Funktionsprincipen och enheten för solpaneler

Principen för driften av solbatteriet

Enheten är designad för att direkt omvandla solens strålar till elektricitet. Denna åtgärd kallas den fotoelektriska effekten. Halvledare (kiselskivor), som används för att tillverka grundämnen, har positivt och negativt laddade elektroner och består av två lager, n-skiktet (-) och p-skiktet (+). Överskott av elektroner under påverkan av solljus slås ut ur lagren och upptar tomma platser i ett annat lager. Detta gör att fria elektroner hela tiden rör sig från en platta till en annan och genererar elektricitet som lagras i batteriet.

Hur ett solcellsbatteri fungerar beror till stor del på dess design. Solceller tillverkades ursprungligen av kisel.De är fortfarande mycket populära, men eftersom processen med kiselrening är ganska mödosam och kostsam, utvecklas modeller med alternativa fotoceller från kadmium-, koppar-, gallium- och indiumföreningar, men de är mindre produktiva.

Effektiviteten hos solpaneler har ökat med teknikens utveckling. Idag har denna siffra ökat från en procent, som registrerades i början av seklet, till mer än tjugo procent. Detta gör att vi idag kan använda paneler inte bara för inhemska behov, utan också för produktion.

Specifikationer

Solbatterienheten är ganska enkel och består av flera komponenter:

Direkt solceller / solpanel;

En växelriktare som omvandlar likström till växelström;

Batterinivåkontroll.

Köp batterier för solpaneler bör baseras på de funktioner som krävs. De lagrar och distribuerar el. Lagring och förbrukning sker under hela dagen, och på natten förbrukas endast den ackumulerade laddningen. Det finns alltså en konstant och kontinuerlig tillförsel av energi.

Överdriven laddning och urladdning av batteriet kommer att förkorta dess livslängd. Solarbatteriets laddningsregulator avbryter automatiskt ackumuleringen av energi i batteriet när det har nått sina maximala parametrar och stänger av enhetens belastning när den är kraftigt urladdad.

(Tesla Powerwall - 7KW solpanelsbatteri - och hemladdning för elfordon)

Nätväxelriktaren för solpaneler är det viktigaste designelementet. Den omvandlar den energi som tas emot från solens strålar till växelström med olika kapacitet.Eftersom den är en synkron omvandlare, kombinerar den utspänningen för elektrisk ström i frekvens och fas med ett stationärt nätverk.

Fotoceller kan kopplas både i serie och parallellt. Det senare alternativet ökar parametrarna för effekt, spänning och ström och låter enheten fungera även om ett element förlorar funktionalitet. Kombinerade modeller görs med båda scheman. Plattornas livslängd är cirka 25 år.

Att välja solpaneler för ett privat hus

Innan du köper solpaneler för ett privat hem, ta reda på:

• Daglig förbrukning av el i rummet;
• En plats för att installera paneler (riktad mot söder, medan det inte bör finnas någon skugga på dem och lämplig lutningsvinkel bör ställas in);
• Batterier placeras i ett varmt rum vid denna temperatur upp till 25 grader Celsius;
• Ta hänsyn till topplasterna för elektriska apparater;
• Säsongsbetonad eller permanent användning av systemet.

För regioner med hög ljusaktivitet är monokristallina batterier bäst lämpade. För en sommarbostad eller en personlig tomt, om säsongsanvändning planeras, är mikromorfa polykristallina modeller bäst lämpade. De är relativt billiga, de uppfattar diffust, sidoljus bra och fungerar i vinkel i molnigt väder.

Räkneexempel

Förortsområdet förbrukar 3-6 kWh elektrisk energi, men denna siffra kan vara högre när du använder ett stort antal elektriska apparater eller extra belysning i hemmet. En stuga i tre våningar förbrukar från 20 till 50 kWh och ännu mer. Utifrån den information som lämnas gör vi en beräkning.

