Prinsip operasi dan peranti panel solar

Prinsip operasi bateri solar

Peranti ini direka untuk menukar secara langsung sinaran matahari kepada elektrik. Tindakan ini dipanggil kesan fotoelektrik. Semikonduktor (wafer silikon), yang digunakan untuk membuat unsur, mempunyai elektron bercas positif dan negatif dan terdiri daripada dua lapisan, lapisan n (-) dan lapisan p (+). Lebihan elektron di bawah pengaruh cahaya matahari tersingkir dari lapisan dan menduduki tempat kosong di lapisan lain. Ini menyebabkan elektron bebas sentiasa bergerak, bergerak dari satu plat ke plat yang lain, menghasilkan tenaga elektrik yang disimpan dalam bateri.

Cara bateri solar berfungsi bergantung pada reka bentuknya. Sel suria pada asalnya diperbuat daripada silikon.Mereka masih sangat popular, tetapi kerana proses penulenan silikon agak susah payah dan mahal, model dengan fotosel alternatif daripada sebatian kadmium, kuprum, galium dan indium sedang dibangunkan, tetapi ia kurang produktif.

Kecekapan panel solar telah meningkat dengan perkembangan teknologi. Hari ini, angka ini telah meningkat daripada satu peratus, yang dicatatkan pada awal abad ini, kepada lebih daripada dua puluh peratus. Ini membolehkan kami hari ini menggunakan panel bukan sahaja untuk keperluan domestik, tetapi juga untuk pengeluaran.

Spesifikasi

Peranti bateri solar agak mudah, dan terdiri daripada beberapa komponen:

Secara langsung sel solar / panel solar;

Penyongsang yang menukarkan arus terus kepada arus ulang alik;

Pengawal aras bateri.

Beli bateri untuk panel solar hendaklah berdasarkan fungsi yang diperlukan. Mereka menyimpan dan mengagihkan elektrik. Penyimpanan dan penggunaan berlaku sepanjang hari, dan pada waktu malam caj terkumpul hanya digunakan. Oleh itu, terdapat bekalan tenaga yang berterusan dan berterusan.

Pengecasan dan nyahcas bateri yang berlebihan akan memendekkan hayat kegunaannya. Pengawal cas bateri solar secara automatik menangguhkan pengumpulan tenaga dalam bateri apabila ia telah mencapai parameter maksimumnya, dan mematikan beban peranti apabila ia dilepaskan dengan banyak.

(Tesla Powerwall - bateri panel solar 7KW - dan pengecasan rumah untuk kenderaan elektrik)

Penyongsang grid untuk panel solar adalah elemen reka bentuk yang paling penting. Ia menukarkan tenaga yang diterima daripada sinaran matahari kepada arus ulang-alik pelbagai kapasiti.Sebagai penukar segerak, ia menggabungkan voltan keluaran arus elektrik dalam frekuensi dan fasa dengan rangkaian pegun.

Photocells boleh disambungkan secara bersiri dan selari. Pilihan terakhir meningkatkan kuasa, voltan dan parameter semasa dan membolehkan peranti berfungsi walaupun satu elemen kehilangan fungsi. Model gabungan dibuat menggunakan kedua-dua skema. Hayat perkhidmatan plat adalah kira-kira 25 tahun.

Memilih panel solar untuk rumah persendirian

Sebelum membeli panel solar untuk rumah persendirian, ketahui:

• Penggunaan harian elektrik di dalam bilik;
• Tempat untuk memasang panel (diarahkan ke selatan, sementara tidak ada bayangan padanya dan sudut kecenderungan yang sesuai harus ditetapkan);
• Bateri diletakkan di dalam bilik yang hangat pada suhu ini sehingga 25 darjah Celsius;
• Mengambil kira beban puncak peralatan elektrik;
• Penggunaan sistem secara bermusim atau kekal.

