Lanksčios saulės baterijos: tipinių konstrukcijų apžvalga, jų charakteristikos ir prijungimo ypatybės

Saulės energija yra vienas perspektyviausių ir sparčiausiai besivystančių alternatyvių elektros energijos šaltinių.Tai neribotas išteklius, kuris gali būti naudojamas bet kurioje planetos vietoje neteršiant aplinkos. Sutikite, būtų malonu turėti savo alternatyvų elektros šaltinį.

Pasirodo, saulės energiją dabar galite paversti elektra tiesiog namuose. Vietoj didelių gabaritų ir trapių rėmo plokščių dabar vis dažniau naudojamos lanksčios saulės baterijos. Tačiau kaip tai galima įgyvendinti praktiškai?

Padėsime suprasti lanksčių saulės baterijų sandarą ir jų veikimo principą. Naudingos rekomendacijos dėl konstrukcijų pasirinkimo ir montavimo pateikiamos mūsų straipsnyje. Kad būtų lengviau suvokti informaciją, straipsnyje pateikiamos teminės nuotraukos ir vaizdo įrašai.

Kas yra saulės baterijos?

Norėdami suprasti, ar lanksčios plokštės yra tinkamos jums gaminti elektros energiją, turite suprasti teoriją.

Kas yra saulės baterija, kuo lanksčių modelių struktūra skiriasi nuo kitų? Taip pat labai svarbu prieš perkant išsiaiškinti šio konkretaus tipo saulės elementų privalumus ir trūkumus.

Lanksčių plokščių sandara ir veikimo principai

Saulės baterijos veikimo principas pagrįstas fotovoltinės energijos koncepcija.Šviesa, kaip žinia, gali būti laikoma ir banga, ir dalelių – fotonų srautu. Galimybė paversti fotonų energiją į elektros energiją yra fotovoltinė.

Pirmieji šiuolaikinių saulės baterijų prototipai buvo išrasti dar šeštajame dešimtmetyje. Nuo to laiko jie labai pasikeitė tiek išvaizda, tiek veikimo principu. Fotovoltinis efektas įmanomas naudojant puslaidininkius

Puslaidininkis yra medžiaga, turinti ypatingą atominę struktūrą. N tipo puslaidininkis turi papildomų elektronų, o p tipo puslaidininkio atomai jų neturi. Norint surinkti fotoelementą, sujungiamos 2 rūšių medžiagos ir susidaro dviejų sluoksnių struktūra.

Atskiri fotoelementai sujungiami į plokštes. Plokštės gali būti standžios, tvirtame metaliniame rėme. Dabar pastebima tendencija šviesinti nuotraukų plokščių dizainą. Lankstūs ir lengvi saulės elementai populiarėja.

Saulės baterijos veikimo principą galima apibūdinti taip:

1. Saulės šviesa patenka į fotoelemento paviršių iš n sluoksnio pusės.
2. Fotonai susiduria su puslaidininkių atomais, „išmušdami“ papildomus elektronus.
3. Laisvieji elektronai juda link p-sluoksnio ir patenka į atomus, kuriuose trūksta dalelių.
4. Dėl to viršutinis sluoksnis veikia kaip katodas, o apatinis - kaip anodas.
5. Sukuriama nuolatinė srovė, kuri gali lengvai įkrauti akumuliatorių.

Kaip puslaidininkiai naudojamas silicis, selenas ir daugelis kitų brangesnių medžiagų.

Nuo saulės kolektorių gaunama nuolatinė srovė turi būti konvertuojama į kintamąją, nes ja veikia dauguma elektros prietaisų

Lanksčios plėvelės saulės elementams taip pat naudojama polimerinė danga su aliuminio laidininkais.Dėl šios struktūros plokštės yra stebėtinai plonos ir lengvos.

Ši technologija tik pradeda vystytis, tačiau neabejotina, kad ji turi didelių perspektyvų. Tačiau mes pažvelgsime į lanksčias plokštes plačiąja šio apibrėžimo prasme.

Plačiau apie saulės baterijų veikimo principus galite pasiskaityti paspaudę ant nuoroda.

