μια κοινή μονάδα σε πλαίσιο αλουμινίου και για την προστασία τους καλύπτονται από πάνω με ανθεκτικό γυαλί, το οποίο δεν παρεμβαίνει σε καμία περίπτωση στις ακτίνες του ήλιου

Το επάνω στρώμα της πλάκας φωτοκυττάρων που βλέπει προς τον ήλιο είναι κατασκευασμένο από το ίδιο πυρίτιο, αλλά με την προσθήκη φωσφόρου. Είναι το τελευταίο που θα είναι η πηγή της περίσσειας ηλεκτρονίων στο σύστημα διασταύρωσης pn.

Αρχή λειτουργίας ηλιακού πάνελ

Όταν το ηλιακό φως πέφτει σε ένα φωτοκύτταρο, δημιουργούνται σε αυτό ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών χωρίς ισορροπία. Η περίσσεια ηλεκτρονίων και οπών μεταφέρονται εν μέρει μέσω της διασταύρωσης pn από το ένα στρώμα του ημιαγωγού στο άλλο.

Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται τάση στο εξωτερικό κύκλωμα. Σε αυτή την περίπτωση, ένας θετικός πόλος της πηγής ρεύματος σχηματίζεται στην επαφή του στρώματος p και ένας αρνητικός πόλος στο στρώμα n.

Η διαφορά δυναμικού (τάση) μεταξύ των επαφών του φωτοκυττάρου εμφανίζεται λόγω αλλαγής του αριθμού των «οπών» και των ηλεκτρονίων με διαφορετικές πλευρέςΔιασταύρωση p-n ως αποτέλεσμα ακτινοβολίας του στρώματος n με ηλιακές ακτίνες

Τα φωτοκύτταρα που συνδέονται με ένα εξωτερικό φορτίο με τη μορφή μπαταρίας σχηματίζουν έναν φαύλο κύκλο μαζί του. Ως αποτέλεσμα, το ηλιακό πάνελ λειτουργεί σαν ένα είδος τροχού κατά μήκος του οποίου τα ηλεκτρόνια «τρέχουν» μαζί μεταξύ των πρωτεϊνών. Και η μπαταρία σταδιακά αποκτά φόρτιση.

Οι τυπικοί φωτοβολταϊκοί μετατροπείς πυριτίου είναι κυψέλες μονής διασταύρωσης. Η ροή των ηλεκτρονίων σε αυτά συμβαίνει μόνο μέσω μιας σύνδεσης p-n με μια ζώνη αυτής της μετάβασης περιορισμένης σε ενέργεια φωτονίων.

Δηλαδή, κάθε τέτοιο φωτοκύτταρο είναι ικανό να παράγει ηλεκτρική ενέργεια μόνο από ένα στενό φάσμα ηλιακής ακτινοβολίας. Όλη η άλλη ενέργεια χάνεται. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η απόδοση του FEP είναι τόσο χαμηλή.

Να αυξηθεί Ηλιακή απόδοσημπαταρίες, στοιχεία ημιαγωγών πυριτίου για αυτά άρχισαν πρόσφατα να γίνονται πολλαπλών συνδέσεων (cascade). Υπάρχουν ήδη αρκετές μεταβάσεις στα νέα ηλιακά κύτταρα. Επιπλέον, καθένα από αυτά σε αυτόν τον καταρράκτη έχει σχεδιαστεί για το δικό του φάσμα ηλιακού φωτός.

Η συνολική απόδοση της μετατροπής φωτονίων σε ηλεκτρικό ρεύμα για τέτοια φωτοκύτταρα τελικά αυξάνεται. Αλλά η τιμή τους είναι πολύ υψηλότερη. Εδώ, είτε ευκολία κατασκευής με χαμηλό κόστος και χαμηλή απόδοση, είτε υψηλότερες αποδόσεις σε συνδυασμό με υψηλό κόστος.

Το ηλιακό πάνελ μπορεί να λειτουργήσει τόσο το καλοκαίρι όσο και το χειμώνα (χρειάζεται φως, όχι θερμότητα) - όσο λιγότερο νεφελώδης και όσο πιο φωτεινός λάμπει ο ήλιος, τόσο περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα θα παράγει το ηλιακό πάνελ

Κατά τη λειτουργία, το φωτοκύτταρο και ολόκληρη η μπαταρία θερμαίνονται σταδιακά. Όλη η ενέργεια που δεν χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος μετατρέπεται σε θερμότητα. Συχνά η θερμοκρασία στην επιφάνεια του ηλιακού πάνελ ανεβαίνει στους 50–55 0 C. Αλλά όσο υψηλότερη είναι, τόσο λιγότερο αποδοτική λειτουργεί το φωτοβολταϊκό στοιχείο.

Ως αποτέλεσμα, το ίδιο μοντέλο ηλιακής μπαταρίας παράγει λιγότερο ρεύμα σε ζεστό καιρό παρά σε κρύο καιρό. Τα φωτοκύτταρα δείχνουν μέγιστη απόδοση σε μια καθαρή χειμωνιάτικη μέρα. Υπάρχουν δύο παράγοντες που παίζουν εδώ - πολύς ήλιος και φυσική ψύξη.

Επιπλέον, εάν πέσει χιόνι στον πίνακα, θα συνεχίσει να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Επιπλέον, οι νιφάδες χιονιού δεν θα έχουν καν χρόνο να ξαπλώσουν πολύ πάνω του, αφού έχουν λιώσει από τη θερμότητα των θερμαινόμενων φωτοκυττάρων.

Απόδοση ηλιακής μπαταρίας

Ένα φωτοκύτταρο, ακόμη και το μεσημέρι με καθαρό καιρό, παράγει πολύ λίγη ηλεκτρική ενέργεια, αρκετή μόνο για τη λειτουργία ενός φακού LED.

Για να αυξηθεί η ισχύς εξόδου, πολλά ηλιακά κύτταρα συνδυάζονται σύμφωνα με παράλληλο κύκλωμαγια αύξηση της σταθερής τάσης και σε σειρά για αύξηση του ρεύματος.

Αποδοτικότητα ηλιακούς συλλέκτεςεξαρτάται από:

• θερμοκρασία του αέρα και της ίδιας της μπαταρίας.
• σωστή επιλογή αντίστασης φορτίου.
• γωνία πρόσπτωσης του ηλιακού φωτός.
• παρουσία/απουσία αντιανακλαστικής επίστρωσης.
• ισχύς φωτεινής ροής.

Όσο χαμηλότερη είναι η εξωτερική θερμοκρασία, τόσο πιο αποτελεσματικά λειτουργούν τα φωτοκύτταρα και η ηλιακή μπαταρία συνολικά. Όλα είναι απλά εδώ. Αλλά με τον υπολογισμό του φορτίου η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Θα πρέπει να επιλεγεί με βάση το ρεύμα που παρέχεται από τον πίνακα. Αλλά η αξία του ποικίλλει ανάλογα με τους καιρικούς παράγοντες.

Τα ηλιακά πάνελ παράγονται με τάση εξόδου που είναι πολλαπλάσιο των 12 V - εάν πρέπει να τροφοδοτηθούν 24 V στην μπαταρία, τότε δύο πάνελ θα πρέπει να συνδεθούν σε αυτήν παράλληλα

Η συνεχής παρακολούθηση των παραμέτρων μιας ηλιακής μπαταρίας και η χειροκίνητη ρύθμιση της λειτουργίας της είναι προβληματική. Για να γίνει αυτό, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσετε έναν ελεγκτή ελέγχου, ο οποίος αυτόματη λειτουργίαο ίδιος προσαρμόζει τις ρυθμίσεις του ηλιακού για να πετύχει μέγιστη απόδοσηκαι βέλτιστους τρόπους λειτουργίας.

