Lanksčios saulės baterijos: tipiškų konstrukcijų, jų charakteristikų ir sujungimo ypatybių apžvalga

Saulės energija yra vienas iš perspektyviausių ir sparčiausiai besivystančių alternatyvių elektros energijos šaltinių. Tai yra beribis išteklius, kurį galima naudoti bet kurioje pasaulio vietoje neteršiant aplinkos. Sutikite, būtų puiku turėti savo alternatyvų elektros energijos šaltinį.

Pasirodo, kad dabar saulės energiją namuose galima paversti elektra. Vietoj didelių gabaritų ir trapių rėmo plokščių dabar vis dažniau naudojamos lanksčios saulės baterijos. Bet kaip tai pritaikyti praktikoje?

Mes padėsime susidoroti su lanksčių saulės baterijų įtaisu ir jų darbo principu. Naudingos rekomendacijos dėl konstrukcijų parinkimo ir montavimo pateikiamos mūsų straipsnyje. Kad būtų lengviau suvokti informaciją, straipsnyje yra teminių nuotraukų ir vaizdo įrašų.

Kas yra saulės baterijos?

Norėdami suprasti, ar lanksčios plokštės yra tinkamos elektros energijai gaminti, turite suprasti teoriją.

Kas yra saulės baterija, kuo lanksčių modelių struktūra skiriasi nuo kitų? Taip pat labai svarbu išsiaiškinti šio konkretaus tipo saulės elementų pranašumus ir trūkumus dar prieš įsigyjant.

Lanksčių plokščių struktūra ir veikimo principai

Saulės baterijos veikimo principas grindžiamas tokia koncepcija kaip fotoelektros. Šviesa, kaip žinote, gali būti laikoma ir banga, ir kaip dalelių - fotonų - srautu. Galimybė konvertuoti fotonų energiją į elektrą yra fotoelektros elementai.

Pirmieji šiuolaikinių saulės elementų prototipai buvo išrasti 50-aisiais. Nuo to laiko jie labai pasikeitė tiek išorėje, tiek pagal darbo principą. Fotoelektrinis efektas įmanomas naudojant puslaidininkius

Puslaidininkis yra medžiaga, turinti ypatingą atominę struktūrą.N tipo puslaidininkis turi papildomų elektronų, o p tipo puslaidininkių atomų jų nėra. Norėdami surinkti fotoelementą, dviejų rūšių medžiagos sujungiamos, kad būtų sudaryta dviejų sluoksnių struktūra.

Atskiri fotoelementai sujungiami skydelyje. Plokštės gali būti tvirtos, tvirto metalinio rėmo. Dabar pastebima tendencija palengvinti nuotraukų plokščių dizainą. Lankstūs ir lengvi saulės elementai populiarėja.

Saulės baterijos veikimo principą galima apibūdinti taip:

1. Saulės šviesa į fotoelemento paviršių patenka iš n-sluoksnio pusės.
2. Fotonai susiduria su puslaidininkio atomais, „išmušdami“ papildomus elektronus.
3. Laisvieji elektronai juda link p-sluoksnio ir patenka į atomus, neturėdami dalelių.
4. Dėl to viršutinis sluoksnis veikia kaip katodas, o apatinis - kaip anodas.
5. Jis gamina nuolatinę srovę, kuri gali lengvai įkrauti akumuliatorių.

Kaip puslaidininkiai naudojami silicis, selenas ir daug daugiau brangesnių medžiagų.

Nuo saulės baterijos gaunama nuolatinė srovė turi būti pakeista į kintamąją srovę, nes dauguma elektros prietaisų joje veikia

Lanksčioms saulės kolektorių plėvelėms taip pat naudojamas polimerų purškimas aliuminio laidininkais. Ši struktūra daro plokštes stebėtinai plonas ir lengvas.

Ši technologija tik pradeda vystytis, tačiau faktas, kad ji turi dideles perspektyvas, nekelia abejonių. Tačiau mes pažvelgsime į lanksčias plokštes plačiąja šio apibrėžimo prasme.

Daugiau apie saulės baterijų veikimo principus galite perskaityti spustelėję nuorodą.

