Prinsippet for drift og enheten av solcellepaneler

Prinsippet for drift av solbatteriet

Enheten er designet for å konvertere solens stråler direkte til elektrisitet. Denne handlingen kalles den fotoelektriske effekten. Halvledere (silisiumskiver), som brukes til å lage grunnstoffer, har positivt og negativt ladede elektroner og består av to lag, n-laget (-) og p-laget (+). Overflødige elektroner under påvirkning av sollys blir slått ut av lagene og opptar tomme steder i et annet lag. Dette fører til at frie elektroner hele tiden beveger seg fra en plate til en annen, og genererer elektrisitet som er lagret i batteriet.

Hvordan et solcellebatteri fungerer avhenger i stor grad av designet. Solceller ble opprinnelig laget av silisium.De er fortsatt veldig populære, men siden prosessen med silisiumrensing er ganske arbeidskrevende og kostbar, utvikles modeller med alternative fotoceller fra kadmium-, kobber-, gallium- og indiumforbindelser, men de er mindre produktive.

Effektiviteten til solcellepaneler har økt med utviklingen av teknologi. I dag har dette tallet økt fra én prosent, som ble registrert på begynnelsen av århundret, til mer enn tjue prosent. Dette gjør at vi i dag kan bruke paneler ikke bare for innenlandske behov, men også for produksjon.

Spesifikasjoner

Solbatterienheten er ganske enkel, og består av flere komponenter:

Direkte solceller / solcellepanel;

En omformer som konverterer likestrøm til vekselstrøm;

Batterinivåkontroller.

Kjøp batterier for solcellepaneler bør være basert på de nødvendige funksjonene. De lagrer og distribuerer strøm. Lagring og forbruk skjer hele dagen, og om natten forbrukes kun den akkumulerte ladningen. Dermed er det en konstant og kontinuerlig tilførsel av energi.

Overdreven lading og utlading av batteriet vil forkorte levetiden. Ladekontrolleren for solenergi suspenderer automatisk akkumuleringen av energi i batteriet når det har nådd sine maksimale parametere, og slår av belastningen på enheten når den er kraftig utladet.

(Tesla Powerwall - et 7 kW solcellepanelbatteri - og hjemmelading for elektriske kjøretøy)

Nettomformeren for solcellepaneler er det viktigste designelementet. Den konverterer energien som mottas fra solens stråler til vekselstrøm med forskjellig kapasitet.Som en synkron omformer kombinerer den utgangsspenningen til elektrisk strøm i frekvens og fase med et stasjonært nettverk.

Fotoceller kan kobles både i serie og parallelt. Det siste alternativet øker kraft-, spennings- og strømparametrene og lar enheten fungere selv om ett element mister funksjonalitet. Kombinerte modeller er laget ved å bruke begge ordningene. Levetiden til platene er ca. 25 år.

Velge solcellepaneler for et privat hus

Før du kjøper solcellepaneler til et privat hjem, finn ut:

• Daglig forbruk av strøm i rommet;
• Et sted for installasjon av paneler (rettet mot sør, mens det ikke skal være skygge på dem og passende helningsvinkel skal settes);
• Batterier plasseres i et varmt rom ved denne temperaturen opptil 25 grader Celsius;
• Ta hensyn til topplastene til elektriske apparater;
• Sesongbestemt eller permanent bruk av systemet.

For regioner med høy lysaktivitet er monokrystallinske batterier best egnet. For en sommerbolig eller en personlig tomt, hvis sesongmessig bruk er planlagt, er mikromorfe polykrystallinske modeller best egnet. De er relativt rimelige, de oppfatter diffust, sidelys godt og fungerer på skrå i overskyet vær.

Regneeksempel

Forstadsområdet bruker 3-6 kWh elektrisk energi, men dette tallet kan være høyere når du bruker et stort antall elektriske apparater eller ekstra belysning hjemme. En tre-etasjers hytte bruker fra 20 til 50 kWh og enda mer. Basert på den oppgitte informasjonen vil vi foreta en beregning.