Untuk kawasan yang mempunyai aktiviti cahaya tinggi, bateri monohabluran paling sesuai. Untuk kediaman musim panas atau plot peribadi, jika penggunaan bermusim dirancang, model polihabluran mikromorfik paling sesuai. Mereka agak murah, mereka merasakan tersebar, cahaya sisi dengan baik dan berfungsi pada sudut dalam cuaca mendung.

Contoh pengiraan

Kawasan pinggir bandar menggunakan 3-6 kWj tenaga elektrik, tetapi angka ini mungkin lebih tinggi apabila menggunakan sejumlah besar peralatan elektrik atau pencahayaan tambahan di rumah. Kotej tiga tingkat menggunakan 20 hingga 50 kWj dan lebih banyak lagi. Berdasarkan maklumat yang diberikan, kami akan membuat pengiraan.

Keamatan tenaga kotej ialah 7 kW (termasuk kerugian). Sekiranya rumah itu terletak di Selatan, di mana terdapat cahaya matahari yang cukup untuk bekalan tenaga, maka kira-kira 20 bateri akan diperlukan. Kuasa kerja satu panel ialah 400 watt. Jumlah ini cukup untuk membekalkan tenaga ke kawasan pinggir bandar di mana keluarga 4-6 orang tinggal secara kekal.

Pemasangan

Apabila membeli produk syarikat tertentu, anda mendapat gambar rajah dan arahan pendawaian terperinci, dan anda boleh memasang bekalan kuasa dan panel solar tanpa gangguan dengan tangan anda sendiri. Tetapi jika anda tidak mahu berurusan dengan pemasangan dan konfigurasi sistem atau tidak pernah melakukan ini sebelum ini, maka amanahkan kerja ini kepada profesional.

Pakar pergi ke tapak dan menjalankan pemasangan dan pentauliahan peralatan dalam masa yang singkat. Secara purata, pemasangan loji tenaga solar mengambil masa dari satu hingga empat hari, bergantung pada kerumitan sistem, dan bekalan kuasa yang tidak terganggu dipasang dalam masa satu hingga dua hari.

Pemasangan modul solar berlaku mengikut skim yang telah diluluskan, dan semua komponen sistem; bateri, pengawal cas dan penukar dipasang di tempat yang mudah dan boleh diakses untuk anda. Loji kuasa mudah diselenggara. Panel solar mempunyai permukaan licin dari kaca khas, yang tidak membenarkan salji dan habuk terkumpul. Bateri yang digunakan untuk sistem solar adalah bebas penyelenggaraan dan mempunyai jangka hayat sehingga 10 tahun.

Petua

Pakar memberikan beberapa cadangan tentang cara meletakkan dan menyambungkan panel solar dengan betul.

Selalunya, produk yang menggunakan sumber tenaga alternatif dipasang di bumbung atau di dinding pembinaan perumahan, kurang kerap mereka menggunakan sokongan khas yang boleh dipercayai.

Walau apa pun, sebarang pemadaman harus dikecualikan sepenuhnya, iaitu, bateri harus diorientasikan sedemikian rupa sehingga mereka tidak jatuh di bawah bayang-bayang pokok tinggi dan bangunan jiran.
Pemasangan satu set plat dilakukan dalam baris, susunannya selari, dalam hal ini, sangat penting untuk memastikan baris yang lebih tinggi tidak menimbulkan bayang-bayang di bawah. Keperluan ini sangat penting, kerana teduhan lengkap atau separa mencetuskan pengurangan dan juga pemberhentian sepenuhnya sebarang pengeluaran tenaga, di samping itu, kesan pembentukan "arus terbalik" boleh berlaku, yang sering menyebabkan kerosakan peralatan.

Orientasi yang betul kepada cahaya matahari adalah penting untuk kecekapan dan keberkesanan panel.

