Принцип рада и уређај соларних панела

Принцип рада соларне батерије

Уређај је дизајниран да директно претвара сунчеве зраке у електричну енергију. Ова акција се назива фотоелектрични ефекат. Полупроводници (силицијумске плочице), које се користе за прављење елемената, имају позитивно и негативно наелектрисане електроне и састоје се од два слоја, н-слоја (-) и п-слоја (+). Вишак електрона под утицајем сунчеве светлости се избацује из слојева и заузима празна места у другом слоју. Ово узрокује да се слободни електрони стално крећу, крећући се са једне плоче на другу, стварајући електричну енергију која је ускладиштена у батерији.

Начин рада соларне батерије у великој мери зависи од њеног дизајна. Соларне ћелије су првобитно направљене од силицијума.И даље су веома популарни, али пошто је процес пречишћавања силицијума прилично напоран и скуп, развијају се модели са алтернативним фотоћелијама од једињења кадмијума, бакра, галијума и индијума, али су мање продуктивни.

Ефикасност соларних панела се повећала са развојем технологије. Данас је ова цифра са један одсто, колико је забележена почетком века, порасла на више од двадесет одсто. То нам данас омогућава да користимо панеле не само за домаће потребе, већ и за производњу.

Спецификације

Уређај соларне батерије је прилично једноставан и састоји се од неколико компоненти:

Директно соларне ћелије / соларни панел;

Инвертер који претвара једносмерну струју у наизменичну струју;

Контролер нивоа батерије.

Куповина батерија за соларне панеле треба да се заснива на потребним функцијама. Они складиште и дистрибуирају електричну енергију. Складиштење и потрошња се одвијају током дана, а ноћу се акумулирани набој само троши. Дакле, постоји константно и континуирано снабдевање енергијом.

Прекомерно пуњење и пражњење батерије ће скратити њен век трајања. Контролер пуњења соларне батерије аутоматски обуставља акумулацију енергије у батерији када достигне своје максималне параметре и искључује оптерећење уређаја када је јако испражњена.

(Тесла Повервалл - батерија соларног панела од 7 кВ - и кућно пуњење за електрична возила)

Мрежни инвертер за соларне панеле је најважнији елемент дизајна. Енергију добијену од сунчевих зрака претвара у наизменичну струју различитог капацитета.Као синхрони претварач, комбинује излазни напон електричне струје у фреквенцији и фази са стационарном мрежом.

Фотоћелије се могу повезати и серијски и паралелно. Последња опција повећава параметре снаге, напона и струје и омогућава уређају да ради чак и ако један елемент изгуби функционалност. Комбиновани модели се израђују помоћу обе шеме. Век трајања плоча је око 25 година.

Избор соларних панела за приватну кућу

Пре куповине соларних панела за приватну кућу, сазнајте:

• Дневна потрошња електричне енергије у просторији;
• Место за постављање панела (усмерено на југ, док на њима не би требало бити сенке и треба поставити одговарајући угао нагиба);
• Батерије се постављају у топлу просторију на овој температури до 25 степени Целзијуса;
• Узмите у обзир вршна оптерећења електричних уређаја;
• Сезонско или трајно коришћење система.

За регионе са високом светлосном активношћу, монокристалне батерије су најприкладније. За летњу резиденцију или личну парцелу, ако се планира сезонска употреба, микроморфни поликристални модели су најприкладнији. Релативно су јефтини, добро опажају дифузно, бочно светло и раде под углом по облачном времену.

Пример израчунавања

Приградско подручје троши 3-6 кВх електричне енергије, али ова цифра може бити већа када се користи велики број електричних уређаја или додатно осветљење код куће. Троспратна викендица троши од 20 до 50 кВх и више. На основу добијених информација направићемо калкулацију.

Енергетски интензитет викендице је 7 кВ (укључујући губитке). Ако се кућа налази на југу, где има довољно сунчеве светлости за снабдевање енергијом, тада ће бити потребно око 20 батерија. Радна снага једног панела је 400 вати. Ова количина је довољна за снабдевање енергијом приградског подручја у коме стално живи породица од 4-6 људи.

Инсталација

Када купујете производе одређене компаније, добијате детаљне дијаграме ожичења и упутства, а сами можете инсталирати беспрекидна напајања и соларне панеле. Али ако не желите да се бавите инсталацијом и конфигурацијом система или то никада раније нисте радили, онда поверите овај посао професионалцима.

Специјалисти излазе на градилиште и врше монтажу и пуштање у рад опреме у кратком року. У просеку, монтажа соларне електране траје од једног до четири дана, у зависности од сложености система, а беспрекидно напајање се инсталира у року од једног до два дана.