Energiintensiteten til hytta er 7 kW (inkludert tap). Hvis huset ligger i sør, hvor det er nok sollys til energiforsyning, vil det være behov for ca. 20 batterier. Arbeidseffekten til ett panel er 400 watt. Denne mengden er nok til å levere energi til et forstadsområde der en familie på 4-6 personer bor permanent.

Installasjon

Når du kjøper produkter fra et bestemt selskap, får du detaljerte koblingsskjemaer og instruksjoner, og du kan installere avbruddsfri strømforsyning og solcellepaneler med egne hender. Men hvis du ikke ønsker å håndtere installasjon og konfigurasjon av systemer eller aldri har gjort dette før, så overlate dette arbeidet til fagfolk.

Spesialister går til stedet og utfører installasjon og igangkjøring av utstyr på kort tid. I gjennomsnitt tar installasjonen av et solkraftverk fra én til fire dager, avhengig av kompleksiteten til systemet, og en avbruddsfri strømforsyning installeres innen én til to dager.

Installasjon av solcellemoduler skjer i henhold til en forhåndsgodkjent ordning, og alle komponenter i systemet; batterier, ladekontrollere og omformere er installert på et praktisk og tilgjengelig sted for deg. Kraftverket er enkelt å vedlikeholde. Solcellepaneler har en jevn overflate fra spesialglass, som ikke lar snø og støv samle seg. Batterier som brukes til solcelleanlegg er vedlikeholdsfrie og har en levetid på opptil 10 år.

Tips

Eksperter gir flere anbefalinger om hvordan du legger og kobler solcellepaneler på riktig måte.

Oftest er produkter som bruker alternative energikilder montert på taket eller på veggene til boligbygging, sjeldnere bruker de spesielle pålitelige støtter.

I alle fall bør eventuelle blackouts utelukkes helt, det vil si at batteriene skal være orientert på en slik måte at de ikke faller under skyggen av høye trær og nabobygninger.
Installasjonen av et sett med plater utføres i rader, deres arrangement er parallelt, i denne forbindelse er det ekstremt viktig å sikre at de høyere radene ikke kaster en skygge på de nedenfor. Dette kravet er svært viktig, siden fullstendig eller delvis skygge provoserer en reduksjon og til og med et fullstendig opphør av all energiproduksjon, i tillegg kan effekten av dannelsen av "omvendte strømmer" oppstå, noe som ofte forårsaker utstyrssammenbrudd.

Riktig orientering mot sollys er avgjørende for effektiviteten og effektiviteten til panelene.

Det er svært viktig at overflaten mottar alle mulige UV-stråler. Riktig orientering beregnes basert på data om bygningens geografiske plassering

For eksempel, hvis panelene monteres på nordsiden av bygget, bør panelene orienteres mot sør.
Like viktig er den generelle helningsvinkelen til strukturen, den bestemmes også av strukturens geografiske orientering.Eksperter beregnet at denne indikatoren skal samsvare med breddegraden til husets plassering, og siden solen, avhengig av årstiden, endrer plassering over horisonten flere ganger, er det fornuftig å vurdere å justere den endelige installasjonsvinkelen til batterier. Vanligvis overstiger ikke korreksjonen 12 grader.

• Batteriene må legges på en slik måte at de gir fri tilgang til dem, siden det i den kalde vintertiden vil være nødvendig å periodisk rense dem fra angripende snø, og i den varme årstiden - fra regnflekker, noe som reduserer effektiviteten betydelig. av bruk av batterier.
• Til dags dato er det mange kinesiske og europeiske modeller av solcellepaneler til salgs, som varierer i pris, slik at alle kan installere modellen som er optimal for budsjettet deres.

Avslutningsvis bør det bemerkes at planeten vår vil få størst utbytte av bruken av solcellepaneler, siden denne energikilden ikke forårsaker absolutt noen skade på miljøet. Hvis du som forbruker bryr deg om jordens fremtid, potensialet til landressurser og bevaring av naturressurser, er solcellepaneler det beste valget.

Hvordan installere et solcellebatteri på taket av huset, se følgende video.

Konklusjon om temaet

En profesjonell tilnærming til installasjonen av et solkraftverk vil tillate deg å ta hensyn til alle faktorer, nyanser og unngå irriterende feil.