Lanksčių saulės elementų privalumai

Dėl lanksčių saulės baterijų privalumų šis elektros gamybos būdas yra vienas perspektyviausių:

• svoris;
• dydis;
• elastingumas;
• spektaklis;
• universalumas;
• efektyvumas;
• ekologiškumas;
• naudojimo paprastumas.

Geometriniai ir fiziniai plokščių parametrai, tokie kaip dydis ir svoris, yra labai svarbūs, nes norint tiekti elektrą visam gyvenamajam pastatui, reikės daug plokščių, o naudojant sunkius modelius, gali tekti sustiprinti pastato konstrukcija, o tai žymiai padidins įrengimo išlaidas.

Lengvi ir kompaktiški lankstūs elementai neturės didelės įtakos pastato karkaso apkrovos pasiskirstymui. Jie nekelia jokio pavojaus stogo dangai

Silicio baterijų našumas yra gana didelis. Šiuo atveju sunku įvertinti efektyvumą, puslaidininkinės plokštės gali šviesą paversti elektros energija vidutiniškai 20%.

Tai yra, jei saulės spinduliuotės galia yra 200 W, bus gauta apie 40 W elektros energijos.

Lanksčios amorfinės saulės baterijos daug labiau toleruoja debesuotą orą nei įprastos standžios silicio konstrukcijos.

Palyginimui, standartinis saulės skydelis debesuotu oru gali veikti tik 10% savo pajėgumo, o lankstus skydelis sukuria apie 50% vardinės galios.

Saulės baterijos lankstumas leidžia joje įrengti nelygaus paviršiaus stogus, čerpinius stogus, sudėtingų formų dangas. Tuo pačiu jie yra gana universalūs, tinkami montuoti ant stogo ar pastato fasado

Saulės šviesa yra nemokamas ir neribotas šaltinis. Tai neabejotinas jos pranašumas, atspindintis besąlygišką saulės baterijų efektyvumą.

Be to, toks energijos gamybos būdas yra visiškai nekenksmingas aplinkai ir jokiu būdu nedaro įtakos aplinkai ir jai nekenkia. Be to, atsisakydama populiarios saulės energijos alternatyvos – šiluminių elektrinių, žmonija mažina oro taršos lygį.

Lanksčių saulės baterijų trūkumai

Lanksčios saulės baterijos turi ir nemažai trūkumų. Pirma, ši technologija tik vystosi ir dar nepasiekė savo galimybių viršūnės. Kalbant apie našumą, lanksčios amorfinės baterijos yra prastesnės nei standžios poli- arba monokristalinės.

Lanksčių plokščių struktūra ir veikimo principas yra gana sudėtingi, tačiau kiekvienas gali jomis naudotis. Pakanka tinkamai sumontuoti ir prijungti įrangą

Antra, plona folija ir minimalus dangos sluoksnis gana greitai sugenda. Tokių plokščių garantinis laikotarpis yra apie 3 metus.

Po to fotoelementai pradeda palaipsniui gesti ir juos reikia pakeisti.

Geros naujienos yra tai, kad ši pramonė sparčiai vystosi ir jau pasirodo patvaresnių ir galingesnių lanksčių saulės kolektorių, kurių pagrindą sudaro amorfinis silicis, pavyzdžių.

Kiti trūkumai būdingi visų tipų saulės kolektoriams:

• atsipirkimo laikotarpis;
• auksta kaina;
• daug brangios įrangos, be pačių baterijų;
• priklausomybė nuo oro sąlygų.

Lankstus skydelis, kurio galia yra apie 150 W, kainuoja maždaug 40 tūkstančių rublių. ar daugiau, priklausomai nuo gamintojo. 20 baterijų, baterijų komplektas ir papildoma įranga kainuos tvarkingai. Atsižvelgiant į 1 kW valandos elektros kainą, už sistemą teks mokėti ne vienerius metus.

Kur ir kaip naudojama saulės energija?

Lanksčios plokštės naudojamos įvairiose srityse. Prieš sudarydami savo namų maitinimo naudojant šias saulės baterijas projektą, pasidomėkite, kur jos naudojamos ir kokios yra jų naudojimo mūsų klimato sąlygomis ypatybės.

