Viszonylag a közelmúltban fantasztikusnak tartották a magánlakások autonóm elektromos ellátásának ötletét. Ma ez objektív valóság. Európában már régóta használják a napelemeket, mert az olcsó energia szinte kimeríthetetlen forrása. Hazánkban az ilyen eszközökkel történő villamosenergia-beszerzés egyre népszerűbb. Ez a folyamat nem megy túl gyorsan, és ennek oka a magas költségük.
A napelem működési elve azon a tényen alapul, hogy két különböző anyaggal (bórral és foszforral) bevont szilíciumlemezben a napfény hatására elektromos áram keletkezik. A foszforral borított lemezben szabad elektronok jelennek meg.
A bórral bevont lemezeken hiányzó részecskék képződnek. Az elektronok elkezdenek mozogni a napfény hatására. Így keletkezik elektromos áram a napelemekben. Vékony rézszálak, amelyek le vannak fedveminden akkumulátorról áramot kell venni, és a rendeltetési helyére irányítani.
Egy tányér képes egy kis izzót táplálni. A következtetés önmagát sugallja. Ahhoz, hogy a napelemek elegendő energiát biztosítsanak a háznak, elég nagy területnek kell lennie.
Szilícium fogaskerekek
Tehát a napelem elve egyértelmű. Az áramot ultraibolya fény speciális lemezeken állítja elő. Ha szilíciumot használnak anyagként ilyen lemezek készítéséhez, akkor az elemeket szilíciumnak (vagy szilícium-hidrogénnek) nevezik.
Az ilyen lapkák nagyon összetett gyártási rendszereket igényelnek. Ez viszont nagyban befolyásolja a termékek költségét.
Szilícium napelemek többféle típusban kaphatók.
Egykristályos konverterek
Ezek ferde sarkú panelek. Színük mindig tiszta fekete.
Ha az egykristályos konverterekről beszélünk, akkor a napelem működési elve röviden közepesen hatékonynak mondható. Az ilyen akkumulátor fényérzékeny elemeinek összes cellája egy irányba van irányítva.
Ez lehetővé teszi a legmagasabb eredmény elérését a hasonló rendszerek között. Az ilyen típusú akkumulátorok hatékonysága eléri a 25%-ot.
A hátránya az, hogy az ilyen paneleknek mindig a nap felé kell nézniük.
Ha a nap felhők mögé bújik, lemegy a horizontra, vagy még nem kelt fel, akkor az akkumulátorok meglehetősen gyenge áramot generálnakteljesítmény.
Polikristályos
E mechanizmusok lemezei mindig négyzet alakúak, sötétkékek. Felületük inhomogén szilíciumkristályokat tartalmaz.
A polikristályos akkumulátorok hatékonysága nem olyan magas, mint a monokristályos modelleké. Ez elérheti a 18%-ot. Ezt a hátrányt azonban kompenzálják az előnyök, amelyekről az alábbiakban lesz szó.
Az ilyen típusú napelemek működési elve lehetővé teszi, hogy ne csak tiszta szilíciumból, hanem újrahasznosított anyagokból is készüljenek. Ez megmagyaráz néhány, a berendezésben talált hibát. Az ilyen típusú mechanizmusok megkülönböztető jellemzője, hogy felhős időben is elég hatékonyan képesek elektromos áramot generálni. Ez a hasznos minőség nélkülözhetetlenné teszi őket olyan helyeken, ahol a szórt napfény mindennapos jelenség.
Amorf szilícium panelek
Az amorf panelek olcsóbbak, mint mások, ez határozza meg a napelem működési elvét és kialakítását. Mindegyik panel több nagyon vékony szilíciumrétegből áll. Úgy készülnek, hogy anyagrészecskéket vákuumban fóliára, üvegre vagy műanyagra szórnak.
A panelek hatékonysága sokkal kisebb, mint a korábbi modelleknél. Eléri a 6%-ot. A szilíciumrétegek gyorsan kiégnek a napon. Hat hónapos használat után ezeknek az akkumulátoroknak a hatékonysága 15%-kal, néha akár 20%-kal is csökken.