Generelle regler for montering av solcellepaneler

Når du installerer solcellepaneler, er det nødvendig å ta hensyn til 5 faktorer, hvor kombinasjonen til slutt bestemmer stedet og metoden for installasjon:

1. Varmespredning
2. skygge
3. Orientering
4. Helling
5. Tilgjengelighet for service

Som nevnt ovenfor spiller varmespredning en viktig rolle for å opprettholde ytelsen til batterier. Det er viktig å etterlate et ventilasjonsgap mellom panelet og installasjonsplanet, og jo større det er, jo bedre. Vanligvis, når du monterer en ramme eller ramme for montering av moduler mellom panelet og planet, er det 5-10 centimeter igjen. Maksimal ventilasjon sikres ved montering på separat ramme eller stang.

Enhver skygge som faller på batteriet fra trær eller bygninger "slår av" den skyggelagte cellen, noe som akselererer nedbrytningen av dyre enkeltkrystallmoduler og stopper kraftproduksjonen i polykrystallinske moduler fullstendig. Produsenter tilbyr ulike måter å minimere risikoen for en "hot spot" på grunn av avbrudd i den elektriske kretsen, som må vurderes ved kjøp. Men det er bedre å installere batteriet på en slik måte at den "harde" skyggen ikke kan falle på den på noen måte. En "myk" skygge på grunn av tåke, skyer eller smog skader ikke batteriet, det reduserer bare strømuttaket.

Du må orientere batteriet mot sør - slik at isolasjonen blir maksimal. Alle andre installasjonsmetoder er kompromisser, og det er bedre å ikke vurdere dem. Det ville være urimelig å bruke titusenvis av rubler på kjøp av moduler, men det ville være urimelig å ikke orientere batteriet mot solen. Insolasjonskart for forskjellige regioner i Den russiske føderasjonen er publisert på Internett og er offentlig tilgjengelig. Den sentrale stripen av Russland ligger hovedsakelig i den andre sonen for isolasjon, hvor fra 1 kvm. meter av en riktig installert ideell solcellemodul kan produsere opptil 3 kWh / dag.

Tilgjengeligheten av et batteri for rask rengjøring av overflaten lar deg utføre denne enkle operasjonen uten involvering av spesialister.Om vinteren må overflaten frigjøres fra snø, om sommeren - fra støv og skitt forårsaket av vind og regn. Hvis det er et objekt under bygging i nærheten, må overflaten på modulene rengjøres daglig. Den enkleste måten å gjøre dette på er med en vannstråle fra en slange eller en hvilken som helst vinduspussebørste.

Hvordan oppnå maksimal effektivitet

Når du skal kjøpe solcellepaneler til hjemmet ditt, er det svært viktig å velge et design som kan gi boligen tilstrekkelig strøm. Det antas at effektiviteten til solcellepaneler i overskyet vær er omtrent 40 W per 1 kvadratmeter per time.

Faktisk, i overskyet vær, er lyseffekten på bakkenivå omtrent 200 watt per kvadratmeter, men 40 % av sollys er infrarød stråling, som solcellepaneler ikke er utsatt for. Det er også verdt å tenke på at batterieffektiviteten sjelden overstiger 25 %.

Noen ganger kan energien fra intenst sollys nå 500 W per kvadratmeter, men beregningene bør ta hensyn til minimumstallene, som vil gjøre det autonome strømforsyningssystemet uavbrutt.

Hver dag skinner solen i gjennomsnitt 9 timer, hvis vi tar årsgjennomsnittet. På en dag er en kvadratmeter av overflaten til omformeren i stand til å generere 1 kilowatt elektrisitet. Hvis omtrent 20 kilowatt strøm forbrukes per dag av beboerne i huset, bør minimumsarealet for solcellepaneler være omtrent 40 kvadratmeter.

En slik indikator på strømforbruk i praksis er imidlertid sjelden. Som regel vil leietakere bruke inntil 10 kW per dag.