Energiintensiteten i stugan är 7 kW (inklusive förluster). Om huset ligger i söder, där det finns tillräckligt med solljus för energiförsörjning, kommer det att behövas cirka 20 batterier. Arbetseffekten för en panel är 400 watt. Denna mängd räcker för att leverera energi till ett förortsområde där en familj på 4-6 personer bor permanent.

Installation

När du köper produkter från ett visst företag får du detaljerade kopplingsscheman och instruktioner, och du kan installera avbrottsfri strömförsörjning och solpaneler med dina egna händer. Men om du inte vill ta itu med installation och konfiguration av system eller aldrig har gjort detta förut, anförtro detta arbete till proffs.

Specialister går till platsen och utför installation och driftsättning av utrustning på kort tid. I genomsnitt tar installationen av ett solkraftverk från en till fyra dagar, beroende på systemets komplexitet, och en avbrottsfri strömförsörjning installeras inom en till två dagar.

Installation av solcellsmoduler sker enligt ett förgodkänt schema, och alla komponenter i systemet; batterier, laddningsregulatorer och omvandlare installeras på en bekväm och tillgänglig plats för dig. Kraftverket är lättskött. Solpaneler har en slät yta från specialglas, som inte tillåter att snö och damm samlas. Batterier som används till solsystem är underhållsfria och har en livslängd på upp till 10 år.

Tips

Experter ger flera rekommendationer om hur man korrekt lägger och ansluter solpaneler.

Oftast är produkter som använder alternativa energikällor monterade på taket eller på väggarna i bostadsbyggandet, mindre ofta använder de speciella pålitliga stöd.

I vilket fall som helst bör alla strömavbrott uteslutas helt, det vill säga batterierna ska vara orienterade på ett sådant sätt att de inte faller under skuggan av höga träd och angränsande byggnader.
Installationen av en uppsättning plattor utförs i rader, deras arrangemang är parallellt, i detta avseende är det extremt viktigt att se till att de högre raderna inte kastar en skugga på de nedanför. Detta krav är mycket viktigt, eftersom fullständig eller partiell skuggning framkallar en minskning och till och med ett fullständigt upphörande av all energiproduktion, dessutom kan effekten av bildandet av "omvända strömmar" uppstå, vilket ofta orsakar utrustningsavbrott.

Korrekt orientering mot solljus är avgörande för panelernas effektivitet och effektivitet.

Det är mycket viktigt att ytan får alla möjliga UV-strålar. Den korrekta orienteringen beräknas utifrån data om byggnadens geografiska läge

Om panelerna till exempel är monterade på byggnadens norra sida, bör panelerna vara orienterade mot söder.
Lika viktigt är strukturens totala lutningsvinkel, den bestäms också av strukturens geografiska orientering.Experter beräknade att denna indikator borde motsvara latituden för husets placering, och eftersom solen, beroende på årstiden, ändrar sin plats ovanför horisonten flera gånger, är det vettigt att överväga att justera den slutliga installationsvinkeln för batterier. Vanligtvis överstiger korrigeringen inte 12 grader.

• Batterierna måste läggas på ett sådant sätt att de ger fri tillgång till dem, eftersom det under den kalla vintertiden kommer att vara nödvändigt att regelbundet rengöra dem från attackerande snö och under den varma årstiden - från regnfläckar, vilket avsevärt minskar effektiviteten att använda batterier.
• Hittills finns det många kinesiska och europeiska modeller av solpaneler till försäljning, som skiljer sig åt i kostnad, så att alla kan installera den modell som är optimal för deras budget.

Sammanfattningsvis bör det noteras att vår planet kommer att få störst nytta av användningen av solpaneler, eftersom denna energikälla inte orsakar absolut någon skada på miljön. Om du som konsument bryr dig om vår jords framtid, potentialen för dess markresurser och bevarandet av naturresurser, då är solpaneler det bästa valet.

Hur man installerar ett solbatteri på husets tak, se följande video.

Slutsats i ämnet

Ett professionellt tillvägagångssätt för installationen av ett solkraftverk gör att du kan ta hänsyn till alla faktorer, nyanser och undvika irriterande misstag.

