Elastyczne panele słoneczne: przegląd typowych konstrukcji, ich cech i funkcji połączeń

Energia słoneczna jest jednym z najbardziej obiecujących i szybko rozwijających się alternatywnych źródeł energii elektrycznej. Jest to nieograniczony zasób, z którego można korzystać w dowolnym miejscu na świecie bez zanieczyszczania środowiska. Zgadzam się, byłoby miło mieć własne alternatywne źródło energii elektrycznej.

Okazuje się, że teraz energię słoneczną można przekształcić w energię elektryczną w domu. Zamiast obszernych i delikatnych paneli ramowych coraz częściej stosuje się elastyczne panele słoneczne. Ale jak to zrobić?

Pomożemy uporać się z urządzeniem elastycznych paneli słonecznych i zasadą ich działania. Przydatne zalecenia dotyczące wyboru i instalacji konstrukcji przedstawiono w naszym artykule. Aby ułatwić odbiór informacji, artykuł zawiera zdjęcia tematyczne i filmy.

Co to są panele słoneczne?

Aby zrozumieć, czy elastyczne panele nadają się do generowania energii elektrycznej, musisz zrozumieć teorię.

Co to jest bateria słoneczna, czym różni się struktura elastycznych modeli od reszty? Bardzo ważne jest również poznanie zalet i wad tego konkretnego rodzaju ogniw słonecznych jeszcze przed zakupem.

Struktura i zasady działania elastycznych paneli

Zasada działania baterii słonecznej opiera się na takiej koncepcji, jak fotowoltaika. Jak wiadomo, światło można traktować zarówno jako falę, jak i strumień cząstek - fotonów. Zdolność przekształcania energii fotonu w energię elektryczną to fotowoltaika.

Pierwsze prototypy nowoczesnych ogniw słonecznych zostały wynalezione w latach 50. Od tego czasu zmieniły się znacznie zarówno zewnętrznie, jak i zgodnie z zasadą pracy. Efekt fotoelektryczny jest możliwy dzięki zastosowaniu półprzewodników

Półprzewodnik to materiał o specjalnej strukturze atomowej.Półprzewodnik typu n ma dodatkowe elektrony, a atomom półprzewodnika typu p brakuje ich. Aby zmontować fotokomórkę, 2 rodzaje materiałów są łączone, tworząc dwuwarstwową strukturę.

Oddzielne fotokomórki są połączone w panelu. Panele mogą być sztywne, w mocnej metalowej ramie. Teraz istnieje tendencja do ułatwiania projektowania paneli fotograficznych. Elastyczne i lekkie ogniwa słoneczne zyskują popularność.

Zasada działania baterii słonecznej można opisać następująco:

1. Światło słoneczne uderza w powierzchnię fotokomórki od strony warstwy n.
2. Fotony zderzają się z atomami półprzewodnika, „wybijając” dodatkowe elektrony.
3. Wolne elektrony przemieszczają się w kierunku warstwy p i wpadają w atomy z brakiem cząstek.
4. W rezultacie górna warstwa działa jak katoda, a dolna warstwa działa jak anoda.
5. Wytwarza prąd stały, który z łatwością może ładować akumulator.

Jako półprzewodniki stosuje się krzem, selen i wiele droższych materiałów.

Prąd stały otrzymany z panelu słonecznego musi zostać przetworzony na prąd przemienny, ponieważ działa na nim większość urządzeń elektrycznych

W przypadku elastycznych paneli słonecznych stosuje się również natryskiwanie polimerów przewodnikami aluminiowymi. Ta struktura sprawia, że ​​panele są zaskakująco cienkie i lekkie.

Ta technologia dopiero zaczyna się rozwijać, ale fakt, że ma wielkie perspektywy, nie budzi wątpliwości. Ale przyjrzymy się elastycznym panelom w szerokim znaczeniu tej definicji.

Możesz przeczytać więcej o zasadach działania paneli słonecznych, klikając link.

Korzyści z elastycznych ogniw słonecznych

Zalety elastycznych paneli słonecznych sprawiają, że ta metoda produkcji energii elektrycznej jest jedną z najbardziej obiecujących:

• waga
• rozmiar
• elastyczność;
• wydajność
• uniwersalność;
• rentowność;
• przyjazność dla środowiska;
• łatwość obsługi.

