Az alternatív energiaforrásokra való átállás lehetőségeit az energiaipart képviselő érdekelt cégek több évtizede mérlegelték és részben megvalósítják. Az új energiaellátó rendszerek bevezetésének magas költségei még nem tették lehetővé az iparág számos területének sikeres fejlődését, de vannak kivételek is, köztük a napenergia-termelők.
Az ilyen tápegységeket különféle változatokban speciális területeken használják, és az elmúlt években a magán áramellátásban is megtalálták a helyüket. A napelem műszaki megvalósításának optimális formátuma a fotoelektronikai cellákon elhelyezett panel, amely nem foglal sok helyet, ugyanakkor bizonyos mennyiségű energiával látja el a fogyasztót.
Technológiai áttekintés
Sokféle természeti jelenség használható energiaforrásként – a széltől a vízfolyásig. Természetesen ésA Nap energiája, mint természetes fény- és hőforrás, nem tekinthető másnak, mint a közönséges elektromossággá alakítható erőforrásnak. Egyébként az energiamegvilágítás tiszta napon elérheti az 1020 W/m2, és ez egy kézzelfogható potenciál, amely gyakorlati alkalmazásra is találhat. Már csak az energiaátalakítás és -szállítás folyamatának technológiai megvalósítása van hátra. Erre használják a napelemeket.
Az ilyen típusú modulok átfogóan ellátják a napfény megszerzésének, stabilizálásának és felhalmozódásának feladatait. A következő szakaszokban annak átalakításának, felhalmozásának és fogyasztók közötti elosztásának feladatai kerülnek megoldásra. A napenergia fő feladatai a mai napig nem annyira a fenti folyamatok műszaki és szerkezeti megszervezése, hanem a technológia optimalizálása a termékei teljesítményének növelése érdekében.
Panel kialakítás
Általános értelemben egy ilyen eszköz a napenergia vevője és akkumulátora. A karbantartása azonban az alkatrészek egész csoportját használja, beleértve az akkumulátorokat, elektromos átalakítókat, biztosítékokat, teljesítményszabályozókat, mechanikát a panel helyzetének szabályozásához stb.
A napelem-rendszer azonban minden esetben egy fő elem – egy modul, amely közvetlenül kapja a napenergiát – funkciójára épül. A legelterjedtebb változatban ezek szilícium mono- vagy polikristályos ostyák, amelyek ebben az összefüggésben egy többrétegű tortára emlékeztetnek. Ez az únfotovoltaikus cellák, amelyek pontos pozícionálást biztosítanak az atomoknak, amelyek viszont részt vesznek az energiaátalakítási folyamatokban.
A napelemek osztályozása a napelem típusa szerint
A napenergia fogadására szolgáló lemezek gyártási technológiáinak fejlődésével a szakemberek kísérleteztek az előállításukhoz szükséges anyagokkal, és meghatározták az optimális megoldásokat. A mai napig az ilyen típusú akkumulátorokat a következő elemekből gyártják:
- Szilícium többkristályos lapkák. Az anyag szerkezetét egykristályos szilícium rácsok csoportja alkotja, amely lehetővé teszi a szerkezet szélein fellépő energiaveszteségek kompenzálását, ahogy az az egykristály paneleknél is történik. Ennek eredményeként a hatékonyság eléri a 15%-ot akár 25 éves készülék élettartam mellett.
- Polikristályos szilícium panelek. Egy másik alternatíva az egyszerű monokristályos napelemekhez. Az ilyen alapon készült akkumulátor kevésbé termelékeny, de sokkal kevesebbe kerül, és több lehetőséget ad a különféle konstrukciós formák tervezésére és tájolására.
- Amorf szilícium panelek. Ez is alacsony fogyasztású, de a legolcsóbb is. Az alacsony energiaigényű fogyasztók számára teljesen elfogadható megoldás.
- Kadmium-tellurid eszközök. Ezt az anyagot széles körben használják filmes fotovoltaikus cellák fejlesztésében, amelyek félvezető rétegének vastagsága több száz mikrométer. A kadmium-tellurid átlagos energiatermelési teljesítménnyel rendelkezik, de maga az előállítási folyamataz áram ebben az esetben olcsóbb lesz, mint a hagyományos szilícium panelek.
- CIGS félvezető alapú akkumulátorok. Ebben az esetben több anyag - gallium, szelén, indium és réz - kombinációját használják. Filmforma-tényezőt is használ, de nagyobb teljesítménnyel, mint a kadmium-tellurid társai.
Az eszköz működése
A napenergia vétele után a rendszer működésének további menete a tervezési megoldástól függően különböző sémák szerint történhet. A berendezés használatának alapvetően két módja van:
- A megtermelt villamos energia a csatlakoztatott akkumulátorcsomagban tárolódik, és a fogyasztók párhuzamosan fogyasztják.
- A paneltől az akkumulátorcsomag felé vezető úton egy inverter van felszerelve, amely szabályozza az energiafogyasztást. Hasonló sémát alkalmaznak azokban az esetekben, amikor a napelem panel kiegészítő áramforrásként működik, amely a fogyasztó villamosenergia-szükségletének csak egy részét fedezi.
Mindkét esetben elektromos áramkört kell kialakítani napelemes fotocellák bevezetésének lehetőségével. A csatlakozás konfigurációja lehet soros vagy párhuzamos. Az átlagos bemeneti feszültség 180-354 V lehet a háztartási rendszerekhez viszonyítva. A terhelés ebben az esetben 5 A.
