Vapaiden auringonsäteiden tehokas muuntaminen energiaksi, jota voidaan käyttää asuntojen ja muiden tilojen virran lisäämiseen, on monien vihreää energiaa käyttävien anteeksiantajien rakastettu unelma.
Mutta aurinkoakun toimintaperiaate ja sen tehokkuus ovat sellaiset, ettei tällaisten järjestelmien korkeasta hyötysuhteesta tarvitse puhua. Olisi hienoa saada oma ylimääräinen sähkölähde. Eikö olekin? Lisäksi jo nykyään Venäjällä aurinkopaneelien avulla huomattava osa kotitalouksista toimittaa menestyksekkäästi ”ilmaista” sähköä. Et vieläkään tiedä mistä aloittaa?
Alla kerromme sinulle aurinkopaneelin laitteesta ja toimintaperiaatteista, saat selville mistä aurinkokunnan tehokkuus riippuu. Ja artikkelissa julkaistut videot auttavat aurinkopaneelin kokoamisessa henkilökohtaisesti valokennoista.
Aurinkopaneelit: terminologia
"Aurinkoenergian" aiheessa on paljon vivahteita ja sekaannusta. Aloittelijoiden on usein aluksi vaikea ymmärtää kaikkia tuntemattomia termejä. Mutta ilman tätä, aurinkoenergian käyttäminen, laitteiden hankkiminen ”aurinkovirran” tuottamiseksi on kohtuutonta.
Tietämättömästi, et voi vain valita väärän paneelin, vaan vain polttaa sen kytkettynä tai poimia siitä liian vähän energiaa.
kuvagalleria
Kuva
Asennus aurinkopaneeleista antaa sinun käyttää rationaalisesti auringonvalon vapaata, lisäksi ehtymätöntä energiaa
Aurinkopaneeleista kootut pienoisvoimalaitokset toimittavat energiaa sähköistämättömille kohteille ja taloille, jotka sijaitsevat alueilla, joilla sähkön toimitus on keskeytynyt
Asennukset, jotka prosessoivat UV-säteilyä sähköksi, vievät minimaalisesti tilaa. ne sijaitsevat talojen, ulkorakennuksien, autotallien, kaiteiden, kuistien kattoilla. Harvemmin ne sijaitsevat avoimilla alueilla, joita rakennukset ja istutukset eivät ole.
Aurinkopaneelit ovat välttämättömiä laitteita matkailun ystäville. Se tuottaa energiaa kaukana virtalähteistä
Aurinkoenergian käyttö tarjoaa mahdollisuuden vähentää merkittävästi kesämökkien ja maalaistalojen ylläpitokustannuksia. voit koota ja asentaa kustannustehokkaan järjestelmän ilman vaikeuksia omin käsin
Yachtin perässä, laivan kannella tai veneen keulassa sijaitsevat aurinkopaneelit tuottavat sähkövoimaa, jonka avulla on mahdollista ylläpitää vakaa yhteys rannan kanssa
Kannettava aurinkopaneeli akulla eliminoi äärimmäisten tilanteiden syntymisen kaukana asutuksista, takaa mobiililaitteiden lataamisen läheisten kanssa kommunikoimiseksi
Kevyt, kompakti, aurinkoenergialla toimivia latureita, jotka on erityisesti suunniteltu retkeilyyn, antavat energiaa puhelimille, radiopuhelimille, tablet-laitteille ja mediatekniikalle
Luonnonvarojen järkevä käyttö
Energian toimitus sähköttömiin laitteisiin
Aurinkopaneelien asennus katolle
Camping matkapuhelimen aurinkoakku
Itsenäinen asennus lähiöalueelle
Voimantuottaja veneretkellä
Kannettava aurinkopaneeli akulla
Minimi tilaa säästävä laite
Ensin on ymmärrettävä aurinkoenergian nykyiset laitteet. Aurinkopaneelit ja aurinkokeräimet ovat kaksi täysin erilaista laitetta. Molemmat muuttavat auringonsäteiden energian.