Geometryczne i fizyczne parametry paneli, takie jak rozmiar i waga, mają ogromne znaczenie, ponieważ potrzeba dużej liczby paneli, aby dostarczyć energię elektryczną do całego budynku mieszkalnego, w przypadku korzystania z ciężkich modeli może być konieczne wzmocnienie konstrukcji budynku,co znacznie zwiększy koszty instalacji.

Lekkie i kompaktowe elastyczne elementy nie mogą znacząco wpływać na rozkład obciążenia na ramie budynku. Nie niosą żadnego niebezpieczeństwa na dach.

Wydajność akumulatorów silikonowych jest dość wysoka. W tym przypadku trudno jest ocenić wydajność, panele półprzewodnikowe są w stanie przetwarzać światło na energię elektryczną średnio o 20%.

Oznacza to, że jeśli moc promieniowania słonecznego wynosi 200 watów, otrzymanych zostanie około 40 watów energii elektrycznej.

Elastyczne bezpostaciowe panele słoneczne są znacznie bardziej odporne na zachmurzenia niż konwencjonalne sztywne konstrukcje na bazie krzemu.

Dla porównania, standardowa bateria słoneczna przy pochmurnej pogodzie może działać tylko przy 10% swojej pojemności, podczas gdy elastyczny panel wytwarza około 50% wartości nominalnych.

Elastyczność baterii słonecznej pozwala wyposażyć ją w nierówne dachy, dachy pokryte dachówką i powłoki o złożonym kształcie. Jednocześnie są one dość uniwersalne, odpowiednie do montażu na dachu lub fasadzie budynku

Sunlight to darmowy i nieograniczony zasób. Jest to jego niewątpliwa zaleta, która wyraża bezwarunkową wydajność paneli słonecznych.

Ponadto ta metoda produkcji energii jest całkowicie przyjazna dla środowiska, nie wpływa na stan środowiska i nie szkodzi mu. Co więcej, porzucając popularną alternatywę dla energii słonecznej - elektrownie cieplne, ludzkość zmniejsza poziom zanieczyszczenia powietrza.

Wady elastycznych paneli słonecznych

Wystarczające są także wady elastycznych paneli słonecznych. Po pierwsze, technologia ta dopiero się rozwija i nie osiągnęła jeszcze swoich możliwości. Pod względem wydajności elastyczne akumulatory amorficzne są gorsze od sztywnych akumulatorów poli- lub monokrystalicznych.

Struktura i zasada działania elastycznych paneli jest dość złożona, ale każdy może z nich korzystać. Wystarczy poprawnie zainstalować i podłączyć sprzęt

Po drugie, cienka folia i minimalna warstwa powłoki ulegają stosunkowo szybkiemu zepsuciu. Okres gwarancji działania takich paneli wynosi około 3 lata.

Następnie fotokomórki zaczynają się stopniowo rozkładać i wymagają wymiany.

To zachęcające, że przemysł ten rozwija się szybko i już pojawiają się bardziej trwałe i wydajne instancje elastycznych paneli słonecznych opartych na amorficznym krzemie.

Inne wady są nieodłącznym elementem wszystkich rodzajów paneli słonecznych:

• czas zwrotu;
• wysoki koszt;
• duża liczba drogiego sprzętu, oprócz samych akumulatorów;
• zależy od pogody.

Elastyczny panel o mocy około 150 watów kosztuje około 40 tysięcy rubli. lub więcej, w zależności od producenta. 20 akumulatorów, zestaw akumulatorów i dodatkowe wyposażenie będą kosztować rundę. Biorąc pod uwagę koszt 1 kWh energii elektrycznej, będziesz musiał odzyskać system przez ponad rok.

Gdzie i jak wykorzystuje się energię słoneczną?

Elastyczne panele są używane w różnych dziedzinach. Przed opracowaniem projektu zaopatrzenia w energię w domu za pomocą tych paneli słonecznych dowiedz się, gdzie są one wykorzystywane i jakie są cechy ich wykorzystania w naszym klimacie.

Zakres paneli słonecznych

Zastosowanie elastycznych paneli słonecznych jest bardzo szerokie. Z powodzeniem stosuje się je w elektronice, elektryfikacji budynków, budownictwie samochodowym i lotniczym oraz obiektach kosmicznych.