Saulės kolektorių taikymo sritis

Lanksčių saulės baterijų naudojimas yra labai platus. Jie sėkmingai naudojami elektronikoje, pastatų elektrifikacijoje, automobilių ir orlaivių gamyboje bei kosminėse patalpose.

Statyboje tokios plokštės naudojamos gyvenamiesiems ir pramoniniams pastatams aprūpinti elektra.

Saulės energija gali būti vienintelis elektros energijos šaltinis arba gali dubliuoti tradicinę maitinimo schemą, kad tam tikrą laikotarpį esant nepakankamam efektyvumui namas neliktų be elektros.

Nešiojami lanksčių saulės elementų įkrovikliai yra prieinami visiems ir parduodami visur. Didelės lanksčios turistinės plokštės, skirtos elektrai gaminti bet kuriame pasaulio kampelyje, yra labai populiarios tarp keliautojų.

Labai neįprasta, bet praktiška idėja yra naudoti kelio dangą kaip lanksčių baterijų pagrindą. Specialūs elementai yra apsaugoti nuo smūgių ir nebijo didelių apkrovų.

Lanksčios baterijos taip pat yra geros, nes jas galima naudoti beveik bet kurioje situacijoje. Juos nesunkiai galima pastatyti ant automobilio stogo ar jachtos korpuso.

Ši idėja jau įgyvendinta. „Saulės“ kelias aprūpina aplinkinius kaimus energijos, neužimdamas nė vieno papildomo metro žemės.

Lanksčių amorfinių plokščių naudojimo ypatybės

Planuojantys pradėti naudoti lanksčias saulės baterijas kaip elektros energijos šaltinį savo namams, turėtų žinoti jų veikimo specifiką.

Saulės baterijos su lanksčiu metaliniu pagrindu naudojamos ten, kur keliami didesni reikalavimai mini elektrinių atsparumui dilimui:

Visų pirma, vartotojams rūpi klausimas: ką daryti žiemą, kai šviesus paros laikas trumpas, o elektros neužtenka visiems prietaisams valdyti?

Taip, esant debesuotam orui ir trumpam dienos šviesos valandoms, plokščių našumas sumažėja. Gerai, kai yra alternatyva – galimybė pereiti prie centralizuoto maitinimo šaltinio. Jei jo neturite, turite kaupti atsargas baterijos ir įkrauti juos dienomis, kai oras yra palankus.

Įdomi saulės elementų savybė yra ta, kad kai saulės elementas įkaista, jo efektyvumas gerokai sumažėja.

Vasaros karštyje plokštės įkaista, bet veikia prasčiau. Žiemą, saulėtą dieną, fotoelementai sugeba užfiksuoti daugiau šviesos ir paversti ją energija

Giedrų dienų skaičius per metus priklauso nuo regiono. Žinoma, pietuose racionaliau naudoti lanksčias baterijas, nes ten saulė šviečia ilgiau ir dažniau.

Kadangi per dieną Žemė keičia savo padėtį Saulės atžvilgiu, plokštes geriau dėti universaliai – tai yra pietų pusėje maždaug 35-40 laipsnių kampu.Ši situacija bus aktuali tiek ryto ir vakaro valandomis, tiek vidurdienį.

Saulės kolektorių montavimo ant stogo instrukcijos

Jei nuspręsite, kad lanksčios saulės baterijos amorfinio silicio pagrindu yra tai, ko jums reikia norint tiekti elektrą privačiam namui, pradėkite planuoti darbus.

Pasirinkite tinkamą įrangą ir įvertinkite apytikslį plokščių skaičių. Tada perskaitykite saulės elementų įrengimo ir vėlesnės priežiūros taisykles.

Tačiau atminkite, kad tradicinių silicio poli- ir monokristalinių analogų naudojimas vis dar yra daug produktyvesnis.

1 žingsnis. Plokščių skaičiaus apskaičiavimas

Bet koks darbas prasideda nuo projekto. Projektuodami turite atlikti būtinus skaičiavimus, būtent:

• elektros energijos suvartojimas per parą;
• bendra reikalinga fotoelementų galia;
• akumuliatoriaus talpa;
• plokščių skaičius.

Paprasčiausias dalykas yra apskaičiuoti elektros suvartojimą. Norėdami tai padaryti, turite atsižvelgti į absoliučiai visus elektros prietaisus, kuriuos naudojate ar teoriškai galite naudoti.