Hvis vi snakker om hvorvidt solcellepaneler fungerer om vinteren, er det verdt å huske at på denne tiden av året reduseres varigheten av dagslyset kraftig, men hvis du gir systemet kraftige batterier, bør energien som mottas per dag være tilstrekkelig, tatt i betraktning tilstedeværelsen av et reservebatteri.

Når du velger et solcellebatteri er det veldig viktig å være oppmerksom på kapasiteten til batteriene. Trenger du solcellepaneler som fungerer om natten, så spiller kapasiteten til reservebatteriet en nøkkelrolle. Enheten må også være motstandsdyktig mot hyppig opplading.

Enheten må også være motstandsdyktig mot hyppig opplading.

Til tross for at kostnadene for å installere solcellepaneler kan overstige 1 million rubler, vil kostnadene betale seg innen få år, siden solenergi er helt gratis.

Hvordan fungerer et solcellebatteri

Alle levende ting på jorden oppsto takket være solens energi. Hvert sekund kommer en enorm mengde energi til overflaten av planeten i form av solstråling. Mens vi brenner tusenvis av tonn med kull og petroleumsprodukter for å varme opp hjemmene våre, sykler land nærmere ekvator i varmen. Å bruke solens energi til menneskelige behov er en verdig oppgave for nysgjerrige sinn. I denne artikkelen vil vi vurdere utformingen av en direkte omformer av sollys til elektrisk energi - en solcelle.

Den tynne waferen består av to lag silisium med forskjellige fysiske egenskaper. Det indre laget er rent enkrystall silisium med hullledningsevne. Utenfor er den dekket med et veldig tynt lag "forurenset" silisium, for eksempel med en blanding av fosfor.En solid metallkontakt er påført baksiden av platen. Ved grensen til n- og p-lagene, som et resultat av overløp av ladninger, dannes utarmede soner med en ukompensert positiv volumladning i n-lag og volum negativ ladning i p-lag. Disse sonene danner sammen et p-n-kryss.

Den potensielle barrieren som oppstår i krysset hindrer passasje av majoritetsladningsbærerne, d.v.s. elektroner fra siden av p-laget, men passerer fritt mindre bærere i motsatte retninger. Denne egenskapen til p-n-kryss bestemmer muligheten for å oppnå foto-emf ved bestråling av solceller med sollys. Når SC er opplyst, genererer de absorberte fotonene ikke-likevektselektron-hull-par. Elektroner generert i p-laget nær p-n-krysset nærmer seg p-n-krysset og blir ført til n-området av det elektriske feltet som eksisterer i det.

Tilsvarende overføres overskytende hull skapt i n-laget delvis til p-laget. Som et resultat får n-laget en ekstra negativ ladning, og p-laget får en positiv. Den innledende kontaktpotensialforskjellen mellom p- og n-lagene til halvlederen avtar, og en spenning vises i den eksterne kretsen. Den negative polen til strømkilden tilsvarer n-laget, og p-laget til det positive.

De fleste moderne solceller har et enkelt p-n-kryss. I et slikt element skapes gratis ladningsbærere bare av de fotonene hvis energi er større enn eller lik båndgapet. Med andre ord er den fotoelektriske responsen til en enkelt koblingscelle begrenset til den delen av solspekteret hvis energi er høyere enn båndgapet, og fotoner med lavere energi brukes ikke.Denne begrensningen kan overvinnes av flerlagsstrukturer av to eller flere SC-er med forskjellige båndgap. Slike elementer kalles multi-junction, kaskade eller tandem. Siden de jobber med en mye større del av solspekteret, har de høyere fotovoltaisk konverteringseffektivitet. I en typisk multi-junction solcelle er enkelt solcelleceller arrangert etter hverandre på en slik måte at sollys treffer cellen med størst båndgap først, mens fotonene med høyest energi absorberes.

Batterier fungerer ikke fra sollys, men fra sollys i prinsippet. Elektromagnetisk stråling når jorden når som helst på året. Bare i overskyet vær produseres det mindre energi. For eksempel installerte vi autonome solcelledrevne lys. Det er selvfølgelig korte perioder hvor batteriene ikke rekker å lades helt opp. Men generelt skjer ikke dette så ofte om vinteren.

