Do niedawna pomysł zapewnienia domu niezależnego źródła energii elektrycznej wydawał się czymś fantastycznym i nierealnym. Obecnie taka możliwość pojawiła się dzięki specjalnym płytkom fotograficznym opracowanym przez naukowców i projektantów, które leżą u podstaw zasady baterii słonecznej. W Europie wielu właścicieli prywatnych domów już zainstalowało podobny sprzęt, a nawet sprzedaje otrzymaną nadwyżkę energii. Takie urządzenia mają zastosowanie w regionach, w których jest dużo słonecznych dni.

Ważne informacje o technologii

Jeśli przyjrzysz się szczegółowo baterii słonecznej, zasada działania nie jest trudna do zrozumienia. Poszczególne sekcje płyty fotograficznej zmieniają przewodnictwo w poszczególnych obszarach pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.

W rezultacie energia słoneczna jest przekształcana w energię elektryczną, którą można natychmiast wykorzystać w urządzeniach elektrycznych lub zgromadzić na wymiennych niezależnych mediach.

Aby zrozumieć ten proces bardziej szczegółowo, należy ocenić kilka ważnych aspektów :

  1. Bateria słoneczna to specjalny system konwerterów fotowoltaicznych, które tworzą wspólną strukturę i są połączone w określonej kolejności.
  2. Struktura fotokonwerterów składa się z dwóch warstw, które mogą różnić się rodzajem przewodnictwa.
  3. Do produkcji tych konwerterów stosuje się płytki krzemowe.
  4. Fosfor jest również dodawany do krzemu w warstwie typu n, co powoduje pojawienie się nadmiaru elektronów o ujemnie naładowanym indeksie.
  5. Warstwa typu p wykonana jest z krzemu i boru, co prowadzi do powstawania tzw. „Dziur”.
  6. Ostatecznie obie warstwy znajdują się między elektrodami o różnych ładunkach.

Zasada działania

Wielu ekologów nazywa te urządzenia źródłem energii przyszłości. Faktem jest, że poza produkcją samych urządzeń są przyjazne dla środowiska.

Panel z ładunkiem ujemnym jest poddawany działaniu światła ultrafioletowego, które przyczynia się do stopniowego tworzenia dodatkowych ujemnych elektronów i tzw. „Dziur”. Pole elektryczne w złączu pn zaczyna oddzielać dodatnio i ujemnie naładowane cząstki.

Pierwsze elementy przechodzą do górnej warstwy, a drugie do dolnej. Wynikiem jest różnica potencjałów lub stałe napięcie. Jeśli krótko opiszemy dalszy proces, fotokonwerter działa jak bateria. A gdy tylko na niego zadziała dodatkowe obciążenie, w obwodzie pojawia się prąd elektryczny, którego siła zależy od różnych czynników, w tym:

  1. Poziom nasłonecznienia.
  2. Rozmiar przetwornika.
  3. Rodzaj fotokomórki.
  4. Całkowita rezystancja urządzeń elektrycznych przymocowanych do panelu.

Widoki paneli

Obecnie powszechne są różne typy paneli słonecznych. Wśród nich:

  1. Poli i monokryształ.
  2. Amorficzny

Panele monokrystaliczne charakteryzują się niską produktywnością, ale są stosunkowo niedrogie, a zatem bardzo popularne . Jeśli konieczne jest wyposażenie dodatkowego układu zasilania w alternatywne źródło prądu, gdy główny jest wyłączony, zakup takiej opcji jest uzasadniony.

Polikryształy znajdują się w środkowej pozycji w tych dwóch parametrach. Takie panele można wykorzystać do zapewnienia scentralizowanego zasilania energią elektryczną w miejscach, w których z jakiegokolwiek powodu nie ma dostępu do systemu stacjonarnego.

Jeśli chodzi o panele amorficzne, wykazują maksymalną wydajność, ale to znacznie zwiększa koszt sprzętu. Amorficzny krzem występuje w urządzeniach tego typu. Warto zauważyć, że ich zakup jest nadal nierealistyczny, ponieważ technologia jest na etapie eksperymentalnego zastosowania.

Rola kontrolera w bateriach

Fotowoltaiczne konwertery energii słonecznej opisane powyżej mogą być godną alternatywą dla scentralizowanych systemów zasilania energią elektryczną, pod warunkiem, że nie będą już wyposażone w sterowniki regulujące stopień naładowania urządzenia.