Adalah sangat penting bahawa permukaan menerima semua kemungkinan sinaran UV. Orientasi yang betul dikira berdasarkan data pada lokasi geografi bangunan

Sebagai contoh, jika panel dipasang di sebelah utara bangunan, maka panel harus berorientasikan ke selatan.
Sama pentingnya ialah sudut kecenderungan keseluruhan struktur, ia juga ditentukan oleh orientasi geografi struktur.Pakar mengira bahawa penunjuk ini harus sepadan dengan latitud lokasi rumah, dan kerana matahari, bergantung pada masa tahun, mengubah lokasinya di atas ufuk beberapa kali, masuk akal untuk mempertimbangkan untuk melaraskan sudut pemasangan akhir bateri. Biasanya pembetulan tidak melebihi 12 darjah.

• Bateri mesti diletakkan sedemikian rupa untuk menyediakan akses percuma kepada mereka, kerana pada musim sejuk yang sejuk adalah perlu untuk membersihkannya secara berkala daripada menyerang salji, dan pada musim panas - dari noda hujan, yang mengurangkan kecekapan dengan ketara. daripada menggunakan bateri.
• Sehingga kini, terdapat banyak model panel solar Cina dan Eropah yang dijual, yang berbeza dari segi kos, jadi semua orang boleh memasang model yang optimum untuk belanjawan mereka.

Sebagai kesimpulan, perlu diingatkan bahawa planet kita akan menerima manfaat terbesar daripada penggunaan panel solar, kerana sumber tenaga ini tidak menyebabkan sebarang bahaya kepada alam sekitar. Jika anda, sebagai pengguna, mengambil berat tentang masa depan Bumi kita, potensi sumber tanahnya dan pemuliharaan sumber semula jadi, maka panel solar adalah pilihan terbaik.

Cara memasang bateri solar di atas bumbung rumah, lihat video berikut.

Kesimpulan mengenai topik

Pendekatan profesional untuk pemasangan loji tenaga solar akan membolehkan anda mengambil kira semua faktor, nuansa dan mengelakkan kesilapan yang menjengkelkan.

Peraturan am untuk memasang panel solar

Apabila memasang panel solar, perlu mengambil kira 5 faktor, gabungan yang akhirnya menentukan tempat dan kaedah pemasangan:

1. Pelesapan haba
2. Bayang-bayang
3. Orientasi
4. condong
5. Ketersediaan untuk perkhidmatan

Seperti yang dinyatakan di atas, pelesapan haba memainkan peranan penting dalam mengekalkan prestasi bateri. Adalah penting untuk meninggalkan jurang pengudaraan antara panel dan satah pemasangan, dan lebih besar ia, lebih baik. Biasanya, apabila memasang bingkai atau bingkai untuk modul pemasangan antara panel dan satah, 5-10 sentimeter ditinggalkan. Pengudaraan maksimum dipastikan apabila dipasang pada bingkai atau rod yang berasingan.

Mana-mana bayang yang jatuh pada bateri dari pokok atau bangunan "mematikan" sel yang berlorek, yang mempercepatkan degradasi modul kristal tunggal yang mahal dan menghentikan sepenuhnya penjanaan kuasa dalam yang polihablur. Pengilang menawarkan pelbagai cara untuk meminimumkan risiko "titik panas" akibat gangguan litar elektrik, yang mesti dipertimbangkan semasa membeli. Tetapi lebih baik memasang bateri sedemikian rupa sehingga bayang-bayang "keras" tidak boleh jatuh ke atasnya dengan cara apa pun. Bayang-bayang "lembut" akibat kabus, awan atau asap tidak membahayakan bateri, ia hanya mengurangkan output kuasa.

Anda perlu mengarahkan bateri ke selatan - jadi insolasi akan menjadi maksimum. Semua kaedah pemasangan lain adalah kompromi, dan lebih baik tidak menganggapnya. Adalah tidak munasabah untuk membelanjakan puluhan ribu rubel untuk pembelian modul, tetapi tidak munasabah untuk mengarahkan bateri bukan ke matahari. Peta insolasi untuk pelbagai wilayah Persekutuan Rusia diterbitkan di Internet dan tersedia secara umum. Jalur tengah Rusia terutamanya terletak di zon insolasi ke-2, di mana dari 1 persegi. meter modul solar ideal yang dipasang dengan betul boleh menghasilkan sehingga 3 kWj / hari.

