Соларна батерија - комбинација на фотоелектрични конвертори (фотоцели) - полупроводнички уреди кои директно ја претвораат сончевата енергија во директна електрична струја, за разлика од сончевите колектори кои произведуваат материјал за греење.
Различни уреди што овозможуваат претворање на сончевото зрачење во топлинска и електрична енергија се предмет на проучување на сончевата енергија (од грчки Хелиос. Ήλιος, Хелиос - Сонце). Производството на фотоволтаични ќелии и сончеви колектори се развива во различни насоки. Сончевите панели доаѓаат во различни големини: од вградени микрокалкулатори до автомобили и згради поставени на покривот.
Приказна
Во 1842 година, Александар Едмонд Бекерел го открил ефектот на претворање на светлината во електрична енергија. Чарлс Фритс започна со употреба на селен за да ја претвори светлината во електрична енергија. Првите прототипови на соларни панели ги создаде италијанскиот фотохемичар acакомо Луиџи Чамичан.
25 март 1948 година, експертите од „Ла лаборатории“ најавија создавање на првите силиконски соларни панели за производство на електрична струја. Ова откритие е направено од тројца вработени во компанијата - Калвин Саутер Фулер (Калвин Саутер Фулер), Дарил Чапин (Дарил Чапин) и eralералд Пирсон (eralералд Пирсон). Веќе по 10 години, на 17 март 1958 година, во САД беше лансиран сателитот со употреба на соларни батерии, „Авангард-1“. На 15.05.1958 година, СССР беше лансиран и сателитот со употреба на соларни батерии „Спутник-3“.
Што треба да знаете за соларни панели
„Сончевата батерија“ е израз што подразбира збир на неколку соларни ќелии, чија основа се полупроводнички материјали кои директно ја претвораат енергијата на сонцето во директна струја. Оваа постапка се нарекува фотоелектричен ефект. Откако контролата на овој микрофизички феномен беше совладана на лабораториско ниво, индустријата владееше и со производство на силиконски соларни модули. Ефикасност на соларни панели - 18-22%. Врската на фотоцелите во нив е сериска и паралелна.
Рамката на која се наоѓаат е изработена од диелектричен материјал.
Шемата за поврзување на соларни панели за летна куќа и приватна куќа. Правилното функционирање на системот е под влијание на правилниот избор на сите компоненти на колото на електраната. Патеката по која патувале фотоните од Сонцето до Земјата зависи од квалитетот на модулите што ја сочинуваат сончевата батерија.
Бидејќи паднале во оваа стапица за светло зрачење, тие стануваат дел од електрично коло со директна струја. Понатаму, во зависност од задачата, акумулираната енергија се акумулира во батериите или тие се претвораат во наизменична електрична струја што напојува сокети од 220 V
Видови на соларни панели
Врз основа на видот што се користи за производство на силиконски полупроводници, модулите на соларни панели се поделени во две категории: поликристална , единечен кристал .
Првите се во форма на рамен плоштад со разновидна површина, поради присуството на нелистарни кристали. Се топи силикон за нивно производство. Прво, суровините се истураат во посебни форми, а потоа блоковите добиени со топење се сечат на квадратни плочи. За време на производниот процес, стопената силиконска маса е подложена на постепено ладење.
Монокристалните панели се поефикасни и произведуваат повеќе енергија со иста големина, но поликристалните панели се поевтини.Модулот се состои од 36 или 72 поликристални плочи. Панел се состои од збир на такви јазли. Технологијата е релативно едноставна, не вклучува употреба на скапа опрема и не бара големи финансиски инвестиции. Минусот на овие модули е еден - ефикасноста не надминува 18%.
Доминантната побарувачка за нив се објаснува со фактот дека тие се поевтини. За разлика од претходните, површината на еднокристалните панели е хомогена. Овие се тенки плочи кои се визуелно препознатливи како квадратно сечење на аглите. За да се добијат нив, вештачки се одгледува силиконски кристал. Сончевите ќелии што се користат во овој случај се состојат од силиконски цилиндри.
Со кастрење силиконски инготи од сите страни, подобрените се перформансите. Овој процес е скап, но продуктивен. Ефикасноста на единечните кристални елементи може да достигне 22%. Нивната цена е повисока од онаа на поликристалинот во регионот од 10%.
Што е соларна батерија?
Сончевата батерија (SB) е неколку фотоволтаични модули комбинирани во еден уред користејќи електрични проводници.
И ако батеријата се состои од модули (кои исто така се нарекуваат панели), тогаш секој модул е формиран од неколку соларни ќелии (кои се нарекуваат клетки). Сончевата ќелија е клучен елемент што е во срцето на батериите и на целата соларни инсталации.
На фотографијата се прикажани соларни ќелии со различни формати.
Но, собранието на фотоволтаични панели.
Во пракса, фотоволтаичните ќелии се користат во комбинација со дополнителна опрема, која служи за конвертирање на струјата, за нејзино акумулирање и последователно распределување меѓу потрошувачите. Следниве уреди се вклучени во комплетот за домашна соларна енергија:
- Фотоволтаичните панели се главниот елемент на системот што генерира електрична енергија кога сончевата светлина ја погоди.
- Батерија што се полни е уред за складирање на енергија што им овозможува на потрошувачите да им се обезбеди алтернативна електрична енергија дури и во оние часови кога СБ не ја произведува (на пример, во текот на ноќта).
- Контролер - уред кој е одговорен за навремено полнење на батерии, додека ги заштитува батериите од полнење и длабоко празнење.
- Инвертерот е конвертор на електрична енергија што ви овозможува да примате наизменична струја на излезот со потребната фреквенција и напон.
Шематски, системот за напојување соларна енергија е како што следи.
Шемата е прилично едноставна, но за да може ефективно да работи, потребно е правилно да се пресметаат параметрите за работа на сите уреди што се вклучени во него.
Елементи и принцип на работа на соларни панели
Задачата на сончевата батерија е трансформација на енергијата на сончевите зраци во електрична енергија, која ги храни домаќинствата и индустриските уреди. Работата на сончевата електрана во принцип се изведува според истата шема како и конвенционалната.
Сончевиот панел се состои од 5 елементи. Првата компонента на сончевата инсталација се фото-панели.
Полупроводничките уреди од кои тие се составени директно ја претвораат енергијата на небесното тело во постојана електрична струја. И моќноста и напонот на сончевите панели можат да бидат различни, но секогаш повеќекратна од 12 V. Сончевата батерија е збирка модуларни единици. Пронајдете батерии на места достапни за директна сончева светлина.
За регулирање и контрола на работата на сончевите панели, уредите како што се батерија, инвертер и контролер се вклучени во колото. Батеријата ја исполнува својата традиционална улога во системот - се чува во електрична енергија. Ова се случува за време на работата на електричните апарати за домаќинство од централизирана мрежа и кога се појавува вишок електрична енергија при напојување на куќата целосно од сончевиот модул.
Енергетската продавница го снабдува колото со таква количина електрична енергија, така што стабилниот напон постојано се одржува во него. Како по правило, пар батерии е вклучен во колото - основно и резервна копија. Првиот, откако акумулирал електрична енергија, веднаш ја испраќа до електричната мрежа.
Вториот се откажува од акумулираната енергија само по пад на напон во мрежата. Најчесто, потребата за резервна батерија се појавува при светло сончево време или во текот на ноќта кога фото-панелите не можат да работат.
Правилната шема за поврзување на соларни панели Еден вид посредник помеѓу сончевиот панел и батериите е контролорот. Овој електронски уред има функција што го контролира полнењето и празнењето на батеријата, како и контролирање на овој процес.