Celem takich elementów jest efektywna redystrybucja otrzymanej energii, a następnie skierowanie jej do źródła zużycia . Ponadto te części są w stanie zaoszczędzić zapasy w akumulatorze.

Obecnie powszechne są różne typy sterowników, które mogą różnić się między sobą stopniem wzrostu ogólnej wydajności systemu.

Oprócz dużych, drogich paneli istnieje wiele dostępnych urządzeń w sprzedaży, które działają na tej samej zasadzie. Ostatnio popularność zyskały tak zwane lampy słoneczne, które są wykorzystywane do dekoracyjnego oświetlenia w projektowaniu krajobrazu .

Podobne urządzenia oświetleniowe działają na tej samej zasadzie: w górnej części znajduje się płyta fotograficzna. W słoneczny dzień ta część przechwytuje i przetwarza energię słoneczną, która jest następnie przechowywana w małej baterii umieszczonej u podstawy latarki. Urządzenie zużywa energię w nocy.

Amorficzne panele silikonowe

Produkty amorficzne wykonane z krzemu są szeroko stosowane. Każdy panel ma płyty wykonane ze stosu, tworzywa sztucznego lub folii, na których osadzona jest warstwa krzemu, która jest tworzona za pomocą technologii rozpylania cząstek w ośrodku próżniowym.

Wydajność jest znacznie niższa niż w innych typach, ponieważ wynosi tylko 6 procent. Ponadto warstwy krzemu są zdolne do blaknięcia na słońcu i po sześciu miesiącach eksploatacji tracą swoją skuteczność. W końcu spada o 15, a czasem o 20 procent. Żywotność takich urządzeń jest ograniczona do dwóch lat.

Baterie te mają pewne zalety, które czynią je bardzo popularnymi :

  1. Systemy są w stanie pracować nawet przy pochmurnej pogodzie.
  2. Ich koszt na tle zmodernizowanych produktów jest bardziej atrakcyjny.

Ostatnio hybrydowe fotokonwertery szybko zyskują popularność . Opierają się na mikrokryształach, które są umieszczane na amorficznym krzemie. Zgodnie z zasadą działania panele te są podobne do paneli polikrystalicznych, różniących się jedynie wyższymi mocami generowanego prądu, gdy są wystawione na rozproszone światło słoneczne, na przykład przy pochmurnej pogodzie lub o świcie.

Ponadto można je stosować nie tylko w bezpośrednim promieniowaniu ultrafioletowym, ale także w zakresie podczerwieni.

Konwertery filmowo-polimerowe

Są uważane za godną alternatywę dla produktów silikonowych i zasługują na wiodącą pozycję na liście najbardziej produktywnych paneli na rynku. Już z nazwy jasno wynika, że ​​takie baterie to folia składająca się z kilku warstw. Jest to sieć przewodników aluminiowych, warstwy polimerowej substancji czynnej, podłoża organicznego i filmu ochronnego.

Ogniwa słoneczne są ze sobą połączone i tworzą błonową baterię słoneczną typu rolkowego. W procesie produkcyjnym wykonuje się wielowarstwowe nałożenie fotokomórki na folię.

Takie urządzenia są lekkie i bardziej kompaktowe niż klasyczne modele silikonowe. Do produkcji nie trzeba używać drogich materiałów, a sam proces produkcji jest znacznie tańszy. W rezultacie panele rolowane są bardziej poszukiwane ze względu na ich niski koszt.

Jednak prosta zasada działania znacznie zmniejsza wskaźniki wydajności, dlatego jest to tylko 6 procent. Spośród minusów odnotowano również niewielką częstość występowania, ponieważ modele są wciąż w fazie eksperymentalnej i praktycznie nie są dostępne do ogólnego użytku.

Wśród istotnych zalet tej technologii jest możliwość zmiany rozmiaru baterii, dostosowując ją do dowolnych parametrów . Według ekspertów takie wynalazki wkrótce staną się bardzo popularne, dzięki czemu firmy będą mogły rozpocząć produkcję na dużą skalę.

Układ systemu grzewczego

Obecnie popularne stają się innowacyjne systemy grzewcze oparte na konwertorach słonecznych. Są to samodzielne urządzenia o unikalnym projekcie i parametrach technicznych, które różnią się od paneli słonecznych.