Lanksčių saulės elementų pranašumai

Dėl lanksčių saulės baterijų pranašumų šis elektros energijos gamybos būdas yra vienas perspektyviausių:

• svoris
• dydis
• elastingumas;
• pasirodymas
• universalumas;
• pelningumas;
• ekologiškumas;
• operacijos paprastumas.

Geometriniai ir fiziniai plokščių parametrai, tokie kaip dydis ir svoris, turi didelę reikšmę, nes reikės daug plokščių, kad aprūpintų visą butą elektra, o naudojant sunkius modelius gali reikėti sustiprinti pastato konstrukciją,o tai žymiai padidins įrengimo sąnaudas.

Lengvi ir kompaktiški lankstūs elementai neturi reikšmingos įtakos apkrovos paskirstymui ant pastato rėmo. Jie nekelia jokio pavojaus stogui.

Silicio akumuliatorių našumas yra gana didelis. Šiuo atveju sunku įvertinti efektyvumą, puslaidininkių plokštės sugeba šviesą paversti elektra vidutiniškai 20%.

Tai yra, jei saulės spinduliuotės galia yra 200 vatų, bus gaunama apie 40 vatų elektros energijos.

Lanksčios amorfinės saulės plokštės yra daug toleruojančios debesuotu oru nei įprastos kietos silicio struktūros.

Palyginimui, standartinė saulės baterija debesuotu oru gali veikti tik 10% savo galios, o lanksti plokštė sukuria apie 50% nominalių verčių.

Saulės baterijos lankstumas leidžia jums įrengti nelygius stogus, čerpinius stogus ir sudėtingos formos dangas. Tuo pačiu metu jie yra gana universalūs, tinkami montuoti ant pastato stogo ar fasado

Saulės šviesa yra nemokamas ir neribotas šaltinis. Tai yra neabejotinas jo pranašumas, išreiškiantis besąlyginį saulės baterijų efektyvumą.

Be to, šis energijos gamybos būdas yra visiškai ekologiškas, nedaro įtakos aplinkos būklei ir nekenkia. Be to, atsisakydama populiarios saulės energijos alternatyvos - šiluminių elektrinių, žmonija sumažina oro taršos lygį.

Lanksčių saulės kolektorių elementų trūkumai

Pakanka ir lanksčių saulės baterijų trūkumų. Pirma, ši technologija tik tobulėja ir dar nepasiekė savo galimybių viršūnės. Kalbant apie eksploatacines savybes, lanksčios amorfinės baterijos yra pranašesnės už tvirtas poli- ar kristalų baterijas.

Lanksčių plokščių struktūra ir veikimo principas yra gana sudėtingas, tačiau jomis gali naudotis visi. Pakanka teisingai įdiegti ir prijungti įrangą

Antra, plona folija ir minimalus dangos sluoksnis gana greitai sugenda. Tokių plokščių garantinis veikimo laikas yra apie 3 metus.

Po to fotoelementai pradeda palaipsniui suirti ir juos reikia pakeisti.

Džiugu, kad ši pramonė sparčiai vystosi, ir jau atsiranda patvaresnių ir galingesnių lanksčių saulės baterijų, kurių pagrindą sudaro amorfinis silicis, pavyzdžių.

Kiti trūkumai būdingi visų tipų saulės baterijoms:

• atsipirkimo laikas;
• didelė kaina;
• daugybė brangios įrangos, be pačių baterijų;
• priklauso nuo oro.

Lanksti plokštė, kurios galia yra apie 150 vatų, kainuoja apie 40 tūkstančių rublių. ar daugiau, priklausomai nuo gamintojo. 20 akumuliatorių, baterijų komplektas ir papildoma įranga kainuos apvalią sumą. Turint omenyje 1 kWh elektros energijos kainą, turėsite atkurti sistemą ne vienerius metus.

Kur ir kaip naudojama saulės energija?

Lanksčios plokštės naudojamos įvairiose srityse. Prieš sudarydami energijos tiekimo namuose projektą, naudodamiesi šiomis saulės baterijomis, išsiaiškinkite, kur jie naudojami ir kokios jų naudojimo ypatybės mūsų klimatui.

Saulės baterijų taikymo sritis

Lanksčių saulės baterijų panaudojimas yra labai platus. Jie sėkmingai naudojami elektronikoje, pastatų elektrifikavime, automobilių ir orlaivių statyboje bei kosminiuose objektuose.

