Perėjimo prie alternatyvių energijos š altinių galimybes jau kelis dešimtmečius svarstė ir iš dalies įgyvendino suinteresuotos energetikos pramonę atstovaujančios įmonės. Didelės sąnaudos diegiant naujas energijos tiekimo sistemas dar neleido sėkmingai vystytis daugeliui šios pramonės sričių, tačiau yra ir išimčių, įskaitant saulės energijos generatorius.
Įvairiomis variacijomis tokie maitinimo š altiniai naudojami specializuotose srityse, o pastaraisiais metais jie rado savo vietą privačiame maitinimo š altinyje. Optimalus saulės baterijos techninio įgyvendinimo formatas yra ant fotoelektroninių elementų esantis skydelis, kuris neužima daug vietos, tačiau tuo pačiu tiekia vartotoją tam tikro kiekio energija.
Technologijos apžvalga
Kaip energijos š altinį galima naudoti įvairius gamtos reiškinius – nuo vėjo iki vandens srauto. Žinoma, irSaulės, kaip natūralaus šviesos ir šilumos š altinio, energija negali būti laikoma š altiniu, paverčiančiu įprastą elektros energiją. Beje, energijos apšvietimas giedrą dieną gali siekti 1020 W/m2, ir tai yra apčiuopiamas potencialas, kuris gali būti praktiškai pritaikytas. Belieka tik technologiškai įgyvendinti energijos konversijos ir tiekimo procesą. Tam naudojamos saulės baterijos.
Tokio tipo moduliai visapusiškai atlieka saulės šviesos gavimo, stabilizavimo ir kaupimo užduotis. Kituose etapuose sprendžiami jo transformavimo, kaupimo ir paskirstymo tarp vartotojų uždaviniai. Iki šiol pagrindiniai saulės energijos uždaviniai yra ne tiek techninis ir struktūrinis minėtų procesų organizavimas, kiek technologijos optimizavimas, siekiant padidinti jos gaminių našumą.
Skydelės dizainas
Bendrąja prasme toks prietaisas yra saulės energijos imtuvas ir akumuliatorius. Tačiau jo priežiūrai naudojama visa grupė komponentų, įskaitant baterijas, elektros keitiklius, saugiklius, galios reguliatorius, mechaniką skydo padėčiai valdyti ir kt.
Tačiau kiekvienu atveju saulės kolektorių sistema yra pagrįsta vieno pagrindinio elemento – modulio, kuris tiesiogiai gauna saulės energiją, funkcija. Dažniausiai tai yra silicio mono- arba polikristalinės plokštelės, kurios kontekste primena daugiasluoksnį pyragą. Tai yra vadinamasisfotovoltiniai elementai, užtikrinantys tikslią atomų padėtį, kurie savo ruožtu dalyvauja energijos konversijos procesuose.
Saulės kolektorių klasifikavimas pagal saulės elementų tipą
Tobulėjant saulės energijai gauti skirtų plokščių gamybos technologijoms, specialistai eksperimentavo su joms gaminti skirtomis medžiagomis, nustatydami optimalius sprendimus. Iki šiol šio tipo baterijos gaminamos iš šių elementų:
- Silicio daugiakristalinės plokštelės. Medžiagos struktūrą sudaro vienakristalinių silicio grotelių grupė, kuri leidžia kompensuoti energijos nuostolius konstrukcijos kraštuose, kaip ir yra vieno kristalo plokštėse. Dėl to efektyvumas pasiekia 15 %, kai įrenginio tarnavimo laikas yra iki 25 metų.
- Plokštės ant polikristalinio silicio. Dar viena alternatyva paprastoms monokristalinėms saulės baterijoms. Akumuliatorius šiuo pagrindu yra mažiau produktyvus, tačiau kainuoja daug pigiau ir suteikia daugiau galimybių projektuoti įvairių formų konstrukciją ir jos orientaciją.
- Amorfinės silicio plokštės. Tai taip pat mažos galios pasirinkimas, tačiau jis taip pat yra pats prieinamiausias. Vartotojams, kurių energijos poreikis mažas, tai visiškai priimtinas sprendimas.
- Kadmio telūrido prietaisai. Ši medžiaga plačiai naudojama kuriant plėvelinius fotovoltinius elementus, kurių puslaidininkinio sluoksnio storis siekia šimtus mikrometrų. Kadmio telurido energijos gamybos efektyvumas yra vidutinis, tačiau pats gamybos procesaselektra šiuo atveju bus pigesnė nei standartinės silicio plokštės.
- Baterijos, pagrįstos CIGS puslaidininkiais. Šiuo atveju naudojamas kelių medžiagų derinys – galis, selenas, indis ir varis. Jame taip pat naudojamas plėvelės formos faktorius, tačiau jo našumas didesnis nei kadmio telurido analogų.
Kaip veikia įrenginys
Gavus saulės energiją, tolesnė sistemos veikimo eiga gali vykti pagal skirtingas schemas, priklausomai nuo projektinio sprendimo. Iš esmės yra du įrangos naudojimo būdai:
- Pagaminta elektros energija saugoma prijungtame akumuliatoriaus bloke ir lygiagrečiai suvartojama vartotojų.
- Kelyje nuo skydelio iki akumuliatoriaus bloko yra sumontuotas keitiklis, kuris reguliuoja energijos suvartojimą. Panaši schema naudojama tais atvejais, kai saulės baterijų skydelis veikia kaip pagalbinis energijos š altinis, kuris patenkina tik dalį vartotojo elektros poreikio.