Két év működés teljesen kimeríti a hatóanyagok forrását, ezért a panelt ki kell cserélni.
De van két plusz, ami miatt még mindig megveszik ezeket az akkumulátorokat. Először is, még felhős időben is működnek. Másodszor, amint már említettük, nem olyan drágák, mint a többi opció.
Hibrid fotokonverterek
Az amorf szilícium a mikrokristályok elrendezésének alapja. A napelem működési elve egy polikristályos panelhez teszi hasonlóvá. Az ilyen típusú akkumulátorok közötti különbség az, hogy szórt napfény mellett is nagyobb teljesítményű elektromos áramot tudnak generálni, például felhős napon vagy hajnalban.
Ezenkívül az elemek nem csak a napfény hatására működnek, hanem az infravörös spektrumban is.
Polimer film szolár konverterek
A szilíciumpanelek alternatívájának minden esélye megvan arra, hogy vezető szerepet töltsön be a napelemek piacán. Több rétegből álló filmhez hasonlítanak. Megkülönböztethetünk köztük alumíniumvezetőkből álló rácsot, a hatóanyag polimer rétegét, szerves anyagból készült hordozót és védőfóliát.
Az ilyen fotocellák egymással kombinálva tekercs típusú filmes napelemet alkotnak. Ezek a panelek könnyebbek és kompaktabbak, mint a szilícium panelek. Gyártásukban nem használnak drága szilíciumot, és maga a gyártási folyamat sem olyan drága. Így a görgős panel olcsóbb, mint az összes többi.
A napelemek működési elve miatt hatásfokuk nem túl magas.
Elérte a 7%-ot.
Az ilyen típusú panelek gyártási folyamatatöbbrétegű nyomtatásra redukálódik fotocellás filmre. Dániában gyártva.
További előny, hogy a tekercselemet le lehet vágni, és bármilyen méretre és alakra illeszteni.
Csak egy mínusz. Az akkumulátorok gyártása még csak most kezdődött, így még mindig meglehetősen nehéz beszerezni őket.
De van okunk azt hinni, hogy ezek az elemek gyorsan megérdemelt jó hírnevet szereznek a fogyasztók körében, ami lehetőséget ad a gyártóknak a nagyobb méretű gyártásra.
Szolárfűtéses otthonok
A ház fűtésére szolgáló napelemek működési elve gyökeresen megkülönbözteti őket a fent leírt összes eszköztől. Ez egy teljesen más készülék. Leírás következik.
A szoláris fűtési rendszer fő része egy kollektor, amely fogadja a fényét, és mozgási energiává alakítja. Ennek az elemnek a területe 30 és 70 négyzetméter között változhat.
Speciális technikát alkalmaznak a kollektor rögzítésére. A lemezek fémérintkezőkkel vannak összekötve.
A rendszer következő eleme a tároló kazán. A mozgási energiát hőenergiává alakítja. Vízmelegítésben vesz részt, amelynek kiszorítása elérheti a 300 litert. Néha az ilyen rendszereket további száraztüzelésű kazánok támogatják.
Fejezze be a rendszertszoláris fűtőfal- és padlóelemek, amelyekben a felmelegített folyadék vékony rézcsöveken kering, a teljes felületükön elosztva. A panelek alacsony indulási hőmérséklete és a hőátadás egyenletessége miatt a helyiség elég gyorsan felmelegszik.
Hogyan működik a szoláris fűtés?
Nézzük meg közelebbről, hogyan működnek a napelemek ultraibolya fénnyel.
Különbség van a kollektor és a tárolóelem hőmérséklete között. A hőhordozó, amely leggyakrabban víz, amelyhez fagyállót adnak, keringeni kezd a rendszer körül. A folyadék által végzett munka pontosan a mozgási energia.
Ahogy a folyadék áthalad a rendszer rétegein, a mozgási energia hővé alakul, amelyet a ház fűtésére használnak fel. A hordozó keringetésének ez a folyamata hőt biztosít a helyiségnek, és lehetővé teszi a tárolást a nap és az év bármely szakában.
Szóval, rájöttünk, hogyan működnek a napelemek.
