Možnosti přechodu na alternativní zdroje energie zvažují a částečně realizují zainteresované společnosti zastupující energetický průmysl již několik desetiletí. Vysoké náklady na zavádění nových systémů zásobování energií dosud neumožnily mnoha oblastem tohoto odvětví se úspěšně rozvíjet, ale existují i výjimky, mezi které patří generátory solární energie.
V různých obměnách se takové zdroje používají ve specializovaných oblastech a v posledních letech si našly své místo i v soukromých zdrojích energie. Optimálním formátem pro technickou realizaci solární baterie je panel na fotoelektronických článcích, který nezabere mnoho místa, ale zároveň spotřebiteli dodává energii v určitém množství.
Přehled technologie
Jako zdroj energie lze využít různé přírodní jevy – od větru po proudění vody. Samozřejmě, aEnergii Slunce jako přirozeného zdroje světla a tepla nelze jinak než považovat za zdroj pro přeměnu na běžnou elektřinu. Mimochodem, energetické osvětlení za jasného dne může dosáhnout 1020 W/m2, a to je hmatatelný potenciál, který může najít praktické uplatnění. Zbývá pouze technologicky realizovat proces přeměny a dodávky energie. K tomu slouží solární panely.
Moduly tohoto typu komplexně plní úkoly získávání, stabilizace a akumulace slunečního záření. V dalších fázích jsou řešeny úkoly jeho transformace, akumulace a distribuce mezi spotřebitele. K dnešnímu dni nejsou hlavní úkoly solární energie ani tak v technické a strukturální organizaci výše uvedených procesů, ale v optimalizaci technologie za účelem zvýšení výkonu jejích produktů.
Design panelu
V obecném smyslu je takové zařízení přijímačem a akumulátorem sluneční energie. Jeho údržba však využívá celou skupinu komponentů, včetně baterií, elektrických měničů, pojistek, regulátorů výkonu, mechaniky pro ovládání polohy panelu atd.
V každém případě je však systém solárních panelů založen na funkci jednoho hlavního prvku – modulu, který přímo přijímá solární energii. V nejběžnější verzi se jedná o křemíkové mono- nebo polykrystalické oplatky, které v kontextu připomínají vícevrstvý koláč. Jedná se o tzvfotovoltaické články, které poskytují přesné umístění atomů, které se naopak podílejí na procesech přeměny energie.
Klasifikace solárních panelů podle typu solárních článků
Jak se technologie výroby desek pro příjem sluneční energie vyvíjely, specialisté experimentovali s materiály pro jejich výrobu a určovali optimální řešení. K dnešnímu dni jsou baterie tohoto typu vyráběny z následujících prvků:
- Křemíkové multikrystalické destičky. Struktura materiálu je tvořena skupinou monokrystalických křemíkových mřížek, což umožňuje kompenzovat energetické ztráty na okrajích konstrukce, jako je tomu u monokrystalových panelů. Výsledkem je, že účinnost dosahuje 15 % při životnosti zařízení až 25 let.
- Panely na polykrystalickém křemíku. Další alternativa k jednoduchým monokrystalickým solárním panelům. Baterie na tomto základě je méně produktivní, ale stojí mnohem méně a dává více příležitostí pro navrhování různých forem konstrukce a její orientaci.
- Amorfní silikonové panely. Je to také možnost s nízkou spotřebou energie, ale je také cenově nejdostupnější. Pro spotřebitele s nízkou potřebou energie je to naprosto přijatelné řešení.
- Zařízení teluridu kadmia. Tento materiál je široce používán při vývoji filmových fotovoltaických článků, jejichž tloušťka polovodičové vrstvy je stovky mikrometrů. Telurid kadmia má průměrný výkon výroby energie, ale samotný proces výrobyelektřina v tomto případě bude levnější než standardní silikonové panely.
- Baterie založené na polovodiči CIGS. V tomto případě se používá kombinace více materiálů – gallia, selenu, india a mědi. Používá také filmový tvarový faktor, ale s vyšším výkonem než protějšky z teluridu kadmia.
Jak zařízení funguje
Po příjmu solární energie může nastat další průběh provozu systému podle různých schémat v závislosti na konstrukčním řešení. Zařízení lze používat hlavně dvěma způsoby:
- Vyrobená elektřina se ukládá do připojené baterie a spotřebitelé ji spotřebovávají paralelně.
- Na cestě od panelu k baterii je nainstalován střídač, který reguluje spotřebu energie. Podobné schéma se používá v případech, kdy solární bateriový panel funguje jako pomocný zdroj energie, který pokrývá pouze část spotřebitelových potřeb elektřiny.
V obou případech musí být uspořádán elektrický obvod s možností zavedení solárních fotočlánků. Konfigurace připojení může být sériová nebo paralelní. Průměrné vstupní napětí může být 180-354 V ve vztahu k domácím systémům. Zátěž je v tomto případě 5 A.