Монтажа соларних модула се одвија по унапред одобреној шеми, а све компоненте система; батерије, контролери пуњења и претварачи су инсталирани на погодном и приступачном месту за вас. Електрана се лако одржава. Соларни панели имају глатку површину од специјалног стакла, које не дозвољава акумулацију снега и прашине. Батерије које се користе за соларне системе не захтевају одржавање и имају животни век до 10 година.

Савети

Стручњаци дају неколико препорука како правилно поставити и повезати соларне панеле.

Најчешће се производи који користе алтернативне изворе енергије монтирају на кров или на зидове стамбене конструкције, ређе користе посебне поуздане носаче.

У сваком случају, било какве замрачења треба потпуно искључити, односно батерије треба да буду оријентисане тако да не падају у сенку високог дрвећа и суседних зграда.
Постављање сета плоча се врши у редовима, њихов распоред је паралелан, с тим у вези, изузетно је важно осигурати да виши редови не бацају сенку на оне испод. Овај захтев је веома важан, јер потпуно или делимично сенчење изазива смањење, па чак и потпуни прекид било какве производње енергије, осим тога, може доћи до ефекта формирања "обрнутих струја", што често узрокује квар опреме.

Правилна оријентација на сунчеву светлост је кључна за ефикасност и ефективност панела.

Веома је важно да површина прими све могуће УВ зраке. Правилна оријентација се израчунава на основу података о географској локацији зграде

На пример, ако су панели постављени на северној страни зграде, онда панели треба да буду оријентисани на југ.
Једнако важан је и укупни угао нагиба конструкције, такође је одређен географском оријентацијом конструкције.Стручњаци су израчунали да овај индикатор треба да одговара географској ширини локације куће, а пошто сунце, у зависности од доба године, неколико пута мења своју локацију изнад хоризонта, има смисла размислити о прилагођавању коначног угла уградње куће. батерије. Обично корекција не прелази 12 степени.

• Батерије морају бити постављене тако да им се омогући слободан приступ, јер ће их у хладном зимском периоду бити потребно повремено чистити од напада снега, ау топлој сезони - од мрља од кише, што значајно смањује ефикасност. коришћења батерија.
• До данас је у продаји много кинеских и европских модела соларних панела, који се разликују по цени, тако да свако може инсталирати модел који је оптималан за њихов буџет.

У закључку, треба напоменути да ће наша планета добити највећу корист од употребе соларних панела, јер овај извор енергије не наноси апсолутно никакву штету животној средини. Ако вам је, као потрошачу, стало до будућности наше Земље, потенцијала њених земљишних ресурса и очувања природних ресурса, онда су соларни панели најбољи избор.

Како поставити соларну батерију на кров куће, погледајте следећи видео.

Закључак на тему

Професионални приступ уградњи соларне електране омогућиће вам да узмете у обзир све факторе, нијансе и избегнете досадне грешке.

Општа правила за постављање соларних панела

Приликом постављања соларних панела потребно је узети у обзир 5 фактора, чија комбинација на крају одређује место и начин уградње:

1. Расипање топлоте
2. Схадов
3. Оријентација
4. Нагиб
5. Доступност услуге

Као што је горе поменуто, расипање топлоте игра важну улогу у одржавању перформанси батерија. Обавезно је оставити вентилациони размак између панела и равни уградње, а што је већи, то боље. Обично, када се монтира оквир или оквир за монтажу модула између панела и равни, остаје 5-10 центиметара. Максимална вентилација је обезбеђена када се монтира на посебан оквир или шипку.

Свака сенка која пада на батерију са дрвећа или зграда „искључује“ засенчену ћелију, што убрзава деградацију скупих монокристалних модула и потпуно зауставља производњу струје у поликристалним. Произвођачи нуде различите начине да минимизирају ризик од „вруће тачке“ због прекида електричног кола, што се мора узети у обзир приликом куповине. Али боље је инсталирати батерију на такав начин да "тврда" сенка не може ни на који начин пасти на њу. "Мека" сенка због магле, облака или смога не штети батерији, само смањује излазну снагу.

Батерију треба оријентисати на југ - тако да ће инсолација бити максимална. Сви остали начини уградње су компромиси и боље је не узети у обзир. Било би неразумно трошити десетине хиљада рубаља на куповину модула, али би било неразумно оријентисати батерију не на сунце. Карте инсолације за различите регионе Руске Федерације објављене су на Интернету и јавно су доступне. Централни појас Русије се углавном налази у 2. зони инсолације, где је од 1 кв. метара правилно инсталираног идеалног соларног модула може произвести до 3 кВх / дан.