W budownictwie takie panele są wykorzystywane do dostarczania energii elektrycznej do budynków mieszkalnych i przemysłowych.

Energia słoneczna może być jedynym źródłem energii elektrycznej lub może powielać tradycyjny schemat zasilania, tak że w przypadku niewystarczającej wydajności w pewnym okresie dom nie pozostaje pozbawiony energii

Elastyczne przenośne ładowarki do ogniw słonecznych są dostępne dla wszystkich i są sprzedawane wszędzie. Duże elastyczne panele turystyczne do generowania elektryczności w dowolnym zakątku globu są bardzo popularne wśród podróżników.

Bardzo nietypowym, ale praktycznym pomysłem jest zastosowanie dna jako podstawy dla elastycznych akumulatorów. Specjalne elementy są chronione przed wstrząsami i nie boją się dużych obciążeń.

Elastyczne baterie są również dobre, ponieważ mogą być używane w prawie każdej sytuacji. Można je łatwo umieścić na dachu samochodu lub kadłuba

Ten pomysł został już wdrożony. Droga „słoneczna” dostarcza energii do okolicznych wiosek, nie zajmując ani jednego dodatkowego metra ziemi.

Cechy zastosowania elastycznych paneli amorficznych

Ci, którzy planują zacząć używać elastycznych paneli słonecznych jako źródła energii elektrycznej w swoim domu, powinni poznać cechy ich działania.

Panele słoneczne z elastyczną metalową podstawą są stosowane tam, gdzie zwiększone są wymagania dotyczące trwałości mini-elektrowni:

Przede wszystkim użytkownicy są zaniepokojeni pytaniem: co robić zimą, gdy dzień jest krótki i nie ma wystarczającej ilości prądu, aby wszystkie urządzenia mogły działać?

Tak, przy pochmurnej pogodzie i krótkich godzinach dziennych wydajność panelu jest zmniejszona. Dobrze jest, gdy istnieje alternatywa w postaci możliwości przejścia na scentralizowane źródło zasilania. Jeśli nie, musisz uzupełnić zapasy baterie i obciążyć je w tych dniach, gdy pogoda jest sprzyjająca.

Ciekawą cechą paneli słonecznych jest to, że gdy fotokomórka jest ogrzewana, jej wydajność jest znacznie zmniejszona.

W letnim upale panele nagrzewają się, ale działają gorzej. Zimą, w słoneczny dzień, ogniwa słoneczne są w stanie wychwycić więcej światła i przekształcić je w energię

Liczba wolnych dni w roku różni się w zależności od regionu. Oczywiście na południu bardziej racjonalne jest stosowanie elastycznych akumulatorów, ponieważ słońce świeci tam dłużej i częściej.

Ponieważ Ziemia zmienia swoją pozycję względem Słońca w ciągu dnia, lepiej jest rozmieszczać panele uniwersalnie - to znaczy od strony południowej pod kątem około 35-40 stopni. Ta sytuacja będzie istotna zarówno w godzinach porannych, jak i wieczornych oraz w południe.

Instrukcja montażu paneli słonecznych na dachu

Jeśli zdecydujesz, że elastyczne panele słoneczne na bazie amorficznego krzemu są tym, czego potrzebujesz, aby dostarczyć prąd do prywatnego domu, rozpocznij planowanie pracy.

Wybierz odpowiedni sprzęt i oszacuj przybliżoną liczbę paneli. Następnie przeczytaj zasady instalacji i późniejszej konserwacji ogniw słonecznych.

Pamiętaj jednak, że stosowanie tradycyjnych krzemowych analogów poli i monokryształów jest jak dotąd znacznie bardziej produktywne.

Krok 1. Obliczanie liczby paneli

Każda praca zaczyna się od projektu. Aby zaprojektować, musisz wykonać niezbędne obliczenia, a mianowicie:

• dzienne zużycie energii elektrycznej;
• całkowita wymagana moc fotokomórek;
• pojemność baterii;
• liczba paneli.

Najprostszą rzeczą jest obliczenie zużycia energii elektrycznej. Aby to zrobić, weź absolutnie pod uwagę wszystkie urządzenia elektryczne, których używasz lub teoretycznie możesz używać.