Η ιδανική γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου σε μια ηλιακή μπαταρία είναι ευθεία. Ωστόσο, εάν η απόκλιση είναι εντός 30 μοιρών από την κάθετο, η απόδοση του πίνακα πέφτει μόνο κατά περίπου 5%. Αλλά με μια περαιτέρω αύξηση αυτής της γωνίας, ένα αυξανόμενο ποσοστό ηλιακής ακτινοβολίας θα ανακλάται, μειώνοντας έτσι την απόδοση του ηλιακού κυττάρου.

Εάν η μπαταρία απαιτείται να παράγει μέγιστη ενέργεια το καλοκαίρι, τότε θα πρέπει να προσανατολίζεται κάθετα στη μέση θέση του Ήλιου, την οποία καταλαμβάνει στις ισημερίες την άνοιξη και το φθινόπωρο.

Για την περιοχή της Μόσχας, αυτό είναι περίπου 40-45 μοίρες στον ορίζοντα. Εάν το μέγιστο χρειάζεται το χειμώνα, τότε το πάνελ πρέπει να τοποθετηθεί σε πιο κάθετη θέση.

Και κάτι ακόμα - η σκόνη και η βρωμιά μειώνουν σημαντικά την απόδοση των φωτοκυττάρων. Τα φωτόνια απλά δεν τα φτάνουν μέσα από ένα τέτοιο «βρώμικο» φράγμα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει τίποτα για να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα πάνελ πρέπει να πλένονται τακτικά ή να τοποθετούνται έτσι ώστε η σκόνη να ξεπλένεται από μόνη της από τη βροχή.

Ορισμένα ηλιακά πάνελ έχουν ενσωματωμένους φακούς για τη συγκέντρωση της ακτινοβολίας στο ηλιακό στοιχείο. Σε καθαρό καιρό αυτό οδηγεί σε αυξημένη απόδοση. Ωστόσο, σε βαριά σύννεφα, αυτοί οι φακοί προκαλούν μόνο κακό.

Εάν ένας συνηθισμένος πίνακας σε μια τέτοια κατάσταση συνεχίσει να παράγει ρεύμα, ακόμα κι αν μικρότερους όγκους, τότε το μοντέλο φακού θα σταματήσει να λειτουργεί σχεδόν εντελώς.

Τα πάνελ πρέπει να τοποθετηθούν έτσι ώστε να μην υπάρχουν δέντρα, κτίρια ή άλλα εμπόδια στη διαδρομή των ακτίνων του ήλιου.

Διάγραμμα τροφοδοσίας ηλιακής ενέργειας σπιτιού

Το ηλιακό σύστημα τροφοδοσίας περιλαμβάνει:

1. Ηλιακούς συλλέκτες.
2. Ελεγκτής.
3. Μπαταρίες.

Ο ελεγκτής σε αυτό το κύκλωμα προστατεύει τόσο τους ηλιακούς συλλέκτες όσο και τις μπαταρίες. Αφενός αποτρέπει τη ροή αντίστροφων ρευμάτων τη νύχτα και με συννεφιά και αφετέρου προστατεύει τις μπαταρίες από υπερβολική φόρτιση/εκφόρτιση.

Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για ηλιακούς συλλέκτες θα πρέπει να επιλέγονται ίδια σε ηλικία και χωρητικότητα, διαφορετικά η φόρτιση/εκφόρτιση θα γίνει άνισα, γεγονός που θα οδηγήσει σε απότομη μείωση της διάρκειας ζωής τους

Απαιτείται ένας μετατροπέας για τη μετατροπή 12, 24 ή 48 Volt DC σε 220 Volt AC. Μπαταρίες αυτοκινήτουΔεν συνιστάται η χρήση τους σε τέτοιο κύκλωμα λόγω της αδυναμίας τους να αντέχουν τις συχνές επαναφορτίσεις. Είναι καλύτερο να ξοδέψετε χρήματα και να αγοράσετε ειδικές μπαταρίες ηλίου AGM ή πλημμυρισμένες μπαταρίες OPzS.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Οι αρχές λειτουργίας και τα διαγράμματα σύνδεσης των ηλιακών συλλεκτών δεν είναι πολύ δύσκολο να κατανοηθούν. Και με τα υλικά βίντεο που έχουμε συλλέξει παρακάτω, θα είναι ακόμα πιο εύκολο να κατανοήσουμε όλες τις περιπλοκές της λειτουργίας και εγκατάστασης των ηλιακών συλλεκτών.

Είναι προσιτό και κατανοητό πώς λειτουργεί μια φωτοβολταϊκή ηλιακή μπαταρία, με όλες τις λεπτομέρειες:

Πώς λειτουργούν τα ηλιακά πάνελ:

Συναρμολόγηση ηλιακών πάνελ DIY από φωτοκύτταρα:

Κάθε στοιχείο στο ηλιακό σύστημα τροφοδοσίας ενός εξοχικού σπιτιού πρέπει να επιλεγεί σωστά. Αναπόφευκτες απώλειες ισχύος συμβαίνουν στις μπαταρίες, τους μετασχηματιστές και τον ελεγκτή. Και πρέπει να μειωθούν στο ελάχιστο, διαφορετικά η ήδη μάλλον χαμηλή απόδοση των ηλιακών συλλεκτών θα μειωθεί στο μηδέν.

Κάποτε χρησιμοποιούσαν καθρέφτες για να ζεστάνουν το νερό, αλλά τώρα δημιουργούν ολόκληρους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με ηλιακή ενέργεια. Ας δούμε την αρχή λειτουργίας μιας ηλιακής μπαταρίας και γιατί είναι τόσο αποτελεσματικές στην παραγωγή ενέργειας.

Φωτοηλεκτρικοί μετατροπείς ηλιακή ενέργεια(FEP) είναι το πλήρες όνομα των ηλιακών συλλεκτών. Οι αρχές λειτουργίας τους είναι γνωστές για περισσότερα από 30 χρόνια, αλλά άρχισαν να εφαρμόζονται ενεργά στην καθημερινή ζωή μόλις πριν από λίγα χρόνια. Για να επιλέξετε τα σωστά πάνελ για ένα εναλλακτικό σύστημα παροχής ενέργειας, είναι απαραίτητο να κατανοήσετε την αρχή της λειτουργίας τους.

Η αρχή λειτουργίας μιας ηλιακής μπαταρίας

Το πάνελ μετατροπέα αποτελείται από δύο λεπτές γκοφρέτες καθαρού πυριτίου στοιβαγμένες μεταξύ τους. Το βόριο εφαρμόζεται στη μία πλάκα και ο φώσφορος στη δεύτερη. Σε στρώματα επικαλυμμένα με φώσφορο, εμφανίζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια και σε στρώματα επικαλυμμένα με βόριο εμφανίζονται ηλεκτρόνια που λείπουν. Υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να μετακινούν σωματίδια και ένα ηλεκτρικό ρεύμα προκύπτει μεταξύ τους. Για να αφαιρέσετε το ρεύμα από τις πλάκες, συγκολλούνται με λεπτές λωρίδες από ειδικά επεξεργασμένο χαλκό. Μια γκοφρέτα σιλικόνης είναι αρκετή για να φορτίσετε έναν μικρό φακό. Κατά συνέπεια, όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια του πάνελ, τόσο περισσότερη ενέργεια παράγει.

Οι πλάκες μετάδοσης υπεριώδους ακτινοβολίας, συγκολλημένες μεταξύ τους, είναι πλαστικοποιημένες με μεμβράνη και στερεώνονται στο γυαλί. Τα συγκολλημένα στρώματα περικλείονται σε πλαίσιο αλουμινίου.