Ketersediaan bateri untuk pembersihan cepat permukaan membolehkan anda melakukan operasi mudah ini tanpa penglibatan pakar.Pada musim sejuk, permukaan mesti dibebaskan dari salji, pada musim panas - dari habuk dan kotoran yang disebabkan oleh angin dan hujan. Sekiranya terdapat objek dalam pembinaan berdekatan, maka permukaan modul perlu dibersihkan setiap hari. Cara paling mudah untuk melakukan ini ialah dengan pancutan air dari hos atau mana-mana berus pembersih tingkap.

Bagaimana untuk mencapai kecekapan maksimum

Apabila membeli panel solar untuk rumah anda, adalah sangat penting untuk memilih reka bentuk yang boleh menyediakan rumah anda dengan kuasa yang mencukupi. Adalah dipercayai bahawa kecekapan panel solar dalam cuaca mendung adalah kira-kira 40 W setiap 1 meter persegi sejam.

Malah, dalam cuaca mendung, kuasa cahaya di aras tanah adalah kira-kira 200 watt setiap meter persegi, tetapi 40% cahaya matahari adalah sinaran inframerah, yang mana panel solar tidak terdedah. Ia juga patut dipertimbangkan bahawa kecekapan bateri jarang melebihi 25%.

Kadang-kadang tenaga dari cahaya matahari yang terik boleh mencapai 500 W setiap meter persegi, tetapi pengiraan harus mengambil kira angka minimum, yang akan menjadikan sistem bekalan kuasa autonomi tidak terganggu.

Setiap hari matahari bersinar selama purata 9 jam, jika kita mengambil purata tahunan. Dalam satu hari, satu meter persegi permukaan penukar mampu menjana 1 kilowatt elektrik. Jika kira-kira 20 kilowatt elektrik digunakan setiap hari oleh penghuni rumah, maka keluasan minimum panel solar hendaklah lebih kurang 40 meter persegi.

Walau bagaimanapun, penunjuk penggunaan elektrik sedemikian dalam amalan jarang berlaku. Sebagai peraturan, penyewa akan menggunakan sehingga 10 kW sehari.

Jika kita bercakap tentang sama ada panel solar berfungsi pada musim sejuk, maka perlu diingati bahawa pada masa ini sepanjang tahun tempoh waktu siang berkurangan, tetapi jika anda menyediakan sistem dengan bateri yang berkuasa, maka tenaga yang diterima setiap hari haruslah mencukupi, dengan mengambil kira kehadiran bateri sandaran.

Apabila memilih bateri solar, sangat penting untuk memberi perhatian kepada kapasiti bateri. Jika anda memerlukan panel solar yang berfungsi pada waktu malam, maka kapasiti bateri sandaran memainkan peranan penting. Juga, peranti mesti tahan terhadap pengecasan semula yang kerap.

Juga, peranti mesti tahan terhadap pengecasan semula yang kerap.

Walaupun pada hakikatnya kos memasang panel solar boleh melebihi 1 juta rubel, kos akan dibayar dalam masa beberapa tahun, kerana tenaga solar adalah percuma.

Bagaimana bateri solar berfungsi

Semua makhluk hidup di bumi timbul berkat tenaga matahari. Setiap saat, sejumlah besar tenaga datang ke permukaan planet dalam bentuk sinaran suria. Semasa kita membakar beribu-ribu tan arang batu dan produk petroleum untuk memanaskan rumah kita, negara-negara yang lebih dekat dengan khatulistiwa sedang merana dalam panas. Menggunakan tenaga matahari untuk keperluan manusia adalah tugas yang wajar untuk minda yang ingin tahu. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan reka bentuk penukar langsung cahaya matahari kepada tenaga elektrik - sel solar.