Implementace systému řízení
Aktivní vývoj solárních baterií probíhal v období rozsáhlého zavádění řídicích mikrokontrolérů v komplexníchvýrobní procesy. V současné době se taková zařízení používají i k automatizaci různých operací v domácnosti - stačí si povšimnout zabezpečovacích systémů a mechaniky ovládání garážových vrat.
U solárních panelů se používají regulátory s kapacitními senzory, které umožňují nejen sledovat provozní parametry funkčních komponentů, ale také řídit proces nabíjení baterií solárních panelů. Regulátory na základní úrovni monitorují jističe, varistory a pojistky, ale mohou se podílet i na procesech změny parametrů stejnosměrného proudu napájejícího koncové spotřebitele.
Tipy pro používání panelů
Při nákupu solární baterie je vhodné provést komplexní audit všech jejích součástí a zejména fotobuněk, protože sebemenší poškození nebo tovární vada může radikálně ovlivnit výkon celého systému. Také během procesu instalace je třeba věnovat maximální pozornost, protože konstrukce je křehká a může být poškozena bez speciální ochrany.
Montáž panelové solární baterie se provádí na speciálně připravenou základnu pomocí nízkonapěťové páječky. Je důležité, aby přední část v žádném případě nebyla zakryta stromy a jinými vysokými předměty. Pro ovládání je k dispozici speciální skříň s automatizací a funkčními bloky. Z ní na střechu, kde je panel instalován, by měla být položena izolovaná trasa komunikačního napájení.
Jak vyrobitDIY solární panel?
Nejvhodnější domácí schéma je tvořeno dřevěným rámem a prvky z plexiskla. Jako základ panelu lze použít dřevotřískovou desku, jejíž okraje v podobě boků tvoří lišta o tloušťce 1-3 cm. Na povrch se položí fragmenty plexiskla malých rozměrů a upevní se na lepidlo podle voštinový princip. Poté lze konstrukci uzavřít pevným sklem a pevně ji připevnit podél obrysů stran.
Je třeba nainstalovat také solární panel. Vlastníma rukama se to děje na nosné kovové základně s možností otáčení. K němu si můžete připravit rámovou základnu s hnacím mechanismem pro otáčení v požadovaném rozsahu. V tomto případě je třeba počítat i se zatížením střešní krytiny. Je žádoucí, aby nosná základna panelu byla přímo připojena přes střechu k systému krokví. V konečné fázi je nutné panel propojit vodiči s baterií požadovaného výkonu a v případě potřeby zavést do elektrické sítě střídač pro přeměnu vstupního napětí.
Výhody solárních panelů
Technologie výroby elektřiny založené na principech přeměny sluneční energie poskytují koncovému uživateli mnoho výhod, a to i přes řadu provozních potíží. Zejména nejjednodušší monokrystalický 100 W solární panel dokáže zdarma nabíjet akumulátor 12 V. Ale i takové prvky se postupně stávají minulostí a nahrazují je výkonnégenerátory schopné obsluhovat energetický systém domácnosti, vyžadující pouze náklady na údržbu. Zároveň můžeme mluvit o ekologické čistotě zdroje energie a autonomii.
Vyhlídky na rozvoj technologie
Zásadně důležitým krokem ve vývoji solárního energetického systému byl vznik alternativních zdrojů energie s napětím do 220 V. Tyto systémy jsou zatím stále ve fázi koncepčního návrhu, ale v budoucnu budou předmětem k optimalizaci procesů získávání počáteční energie vstoupí do segmentu hromadné výroby.
Hlavní potíže, se kterými se konstruktéři potýkají, jsou rovnoměrná akumulace energetického potenciálu a snižování faktorů závislosti generátorů na vnějších podmínkách. Například nízká účinnost solárních panelů pro dům na úrovni 15-20% je z velké části způsobena faktory podmíněně špatného počasí, kdy je minimalizována dodávka energie.
Závěr
Pokud je příliš brzy hovořit o integrovaném zásobování soukromého domu solární energií, pak je pokrytí individuálních potřeb nabíjení nízkoenergetických zařízení nebo udržování účinnosti osvětlovacích zařízení těmito prostředky zcela reálné. Ruští výrobci se navíc aktivně podílejí na rozvoji této oblasti a nabízejí své produkty přijatelné kvality.
Některé společnosti montují solární panely z čínských panelů s nízkou cenou na úrovni 3-5 tisíc rublů, ale objevují se také zcela jejich vlastní vývoj. K lídrům tuzemského trhu v tomtoNiche lze připsat společnosti "Quantum", Hevel Solar a "Solnechny Veter". Zařízení těchto podniků produkují nejen nízkoenergetické systémy, ale také efektivní řešení pro průmyslový provoz.
