Iespējas pāriet uz alternatīviem enerģijas avotiem jau vairākus gadu desmitus ir apsvēruši un daļēji īstenojuši enerģētikas nozari pārstāvošie ieinteresētie uzņēmumi. Jaunu energoapgādes sistēmu ieviešanas augstās izmaksas vēl nav ļāvušas sekmīgi attīstīties daudzām šīs nozares jomām, taču ir arī izņēmumi, tostarp saules enerģijas ģeneratori.
Dažādās variācijās šādi barošanas avoti tiek izmantoti specializētās jomās, un pēdējos gados tie ir atraduši savu vietu privātajā elektroapgādē. Saules baterijas tehniskās realizācijas optimālais formāts ir fotoelektronisko elementu panelis, kas neaizņem daudz vietas, bet tajā pašā laikā apgādā patērētāju ar noteikta daudzuma enerģiju.
Tehnoloģiju pārskats
Kā enerģijas avotu var izmantot dažādas dabas parādības – no vēja līdz ūdens plūsmai. Protams, unSaules enerģiju kā dabisku gaismas un siltuma avotu var uzskatīt tikai par resursu, kas pārvēršas parastā elektroenerģijā. Starp citu, enerģijas apgaismojums skaidrā dienā var sasniegt 1020 W/m2, un tas ir taustāms potenciāls, kas var atrast praktisku pielietojumu. Atliek tikai tehnoloģiski īstenot enerģijas pārveidošanas un piegādes procesu. Šim nolūkam tiek izmantoti saules paneļi.
Šāda tipa moduļi vispusīgi veic saules gaismas iegūšanas, stabilizēšanas un uzkrāšanas uzdevumus. Nākamajos posmos tiek risināti tā pārveidošanas, uzkrāšanas un sadales starp patērētājiem uzdevumi. Līdz šim saules enerģijas galvenie uzdevumi ir ne tik daudz iepriekš minēto procesu tehniskā un strukturālā organizācija, bet gan tehnoloģiju optimizēšana, lai palielinātu tās produktu veiktspēju.
Paneļa dizains
Vispārīgā nozīmē šāda ierīce ir saules enerģijas uztvērējs un akumulators. Tomēr tā apkopei tiek izmantota vesela sastāvdaļu grupa, tostarp akumulatori, elektriskie pārveidotāji, drošinātāji, jaudas regulatori, mehānika, lai kontrolētu paneļa stāvokli utt.
Bet katrā gadījumā saules paneļu sistēma ir balstīta uz viena galvenā elementa funkciju - moduli, kas tieši saņem saules enerģiju. Visizplatītākajā variantā tās ir silīcija mono- vai polikristāliskās vafeles, kas kontekstā atgādina daudzslāņu kūku. Šis ir tā sauktaisfotoelementi, kas nodrošina precīzu atomu pozicionēšanu, kas savukārt ir iesaistīti enerģijas pārveidošanas procesos.
Saules paneļu klasifikācija pēc saules bateriju veida
Attīstoties saules enerģijas uztveršanas plākšņu izgatavošanas tehnoloģijām, speciālisti ir eksperimentējuši ar materiāliem to izgatavošanai, nosakot optimālos risinājumus. Līdz šim šāda veida baterijas tiek ražotas no šādiem elementiem:
- Silīcija daudzkristāliskās vafeles. Materiāla struktūru veido vienkristāla silīcija režģu grupa, kas dod iespēju kompensēt enerģijas zudumus konstrukcijas malās, kā tas ir vienkristāla paneļos. Rezultātā efektivitāte sasniedz 15% ar ierīces kalpošanas laiku līdz 25 gadiem.
- Paneļi uz polikristāliskā silīcija. Vēl viena alternatīva vienkāršiem monokristāliskiem saules paneļiem. Uz šī pamata akumulators ir mazāk produktīvs, taču tas maksā daudz mazāk un sniedz vairāk iespēju projektēt dažādas konstrukcijas formas un tā orientāciju.
