Princippet om drift og enheden af ​​solpaneler

Princippet for drift af solbatteriet

Enheden er designet til direkte at omdanne solens stråler til elektricitet. Denne handling kaldes den fotoelektriske effekt. Halvledere (siliciumwafers), som bruges til at lave grundstoffer, har positivt og negativt ladede elektroner og består af to lag, n-laget (-) og p-laget (+). Overskydende elektroner under påvirkning af sollys slås ud af lagene og optager tomme steder i et andet lag. Dette får frie elektroner til konstant at bevæge sig fra en plade til en anden, hvilket genererer elektricitet, der er lagret i batteriet.

Hvordan et solcellebatteri fungerer afhænger i høj grad af dets design. Solceller blev oprindeligt lavet af silicium.De er stadig meget populære, men da processen med siliciumrensning er ret besværlig og dyr, udvikles modeller med alternative fotoceller fra cadmium-, kobber-, gallium- og indiumforbindelser, men de er mindre produktive.

Effektiviteten af ​​solpaneler er steget med udviklingen af ​​teknologi. I dag er dette tal steget fra én procent, som blev registreret i begyndelsen af ​​århundredet, til mere end tyve procent. Dette giver os i dag mulighed for at bruge paneler ikke kun til indenlandske behov, men også til produktion.

specifikationer

Solbatterienheden er ret enkel og består af flere komponenter:

Direkte solceller / solpanel;

En inverter, der omdanner jævnstrøm til vekselstrøm;

Batteriniveau regulator.

Køb batterier til solpaneler bør være baseret på de nødvendige funktioner. De opbevarer og distribuerer elektricitet. Opbevaring og forbrug sker hele dagen, og om natten forbruges den akkumulerede ladning kun. Der er således en konstant og kontinuerlig tilførsel af energi.

Overdreven opladning og afladning af batteriet vil forkorte dets levetid. Solcellebatteriets laderegulator suspenderer automatisk akkumuleringen af ​​energi i batteriet, når det har nået sine maksimale parametre, og slukker for belastningen af ​​enheden, når den er kraftigt afladet.

(Tesla Powerwall - et 7 kW solpanelbatteri - og hjemmeopladning til elbiler)

Netinverteren til solpaneler er det vigtigste designelement. Den omdanner den energi, der modtages fra solens stråler, til vekselstrøm af forskellig kapacitet.Da den er en synkron omformer, kombinerer den udgangsspændingen af ​​elektrisk strøm i frekvens og fase med et stationært netværk.

Fotoceller kan kobles både i serie og parallelt. Sidstnævnte mulighed øger effekt-, spændings- og strømparametrene og tillader enheden at fungere, selvom et element mister funktionalitet. Kombinerede modeller er lavet ved hjælp af begge ordninger. Pladernes levetid er omkring 25 år.

Valg af solpaneler til et privat hus

Inden du køber solpaneler til et privat hjem, skal du finde ud af:

• Dagligt forbrug af el i rummet;
• Et sted til installation af paneler (rettet mod syd, mens der ikke skal være skygge på dem, og den passende hældningsvinkel skal indstilles);
• Batterier placeres i et varmt rum ved denne temperatur op til 25 grader Celsius;
• Tag højde for spidsbelastninger af elektriske apparater;
• Sæsonbestemt eller permanent brug af systemet.

Til områder med høj lysaktivitet er monokrystallinske batterier bedst egnede. For en sommerbolig eller et personligt plot, hvis sæsonbestemt brug er planlagt, er mikromorfe polykrystallinske modeller bedst egnede. De er relativt billige, de opfatter diffust, sidelys godt og arbejder på skrå i overskyet vejr.

Regneeksempel

Forstadsområdet bruger 3-6 kWh elektrisk energi, men dette tal kan være højere, når du bruger et stort antal elektriske apparater eller ekstra belysning i hjemmet. Et tre-etagers sommerhus forbruger fra 20 til 50 kWh og endnu mere. På baggrund af de oplyste, laver vi en beregning.

Sommerhusets energiintensitet er 7 kW (inklusive tab). Ligger huset i Syd, hvor der er nok sollys til energiforsyning, så skal der omkring 20 batterier til. Arbejdseffekten af ​​et panel er 400 watt. Denne mængde er nok til at levere energi til et forstadsområde, hvor en familie på 4-6 personer bor permanent.