Allmänna regler för installation av solpaneler

När du installerar solpaneler är det nödvändigt att ta hänsyn till 5 faktorer, vars kombination i slutändan bestämmer platsen och metoden för installation:

1. Värmeavledning
2. Skugga
3. Orientering
4. Lutning
5. Tillgänglighet för service

Som nämnts ovan spelar värmeavledning en viktig roll för att upprätthålla batteriernas prestanda. Det är absolut nödvändigt att lämna ett ventilationsgap mellan panelen och installationsplanet, och ju större det är, desto bättre. Vanligtvis, vid montering av en ram eller ram för montering av moduler mellan panelen och planet, återstår 5-10 centimeter. Maximal ventilation säkerställs när den monteras på en separat ram eller stång.

Varje skugga som faller på batteriet från träd eller byggnader "stänger av" den skuggade cellen, vilket påskyndar nedbrytningen av dyra enkristallmoduler och helt stoppar kraftgenereringen i polykristallina. Tillverkare erbjuder olika sätt att minimera risken för en "hot spot" på grund av avbrott i den elektriska kretsen, vilket måste beaktas vid köp. Men det är bättre att installera batteriet på ett sådant sätt att den "hårda" skuggan inte kan falla på det på något sätt. "Mjuk" skugga på grund av dimma, moln eller smog skadar inte batteriet, det minskar bara effekten.

Du måste orientera batteriet mot söder - så att solinstrålningen blir maximal. Alla andra installationsmetoder är kompromisser, och det är bättre att inte överväga dem. Det skulle vara orimligt att spendera tiotusentals rubel på inköp av moduler, men det skulle vara orimligt att orientera batteriet inte mot solen. Insolationskartor för olika regioner i Ryska federationen publiceras på Internet och är allmänt tillgängliga. Den centrala remsan i Ryssland är huvudsakligen belägen i den andra zonen av insolering, där från 1 kvm. meter av en korrekt installerad idealisk solcellsmodul kan producera upp till 3 kWh/dag.

Tillgängligheten av ett batteri för snabb rengöring av ytan gör att du kan utföra denna enkla operation utan inblandning av specialister.På vintern måste ytan befrias från snö, på sommaren - från damm och smuts orsakad av vind och regn. Om det finns ett föremål under konstruktion i närheten, måste ytan på modulerna rengöras dagligen. Det enklaste sättet att göra detta är med en vattenstråle från en slang eller någon fönsterputsborste.

Hur man uppnår maximal effektivitet

När du köper solpaneler till ditt hem är det mycket viktigt att välja en design som kan förse ditt hem med tillräcklig ström. Man tror att effektiviteten hos solpaneler i molnigt väder är cirka 40 W per 1 kvadratmeter per timme.

Faktum är att i molnigt väder är ljuseffekten på marknivå ungefär 200 watt per kvadratmeter, men 40 % av solljuset är infraröd strålning, som solpaneler inte är mottagliga för. Det är också värt att tänka på att batterieffektiviteten sällan överstiger 25 %.

Ibland kan energin från intensivt solljus nå 500 W per kvadratmeter, men beräkningarna bör ta hänsyn till minimitalen, vilket kommer att göra det autonoma strömförsörjningssystemet oavbrutet.

Varje dag skiner solen i snitt 9 timmar, om vi tar årsgenomsnittet. På en dag kan en kvadratmeter av omvandlarens yta generera 1 kilowatt el. Om cirka 20 kilowatt el förbrukas per dag av de boende i huset, bör den minsta ytan av solpaneler vara cirka 40 kvadratmeter.

En sådan indikator på elförbrukningen i praktiken är dock sällsynt. Som regel kommer hyresgästerna att använda upp till 10 kW per dag.

Om vi ​​pratar om huruvida solpaneler fungerar på vintern, är det värt att komma ihåg att vid den här tiden på året minskar varaktigheten av dagsljuset avsevärt, men om du förser systemet med kraftfulla batterier, bör den mottagna energin per dag vara tillräckligt, med hänsyn till närvaron av ett reservbatteri.