Paprastas pavyzdys:

• šaldytuvas – 200 W;
• kompiuteris - 300 W;
• TV – 150 W;
• ekonomiškos lemputės - 5 vnt. po 20 W.

Kiekvieno įrenginio galia turi būti nurodyta jo dokumentuose arba ant korpuso. Sudėjus visus duomenis gauname 750 W. Remiantis šia verte, jis pasirenkamas inverteris - prietaisas, kuris reikiamu dažniu nuolatinę srovę paverčia kintama srove.

Būtinai padarykite nedidelę atsargą ir pasirinkite 0,5 kW galingesnį nei apskaičiuota vertė keitiklį. Tai reiškia, kad bendrai 0,75 kW galiai tinka ne mažesnis kaip 1,25 kW įrenginys.

Norint tinkamai prijungti, saulės baterijos yra prijungtos prie baterijų per valdiklį.Nemaišykite kontaktų – pliuso prie pliuso, minuso su minusu. Iš akumuliatoriaus srovė siunčiama į keitiklį, o po to į elektros prietaisus

Tada reikia pasirinkti baterijas. Akumuliatoriaus talpa (pavyzdžiui, 200 A∙h) rodo, kiek srovės bus pagaminta esant tam tikrai įtampai per valandą.

Reikiamą talpą galite apskaičiuoti padalydami bendrą vartotojų galią iš saulės baterijos išėjimo įtampos. Mūsų pavyzdyje mes naudojame 12 voltų baterijas. 750 /12 = 62,5 A∙val.

Tačiau ši formulė nėra visiškai teisinga, nes daugumos baterijų negalima iškrauti iki 0. Yra tam tikra riba, pavyzdžiui, 40%. Jei įkrovimo lygis nukrenta žemiau šio lygio, tai labai paveikia akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir veikimą.

Šį rodiklį taip pat reikia pridėti prie formulės:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 A∙h.

Norėdami pasiekti tokią talpą, sistemoje galite sujungti 2 akumuliatorių grupę po 100 Ah.

Plokščių skaičius apskaičiuojamas pagal pasirinkto modelio galią ir regioną, kuriame jie bus montuojami. Regiono svarbą sunku pervertinti. Idealiu atveju turite rasti dienos saulės spinduliuotės lygį savo vietovėje. Dėl patikimumo imama minimali metų vertė, maždaug gruodžio pabaigoje.

Schematiškai insoliacijos lygį skirtinguose regionuose galima pavaizduoti taip. Skaitines reikšmes galima rasti specializuotose žinynuose arba internete

Padauginus šį skaičių iš kalendorinių mėnesio dienų skaičiaus, gauname kilovatų skaičių 1 m2 lanksčios saulės baterijos gruodžio mėn. Pavyzdžiui, Maskvoje yra 0,33x31=10,23 kW/m2, o Sočiui – 1,25x31=38,75 kW/m2. Šis skaičius vadinamas piko valandų skaičiumi.

Tada iš visų įrenginių vienu metu suvartojamo sąlyginio maksimumo 0,75 kW skaičiuojame vidutines mėnesio sąnaudas – apie 25 kW. Per mėnesį mūsų lanksčios baterijos turėtų pagaminti bent 25 000 W, bet geriau pasidaryti nedidelį rezervą ir apvalinti iki 30 kW.

Todėl 1 pikovalandžiui Maskvoje turėtų būti 30/10,23 = 2,93 kW. Jei pasirinktos plokštės turi 150 W galią, tada jų skaičių apskaičiuoti nesunku: 2,93/0,15 = 20 vnt.

Atlikę tokius paprastus skaičiavimus, galite pasirinkti tinkamą keitiklį, valdiklis, akumuliatorių ir pačių lanksčių fotovoltinių plokščių reikiamu kiekiu.

2 žingsnis. Montavimo taisyklės

Lanksčių saulės elementų montavimą galite atlikti patys.

Norėdami tai padaryti, turite nuspręsti, kur tiksliai įdėsite plokštes:

• ant pastato stogo;
• ant namo fasado;
• ant laisvai stovinčios konstrukcijos;
• kombinuota schema.