Installation

Når du køber produkter fra en bestemt virksomhed, får du detaljerede ledningsdiagrammer og instruktioner, og du kan installere uafbrydelige strømforsyninger og solpaneler med dine egne hænder. Men hvis du ikke ønsker at beskæftige dig med installation og konfiguration af systemer eller aldrig har gjort dette før, så overlad dette arbejde til fagfolk.

Specialister går til stedet og udfører installation og idriftsættelse af udstyr på kort tid. I gennemsnit tager installationen af ​​et solcelleanlæg fra en til fire dage, afhængigt af systemets kompleksitet, og en uafbrydelig strømforsyning installeres inden for en til to dage.

Installation af solcellemoduler sker i henhold til en forhåndsgodkendt ordning, og alle komponenter i systemet; batterier, laderegulatorer og omformere er installeret på et bekvemt og tilgængeligt sted for dig. Kraftværket er nemt at vedligeholde. Solpaneler har en glat overflade fra specialglas, som ikke tillader sne og støv at samle sig. Batterier brugt til solcelleanlæg er vedligeholdelsesfrie og har en levetid på op til 10 år.

Tips

Eksperter giver flere anbefalinger om, hvordan man korrekt lægger og forbinder solpaneler.

Oftest er produkter, der bruger alternative energikilder, monteret på taget eller på væggene i boligbyggeriet, mindre ofte bruger de specielle pålidelige understøtninger.

Under alle omstændigheder bør eventuelle strømafbrydelser helt udelukkes, det vil sige, at batterierne skal orienteres på en sådan måde, at de ikke falder under skyggen af ​​høje træer og nabobygninger.
Installationen af ​​et sæt plader udføres i rækker, deres arrangement er parallelt, i denne henseende er det ekstremt vigtigt at sikre, at de højere rækker ikke kaster en skygge på dem nedenfor. Dette krav er meget vigtigt, da fuldstændig eller delvis skygge fremkalder en reduktion og endda et fuldstændigt ophør af enhver energiproduktion, desuden kan effekten af ​​dannelsen af ​​"omvendte strømme" forekomme, hvilket ofte forårsager udstyrsnedbrud.

Korrekt orientering mod sollys er afgørende for panelernes effektivitet og effektivitet.

Det er meget vigtigt, at overfladen modtager alle mulige UV-stråler. Den korrekte orientering beregnes ud fra data om bygningens geografiske placering

For eksempel, hvis panelerne er monteret på nordsiden af ​​bygningen, så skal panelerne orienteres mod syd.
Lige så vigtig er strukturens overordnede hældningsvinkel, den bestemmes også af strukturens geografiske orientering.Eksperter beregnede, at denne indikator skulle svare til breddegraden af ​​husets placering, og da solen, afhængigt af årstiden, ændrer sin placering over horisonten flere gange, giver det mening at overveje at justere den endelige installationsvinkel for batterier. Normalt overstiger korrektionen ikke 12 grader.

• Batterierne skal lægges på en sådan måde, at de giver fri adgang til dem, da det i den kolde vintertid vil være nødvendigt at rense dem med jævne mellemrum fra angribende sne og i den varme årstid - fra regnpletter, hvilket reducerer effektiviteten betydeligt af at bruge batterier.
• Til dato er der mange kinesiske og europæiske modeller af solpaneler til salg, som er forskellige i pris, så alle kan installere den model, der er optimal for deres budget.

Afslutningsvis skal det bemærkes, at vores planet vil få den største fordel ved brugen af ​​solpaneler, da denne energikilde ikke forårsager absolut nogen skade på miljøet. Hvis du som forbruger bekymrer dig om vores Jords fremtid, potentialet i dens jordressourcer og bevarelsen af ​​naturressourcer, så er solpaneler det bedste valg.

Sådan installeres et solcellebatteri på taget af huset, se følgende video.

Konklusion om emnet

En professionel tilgang til installationen af ​​et solenergianlæg giver dig mulighed for at tage højde for alle faktorer, nuancer og undgå irriterende fejl.