Во различни периоди од денот, една површина на површината се озрачува од сонцето на различни начини. Затоа, излезот на напон од страна на панелот исто така се менува. За да ја полните батеријата во нормални граници, потребен е напон, чија вредност е ограничена на одреден опсег. Сончевиот колектор ја елиминира неправилноста предизвикана од изолација. Присуството на таков уред исклучува да ја полните батеријата со нејзиното последователно вриење. Исто така, контролорот нема да дозволи намалување на снабдувањето со енергија под утврдената норма, што гарантира сигурна работа на целиот енергетски систем.
Пресметка на фотоволтаични панели
Првото нешто што треба да знаете кога планирате да го пресметате дизајнот на фотоволтаични конвертори (соларни панели) е количината на електрична енергија што ќе ја троши опремата поврзана со соларни панели. Сумирајќи ја номиналната моќност на идните потрошувачи на соларна енергија, која се мери во вати (W или kW), можеме да ја извлечеме просечната месечна стапка на потрошувачка на електрична енергија - W * h (kW * h). И потребната моќност на сончевата батерија (W) ќе биде одредена врз основа на добиената вредност.
На пример, разгледајте список на електрична опрема што може да обезбеди енергија од мала соларна централа со капацитет од 250 вати.
Табелата е земена од местото на еден од производителите на соларни панели.
Постои неусогласеност помеѓу дневната потрошувачка на енергија од 950 W * h (0,95 kWh) и моќноста на сончевата батерија од 250 W, што треба континуирано да генерира 6 kWh на ден за време на континуирано работење (што е многу повеќе од наведените потреби). Но, бидејќи зборуваме конкретно за соларни панели, треба да се запомни дека овие уреди можат да ја развиваат својата моќност со табличка, само во текот на денот (од околу 9 до 16 часа), па дури и тогаш во еден јасен ден. Во облачно време, производството на електрична енергија исто така значително паѓа. И наутро и навечер, количината на електрична енергија произведена од батеријата не надминува 20-30% од просечните дневни стапки. Покрај тоа, номиналната моќност може да се добие од секоја ќелија само ако има оптимални услови за ова.
Зошто е оценета батеријата од 60 вати, и дава 30? Вредноста на 60 W е фиксирана од производителите на ќелии за време на изолација на 1000 W / m² и температура на батеријата од 25 степени. Нема такви услови на земјата, а уште повеќе во централна Русија.
Сето ова се зема предвид кога одредена резерва на енергија е поставена во дизајнот на соларни панели.
Сега ајде да разговараме од каде потекнува индикаторот за моќност - 250 kW. Наведениот параметар ги зема предвид сите корекции за нерамномерност на сончевото зрачење и претставува просечен податок заснован на практични експерименти. Имено: мерење на моќноста под различни работни услови на батериите и пресметување на нејзината просечна дневна вредност.
Кога го знаете обемот на потрошувачка, изберете фотоволтаични ќелии врз основа на потребната моќност на модулите: на секои 100W модули произведуваат 400-500 Wh * h на ден.
Одиме понатаму: знаејќи ја просечната дневна побарувачка за електрична енергија, можеме да ги пресметаме потребната сончева енергија и бројот на работни ќелии во една фотоволтаична табла.
При извршување на понатамошни пресметки, ќе се фокусираме на податоците од табелата што веќе ни е позната. Значи, да претпоставиме дека вкупната потрошувачка на енергија е приближно 1 kWh на ден (0,95 kWh). Како што веќе знаеме, ќе ни треба соларна батерија со номинална моќност од најмалку 250 вати.
Да претпоставиме дека планирате да користите фотоволтаични ќелии со номинална моќност од 1,75 W за да ги соберете работните модули (моќноста на секоја клетка е одредена од производот на тековната јачина и напон што ги создава сончевата ќелија). Моќноста на 144 клетки комбинирани во четири стандардни модули (по 36 клетки) ќе биде еднаква на 252 вати. Во просек, со таква батерија ќе добиваме 1 - 1,26 kWh електрична енергија дневно, или 30 - 38 kWh месечно. Но, тоа е во убави летни денови, во зима дури и овие вредности не можат да се добијат секогаш. Покрај тоа, во северните ширини, резултатот може да биде малку понизок, а на југ - повисок.
Постојат соларни панели - 3,45 kW. Тие работат паралелно со мрежата, така што ефикасноста е максимална можна:
Овие податоци се малку над просекот, затоа што сонцето беше поголемо од вообичаеното. Ако циклонот трае, тогаш производството во зимскиот месец не смее да надмине 100-150 kW * h.
Прикажаните вредности се киловати, кои можат да се добијат директно од соларни панели. Колку енергија ќе достигне до крајните потрошувачи - зависи од карактеристиките на дополнителната опрема вградена во системот за напојување. Themе разговараме за нив подоцна.
Како што можете да видите, бројот на соларни ќелии потребни за да се добие одредена моќност може да се пресмета само приближно. За поточни пресметки, се препорачува да користите специјални програми и калкулатори на Интернет соларна енергија за да се утврди потребната моќност на батеријата во зависност од многу параметри (вклучувајќи ја и географската локација на вашата страница).
Ако за прв пат не беше можно правилно да се пресметаат фотоволтаичните панели (и непрофесионалците многу често се среќаваат со сличен проблем), ова не е важно. Исчезната моќност секогаш може да се направи со инсталирање на неколку дополнителни фотоцели.
Постојат три типа на уреди:
Вклучено исклучено - уреди што ја поврзуваат или исклучуваат батеријата со сончевата батерија, во зависност од нивото на напон на нејзините терминали. Нивото на полнење е стабилно чувано на 70%.
PWM контролер - модулацијата ви овозможува да постигнете 100% полнење на батеријата во последната фаза на полнење.
МРИ - овие уреди ги претвораат параметрите на добиената енергија од соларни панели во најпогодни за полнење на батеријата, зголемувајќи ја нејзината ефикасност до 30%.
Инвертер - единица која ја претвора директната струја примена од соларни модули во наизменичен напон од 220 V.
Ова е точно потенцијалната разлика што работи за повеќето типови апарати за домаќинство. Инвертерите се достапни во три верзии: самостојни, мрежни, хибридни. Првите не контактираат со надворешната електрична мрежа. На мрежата (мрежа) функционира само со централизирана мрежа.
Покрај функцијата за конверзија, ваквите инвертори можат да ја прилагодат тековната амплитуда, напонската фреквенција и другите мрежни параметри. Хибриден (хибриден) инвертер има функции на самостојна и мрежна опрема. Кога работи централното напојување, потребна е максимална моќност од сончевата батерија, и ако општата мрежа е исклучена, таа работи целосно автономно.
Сорти на фотоволтаични клетки
Со помош на ова поглавје, ќе се обидеме да ги растераме заблудите во однос на предностите и недостатоците на најчестите фотоволтаични ќелии. Ова ќе ви го олесни изборот на вистинскиот уред. Монокристални и поликристални силиконски модули за соларни ќелии се широко користени денес.
Ова е како изгледа стандардна соларна ќелија (ќелија) на единечен кристален модул, која може точно да се разликува со заоблени агли.
Подолу е фотографија од поликристална ќелија.
Кој модул е подобар? Корисниците на FORUMHOUSE активно расправаат за ова.Некој верува дека поликристалните модули работат поефикасно во облачно време, додека монокристалните панели покажуваат одлични перформанси во сончеви денови.