Prosty przykład:

• lodówka - 200 W;
• komputer - 300 W;
• TV - 150 W;
• ekonomiczne żarówki - 5 sztuk po 20 watów każda.

Moc każdego urządzenia musi być wskazana w jego dokumentacji lub na obudowie. Po dodaniu wszystkich danych otrzymujemy 750 watów. Na podstawie tej wartości jest wybrana falownik - urządzenie przetwarzające prąd stały na prąd przemienny o pożądanej częstotliwości.

Zrób mały margines i wybierz falownik o mocy 0,5 kW większej niż obliczona wartość. Oznacza to, że dla łącznej mocy 0,75 kW odpowiednie jest urządzenie nie słabsze niż 1,25 kW

Aby zapewnić prawidłowe połączenie, panele słoneczne są podłączone do akumulatorów poprzez sterownik. Nie mieszaj kontaktów - plus do plusów, minus do minus. Z akumulatora prąd jest kierowany do falownika, a następnie do urządzeń elektrycznych

Następnie musisz podnieść baterie. Pojemność baterii (na przykład 200 A показывает h) wskazuje, jaki prąd będzie wytwarzany przy danym napięciu przez godzinę.

Wymaganą pojemność można obliczyć, dzieląc całkowitą moc odbiorców przez napięcie wyjściowe akumulatora słonecznego. W naszym przykładzie używamy akumulatorów 12 V. 750/12 = 62,5 A ∙ godz.

Ale taka formuła nie jest do końca prawdziwa, ponieważ większości akumulatorów nie można rozładować do zera. Istnieją pewne ograniczenia, na przykład 40%. Jeśli poziom naładowania spadnie poniżej, ma to znaczący wpływ na żywotność i jakość akumulatora.

Ten wskaźnik należy również dodać do formuły:

750 W / (12V × 0,4) = 156,25 A ∙ godz.

Aby osiągnąć taką pojemność, możesz połączyć grupę 2 akumulatorów o pojemności 100 Ah każdy w jeden system.

Liczba paneli jest obliczana na podstawie mocy wybranego modelu i regionu, w którym zostaną zainstalowane. Znaczenie regionu trudno przecenić. Najlepiej jest znaleźć wartości dziennego poziomu promieniowania słonecznego dla swojego obszaru. Aby uzyskać niezawodność, przyjmuje się minimalną wartość dla roku, wstępnie - pod koniec grudnia.

Schematycznie poziom nasłonecznienia w różnych regionach można przedstawić w następujący sposób. Wartości liczbowe można znaleźć w wyspecjalizowanych katalogach lub w Internecie

Mnożąc ten wskaźnik przez liczbę dni kalendarzowych miesiąca, otrzymujemy liczbę kilowatów na 1 m2 elastycznej baterii słonecznej w grudniu. Na przykład w Moskwie jest to 0,33 x 31 = 10,23 kW / m2, a dla Soczi - 1,25 x 31 = 38,75 kW / m2. Ten wskaźnik nazywa się liczbą godzin.

Następnie z warunkowego maksymalnego zużycia 0,75 kW przez wszystkie urządzenia jednocześnie, obliczamy średnie miesięczne zużycie - około 25 kW. Przez miesiąc nasze elastyczne akumulatory muszą wytwarzać co najmniej 25 000 watów, i lepiej jest zrobić mały zapas i zaokrąglić do 30 kW.

Dlatego przez 1 godzinę w Moskwie powinno wynosić 30 / 10,23 = 2,93 kW. Jeśli wybrane panele mają moc 150 W, nie jest trudno obliczyć ich liczbę: 2,93 / 0,15 = 20 sztuk.

Po tak prostych obliczeniach możesz wybrać odpowiedni falownik, kontroler, akumulator i same elastyczne panele fotowoltaiczne we właściwej ilości.

Krok 2. Zasady instalacji

Instalacja elastycznych ogniw słonecznych może być wykonana samodzielnie.

Aby to zrobić, warto określić, gdzie dokładnie umieścisz panele:

• na dachu budynku;
• na elewacji domu;
• na osobnej strukturze;
• obwód kombinowany.

