Възможностите за преминаване към алтернативни енергийни източници се разглеждат и прилагат частично от заинтересовани компании, представляващи енергийната индустрия в продължение на няколко десетилетия. Високите разходи за въвеждане на нови системи за доставка на енергия все още не са позволили много области на тази индустрия да се развият успешно, но има и изключения, които включват генератори на слънчева енергия.
В различни варианти такива захранвания се използват в специализирани зони, а през последните години намират своето място и в частното електрозахранване. Оптималният формат за техническо изпълнение на слънчева батерия е панел върху фотоелектронни клетки, който не заема много място, но в същото време доставя на потребителя енергия в определено количество.
Преглед на технологиите
Разнообразие от природни феномени могат да се използват като източник на енергия - от вятър до воден поток. Разбира се иЕнергията на Слънцето, като естествен източник на светлина и топлина, не може да не се разглежда като ресурс за преобразуване в обикновено електричество. Между другото, енергийното осветление в ясен ден може да достигне 1020 W/m2 и това е осезаем потенциал, който може да намери практическо приложение. Остава само технологично да се приложи процесът на преобразуване и доставка на енергия. Ето за какво се използват слънчевите панели.
Модулите от този тип комплексно изпълняват задачите за получаване, стабилизиране и акумулиране на слънчева светлина. На следващите етапи се решават задачите за неговото трансформиране, натрупване и разпространение сред потребителите. Към днешна дата основните задачи на слънчевата енергия са не толкова в техническата и структурна организация на горните процеси, а в оптимизирането на технологията с цел повишаване на производителността на нейните продукти.
Дизайн на панел
В общ смисъл, такова устройство е приемник и акумулатор на слънчева енергия. Поддръжката му обаче използва цяла група компоненти, включително батерии, електрически преобразуватели, предпазители, регулатори на мощността, механика за контрол на позицията на панела и т.н.
Но във всеки случай системата от слънчеви панели се основава на функцията на един основен елемент - модул, който директно получава слънчева енергия. В най-разпространената версия това са силициеви моно- или поликристални пластини, които в контекста наподобяват многослойна торта. Това е т.нарфотоволтаични клетки, които осигуряват точно позициониране на атомите, които от своя страна участват в процесите на преобразуване на енергия.
Класификация на слънчевите панели по тип слънчеви клетки
С развитието на технологиите за производство на плочи за получаване на слънчева енергия, специалистите експериментират с материали за тяхното производство, определяйки оптималните решения. Към днешна дата батериите от този тип се произвеждат от следните елементи:
- Силициеви мултикристални вафли. Структурата на материала се формира от група монокристални силициеви решетки, което прави възможно компенсирането на енергийните загуби по краищата на конструкцията, какъвто е случаят в монокристалните панели. В резултат на това ефективността достига 15% с експлоатационен живот на устройството до 25 години.
- Панели върху поликристален силиций. Друга алтернатива на простите монокристални слънчеви панели. Батерията на тази основа е по-малко продуктивна, но струва много по-малко и дава повече възможности за проектиране на различни форми на конструкция и нейната ориентация.
- Аморфни силиконови панели. Освен това е вариант с ниска мощност, но е и най-достъпният. За потребители с ниски енергийни нужди, напълно приемливо решение.
- Устройства с кадмиев телурид. Този материал се използва широко при разработването на филмови фотоволтаични клетки, чиято дебелина на полупроводниковия слой е стотици микрометри. Кадмиевият телурид има средна производителност на електроенергия, но самият процес на генериранеелектричеството в този случай ще бъде по-евтино от стандартните силициеви панели.
- Батерии, базирани на полупроводникови CIGS. В този случай се използва комбинация от няколко материала – галий, селен, индий и мед. Той също използва форм-фактор на филма, но с по-висока производителност от аналозите на кадмиевия телурид.
Как работи устройството
След получаване на слънчева енергия, по-нататъшният ход на работата на системата може да протича по различни схеми, в зависимост от проектното решение. Има основно два начина за използване на оборудването:
- Произведеното електричество се съхранява в свързания комплект батерии и се консумира паралелно от потребителите.
- По пътя от панела към батерията е инсталиран инвертор, който регулира консумацията на енергия. Подобна схема се използва в случаите, когато слънчевият батериен панел действа като допълнителен източник на енергия, който покрива само част от нуждите на потребителя от електроенергия.
И в двата случая трябва да се организира електрическа верига с възможност за въвеждане на слънчеви фотоклетки. Конфигурацията на връзката може да бъде серийна или паралелна. Средното входно напрежение може да бъде 180-354 V по отношение на битовите системи. Натоварването в този случай е 5 A.
