الألواح الشمسية المرنة: نظرة عامة على التصاميم النموذجية وخصائصها وخصائص الاتصال

تعد الطاقة الشمسية واحدة من أكثر مصادر الطاقة البديلة الواعدة والمتطورة بسرعة. هذا مورد غير محدود يمكن استخدامه في أي مكان في العالم دون تلويث البيئة. موافق ، سيكون من الجيد أن يكون لديك مصدر بديل للكهرباء.

اتضح أنه الآن يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء في المنزل. بدلاً من لوحات الإطار الضخمة والهشة ، يتم الآن استخدام الألواح الشمسية المرنة بشكل متزايد. لكن كيف نضعها موضع التنفيذ؟

سنساعد في التعامل مع جهاز الألواح الشمسية المرنة ومبدأ عملهم. يتم عرض توصيات مفيدة لاختيار وتركيب الهياكل في مقالتنا. ولسهولة فهم المعلومات ، تحتوي المقالة على صور ومقاطع فيديو مواضيعية.

ما هي الألواح الشمسية؟

من أجل فهم ما إذا كانت الألواح المرنة مناسبة لتوليد الكهرباء ، تحتاج إلى فهم النظرية.

ما هي البطارية الشمسية ، كيف يختلف هيكل النماذج المرنة عن البقية؟ ومن المهم أيضًا معرفة مزايا وعيوب هذا النوع الخاص من الخلايا الشمسية قبل الشراء.

هيكل ومبادئ تشغيل الألواح المرنة

يعتمد مبدأ تشغيل البطارية الشمسية على مفهوم مثل الخلايا الكهروضوئية. الضوء ، كما تعلمون ، يمكن اعتباره كموجة وكتيار من الجسيمات - الفوتونات. القدرة على تحويل طاقة الفوتون إلى كهرباء هي الخلايا الكهروضوئية.

تم اختراع النماذج الأولية الأولى للخلايا الشمسية الحديثة في الخمسينات. منذ ذلك الحين ، تغيرت بشكل كبير خارجيا وفقا لمبدأ العمل. أصبح التأثير الكهروضوئي ممكنًا باستخدام أشباه الموصلات

أشباه الموصلات هي مادة لها بنية ذرية خاصة.يحتوي أشباه الموصلات من النوع n على إلكترونات إضافية ، وتفتقر ذرات أشباه الموصلات من النوع p إليها. لتجميع الخلية الكهروضوئية ، يتم دمج نوعين من المواد لتكوين هيكل من طبقتين.

يتم دمج الخلايا الضوئية المنفصلة في لوحة. يمكن أن تكون الألواح صلبة ، في إطار معدني قوي. الآن هناك ميل لتسهيل تصميم لوحات الصور. تكتسب الخلايا الشمسية المرنة والخفيفة شعبية.

يمكن وصف مبدأ تشغيل البطارية الشمسية على النحو التالي:

1. يضرب ضوء الشمس سطح الخلية الضوئية من جانب الطبقة n.
2. تتصادم الفوتونات مع ذرات أشباه الموصلات ، "تكسر" إلكترونات إضافية.
3. تتحرك الإلكترونات الحرة نحو الطبقة p وتسقط في الذرات مع نقص الجسيمات.
4. ونتيجة لذلك ، تعمل الطبقة العليا ككاثود ، وتعمل الطبقة السفلية كأنود.
5. ينتج تيارًا مباشرًا يمكنه شحن البطارية بسهولة.

يتم استخدام السيليكون والسيلينيوم والعديد من المواد الأكثر تكلفة كأشباه الموصلات.

يجب تحويل التيار المباشر المستلم من الألواح الشمسية إلى تيار متناوب ، لأن معظم الأجهزة الكهربائية تعمل عليه

بالنسبة للألواح الشمسية ذات الأغشية المرنة ، يتم أيضًا استخدام رش البوليمر مع موصلات الألومنيوم. هذا الهيكل يجعل الألواح رقيقة وخفيفة بشكل مدهش.