Имам моно - 175 вати на сонце под 230 вати. Но, јас ги одбивам и се обраќам кон поликристали. Затоа што кога небото е јасно, барем истурете електрична енергија од кој било кристал, но кога е облачно, моето воопшто не работи.
Во овој случај, секогаш ќе има противници кои, по спроведувањето практични мерења, целосно ја побиваат презентираната изјава.
Напротив: поликристалите се многу чувствителни на затемнување. Веднаш штом мал облак поминува низ сонцето, тој веднаш влијае на количината на создадена струја. Напонот, патем, практично не се менува. Еднокристалниот панел се однесува постабилно. Со добро осветлување, двата панели се однесуваат многу добро: декларираната моќност на двата панели е 50W, и двете од овие 50W се даваат. Оттука гледаме како исчезнува митот дека монопанелите даваат поголема моќност во добра светлина.
Втората изјава се однесува на животот на фотоволтаичните клетки: поликристалите стареат побрзо од клеточните клетки. Размислете за официјалната статистика: стандардниот век на траење на еднокристалните панели е 30 години (некои производители тврдат дека ваквите модули можат да траат до 50 години). Во исто време, периодот на ефективно работење на поликристални панели не надминува 20 години.
Навистина, моќноста на сончевите панели (дури и со многу висок квалитет) се намалува за одреден дел од процент (0,67% - 0,71%) со секоја година на работа. Во исто време, во првата година на работа, нивната моќ може веднаш да се намали за 2% и 3% (за еднокристални и поликристални панели, соодветно). Како што можете да видите, постои разлика, но таа е незначителна. И ако сметате дека презентираните индикатори во голема мерка зависат од квалитетот на фотоволтаичните модули, тогаш разликата може целосно да се игнорира. Покрај тоа, постојат случаи кога ефтини еднокристални панели направени од несовесни производители изгубиле до 20% од својата моќ во првата година од работењето. Заклучок: колку е посигурен производителот на PV модули, толку се трајни неговите производи.
Многу корисници на нашиот портал тврдат дека единечните кристални модули се секогаш поскапи од поликристалните. За повеќето производители, разликата во цената (во смисла на една вати произведена моќност) е всушност забележлива, што го прави купувањето на поликристални елементи попривлечно. Не може да се расправа со ова, но не може да се расправа со фактот дека ефикасноста на еднокристалните панели е поголема од онаа на поликристалите. Затоа, со иста моќ на работните модули, поликристалните батерии ќе имаат голема површина. Со други зборови, освојувајќи по цена, купувачот на поликристални елементи може да изгуби во област, што доколку има недостаток на слободен простор за инсталација на СБ, може да го лиши од таква очигледна корист.
За вообичаени единечни кристали, ефикасноста, во просек, е 17% -18%, за поли - околу 15%. Разликата е од 2% -3%. Сепак, во однос на областа, оваа разлика е 12% -17%. Со аморфни панели, разликата е уште појасна: со нивната ефикасност од 8-10%, еднокристален панел може да биде половина од аморфниот.
Аморфните панели се друг вид на фотоволтаични ќелии кои сè уште не станале доволно популарни, и покрај нивните очигледни предности: низок коефициент на загуба на енергија со зголемување на температурата, можност за производство на електрична енергија дури и при многу слаба осветленост, релативна евтина цена на една kW произведена енергија и така натаму . И една од причините за ниската популарност лежи во нивната многу ограничена ефикасност. Аморфните модули се нарекуваат и флексибилни модули. Флексибилната структура во голема мера го олеснува нивното инсталирање, расклопување и складирање.
Не знам кој го рекламира овој аморфен. Нивната ефикасност е мала, тие зафаќаат речиси двојно повеќе простор, додека со возраста, ефикасноста, како кристална, се намалува. Класичните модули се дизајнирани за 25 години работење со загуба на ефикасност од 20%. Аморфните досега имаат само еден плус: тие изгледаат како црно стакло (можете да ја покриете целата фасада со такви).
Избор на работни артикли за изградба на соларни панели, пред сè, треба да се фокусирате на угледот на нивниот производител. На крајот на краиштата, нивните вистински карактеристики на изведба зависат од квалитетот. Исто така, не треба да се губи од вид условите под кои ќе се изврши инсталацијата на соларни модули: ако просторот наменет за инсталација на соларни панели е ограничен, препорачливо е да се користат единечни кристали. Ако нема недостаток на слободен простор, тогаш обрнете внимание на поликристални или аморфни панели. Вториот може да биде дури и попрактичен од кристалните панели.
Со купување на готови панели од производителите, можете многу да ја поедноставите задачата за градење соларни панели. За оние кои претпочитаат да создадат сè со свои раце, процесот на производство на соларни модули ќе биде опишан во продолжение на овој напис. Исто така, во блиска иднина планираме да разговараме за критериумите со кои да избереме батерии, контролори и инвертори - уреди без кои ниту една соларна батерија не може да работи целосно. Останете подесени за ажурирања во нашата содржина.
На фотографијата се прикажани 2 панели: домашна еден кристал 180 W (лево) и поликристална од производителот 100 W (десно).
Можете да дознаете за најпопуларните алтернативни извори на енергија во соодветната тема, отворени за дискусија на нашиот портал. Во делот за изградба на автономна куќа, можете да научите многу интересни работи за алтернативната енергија и сончевите панели, особено. Едно мало видео ќе раскаже за главните елементи на стандардна соларна централа и за карактеристиките на инсталирање на соларни панели.
Видови модули на соларен панел
Соларни панели-модули се склопуваат од соларни ќелии, инаку - фотоелектрични конвертори. ПЕС од два типа пронашле широка употреба.
Тие се разликуваат во видовите на силиконски полупроводник што се користи за нивно производство, тоа се:
- Поликристална. Овие се соларни ќелии направени од силикон што се топи со долгорочно ладење. Едноставен метод на производство ја одредува достапноста на цената, но перформансите на поликристалната опција не надминуваат 12%.
- Монокристална. Овие се елементи добиени со сечење тенки плочи на вештачки изработен силиконски кристал. Најпродуктивната и скапа опција. Просечна ефикасност во регионот од 17%, можете да најдете единечни кристални фотоцели со повисоки перформанси.
Поликристални соларни ќелии со рамна квадратна форма со нехомогена површина. Монокристалните видови изгледаат како тенки, хомогени плоштадни површински структури со исечени агли (псевдо-квадрати).
Панелите од првата верзија со иста моќност се поголеми од втората заради пониската ефикасност (18% наспроти 22%). Но, процентот, во просек, е десет поевтин и во доминантна побарувачка.
Можете да прочитате за правилата и нијансите на избор на соларни панели за снабдување со енергија на автономно греење овде.
Принципот на работа на сончевата батерија
Уредот е дизајниран за директно да ги претвори зраците на сонцето во електрична енергија. Оваа акција се нарекува фотоелектричен ефект. Полупроводници (силиконски навлаки), кои се користат за измислување елементи, имаат позитивни и негативни наполнети електрони и се состојат од два слоја: n-слој (-) и p-слој (+). Прекумерните електрони под влијание на сончевата светлина се исфрлени од слоевите и зафаќаат празни места во друг слој. Ова предизвикува бесплатните електрони постојано да се движат, движејќи се од една чинија во друга, генерирајќи електрична енергија, која се акумулира во батеријата.
Како работи сончевата батерија во голема мерка зависи од нејзиниот уред. Првично, сончевите ќелии беа направени од силикон. Тие се уште се многу популарни сега, но бидејќи процесот на чистење на силикон е прилично макотрпен и скап, се развиваат модели со алтернативни фотоцели од соединенија на кадмиум, бакар, галиум и индиум, но тие се помалку продуктивни.
