Alternatiivsetele energiaallikatele ülemineku võimalusi on energiatööstust esindavad huvitatud ettevõtted kaalunud ja osaliselt ka rakendanud juba mitukümmend aastat. Uute energiavarustussüsteemide juurutamise kõrged kulud ei ole veel võimaldanud paljudel selle tööstuse valdkondadel eduk alt areneda, kuid on ka erandeid, mille hulka kuuluvad päikeseenergia generaatorid.
Erinevates variatsioonides kasutatakse selliseid toiteallikaid spetsialiseeritud valdkondades ja viimastel aastatel on need leidnud oma koha eratoiteallikas. Päikesepatarei tehnilise teostuse optimaalne formaat on fotoelektroonilistel elementidel olev paneel, mis ei võta palju ruumi, kuid samas varustab tarbijat teatud koguses energiaga.
Tehnoloogia ülevaade
Energiaallikana saab kasutada mitmesuguseid loodusnähtusi – tuulest veevooluni. Muidugi jaPäikese energiat kui loomulikku valguse ja soojuse allikat ei saa pidada muuks kui tavaliseks elektrienergiaks muundamiseks. Muide, energiavalgustus selgel päeval võib ulatuda 1020 W/m2 ja see on käegakatsutav potentsiaal, mis võib leida praktilist rakendust. Jääb vaid energia muundamise ja tarnimise protsess tehnoloogiliselt rakendada. Selleks kasutatakse päikesepaneele.
Seda tüüpi moodulid täidavad igakülgselt päikesevalguse hankimise, stabiliseerimise ja kogumise ülesandeid. Järgmistes etappides lahendatakse selle ümberkujundamise, kogumise ja tarbijate vahel jaotamise ülesanded. Praeguseks ei ole päikeseenergia peamised ülesanded mitte niivõrd ül altoodud protsesside tehniline ja struktuurne korraldamine, vaid tehnoloogia optimeerimine, et tõsta oma toodete jõudlust.
Paneeli disain
Üldises mõttes on selline seade päikeseenergia vastuvõtja ja akumulaator. Selle hooldamisel kasutatakse aga tervet rühma komponente, sealhulgas patareisid, elektrimuundureid, kaitsmeid, toiteregulaatoreid, mehaanikat paneeli asendi juhtimiseks jne.
Kuid igal juhul põhineb päikesepaneelide süsteem ühe põhielemendi funktsioonil – moodulil, mis saab otse päikeseenergiat. Levinud versioonis on tegemist räni mono- või polükristalliliste vahvlitega, mis kontekstis meenutavad mitmekihilist kooki. See on nnfotogalvaanilised elemendid, mis tagavad aatomite täpse asukoha, mis omakorda osalevad energia muundamise protsessides.
Päikesepaneelide klassifikatsioon päikesepatareide tüübi järgi
Päikeseenergia vastuvõtmiseks mõeldud plaatide valmistamise tehnoloogiate arenedes on spetsialistid katsetanud nende valmistamiseks vajalikke materjale, leides optimaalsed lahendused. Praeguseks on seda tüüpi patareisid toodetud järgmistest elementidest:
- Räni multikristallilised vahvlid. Materjali struktuuri moodustab monokristallidest ränivõrede rühm, mis võimaldab kompenseerida energiakadusid konstruktsiooni servades, nagu see on ühekristallpaneelide puhul. Selle tulemusel ulatub efektiivsus 15%-ni seadme kasutuseaga kuni 25 aastat.
- Paneelid polükristallilisel ränil. Teine alternatiiv lihtsatele monokristallilistele päikesepaneelidele. Sellel alusel aku on vähem tootlik, kuid see maksab palju vähem ja annab rohkem võimalusi erinevate konstruktsioonivormide ja selle orientatsiooni kavandamiseks.
- Amorfsed ränipaneelid. See on ka väikese võimsusega valik, kuid see on ka kõige soodsam. Madala energiavajadusega tarbijatele täiesti vastuvõetav lahendus.
- Kaadmiumtelluriidseadmed. Seda materjali kasutatakse laialdaselt fotogalvaaniliste kileelementide väljatöötamisel, mille pooljuhtkihi paksus on sadu mikromeetreid. Kaadmiumtelluriidi jõudlus on keskmine, kuid tootmisprotsess iseelekter on sel juhul odavam kui tavalised ränipaneelid.
- CIGS-pooljuhtidel põhinevad patareid. Sel juhul kasutatakse mitme materjali kombinatsiooni - galliumi, seleeni, indiumi ja vaske. See kasutab ka kile vormitegurit, kuid suurema jõudlusega kui kaadmiumtelluriidi analoogid.
Kuidas seade töötab
Pärast päikeseenergia saamist võib süsteemi edasine töökäik toimuda erinevate skeemide järgi, olenev alt projektlahendusest. Seadmeid saab kasutada peamiselt kahel viisil:
- Tekkiv elekter salvestatakse ühendatud akukomplekti ja tarbivad seda paralleelselt tarbijate poolt.
- Teel paneelilt aku juurde on paigaldatud inverter, mis reguleerib energiatarbimist. Sarnast skeemi kasutatakse juhtudel, kui päikesepatarei paneel toimib lisatoiteallikana, mis katab vaid osa tarbija elektrivajadusest.
Mõlemal juhul tuleb korraldada elektriahel päikesefotoelementide sisseviimise võimalusega. Ühenduse konfiguratsioon võib olla nii jada- kui ka paralleelne. Keskmine sisendpinge võib kodumajapidamissüsteemidega võrreldes olla 180-354 V. Koormus on sel juhul 5 A.