Доступност батерије за брзо чишћење површине омогућава вам да извршите ову једноставну операцију без укључивања стручњака.Зими, површина мора бити ослобођена снега, лети - од прашине и прљавштине изазване ветром и кишом. Ако се у близини налази објекат у изградњи, површина модула ће се морати свакодневно чистити. Најлакши начин да то урадите је млазом воде из црева или било којом четком за чишћење прозора.

Како постићи максималну ефикасност

Када купујете соларне панеле за ваш дом, веома је важно да изаберете дизајн који може да обезбеди вашем дому довољно енергије. Верује се да је ефикасност соларних панела у облачном времену приближно 40 В по 1 квадратном метру на сат.

У ствари, по облачном времену, снага светлости на нивоу земље је приближно 200 вати по квадратном метру, али 40% сунчеве светлости чини инфрацрвено зрачење, на које соларни панели нису подложни. Такође је вредно узети у обзир да ефикасност батерије ретко прелази 25%.

Понекад енергија интензивне сунчеве светлости може да достигне 500 В по квадратном метру, али прорачуни треба да узму у обзир минималне цифре, што ће аутономни систем напајања учинити непрекидним.

Сваког дана сунце сија у просеку 9 сати, ако узмемо годишњи просек. У једном дану, квадратни метар површине претварача је способан да произведе 1 киловат електричне енергије. Ако становници куће троше око 20 киловата електричне енергије дневно, онда би минимална површина соларних панела требало да буде око 40 квадратних метара.

Међутим, такав показатељ потрошње електричне енергије у пракси је реткост. Станари ће по правилу користити до 10 кВ дневно.

Ако говоримо о томе да ли соларни панели раде зими, онда је вредно запамтити да је у ово доба године трајање дневног светла у великој мери смањено, али ако систем обезбедите моћним батеријама, тада би енергија примљена дневно требало да буде довољно, узимајући у обзир присуство резервне батерије.

Приликом избора соларне батерије веома је важно обратити пажњу на капацитет батерија. Ако су вам потребни соларни панели који раде ноћу, онда капацитет резервне батерије игра кључну улогу. Такође, уређај мора бити отпоран на често пуњење.

Такође, уређај мора бити отпоран на често пуњење.

Упркос чињеници да трошкови постављања соларних панела могу премашити милион рубаља, трошкови ће се исплатити у року од неколико година, јер је соларна енергија апсолутно бесплатна.

Како функционише соларна батерија

Сва жива бића на земљи настала су захваљујући сунчевој енергији. Сваке секунде огромна количина енергије долази на површину планете у облику сунчевог зрачења. Док сагоревамо хиљаде тона угља и нафтних деривата да бисмо загрејали своје домове, земље ближе екватору чаме на врућини. Коришћење енергије сунца за људске потребе је достојан задатак за радознале умове. У овом чланку ћемо размотрити дизајн директног претварача сунчеве светлости у електричну енергију - соларне ћелије.

Танка плочица се састоји од два слоја силицијума различитих физичких својстава. Унутрашњи слој је чисти монокристални силицијум са проводљивошћу рупа. Споља је прекривен врло танким слојем "загађеног" силицијума, на пример, са примесом фосфора.Чврсти метални контакт се примењује на задњу страну плоче. На граници н- и п-слојева, као резултат преливања наелектрисања, формирају се осиромашене зоне са некомпензованим позитивним запреминским набојем у н-слој и запремински негативни набој у п-слоју. Ове зоне заједно чине п-н спој.

Потенцијална баријера која настаје на споју спречава пролазак већинских носилаца наелектрисања, тј. електрона са стране п-слоја, али слободно пролазе мање носиоце у супротним смеровима. Ово својство п-н спојева одређује могућност добијања фото-емф при зрачењу соларних ћелија сунчевом светлошћу. Када је СЦ осветљен, апсорбовани фотони стварају неравнотежне парове електрон-рупа. Електрони генерисани у п-слоју у близини п-н споја приближавају се п-н споју и одводе се у н-област помоћу електричног поља које постоји у њему.

Слично томе, вишак рупа створен у н-слоју се делимично преноси на п-слој. Као резултат тога, н-слој добија додатни негативни набој, а п-слој добија позитиван. Иницијална контактна разлика потенцијала између п- и н-слоја полупроводника се смањује, а у спољашњем колу се појављује напон. Негативан пол извора струје одговара н-слоју, а п-слој позитивном.