Αποδοτικότητα ηλιακών συλλεκτών

Η απόδοση των πάνελ μετατροπέα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες και για τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ δεν ξεπερνά το 25%, αν και τώρα, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα παρακολούθησης, είναι δυνατό να φτάσει το 40-50%. Αυτό το σύστημα είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε η μπαταρία να στρέφεται προς τον ήλιο. Η περιοχή της μπαταρίας επηρεάζει άμεσα την ισχύ της - τα πρώτα ηλιακά πάνελ που συναντήσαμε ήταν σε αριθμομηχανές. Για να εξασφαλιστεί η θέρμανση του νερού, θα απαιτηθούν τουλάχιστον έξι πάνελ εγκατεστημένα στην οροφή.

Η απόδοση εξαρτάται επίσης από το υλικό των μονάδων. Οι γκοφρέτες είναι κατασκευασμένες από μονοκρυσταλλικό, πολυκρυσταλλικό και άμορφο πυρίτιο και μεμβράνες. Τα πιο κοινά και δημοφιλή σήμερα (λόγω του προσιτού κόστους τους) είναι τα πάνελ λεπτής μεμβράνης. Είναι κατασκευασμένα από τα ίδια υλικά, αλλά είναι λίγο πιο ελαφριά, αν και είναι κατώτερα σε απόδοση. Η μέγιστη απόδοση είναι 25%.

Φωτοβολταϊκάσυστήματα

Για την παροχή στέγασης με ηλιακή ενέργεια, τα πάνελ από μόνα τους δεν αρκούν για αυτό θα χρειαστείτε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα (PVS). Υπάρχουν τρεις τύποι τέτοιων συστημάτων:

• αυτόνομους ηλιακούς σταθμούς– για μονοκατοικίες, σε μη οικιστικούς χώρους
• Το FES είναι συνδεδεμένο στο ηλεκτρικό δίκτυο– ορισμένες από τις συσκευές τροφοδοτούνται από την ηλιακή μονάδα παραγωγής ενέργειας και άλλες τροφοδοτούνται από το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας
• εφεδρικοί σταθμοί ηλιακής ενέργειας– χρησιμοποιείται μόνο σε περίπτωση διακοπής της κεντρικής παροχής ρεύματος.

Μια ηλιακή εγκατάσταση οποιουδήποτε τύπου αποτελείται απαραίτητα από καλώδια, έναν ελεγκτή, έναν μετατροπέα και μια μπαταρία.

Το μέλλον των ηλιακών συλλεκτών

Σύμφωνα με έρευνες οικολόγων και γεωλόγων, απομένουν ακόμη 100 χρόνια αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου Οι πηγές φυσικής ενέργειας (νερό, άνεμος και ήλιος) είναι ανεξάντλητες.

Στις προηγμένες ευρωπαϊκές χώρες, παροχή νέων κτιρίων εναλλακτική ενέργεια- η άμεση ευθύνη των προγραμματιστών από το 2007. Στη χώρα μας, αυτά τα έργα προωθούνται χάρη σε λάτρεις του περιβάλλοντος που συναρμολογούν χειροκίνητα FES από παλιοσίδερα. Αλλά υπάρχουν μόνο μερικά από αυτά, είναι αρκετά δύσκολο να τα φτιάξετε μόνοι σας.

Ορισμένοι Ουκρανοί κατασκευαστές (Avante, Atmosphere, ITnelcon of Ukraine, SINTEK, Techno-AS) ήδη παράγουν τέτοια πάνελ και εγκαθιστούν ηλιακούς σταθμούς σε όλη τη χώρα. Το κόστος των προϊόντων, δυστυχώς, είναι στο ίδιο εύρος με τις ξένες μάρκες (Buderus, Wolf, Rehau, Vaillant, Viessmann, Chromagen, Ferroli, Rucelf, Solver).

Με τις συνεχώς αυξανόμενες τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας, αναπόφευκτα αρχίζετε να σκέφτεστε τη χρήση φυσικών πηγών για τροφοδοσία. Μία από αυτές τις δυνατότητες είναι οι ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι ή τον κήπο σας. Εάν το επιθυμείτε, μπορούν να παρέχουν πλήρως όλες τις ανάγκες ακόμη και ενός μεγάλου σπιτιού.

Σχεδιασμός ηλιακού συστήματος τροφοδοσίας

Η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική είναι μια ιδέα πολύς καιρόςκράτησε τους επιστήμονες σε εγρήγορση. Με την ανακάλυψη των ιδιοτήτων των ημιαγωγών, αυτό κατέστη δυνατό. Τα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν κρυστάλλους πυριτίου. Όταν το ηλιακό φως τα χτυπά, σχηματίζεται σε αυτά μια κατευθυνόμενη κίνηση ηλεκτρονίων, η οποία ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν συνδέουμε επαρκή αριθμό τέτοιων κρυστάλλων, λαμβάνουμε αρκετά αξιοπρεπή ρεύματα: ένα πάνελ με εμβαδόν λίγο περισσότερο από ένα μέτρο (1,3-1,4 m2 με επαρκές επίπεδο φωτισμού μπορεί να παράγει έως και 270 W (τάση 24 V).

Δεδομένου ότι ο φωτισμός αλλάζει ανάλογα με τον καιρό και την ώρα της ημέρας, δεν είναι δυνατή η απευθείας σύνδεση συσκευών με ηλιακούς συλλέκτες. Χρειάζομαι ολόκληρο το σύστημα. Εκτός από τα ηλιακά πάνελ, χρειάζεστε:

• Μπαταρία. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, τα ηλιακά πάνελ παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα για το σπίτι ή το εξοχικό σπίτι. Δεν χρησιμοποιείται πάντα πλήρως. Η συσσωρευμένη ενέργεια καταναλώνεται σε κακές καιρικές συνθήκες.
• Ελεγκτής. Όχι υποχρεωτικό μέρος, αλλά επιθυμητό (αν έχετε αρκετά κεφάλαια). Παρακολουθεί το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας για να αποτρέψει την υπερφόρτιση ή την υπερφόρτιση μέγιστη χρέωση. Και οι δύο αυτές συνθήκες είναι επιζήμιες για την μπαταρία, επομένως η ύπαρξη ενός ελεγκτή παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Ο ελεγκτής παρέχει επίσης βέλτιστη λειτουργίαλειτουργία ηλιακών συλλεκτών.
• Μετατροπέας DC σε AC (inverter). Δεν είναι όλες οι συσκευές σχεδιασμένες για συνεχές ρεύμα. Πολλοί δουλεύουν από AC τάσηστα 220 βολτ. Ο μετατροπέας καθιστά δυνατή την απόκτηση τάσης 220-230 V.

Τα ηλιακά πάνελ για το σπίτι είναι μόνο μέρος του συστήματος

Εγκαθιστώντας ηλιακούς συλλέκτες για το σπίτι ή το εξοχικό σας, μπορείτε να γίνετε εντελώς ανεξάρτητοι από τον επίσημο προμηθευτή. Αλλά για αυτό πρέπει να έχετε ένας μεγάλος αριθμός απόμπαταρίες, ένας αριθμός μπαταριών. Ένα κιτ που παράγει 1,5 kW την ημέρα κοστίζει περίπου 1000 $. Αυτό είναι αρκετό για να καλύψει τις ανάγκες ενός εξοχικού ή μέρους του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού του σπιτιού. Ένα σετ ηλιακών συλλεκτών για την παραγωγή 4 kW ανά ημέρα κοστίζει περίπου 2.200 $, για 9 kW ανά ημέρα - 6.200 $. Δεδομένου ότι τα ηλιακά πάνελ για το σπίτι είναι ένα αρθρωτό σύστημα, μπορείτε να αγοράσετε μια εγκατάσταση που θα παρέχει μέρος των αναγκών, αυξάνοντας σταδιακά την παραγωγικότητά της.

Τύποι ηλιακών συλλεκτών

Με την αύξηση των τιμών της ενέργειας, η ιδέα της χρήσης ηλιακής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται όλο και πιο δημοφιλής. Επιπλέον, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, οι ηλιακοί μετατροπείς γίνονται πιο αποδοτικοί και, ταυτόχρονα, φθηνότεροι. Έτσι, εάν το επιθυμείτε, μπορείτε να καλύψετε τις ανάγκες σας τοποθετώντας ηλιακούς συλλέκτες. Αλλά συμβαίνουν ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ. Ας το καταλάβουμε.

