Možnosti prechodu na alternatívne zdroje energie zvažujú a čiastočne realizujú zainteresované spoločnosti zastupujúce energetický priemysel už niekoľko desaťročí. Vysoké náklady na zavádzanie nových systémov zásobovania energiou ešte neumožnili úspešný rozvoj mnohých oblastí tohto odvetvia, existujú však aj výnimky, medzi ktoré patria generátory solárnej energie.
V rôznych variáciách sa takéto zdroje využívajú v špecializovaných oblastiach av posledných rokoch si našli svoje miesto aj v súkromných zdrojoch energie. Optimálnym formátom pre technickú realizáciu solárnej batérie je panel na fotoelektronických článkoch, ktorý nezaberie veľa miesta, no zároveň dodá spotrebiteľovi energiu v určitom množstve.
Prehľad technológií
Ako zdroj energie možno využiť rôzne prírodné javy – od vetra až po prúdenie vody. Samozrejme, aEnergiu Slnka, ako prirodzeného zdroja svetla a tepla, nemožno považovať za zdroj premeny na bežnú elektrinu. Mimochodom, energetické osvetlenie za jasného dňa môže dosiahnuť 1020 W/m2, čo je hmatateľný potenciál, ktorý môže nájsť praktické uplatnenie. Zostáva len technologicky implementovať proces premeny a dodávky energie. Na to slúžia solárne panely.
Moduly tohto typu komplexne plnia úlohy získavania, stabilizácie a akumulácie slnečného žiarenia. V ďalších fázach sa riešia úlohy jeho transformácie, akumulácie a distribúcie medzi spotrebiteľov. K dnešnému dňu nie sú hlavné úlohy solárnej energie ani tak v technickej a štrukturálnej organizácii vyššie uvedených procesov, ale v optimalizácii technológie s cieľom zvýšiť výkon jej produktov.
Design panelu
Vo všeobecnom zmysle je takéto zariadenie prijímačom a akumulátorom slnečnej energie. Jeho údržba však využíva celú skupinu komponentov vrátane batérií, elektrických meničov, poistiek, regulátorov výkonu, mechaniky na ovládanie polohy panelu atď.
V každom prípade je však systém solárnych panelov založený na funkcii jedného hlavného prvku – modulu, ktorý priamo prijíma solárnu energiu. V najbežnejšej verzii ide o kremíkové mono- alebo polykryštalické doštičky, ktoré v kontexte pripomínajú viacvrstvový koláč. Ide o tzvfotovoltaické články, ktoré poskytujú presné umiestnenie atómov, ktoré sa zasa podieľajú na procesoch premeny energie.
Klasifikácia solárnych panelov podľa typu solárnych článkov
Ako sa technológie výroby dosiek na príjem slnečnej energie vyvíjali, špecialisti experimentovali s materiálmi na ich výrobu a určovali optimálne riešenia. Doteraz sa batérie tohto typu vyrábajú z nasledujúcich prvkov:
- Kremíkové multikryštalické doštičky. Štruktúru materiálu tvorí skupina monokryštálových kremíkových mriežok, čo umožňuje kompenzovať energetické straty na okrajoch konštrukcie, ako je tomu u monokryštálových panelov. Výsledkom je, že účinnosť dosahuje 15 % pri životnosti zariadenia až 25 rokov.
- Panely na polykryštalickom kremíku. Ďalšia alternatíva k jednoduchým monokryštalickým solárnym panelom. Batéria na tomto základe je menej produktívna, ale stojí oveľa menej a dáva viac príležitostí na navrhovanie rôznych foriem konštrukcie a jej orientácie.
- Amorfné kremíkové panely. Je to tiež možnosť s nízkou spotrebou energie, ale je tiež najdostupnejšia. Pre spotrebiteľov s nízkou potrebou energie, dokonale prijateľné riešenie.
- Zariadenia s teluridom kadmia. Tento materiál je široko používaný pri vývoji filmových fotovoltaických článkov, ktorých hrúbka polovodičovej vrstvy je stovky mikrometrov. Telurid kadmia má priemerný výkon výroby energie, ale samotný proces výrobyelektrina v tomto prípade bude lacnejšia ako štandardné kremíkové panely.
- Batérie založené na polovodiči CIGS. V tomto prípade sa používa kombinácia viacerých materiálov – gálium, selén, indium a meď. Používa tiež tvarový faktor filmu, ale s vyšším výkonom ako náprotivky z teluridu kadmia.
Ako zariadenie funguje
Po príjme solárnej energie môže nastať ďalší priebeh prevádzky systému podľa rôznych schém v závislosti od konštrukčného riešenia. Sú hlavne dva spôsoby použitia zariadenia:
- Vytvorená elektrina sa ukladá do pripojenej batérie a spotrebitelia ju spotrebúvajú paralelne.
- Na ceste od panela k batérii je nainštalovaný invertor, ktorý reguluje spotrebu energie. Podobná schéma sa používa v prípadoch, keď solárny batériový panel funguje ako pomocný zdroj energie, ktorý pokrýva iba časť spotreby elektriny spotrebiteľa.
V oboch prípadoch musí byť zorganizovaný elektrický okruh s možnosťou zavedenia solárnych fotočlánkov. Konfigurácia pripojenia môže byť sériová alebo paralelná. Priemerné vstupné napätie môže byť 180-354 V vo vzťahu k domácim systémom. Záťaž je v tomto prípade 5 A.