Generelle regler for montering af solpaneler

Ved installation af solpaneler er det nødvendigt at tage højde for 5 faktorer, hvis kombination i sidste ende bestemmer stedet og installationsmetoden:

1. Varmeafledning
2. Skygge
3. Orientering
4. Hælde
5. Tilgængelighed for service

Som nævnt ovenfor spiller varmeafledning en vigtig rolle for at opretholde batteriernes ydeevne. Det er bydende nødvendigt at efterlade et ventilationsgab mellem panelet og installationsplanet, og jo større det er, jo bedre. Normalt, når man monterer en ramme eller ramme til fastgørelse af moduler mellem panelet og planet, er der 5-10 centimeter tilbage. Maksimal ventilation sikres ved montering på separat ramme eller stang.

Enhver skygge, der falder på batteriet fra træer eller bygninger, "slukker" for den skraverede celle, hvilket accelererer nedbrydningen af ​​dyre enkeltkrystalmoduler og helt stopper strømproduktionen i polykrystallinske. Producenter tilbyder forskellige måder at minimere risikoen for et "hot spot" på grund af afbrydelse af det elektriske kredsløb, hvilket skal tages i betragtning ved køb. Men det er bedre at installere batteriet på en sådan måde, at den "hårde" skygge ikke kan falde på den på nogen måde. "Blød" skygge på grund af tåge, skyer eller smog skader ikke batteriet, det reducerer blot strømudgangen.

Du skal orientere batteriet mod syd - så lysindfaldet bliver maksimalt. Alle andre installationsmetoder er kompromiser, og det er bedre ikke at overveje dem. Det ville være urimeligt at bruge titusindvis af rubler på køb af moduler, men det ville være urimeligt at orientere batteriet ikke mod solen. Insolationskort for forskellige regioner i Den Russiske Føderation offentliggøres på internettet og er offentligt tilgængelige. Den centrale stribe i Rusland er hovedsageligt placeret i 2. isolationszone, hvor fra 1 kvm. meter af et korrekt installeret ideelt solcellemodul kan producere op til 3 kWh/dag.

Tilgængeligheden af ​​et batteri til hurtig rengøring af overfladen giver dig mulighed for at udføre denne enkle operation uden involvering af specialister.Om vinteren skal overfladen være befriet for sne, om sommeren - fra støv og snavs forårsaget af vind og regn. Hvis der er et objekt under opførelse i nærheden, skal overfladen af ​​modulerne rengøres dagligt. Den nemmeste måde at gøre dette på er med en vandstråle fra en slange eller en hvilken som helst vinduespudserbørste.

Hvordan man opnår maksimal effektivitet

Når du køber solpaneler til dit hjem, er det meget vigtigt at vælge et design, der kan forsyne dit hjem med tilstrækkelig strøm. Det menes, at effektiviteten af ​​solpaneler i overskyet vejr er cirka 40 W pr. 1 kvadratmeter i timen.

Faktisk i overskyet vejr er lyseffekten ved jordoverfladen cirka 200 watt pr. kvadratmeter, men 40 % af sollys er infrarød stråling, som solpaneler ikke er modtagelige for. Det er også værd at overveje, at batterieffektiviteten sjældent overstiger 25%.

Nogle gange kan energien fra intenst sollys nå 500 W per kvadratmeter, men beregningerne skal tage højde for minimumstal, som vil gøre det autonome strømforsyningssystem uafbrudt.

Hver dag skinner solen i gennemsnit 9 timer, hvis vi tager årsgennemsnittet. På en dag er en kvadratmeter af konverterens overflade i stand til at generere 1 kilowatt elektricitet. Hvis der forbruges cirka 20 kilowatt elektricitet om dagen af ​​beboerne i huset, så bør minimumsarealet af solpaneler være cirka 40 kvadratmeter.

En sådan indikator for elforbrug i praksis er dog sjælden. Som udgangspunkt vil lejerne bruge op til 10 kW pr.

Hvis vi taler om, hvorvidt solpaneler fungerer om vinteren, så er det værd at huske på, at varigheden af ​​dagslystimerne på denne tid af året er stærkt reduceret, men hvis du forsyner systemet med kraftige batterier, skal den energi, der modtages pr. tilstrækkelig, under hensyntagen til tilstedeværelsen af ​​et backup-batteri.