Η ίδια η ηλιακή μπαταρία είναι ένας αριθμός φωτοκυττάρων που βρίσκονται σε ένα κοινό περίβλημα, που προστατεύεται από ένα διαφανές μπροστινό πάνελ. Για οικιακή χρήση, τα ηλιακά κύτταρα παράγονται με βάση το πυρίτιο, καθώς είναι σχετικά φθηνό και τα στοιχεία που βασίζονται σε αυτό έχουν καλή απόδοση (περίπου 20-24%). Τα μονοκρυσταλλικά, πολυκρυσταλλικά και λεπτής μεμβράνης (εύκαμπτα) ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονται με βάση κρυστάλλους πυριτίου. Ορισμένος αριθμός από αυτά τα φωτοκύτταρα είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένα μεταξύ τους (σειρά ή/και παράλληλα) και συνδέονται με ακροδέκτες που βρίσκονται στο περίβλημα.

Τα φωτοκύτταρα εγκαθίστανται σε κλειστό περίβλημα. Το περίβλημα της ηλιακής μπαταρίας είναι κατασκευασμένο από ανοδιωμένο αλουμίνιο. Είναι ελαφρύ και μη διαβρωτικό. Πρόσοψηκατασκευασμένο από ανθεκτικό γυαλί που πρέπει να αντέχει τα φορτία του χιονιού και του ανέμου. Επιπλέον, πρέπει να έχει ορισμένες οπτικές ιδιότητες - να έχει μέγιστη διαφάνεια για να μεταδίδει όσο το δυνατόν περισσότερες ακτίνες. Σε γενικές γραμμές, ένα σημαντικό ποσό ενέργειας χάνεται λόγω της ανάκλασης, επομένως οι απαιτήσεις για την ποιότητα του γυαλιού είναι υψηλές και επικαλύπτεται επίσης με μια αντιανακλαστική ένωση.

Τύποι φωτοκυττάρων για ηλιακούς συλλέκτες

Τα ηλιακά πάνελ για το σπίτι είναι κατασκευασμένα από τρεις τύπους κυψελών πυριτίου.

Εάν έχετε κεκλιμένη στέγη και η πρόσοψη βλέπει νότια ή ανατολικά, δεν έχει νόημα να σκεφτείτε πολύ τον χώρο που καταλαμβάνετε. Οι πολυκρυσταλλικές μονάδες μπορεί κάλλιστα να ταιριάζουν σε αυτό. Για την ίδια ποσότητα παραγόμενης ενέργειας, κοστίζουν ελαφρώς λιγότερο.

Πώς να επιλέξετε το σωστό σύστημα ηλιακών πάνελ για το σπίτι σας

Υπάρχουν κοινές παρανοήσεις που σας κάνουν να ξοδεύετε επιπλέον χρήματα για να αγοράσετε πάρα πολλά ακριβός εξοπλισμός. Ακολουθούν συστάσεις για το πώς να φτιάξετε σωστά ένα σύστημα τροφοδοσίας από ηλιακούς συλλέκτες και να μην ξοδέψετε επιπλέον χρήματα.

Τι να αγοράσω

Δεν είναι όλα τα εξαρτήματα μιας ηλιακής εγκατάστασης ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία. Μερικά μέρη μπορούν να γίνουν χωρίς. Χρησιμεύουν στην αύξηση της αξιοπιστίας, αλλά χωρίς αυτά το σύστημα είναι λειτουργικό. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι να αγοράσετε ηλιακούς συλλέκτες στο τέλος του χειμώνα, αρχές της άνοιξης. Πρώτον, ο καιρός αυτή τη στιγμή είναι εξαιρετικός, υπάρχουν πολλές ηλιόλουστες μέρες, το χιόνι αντανακλά τον ήλιο, αυξάνοντας τον συνολικό φωτισμό. Δεύτερον, αυτή τη στιγμή παραδοσιακά ανακοινώνονται εκπτώσεις. Οι παρακάτω είναι οι συμβουλές:

Εάν χρησιμοποιείτε μόνο αυτές τις συμβουλές και συνδέετε μόνο εξοπλισμό που λειτουργεί με σταθερή τάση, ένα σύστημα ηλιακών πάνελ για το σπίτι σας θα κοστίσει πολύ πιο μέτριο ποσό από το φθηνότερο κιτ. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Μπορείτε να αφήσετε μέρος του εξοπλισμού «για αργότερα» ή να το κάνετε εντελώς χωρίς αυτόν.

Τι μπορείτε να κάνετε χωρίς;

Το κόστος ενός σετ ηλιακών συλλεκτών για 1 kW ανά ημέρα είναι πάνω από χίλια δολάρια. Σημαντική επένδυση. Αναπόφευκτα θα αναρωτιέστε αν αξίζει τον κόπο και ποια θα είναι η περίοδος απόσβεσης. Με τις τρέχουσες τιμές, θα πρέπει να περιμένετε για περισσότερο από ένα χρόνο μέχρι να λάβετε τα χρήματά σας πίσω. Αλλά το κόστος μπορεί να μειωθεί. Όχι σε βάρος της ποιότητας, αλλά λόγω μιας ελαφριάς μείωσης της άνεσης λειτουργίας του συστήματος και λόγω μιας λογικής προσέγγισης στην επιλογή των εξαρτημάτων του.

Έτσι, εάν ο προϋπολογισμός σας είναι περιορισμένος, μπορείτε να τα βγάλετε πέρα ​​με πολλά ηλιακά πάνελ και μπαταρίες, η χωρητικότητα των οποίων είναι 20-25% υψηλότερη από τη μέγιστη φόρτιση των ηλιακών συλλεκτών. Για να παρακολουθήσετε την κατάσταση, αγοράστε ένα ρολόι αυτοκινήτου που μετρά επίσης την τάση. Αυτό θα σας γλιτώσει από το να χρειάζεται να μετράτε τη φόρτιση της μπαταρίας πολλές φορές την ημέρα. Αντίθετα, θα πρέπει να κοιτάτε το ρολόι σας από καιρό σε καιρό. Αυτό είναι όλο για την αρχή. Στο μέλλον, μπορείτε να αγοράσετε επιπλέον ηλιακούς συλλέκτες για το σπίτι σας και να αυξήσετε τον αριθμό των μπαταριών. Εάν θέλετε, μπορείτε να αγοράσετε έναν μετατροπέα.

Προσδιορισμός του μεγέθους και του αριθμού των φωτοκυττάρων

Τα καλά ηλιακά πάνελ για 12 βολτ θα πρέπει να έχουν 36 κύτταρα, για 24 βολτ - 72 ηλιακά κύτταρα. Αυτή η ποσότητα είναι η βέλτιστη. Με λιγότερα φωτοκύτταρα δεν θα λάβετε ποτέ το δηλωμένο ρεύμα. Και αυτή είναι η καλύτερη επιλογή.

Δεν πρέπει να αγοράζετε διπλούς ηλιακούς συλλέκτες - 72 και 144 στοιχεία, αντίστοιχα. Πρώτον, είναι πολύ μεγάλα, κάτι που είναι άβολο για τη μεταφορά. Δεύτερον, σε ασυνήθιστα χαμηλές θερμοκρασίες, τις οποίες βιώνουμε περιοδικά, είναι οι πρώτοι που αστοχούν. Το γεγονός είναι ότι η μεμβράνη πλαστικοποίησης μειώνεται σημαντικά σε μέγεθος σε κρύο καιρό. Σε μεγάλα πάνελ, λόγω υψηλής τάσης, ξεκολλάει ή και σπάει. Η διαφάνεια χάνεται και η παραγωγικότητα πέφτει καταστροφικά. Ο πίνακας επισκευάζεται.

