Mogućnosti prelaska na alternativne izvore energije već nekoliko decenija razmatraju i delimično realizuju zainteresovane kompanije iz oblasti energetike. Visoki troškovi uvođenja novih sistema snabdijevanja energijom još uvijek nisu omogućili uspješan razvoj mnogih područja ove industrije, ali postoje i izuzeci, koji uključuju generatore solarne energije.
U raznim varijantama, ovakvi izvori napajanja se koriste u specijalizovanim oblastima, a poslednjih godina su svoje mesto našli i u privatnom snabdevanju električnom energijom. Optimalni format za tehničku implementaciju solarne baterije je panel na fotoelektronskim ćelijama, koji 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 toka vode. Naravno, iEnergija Sunca, kao prirodni izvor svjetlosti i topline, ne može se ne smatrati izvorom za pretvaranje u običnu električnu energiju. Inače, energetsko osvjetljenje po vedrom danu može dostići 1020 W/m2, a to je opipljiv potencijal koji bi mogao naći praktičnu primjenu. Ostaje samo tehnološki implementirati proces konverzije i isporuke energije. Za to se koriste solarni paneli.
Moduli ovog tipa sveobuhvatno obavljaju zadatke dobijanja, 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 u cilju povećanja performansi njenih proizvoda.
Dizajn panela
U opštem smislu, takav uređaj je prijemnik i akumulator solarne energije. Međutim, njegovo održavanje koristi čitavu grupu komponenti, uključujući baterije, električne pretvarače, osigurače, regulatore snage, mehaniku za kontrolu položaja ploče, itd.
Ali u svakom slučaju, sistem solarnih panela zasniva se na funkciji jednog glavnog elementa - modula koji direktno prima solarnu energiju. U najčešćoj verziji to su silikonske mono- ili polikristalne oblatne, koje u kontekstu podsjećaju na višeslojni kolač. Ovo je tzvfotonaponske ćelije koje obezbeđuju precizno pozicioniranje atoma, koji su zauzvrat uključeni u procese konverzije energije.
Klasifikacija solarnih panela prema vrsti solarnih ćelija
Kako su tehnologije za proizvodnju ploča za primanje sunčeve energije evoluirale, stručnjaci su eksperimentisali sa materijalima za njihovu proizvodnju, određujući optimalna rešenja. Do danas se baterije ovog tipa proizvode od sljedećih elemenata:
- Silikonske multikristalne oblatne. Strukturu materijala čini grupa monokristalnih silikonskih rešetki, što omogućava kompenzaciju gubitaka energije na rubovima strukture, kao što je slučaj kod monokristalnih panela. Kao rezultat, efikasnost dostiže 15% sa vijekom trajanja uređaja do 25 godina.
- Paneli na polikristalnom silicijumu. Još jedna alternativa jednostavnim monokristalnim solarnim panelima. Baterija po ovom osnovu je manje produktivna, ali košta mnogo manje i daje više mogućnosti za projektovanje različitih oblika konstrukcije i njene orijentacije.
- Amorfni silikonski paneli. To je također opcija male snage, ali je i najpristupačnija. Za potrošače sa niskim energetskim potrebama, savršeno prihvatljivo rješenje.
- Uređaji kadmijum telurida. Ovaj materijal se široko koristi u razvoju filmskih fotonaponskih ćelija, čija je debljina sloja poluvodiča stotine mikrometara. Kadmijum telurid ima prosečne performanse proizvodnje energije, ali sam proces proizvodnjestruja će u ovom slučaju biti jeftinija od standardnih silikonskih panela.
- Baterije bazirane na CIGS poluprovodniku. U ovom slučaju koristi se kombinacija nekoliko materijala - galija, selena, indija i bakra. Takođe koristi faktor forme filma, ali sa većim performansama od analoga kadmijum telurida.
Kako uređaj radi
Nakon prijema solarne energije, dalji tok rada sistema može se odvijati po različitim šemama, u zavisnosti od projektnog rješenja. Postoje uglavnom dva načina korištenja opreme:
- Proizvedena električna energija se skladišti u povezanom kompletu baterija i paralelno je troše potrošači.
- Na putu od panela do baterije, instaliran je inverter koji reguliše 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 električno kolo sa mogućnošću uvođenja solarnih fotoćelija. Konfiguracija veze može biti serijska ili paralelna. Prosječan ulazni napon može biti 180-354 V u odnosu na kućne sisteme. Opterećenje u ovom slučaju je 5 A.
Implementacija sistema upravljanja
Aktivan razvoj solarnih baterija odvijao se u periodu široko rasprostranjenog uvođenja upravljačkih mikrokontrolera u kompleksproizvodni procesi. Trenutno se takvi uređaji koriste i za automatizaciju raznih operacija u domaćoj sferi - dovoljno je napomenuti alarmne sisteme i mehaniku upravljanja garažnim vratima.