هذه التكنولوجيا بدأت للتو في التطور ، ولكن حقيقة أن لها آفاق كبيرة لا شك فيه. لكننا سننظر في اللوحات المرنة بالمعنى الواسع لهذا التعريف.

يمكنك قراءة المزيد عن مبادئ تشغيل الألواح الشمسية بالنقر فوق الرابط.

فوائد الخلايا الشمسية المرنة

تجعل مزايا الألواح الشمسية المرنة هذه الطريقة في إنتاج الكهرباء واحدة من أكثر الطرق الواعدة:

• وزن؛
• الحجم؛
• مرونة؛
• أداء؛
• عالمية؛
• الربحية
• الحفاظ على البيئة؛
• سهولة التشغيل.

تعتبر المعلمات الهندسية والفيزيائية للألواح ، مثل الحجم والوزن ، ذات أهمية كبيرة ، حيث ستستغرق عددًا كبيرًا من الألواح لتوفير الكهرباء للمبنى السكني بأكمله ، عند استخدام نماذج ثقيلة قد يكون من الضروري تعزيز هيكل المبنى ،مما سيزيد من تكاليف التثبيت بشكل كبير.

لا يمكن للعناصر المرنة خفيفة الوزن والمدمجة أن تؤثر بشكل كبير على توزيع الحمل على إطار المبنى. إنهم لا يحملون أي خطر على السطح.

أداء بطاريات السليكون مرتفع جدًا. من الصعب تقييم الكفاءة في هذه الحالة ، يمكن لألواح أشباه الموصلات تحويل الضوء إلى كهرباء بنسبة 20 ٪ في المتوسط.

أي أنه إذا كانت قوة الإشعاع الشمسي 200 واط ، فسيتم استقبال حوالي 40 واط من الكهرباء.

تعتبر الألواح الشمسية غير المتبلورة المرنة أكثر تحملاً للطقس الغائم من الهياكل التقليدية القائمة على السيليكون.

للمقارنة ، فإن البطارية الشمسية القياسية في الطقس الغائم قادرة على العمل بنسبة 10٪ فقط من سعتها ، بينما تنتج اللوحة المرنة حوالي 50٪ من القيم الاسمية.

تسمح لك مرونة البطارية الشمسية بتجهيزها بأسقف غير مستوية وأسقف مبلطة وطلاءات على شكل معقد. في نفس الوقت ، فهي متنوعة تمامًا ، ومناسبة للتركيب على سطح المبنى أو واجهة المبنى

ضوء الشمس هو مورد مجاني وغير محدود. هذه هي ميزته التي لا شك فيها ، والتي تعبر عن الكفاءة غير المشروطة للألواح الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن طريقة إنتاج الطاقة هذه صديقة للبيئة تمامًا ، ولا تؤثر على حالة البيئة ولا تضر بها. علاوة على ذلك ، التخلي عن البديل الشعبي للطاقة الشمسية - محطات الطاقة الحرارية ، يقلل البشرية من مستوى تلوث الهواء.

مساوئ الألواح الشمسية المرنة

عيوب الألواح الشمسية المرنة كافية أيضًا. أولاً ، هذه التكنولوجيا تتطور فقط ولم تصل بعد إلى ذروة قدراتها. من حيث الأداء ، فإن البطاريات غير المتبلورة المرنة أقل شأنا من البطاريات الصلبة أو البلورية المفردة.

هيكل ومبدأ تشغيل الألواح المرنة معقد للغاية ، ولكن يمكن للجميع استخدامها. يكفي تثبيت المعدات وتوصيلها بشكل صحيح

ثانيًا ، يفشل الرقاقة الرقيقة وطبقة الطلاء الدنيا بسرعة نسبية. فترة الضمان لتشغيل هذه الألواح حوالي 3 سنوات.