Abiem atvejais turi būti įrengta elektros grandinė su galimybe įvesti saulės fotoelementus. Ryšio konfigūracija gali būti nuosekli arba lygiagreti. Vidutinė įėjimo įtampa gali būti 180–354 V, palyginti su buitinėmis sistemomis. Šiuo atveju apkrova yra 5 A.
Valdymo sistemos diegimas
Aktyvus saulės baterijų kūrimas vyko tuo metu, kai komplekse buvo plačiai diegiami valdymo mikrovaldikliaigamybos procesai. Šiuo metu tokie įrenginiai naudojami ir įvairioms buitinės sferos operacijoms automatizuoti – užtenka atkreipti dėmesį į signalizaciją ir garažo vartų valdymo mechaniką.
Kalbant apie saulės baterijas, naudojami valdikliai su talpiniais jutikliais, kurie leidžia ne tik stebėti funkcinių komponentų veikimo parametrus, bet ir valdyti saulės baterijų įkrovimo procesą. Pagrindinio lygio valdikliai stebi grandinės pertraukiklius, varistorius ir saugiklius, bet taip pat gali dalyvauti nuolatinės srovės, tiekiančios galutinius vartotojus, parametrų keitimo procesuose.
Patarimai, kaip naudoti skydelius
Perkant saulės bateriją, patartina atlikti išsamų visų jo komponentų, o ypač fotoelementų, auditą, nes menkiausias pažeidimas ar gamyklinis defektas gali radikaliai paveikti visos sistemos veikimą. Be to, montavimo metu reikia būti maksimaliai atsargiems, nes konstrukcija yra trapi ir gali būti pažeista be specialios apsaugos.
Skolinio tipo saulės baterijos montavimas atliekamas ant specialiai paruošto pagrindo su žemos įtampos lituokliu. Svarbu, kad priekinės dalies, bet kokiu atveju, neužstotų medžiai ir kiti aukšti objektai. Valdymui numatyta speciali spinta su automatika ir funkciniais blokais. Nuo jo iki stogo, kuriame sumontuota skydelis, reikia nutiesti izoliuotą komunikacijos maitinimo trasą.
Kaip pasigaminti„Pasidaryk pats“saulės kolektorius?
Tinkamiausia naminė schema pagaminta iš medinio karkaso ir organinio stiklo elementų. Plokštės pagrindu galima naudoti medžio drožlių plokštę, kurios briaunos šonų pavidalu suformuotos su 1-3 cm storio strypu, ant paviršiaus klojami nedidelio dydžio organinio stiklo fragmentai ir tvirtinami ant klijų pagal korio principu. Tada konstrukciją galima uždaryti kietu stiklu, tvirtai pritvirtinant išilgai šonų kontūrų.
Taip pat turėtų būti sumontuota saulės baterija. Savo rankomis tai daroma ant atraminio metalinio pagrindo su galimybe pasukti. Jai galite paruošti rėmo pagrindą su pavaros mechanizmu, skirtą pasukti norimu diapazonu. Tokiu atveju reikia atsižvelgti ir į stogo dangos apkrovą. Pageidautina, kad atraminis plokštės pagrindas per stogą būtų tiesiogiai sujungtas su gegnių sistema. Paskutiniame etape būtina prijungti skydą per laidininkus su reikiamos galios baterija ir, jei reikia, į elektros tinklą įvesti keitiklį, kuris konvertuotų įėjimo įtampą.
Saulės baterijų privalumai
Elektros energijos gamybos technologijos, pagrįstos saulės energijos konversijos principais, suteikia daug naudos galutiniam vartotojui, nepaisant daugybės naudojimo sunkumų. Visų pirma, paprasčiausia vieno kristalo 100 W saulės baterija gali nemokamai įkrauti 12 V baterijų bloką. Tačiau net ir tokie elementai pamažu tampa praeitimi, o juos keičia galingi.generatoriai, galintys aptarnauti namo elektros sistemą, reikalaujantys tik priežiūros išlaidų. Tuo pačiu galime kalbėti apie energijos š altinio švarą aplinkai ir autonomiją.
Technologijų plėtros perspektyvos
Iš esmės svarbus žingsnis kuriant saulės energijos sistemą buvo alternatyvių energijos š altinių, kurių įtampa iki 220 V, atsiradimas. Kol kas tokios sistemos dar tik konceptualaus projektavimo stadijoje, tačiau ateityje siekiant optimizuoti pradinės energijos gavimo procesus, jie pateks į masinės gamybos segmentą.
Pagrindiniai sunkumai, su kuriais susiduria projektuotojai, yra tolygus energijos potencialo kaupimas ir generatorių priklausomybės nuo išorinių sąlygų veiksnių mažinimas. Pavyzdžiui, mažą saulės baterijų efektyvumą namui 15-20% daugiausia lemia sąlyginai blogo oro veiksniai, kai energijos tiekimas yra minimalus.
Išvada
Jei apie privataus namo integruotą energijos tiekimą saulės energija kalbėti dar anksti, tai tokiomis priemonėmis padengti individualius mažos galios įrenginių įkrovimo poreikius ar palaikyti apšvietimo įrenginių efektyvumą yra gana realu. Be to, Rusijos gamintojai aktyviai dalyvauja plėtojant šią sritį, siūlydami savo produktus priimtinos kokybės.
Kai kurios įmonės surenka saulės baterijas iš kiniškų plokščių, kurių kaina yra 3–5 tūkst. rublių, tačiau atsiranda ir visiškai jų pačių. Vidaus rinkos lyderiams šNišą galima priskirti įmonėms „Quantum“, „Hevel Solar“ir „Solnechny Veter“. Šių įmonių patalpose gaminamos ne tik mažos galios sistemos, bet ir efektyvūs sprendimai pramoniniam darbui.