Kuitenkin ensimmäisessä tapauksessa kuluttaja saa sähköenergiaa poistoaukosta ja toisessa tapauksessa lämpöenergian lämmitetyn jäähdytysnesteen muodossa, ts. Aurinkopaneeleja käytetään talon lämmitykseen.
Enimmäistuotto aurinkopaneelista voidaan saada vain tietämällä, miten se toimii, mistä komponenteista ja komponenteista se koostuu ja kuinka se kaikki oikein kytkeytyy
Toinen vivahdus on itse termin "aurinkoakku" käsite. Tyypillisesti sana "akku" viittaa jonkinlaiseen energian varastointilaitteeseen. Tai mielessä tulee banaali lämmityspatteri. Aurinkoakkujen tapauksessa tilanne on kuitenkin täysin erilainen. He eivät kerää mitään itsessään.
Aurinkopaneeli tuottaa vakion sähkövirran. Jotta muunnettaisiin muuttujaksi (käytetään jokapäiväisessä elämässä), invertterin on oltava läsnä piirissä
Aurinkopaneelit on suunniteltu yksinomaan sähkövirran tuottamiseksi. Se puolestaan kerääntyy toimittamaan talolle sähköä yöllä, kun aurinko laskee horisontin yli, jo paristoissa, jotka ovat objektin virtalähteen lisäksi.
Akku tarkoitetaan tässä tietyn tyyppisten yhdistelmien kanssa samantyyppisistä komponenteista, jotka on koottu yhdeksi kokonaisuudeksi. Itse asiassa se on vain paneeli, jossa on useita samanlaisia valokennoja.
Aurinkoakun sisäinen rakenne
Vähitellen aurinkopaneelit muuttuvat halvemmaksi ja tehokkaammaksi. Nyt niitä käytetään akkujen lataamiseen katuvalaisimissa, älypuhelimissa, sähköautoissa, yksityiskoteissa ja satelliiteissa avaruudessa. Niistä he jopa alkoivat rakentaa täysivaltaisia aurinkovoimalaitoksia (SES) suurilla tuotantomäärillä.
Aurinkoakku koostuu monista valokennoista (aurinkosähkökennojen aurinkosähkömuuntajista), jotka muuntavat aurinkoon kuuluvien fotonien energian sähköksi
Jokainen aurinkoakku on järjestetty yhdeksännen lukumäärän moduuleiksi, jotka yhdistävät sarjaan kytketyt puolijohdevalokennot. Tällaisen akun toimintaperiaatteiden ymmärtämiseksi on välttämätöntä ymmärtää tämän lopullisen linkin toiminta puolijohteiden perusteella luodussa aurinkopaneelissa.
Valosolujen kidetyypit
Eri kemiallisista alkuaineista koostuville aurinkokennoille on paljon vaihtoehtoja. Suurin osa niistä on kuitenkin kehitys alkuvaiheessa. Toistaiseksi vain piipohjaisia aurinkokennoelementtejä tuotetaan tällä hetkellä teollisessa mittakaavassa.
Piipuolijohteita käytetään aurinkokennojen valmistuksessa alhaisten kustannustensa vuoksi; ne eivät voi ylpeillä erityisen korkealla hyötysuhteella
Aurinkopaneelin yleinen aurinkokenno on ohut levy, jossa on kaksi piikerrosta, joista jokaisella on omat fysikaaliset ominaisuutensa. Tämä on klassinen puolijohde pn-liitos elektroni-reikäpareilla.
Kun fotonit tulevat PEC: hen näiden puolijohdekerrosten välillä kiteen epähomogeenisuuden takia, muodostuu hilavalo-emf, mikä johtaa potentiaalieroon ja elektronivirtaan.
Aurinkokennojen piikiekkojen valmistustekniikat eroavat toisistaan:
- Yksikiteinen.
- Monikiteisiä.