بعد ذلك ، تبدأ الخلايا الضوئية في الانهيار تدريجيًا وتتطلب استبدالها.

من المشجع أن هذه الصناعة تتطور بسرعة وتوجد بالفعل أمثلة أكثر متانة وقوة للألواح الشمسية المرنة القائمة على السيليكون غير المتبلور.

العيوب الأخرى متأصلة في جميع أنواع الألواح الشمسية:

• وقت دفع الثمن؛
• غالي السعر؛
• عدد كبير من المعدات باهظة الثمن ، بالإضافة إلى البطاريات نفسها ؛
• تعتمد على الطقس.

تكلف اللوحة المرنة بقوة حوالي 150 واط حوالي 40 ألف روبل. أو أكثر ، حسب الشركة المصنعة. ستكلف 20 بطارية ومجموعة من البطاريات ومعدات إضافية مبلغًا دائريًا. نظرًا لتكلفة الكهرباء 1 كيلو وات في الساعة ، سيكون عليك استرداد النظام لأكثر من عام واحد.

أين وكيف يتم استخدام الطاقة الشمسية؟

يتم استخدام الألواح المرنة في مختلف المجالات. قبل وضع مشروع لإمدادات الطاقة في المنزل باستخدام هذه الألواح الشمسية ، اكتشف مكان استخدامها وما هي ميزات استخدامها في مناخنا.

نطاق الألواح الشمسية

استخدام الألواح الشمسية المرنة واسع جدا. يتم استخدامها بنجاح في الإلكترونيات وكهربة المباني وبناء السيارات والطائرات والأجسام الفضائية.

في البناء ، يتم استخدام هذه الألواح لتوفير الكهرباء للمباني السكنية والصناعية.

يمكن أن تكون الطاقة الشمسية المصدر الوحيد للكهرباء ، أو يمكن أن تكرر مخطط إمدادات الطاقة التقليدي ، بحيث لا يبقى المنزل مفصولًا في حالة عدم كفاية الكفاءة خلال فترة معينة

شواحن محمولة ذات خلايا شمسية مرنة متاحة للجميع وتباع في كل مكان. تحظى الألواح السياحية المرنة الكبيرة لتوليد الكهرباء في أي ركن من أركان العالم بشعبية كبيرة بين المسافرين.

فكرة غير عادية للغاية ولكنها عملية هي استخدام رصيف الطريق كأساس للبطاريات المرنة. يتم حماية العناصر الخاصة من الصدمة ولا تخاف من الأحمال الثقيلة.

البطاريات المرنة جيدة أيضًا لأنها يمكن استخدامها في أي موقف تقريبًا. يمكن وضعها بسهولة على سطح السيارة أو بدن السفينة

تم تنفيذ هذه الفكرة بالفعل. يوفر الطريق "الشمسي" الطاقة للقرى المحيطة ، بينما لا يأخذ مساحة إضافية من الأرض.

ميزات استخدام الألواح غير المتبلورة المرنة

أولئك الذين يخططون لبدء استخدام الألواح الشمسية المرنة كمصدر للكهرباء لمنزلهم يجب أن يعرفوا ميزات عملياتهم.

يتم استخدام الألواح الشمسية ذات القاعدة المعدنية المرنة حيث يتم زيادة الطلبات على متانة محطات الطاقة الصغيرة:

بادئ ذي بدء ، يشعر المستخدمون بالقلق بشأن السؤال: ما يجب القيام به في فصل الشتاء ، عندما تكون ساعات النهار قصيرة ولا توجد كهرباء كافية لجميع الأجهزة للعمل؟

نعم ، في الطقس الغائم وساعات النهار القصيرة ، يتم تقليل أداء اللوحة. إنه أمر جيد عندما يكون هناك بديل في شكل إمكانية التحول إلى مصدر طاقة مركزي. إذا لم يكن كذلك ، تحتاج إلى تخزين البطاريات وشحنها في تلك الأيام عندما يكون الطقس مواتًا.