Ефикасноста на соларните панели се разви со развојот на технологијата. До денес, оваа бројка се зголеми од еден процент, кој беше регистриран на почетокот на векот, на повеќе од дваесет проценти. Ова ни овозможува да користиме панели деновиве не само за домашни потреби, туку и за производство.
Спецификации
Уредот за соларна батерија е прилично едноставен и се состои од неколку компоненти:
- Директно соларни ќелии / соларни панели,
- Инвертер што ја претвора директната струја во наизменична струја,
- Контролер на ниво на батерија.
Батериите за соларни панели треба да се купат земајќи ги предвид потребните функции. Тие акумулираат и ја даваат електричната енергија. Порибување и потрошувачка се јавува во текот на денот, а навечер акумулираното полнење се троши само. Така, постои постојано и континуирано снабдување со енергија.
Прекумерното полнење и празнење на батеријата го скратува неговото траење на батеријата. Контролорот за соларно полнење автоматски ја запира акумулацијата на енергија во батеријата кога ги достигнува максималните параметри и го исклучува товарот на уредот кога има силно празнење.
(Tesla Powerwall - батерија за соларни панели од 7 kW - и домашно полнење за електрични возила)
Инверторот за решетки за соларни панели е најважниот елемент за дизајн. Ја претвора енергијата добиена од сончевата светлина во наизменична струја со различни капацитети. Бидејќи синхрон конвертор, тој го комбинира излезниот напон на електрична струја во фреквенција и фаза со стационарна мрежа.
Фотоцелите можат да бидат поврзани и во серија и паралелно. Последната опција ги зголемува параметрите на моќност, напон и струја и му овозможува на уредот да работи, дури и ако еден елемент ја изгуби функционалноста. Комбинираните модели се прават со употреба на обете шеми. Сервисот на траење на плочите е околу 25 години.
Соларна инсталација
Ако структурите ќе се користат за напојување на станбени простори, местото за инсталација треба внимателно да се избере. Ако панелите се затворени од високи згради или дрвја, ќе биде тешко да се добие потребната енергија. Тие мора да бидат поставени таму каде што протокот на сончева светлина е максимален, односно кон јужната страна. Подобро е да се инсталира структурата под агол, чиј агол е еднаков на географската ширина на системот.
Соларните панели треба да бидат поставени така што сопственикот има можност периодично да ја чисти површината од прашина и нечистотија или снег, бидејќи тоа доведува до помала можност за производство на енергија.
Снабдување со енергија на згради
Соларни панели со големи димензии, како сончеви колектори, се користат во тропските и суптропските региони со голем број сончеви денови. Особено популарен во медитеранските земји, каде што се поставени на покривите на куќите.
Од март 2007 година, новите куќи во Шпанија се опремени со сончеви бојлери за самостојно обезбедување од 30% до 70% од потребите за топла вода, во зависност од локацијата на куќата и очекуваната потрошувачка на вода. Не-станбените згради (трговски центри, болници и сл.) Мора да имаат фотоволтаична опрема.
Во моментов, префрлувањето во соларни панели предизвикува многу критики кај луѓето. Ова се должи на повисоките цени на електричната енергија, нередот на природниот пејзаж. Противниците на преминот кон соларни панели ја критикуваат ваквата транзиција, бидејќи сопствениците на куќи и земјиште на кое се инсталираат соларни панели и ветерни електрани добиваат субвенции од државата, но обичните станари не. Во овој поглед, германското Федерално Министерство за економија изготви предлог-закон со кој ќе се овозможи во блиска иднина да се воведат стимулации за станарите кои живеат во куќи кои се обезбедени со енергија од фотоволтаични инсталации или да блокираат термоцентрали. Заедно со исплатата на субвенциите за сопствениците на домови кои користат алтернативни извори на енергија, се планира да плаќаат субвенции на станарите кои живеат во овие куќи.
Површина на патот
- Во 2014 година, во Холандија се отвори првата велосипедска патека соларна енергија во светот.
- Во 2016 година, францускиот министер за екологија и енергија Сеголен Ројал ги објави плановите за изградба на 1.000 км патишта со вграден шок и соларни панели отпорни на топлина. Се претпоставува дека 1 км од таков пат ќе може да ги обезбеди потребите за електрична енергија од 5.000 лица (со исклучок на греењето) [не-авторитарен извор?] .
- Во февруари 2017 година, француската влада го отвори соларна енергија патот во селото Норман, Турвр-о-Перче. Еден километар дел од патот е опремен со 2880 соларни панели. Таквиот коловоз ќе обезбеди електрична енергија на светлата на селото. Панелите ќе генерираат 280 мегават електрична енергија секоја година. Изградбата на дел од патот чинеше 5 милиони евра.
- Исто така се користи за напојување самостојни семафори на патиштата
Комплетен сет на соларни централи
За да ги изберете вистинските компоненти за вашата електрана, треба да го одредите бројот на уредите и нивната моќност. За јасност, подобро е да се разгледа специфичен пример: постои летна куќа која се наоѓа во предградијата на Рјазан, во која живеат, од март до септември.
Комплетниот пакет соларни панели вклучува: соларни панели, инвертер, сврзувачки елементи, дополнителни материјали (кабли, автоматски машини и сл.) Просечната дневна потрошувачка е 10,000 W / h, товарот е во просек 500 вати, максималното оптоварување е 1000 вати. Ние го пресметуваме максималното оптоварување, зголемувајќи го максимумот за 25%: 1000 x 1,25 = 1250 вати.
Употреба на простор
Сончевите батерии се еден од главните начини за генерирање електрична енергија на вселенското летало: тие работат долго време без потрошувачка на какви било материјали, а во исто време тие се еколошки, за разлика од нуклеарните и радиоизотопот извори на енергија.
Меѓутоа, кога летаат на голема оддалеченост од Сонцето (над орбитата на Марс), нивната употреба станува проблематична, бидејќи протокот на сончевата енергија е обратно пропорционален на плоштадот на растојанието од Сонцето. Кога летате кон Венера и Меркур, напротив, моќноста на сончевите панели значително се зголемува (во регионот на Венера за 2 пати, во регионот на Меркур за 6 пати).
Тековен напон
Најчестиот рејтинг на батеријата е повеќекратна од 12 V. Ваквите компоненти на сончевата станица како контролер, инвертер, соларни модули се дизајнирани за напони од 12 до 48 V. Присуството на батерии од 12 V е погодно, бидејќи кога тие не успеат, можете да ги замените еден по еден. .
На напон двојно поголем, врз основа на спецификите на работа на батеријата, можна е само замена на пар. На мрежа од 48 V, сите четири батерии ќе треба да се менуваат на една гранка, а 48 V веќе е закана од гледна точка на електрична безбедност. Од друга гледна точка, колку е поголем напонот, толку помал ќе биде потребен пресек на жицата, а контактите ќе бидат посигурни.
При изборот на оценка, неопходно е да се земат предвид и карактеристиките на моќност на инверторите и вредноста на врвниот товар:
48 V - од 3 - 6 kW,
24 или 48 V - од 1,5 - 3 kW,
12, 24, 48V - до 1, 5 kW.
Ако капацитетот и цената на батеријата се приближно еднакви, изборот треба да се запре на батеријата со најголема дозволена длабочина на празнење и најголема дозволена тековна вредност.Траењето на батеријата е значително зголемено кога овој индикатор не надминува 30 - 50%.