Ensimmäisillä on korkeampi hyötysuhde, mutta niiden tuotantokustannukset ovat korkeammat kuin jälkimmäisillä. Ulkoisesti aurinkopaneelissa yksi vaihtoehto toisesta voidaan erottaa muodon perusteella.
kuvagalleria
Kuva
Helio-voimalaitos esikaupunkialueella
Yksikiteiset aurinkokennot
Aurinkokennojen esiintyminen yksittäiskiteissä
Yksikiteinen aurinkoyksikkö
Asennusvalmiiden aurinkopaneelien toimitukset
Monikiteinen aurinkokenno
Monikiteinen aurinkokennoakku
DIY aurinkokennojen valmistus
Yksikiteisillä PEC: issä on homogeeninen rakenne, ne on tehty neliöinä, joissa on leikatut kulmat. Sitä vastoin monikiteisillä elementeillä on tiukka neliön muoto.
Monikiteitä saadaan jäähdyttämällä sulaa piitä vähitellen. Tämä menetelmä on erittäin yksinkertainen, joten tällaiset valokennot ovat edullisia.
Mutta tuottavuus sähkön tuottamiseksi auringonvalosta he ylittää harvoin 15%. Tämä johtuu saatujen piikiekkojen "epäpuhtaudesta" ja niiden sisäisestä rakenteesta. Mitä puhtaampi p-kerros piitä on, sitä korkeampi PEC: n tehokkuus siitä on.
Yksikiteiden puhtaus on tässä suhteessa paljon korkeampi kuin monikiteisten analogien. Ne eivät ole valmistettu sulasta, vaan keinotekoisesti kasvatetusta kokonaisesta piikiteestä. Tällaisten aurinkokennojen aurinkosähkön muuntokerroin saavuttaa jo 20–22%.
Yhteisessä moduulissa yksittäiset valokennot kootaan alumiinirunkoon, ja suojaamaan niitä ylhäältä, ne suljetaan kestävällä lasilla, joka ei häiritse auringonsäteitä ollenkaan
Aurinkokennolevyn yläkerros aurinkoa kohti on valmistettu samasta piistä, mutta siihen on lisätty fosforia. Viimeksi mainittu on ylimääräisten elektronien lähde pn-liitosjärjestelmässä.
Joustavien paneelien kehittämisestä amorfisella valosähköisellä piillä on tullut todellinen läpimurto aurinkoenergian käytön alalla:
kuvagalleria
Kuva
Joustava aurinkovaihtoehto
Joustava valokenno tarra kaihtimilla
Joustava matkapuhelinlaturi
Kestää mekaanista rasitusta
Aurinkopaneelin toimintaperiaate
Kun auringonvalo putoaa valokennoon, siihen ei muodostu epätasapainoisia elektronireikä-pareja. Ylimääräisiä elektroneja ja "reikiä" siirretään osittain pn-liitoksen kautta puolijohdekerroksesta toiseen.
Seurauksena ulkoiseen piiriin tulee jännite. Tässä tapauksessa virtalähteen positiivinen napa muodostetaan p-kerroksen kosketukseen ja negatiivinen napa n-kerrokseen.
Mahdolliset erot (jännite) valokennon koskettimien välillä ilmenevät p-n-liitoksen eri puolilta olevien "reikien" ja elektronien lukumäärän muutoksesta, joka johtuu n-kerroksen säteilyttämisestä auringonsäteillä
Akun muodossa ulkoiseen kuormaan kytketyt valokennot muodostavat sen kanssa noidankehän. Seurauksena on, että aurinkopaneeli toimii kuin eräänlainen pyörä, jota pitkin elektronit "juoksevat" proteiineja pitkin. Ja ladattava akku on vähitellen latautunut.
Tavalliset piisähkökennot ovat yksiristeisiä kennoja. Elektronien siirto niihin tapahtuu vain yhden p-n-liitoksen kautta tämän siirtymävyöhykkeen kanssa, jonka fotonienergia on rajoitettu.
Toisin sanoen kukin tällainen valokenno kykenee tuottamaan sähköä vain kapeasta auringonsäteilyn spektristä. Kaikki muu energia hukkaantuu. Siksi aurinkokennojen hyötysuhde on niin alhainen.