Juhtimissüsteemi juurutamine
Päikesepatareide aktiivne arendus toimus juhtimismikrokontrollerite laialdase kasutuselevõtu perioodil kompleksistootmisprotsessid. Hetkel kasutatakse selliseid seadmeid ka erinevate toimingute automatiseerimiseks koduses sfääris – piisab, kui märkida ära signalisatsioonisüsteemid ja garaažiuste juhtimismehaanika.
Päikesepaneelide osas kasutatakse mahtuvusanduritega kontrollereid, mis võimaldavad mitte ainult jälgida funktsionaalsete komponentide tööparameetreid, vaid juhtida ka päikesepaneelide akude laadimise protsessi. Põhitaseme kontrollerid jälgivad kaitselüliteid, varistoreid ja kaitsmeid, kuid võivad osaleda ka lõpptarbijaid varustava alalisvoolu parameetrite muutmise protsessides.
Nõuanded paneelide kasutamiseks
Päikesepatarei ostmisel on soovitatav läbi viia kõigi selle komponentide ja eriti fotoelementide põhjalik audit, kuna väikseimgi kahjustus või tehaseviga võib kogu süsteemi jõudlust radikaalselt mõjutada. Samuti tuleks paigaldamisel olla maksimaalselt ettevaatlik, kuna konstruktsioon on habras ja võib ilma erikaitseta kahjustada saada.
Paneeltüüpi päikesepatarei paigaldamine toimub spetsiaalselt ettevalmistatud alusele madalpinge jootekolviga. Oluline on, et esiosa ei oleks igal juhul puude ja muude kõrgete objektide poolt varjatud. Juhtimiseks on ette nähtud spetsiaalne automaatika ja funktsionaalplokkidega kapp. Sellest kuni katuseni, kuhu paneel on paigaldatud, tuleks paigaldada isoleeritud side toiteallika marsruut.
Kuidas valmistadaDIY päikesepaneel?
Kõige sobivam kodune skeem on valmistatud puitkarkassist ja pleksiklaasist elementidest. Paneeli alusena saab kasutada puitlaastplaati, mille servad külgede kujul on moodustatud 1-3 cm paksuse latiga, mille pinnale kantakse väikesemõõtmelise pleksiklaasi killud ja kinnitatakse liimile vastav alt kärgstruktuuri põhimõte. Seejärel saab konstruktsiooni sulgeda täisklaasiga, kinnitades selle tihed alt mööda külgede kontuure.
Päikesepaneel tuleks samuti paigaldada. Oma kätega tehakse seda toetaval metallalusel, millel on võimalus pöörata. Selle jaoks saate ette valmistada ajamiga raami aluse soovitud vahemikus pööramiseks. Sellisel juhul tuleb arvestada ka katusekatte koormusega. Soovitav on, et paneeli tugialus oleks otse katuse kaudu ühendatud sarikate süsteemiga. Viimases etapis on vaja paneel ühendada vajaliku võimsusega akuga juhtmete kaudu ja vajadusel sisestada sisendpinge muundamiseks elektrivõrku inverter.
Päikesepaneelide eelised
Päikeseenergia muundamise põhimõtetel põhinevad elektritootmistehnoloogiad pakuvad lõppkasutajale palju eeliseid, hoolimata mitmetest tööraskustest. Eelkõige saab kõige lihtsama ühekristallilise 100 W päikesepaneeliga tasuta laadida 12 V akut. Kuid ka sellised elemendid on tasapisi minevikku saamas ja need asenduvad võimsate vastu.generaatorid, mis on võimelised teenindama kodu elektrisüsteemi, nõudes vaid hoolduskulusid. Samas saame rääkida toiteallika keskkonnapuhtusest ja autonoomiast.
Tehnoloogia arendamise väljavaated
Päikeseenergiasüsteemi arendamisel oli põhimõtteliselt oluline samm kuni 220 V pingega alternatiivsete toiteallikate esilekerkimine. Seni on sellised süsteemid veel ideekavandi staadiumis, kuid tulevikus on see teema. algenergia saamise protsesside optimeerimiseks sisenevad nad masstootmise segmenti.
Peamised raskused, millega projekteerijad silmitsi seisavad, on energiapotentsiaali ühtlane kogunemine ja generaatorite välistingimustest sõltuvuse tegurite vähendamine. Näiteks maja päikesepaneelide madal efektiivsus 15-20% tasemel on suuresti tingitud tinglikult halva ilmastiku teguritest, kui energiavarustus on minimeeritud.
Järeldus
Kui eramaja integreeritud energiavarustusest päikeseenergiaga on veel vara rääkida, siis vähese võimsusega seadmete laadimise individuaalsete vajaduste katmine või valgustusseadmete efektiivsuse hoidmine selliste vahenditega on üsna reaalne. Veelgi enam, Venemaa tootjad osalevad aktiivselt selle valdkonna arendamisel, pakkudes oma tooteid vastuvõetava kvaliteediga.
Mõned ettevõtted monteerivad päikesepaneele Hiina paneelidest madala hinnaga 3–5 tuhande rubla tasemel, kuid ilmuvad ka täiesti oma arendused. Siseturu liidritele sellesNiši võib omistada firmadele "Quantum", Hevel Solar ja "Solnechny Veter". Nende ettevõtete rajatised ei tooda mitte ainult vähese energiatarbega süsteeme, vaid ka tõhusaid lahendusi tööstuslikuks kasutamiseks.