När du väljer solbatteri är det mycket viktigt att vara uppmärksam på batteriernas kapacitet. Om du behöver solpaneler som fungerar på natten, så spelar reservbatteriets kapacitet en nyckelroll. Dessutom måste enheten vara resistent mot frekvent laddning.

Dessutom måste enheten vara resistent mot frekvent laddning.

Trots att kostnaden för att installera solpaneler kan överstiga 1 miljon rubel, kommer kostnaderna att betala sig inom några år, eftersom solenergi är helt gratis.

Hur fungerar ett solcellsbatteri

Allt levande på jorden uppstod tack vare solens energi. Varje sekund kommer en enorm mängd energi till planetens yta i form av solstrålning. Medan vi eldar tusentals ton kol och petroleumprodukter för att värma våra hem, tynar länder närmare ekvatorn i värmen. Att använda solens energi för mänskliga behov är en värdig uppgift för nyfikna sinnen. I den här artikeln kommer vi att överväga utformningen av en direkt omvandlare av solljus till elektrisk energi - en solcell.

Den tunna skivan består av två lager kisel med olika fysikaliska egenskaper. Det inre lagret är rent enkristallkisel med hålledningsförmåga. Utanför är den täckt med ett mycket tunt lager av "förorenat" kisel, till exempel med en inblandning av fosfor.En solid metallkontakt appliceras på baksidan av plattan. Vid gränsen för n- och p-skikten, som ett resultat av överflödet av laddningar, bildas utarmade zoner med en okompenserad positiv volymladdning i n-lager och volym negativ laddning i p-lager. Dessa zoner bildar tillsammans en p-n-övergång.

Den potentiella barriären som uppstår i korsningen förhindrar passage av huvudladdningsbärarna, d.v.s. elektroner från sidan av p-skiktet, men passerar fritt mindre bärare i motsatta riktningar. Denna egenskap hos p-n-övergångar bestämmer möjligheten att erhålla foto-emk vid bestrålning av solceller med solljus. När SC är upplyst genererar de absorberade fotonerna icke-jämviktselektron-hålpar. Elektroner som genereras i p-skiktet nära p-n-övergången närmar sig p-n-övergången och förs till n-regionen av det elektriska fältet som finns i den.

På liknande sätt överförs överskottshål skapade i n-skiktet delvis till p-skiktet. Som ett resultat får n-skiktet en ytterligare negativ laddning och p-skiktet en positiv. Den initiala kontaktpotentialskillnaden mellan p- och n-skikten av halvledaren minskar, och en spänning uppträder i den externa kretsen. Strömkällans negativa pol motsvarar n-skiktet och p-skiktet till det positiva.

De flesta moderna solceller har en enda p-n-övergång. I ett sådant element skapas fria laddningsbärare endast av de fotoner vars energi är större än eller lika med bandgapet. Med andra ord är det fotoelektriska svaret för en enskild korsningscell begränsad till den del av solspektrumet vars energi är högre än bandgapet, och fotoner med lägre energi används inte.Denna begränsning kan övervinnas genom flerskiktsstrukturer av två eller flera SC:er med olika bandgap. Sådana element kallas multikorsning, kaskad eller tandem. Eftersom de arbetar med en mycket större del av solspektrumet har de högre solcellskonverteringseffektivitet. I en typisk multi-junction solcell är enstaka solcellsceller anordnade efter varandra på ett sådant sätt att solljus träffar cellen med det största bandgapet först, medan fotonerna med högst energi absorberas.

Batterier fungerar inte från solljus, utan från solljus i princip. Elektromagnetisk strålning når jorden när som helst på året. Bara i molnigt väder produceras mindre energi. Till exempel installerade vi autonoma soldrivna lampor. Självklart finns det korta perioder då batterierna inte hinner laddas fullt. Men generellt sett händer det inte så ofta under vintern.