Wafer nipis terdiri daripada dua lapisan silikon dengan sifat fizikal yang berbeza. Lapisan dalam adalah silikon kristal tunggal tulen dengan kekonduksian lubang. Di luar, ia ditutup dengan lapisan silikon "tercemar" yang sangat nipis, contohnya, dengan campuran fosforus. Sentuhan logam pepejal dikenakan pada bahagian belakang plat.Di sempadan lapisan n- dan p, akibat limpahan cas, zon habis terbentuk dengan cas isipadu positif yang tidak terkompensasi dalam n-lapisan dan isipadu cas negatif dalam lapisan p. Zon-zon ini bersama-sama membentuk simpang p-n.

Penghalang berpotensi yang timbul di persimpangan menghalang laluan pembawa caj utama, i.e. elektron dari sisi lapisan p, tetapi secara bebas melepasi pembawa kecil dalam arah yang bertentangan. Sifat simpang p-n ini menentukan kemungkinan mendapatkan foto-emf apabila menyinari sel suria dengan cahaya matahari. Apabila SC diterangi, foton yang diserap menjana pasangan lubang elektron bukan keseimbangan. Elektron yang dihasilkan dalam lapisan p berhampiran simpang p-n menghampiri simpang p-n dan dibawa ke kawasan-n oleh medan elektrik yang ada di dalamnya.

Begitu juga, lebihan lubang yang dicipta dalam lapisan-n dipindahkan sebahagiannya ke lapisan-p. Akibatnya, lapisan-n memperoleh cas negatif tambahan, dan lapisan-p memperoleh yang positif. Perbezaan potensi sentuhan awal antara lapisan p dan n semikonduktor berkurangan, dan voltan muncul dalam litar luaran. Kutub negatif sumber semasa sepadan dengan lapisan-n, dan lapisan-p kepada positif.

Kebanyakan sel suria moden mempunyai satu persimpangan p-n. Dalam elemen sedemikian, pembawa caj percuma dicipta hanya oleh foton yang tenaganya lebih besar daripada atau sama dengan jurang jalur. Dalam erti kata lain, tindak balas fotoelektrik sel simpang tunggal adalah terhad kepada bahagian spektrum suria yang tenaganya lebih tinggi daripada jurang jalur, dan foton tenaga yang lebih rendah tidak digunakan. Had ini boleh diatasi dengan struktur berbilang lapisan dua atau lebih SC dengan jurang jalur yang berbeza.Elemen sedemikian dipanggil multi-junction, cascade atau tandem. Memandangkan mereka bekerja dengan bahagian spektrum suria yang lebih besar, mereka mempunyai kecekapan penukaran fotovoltaik yang lebih tinggi. Dalam sel suria berbilang simpang yang tipikal, sel fotovoltaik tunggal disusun satu di belakang yang lain sedemikian rupa sehingga cahaya matahari mencecah sel dengan celah jalur terbesar terlebih dahulu, manakala foton dengan tenaga tertinggi diserap.

Bateri tidak berfungsi dari cahaya matahari, tetapi dari cahaya matahari pada dasarnya. Sinaran elektromagnet sampai ke bumi pada bila-bila masa sepanjang tahun. Hanya dalam cuaca mendung, kurang tenaga dihasilkan. Sebagai contoh, kami memasang lampu berkuasa solar autonomi. Sudah tentu, terdapat tempoh yang singkat apabila bateri tidak mempunyai masa untuk mengecas sepenuhnya. Tetapi secara umum, ini tidak berlaku begitu kerap semasa musim sejuk.

Menariknya, walaupun salji turun pada panel solar, ia masih terus menukar tenaga solar. Dan disebabkan fakta bahawa fotosel menjadi panas, salji itu sendiri mencair. Prinsipnya sama seperti memanaskan kaca kereta.

Cuaca musim sejuk yang sempurna untuk bateri solar hari yang sejuk tanpa awan. Kadang-kadang pada hari-hari sedemikian walaupun rekod generasi boleh diatur.

Pada musim sejuk, kecekapan panel solar menurun. Di Moscow dan wilayah Moscow, secara purata, ia menghasilkan 8 kali lebih sedikit tenaga elektrik sebulan. Katakan bahawa pada musim panas untuk operasi peti sejuk, komputer dan lampu overhed di rumah, 1 kW tenaga diperlukan, maka pada musim sejuk adalah lebih baik untuk menyimpan 2 kW untuk kebolehpercayaan.