Interessant nok, selv om snø faller på solcellepanelet, fortsetter det å konvertere solenergi. Og på grunn av at fotocellene varmes opp, tiner selve snøen. Prinsippet er det samme som å varme opp glasset til en bil.

Perfekt vintervær for en solcellebatteri frostfri skyfri dag. Noen ganger på slike dager kan til og med generasjonsrekorder arrangeres.

Om vinteren synker effektiviteten til solcellepanelet. I Moskva og Moskva-regionen produserer den i gjennomsnitt 8 ganger mindre strøm per måned. La oss si at om sommeren for drift av kjøleskap, datamaskin og overliggende belysning hjemme, er det nødvendig med 1 kW energi, så om vinteren er det bedre å fylle opp 2 kW for pålitelighet.

Samtidig, i Fjernøsten, er varigheten av solskinn lengre, effektiviteten reduseres med bare en og en halv til to ganger. Og selvfølgelig, jo lenger sør, jo mindre er forskjellen mellom vinter og sommer.

Modulenes helningsvinkel er også viktig. Du kan stille inn universalvinkelen for hele året. Og du kan endre hver gang, avhengig av sesong. Dette gjøres ikke av eierne av huset, men av spesialister som går til stedet.

Solar tilkoblingsmuligheter

Solcellepaneler er bygget opp av flere individuelle paneler. For å øke utgangsparametrene til systemet i form av kraft, spenning og strøm, er elementene koblet til hverandre ved å anvende fysikkens lover.

Koblingen av flere paneler til hverandre kan utføres ved å bruke en av tre monteringsskjemaer for solcellepaneler:

• parallell;
• konsistent;
• blandet.

Den parallelle kretsen innebærer å koble terminaler med samme navn til hverandre, der elementene har to felles noder for konvergens av ledere og deres forgrening.

Med en parallellkrets er plussene koblet til plussene, og minusene til minusene, som et resultat av at utgangsstrømmen øker, og utgangsspenningen forblir innenfor 12 volt

Verdien av maksimal mulig utgangsstrøm i en parallellkrets er direkte proporsjonal med antall tilkoblede elementer. Prinsippene for beregning av mengden er gitt i artikkelen vi anbefaler.

Seriekretsen innebærer tilkobling av motsatte poler: "pluss" til det første panelet til "minus" til det andre. Det gjenværende ubrukte "pluss" til det andre panelet og "minus" til det første batteriet er koblet til kontrolleren som ligger lenger langs kretsen.

Denne typen tilkobling skaper forhold for flyten av elektrisk strøm, der det bare er en måte å overføre energibæreren fra kilden til forbrukeren.

Med en seriell tilkobling øker utgangsspenningen og når 24 volt, noe som er nok til å drive bærbart utstyr, LED-lamper og noen elektriske mottakere

En serie-parallell eller blandet krets brukes oftest når det er nødvendig å koble til flere grupper av batterier. Ved å bruke denne kretsen kan både spenning og strøm økes ved utgangen.

Med en serie-parallell tilkoblingsordning når utgangsspenningen et merke, hvis egenskaper er best egnet for å løse hoveddelen av husholdningsoppgaver

Dette alternativet er også fordelaktig i den forstand at i tilfelle svikt i et av de strukturelle elementene i systemet, fortsetter andre forbindelseskjeder å fungere. Dette øker påliteligheten til hele systemet betydelig.

bildegalleri

Foto fra

Koble til solceller

Antall paneler avhengig av behov

Seriekobling av solenergiapparater

Direkte tilkobling til lysarmaturer

Prinsippet for å sette sammen en kombinert krets er basert på det faktum at enhetene innenfor hver gruppe er koblet parallelt. Og tilkoblingen av alle grupper i en krets utføres sekvensielt.

Ved å kombinere forskjellige typer tilkoblinger vil det ikke være vanskelig å sette sammen et batteri med de nødvendige parameterne. Hovedsaken er at antallet tilkoblede celler skal være slik at driftsspenningen som tilføres batteriene, tatt i betraktning dets fall i ladekretsen, overstiger spenningen til selve batteriene, og belastningsstrømmen til batteriet samtidig. tiden gir den nødvendige mengden ladestrøm.