Statyboje tokios plokštės naudojamos tiekti elektros energiją gyvenamiesiems ir pramoniniams pastatams.

Saulės energija gali būti vienintelis elektros energijos šaltinis arba ji gali dubliuoti tradicinę energijos tiekimo schemą, taigi, jei tam tikru laikotarpiu nepakankamas efektyvumas, namas nepalieka energijos.

Lankstūs nešiojami saulės baterijų įkrovikliai yra prieinami visiems ir parduodami visur. Tarp keliautojų labai populiarios didelės lanksčios turistinės plokštės elektrai gaminti bet kuriame pasaulio kampelyje.

Labai neįprasta, bet praktiška idėja yra naudoti kelio juostą kaip lanksčių baterijų pagrindą. Specialūs elementai yra apsaugoti nuo smūgio ir nebijo didelių apkrovų.

Lanksčios baterijos taip pat yra geros, nes jas galima naudoti beveik bet kurioje situacijoje. Juos galima lengvai pastatyti ant automobilio stogo ar korpuso

Ši idėja jau buvo įgyvendinta. „Saulės kelias“ suteikia energijos aplinkiniams kaimams, neužimdamas nė vieno papildomo žemės metro.

Lanksčių amorfinių plokščių naudojimo ypatybės

Tie, kurie planuoja pradėti naudoti lanksčias saulės baterijas kaip elektros energijos šaltinį savo namams, turėtų žinoti jų veikimo ypatybes.

Saulės plokštės su lanksčia metaline baze naudojamos ten, kur keliami didesni reikalavimai dėl mini elektrinių patvarumo:

Visų pirma, vartotojams nerimą kelia klausimas: ką daryti žiemą, kai dienos metu valandos trumpos ir trūksta elektros energijos, kad visi prietaisai veiktų?

Taip, debesuotu oru ir trumpomis dienos valandomis skydelio našumas sumažėja. Gerai, kai yra alternatyva galimybei pereiti prie centralizuoto maitinimo. Jei ne, reikia atsargų baterijos ir įkrauti juos tomis dienomis, kai oras yra palankus.

Įdomi saulės baterijų savybė yra tai, kad kaitinant fotoelementą, jo efektyvumas žymiai sumažėja.

Vasaros karštyje plokštės įkaista, tačiau jos veikia blogiau. Žiemą, saulėtą dieną, saulės elementai sugeba sugauti daugiau šviesos ir paversti ją energija

Neišvalytų dienų skaičius per metus skiriasi priklausomai nuo regiono. Žinoma, pietuose yra racionaliau naudoti lanksčias baterijas, nes saulė ten šviečia ilgiau ir dažniau.

Kadangi žemė dienos metu keičia savo padėtį Saulės atžvilgiu, plokštes geriau išdėstyti visuotinai - tai yra iš pietų pusės maždaug 35–40 laipsnių kampu. Ši situacija bus aktuali tiek ryto, tiek vakaro valandomis, tiek vidurdienį.

Saulės baterijų ant stogo montavimo instrukcijos

Jei nuspręsite, kad amorfinio silicio pagrindu pagamintos lanksčios saulės baterijos yra tai, ko jums reikia norint tiekti elektrą privačiam namui, pradėkite planuoti darbus.

Pasirinkite tinkamą įrangą ir įvertinkite apytikslį skydų skaičių. Tada perskaitykite saulės elementų įrengimo ir vėlesnės priežiūros taisykles.

Tačiau atminkite, kad tradicinių silicio poli- ir monokristalų analogų naudojimas kol kas yra daug produktyvesnis.

1 žingsnis. Skydelių skaičiaus apskaičiavimas

Bet koks darbas prasideda nuo projekto. Projektuodami turite atlikti reikiamus skaičiavimus, būtent:

• dienos elektros energijos suvartojimas;
• visa reikalinga fotoelementų galia;
• akumuliatoriaus talpa;
• plokščių skaičius.

Paprasčiausias dalykas yra apskaičiuoti elektros energijos suvartojimą. Norėdami tai padaryti, atsižvelkite į absoliučiai visus elektros prietaisus, kuriuos naudojate arba kuriuos teoriškai galite naudoti.