Irányítási rendszer bevezetése
A napelemek aktív fejlesztése a vezérlő mikrokontrollerek komplexben való széles körű bevezetésének időszakában zajlotttermelési folyamatok. Jelenleg az ilyen eszközöket a háztartási szféra különféle műveleteinek automatizálására is használják - elég csak megjegyezni a riasztórendszereket és a garázskapu-vezérlés mechanikáját.
A napelemek tekintetében kapacitív érzékelőkkel ellátott vezérlőket használnak, amelyek nemcsak a funkcionális komponensek működési paramétereinek figyelését teszik lehetővé, hanem a napelemek akkumulátorainak töltési folyamatának vezérlését is. A vezérlők alapszinten felügyelik a megszakítókat, varisztorokat és biztosítékokat, de részt vehetnek a végfogyasztók egyenáramú paramétereinek változtatási folyamataiban is.
Tippek a panelek használatához
Napelem vásárlásakor célszerű átfogó auditot végezni annak minden alkatrészén, különös tekintettel a fotocellákra, hiszen a legkisebb sérülés vagy gyári hiba radikálisan befolyásolhatja a teljes rendszer teljesítményét. Ezenkívül a beszerelés során maximális körültekintéssel kell eljárni, mivel a szerkezet törékeny és különleges védelem nélkül is megsérülhet.
A panel típusú napelem akkumulátor felszerelése speciálisan előkészített alapra, kisfeszültségű forrasztópáka segítségével történik. Fontos, hogy az elülső részt semmi esetre se takarják el fák és más magas tárgyak. A vezérléshez egy speciális szekrény áll rendelkezésre automatizálással és funkcionális blokkokkal. Ettől a tetőig, ahol a panel fel van szerelve, egy elszigetelt kommunikációs tápellátási útvonalat kell lefektetni.
Hogyan készítsdDIY napelem?
A legmegfelelőbb házi készítésű séma fa keretből és plexi elemekből készül. A panel alapjaként egy forgácslap használható, melynek szélei oldalak formájában 1-3 cm vastag rúddal vannak kialakítva, a felületre kisméretű plexi töredékeket fektetünk és ragasztóra rögzítünk az előírás szerint. méhsejt elv. Ezután a szerkezet tömör üveggel lezárható, szorosan rögzítve az oldalak körvonalai mentén.
A napelem panelt is fel kell szerelni. Saját kezűleg ez egy tartó fém alapon történik, amely forgatható. Ehhez elkészíthet egy vázalapot hajtómechanizmussal a kívánt tartományban való elforduláshoz. Ebben az esetben a tetőburkolat terhelését is figyelembe kell venni. Kívánatos, hogy a panel tartóalapja a tetőn keresztül közvetlenül csatlakozzon a szarufarendszerhez. Az utolsó szakaszban a panelt vezetékeken keresztül kell csatlakoztatni a szükséges teljesítményű akkumulátorral, és szükség esetén invertert kell bevezetni a hálózatba a bemeneti feszültség átalakításához.
A napelemek előnyei
A napenergia átalakítás elvein alapuló villamosenergia-termelési technológiák számos előnnyel járnak a végfelhasználók számára, számos működési nehézség ellenére. A legegyszerűbb, 100 W-os egykristályos napelem 12 V-os akkumulátort tölthet ingyengenerátorok, amelyek képesek kiszolgálni az otthon villamosenergia-rendszerét, és csak karbantartási költségeket igényelnek. Ugyanakkor beszélhetünk az áramforrás környezeti tisztaságáról és az autonómiáról.
A technológia fejlődésének kilátásai
A napenergia-rendszer fejlesztésének alapvető fontosságú lépése volt a 220 V-ig terjedő feszültségű alternatív áramforrások megjelenése. Eddig az ilyen rendszerek még a tervezési fázisban vannak, de a jövőben ez lesz a téma. a kezdeti energia megszerzésére szolgáló folyamatok optimalizálása érdekében a tömegtermelés szegmensébe lépnek.
A tervezők fő nehézségei az energiapotenciál egyenletes felhalmozása és a generátorok külső körülményektől való függésének csökkentése. Például egy ház napelemeinek alacsony, 15-20%-os hatásfoka nagyrészt a feltételesen rossz időjárási tényezőknek köszönhető, amikor az energiaellátás minimális.
Következtetés
Ha egy magánház napenergiával történő integrált energiaellátásáról még korai beszélni, akkor a kis teljesítményű készülékek töltésének egyedi igényeinek fedezése, vagy a világítóberendezések hatékonyságának megőrzése ilyen eszközökkel elég reális. Ráadásul az orosz gyártók aktívan részt vesznek e terület fejlesztésében, és elfogadható minőségű termékeiket kínálják.
Néhány cég kínai panelekből állít össze napelemeket olcsón, 3-5 ezer rubel áron, de megjelennek teljesen saját fejlesztéseik is. A hazai piac vezetőinek ebbenA niche a "Quantum", a Hevel Solar és a "Solnechny Veter" cégnek tulajdonítható. Ezeknek a vállalkozásoknak a létesítményei nemcsak alacsony fogyasztású rendszereket, hanem hatékony megoldásokat is kínálnak az ipari üzemeltetéshez.