Implementácia manažérskeho systému
Aktívny vývoj solárnych batérií prebiehal v období rozsiahleho zavádzania riadiacich mikrokontrolérov do komplexuvýrobné procesy. V súčasnosti sa takéto zariadenia používajú aj na automatizáciu rôznych operácií v domácnosti - stačí si všimnúť poplašné systémy a mechaniku ovládania garážových brán.
Pri solárnych paneloch sa používajú regulátory s kapacitnými snímačmi, ktoré umožňujú nielen sledovať prevádzkové parametre funkčných komponentov, ale aj riadiť proces nabíjania batérií solárnych panelov. Regulátory na základnej úrovni monitorujú ističe, varistory a poistky, ale môžu sa podieľať aj na procesoch zmeny parametrov jednosmerného prúdu napájajúceho koncových spotrebiteľov.
Tipy na používanie panelov
Pri kúpe solárnej batérie je vhodné vykonať komplexný audit všetkých jej komponentov a najmä fotobuniek, nakoľko najmenšie poškodenie alebo výrobná chyba môže radikálne ovplyvniť výkon celého systému. Počas procesu inštalácie je tiež potrebné venovať maximálnu pozornosť, pretože konštrukcia je krehká a môže sa poškodiť bez špeciálnej ochrany.
Montáž panelovej solárnej batérie sa vykonáva na špeciálne pripravenom podstavci pomocou nízkonapäťovej spájkovačky. Je dôležité, aby predná časť v žiadnom prípade nebola zakrytá stromami a inými vysokými predmetmi. Na ovládanie je k dispozícii špeciálna skriňa s automatizáciou a funkčnými blokmi. Od nej po strechu, kde je panel nainštalovaný, by mala byť položená izolovaná trasa komunikačného napájania.
Ako vyrobiťUrob si svoj solárny panel?
Najvhodnejšia domáca schéma je vyrobená z dreveného rámu a prvkov z plexiskla. Ako základ panelu je možné použiť drevotrieskovú dosku, ktorej okraje v podobe bokov tvorí lišta s hrúbkou 1-3 cm. Na povrch sa položia fragmenty plexiskla malých rozmerov a upevnia sa na lepidlo podľa voštinový princíp. Potom je možné konštrukciu uzavrieť pevným sklom a pevne ju upevniť pozdĺž obrysov strán.
Je potrebné nainštalovať aj solárny panel. S vlastnými rukami sa to robí na nosnej kovovej základni s možnosťou otáčania. K nemu si môžete pripraviť rámovú základňu s hnacím mechanizmom na otáčanie v požadovanom rozsahu. V tomto prípade treba počítať aj so zaťažením strešnej krytiny. Je žiaduce, aby nosná základňa panelu bola priamo spojená cez strechu s krokvovým systémom. V záverečnej fáze je potrebné prepojiť panel cez vodiče s batériou požadovaného výkonu a v prípade potreby zaviesť do elektrickej siete invertor na konverziu vstupného napätia.
Výhody solárnych panelov
Technológie na výrobu elektriny založené na princípoch premeny slnečnej energie poskytujú koncovému užívateľovi množstvo výhod, a to aj napriek množstvu prevádzkových ťažkostí. Najmä najjednoduchší monokryštálový 100 W solárny panel dokáže bezplatne nabiť 12 V akumulátorový blok. No aj takéto prvky sa postupne stávajú minulosťou a nahrádzajú ich výkonnégenerátory schopné obsluhovať energetický systém domácnosti, vyžadujúce len náklady na údržbu. Zároveň môžeme hovoriť o ekologickej čistote zdroja energie a autonómii.
Vyhliadky na rozvoj technológie
Zásadne dôležitým krokom vo vývoji systému solárnej energie bol vznik alternatívnych zdrojov energie s napätím do 220 V. Zatiaľ sú takéto systémy stále v štádiu koncepčného návrhu, ale v budúcnosti budú predmetom k optimalizácii procesov získavania počiatočnej energie vstúpia do segmentu hromadnej výroby.
Hlavným problémom, s ktorým sa dizajnéri stretávajú, je rovnomerná akumulácia energetického potenciálu a zníženie faktorov závislosti generátorov od vonkajších podmienok. Napríklad nízka účinnosť solárnych panelov pre dom na úrovni 15-20% je z veľkej časti spôsobená faktormi podmienene zlého počasia, kedy je dodávka energie minimalizovaná.
Záver
Ak je priskoro hovoriť o integrovanom energetickom zásobovaní súkromného domu solárnou energiou, tak pokrytie individuálnych potrieb nabíjania nízkoenergetických zariadení alebo udržanie účinnosti osvetľovacích zariadení takýmto spôsobom je celkom reálne. Ruskí výrobcovia sa navyše aktívne podieľajú na rozvoji tejto oblasti a ponúkajú svoje produkty prijateľnej kvality.
Niektoré spoločnosti montujú solárne panely z čínskych panelov s nízkymi nákladmi na úrovni 3-5 000 rubľov, ale objavujú sa aj úplne ich vlastný vývoj. K lídrom domáceho trhu v tomtoNiche možno pripísať spoločnosti "Quantum", Hevel Solar a "Solnechny Veter". Zariadenia týchto podnikov produkujú nielen nízkoenergetické systémy, ale aj efektívne riešenia pre priemyselnú prevádzku.