„Главниот критериум за избор на батерија треба да биде сигурноста. Во специфичен случај, почетниот напон ќе биде 24 В.
Избор на соларни ќелии
Моќноста на сончевата батерија се пресметува со следнава формула: Pcm = (1000 x Yesut) / (K x Sin) Во неа:
Rcm - моќност на батеријата во W, што е еднакво на збирот на моќноста на сончевите панели, 1000 - фотосензитивност на сончевите ќелии во kW / m²,
Даут - потребната дневна потрошувачка на електрична енергија во kWh (за избраниот регион - 18). Коефициентот К ги зема предвид сите загуби сезонски: за лето - 0,7, за зима - 0,5.
Грев - лавина од сончево зрачење во kW x h / m² (табеларна вредност) на најповолното навалување на панелите. Овој параметар можете да го дознаете во временската услуга во регионот. Оптималниот агол на кој треба да се инсталираат сончевите панели во пролет и есен е идентичен со вредноста на географската ширина.
Во лето, 15⁰ треба да биде минус, а во зима - 15⁰ треба да се додаде. Самите панели мора да бидат ориентирани кон југ. Регионот од примерот се наоѓа на географска ширина 55⁰.
Бидејќи времето на интерес нè паѓа во март-септември, го земаме летниот агол на наклон - 40⁰ во однос на земјата. Во овој случај, просечната дневна инсолација за оваа област е 4,73.
Ние ги заменуваме сите овие податоци во формулата и ја извршуваме дејството:
Pcm = 1000 x 12: (0,7 x 4,73) ≈ 3 600 W .
Ако модулите што ја сочинуваат батеријата имаат моќност од 100 вати, тогаш мора да се купат 36 единици. За да ги поставите, ќе ви треба платформа од 5 x 5 m, а структурата ќе тежи околу 0,3 тони.
Склопување на батерии
При уредување на акумулаторот, треба да се земат предвид следниве нијанси: конвенционалните батерии наменети за автомобили не се соодветни за оваа намена, натписот „SOLAR“ треба да биде на соларни панели, сите купени батерии треба да ги имаат истите параметри и по можност да припаѓаат на истата производна серија , неопходно е да ги поставите елементите во топла просторија, оптимално - 25⁰.
Не е неопходно да се купуваат нови батерии, бидејќи користените батерии се исто така одлични за оваа намена. Ако температурата падне на -5⁰, капацитетот на батеријата ќе се спушти за 50%. Во примерот со 12 волти АБ со капацитет од 100 А / ч, можете да видите дека може да им обезбеди на потрошувачите електрична енергија во износ од 1200 W за еден час.
Точно, ова ќе биде проследено со целосно празнење на батеријата, и ова е исклучително непожелно. Бидејќи 60% се смета за "златно средство" за празнење, ние земаме енергетски резерват за секој од 100 А / ч на 600 W / h (1000 W / h x 60%). Почетна батерии мора да бидат 100% наполнети од стационарен штекер.
Резервата треба да биде таква што е доволно за да се покрие ноќното оптеретување, и ако времето е облачно, тогаш наведете ги потребните параметри во текот на денот за да работи системот. Прекумерните батерии се непожелни затоа што тие постојано ќе бидат потполнети и ќе траат помалку.
Најкомпетентно решение е акумулатор со резерва што ја покрива дневната потрошувачка на енергија. Го дефинираме вкупниот капацитет на батеријата: (10,000 W / h: 600 W / h) x 100 A / h = 1667 A / h Затоа, за да се опреми соларна централа од специфичен пример, ќе биде потребно 16 АБ со капацитет од 100 А / ч или 8 до 200. сериски-паралелно.
Како да изберете контролер
Изборот на контролорот има свои специфики. Правилно избраниот контролер треба:
1. Да се обезбеди такво повеќестепено полнење на батериите така што ќе се зголеми нивниот работен век.
2. Изведете автоматско координирано поврзување / исклучување на АБ и соларна батерија во тандем со полнење или празнење.
3. Поврзете го товарот од сончевата батерија на батеријата и во обратен редослед.
Контролорот на соларна енергија за полнење мора да биде во иста просторија со батериите. За да го направите ова, неговите влезни параметри мора да одговараат на соодветните вредности на сончевите модули, а излезот мора да има ист напон како и потенцијалната разлика во системот.
Многу зависи од тоа дали контролорот е толку правилно избран: работата на акумулаторот и целиот соларен систем како целина. Ако бидете сигурни дека осветлувањето добива енергија директно од контролорот, можете да заштедите пари при купување на инвертер - купете поевтина опција.
Како да изберете инвертер Задачата на инверторот е да обезбеди врвно оптоварување подолго време.
Ова е можно кога неговиот влезен напон е идентичен со потенцијалната разлика во системот.
Најдобра опција при избор на инвертер е „Инверторот со функција на контролорот“. Следниве критериуми се важни: Обликот на синусниот бран и фреквенцијата на струјата претворена во наизменична струја. Близината на синусоид со фреквенција од 50 Hz е гаранција за поголема ефикасност.
Идеално, ако оваа бројка е над 90%. Сопствената потрошувачка на уредот треба да биде сразмерна со вкупната потрошувачка на енергија на сончевиот систем. Најдобро од сè - до 1%. Уредот мора да издржи двојно преоптоварување со кратко траење.
Советите и примери за пресметка дадени во статијата ќе ви помогнат при инсталирање на домашна станица за соларна енергија. Тие се погодни и за голема куќа и за мала куќа.
Шема на работа на снабдување со соларна енергија
Кога ќе ги погледнете мистериозно звучните имиња на јазлите што го сочинуваат системот за напојување соларна енергија, мислата доаѓа за супертехничка сложеност на уредот.
На микро ниво од животот на фотонот, тоа е така. И јасно генералното коло на електричното коло и принципот на неговото дејство изгледа многу едноставно. Од жилината на рајот до „светилката на Илих“ има само четири чекори.
Сончевите модули се првата компонента на електраната. Овие се тенки правоаголни панели собрани од одреден број на стандардни плочи со фотоцели. Производителите прават фото-панели различни во електрична енергија и напон, повеќекратна од 12 волти.
Уредите со рамна форма се наоѓаат на површините изложени на директни зраци. Модуларните единици се меѓусебно поврзани со поврзување на сончевата батерија. Задачата на батеријата е да ја конвертира добиената енергија на сонцето, произведувајќи постојана струја со дадена вредност.
Електрични уреди за складирање на полнење - батерии за соларни панели се познати на сите. Нивната улога во системот за снабдување со енергија од сонцето е традиционална. Кога домашните потрошувачи се поврзани со централизирана мрежа, енергетските продавници се чуваат во електрична енергија.
Тие, исто така, го акумулираат нејзиниот вишок, ако струјата на сончевиот модул е доволна за да обезбеди електрична енергија потрошена од електрични уреди.
Батерискиот пакет му дава на колото потребната количина на енергија и одржува стабилен напон веднаш штом неговата потрошувачка се искачи на зголемена вредност. Истата работа се случува, на пример, во текот на ноќта со неактивни фото-панели или за време на светло сончево време.
Контролорот е електронски посредник помеѓу сончевиот модул и батериите. Неговата улога е да го регулира нивото на батеријата. Уредот не дозволува нивното вриење од полнење или паѓање на електричен потенцијал под одредена норма, неопходно за стабилно функционирање на целиот соларен систем.