Intressant nog, även om snö faller på solpanelen, fortsätter den fortfarande att omvandla solenergi. Och på grund av att fotocellerna värms upp tinar själva snön. Principen är densamma som att värma upp glaset i en bil.

Perfekt vinterväder för en frostig molnfri dag med solbatterier. Ibland på sådana dagar kan till och med generationsrekord ordnas.

På vintern sjunker solpanelens effektivitet. I Moskva och Moskva-regionen producerar den i genomsnitt 8 gånger mindre el per månad. Låt oss säga att på sommaren för driften av ett kylskåp, dator och takbelysning hemma behövs 1 kW energi, då på vintern är det bättre att fylla på 2 kW för tillförlitlighet.

Samtidigt, i Fjärran Östern, är solskenets varaktighet längre, effektiviteten minskas med endast en och en halv till två gånger. Och, naturligtvis, ju längre söderut, desto mindre är skillnaden mellan vinter och sommar.

Modulernas lutningsvinkel är också viktig. Du kan ställa in universalvinkeln för hela året. Och du kan ändra varje gång, beroende på säsong. Detta görs inte av husets ägare, utan av specialister som går till platsen.

Solar anslutningsmöjligheter

Solpaneler är uppbyggda av flera individuella paneler. För att öka systemets utgångsparametrar i form av effekt, spänning och ström är elementen anslutna till varandra och tillämpar fysikens lagar.

Anslutningen av flera paneler till varandra kan utföras med hjälp av ett av tre monteringsscheman för solpaneler:

• parallell;
• konsekvent;
• blandad.

Den parallella kretsen innebär att ansluta terminaler med samma namn till varandra, där elementen har två gemensamma noder för konvergens av ledare och deras förgrening.

Med en parallellkrets är plusen anslutna till plusen och minuserna till minuserna, vilket resulterar i att utströmmen ökar och utspänningen förblir inom 12 volt

Värdet på den maximala möjliga utströmmen i en parallellkrets är direkt proportionell mot antalet anslutna element. Principerna för att beräkna kvantiteten finns i artikeln vi rekommenderar.

Seriekretsen involverar anslutning av motsatta poler: "plus" på den första panelen till "minus" för den andra. Det återstående oanvända "plus" av den andra panelen och "minus" för det första batteriet är anslutna till kontrollern som är placerad längre längs kretsen.

Denna typ av anslutning skapar förutsättningar för flödet av elektrisk ström, där det bara finns ett sätt att överföra energibäraren från källan till konsumenten.

Med en seriell anslutning ökar utspänningen och når 24 volt, vilket är tillräckligt för att driva bärbar utrustning, LED-lampor och vissa elektriska mottagare

En serieparallell eller blandad krets används oftast när det är nödvändigt att ansluta flera grupper av batterier. Genom att applicera denna krets kan både spänning och ström ökas vid utgången.

Med ett serie-parallellt anslutningsschema når utspänningen ett märke, vars egenskaper är mest lämpade för att lösa huvuddelen av hushållsuppgifter

Detta alternativ är också fördelaktigt i den meningen att i händelse av att ett av de strukturella delarna av systemet misslyckas, fortsätter andra anslutningskedjor att fungera. Detta ökar avsevärt tillförlitligheten för hela systemet.

Bildgalleri

Foto från

Ansluta solceller

Antal paneler beroende på behov

Seriekoppling av solenergiapparater

Direkt anslutning till belysningsarmaturer

Principen för att montera en kombinerad krets bygger på att enheterna inom varje grupp är parallellkopplade. Och anslutningen av alla grupper i en krets utförs sekventiellt.

Genom att kombinera olika typer av anslutningar blir det inte svårt att montera ett batteri med nödvändiga parametrar. Huvudsaken är att antalet anslutna celler ska vara sådant att driftspänningen som tillförs batterierna, med hänsyn till dess fall i laddningskretsen, överstiger spänningen på själva batterierna och batteriets belastningsström samtidigt tiden ger den erforderliga mängden laddningsström.