Δεύτερος παράγοντας. Σε μεγαλύτερα πάνελ το πάχος του σώματος και του γυαλιού πρέπει να είναι μεγαλύτερο. Εξάλλου, ο άνεμος και τα φορτία χιονιού αυξάνονται. Αυτό όμως δεν γίνεται πάντα, καθώς η τιμή αυξάνεται σημαντικά. Εάν βλέπετε ένα διπλό πάνελ και η τιμή για αυτό είναι χαμηλότερη από ό, τι για δύο "κανονικά", είναι καλύτερα να ψάξετε για κάτι άλλο.

Για άλλη μια φορά, η καλύτερη επιλογή είναι ένα οικιακό ηλιακό πάνελ 12 volt που αποτελείται από 36 ηλιακές κυψέλες. Αυτό καλύτερη επιλογή, αποδεδειγμένο στην πράξη.

Τεχνικές προδιαγραφές: τι να αναζητήσετε

Τα πιστοποιημένα ηλιακά πάνελ δείχνουν πάντα το ρεύμα και την τάση λειτουργίας, καθώς και την τάση ανοιχτού κυκλώματος και το ρεύμα βραχυκυκλώματος. Αξίζει να ληφθεί υπόψη ότι όλες οι παράμετροι συνήθως υποδεικνύονται για θερμοκρασία +25°C. Σε μια ηλιόλουστη μέρα στην οροφή, η μπαταρία θερμαίνεται σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από αυτήν την τιμή. Αυτό εξηγεί την παρουσία υψηλότερης τάσης λειτουργίας.

Προσοχή επίσης στην τάση ανοιχτού κυκλώματος. Σε κανονικές μπαταρίες είναι περίπου 22 V. Και όλα θα ήταν καλά, αλλά εάν εκτελέσετε εργασίες στον εξοπλισμό χωρίς να αποσυνδέσετε τους ηλιακούς συλλέκτες, η τάση χωρίς φορτίο θα καταστρέψει τον μετατροπέα ή άλλο συνδεδεμένο εξοπλισμό που δεν έχει σχεδιαστεί για τέτοιου είδους Τάση. Επομένως, κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε εργασίας - εναλλαγή καλωδίων, σύνδεση/αποσύνδεση μπαταριών κ.λπ. κ.λπ. - το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να αποσυνδέσετε τους ηλιακούς συλλέκτες (αφαιρέστε τους ακροδέκτες). Έχοντας περάσει από το διάγραμμα, τα συνδέετε τελευταία. Αυτή η διαδικασία θα σας εξοικονομήσει πολλά νεύρα (και χρήματα).

Θήκη και γυαλί

Οι ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι έχουν σώμα αλουμινίου. Αυτό το μέταλλο δεν διαβρώνεται και έχει επαρκή αντοχή και είναι ελαφρύ σε βάρος. Ένα κανονικό σώμα πρέπει να συναρμολογηθεί από ένα προφίλ που περιέχει τουλάχιστον δύο ενισχυτικά. Επιπλέον, το γυαλί πρέπει να εισαχθεί σε μια ειδική αυλάκωση και να μην στερεωθεί στην κορυφή. Όλα αυτά είναι σημάδια κανονικής ποιότητας.

Όταν επιλέγετε ηλιακή μπαταρία, δώστε προσοχή στο γυαλί. Σε κανονικές μπαταρίες δεν είναι λεία, αλλά με υφή. Είναι τραχύ στην αφή, αν το τρίψετε με τα νύχια σας, μπορείτε να ακούσετε ένα θρόισμα. Επιπλέον, πρέπει να έχει επίστρωση υψηλής ποιότητας που ελαχιστοποιεί την αντανάκλαση. Αυτό σημαίνει ότι τίποτα δεν πρέπει να αντικατοπτρίζεται σε αυτό. Εάν οι αντανακλάσεις των γύρω αντικειμένων είναι ορατές σε οποιαδήποτε γωνία, είναι προτιμότερο να βρείτε ένα άλλο πάνελ.

Επιλογή της διατομής του καλωδίου και της λεπτότητας της ηλεκτρικής σύνδεσης

Οι ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι σας πρέπει να συνδέονται χρησιμοποιώντας ένα μονοπύρηνο χάλκινο καλώδιο. Η διατομή του πυρήνα του καλωδίου εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ της μονάδας και της μπαταρίας:

• απόσταση μικρότερη από 10 μέτρα:
  • 1,5 mm2 ανά ηλιακή μπαταρία 100 W.
  • για δύο μπαταρίες - 2,5 mm2.
  • τρεις μπαταρίες - 4,0 mm2.
• απόσταση μεγαλύτερη από 10 μέτρα:
  • για να συνδέσουμε ένα πάνελ παίρνουμε 2,5 mm2.
  • δύο - 4,0 mm2;
  • τρία - 6,0 mm2.

Μπορείτε να πάρετε μια μεγαλύτερη διατομή, αλλά όχι μικρότερη (θα υπάρξουν μεγάλες απώλειες, αλλά δεν τη χρειαζόμαστε). Κατά την αγορά καλωδίων, προσέξτε την πραγματική διατομή, καθώς σήμερα οι δηλωμένες διαστάσεις πολύ συχνά δεν αντιστοιχούν στις πραγματικές. Για να ελέγξετε, θα πρέπει να μετρήσετε τη διάμετρο και να υπολογίσετε τη διατομή (μπορείτε να διαβάσετε πώς να το κάνετε αυτό).

Κατά τη συναρμολόγηση του συστήματος, μπορείτε να σχεδιάσετε τα θετικά των ηλιακών συλλεκτών χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο πολλαπλών πυρήνων κατάλληλης διατομής και να χρησιμοποιήσετε ένα χοντρό καλώδιο για το αρνητικό. Πριν συνδέσουμε τις μπαταρίες, περνάμε όλα τα «συν» από διόδους ή συγκροτήματα διόδων με κοινή κάθοδο. Αυτό αποτρέπει το βραχυκύκλωμα της μπαταρίας (που θα μπορούσε να προκαλέσει πυρκαγιά) εάν τα καλώδια μεταξύ των μπαταριών και της μπαταρίας βραχυκυκλωθούν ή σπάσουν.

Οι δίοδοι χρησιμοποιούν τύπους SBL2040CT, PBYR040CT. Αν δεν βρείτε, μπορείτε να τα αφαιρέσετε από παλιά τροφοδοτικά προσωπικούς υπολογιστές. Συνήθως υπάρχουν SBL3040 ή παρόμοια. Συνιστάται να περάσετε μέσα από διόδους. Μην ξεχνάτε ότι ζεσταίνονται πολύ, επομένως πρέπει να τα τοποθετήσετε σε καλοριφέρ (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μόνο ένα).

Το σύστημα απαιτεί επίσης κιβώτιο ασφαλειών. Ένα για κάθε καταναλωτή. Συνδέουμε ολόκληρο το φορτίο μέσω αυτού του μπλοκ. Πρώτον, το σύστημα είναι ασφαλέστερο. Δεύτερον, εάν προκύψουν προβλήματα, είναι ευκολότερο να προσδιοριστεί η πηγή του (με καμένη ασφάλεια).

Ο ήλιος είναι μια ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με την καύση δέντρων ή τη θέρμανση νερού σε ηλιακούς θερμοσίφωνες, μετατρέποντας τη θερμότητα που προκύπτει σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν όμως συσκευές που μετατρέπουν απευθείας το ηλιακό φως σε ηλεκτρική. Αυτά είναι ηλιακά πάνελ.