Осврнувајќи се, звукот на терминот инвертер за соларни панели е толку буквално објаснет. Да, всушност, оваа единица ја извршува функцијата што некогаш се чинеше дека е фантастика на електро-инженерите.
Тој ја претвора директната струја на сончевиот модул и батериите во наизменична струја со потенцијална разлика од 220 волти. Токму овој напон работи за огромно мнозинство електрични апарати за домаќинство.
Врвно оптоварување и просечна дневна потрошувачка на енергија
Задоволството да имате сопствена соларна станица е сè уште многу. Првиот чекор на патот кон поседување моќ на сончевата енергија е да се одреди оптималното врвно оптоварување во киловати и рационалното просечно дневно трошење на енергија во киловати часови дома или летна куќа.
Врвниот товар е создаден од потребата да се вклучат неколку електрични уреди одеднаш и се определува со нивната максимална вкупна моќност, земајќи ги предвид презаситените почетни карактеристики на некои од нив.
Пресметката на максималната потрошувачка на енергија ви овозможува да ја идентификувате виталната потреба за истовремено функционирање на кои електрични уреди, а кои не се многу. Овој индикатор ги почитува карактеристиките на моќноста на јазлите на електраната, односно вкупната цена на уредот.
Дневната потрошувачка на енергија на електричен апарат се мери со производот на неговата индивидуална моќност за времето што работеше од мрежата (потрошена електрична енергија) за еден ден. Вкупната просечна дневна потрошувачка на енергија се пресметува како збир на потрошената енергија на електрична енергија од страна на секој потрошувач за дневниот период.
Резултатот од потрошувачката на енергија помага да се рационализира потрошувачката на соларна електрична енергија. Резултатот од пресметките е важен за понатамошно пресметување на капацитетот на батеријата. Цената на акумулаторот, значителна компонента на системот, зависи од овој параметар уште повеќе.
Подготовка за аритметички пресметки
Првата колона е нацртана традиционална - сериски број. Втората колона е името на апаратот. Третиот е неговата индивидуална потрошувачка на енергија.
Колумните од четвртата до дваесет и седмата се часови на денот од 00 до 24. Во нив се внесуваат следниве хоризонтална фракционо-линија:
- во бројачот - работното време на уредот во период од одреден час во децимална форма (0,0),
- именителот повторно е нејзина индивидуална потрошувачка на енергија (ова повторување е потребно за да се пресметаат часовните часови).
Дваесет и осмата колона е вкупно време што апаратот за домаќинство работи во текот на денот. На дваесет и деветтото, личната потрошувачка на енергија на уредот се евидентира како резултат на множење на индивидуалната потрошувачка на енергија со работното време за дневниот период.
Триесеттата колона е исто така стандардна - забелешка. Корисно е за средно пресметување.
Спецификација на потрошувачот
Следната фаза на пресметување е трансформација на форма на тетратка во спецификација за потрошувачи на електрична енергија во домаќинството. Првата колона е јасна. Еве ги броевите на линијата.
Втората колона ги содржи имињата на потрошувачите на енергија. Се препорачува да започнете со пополнување на ходникот со електрични уреди. Следното ги опишува другите простории спротивно од стрелките на часовникот или стрелките на часовникот (како што сакате).
Ако има втор (итн.) Кат, постапката е иста: од скалите - обиколка. Во исто време, не треба да се заборава на уредите за скали и уличното осветлување.
Подобро е да ја наполните третата колона со моќност спроти името на секој електричен уред на патот со втората.
Колоните од четири до дваесет и седум соодветствуваат со нивните секој час во денот. За погодност, тие веднаш може да се прецртаат со хоризонтални линии на средина на линиите. Добиените горни половини на линиите се како броеви, а долните половини се деноминатори.
Овие колони се пополнуваат линија по линија. Нумери селективно се форматираат како временски интервали во децимални формат (0,0), како одраз на работното време на даден електричен апарат во одреден час час. Паралелно со нумерирачите, се внесуваат именувачи со индикаторот за моќност на уредот земен од третата колона.
Откако ќе бидат полни сите час колони, тие продолжуваат да го пресметуваат индивидуалното дневно работно време на електричните уреди, движејќи се по линиите. Резултатите се запишуваат во соодветните ќелии од дваесет и осмата колона.
Врз основа на моќноста и работното време, последователно се пресметува дневната потрошувачка на енергија на сите потрошувачи. Забележано е во ќелиите на дваесет и деветтата колона.
Кога ќе се пополнат сите редови и колони од спецификацијата, тие ги пресметуваат вкупните вредности. Со додавање на графичката моќност од именителите на колумните за час, се добиваат товарите од секој час. Сумирајќи ја индивидуалната дневна потрошувачка на енергија на дваесет и деветтата колона од врвот до дното, тие го наоѓаат вкупниот дневен просек.
Пресметката не вклучува сопствена потрошувачка на идниот систем. Овој фактор е земен во предвид со помошниот коефициент во последователните конечни пресметки.
Анализа и оптимизација на податоците
Ако сончевата енергија е планирана како резервна копија, податоците за часовна потрошувачка на енергија и вкупната просечна дневна потрошувачка на енергија помагаат во минимизирање на потрошувачката на скапа сончева електрична енергија.
Ова се постигнува со елиминирање на потрошувачите енергетски интензивни од употреба до реставрација на централизирано напојување, особено за време на врвните часови.
Ако системот за соларна енергија е дизајниран како извор на постојано снабдување со електрична енергија, тогаш резултатите од часовните часови се туркаат напред. Важно е да се дистрибуира потрошувачка на електрична енергија во текот на денот, на таков начин што ќе се отстранат многу повеќе преовладувачките височини и силно паѓање на ниските.
Исклучувањето на врв, изедначување на максималните оптоварувања, елиминација на остри натопи во потрошувачката на енергија со текот на времето ви овозможува да изберете најекономични опции за јазли на сончевиот систем и да обезбедите стабилно, најважно, долгорочно работење на сончевата станица.
Презентираниот цртеж ја покажува трансформацијата добиена врз основа на собраните спецификации на нерационалниот распоред во оптимална смисла. Индикаторот за дневна потрошувачка е намален од 18 на 12 kW / h, просечното по час на час од 750 на 500 вати.
Истиот принцип на оптималност е корисен кога се користи опцијата за моќ од сонцето како резервна копија. Непотребно е да се трошат пари за зголемување на моќноста на сончевите модули и батерии заради одредена привремена непријатност.
Избор на јазли на соларни централи
За да ги поедноставиме пресметките, ќе ја разгледаме верзијата за употреба на сончевата батерија како главен извор за снабдување со електрична енергија. Потрошувачот ќе биде условна селска куќа во регионот Рјазан, каде постојано живеат од март до септември.
Практичните пресметки засновани врз податоците на рационалниот распоред за часовна потрошувачка на енергија објавени погоре, ќе дадат јасност на расудувањето:
- Вкупна просечна дневна потрошувачка на енергија = 12,000 вати / час.
- Просечна потрошувачка на оптоварување = 500 вати.
- Максимално оптоварување 1200 вати.
- Товар оптоварување 1200 x 1,25 = 1500 вати (+ 25%).
Вредностите ќе бидат потребни во пресметките на вкупниот капацитет на сончевите уреди и другите параметри на работа.
Одредување на работниот напон на сончевиот систем
Внатрешниот работен напон на кој било соларен систем се заснова на мноштво 12 волти, како најчест рејтинг на батеријата. Најшироко јазлите на сончевите станици: соларни модули, контролери, инвертори - се произведуваат под популарен напон од 12, 24, 48 волти.