ميزة مثيرة للاهتمام للألواح الشمسية هي أنه عندما يتم تسخين الخلية الكهروضوئية ، تنخفض كفاءتها بشكل كبير.

في حرارة الصيف ، تسخن الألواح ، لكنها تعمل بشكل أسوأ. في الشتاء ، في يوم مشمس ، تكون الخلايا الشمسية قادرة على التقاط المزيد من الضوء وتحويله إلى طاقة

يختلف عدد الأيام الصافية في السنة حسب المنطقة. بالطبع ، في الجنوب ، من المنطقي أكثر استخدام بطاريات مرنة ، حيث تشرق الشمس هناك لفترة أطول وفي كثير من الأحيان.

نظرًا لأن الأرض تغير موقعها بالنسبة للشمس خلال النهار ، فمن الأفضل ترتيب الألواح عالميًا - أي من الجانب الجنوبي بزاوية حوالي 35-40 درجة. ستكون هذه الحالة ذات صلة في ساعات الصباح والمساء ، وعند الظهر.

تعليمات تركيب الألواح الشمسية على السطح

إذا قررت أن الألواح الشمسية المرنة القائمة على السيليكون غير المتبلور هي ما تحتاجه لتوفير الكهرباء لمنزل خاص ، فابدأ في التخطيط للعمل.

اختر المعدات المناسبة وقم بتقدير العدد التقريبي للوحات. ثم اقرأ قواعد التثبيت والصيانة اللاحقة للخلايا الشمسية.

ولكن تذكر أن استخدام نظائر السليكون التقليدية البلورية والبلورية المفردة أكثر إنتاجية حتى الآن.

الخطوة 1. حساب عدد اللوحات

يبدأ أي عمل بالمشروع. للتصميم تحتاج إلى إجراء الحسابات اللازمة ، وهي:

• استهلاك الكهرباء اليومي ؛
• إجمالي الطاقة المطلوبة للخلايا الضوئية ؛
• قدرة البطارية؛
• عدد اللوحات.

أبسط شيء هو حساب استهلاك الكهرباء. للقيام بذلك ، ضع في اعتبارك تمامًا جميع الأجهزة الكهربائية التي تستخدمها أو يمكنك نظريًا استخدامها.

مثال بسيط:

• ثلاجة - 200 واط ؛
• كمبيوتر - 300 واط ؛
• تلفزيون - 150 واط ؛
• المصابيح الاقتصادية - 5 قطع من 20 واط لكل منهما.

يجب الإشارة إلى قوة كل جهاز في وثائقه أو في السكن. بعد إضافة جميع البيانات نحصل على 750 وات. بناءً على هذه القيمة المحددة العاكس - جهاز يحول التيار المباشر إلى تيار متناوب بالتردد المطلوب.

تأكد من عمل هامش صغير وحدد عاكس أقوى 0.5 كيلو وات من القيمة المحسوبة. بمعنى أنه بالنسبة لقوة إجمالية تبلغ 0.75 كيلووات ، فإن الجهاز الذي لا يقل ضعفه عن 1.25 كيلووات مناسب

للتوصيل الصحيح ، يتم توصيل الألواح الشمسية بالبطاريات من خلال وحدة التحكم. لا تخلط جهات الاتصال - بالإضافة إلى الإيجابيات ، ناقص إلى ناقص. من البطارية ، يتم توجيه التيار إلى العاكس ، ثم إلى الأجهزة الكهربائية

ثم تحتاج إلى التقاط البطاريات. تشير سعة البطارية (على سبيل المثال ، 200 A показывает h) إلى التيار الذي سيتم إنتاجه بجهد معين لمدة ساعة.

يمكنك حساب السعة المطلوبة بتقسيم الطاقة الإجمالية للمستهلكين على جهد الخرج للبطارية الشمسية. في مثالنا ، نستخدم بطاريات 12 فولت. 750/12 = 62.5 ساعة ونصف.