Πεδίο εφαρμογής

Υπάρχουν τρεις τομείς για τη χρήση της ηλιακής ενέργειας:

• Εξοικονόμησης ενέργειας. Τα ηλιακά πάνελ σάς επιτρέπουν να εγκαταλείψετε την κεντρική παροχή ρεύματος ή να μειώσετε την κατανάλωσή του, καθώς και να πουλήσετε την περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας στην εταιρεία παροχής ρεύματος.
• Παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε εγκαταστάσεις στις οποίες η σύνδεση γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας είναι αδύνατη ή οικονομικά ασύμφορη. Αυτό θα μπορούσε να είναι ένα εξοχικό σπίτι ή ένα κυνηγετικό καταφύγιο που βρίσκεται μακριά από τα ηλεκτροφόρα καλώδια. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται επίσης για την τροφοδοσία λαμπτήρων σε απομακρυσμένες περιοχές του κήπου ή στάσεις λεωφορείων.
• Τροφοδοτικό για φορητές και φορητές συσκευές. Κατά την πεζοπορία, τα ταξίδια για ψάρεμα και άλλες παρόμοιες δραστηριότητες, υπάρχει ανάγκη φόρτισης τηλεφώνων, φωτογραφικών μηχανών και άλλων gadget. Τα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούνται επίσης για αυτό.

Τα ηλιακά πάνελ είναι βολικά στη χρήση όπου δεν μπορεί να τροφοδοτηθεί ηλεκτρική ενέργεια

Αρχή λειτουργίας

Τα στοιχεία ηλιακών κυψελών είναι γκοφρέτες πυριτίου πάχους 0,3 mm. Στην πλευρά που χτυπά το φως, προστίθεται βόριο στο πιάτο. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση υπερβολικού αριθμού ελεύθερων ηλεκτρονίων. Στην πίσω πλευρά προστίθεται φώσφορος, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό «οπών». Το όριο μεταξύ τους ονομάζεται διασταύρωση p-n. Όταν το φως χτυπά την πλάκα, "χτυπά" ηλεκτρόνια αντιθετη πλευρα. Έτσι εμφανίζεται μια διαφορά δυναμικού. Ανεξάρτητα από το μέγεθος του στοιχείου, ένα στοιχείο αναπτύσσει τάση 0,7 V. Για να αυξηθεί η τάση, συνδέονται σε σειρά και για να αυξηθεί το ρεύμα - παράλληλα.

Γνώμη ειδικού

Alexey Bartosh

Ειδικός στην επισκευή και συντήρηση ηλεκτρολογικού εξοπλισμού και βιομηχανικών ηλεκτρονικών.

Κάντε μια ερώτηση σε έναν ειδικό

Σε ορισμένα σχέδια, για να αυξηθεί η ισχύς, τοποθετήθηκαν φακοί πάνω από τα στοιχεία ή χρησιμοποιήθηκε ένα σύστημα καθρεφτών. Με τη μείωση του κόστους της μπαταρίας, τέτοιες συσκευές έχουν καταστεί παρωχημένες.

Η μέγιστη απόδοση του πίνακα και, κατά συνέπεια, η ισχύς, επιτυγχάνεται όταν το φως πέφτει υπό γωνία 90 μοιρών. Σε ορισμένες σταθερές συσκευές, η μπαταρία περιστρέφεται για να ακολουθεί τον ήλιο, αλλά αυτό αυξάνει σημαντικά το κόστος και κάνει το σχέδιο βαρύτερο.

Η αρχή λειτουργίας μιας ηλιακής μπαταρίας

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης μπαταριών

Τα ηλιακά πάνελ, όπως κάθε συσκευή, έχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που σχετίζονται με την αρχή της λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού.

Πλεονεκτήματα των ηλιακών συλλεκτών:

• Αυτονομία. Σας επιτρέπει να παρέχετε ηλεκτρική ενέργεια σε απομακρυσμένα κτίρια ή λαμπτήρες και εργασίες κινητές συσκευέςσε συνθήκες πεζοπορίας.
• Οικονομικός. Το φως από τον ήλιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για την οποία δεν χρειάζεται να πληρώσετε. Ως εκ τούτου, τα φωτοβολταϊκά συστήματα (φωτοβολταϊκά συστήματα) εξοφλούνται σε 10 χρόνια, που είναι μικρότερη από τη διάρκεια ζωής άνω των 30. Επιπλέον, 25–30 χρόνια είναι περίοδος εγγύησης, και το φωτοβολταϊκό θα συνεχίσει να λειτουργεί μετά από αυτό, αποφέροντας κέρδος στον ιδιοκτήτη. Φυσικά, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η περιοδική αντικατάσταση μετατροπέων και μπαταριών, αλλά παρόλα αυτά, η χρήση μιας τέτοιας μονάδας παραγωγής ενέργειας βοηθά στην εξοικονόμηση χρημάτων.
• Φιλικότητα προς το περιβάλλον. Κατά τη λειτουργία, οι συσκευές δεν μολύνουν το περιβάλλον και δεν κάνουν θόρυβο, σε αντίθεση με τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν με άλλους τύπους καυσίμων.

Εκτός από τα πλεονεκτήματά του, το FES έχει μειονεκτήματα:

• Υψηλή τιμή. Ένα τέτοιο σύστημα είναι αρκετά ακριβό, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη την τιμή των μπαταριών και των μετατροπέων.
• Μεγάλη περίοδος απόσβεσης. Τα κεφάλαια που επενδύονται σε ένα φωτοβολταϊκό εργοστάσιο θα αποδώσουν μόνο μετά από 10 χρόνια. Αυτό είναι περισσότερο από το μεγαλύτερο μέρος των άλλων επενδύσεων.
• Τα φωτοβολταϊκά συστήματα καταλαμβάνουν πολύ χώρο - ολόκληρη η οροφή και οι τοίχοι ενός κτιρίου. Αυτό παραβιάζει τον σχεδιασμό της δομής. Επιπλέον, μπαταρίες μεγάλη χωρητικότητακαταλαμβάνουν ένα ολόκληρο δωμάτιο.
• Ανώμαλη παραγωγή ενέργειας. Η ισχύς της συσκευής εξαρτάται από τον καιρό και την ώρα της ημέρας. Αυτό αντισταθμίζεται με την εγκατάσταση μπαταριών ή τη σύνδεση του συστήματος στο δίκτυο. Αυτό σας επιτρέπει να καλό καιρόκατά τη διάρκεια της ημέρας, πωλήστε την περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας στην ηλεκτρική εταιρεία και τη νύχτα, αντίθετα, συνδέστε τον εξοπλισμό στην κεντρική παροχή ρεύματος.

Τεχνικές προδιαγραφές: τι να αναζητήσετε

Η κύρια παράμετρος ενός συστήματος φωτοκυττάρων είναι η ισχύς. Η τάση μιας τέτοιας εγκατάστασης φτάνει στο μέγιστο σε έντονο φως και εξαρτάται από τον αριθμό των στοιχείων που συνδέονται σε σειρά, που σχεδόν σε όλα τα σχέδια είναι 36. Η ισχύς εξαρτάται από την περιοχή ενός στοιχείου και τον αριθμό των αλυσίδων των 36 τεμαχίων συνδέονται παράλληλα.

Εκτός από τις ίδιες τις μπαταρίες, είναι σημαντικό να επιλέξετε έναν ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας και έναν μετατροπέα που μετατρέπει τη φόρτιση της μπαταρίας σε τάση δικτύου, καθώς και τα ίδια τα πάνελ.

ΣΕ μπαταρίεςΥπάρχει ένα επιτρεπόμενο ρεύμα φόρτισης που δεν μπορεί να ξεπεραστεί, διαφορετικά το σύστημα θα αποτύχει. Γνωρίζοντας την τάση της μπαταρίας, είναι εύκολο να προσδιοριστεί η ισχύς που απαιτείται για τη φόρτιση. Πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την ισχύ του ηλιακού σταθμού, διαφορετικά σε μια ηλιόλουστη μέρα μέρος της ενέργειας θα μείνει αχρησιμοποίητο.