Što se tiče solarnih panela, koriste se kontroleri sa kapacitivnim senzorima, koji omogućavaju ne samo praćenje parametara rada funkcionalnih komponenti, već i kontrolu procesa punjenja baterija solarnih panela. Kontrolori na osnovnom nivou prate prekidače, varistore i osigurače, ali mogu učestvovati i u procesima promjene parametara jednosmjernog napajanja krajnjih potrošača.
Savjeti za korištenje panela
Prilikom kupovine solarne baterije preporučljivo je izvršiti sveobuhvatnu reviziju svih njenih komponenti, a posebno fotoćelija, jer i najmanje oštećenje ili fabrički kvar može radikalno uticati na performanse cijelog sistema. Takođe, tokom procesa ugradnje treba biti maksimalno oprezan, jer je konstrukcija krhka i može se oštetiti bez posebne zaštite.
Postavljanje panelne solarne baterije vrši se na posebno pripremljenu podlogu sa niskonaponskim lemilom. Važno je da prednji dio, u svakom slučaju, ne bude zaklonjen drvećem i drugim visokim objektima. Za kontrolu je predviđen poseban ormarić sa automatizacijom i funkcionalnim blokovima. Od njega do krova na kojem je postavljena ploča treba položiti izolovanu komunikacijsku trasu napajanja.
Kako napravitiDIY solarni panel?
Najprikladnija domaća shema je napravljena od drvenog okvira i elemenata od pleksiglasa. Kao podloga panela može se koristiti iverica čiji su rubovi u obliku stranica oblikovani šipkom debljine 1-3 cm. Na površinu se polažu fragmenti pleksiglasa malih dimenzija i fiksiraju na ljepilo prema princip saća. Zatim se konstrukcija može zatvoriti čvrstim staklom, čvrsto je fiksirajući duž kontura strana.
Solarni panel bi takođe trebao biti instaliran. Svojim rukama to se radi na nosećoj metalnoj podlozi s mogućnošću rotacije. Za njega možete pripremiti bazu okvira s pogonskim mehanizmom za okretanje u željenom rasponu. U tom slučaju se mora uzeti u obzir i opterećenje krovnog pokrivača. Poželjno je da je noseća baza panela direktno povezana preko krova sa rafter sistemom. U završnoj fazi potrebno je povezati panel kroz provodnike sa baterijom potrebne snage i po potrebi uvesti inverter u električnu mrežu za pretvaranje ulaznog napona.
Prednosti solarnih panela
Tehnologije za proizvodnju električne energije zasnovane na principima konverzije solarne energije pružaju mnoge prednosti krajnjem korisniku, uprkos nizu operativnih poteškoća. Konkretno, najjednostavniji monokristalni solarni panel od 100 W može besplatno puniti bateriju od 12 V. Ali čak i takvi elementi postepeno postaju stvar prošlosti, a zamjenjuju ih snažnigeneratori sposobni za opsluživanje elektroenergetskog sistema kuće, zahtijevajući samo troškove održavanja. Istovremeno, možemo govoriti o ekološkoj čistoći izvora napajanja i autonomiji.
Izgledi za razvoj tehnologije
Kompletno važan korak u razvoju solarnog energetskog sistema bila je pojava alternativnih izvora energije napona do 220 V. Do sada su ovakvi sistemi još u fazi idejnog projektovanja, ali će u budućnosti, predmet za optimizaciju procesa za dobijanje početne energije ući će u segment masovne proizvodnje.
Glavne poteškoće sa kojima se susreću projektanti su ravnomerna akumulacija energetskog potencijala i smanjenje faktora zavisnosti generatora od spoljašnjih uslova. Na primjer, niska efikasnost solarnih panela za kuću na nivou od 15-20% je u velikoj mjeri posljedica faktora uslovno 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 punjenjem uređaja male snage ili održavanjem efikasnosti rasvjetnih uređaja takvim sredstvima sasvim realno. Štaviše, ruski proizvođači su aktivno uključeni u razvoj ove oblasti, nudeći svoje proizvode prihvatljivog kvaliteta.
Neke kompanije sastavljaju solarne panele od kineskih panela niske cijene na nivou od 3-5 hiljada rubalja, ali se pojavljuju i potpuno vlastiti razvoji. Liderima domaćeg tržišta u tomeNiša se može pripisati kompanijama "Quantum", Hevel Solar i "Solnechny Veter". Postrojenja ovih preduzeća proizvode ne samo sisteme male snage, već i efikasna rješenja za industrijski rad.