Внедряване на системата за управление
Активно развитие на слънчевите батерии се осъществи в периода на широко разпространение на микроконтролери за управление в комплексапроизводствени процеси. В момента такива устройства се използват и за автоматизиране на различни операции в битовата сфера - достатъчно е да се отбележат алармени системи и механика за управление на гаражни врати.
По отношение на слънчевите панели се използват контролери с капацитивни сензори, които позволяват не само да се следят работните параметри на функционалните компоненти, но и да се контролира процеса на зареждане на батериите на слънчевите панели. Контролерите на основно ниво следят прекъсвачи, варистори и предпазители, но могат да участват и в процесите на промяна на параметрите на постоянния ток, захранващ крайните потребители.
Съвети за използване на панели
При закупуване на соларна батерия е препоръчително да се извърши цялостен одит на всички нейни компоненти и особено на фотоклетките, тъй като най-малката повреда или фабричен дефект може да повлияе радикално на работата на цялата система. Също така, по време на процеса на монтаж трябва да се внимава максимално, тъй като конструкцията е крехка и може да се повреди без специална защита.
Монтажът на панелна соларна батерия се извършва върху специално подготвена основа с нисковолтов поялник. Важно е предната част във всеки случай да не е закрита от дървета и други високи предмети. За управление е предвиден специален шкаф с автоматизация и функционални блокове. От него до покрива, където е монтиран панелът, трябва да се прокара изолиран път за комуникационно захранване.
Как се правиНаправи си сам слънчев панел?
Най-подходящата домашна схема е от дървена рамка и елементи от плексиглас. Като основа на панела може да се използва ПДЧ, чиито ръбове под формата на страни са оформени с пръчка с дебелина 1-3 см. Върху повърхността се полагат фрагменти от малък плексиглас и се фиксират върху лепило според принцип на пчелна пита. След това конструкцията може да се затвори с плътно стъкло, като се фиксира плътно по контурите на страните.
Слънчевият панел също трябва да бъде инсталиран. Със собствените си ръце това се прави върху носеща метална основа с възможност за въртене. За него можете да подготвите рамкова основа със задвижващ механизъм за завъртане в желания диапазон. В този случай трябва да се вземе предвид и натоварването на покривното покритие. Желателно е носещата основа на панела да е директно свързана през покрива към рафтовата система. На последния етап е необходимо да свържете панела през проводници с батерия с необходимата мощност и, ако е необходимо, да въведете инвертор в електрическата мрежа за преобразуване на входното напрежение.
Предимствата на слънчевите панели
Технологиите за производство на електричество, базирани на принципите на преобразуване на слънчева енергия, предоставят много ползи за крайния потребител, въпреки редица оперативни трудности. По-специално, най-простият монокристален 100 W слънчев панел може да зарежда безплатно батерия от 12 V. Но дори и такива елементи постепенно се превръщат в миналото и се заменят с мощнигенератори, способни да обслужват енергийната система на дома, изискващи само разходи за поддръжка. В същото време можем да говорим за екологична чистота на източника на енергия и автономност.
Перспективи за развитие на технологиите
Основно важна стъпка в развитието на слънчевата енергийна система беше появата на алтернативни източници на енергия с напрежение до 220 V. Досега подобни системи са все още на етап идейно проектиране, но в бъдеще предмет на за оптимизиране на процесите за получаване на първоначална енергия, те ще влязат в сегмента за масово производство.
Основните трудности пред конструкторите са равномерното натрупване на енергиен потенциал и намаляване на факторите на зависимостта на генераторите от външни условия. Например, ниската ефективност на слънчевите панели за къща на ниво 15-20% се дължи до голяма степен на факторите на условно лошо време, когато енергийното захранване е сведено до минимум.
Заключение
Ако е твърде рано да се говори за интегрирано енергийно захранване на частна къща със слънчева енергия, тогава покриването на индивидуалните нужди от зареждане на устройства с ниска мощност или поддържане на ефективността на осветителните устройства с такива средства е съвсем реалистично. Освен това руските производители участват активно в развитието на тази област, предлагайки своите продукти с приемливо качество.
Някои компании сглобяват слънчеви панели от китайски панели на ниска цена на ниво от 3-5 хиляди рубли, но се появяват и напълно собствени разработки. На лидерите на вътрешния пазар в товаНиша може да се припише на компанията "Quantum", Hevel Solar и "Solnechny Veter". Съоръженията на тези предприятия произвеждат не само системи с ниска мощност, но и ефективни решения за промишлена експлоатация.