Pada masa yang sama, di Timur Jauh, tempoh cahaya matahari lebih lama, kecekapan dikurangkan hanya satu setengah hingga dua kali ganda. Dan, tentu saja, semakin jauh ke selatan, semakin kecil perbezaan antara musim sejuk dan musim panas.

Sudut kecondongan modul juga penting. Anda boleh menetapkan sudut universal untuk sepanjang tahun. Dan anda boleh menukar setiap masa, bergantung pada musim. Ini tidak dilakukan oleh pemilik rumah, tetapi oleh pakar yang pergi ke tapak.

Pilihan sambungan solar

Panel solar terdiri daripada beberapa panel individu. Untuk meningkatkan parameter keluaran sistem dalam bentuk kuasa, voltan dan arus, unsur-unsur disambungkan antara satu sama lain, menggunakan undang-undang fizik.

Sambungan beberapa panel antara satu sama lain boleh dilakukan menggunakan salah satu daripada tiga skema pemasangan panel solar:

• selari;
• konsisten;
• bercampur-campur.

Litar selari melibatkan penyambungan terminal dengan nama yang sama antara satu sama lain, di mana unsur-unsur mempunyai dua nod sepunya penumpuan konduktor dan percabangannya.

Dengan litar selari, tambah disambungkan ke tambah, dan tolak ke tolak, akibatnya arus keluaran meningkat, dan voltan keluaran kekal dalam 12 volt

Nilai arus keluaran maksimum yang mungkin dalam litar selari adalah berkadar terus dengan bilangan elemen yang disambungkan. Prinsip pengiraan kuantiti diberikan dalam artikel yang kami cadangkan.

Litar bersiri melibatkan sambungan kutub bertentangan: "tambah" panel pertama ke "tolak" kedua. Baki "tambah" yang tidak digunakan pada panel kedua dan "tolak" bateri pertama disambungkan ke pengawal yang terletak lebih jauh di sepanjang litar.

Sambungan jenis ini mewujudkan keadaan untuk aliran arus elektrik, di mana hanya ada satu cara untuk memindahkan pembawa tenaga dari sumber kepada pengguna.

Dengan sambungan bersiri, voltan keluaran meningkat dan mencapai 24 volt, yang cukup untuk menggerakkan peralatan mudah alih, lampu LED dan beberapa penerima elektrik

Litar siri selari atau bercampur paling kerap digunakan apabila perlu untuk menyambung beberapa kumpulan bateri. Dengan menggunakan litar ini, kedua-dua voltan dan arus boleh ditingkatkan pada output.

Dengan skema sambungan siri selari, voltan keluaran mencapai tanda, ciri-ciri yang paling sesuai untuk menyelesaikan sebahagian besar tugas rumah

Pilihan ini juga bermanfaat dalam erti kata bahawa sekiranya berlaku kegagalan salah satu elemen struktur sistem, rantai penyambung lain terus berfungsi. Ini dengan ketara meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan sistem.

Galeri Imej

Foto daripada

Menyambung Sel Suria

Bilangan panel bergantung pada keperluan

Sambungan bersiri peralatan solar

Sambungan terus ke lekapan lampu

Prinsip memasang litar gabungan adalah berdasarkan fakta bahawa peranti dalam setiap kumpulan disambung secara selari. Dan sambungan semua kumpulan dalam satu litar dijalankan secara berurutan.

Dengan menggabungkan pelbagai jenis sambungan, ia tidak akan sukar untuk memasang bateri dengan parameter yang diperlukan.Perkara utama ialah bilangan sel yang disambungkan hendaklah sedemikian rupa sehingga voltan operasi yang dibekalkan kepada bateri, dengan mengambil kira penurunannya dalam litar pengecasan, melebihi voltan bateri itu sendiri, dan arus beban bateri pada masa yang sama masa menyediakan jumlah arus pengecasan yang diperlukan.