Повисок напон овозможува употреба на жици за снабдување со помал пресек - и ова е зголемена сигурност на контакти. Од друга страна, неуспешните 12V батерии можат да се заменат еден по еден.
Во мрежа од 24 волти, со оглед на спецификите на работата на батериите, ќе мора да се заменат само во парови. Мрежа од 48V ќе бара менување на сите четири батерии од истата гранка. Покрај тоа, на 48 волти веќе постои опасност од електричен удар.
Главниот избор на номиналната вредност на внатрешната потенцијална разлика на системот е поврзан со карактеристиките на моќност на инверторите произведени од модерната индустрија и мора да го земе предвид врвниот товар:
- од 3 до 6 kW - 48 волти,
- од 1,5 до 3 kW - еднаква на 24 или 48V,
- до 1,5 kW - 12, 24, 48V.
Избор помеѓу веродостојноста на жиците и непријатноста при замена на батериите, за нашиот пример ќе се фокусираме на сигурност. Во иднина, ќе се засноваме на оперативниот напон на пресметаниот систем 24 волти.
Употреба во медицината
Научниците од Јужна Кореја развија поткожна соларна ќелија.Минијатурен извор на енергија може да се всади под кожата на една личност со цел да се обезбеди непречено функционирање на уредите вградени во телото, на пример, пејсмејкер. Таквата батерија е 15 пати потенка од косата и може да се полни дури и ако сончање на екранот се нанесува на кожата.
Соларни модули за пакување на батерии
Формулата за пресметување на потребната моќност од соларна батерија изгледа вака:
ЕЕЗ = (1000 * Да) / (к * Грев),
- Rcm = моќност на сончевата батерија = вкупна моќност на соларни модули (панели, W),
- 1000 = прифатена фотосензитивност на фотоелектрични конвертори (kW / m²)
- Јадете = потреба од дневна потрошувачка на енергија (kW * ч, во нашиот пример = 18),
- к = сезонски коефициент земајќи ги предвид сите загуби (лето = 0,7, зима = 0,5),
- Грев = сумирана вредност на изолација (флукс на сончево зрачење) со оптимално навалување на панел (kW * h / m²).
Вредноста на инсолацијата можете да ја дознаете од регионалната метеоролошка служба.
Оптималниот агол на наклон на соларни панели е еднаков на географската ширина на областа:
- во пролет и есен,
- плус 15 степени - во зима,
- минус 15 степени во текот на летото.
Регионот Рјазан разгледан во нашиот пример се наоѓа на 55-та географска ширина.
За времето од март до септември, најдобрата нерегулирана навалување на сончевата батерија е еднаква на летниот агол од 40⁰ на површината на земјата. Со оваа инсталација на модули, просечната дневна инсолација на Рјазан во овој период е 4,73. Сите броеви се таму, да ја направиме пресметката:
ЕЕЗ = 1000 * 12 / (0,7 * 4,73) ≈ 3 600 вати.
Ако земеме модули од 100 вати како основа на сончевата батерија, тогаш ќе бидат потребни 36 од нив. Тие ќе тежат 300 килограми и ќе зафаќаат површина од големина од околу 5 х 5 метри.
Дијаграмите за жици докажано на теренот и опциите за поврзување на соларни панели се дадени овде.
Ефикасност на фотоцели и модули
Силата на протокот на сончевото зрачење на влезот во Земјината атмосфера (АМ0) е околу 1366 вати на метар квадратен (види исто така АМ1, АМ1,5, АМ1,5Г, АМ1.5Д) Во исто време, специфичната моќност на сончевото зрачење во Европа при многу облачно време дури и во текот на денот може да биде помала од 100 W / m² [ извор не е наведен 1665 дена ] Со помош на вообичаени индустриски произведени соларни ќелии, можно е да се претвори оваа енергија во електрична енергија со ефикасност од 9-24% [ извор не е наведен 1665 дена ] Во исто време, цената на батеријата ќе биде околу 1-3 американски долари за вати на номинална моќност. За индустриско производство на електрична енергија со користење на фотоцели, цената за kWh ќе биде 0,25 американски долари. Според Европската асоцијација за фотоволтаици (ЕПИА), до 2020 година цената на електричната енергија произведена од „соларни“ системи ќе се спушти на помалку од 0,10 € по kW · ч за индустриски инсталации и помалку од 0,15 € по kWh за инсталации во станбени згради [ не-авторитарен извор? ] .
Сончевите ќелии и модули се поделени според типот и се: еднокристални, поликристални, аморфни (флексибилни, филм).
Во 2009 година, Spectrolab (подружница на Боинг) демонстрираше соларна ќелија со ефикасност од 41,6%. Во јануари 2011 година, се очекува оваа компанија да излезе на пазарот на соларни ќелии со ефикасност од 39%. Во 2011 година, соларен спој со седиште во Калифорнија постигна ефикасност од 5,5 × 5,5 милиметри на фотоцели од 43,5%, што е за 1,2% поголема од претходниот рекорд.
Во 2012 година, Морган Солар го создаде системот Сим Симба на полиметил метакрилат (Плексиглас), германиум и галиум арсенид, комбинирајќи го центарот со плочата на која е поставена фотоцелата. Ефикасноста на системот со панел во мирување е 26-30% (во зависност од времето од годината и аголот на кој се наоѓа сонцето), двојно надминувајќи ја практичната ефикасност на кристалните силиконски соларни ќелии.
Во 2013 година, Шарп создаде трислоен фотоелемент од 4 × 4 мм врз основа на индиум галиум арсенид со 44,4% ефикасност, а се создаде тим на специјалисти од Институтот Фраунхофер за соларни енергетски системи, Соитек, ЦЕА-Лети и центарот на Хелмхолц Берлин со помош на леќата Фреснел, фотоцела со ефикасност од 44,7%, надминувајќи го сопственото достигнување од 43,6% [ не-авторитарен извор? ] Во 2014 година, Фраунхофер Институт за соларни енергетски системи создаде соларни панели во кои ефикасноста е 46%, како резултат на фокусирањето на светлината на многу мала фотоцела [ не-авторитарен извор? ] .
Во 2014 година, шпанските научници развија силиконска фотоволтаична ќелија способна да го претворат сончевиот инфраред зрачење во електрична енергија.
Ветувачка насока е создавање на фотоцели, засновани на наноантени, кои работат на директно исправање на струи предизвикани во мала антена (по редослед од 200-300 nm) со светлина (тоа е, електромагнетно зрачење со фреквенција на редот од 500 THz). Наноантените не бараат скапи суровини за производство и имаат потенцијална ефикасност до 85%.
Исто така, во 2018 година, со откривањето на флексофоотоволтаичниот ефект, откриена е можност за зголемување на ефикасноста на фотоцелите., А исто така и заради продолжување на животниот век на топлите превозници (електрони), теоретскиот лимит на нивната ефикасност се искачи од 34 веднаш на 66 проценти.
Во 2019 година, руски научници од Институтот за наука и технологија Сколково (Сколтхех), Институт за неорганска хемија по име А.В. Николаев од сибирската филијала на Руската академија на науките (СБ РАС) и Институтот за проблеми со хемиска физика РАС добија фундаментално нов материјал за полупроводници за соларни ќелии, лишен од повеќето од недостатоците на користените материјали денес. Група руски истражувачи ги објави во списанието Journal of Material Chemistry A [en] резултатите од работата на примена на нов полупроводнички материјал развиен од нив за соларни ќелии - комплексен полимер бизмут јодид (<[Би3Јас10]> и <[БиИ4]>), структурно сличен на минералниот пероксикс (природен калциум титанат), кој покажа рекордна стапка на конверзија на светлината во електрична енергија. Истата група научници создаде втор сличен полупроводник заснован на комплексен антимоничен бромид со структура слична на пероксит.