Ο ελεγκτής παρέχει φόρτιση στις μπαταρίες και πρέπει επίσης να έχει τη δύναμη να χρησιμοποιεί πλήρως την ενέργεια του ήλιου.

Ο εξοπλισμός που λαμβάνει ενέργεια από την ηλιακή εγκατάσταση συνδέεται με τον μετατροπέα, επομένως η ισχύς του πρέπει να αντιστοιχεί στη συνολική ισχύ των ηλεκτρικών συσκευών.

Τύποι ηλιακών συλλεκτών

Εκτός από το μέγεθος και την ισχύ, τα πάνελ διαφέρουν στον τρόπο κατασκευής τους από πυρίτιο. μεμονωμένα στοιχεία.

Εμφάνισημονο- και πολυκρυσταλλικά πάνελ

Μονοκρυσταλλικά στοιχεία πυριτίου

Τα ηλιακά κύτταρα από μονοκρυσταλλικό πυρίτιο έχουν τετράγωνο σχήμα με στρογγυλεμένες γωνίες. Αυτό οφείλεται στην τεχνολογία κατασκευής:

• ένας κυλινδρικός κρύσταλλος αναπτύσσεται από τηγμένο πυρίτιο υψηλού βαθμού καθαρότητας.
• μετά την ψύξη, οι άκρες του κυλίνδρου κόβονται και η βάση του κύκλου παίρνει το σχήμα τετραγώνου με στρογγυλεμένες γωνίες.
• το προκύπτον μπλοκ κόβεται σε πλάκες πάχους 0,3 mm.
• Το βόριο και ο φώσφορος προστίθενται στις πλάκες και οι λωρίδες επαφής είναι κολλημένες σε αυτές.
• Ένα στοιχείο μπαταρίας συναρμολογείται από έτοιμα στοιχεία.

Το έτοιμο κελί στερεώνεται στη βάση και καλύπτεται με γυαλί που μεταδίδει υπεριώδεις ακτίνες ή πλαστικοποιείται.

Τέτοιες συσκευές χαρακτηρίζονται από την υψηλότερη απόδοση και αξιοπιστία, επομένως εγκαθίστανται σε σημαντικά σημεία, για παράδειγμα, σε διαστημόπλοια.

Πολυκρυσταλλικά φωτοκύτταρα πυριτίου

Εκτός από στερεά κρυσταλλικά στοιχεία, υπάρχουν συσκευές στις οποίες τα ηλιακά κύτταρα είναι κατασκευασμένα από πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Η τεχνολογία παραγωγής είναι παρόμοια. Η κύρια διαφορά είναι ότι αντί για ένα στρογγυλό κρύσταλλο, χρησιμοποιείται ένα ορθογώνιο μπλοκ, που αποτελείται από μεγάλη ποσότηταμικρά κρύσταλλα διάφορες μορφέςκαι μεγέθη. Επομένως, τα στοιχεία έχουν ορθογώνιο ή τετράγωνο σχήμα.

Ως πρώτη ύλη λαμβάνονται απόβλητα από την παραγωγή μικροκυκλωμάτων και φωτοκυττάρων. Αυτό μειώνει το κόστος του τελικού προϊόντος, αλλά υποβαθμίζει την ποιότητά του. Τέτοιες συσκευές έχουν χαμηλότερη απόδοση - κατά μέσο όρο 18% έναντι 20–22% για τις μονοκρυσταλλικές μπαταρίες. Ωστόσο, το ζήτημα της επιλογής είναι αρκετά περίπλοκο. U διαφορετικών κατασκευαστώνη τιμή ενός κιλοβάτ ισχύος για μονοκρυσταλλικά και πολυκρυσταλλικά πάνελ μπορεί να είναι ίδια ή υπέρ οποιουδήποτε τύπου συσκευής.

Φωτοκύτταρα άμορφου πυριτίου

Τα τελευταία χρόνια, οι εύκαμπτες μπαταρίες, οι οποίες είναι ελαφρύτερες από τις άκαμπτες, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες. Η τεχνολογία κατασκευής τους διαφέρει από την τεχνολογία κατασκευής μονοκρυσταλλικών και πολυκρυσταλλικών πάνελ - λεπτά στρώματα πυριτίου με πρόσθετα ψεκάζονται σε μια εύκαμπτη βάση, συνήθως ένα φύλλο χάλυβα, μέχρι να επιτευχθεί το απαιτούμενο πάχος. Μετά από αυτό, τα φύλλα κόβονται, αγώγιμες λωρίδες είναι κολλημένες σε αυτά και ολόκληρη η δομή είναι πλαστικοποιημένη.

Ηλιακά κύτταρα άμορφου πυριτίου

Η απόδοση τέτοιων μπαταριών είναι περίπου 2 φορές μικρότερη από αυτή των άκαμπτων κατασκευών, ωστόσο, είναι ελαφρύτερες και πιο ανθεκτικές λόγω του γεγονότος ότι μπορούν να λυγίσουν.

Τέτοιες συσκευές είναι πιο ακριβές από τις συμβατικές, αλλά δεν υπάρχει εναλλακτική σε αυτές σε συνθήκες κάμπινγκ, όταν η ελαφρότητα και η αξιοπιστία είναι πρωταρχικής σημασίας. Τα πάνελ μπορούν να ραφτούν σε σκηνή ή σακίδιο και να φορτίζουν τις μπαταρίες ενώ κινείστε. Όταν διπλώνονται, τέτοιες συσκευές μοιάζουν με ένα βιβλίο ή ένα σχέδιο σε ρολό που μπορεί να τοποθετηθεί σε μια θήκη που μοιάζει με σωλήνα.

Εκτός από τη φόρτιση κινητών συσκευών εν κινήσει, εγκαθίστανται εύκαμπτα πάνελ σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα και ηλεκτρικά αεροπλάνα. Στην οροφή, τέτοιες συσκευές ακολουθούν τις καμπύλες των πλακιδίων και εάν χρησιμοποιείται γυαλί ως βάση, παίρνει μια φιμέ εμφάνιση και μπορεί να εισαχθεί σε παράθυρο σπιτιού ή θερμοκήπιο.

Ελεγκτής φόρτισης για ηλιακούς συλλέκτες

U απευθείας σύνδεσητα πάνελ της μπαταρίας έχουν μειονεκτήματα:

• Μια μπαταρία με ονομαστική τάση 12 V θα φορτίζει μόνο όταν η τάση στην έξοδο των φωτοκυττάρων φτάσει τα 14,4 V, που είναι κοντά στο μέγιστο. Αυτό σημαίνει ότι μέρος του χρόνου οι μπαταρίες δεν θα φορτίζονται.
• Η μέγιστη τάση των φωτοκυττάρων είναι 18 V. Σε αυτήν την τάση, το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας θα είναι πολύ υψηλό και θα αποτύχει γρήγορα.

Για να αποφύγετε αυτά τα προβλήματα, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε έναν ελεγκτή φόρτισης. Τα πιο συνηθισμένα σχέδια είναι τα PWM και MPRT.

Ελεγκτής φόρτισης PWM

Λειτουργία του ελεγκτή PWM ( διαμόρφωση πλάτους παλμού- Αγγλικά Η διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) διατηρεί σταθερή τάση εξόδου. Αυτό εξασφαλίζει τη μέγιστη φόρτιση της μπαταρίας και την προστατεύει από υπερθέρμανση κατά τη φόρτιση.

Ελεγκτής φόρτισης MPRT

Ο ελεγκτής MPPT (Maximum power point tracker) παρέχει μια τιμή τάσης και ρεύματος εξόδου που επιτρέπει τη μέγιστη χρήση του δυναμικού της ηλιακής μπαταρίας, ανεξάρτητα από τη φωτεινότητα του ηλιακού φωτός. Στο μειωμένη φωτεινότηταελαφρύ, αυξάνει την τάση εξόδου στο επίπεδο που απαιτείται για τη φόρτιση των μπαταριών.