Paprastas pavyzdys:

• šaldytuvas - 200 W;
• kompiuteris - 300 W;
• Televizorius - 150 W;
• ekonomiškos lemputės - 5 vienetai po 20 vatų kiekvienos.

Kiekvieno prietaiso galia turi būti nurodyta jo dokumentuose arba ant korpuso. Sudėjus visus duomenis, gauname 750 vatų. Remiantis šia verte pasirinkta inverteris - įtaisas, kuris nuolatinę srovę paverčia kintama srove norimu dažniu.

Būtinai padarykite nedidelę paraštę ir pasirinkite keitiklį, kuris yra 0,5 kW galingesnis nei apskaičiuota vertė. Tai yra, jei bendra galia yra 0,75 kW, tinka ne silpnesnis kaip 1,25 kW įtaisas

Norint tinkamai prijungti, saulės baterijos prie akumuliatorių jungiamos per valdiklį. Nemaišykite kontaktų - nuo pliusų iki minusų. Iš akumuliatoriaus srovė nukreipiama į keitiklį, o po to į elektros prietaisus

Tuomet reikia pasiimti baterijas. Akumuliatoriaus talpa (pvz., 200 A показывает h) rodo, kokia srovė bus išvesta esant tam tikrai įtampai valandą.

Reikiamą talpą galite apskaičiuoti padaliję bendrą vartotojų galią iš saulės baterijos išėjimo įtampos. Mūsų pavyzdyje mes naudojame 12 voltų baterijas. 750/12 = 62,5 A ∙ h.

Tačiau tokia formulė nėra visiškai teisinga, nes daugumos baterijų negalima iškrauti iki 0. Yra tam tikras apribojimas, pavyzdžiui, 40%. Jei įkrovos lygis nukrenta žemiau, tai daro didelę įtaką akumuliatoriaus tarnavimo laikui ir kokybei.

Šį rodiklį taip pat reikia įtraukti į formulę:

750 W / (12 V × 0,4) = 156,25 ∙ h.

Norėdami pasiekti tokią talpą, sistemoje galite sujungti 2 baterijų, kurių kiekviena yra po 100 Ah, grupę.

Skydelių skaičius apskaičiuojamas atsižvelgiant į pasirinkto modelio galią ir regioną, kuriame jos bus sumontuotos. Šio regiono svarbą sunku pervertinti. Idealiu atveju jums reikia surasti saulės spinduliuotės dienos normą jūsų rajone. Patikimumui imama mažiausia metų vertė, preliminariai - gruodžio mėn. Pabaigoje.

Schematiškai insoliacijos lygį skirtinguose regionuose galima apibūdinti taip. Skaitines reikšmes galite rasti specializuotuose kataloguose arba internete

Padauginę šį rodiklį iš mėnesio kalendorinių dienų skaičiaus, gauname kilovatų skaičių 1 m2 lanksčios saulės baterijos gruodį. Pavyzdžiui, Maskvoje tai yra 0,33x31 = 10,23 kW / m2, o Sočyje - 1,25x31 = 38,75 kW / m2. Šis rodiklis vadinamas valandų skaičiumi.

Tada iš sąlyginės maksimalios 0,75 kW galios, kurią visi prietaisai sunaudoja tuo pačiu metu, mes apskaičiuojame vidutinę mėnesio suvartojimą - apie 25 kW. Per mėnesį mūsų lanksčios baterijos turi generuoti mažiausiai 25 000 vatų, o geriau aprūpinti mažu tiekimu ir suapvalinti iki 30 kW.

Todėl 1 valandą Maskvoje turėtų būti 30 / 10,23 = 2,93 kW. Jei pasirinktų plokščių galia yra 150 W, tada nėra sunku apskaičiuoti jų skaičių: 2,93 / 0,15 = 20 vienetų.

Atlikę tokius paprastus skaičiavimus, galite pasirinkti tinkamą keitiklį, valdiklis, reikiamo kiekio akumuliatorių ir lanksčių fotoelektrinių plokščių.

2 žingsnis. Montavimo taisyklės

Įrengti lanksčius saulės elementus galite patys.

Norėdami tai padaryti, verta nustatyti, kur tiksliai įdėsite savo skydus:

• ant pastato stogo;
• namo fasade;
• ant atskiros konstrukcijos;
• kombinuota grandinė.