Populiariausias variantas yra ant stogo. Jei stogo forma ar konfigūracija to neleidžia, geriau pastatyti papildomą rėmą, ant kurio būtų galima dėti baterijas. Tai kainuoja brangiau, tačiau jei stogas yra tamsintas arba sunkiai pasiekiamas, toks pasirinkimas tampa racionalus.

Vieta ant fasado naudojama tada, kai ant stogo nėra pakankamai vietos. Plokštės gali tapti dizaino idėjos dalimi ir atlikti namų puošybos vaidmenį

Lanksčių saulės fotovoltinių elementų apačioje yra lipnus dervingas sluoksnis.

Pakanka nuimti apsauginę plėvelę ir suklijuoti plokštę pasirinktoje vietoje. Žinoma, prieš montuojant paviršius turi būti nuvalytas ir nuplautas.

Montavimui nereikia specialių įrankių. Svarbiausia pasirūpinti savo saugumu dirbant ant stogo.Taip pat labai svarbu laikytis įrangos prijungimo schemos ir nenutraukti sekos

Vienoje saulės baterijos modulio pusėje yra 2 laidai. Kiekvienas skydelis yra išdėstytas taip, kad vėliau šiuos laidus būtų galima sujungti į vieną magistralę nuosekliam prijungimui.

Taip pat rekomenduojame perskaityti kitą mūsų medžiagą, kurioje išsamiai aprašomos montavimo schemos ir saulės kolektorių prijungimo būdai. Daugiau informacijos - Čia.

3 veiksmas. Sistemos priežiūra po įdiegimo

Sumontavus lanksčius saulės elementus, juos reikės nuolat prižiūrėti ir stebėti, nes kitaip jų efektyvumas gali smarkiai sumažėti. Svarbiausia, kad plokštės būtų švarios. Dulkės, nešvarumai, paukščių išmatos – visi šie veiksniai mažina sistemos našumą, nes riboja saulės elementų sugertį saulės spinduliams.

Saulės baterijas reikia nušluostyti, kai jos susitepa. Štai kodėl nerekomenduojama jų dėti sunkiai pasiekiamose vietose ant sudėtingo stogo.

Jei patys negalite prižiūrėti jūsų sistemos, visada galite rasti rangovą su atitinkama technologija ir įranga. Žinoma, tai kainuos daugiau.

Amorfinio silicio pagrindu pagamintas saulės baterijas, kaip ir kietus analogus, galite plauti įprasta drėgna kempine arba mikropluošto šluoste. Skydas nebijo vandens (juk ši įranga montuojama lauke), reguliariai plaunant, tarnaus ilgiau

Kita mūsų regionams aktuali problema – sniegas. Žiemą baterijos pasidengia sniegu ir nustoja veikti. Nuosėdas reikia nuolat nuvalyti, bet ne per grubiai, kitaip gali būti pažeista pati įranga.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašai ir apžvalgos, kuriose aptariamos populiarių gamintojų lanksčios plokštės, padės teisingai pasirinkti. Sumontavę įrangą galėsite pamatyti, kaip atrodys jūsų namai, specialistai padės pasirinkti tinkamą baterijų skaičių ir peržvelgs montavimo taisykles.

Kaip veikia lanksčios saulės baterijos ir iš ko jos pagamintos:

Lanksčią bateriją galite sumontuoti bute ant daugiaaukščio namo fasado, kodėl gi ne:

Šiek tiek daugiau apie lanksčių elementų gamybą ir privalumus:

Saulės baterijos leidžia tapti nepriklausomiems nuo energijos ir nereikia stebėti benzino ir komunalinių paslaugų kainų. Vieną kartą investavę tam tikrą sumą, galėsite neribotai sunaudoti energijos buitiniams elektros prietaisams, namų šildymas ir įkrauti elektromobilio akumuliatorių. Vis daugiau žmonių pereina prie alternatyvios energijos, nes tai yra ateitis.

Jei turite reikiamų žinių ar patirties mūsų straipsnio tema, pasidalinkite ja su mūsų skaitytojais. O gal yra tekę patiems įsirengti saulės baterijas? Papasakokite, kaip tai padarėte. Savo komentarus galite papildyti nuotraukomis.