Ένα τέτοιο σύστημα υπάρχει σε όλους τους σύγχρονους μετατροπείς και ελεγκτές φόρτισης

Τύποι μπαταριών που χρησιμοποιούνται σε μπαταρίες

Διαφορετικοί τύποι μπαταριών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ηλιακό πάνελ

Οι μπαταρίες είναι ένα σημαντικό στοιχείο του 24ωρου συστήματος ηλιακής τροφοδοσίας για ένα σπίτι.

Σε τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι μπαταριών:

• μίζα;
• γέλη;
• μπαταρίες AGM;
• πλημμυρισμένες (OPZS) και σφραγισμένες (OPZV) μπαταρίες.

Άλλοι τύποι μπαταριών, όπως αλκαλικές ή λιθίου, είναι ακριβοί και χρησιμοποιούνται σπάνια.

Όλοι αυτοί οι τύποι συσκευών πρέπει να λειτουργούν σε θερμοκρασίες από +15 έως +30 βαθμούς.

Μπαταρίες εκκίνησης

Ο πιο συνηθισμένος τύπος μπαταρίας. Είναι φθηνά, αλλά έχουν υψηλό ρεύμα αυτοεκφόρτισης. Επομένως, μετά από μερικές συννεφιασμένες ημέρες, οι μπαταρίες θα αποφορτιστούν ακόμη και χωρίς φορτίο.

Το μειονέκτημα τέτοιων συσκευών είναι ότι απελευθερώνεται αέριο κατά τη λειτουργία. Επομένως, πρέπει να εγκατασταθούν σε μη οικιστικό, καλά αεριζόμενο χώρο.

Επιπλέον, η διάρκεια ζωής τέτοιων μπαταριών είναι έως και 1,5 έτος, ειδικά με πολλαπλούς κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης. Επομένως, μακροπρόθεσμα, αυτές οι συσκευές θα είναι οι πιο ακριβές.

Μπαταρίες gel

Οι μπαταρίες gel είναι προϊόντα που δεν χρειάζονται συντήρηση. Δεν υπάρχει εκπομπή αερίων κατά τη λειτουργία, επομένως μπορούν να τοποθετηθούν σε σαλόνια και δωμάτια χωρίς εξαερισμό.

Τέτοιες συσκευές παρέχουν υψηλό ρεύμα εξόδου, έχουν υψηλή χωρητικότητα και χαμηλό ρεύμα αυτοεκφόρτισης.

Η έλλειψη τέτοιων συσκευών σε υψηλή τιμήκαι μικρή διάρκεια ζωής.

Μπαταρίες AGM

Αυτές οι μπαταρίες έχουν μικρή διάρκεια ζωής, ωστόσο, έχουν πολλά πλεονεκτήματα:

• καμία εκπομπή αερίων κατά τη λειτουργία.
• μικρό σε μέγεθος?
• ένας μεγάλος αριθμός (περίπου 600) κύκλοι φόρτισης-εκφόρτισης.
• γρήγορη (έως 8 ώρες) φόρτιση.
• λειτουργεί καλά ακόμα και όταν δεν είναι πλήρως φορτισμένο.

Μπαταρία AGM από μέσα

Πλημμυρισμένες (OPZS) και σφραγισμένες (OPZV) μπαταρίες

Τέτοιες συσκευές είναι οι πιο αξιόπιστες και έχουν τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Εχουν χαμηλό ρεύμααυτοεκφόρτιση και υψηλή ενεργειακή ένταση.

Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν τέτοιες συσκευές τις πιο δημοφιλείς για εγκατάσταση σε συστήματα φωτοκυττάρων.

Πώς να προσδιορίσετε το μέγεθος και τον αριθμό των φωτοκυττάρων;

Το απαιτούμενο μέγεθος και αριθμός φωτοκυττάρων εξαρτάται από την τάση, το ρεύμα και την ισχύ που θα αντληθεί από την μπαταρία. Η τάση ενός στοιχείου σε μια ηλιόλουστη μέρα είναι 0,5 V. Όταν έχει συννεφιά είναι πολύ χαμηλότερη. Επομένως, για τη φόρτιση μπαταριών 12 V, συνδέονται σε σειρά 36 φωτοκύτταρα. Αντίστοιχα, οι μπαταρίες 24 V απαιτούν 72 κυψέλες και ούτω καθεξής. Ο συνολικός αριθμός τους εξαρτάται από την περιοχή ενός στοιχείου και την απαιτούμενη ισχύ.

Ενας τετραγωνικό μέτροΗ περιοχή της μπαταρίας, λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση, μπορεί να παράγει περίπου 150 W. Πιο συγκεκριμένα, μπορεί να προσδιοριστεί από μετεωρολογικά βιβλία αναφοράς που δείχνουν την ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας στον τόπο εγκατάστασης ενός ηλιακού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής ή στο Διαδίκτυο. Η αποτελεσματικότητα της συσκευής αναφέρεται στο διαβατήριο.

Όταν φτιάχνετε φωτοβολταϊκά με τα χέρια σας, ο απαιτούμενος αριθμός στοιχείων καθορίζεται από την ισχύ ενός στοιχείου σε ένα δεδομένο κλίμα, λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση.

Ο υπολογισμός του αριθμού των ηλιακών συλλεκτών βασίζεται στην απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια

Αποδοτικότητα των ηλιακών συλλεκτών το χειμώνα

Παρά το γεγονός ότι ο ήλιος ανατέλλει χαμηλότερα το χειμώνα, η ροή του φωτός μειώνεται ελαφρώς, ειδικά μετά την πτώση του χιονιού.

Υπάρχουν τρεις κύριοι λόγοι για τους οποίους τα ηλιακά κύτταρα είναι λιγότερο αποδοτικά το χειμώνα:

• Η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων αλλάζει. Για να διατηρηθεί η ισχύς, η γωνία της μπαταρίας πρέπει να αλλάζει τουλάχιστον μία φορά τη σεζόν και κατά προτίμηση κάθε μήνα.
• Το χιόνι, ειδικά το βρεγμένο, κολλάει στην επιφάνεια της συσκευής. Πρέπει να αφαιρεθεί αμέσως μετά την πτώση.
• Το χειμώνα, υπάρχουν λιγότερες ώρες ημέρας και περισσότερες συννεφιασμένες μέρες. Είναι αδύνατο να το αλλάξετε αυτό, επομένως πρέπει να υπολογίσετε την ισχύ της μπαταρίας με βάση το χειμερινό ελάχιστο.

Κανόνες εγκατάστασης

Η μέγιστη ισχύς του πίνακα επιτυγχάνεται σε θέση στην οποία ακτίνες ηλίουπέφτουν κάθετα. Αυτό πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την εγκατάσταση. Είναι επίσης σημαντικό να λάβετε υπόψη ποια ώρα της ημέρας η συννεφιά είναι ελάχιστη. Εάν η γωνία της οροφής και η θέση της δεν πληρούν τις απαιτήσεις, μπορεί να διορθωθεί ρυθμίζοντας τη βάση.

Θα πρέπει να υπάρχει ένα διάκενο αέρα 15–20 εκατοστών μεταξύ της μπαταρίας και της οροφής. Αυτό είναι απαραίτητο για να επιτραπεί η ροή της βροχής και να αποφευχθεί η υπερθέρμανση.

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία δεν έχουν καλή απόδοση στη σκιά, επομένως θα πρέπει να αποφεύγετε να τα τοποθετείτε στη σκιά κτιρίων ή δέντρων.

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που κατασκευάζονται από ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι μια πολλά υποσχόμενη φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας. Η ευρεία χρήση τους θα λύσει προβλήματα με ελλείψεις ενέργειας, ρύπανση περιβάλλονκαι το φαινόμενο του θερμοκηπίου.