لكن هذه الصيغة ليست صحيحة تمامًا ، حيث لا يمكن تفريغ معظم البطاريات إلى 0. هناك قيود معينة ، على سبيل المثال 40٪. إذا انخفض مستوى الشحن أدناه ، فسيؤثر ذلك بشكل كبير على عمر البطارية وجودتها.

يجب أيضًا إضافة هذا المؤشر إلى الصيغة:

750 وات / (12 فولت × 0.4) = 156.25 أ ∙ س.

لتحقيق هذه السعة ، يمكنك دمج مجموعة من بطاريتين سعة كل منهما 100 أمبير في النظام.

يتم حساب عدد اللوحات بناءً على قوة النموذج المحدد والمنطقة التي سيتم تركيبها فيها. من الصعب المبالغة في أهمية المنطقة. من الناحية المثالية ، تحتاج إلى العثور على قيم المستوى اليومي من الإشعاع الشمسي لمنطقتك. للحصول على الموثوقية ، يتم أخذ القيمة الدنيا للسنة مؤقتًا - في نهاية ديسمبر.

من الناحية التخطيطية ، يمكن تمثيل مستوى التشمس في مناطق مختلفة على النحو التالي. يمكن العثور على القيم العددية في الدلائل المتخصصة أو على الإنترنت

بضرب هذا المؤشر في عدد الأيام التقويمية للشهر ، نحصل على عدد كيلووات لكل 1 م 2 من البطاريات الشمسية المرنة في ديسمبر. على سبيل المثال ، في موسكو هذا هو 0.33x31 = 10.23 كيلوواط / م 2 ، وبالنسبة لسوتشي - 1.25x31 = 38.75 كيلو واط / م 2. يسمى هذا المؤشر عدد الساعات.

ثم من الحد الأقصى الشرطي البالغ 0.75 كيلو واط الذي تستهلكه جميع الأجهزة في نفس الوقت ، نحسب متوسط ​​الاستهلاك الشهري - حوالي 25 كيلو واط. لمدة شهر ، يجب أن تولد بطارياتنا المرنة ما لا يقل عن 25000 واط ، ومن الأفضل عمل إمداد صغير وتقريب يصل إلى 30 كيلو واط.

لذلك ، لمدة ساعة واحدة في موسكو يجب أن تكون 30 / 10.23 = 2.93 كيلووات. إذا كانت الألواح المحددة بقوة 150 واط ، فليس من الصعب حساب عددها: 2.93 / 0.15 = 20 قطعة.

بعد هذه الحسابات البسيطة ، يمكنك اختيار العاكس المناسب ، مراقبوالبطارية والألواح الضوئية المرنة بنفس المقدار.

الخطوة 2. قواعد التثبيت

يمكن تركيب الخلايا الشمسية المرنة بنفسك.

للقيام بذلك ، يجدر تحديد المكان الذي ستضع فيه لوحاتك بالضبط:

• على سطح المبنى ؛
• على واجهة المنزل ؛
• على هيكل منفصل ؛
• دارة مشتركة.

الخيار الأكثر شعبية على السطح. إذا كان شكل السقف أو تكوينه لا يسمح بذلك ، فمن الأفضل بناء إطار إضافي لوضع البطاريات عليه. هذا أكثر تكلفة ، ولكن إذا كان السقف مظللاً أو يصعب الوصول إليه ، يصبح هذا الخيار منطقيًا.

يتم استخدام الموقع على الواجهة عندما لا تكون هناك مساحة كافية على السطح. يمكن أن تصبح الألواح جزءًا من فكرة التصميم وتلعب دور الديكور المنزلي

تحتوي الخلايا الكهروضوئية الشمسية المرنة على الجانب السفلي على طبقة راتنج لزجة.

يكفي إزالة الفيلم الواقي ولصق اللوحة في المكان المحدد. بالطبع ، قبل تركيب السطح يجب تنظيفه وغسله.