Тип | Коефициент на фотоелектрична конверзија,% |
---|---|
Силикон | 24,7 |
Si (кристален) | |
Si (поликристална) | |
Si (пренесување на тенок филм) | |
Si (подмодула со тенок филм) | 10,4 |
III-V | |
GaAs (кристални) | 25,1 |
GaAs (тенок филм) | 24,5 |
GaAs (поликристални) | 18,2 |
InP (кристално) | 21,9 |
Тенки филмови на халкогениди | |
CIGS (фотоцела) | 19,9 |
CIGS (подмодула) | 16,6 |
CdTe (фотоцела) | 16,5 |
Аморфен / нанокристален силикон | |
Си (аморфен) | 9,5 |
Si (нанокристален) | 10,1 |
Фотохемиски | |
Врз основа на органски бои | 10,4 |
Врз основа на органски бои (подмодула) | 7,9 |
Органски | |
Органски полимер | 5,15 |
Слоевит | |
GaInP / GaAs / Ge | 32,0 |
GaInP / GaAs | 30,3 |
GaAs / CIS (тенок филм) | 25,8 |
a-Si / mc-Si (тенка подмодула) | 11,7 |
Аранжман на единицата за напојување на батеријата
При изборот на батерии, треба да бидете водени од постулатите:
- Конвенционалните батерии за автомобили НЕ се погодни за оваа намена. Сончевите енергетски батерии се означени како „СОЛАР“.
- Набавка на батерии треба да биде идентичен само во сите погледи, по можност од една фабрика за серии.
- Просторијата во која се наоѓа батеријата треба да биде топла. Оптималната температура кога батериите даваат целосна моќност = 25⁰C. Кога се намалува на -5⁰C, капацитетот на батеријата се намалува за 50%.
Ако земеме експоненцијална батерија со напон од 12 волти и капацитет од 100 ампери / час за пресметување, не е тешко да се пресмета, за цел еден час ќе може да им обезбеди на потрошувачите вкупна моќност од 1200 вати. Но, ова е со целосно празнење, што е крајно непожелно.
За долг век на траење на батеријата, НЕ се препорачува да се намали нивното полнење под 70%. Ограничена бројка = 50%. Земајќи го 60% како средно ниво, ја ставаме енергетската резерва од 720 W / h на секои 100 A * h на капацитивната компонента на батеријата (1200 W / h x 60%) како основа за последователни пресметки.
Првично, батериите мора да се инсталираат 100% наполнети од стационарен извор на струја. Батериите мора целосно да го покријат товарот на темнината. Доколку немате среќа со времето, одржувајте ги потребните системски параметри во текот на денот.
Важно е да се земе предвид дека преголемата моќност на батериите ќе доведе до нивно постојано полнење. Ова значително ќе го намали работниот век. Најрационалното решение е да ја опремиме единицата со батерии со резерва на енергија доволна за да се покрие една дневна потрошувачка на енергија.
За да го дознаеме потребниот вкупен капацитет на батеријата, ја делиме вкупната дневна потрошувачка на енергија од 12,000 W / h за 720 W / h и се размножуваме за 100 A * h:
12 000/720 * 100 = 2500 A * ч ≈ 1600 A * ч
Севкупно, за нашиот пример, потребни ни се 16 батерии со капацитет од 100 или 8 на 200 Ах, поврзани со серија-паралелно.
Фактори кои влијаат на ефикасноста на фотоцела
Структурните карактеристики на сончевите ќелии предизвикуваат намалување на перформансите на панелите со зголемена температура.
Делумно затемнување на панелот предизвикува пад на излезниот напон како резултат на загуби во неизолиран елемент, кој почнува да дејствува како паразитски оптоварување. Овој недостаток може да се отстрани со инсталирање на бајпас на секоја фотоцела на панелот. Во облачно време, во отсуство на директна сончева светлина, панелите што користат леќи за да концентрираат зрачење стануваат крајно неефикасни, бидејќи ефектот на леќата исчезнува.
Од работните карактеристики на фотоволтаичниот панел, може да се види дека за да се постигне максимална ефикасност, потребен е правилен избор на отпорност на оптоварување. За ова, фотоволтаичните панели не се директно поврзани со товарот, туку тие користат контролер за контрола на фотоволтаични системи, што обезбедува оптимална работа на панелите.
Избор на добар контролер
Правилниот избор на контролорот за полнење на батеријата (батеријата) е многу специфична задача. Неговите влезни параметри треба да одговараат на избраните соларни модули, а излезниот напон треба да одговара на внатрешната потенцијална разлика на сончевиот систем (во нашиот пример, 24 волти).
Еден добар контролер мора да обезбеди:
- Повеќестепено полнење на батеријата што го продолжува нивниот ефективен живот со повеќекратно.
- Автоматска меѓусебна, батерија и соларна батерија, поврзување-исклучување во корелација со полнење-празнење.
- Повторно поврзување на товарот од батеријата до сончевата батерија и обратно.
Овој мал јазол е многу важна компонента.
Правилниот избор на контролорот зависи од непроблематична работа на скапиот акумулатор и баланс на целиот систем.
Избор на најдобар инвертер
Инверторот е избран така што може да обезбеди долгорочно врвно оптеретување. Неговиот влезен напон мора да одговара на внатрешната потенцијална разлика на сончевиот систем.
За најдобар избор, се препорачува да се обрне внимание на параметрите:
- Обликот и зачестеноста на генерираната наизменична струја. Колку е поблизу до синусен бран од 50 Hz, толку подобро.
- Ефикасност на уредот. Колку е повисоко 90% - поубаво.
- Сопствена потрошувачка на уредот. Мора да биде сразмерно со целокупната потрошувачка на енергија на системот. Идеално - до 1%.
- Способноста на единицата да издржи краткорочни двојни преоптоварувања.
Најпознатливиот дизајн е инвертер со вградена функција на контролер.
Недостатоци на сончевата енергија
- Потребата да се користат големи области,
- Сончевата централа не работи ноќе и не работи доволно добро во вечерниот самрак, додека врвот на потрошувачката на енергија се јавува токму во вечерните часови,
- И покрај еколошката чистота на добиената енергија, самите фотоцели содржат токсични материи, на пример, олово, кадмиум, галиум, арсен, итн.
Соларните централи се критикуваат поради високите трошоци, како и на ниската стабилност на комплексни оловни олова и токсичноста на овие соединенија. Полупроводници без солада за соларни ќелии, на пример, базирани на бизмут и антимон, во моментов се во активен развој.
Поради неговата мала ефикасност, која достигнува најдобри 20%, сончевите панели стануваат многу жешки. Останатите 80 проценти од сончевата енергија ги загрева сончевите панели на просечна температура од околу 55 ° C. Со зголемување на температурата на фотоволтаичната ќелија за 1 °, нејзината ефикасност се намалува за 0,5%. Оваа зависност е нелинеарна и зголемувањето на температурата на елементот за 10 ° доведува до намалување на ефикасноста за скоро фактор од два. Активните елементи на системите за ладење (вентилатори или пумпи) кои пренесуваат ладилното средство трошат значителна количина на енергија, бараат периодично одржување и ја намалуваат веродостојноста на целиот систем. Системите за пасивно ладење имаат многу мали перформанси и не можат да се справат со задачата за ладење соларни панели.