Najpopularniejszą opcją jest dach. Jeśli kształt lub konfiguracja dachu na to nie pozwala, lepiej jest zbudować dodatkową ramę, na której zostaną umieszczone baterie. Jest to bardziej kosztowne, ale jeśli dach jest zacieniony lub trudno dostępny, ta opcja staje się racjonalna.

Lokalizacja na elewacji jest używana, gdy na dachu nie ma wystarczającej ilości miejsca. Panele mogą stać się częścią pomysłu na projekt i pełnić rolę dekoracji domowej

Elastyczne ogniwa fotowoltaiczne na spodzie mają lepką żywiczną warstwę.

Wystarczy usunąć folię ochronną i przykleić panel w wybranym miejscu. Oczywiście przed montażem powierzchnię należy oczyścić i umyć.

Nie jest wymagane żadne specjalistyczne narzędzie instalacyjne. Najważniejsze jest dbanie o swoje bezpieczeństwo podczas pracy na dachu. Bardzo ważne jest również przestrzeganie schematu elektrycznego urządzenia i nie przerywanie sekwencji

Z jednej strony moduł słoneczny ma 2 wyprowadzone kable. Każdy panel jest ustawiony w taki sposób, że przewody te można następnie połączyć z jedną magistralą do połączenia szeregowego.

Zalecamy również przeczytanie naszego innego materiału, który szczegółowo opisuje schematy instalacji i metody łączenia paneli słonecznych. Więcej informacji - tutaj.

Krok # 3. Konserwacja systemu po instalacji

Po zainstalowaniu elastycznych ogniw słonecznych będą musiały być stale pod opieką i monitorowane, w przeciwnym razie ich skuteczność może dramatycznie spaść. Najważniejsze jest utrzymanie paneli w czystości. Kurz, brud, odchody ptaków - wszystkie te czynniki zmniejszają wydajność systemu, ponieważ ograniczają pochłanianie światła słonecznego przez fotokomórki.

Panele słoneczne należy wycierać, gdy się zabrudzą. Dlatego nie zaleca się umieszczania ich w trudno dostępnych miejscach na złożonym dachu.

Jeśli Twój system nie może być serwisowany samodzielnie, zawsze możesz znaleźć artystę z odpowiednią maszyną i sprzętem. Oczywiście będzie drożej.

Amorficzne panele słoneczne na bazie krzemu, podobnie jak twarde analogi, można myć zwykłą mokrą gąbką lub ściereczką z mikrofibry. Panel nie boi się wody (w końcu ten sprzęt jest instalowany na zewnątrz), jeśli myjesz go regularnie, będą trwać dłużej

Kolejnym problemem istotnym dla naszych regionów jest śnieg. Zimą akumulatory zasypiają na śniegu i przestają działać. Opady muszą być stale czyszczone, ale niezbyt gruboziarniste, w przeciwnym razie sam sprzęt może ulec uszkodzeniu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Filmy i recenzje przedstawiające elastyczne panele popularnych producentów pomogą Ci dokonać właściwego wyboru. Będziesz mógł zobaczyć, jak będzie wyglądał Twój dom po instalacji sprzętu, eksperci pomogą Ci wybrać odpowiednią liczbę baterii i rozważą zasady instalacji.

Jak rozmieszczone są elastyczne panele słoneczne i z czego są wykonane:

Możesz zainstalować elastyczną baterię w mieszkaniu na fasadzie wieżowca, dlaczego nie:

Nieco więcej o produkcji i zaletach elastycznych elementów:

Panele słoneczne umożliwiają nieulotność, a nie monitorowanie cen gazu i mediów. Jeśli zainwestujesz określoną kwotę raz, możesz zużywać nieograniczoną ilość energii na korzystanie ze sprzętu gospodarstwa domowego, ogrzewanie domu i ładowanie akumulatora pojazdu elektrycznego. Coraz więcej ludzi przechodzi na alternatywną energię, ponieważ kryje się za nią przyszłość.

Jeśli masz niezbędną wiedzę lub doświadczenie na temat naszego artykułu, podziel się nim z naszymi czytelnikami. A może sam musiałeś zainstalować panele słoneczne? Powiedz nam, jak to zrobiłeś. Możesz uzupełnić swoje komentarze zdjęciami.