Mogućnosti prelaska na alternativne izvore energije već nekoliko desetljeća razmatraju i djelomično provode zainteresirane tvrtke koje predstavljaju energetsku industriju. Visoki troškovi uvođenja novih sustava opskrbe energijom još nisu omogućili uspješan razvoj mnogih područja ove industrije, ali postoje i iznimke, koje uključuju generatore solarne energije.
U raznim varijantama, ovakvi izvori napajanja se koriste u specijaliziranim područjima, a posljednjih godina svoje su mjesto našli i u privatnom opskrbi električnom energijom. Optimalni format za tehničku implementaciju solarne baterije je ploča na fotoelektroničkim ćelijama, koja ne zauzima puno prostora, ali istovremeno opskrbljuje potrošača energijom u određenoj količini.
Pregled tehnologije
Različiti prirodni fenomeni mogu se koristiti kao izvor energije - od vjetra do protoka vode. Naravno, iEnergija Sunca, kao prirodni izvor svjetlosti i topline, ne može se ne smatrati izvorom za pretvorbu u običnu električnu energiju. Usput, energetska rasvjeta za vedrog dana može doseći 1020 W/m2, a to je opipljiv potencijal koji bi mogao naći praktičnu primjenu. Ostaje samo tehnološki provesti proces pretvorbe i isporuke energije. Za to se koriste solarni paneli.
Moduli ovog tipa sveobuhvatno obavljaju zadatke dobivanja, stabilizacije i akumulacije sunčeve svjetlosti. U sljedećim fazama rješavaju se zadaci njegove transformacije, akumulacije i distribucije među potrošačima. Do danas, glavni zadaci solarne energije nisu toliko u tehničkoj i strukturnoj organizaciji gore navedenih procesa, koliko u optimizaciji tehnologije kako bi se povećale performanse njezinih proizvoda.
Dizajn panela
U općem smislu, takav uređaj je prijemnik i akumulator sunčeve energije. Međutim, njegovo održavanje koristi cijelu skupinu komponenti, uključujući baterije, električne pretvarače, osigurače, regulatore snage, mehaniku za kontrolu položaja ploče, itd.
Ali u svakom slučaju, sustav solarnih panela temelji se na funkciji jednog glavnog elementa - modula koji izravno prima solarnu energiju. U najčešćoj verziji to su silicijeve mono- ili polikristalne oblatne, koje u kontekstu nalikuju višeslojnom kolaču. Ovo je tzvfotonaponske ćelije koje osiguravaju precizno pozicioniranje atoma, koji su pak uključeni u procese pretvorbe energije.
Klasifikacija solarnih panela prema vrsti solarnih ćelija
Kako su se razvijale tehnologije za proizvodnju ploča za primanje sunčeve energije, stručnjaci su eksperimentirali s materijalima za njihovu proizvodnju, određujući optimalna rješenja. Do danas se baterije ovog tipa proizvode od sljedećih elemenata:
- Silicij multikristalne oblatne. Strukturu materijala čini skupina monokristalnih silikonskih rešetki, što omogućuje kompenzaciju gubitaka energije na rubovima strukture, kao što je slučaj kod monokristalnih ploča. Kao rezultat toga, učinkovitost doseže 15% uz vijek trajanja uređaja do 25 godina.
- Paneli na polikristalnom siliciju. Još jedna alternativa jednostavnim monokristalnim solarnim panelima. Baterija na ovoj osnovi je manje produktivna, ali košta puno manje i daje više mogućnosti za projektiranje različitih oblika konstrukcije i njezine orijentacije.
- Amorfne silikonske ploče. Također je opcija male snage, ali je i najpristupačnija. Za potrošače s niskim energetskim potrebama, savršeno prihvatljivo rješenje.
- Uređaji s kadmij teluridom. Ovaj materijal se široko koristi u razvoju filmskih fotonaponskih ćelija čija je debljina sloja poluvodiča stotine mikrometara. Kadmij telurid ima prosječne performanse proizvodnje energije, ali sam proces proizvodnjestruja će u ovom slučaju biti jeftinija od standardnih silikonskih ploča.
- Baterije na bazi CIGS poluvodiča. U ovom slučaju koristi se kombinacija nekoliko materijala - galija, selena, indija i bakra. Također koristi faktor forme filma, ali s većim performansama od analoga kadmij telurida.
Kako uređaj radi
Nakon prijema solarne energije, daljnji tijek rada sustava može se odvijati prema različitim shemama, ovisno o projektnom rješenju. Postoje uglavnom dva načina korištenja opreme:
- Proizvedena električna energija pohranjuje se u spojenoj bateriji i paralelno je troše potrošači.
- Na putu od panela do baterije instaliran je inverter koji regulira potrošnju energije. Slična shema se koristi u slučajevima kada solarna baterija-panel djeluje kao pomoćni izvor energije koji pokriva samo dio potreba potrošača za električnom energijom.
U oba slučaja potrebno je organizirati električni krug s mogućnošću uvođenja solarnih fotoćelija. Konfiguracija veze može biti serijska ili paralelna. Prosječni ulazni napon može biti 180-354 V u odnosu na kućanske sustave. Opterećenje u ovom slučaju je 5 A.