- Amorfie silīcija paneļi. Tā ir arī mazjaudas iespēja, taču tā ir arī vispieejamākā. Patērētājiem ar zemām enerģijas vajadzībām - pilnīgi pieņemams risinājums.
- Kadmija telurīda ierīces. Šo materiālu plaši izmanto plēves fotoelementu izstrādē, kuru pusvadītāju slāņa biezums ir simtiem mikrometru. Kadmija telurīdam ir vidēja elektroenerģijas ražošanas veiktspēja, bet pats ražošanas processelektrība šajā gadījumā būs lētāka nekā standarta silīcija paneļi.
- Baterijas, kuru pamatā ir CIGS pusvadītājs. Šajā gadījumā tiek izmantota vairāku materiālu kombinācija - gallijs, selēns, indijs un varš. Tas izmanto arī plēves formas faktoru, taču ar augstāku veiktspēju nekā kadmija telurīda līdziniekiem.
Kā ierīce darbojas
Pēc saules enerģijas saņemšanas turpmākā sistēmas darbības gaita var notikt pēc dažādām shēmām, atkarībā no konstrukcijas risinājuma. Iekārtas izmantošanai galvenokārt ir divi veidi:
- Saražotā elektroenerģija tiek uzkrāta pievienotajā akumulatoru komplektā, un to paralēli patērē patērētāji.
- Ceļā no paneļa uz akumulatoru ir uzstādīts invertors, kas regulē enerģijas patēriņu. Līdzīga shēma tiek izmantota gadījumos, kad saules bateriju panelis darbojas kā papildu enerģijas avots, kas sedz tikai daļu no patērētāja elektroenerģijas vajadzībām.
Abos gadījumos ir jāorganizē elektriskā ķēde ar iespēju ieviest saules fotoelementus. Savienojuma konfigurācija var būt sērijveida vai paralēla. Vidējais ieejas spriegums var būt 180-354 V attiecībā pret mājsaimniecības sistēmām. Slodze šajā gadījumā ir 5 A.
Vadības sistēmas ieviešana
Aktīvā saules bateriju izstrāde notika laikā, kad kompleksā plaši tika ieviesti vadības mikrokontrolleriražošanas procesiem. Šobrīd šādas ierīces tiek izmantotas arī dažādu darbību automatizēšanai sadzīves sfērā - pietiek atzīmēt signalizāciju un garāžas durvju vadības mehāniku.
Attiecībā uz saules paneļiem tiek izmantoti kontrolleri ar kapacitatīviem sensoriem, kas ļauj ne tikai uzraudzīt funkcionālo komponentu darbības parametrus, bet arī kontrolēt saules paneļu bateriju uzlādes procesu. Kontrolieri pamatlīmenī uzrauga jaudas slēdžus, varistorus un drošinātājus, bet var piedalīties arī galapatērētājus apgādājošo līdzstrāvu parametru maiņas procesos.
Padomi par paneļu lietošanu
Iegādājoties saules bateriju, vēlams veikt visaptverošu visu tā sastāvdaļu un īpaši fotoelementu auditu, jo mazākais bojājums vai rūpnīcas defekts var radikāli ietekmēt visas sistēmas darbību. Tāpat uzstādīšanas procesā jābūt maksimāli uzmanīgam, jo konstrukcija ir trausla un var tikt bojāta bez īpašas aizsardzības.
Paneļa tipa saules baterijas montāža tiek veikta uz īpaši sagatavotas pamatnes ar zemsprieguma lodāmuru. Ir svarīgi, lai priekšējo daļu jebkurā gadījumā neaizsegtu koki un citi augsti priekšmeti. Kontrolei tiek nodrošināts īpašs skapis ar automatizāciju un funkcionālajiem blokiem. No tā līdz jumtam, uz kura ir uzstādīts panelis, jāizvelk izolēta sakaru barošanas trase.