Већина модерних соларних ћелија има један п-н спој. У таквом елементу, слободне носиоце наелектрисања стварају само они фотони чија је енергија већа или једнака појасу. Другим речима, фотоелектрични одговор једне спојне ћелије је ограничен на део сунчевог спектра чија је енергија већа од појаса, а фотони ниже енергије се не користе.Ово ограничење се може превазићи вишеслојним структурама од два или више СЦ-а са различитим размацима у појасу. Такви елементи се називају вишеспојници, каскада или тандем. Пошто раде са много већим делом соларног спектра, имају већу фотонапонску ефикасност конверзије. У типичној соларној ћелији са више спојева, појединачне фотонапонске ћелије су распоређене једна иза друге на такав начин да сунчева светлост прво удара у ћелију са највећим размаком, док се фотони са највећом енергијом апсорбују.

Батерије не раде од сунчеве светлости, већ од сунчеве светлости у принципу. Електромагнетно зрачење стиже на Земљу у било које доба године. Само у облачном времену производи се мање енергије. На пример, поставили смо аутономна светла на соларни погон. Наравно, постоје кратки периоди када батерије немају времена да се потпуно напуне. Али генерално, то се не дешава тако често током зиме.

Занимљиво је да чак и ако снег падне на соларни панел, он и даље наставља да претвара сунчеву енергију. А због чињенице да се фотоћелије загревају, сам снег се одмрзава. Принцип је исти као загревање стакла аутомобила.

Савршено зимско време за сунчани дан без облака. Понекад се у таквим данима чак могу уредити и рекорди генерација.

Зими, ефикасност соларног панела опада. У Москви и Московској области у просеку месечно производи 8 пута мање струје. Рецимо да је лети за рад фрижидера, рачунара и надземног осветљења код куће потребно 1 кВ енергије, а зими је боље да се залихе са 2 кВ ради поузданости.

Истовремено, на Далеком истоку, трајање сунчања је дуже, ефикасност је смањена за само један и по до два пута. И, наравно, што јужније, разлика између зиме и лета је мања.

Важан је и угао нагиба модула. Можете поставити универзални угао за целу годину. И можете мењати сваки пут, у зависности од сезоне. То не раде власници куће, већ стручњаци који одлазе на локацију.

Опције соларне везе

Соларни панели се састоје од неколико појединачних панела. Да би се повећали излазни параметри система у виду снаге, напона и струје, елементи се повезују једни са другима, примењујући законе физике.

Повезивање неколико панела један са другим може се извршити помоћу једне од три шеме за монтажу соларних панела:

• паралелно;
• доследан;
• помешан.

Паралелно коло подразумева међусобно повезивање терминала истог имена, у којима елементи имају два заједничка чвора конвергенције проводника и њихово гранање.

Са паралелним колом, плусеви су повезани на плусеве, а минуси на минусе, због чега се излазна струја повећава, а излазни напон остаје унутар 12 волти

Вредност максимално могуће излазне струје у паралелном колу је директно пропорционална броју повезаних елемената. Принципи за израчунавање количине дати су у чланку који препоручујемо.

Серијско коло укључује повезивање супротних полова: "плус" првог панела на "минус" другог. Преостали неискоришћени "плус" другог панела и "минус" прве батерије су повезани са контролером који се налази даље дуж кола.

Ова врста везе ствара услове за проток електричне струје, у којој постоји само један начин преноса енергетског носача од извора до потрошача.

Уз серијску везу, излазни напон се повећава и достиже 24 волта, што је довољно за напајање преносиве опреме, ЛЕД лампи и неких електричних пријемника

Серијско-паралелно или мешовито коло се најчешће користи када је потребно повезати неколико група батерија. Применом овог кола могу се повећати и напон и струја на излазу.

Са серијско-паралелном шемом повезивања, излазни напон достиже ознаку, чије су карактеристике најпогодније за решавање већине кућних задатака

Ова опција је такође корисна у смислу да у случају квара једног од структурних елемената система, остали повезујући ланци настављају да функционишу. Ово значајно повећава поузданост читавог система.

Галерија слика

Фотографија са

Повезивање соларних ћелија

Број панела у зависности од потреба

Серијско повезивање соларних уређаја

Директно повезивање на расветна тела

Принцип састављања комбинованог кола заснива се на чињеници да су уређаји унутар сваке групе повезани паралелно. А повезивање свих група у једном колу врши се узастопно.

Комбиновањем различитих врста веза, неће бити тешко саставити батерију са потребним параметрима. Главна ствар је да број повезаних ћелија треба да буде такав да радни напон који се напаја батеријама, узимајући у обзир његов пад у кругу за пуњење, премашује напон самих батерија, а струја оптерећења батерије истовремено време обезбеђује потребну количину струје пуњења.