Når du skal vælge et solcellebatteri, er det meget vigtigt at være opmærksom på batteriernes kapacitet. Har du brug for solpaneler, der fungerer om natten, så spiller kapaciteten på backup-batteriet en nøglerolle. Desuden skal enheden være modstandsdygtig over for hyppig genopladning.

Desuden skal enheden være modstandsdygtig over for hyppig genopladning.

På trods af, at omkostningerne ved at installere solpaneler kan overstige 1 million rubler, vil omkostningerne betale sig inden for et par år, da solenergi er helt gratis.

Hvordan virker et solcellebatteri

Alle levende ting på jorden opstod takket være solens energi. Hvert sekund kommer der en enorm mængde energi til planetens overflade i form af solstråling. Mens vi brænder tusindvis af tons kul og olieprodukter for at opvarme vores hjem, sygner lande tættere på ækvator hen i varmen. At bruge solens energi til menneskelige behov er en værdig opgave for nysgerrige sind. I denne artikel vil vi overveje designet af en direkte konverter af sollys til elektrisk energi - en solcelle.

Den tynde wafer består af to lag silicium med forskellige fysiske egenskaber. Det indvendige lag er ren enkeltkrystal silicium med hulledningsevne. Udenfor er den dækket af et meget tyndt lag "forurenet" silicium, for eksempel med en blanding af fosfor. En solid metalkontakt er påført bagsiden af ​​pladen.Ved grænsen af ​​n- og p-lagene dannes der som følge af overløbet af ladninger udtømte zoner med en ukompenseret positiv volumenladning i n-lag og volumen negativ ladning i p-lag. Disse zoner danner tilsammen et p-n kryds.

Den potentielle barriere, der opstår i krydset, forhindrer passage af hovedladningsbærerne, dvs. elektroner fra siden af ​​p-laget, men passerer frit mindre bærere i modsatte retninger. Denne egenskab ved p-n junctions bestemmer muligheden for at opnå foto-emf ved bestråling af solceller med sollys. Når SC er belyst, genererer de absorberede fotoner ikke-ligevægts elektron-hul-par. Elektroner genereret i p-laget nær p-n-krydset nærmer sig p-n-krydset og føres til n-området af det elektriske felt, der eksisterer i det.

Tilsvarende overføres overskydende huller skabt i n-laget delvist til p-laget. Som et resultat opnår n-laget en yderligere negativ ladning, og p-laget opnår en positiv. Den indledende kontaktpotentialeforskel mellem halvlederens p- og n-lag falder, og der vises en spænding i det eksterne kredsløb. Strømkildens negative pol svarer til n-laget og p-laget til det positive.

De fleste moderne solceller har et enkelt p-n kryds. I et sådant element skabes frie ladningsbærere kun af de fotoner, hvis energi er større end eller lig med båndgabet. Med andre ord er den fotoelektriske respons fra en enkelt forbindelsescelle begrænset til den del af solspektret, hvis energi er højere end båndgabet, og fotoner med lavere energi bruges ikke. Denne begrænsning kan overvindes af flerlagsstrukturer af to eller flere SC'er med forskellige båndgab.Sådanne elementer kaldes multi-junction, kaskade eller tandem. Da de arbejder med en meget større del af solspektret, har de højere fotovoltaisk konverteringseffektivitet. I en typisk multi-junction solcelle er enkelte solcelleceller arrangeret efter hinanden på en sådan måde, at sollys rammer cellen med det største båndgab først, mens fotonerne med den højeste energi absorberes.

Batterier virker ikke fra sollys, men fra sollys i princippet. Elektromagnetisk stråling når jorden når som helst på året. Bare i overskyet vejr produceres der mindre energi. For eksempel installerede vi autonome solcelledrevne lys. Der er selvfølgelig korte perioder, hvor batterierne ikke når at lade helt op. Men generelt sker det ikke så ofte i løbet af vinteren.

Interessant nok, selvom sne falder på solpanelet, fortsætter det stadig med at konvertere solenergi. Og på grund af det faktum, at fotocellerne varmes op, tøer sneen selv op. Princippet er det samme som at opvarme glasset i en bil.