Kā pagatavotDIY saules panelis?
Vispiemērotākā paštaisītā shēma ir no koka karkasa un organiskā stikla elementiem. Par paneļa pamatu var izmantot skaidu plātni, kuras malas sānu veidā ir veidotas ar 1-3 cm biezu stieni, uz virsmas tiek uzklāti maza izmēra organiskā stikla fragmenti un piestiprināti uz līmes saskaņā ar šūnveida princips. Pēc tam konstrukciju var aizvērt ar masīvu stiklu, cieši nostiprinot to gar sānu kontūrām.
Jāuzstāda arī saules panelis. Ar savām rokām tas tiek darīts uz atbalsta metāla pamatnes ar iespēju griezties. Tam var sagatavot rāmja pamatni ar piedziņas mehānismu pagriešanai vēlamajā diapazonā. Šajā gadījumā jāņem vērā arī jumta seguma slodze. Vēlams, lai paneļa nesošā pamatne caur jumtu būtu tieši savienota ar spāru sistēmu. Pēdējā posmā ir nepieciešams savienot paneli caur vadītājiem ar vajadzīgās jaudas akumulatoru un, ja nepieciešams, ievadīt invertoru elektrotīklā, lai pārveidotu ieejas spriegumu.
Saules paneļu priekšrocības
Elektroenerģijas ražošanas tehnoloģijas, kuru pamatā ir saules enerģijas pārveidošanas principi, sniedz daudz priekšrocību galalietotājam, neskatoties uz vairākām ekspluatācijas grūtībām. Jo īpaši vienkāršākais vienkristāla 100 W saules panelis var bez maksas uzlādēt 12 V akumulatoru. Taču arī šādi elementi pamazām kļūst par pagātni, un tos nomaina jaudīgi.ģeneratori, kas spēj apkalpot mājas energosistēmu, prasot tikai uzturēšanas izmaksas. Tajā pašā laikā mēs varam runāt par barošanas avota vides tīrību un autonomiju.
Tehnoloģiju attīstības perspektīvas
Būtiski svarīgs solis saules enerģijas sistēmas attīstībā bija alternatīvu enerģijas avotu parādīšanās ar spriegumu līdz 220 V. Līdz šim šādas sistēmas vēl ir konceptuālās projektēšanas stadijā, bet nākotnē lai optimizētu sākotnējās enerģijas iegūšanas procesus, tie nonāks masveida ražošanas segmentā.
Galvenās grūtības, ar kurām saskaras projektētāji, ir vienmērīga enerģijas potenciāla uzkrāšana un ģeneratoru atkarības no ārējiem apstākļiem faktoru samazināšana. Piemēram, saules paneļu zemā efektivitāte mājai 15-20% līmenī lielā mērā ir saistīta ar nosacīti sliktu laikapstākļu faktoriem, kad enerģijas padeve tiek samazināta līdz minimumam.
Secinājums
Ja ir pāragri runāt par privātmājas integrēto energoapgādi ar saules enerģiju, tad ar šādiem līdzekļiem nosegt mazjaudas ierīču uzlādes individuālās vajadzības vai uzturēt apgaismes ierīču efektivitāti ir diezgan reāli. Turklāt Krievijas ražotāji aktīvi iesaistās šīs jomas attīstībā, piedāvājot savus produktus ar pieņemamu kvalitāti.
Daži uzņēmumi montē saules paneļus no Ķīnas paneļiem par zemām izmaksām 3-5 tūkstošu rubļu līmenī, taču parādās arī pilnīgi viņu pašu izstrāde. Vietējā tirgus līderiem šajāNišu var attiecināt uz uzņēmumiem "Quantum", Hevel Solar un "Solnechny Veter". Šo uzņēmumu telpās tiek ražotas ne tikai mazjaudas sistēmas, bet arī efektīvi risinājumi rūpnieciskai darbībai.