Aurinkokennojen hyötysuhteen parantamiseksi niitä varten tarkoitetut piin puolijohde-elementit on viime aikoina tehty moniliitoksiksi (kaskadiksi). Uudessa FEP: ssä on jo useita siirtymiä. Lisäksi jokainen niistä tässä kaskadissa on suunniteltu omalle auringonvalonsa spektrille.
Tällaisten valokennojen fotonien sähkövirtaksi muuttamisen kokonaistehokkuus kasvaa lopulta. Mutta niiden hinta on paljon korkeampi. Tässä joko valmistuksen helppous alhaisilla kustannuksilla ja alhaisella hyötysuhteella tai korkeampi tuotto yhdistettynä korkeisiin kustannuksiin.
Aurinkoakku voi toimia sekä kesällä että talvella (se tarvitsee valoa, ei lämpöä) - mitä vähemmän pilvisyyttä ja aurinko paistaa kirkkaammin, sitä enemmän aurinkopaneeli tuottaa sähkövirran
Käytön aikana valokenno ja koko akku kuumenevat vähitellen. Kaikki energia, joka ei mennyt sähkövirran tuottamiseen, muuttuu lämmöksi. Usein lämpötila heliopaneelin pinnalla nousee 50–55 ° C: seen. Mutta mitä korkeampi se on, sitä vähemmän tehokas aurinkokenno toimii.
Seurauksena on, että sama aurinkoakun malli tuottaa vähemmän virtaa lämmössä kuin kylmällä säällä. Valosolut osoittavat maksimaalisen hyötysuhteen selkeänä talvipäivänä. Kaksi tekijää vaikuttavat tähän - paljon aurinkoa ja luonnollinen jäähdytys.
Lisäksi jos lunta putoaa paneeliin, se jatkaa sähkön tuotantoa muutenkin. Lisäksi lumihiutaleilla ei ole edes aikaa makuulle sen päälle, sulattuna lämmitettyjen valokennojen lämmöstä.
Aurinkoakun tehokkuus
Yksi valokenno jopa keskipäivällä selkeällä säällä antaa melko vähän sähköä, vain tarpeeksi, jotta LED-taskulamppu toimii.
Lähtötehon lisäämiseksi useita aurinkokennoja yhdistetään rinnakkaispiirissä tasajännitteen lisäämiseksi ja sarjassa virran voimakkuuden lisäämiseksi.
Aurinkopaneelien tehokkuus riippuu:
- ilman lämpötila ja itse akku;
- kuormankestävyyden oikea valinta;
- auringonvalon esiintymiskulma;
- heijastamattoman pinnoitteen olemassaolo / puuttuminen;
- valovirran teho.
Mitä alhaisempi lämpötila kadulla, sitä tehokkaammin valokennot ja aurinkoakku toimivat kokonaisuutena. Kaikki on täällä yksinkertaista. Kuorman laskemisella tilanne on kuitenkin monimutkaisempi. Se tulisi valita paneelin tuottaman virran perusteella. Mutta sen arvo vaihtelee säätekijöiden mukaan.
Heliopaneelit valmistetaan lähtöjännitteellä 12 V - jos akulle on syötettävä 24 V, niin kaksi paneelia on kytkettävä siihen samanaikaisesti
On ongelmallista valvoa aurinkoakun parametreja jatkuvasti ja säätää sen toimintaa manuaalisesti. Tätä varten on parempi käyttää ohjauslaitetta, joka säätää automaattisesti itse aurinkopaneelin asetukset maksimaalisen suorituskyvyn ja optimaalisten toimintatilojen saavuttamiseksi siitä.
Ihanteellinen auringonsäteiden tulokulma aurinkokennossa on suora. Kuitenkin, kun poikkeama on 30 asteen sisällä kohtisuorasta, paneelin hyötysuhde laskee vain noin 5%. Mutta kun tätä kulmaa kasvatetaan edelleen, yhä suurempi osa aurinkosäteilystä heijastuu, mikä vähentää aurinkokennojen tehokkuutta.