لا حاجة لأداة التثبيت المتخصصة. الشيء الرئيسي هو رعاية سلامتك أثناء العمل على السطح. من المهم أيضًا مراقبة مخطط الأسلاك للمعدات وعدم كسر التسلسل

على جانب واحد ، تحتوي الوحدة الشمسية على كبلين منفصلين. يتم وضع كل لوحة بحيث يمكن دمج هذه الأسلاك لاحقًا مع ناقل واحد للاتصال التسلسلي.

نوصي أيضًا بقراءة موادنا الأخرى ، التي تصف بالتفصيل مخططات وأساليب التثبيت لتوصيل الألواح الشمسية. المزيد من التفاصيل - هنا.

الخطوه 3. صيانة النظام بعد التثبيت

بعد تركيب الخلايا الشمسية المرنة ، ستحتاج إلى العناية بها ومراقبتها باستمرار ، وإلا فقد تنخفض فعاليتها بشكل كبير. الشيء الرئيسي هو الحفاظ على الألواح نظيفة. الغبار والأوساخ وروث الطيور - كل هذه العوامل تقلل من أداء النظام ، لأنها تحد من امتصاص أشعة الشمس بواسطة الخلايا الضوئية.

يجب أن تمحى الألواح الشمسية عندما تتسخ. هذا هو السبب في أنه لا يوصى بوضعها في أماكن يصعب الوصول إليها على سطح معقد.

إذا لم تتمكن من صيانة النظام بنفسك ، فيمكنك دائمًا العثور على فنان بالآلات والمعدات المناسبة. بالطبع ، سيكون أكثر تكلفة.

يمكن غسل الألواح الشمسية القائمة على السليكون غير المتبلور ، مثل النظير الصلب ، باستخدام إسفنجة مبللة عادية أو قطعة قماش من الألياف الدقيقة. اللوحة لا تخاف من الماء (بعد كل شيء ، يتم تثبيت هذه المعدات في الهواء الطلق) ، إذا قمت بغسلها بانتظام ، فستستمر لفترة أطول

مشكلة أخرى ذات صلة بمناطقنا هي الثلج. في فصل الشتاء ، تنام البطاريات في الثلج وتتوقف عن العمل. يجب تنظيف الترسيب باستمرار ، ولكن ليس خشنًا جدًا ، وإلا فقد تتلف المعدات نفسها.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

ستساعدك مقاطع الفيديو والمراجعات التي تبحث في اللوحات المرنة من الشركات المصنعة الشهيرة في اتخاذ القرار الصحيح. ستتمكن من رؤية كيف سيبدو منزلك بعد تركيب المعدات ، سيساعدك الخبراء في اختيار العدد الصحيح من البطاريات والنظر في قواعد التثبيت.

كيف يتم ترتيب الألواح الشمسية المرنة وما تتكون من:

يمكنك تثبيت بطارية مرنة في شقة على واجهة مبنى شاهق ، لماذا لا:

المزيد عن إنتاج ومزايا العناصر المرنة:

تسمح الألواح الشمسية بأن تصبح غير متقلبة ، وليس لمراقبة أسعار الغاز والمرافق. إذا استثمرت مبلغًا معينًا مرة واحدة ، يمكنك استهلاك طاقة غير محدودة لاستخدام الأجهزة المنزلية ، تدفئة المنزل وإعادة شحن بطارية السيارة الكهربائية. يتحول المزيد والمزيد من الناس إلى الطاقة البديلة ، لأن المستقبل يكمن وراءها.

إذا كانت لديك المعرفة أو الخبرة اللازمة حول موضوع مقالنا ، فيرجى مشاركتها مع قرائنا. أو ربما كان عليك تثبيت الألواح الشمسية بنفسك؟ أخبرنا كيف فعلت ذلك. يمكنك استكمال تعليقاتك بالصور.