Kolektor służy jako główny element roboczy w systemach grzewczych, który odbiera światło słoneczne i automatycznie przekształca je w energię elektryczną . Powierzchnia takiej części wynosi od 30 do 70 metrów kwadratowych. Aby naprawić kolektor, musisz użyć dodatkowego sprzętu, a metalowe styki są używane do łączenia płyt ze sobą.

Kolejnym elementem słonecznego systemu grzewczego jest kocioł akumulacyjny . Zapewnia efektywne przekształcenie energii kinetycznej w ciepło i powoduje podgrzanie cieczy do 300 litrów. W niektórych przypadkach dodatkowe kotły na paliwo suche są wykorzystywane do utrzymania optymalnej temperatury wody.

Ostatnią jednostką takiego systemu są elementy podłogowe i ścienne, w których podgrzana woda krąży w rurach miedzianych. Ze względu na niską temperaturę początkową akumulatorów i równomierny transfer ciepła pomieszczenie jest wystarczająco szybko ogrzewane.

Aby zrozumieć, w jaki sposób domowe systemy grzewcze działają na panelach słonecznych, należy bardziej szczegółowo rozważyć zasadę ich działania.

Powstaje pewna różnica między wskaźnikami temperatury kolektora i elementu magazynującego. Płyn chłodzący, w roli której stosuje się wodę ze środkiem przeciw zamarzaniu, szybko krąży w układzie, w wyniku czego wytwarzana jest energia kinetyczna.

Po przejściu cieczy przez poszczególne warstwy układu otrzymana energia staje się ciepłem, które ogrzewa pomieszczenie. Ze względu na te cechy dom zawsze utrzymuje optymalny zakres temperatur niezależnie od pory dnia lub roku. Nawiasem mówiąc, rynek takich systemów stale się rozwija, więc w najbliższej przyszłości będą one dostępne dla każdej przeciętnej rodziny.

Jak działają systemy słoneczne

Jednak moc jednej fotokomórki nie wystarcza, aby zaspokoić większość potrzeb domowych, ponieważ nawet przy długim świetle dziennym nie jest ona w stanie wytworzyć niezbędnej ilości energii elektrycznej. Dlatego w celu zwiększenia mocy wyjściowej stosuje się kilka fotokonwerterów, które są połączone ze sobą w obwodzie równoległym. Rezultatem jest regularny wzrost stałego napięcia. Z kolei aktualna siła jest zwiększana sekwencyjnie.

Wydajność paneli słonecznych zależy od kilku czynników :

  1. Od temperatury powietrza i samego panelu.
  2. Od wyboru odpowiedniej odporności na obciążenie.
  3. Pod kątem padania promieni ultrafioletowych.
  4. Od obecności lub braku powłok antyrefleksyjnych.
  5. Od mocy promieniowania świetlnego.

Ważne jest, aby zrozumieć, że im niższa temperatura otoczenia, tym lepsza będzie fotokomórka i bateria słoneczna jako całość. Wszystko tutaj wyjaśnia prosta zasada. Ale jeśli chodzi o obliczanie obciążenia, w tym przypadku sytuacja wygląda na bardziej skomplikowaną. Wskaźniki te są wybierane z uwzględnieniem emitowanego prądu, ale jego wartość może się różnić w zależności od warunków pogodowych.

Ręczne monitorowanie zmieniających się parametrów baterii i ciągłe ich dostosowywanie jest problematyczne . Zamiast tego zaleca się wyposażenie systemu w automatyczny sterownik, który automatycznie zmieni parametry panelu słonecznego, dążąc do osiągnięcia maksymalnej wydajności i optymalnych konfiguracji.

Nauka udowodniła, że ​​idealny kąt padania promieni ultrafioletowych na heliobaterię jest bezpośredni. Ale jeśli zaobserwuje się odchylenie w promieniu 30 stopni, nie oczekuje się poważnych strat, ponieważ wydajność spada tylko o 5-10 procent. Jeśli kąt nadal się zmienia, sprawność ogniwa słonecznego znacznie spadnie.

Teraz wiesz, jak działają różne typy paneli słonecznych, które szybko przekształcają się z luksusowego przedmiotu w niezbędną część współczesnego życia.

panele słoneczne

Kategoria:

Technologia