Perfekt vintervejr til en solbatteri frostklar skyfri dag. Nogle gange på sådanne dage kan endda generationsrekorder arrangeres.

Om vinteren falder solpanelets effektivitet. I Moskva og Moskva-regionen producerer den i gennemsnit 8 gange mindre elektricitet om måneden. Lad os sige, at om sommeren til drift af et køleskab, computer og overheadbelysning derhjemme er der brug for 1 kW energi, så om vinteren er det bedre at fylde op på 2 kW for pålidelighed.

Samtidig er varigheden af ​​solskin længere i Fjernøsten, effektiviteten reduceres kun halvanden til to gange. Og selvfølgelig, jo længere sydpå, jo mindre er forskellen mellem vinter og sommer.

Modulernes hældningsvinkel er også vigtig. Du kan indstille den universelle vinkel for hele året. Og du kan skifte hver gang, alt efter årstiden. Dette gøres ikke af husets ejere, men af ​​specialister, der går til stedet.

Solar tilslutningsmuligheder

Solpaneler er opbygget af flere individuelle paneler. For at øge systemets outputparametre i form af effekt, spænding og strøm er elementerne forbundet med hinanden under anvendelse af fysikkens love.

Forbindelsen af ​​flere paneler til hinanden kan udføres ved hjælp af en af ​​tre solpaneler monteringsskemaer:

• parallel;
• konsekvent;
• blandet.

Det parallelle kredsløb involverer at forbinde terminaler af samme navn til hinanden, hvor elementerne har to fælles knudepunkter for konvergens af ledere og deres forgrening.

Med et parallelt kredsløb er plusserne forbundet med plusserne og minuserne til minuserne, som et resultat af hvilket udgangsstrømmen stiger, og udgangsspændingen forbliver inden for 12 volt

Værdien af ​​den maksimalt mulige udgangsstrøm i et parallelkredsløb er direkte proportional med antallet af tilsluttede elementer. Principperne for beregning af mængden er angivet i den artikel, vi anbefaler.

Det serielle kredsløb involverer forbindelsen af ​​modsatte poler: "plus" af det første panel til "minus" af det andet. De resterende ubrugte "plus" af det andet panel og "minus" af det første batteri er forbundet til controlleren placeret længere langs kredsløbet.

Denne type forbindelse skaber betingelser for strømmen af ​​elektrisk strøm, hvor der kun er én måde at overføre energibæreren fra kilden til forbrugeren.

Med en seriel forbindelse stiger udgangsspændingen og når 24 volt, hvilket er nok til at drive bærbart udstyr, LED-lamper og nogle elektriske modtagere

Et serieparallelt eller blandet kredsløb bruges oftest, når det er nødvendigt at forbinde flere grupper af batterier. Ved at anvende dette kredsløb kan både spænding og strøm øges ved udgangen.

Med en serie-parallel forbindelsesordning når udgangsspændingen et mærke, hvis egenskaber er bedst egnede til at løse hovedparten af ​​husholdningsopgaver

Denne mulighed er også fordelagtig i den forstand, at i tilfælde af fejl i et af de strukturelle elementer i systemet, fortsætter andre forbindelseskæder med at fungere. Dette øger pålideligheden af ​​hele systemet markant.

Billedgalleri

Foto fra

Tilslutning af solceller

Antal paneler afhængig af behov

Serietilslutning af solcelleapparater

Direkte tilslutning til lysarmaturer

Princippet om at samle et kombineret kredsløb er baseret på det faktum, at enhederne inden for hver gruppe er forbundet parallelt. Og forbindelsen af ​​alle grupper i et kredsløb udføres sekventielt.

Ved at kombinere forskellige typer forbindelser vil det ikke være svært at samle et batteri med de nødvendige parametre.Det vigtigste er, at antallet af tilsluttede celler skal være sådan, at driftsspændingen, der leveres til batterierne, under hensyntagen til dets fald i ladekredsløbet, overstiger spændingen på selve batterierne, og batteriets belastningsstrøm samtidig tiden giver den nødvendige mængde ladestrøm.