Jos akun vaaditaan antavan maksimaalista energiaa kesällä, sen tulisi olla suunnattu kohtisuoraan auringon keskimääräiseen sijaintiin, jota se käyttää päiväntasaajan päivinä keväällä ja syksyllä.
Moskovan alueella se on noin 40–45 astetta horisonttiin. Jos talvella tarvitaan enimmäismäärää, paneeli tulee asettaa pystysuoraan asentoon.
Ja vielä yksi asia - pöly ja lika heikentävät huomattavasti aurinkokennojen suorituskykyä. Fotonit sellaisen "likaisen" esteen läpi eivät yksinkertaisesti pääse niihin, mikä tarkoittaa, että mitään ei muunneta sähköksi. Paneelit on pestävä säännöllisesti tai asetettava siten, että sade pesee pölyn itsestään.
Joissakin aurinkokennoissa on sisäänrakennetut linssit säteilyn keskittämiseksi aurinkokennoihin. Selkeällä säällä tämä lisää tehokkuutta. Kuitenkin raskaalla pilvikatolla nämä linssit vain aiheuttavat vahinkoa.
Jos tavanomainen paneeli tällaisessa tilanteessa tuottaa edelleen virtaa, vaikkakin pienemmissä määrin, linssimalli lakkaa toimimasta melkein kokonaan.
Ihannetapauksessa aurinkokennoakun aurinko tulisi valaista tasaisesti. Jos jokin sen osista osoittautuu tummenetuksi, silloin valaisematon PEC muuttuu loistaudiksi. He eivät vain tässä tilanteessa tuota energiaa, vaan myös ottavat sen työskentelevistä osista.
Paneelit on asennettava siten, että auringonsäteiden tiellä ei ole puita, rakennuksia tai muita esteitä.
Talon virtakaavio auringosta
Aurinkoenergiajärjestelmä sisältää:
- Aurinkopaneelit.
- Ohjain.
- Akut
- Invertteri (muuntaja).
Tämän piirin ohjain suojaa sekä aurinkopaneeleita että akkuja. Toisaalta se estää käänteisvirtojen virtaamisen yöllä ja pilvisellä säällä, ja toisaalta se suojaa paristoja liialliselta lataukselta / purkautumiselta.
Aurinkopaneelien paristot tulisi valita saman ikäisen ja kapasiteetin mukaan, muuten lataus / purku tapahtuu epätasaisesti, mikä johtaa niiden käyttöiän lyhentymiseen jyrkästi
Jotta 12, 24 tai 48 voltin tasavirta muutetaan vaihtuvaksi 220 volttia, tarvitaan invertteri.Auton akkuja ei suositella käytettäväksi tällaisessa järjestelmässä, koska ne eivät kestä usein toistuvia ylikuormituksia. On parasta käyttää rahaa ja ostaa erityisiä helium AGM- tai hyydytettyjä OPzS-akkuja.
Aurinkopaneelien toimintaperiaatteet ja kytkentäkaavio eivät ole liian monimutkaisia ymmärtää. Ja alla kerättyjen videomateriaalien avulla on entistä helpompaa ymmärtää kaikkia aurinkopaneelien toiminnan ja asennuksen monimutkaisuuksia.
On helppoa ja ymmärrettävää, kuinka aurinkokenno toimii kaikissa yksityiskohdissa:
Miten aurinkopaneelit on järjestetty, katso seuraava video:
Aurinkopaneelin DIY-kokoonpano valokennoista:
Jokainen mökin aurinkoenergiajärjestelmän elementti on valittava oikein. Akkujen, muuntajan ja säätimen laitteissa tapahtuu väistämättömiä virtahäviöitä. Ja ne on pienennettävä minimiin, muuten aurinkopaneelien riittävän alhainen hyötysuhde laskee yleensä nollaan.
Aineiston tutkimuksen aikana oli kysymyksiä? Vai tiedättekö arvokasta tietoa artikkelin aiheesta ja voitteko kertoa sen lukijoillemme? Jätä kommenttisi alla olevaan ruutuun.