Populiariausias variantas yra ant stogo. Jei stogo forma ar konfigūracija to neleidžia, geriau pastatyti papildomą rėmą, ant kurio galima dėti baterijas. Tai kainuoja brangiau, tačiau jei stogas yra pavėsyje arba sunkiai prieinamas, ši parinktis tampa racionali.

Vieta ant fasado naudojama tada, kai ant stogo nėra pakankamai vietos. Plokštės gali tapti dizaino idėjos dalimi ir atlikti namų dekoravimo vaidmenį

Lanksčios saulės fotoelektros elementai, esantys apačioje, turi lipnų dervingą sluoksnį.

Pakanka nuimti apsauginę plėvelę ir klijuoti skydą pasirinktoje vietoje. Žinoma, prieš montuodami paviršių reikia nuvalyti ir nuplauti.

Nereikia specializuoto diegimo įrankio. Svarbiausia yra rūpintis savo saugumu dirbant ant stogo. Taip pat labai svarbu laikytis įrangos laidų schemos ir nenutraukti sekos

Vienoje saulės modulio pusėje yra 2 išvestiniai kabeliai. Kiekvienas skydas yra išdėstytas taip, kad šiuos laidus vėliau būtų galima sujungti su viena magistrale, kad būtų galima jungti nuosekliai.

Mes taip pat rekomenduojame perskaityti mūsų kitą medžiagą, kurioje išsamiai aprašytos saulės kolektorių įrengimo schemos ir metodai. Daugiau informacijos - čia.

3 žingsnis. Sistemos priežiūra įdiegus

Įdiegę lanksčius saulės elementus, juos reikės nuolat prižiūrėti ir stebėti, kitaip jų efektyvumas gali smarkiai sumažėti. Svarbiausia, kad plokštės būtų švarios. Dulkės, nešvarumai, paukščių išmatos - visi šie veiksniai sumažina sistemos veikimą, nes jie riboja fotoelementų saulės spindulių absorbciją.

Saulės baterijos turi būti nuvalytos, nes jos tampa nešvarios. Štai kodėl nerekomenduojama jų pastatyti sunkiai prieinamose vietose ant sudėtingo stogo.

Jei patys negalite aptarnauti sistemos, visada galite susirasti menininką su tinkama technika ir įranga. Žinoma, ji bus brangesnė.

Amorfines silicio pagrindu pagamintas saulės baterijas, kaip ir kietus analogus, galima plauti įprasta drėgna kempine ar mikropluošto šluoste. Skydas nebijo vandens (galų gale, ši įranga yra sumontuota lauke), jei reguliariai plaunate, jie tarnaus ilgiau

Kita problema, aktuali mūsų regionams, yra sniegas. Žiemą akumuliatoriai užmiega sniege ir nustoja veikti. Krituliai turi būti nuolat valomi, bet ne per stambūs, kitaip gali būti pažeista pati įranga.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašai ir apžvalgos, kuriose apžvelgiamos populiarių gamintojų lanksčios plokštės, padės tinkamai pasirinkti. Galėsite pamatyti, kaip jūsų namas atrodys įrengus įrangą, ekspertai padės išsirinkti reikiamą baterijų skaičių ir apsvarstys įrengimo taisykles.

Kaip išdėstytos lanksčios saulės baterijos ir iš ko jos pagamintos:

Butą ant aukštybinio namo fasado galite įdiegti lanksčią bateriją, kodėl gi ne:

Šiek tiek daugiau apie lanksčių elementų gamybą ir pranašumus:

Saulės skydai suteikia galimybę tapti nestabiliais, neprižiūrėti dujų kainų ir komunalinių paslaugų. Jei vieną kartą investuosite tam tikrą sumą, galėsite suvartoti neribotą energiją naudoti buitinius prietaisus, namų šildymas ir įkrauti elektromobilio akumuliatorių. Vis daugiau žmonių pereina prie alternatyvios energijos, nes už jos slypi ateitis.

Jei turite reikiamų žinių ar patirties mūsų straipsnio tema, prašome pasidalinti ja su mūsų skaitytojais. O gal jums reikėjo patiems įrengti saulės baterijas? Papasakok, kaip tu tai padarei. Savo komentarus galite papildyti nuotraukomis.