Implementacija sustava upravljanja
Aktivan razvoj solarnih baterija odvijao se u razdoblju raširenog uvođenja upravljačkih mikrokontrolera u kompleksproizvodni procesi. Trenutno se takvi uređaji koriste i za automatizaciju raznih operacija u domaćoj sferi - dovoljno je napomenuti alarmne sustave i mehaniku upravljanja garažnim vratima.
Što se tiče solarnih panela, koriste se kontroleri s kapacitivnim senzorima koji omogućuju ne samo praćenje parametara rada funkcionalnih komponenti, već i kontrolu procesa punjenja baterija solarnih panela. Regulatori na osnovnoj razini nadziru prekidače, varistore i osigurače, ali mogu sudjelovati i u procesima promjene parametara istosmjernog napajanja krajnjih potrošača.
Savjeti za korištenje ploča
Prilikom kupnje solarne baterije preporučljivo je izvršiti sveobuhvatnu reviziju svih njezinih komponenti, a posebno fotoćelija, jer najmanje oštećenje ili tvornički kvar može radikalno utjecati na performanse cijelog sustava. Također, tijekom procesa ugradnje treba biti maksimalno oprezan, jer je struktura krhka i može se oštetiti bez posebne zaštite.
Montaža solarne baterije panelnog tipa vrši se na posebno pripremljenu podlogu s niskonaponskim lemilom. Važno je da prednji dio, u svakom slučaju, ne bude zaklonjen drvećem i drugim visokim predmetima. Za kontrolu je predviđen poseban ormar s automatizacijom i funkcionalnim blokovima. Od njega do krova gdje je postavljena ploča treba položiti izolirani komunikacijski put napajanja.
Kako napravitiDIY solarni panel?
Najprikladnija domaća shema je izrađena od drvenog okvira i elemenata od pleksiglasa. Kao podloga ploče može se koristiti iverica čiji su rubovi u obliku stranica oblikovani šipkom debljine 1-3 cm. Ulomci pleksiglasa malih dimenzija polažu se na površinu i učvršćuju na ljepilo prema princip saća. Zatim se struktura može zatvoriti čvrstim staklom, čvrsto je pričvrstiti duž kontura strana.
Solarni panel bi također trebao biti instaliran. Svojim vlastitim rukama to se radi na potpornoj metalnoj bazi s mogućnošću rotacije. Za njega možete pripremiti bazu okvira s pogonskim mehanizmom za okretanje u željenom rasponu. U tom slučaju također se mora uzeti u obzir opterećenje krovnog pokrivača. Poželjno je da je potporna baza ploče izravno spojena kroz krov na sustav rogova. U završnoj fazi potrebno je panel spojiti kroz vodiče s baterijom potrebne snage i po potrebi uvesti inverter u električnu mrežu za pretvaranje ulaznog napona.
Prednosti solarnih panela
Tehnologije za proizvodnju električne energije temeljene na principima pretvorbe sunčeve energije pružaju krajnjem korisniku mnoge prednosti, unatoč brojnim operativnim poteškoćama. Konkretno, najjednostavniji monokristalni solarni panel od 100 W može besplatno puniti bateriju od 12 V. Ali i takvi elementi postupno postaju stvar prošlosti, a zamjenjuju ih snažnigeneratori sposobni opsluživati energetski sustav kuće, zahtijevajući samo troškove održavanja. Istovremeno, možemo govoriti o ekološkoj čistoći izvora napajanja i autonomiji.
Izgledi za razvoj tehnologije
Temeljno važan korak u razvoju solarnog energetskog sustava bila je pojava alternativnih izvora energije napona do 220 V. Do sada su takvi sustavi još uvijek u fazi idejnog projektiranja, no u budućnosti, predmet za optimizaciju procesa za dobivanje početne energije ući će u segment masovne proizvodnje.
Glavne poteškoće s kojima se susreću projektanti su ravnomjerna akumulacija energetskog potencijala i smanjenje faktora ovisnosti generatora o vanjskim uvjetima. Na primjer, niska učinkovitost solarnih panela za kuću na razini od 15-20% uvelike je posljedica čimbenika uvjetno lošeg vremena, kada je opskrba energijom minimizirana.
Zaključak
Ako je prerano govoriti o integriranom opskrbi energijom privatne kuće solarnom energijom, onda je pokrivanje individualnih potreba za punjenje uređaja male snage ili održavanje učinkovitosti rasvjetnih uređaja takvim sredstvima sasvim realno. Štoviše, ruski proizvođači aktivno su uključeni u razvoj ovog područja, nudeći svoje proizvode prihvatljive kvalitete.
Neke tvrtke sastavljaju solarne panele od kineskih panela niske cijene na razini od 3-5 tisuća rubalja, ali pojavljuju se i potpuno vlastiti razvoji. Liderima domaćeg tržišta u tomeNiša se može pripisati tvrtki "Quantum", Hevel Solar i "Solnechny Veter". Postrojenja ovih poduzeća proizvode ne samo sustave male snage, već i učinkovita rješenja za industrijski rad.
