Le possibilità di passare a fonti di energia alternative sono state considerate e parzialmente implementate da aziende interessate che rappresentano l'industria energetica per diversi decenni. I costi elevati dell'introduzione di nuovi sistemi di approvvigionamento energetico non hanno ancora consentito a molte aree di questo settore di svilupparsi con successo, ma ci sono anche delle eccezioni, che includono i generatori di energia solare.
In varie varianti, tali alimentatori sono utilizzati in aree specializzate e negli ultimi anni hanno trovato il loro posto nell'alimentazione elettrica privata. Il formato ottimale per la realizzazione tecnica di una batteria solare è un pannello su celle fotoelettroniche, che non occupa molto spazio, ma allo stesso tempo fornisce al consumatore energia di una certa quantità.
Panoramica della tecnologia
Una varietà di fenomeni naturali può essere utilizzata come fonte di energia, dal vento al flusso d'acqua. Naturalmente, eL'energia del Sole, in quanto fonte naturale di luce e di calore, non può che essere considerata come una risorsa da convertire in corrente elettrica ordinaria. A proposito, l'illuminazione energetica in una giornata limpida può raggiungere 1020 W/m2, e questo è un potenziale tangibile che potrebbe trovare applicazione pratica. Resta solo da implementare tecnologicamente il processo di conversione e consegna dell'energia. Ecco a cosa servono i pannelli solari.
Moduli di questo tipo svolgono in modo completo i compiti di ottenere, stabilizzare e accumulare luce solare. Nelle fasi successive, vengono risolti i compiti della sua trasformazione, accumulazione e distribuzione tra i consumatori. Ad oggi, i compiti principali dell'energia solare non sono tanto nell'organizzazione tecnica e strutturale dei suddetti processi, quanto nell'ottimizzazione della tecnologia al fine di aumentare le prestazioni dei suoi prodotti.
Design del pannello
In senso generale, un tale dispositivo è un ricevitore e un accumulatore di energia solare. Tuttavia, la sua manutenzione utilizza un intero gruppo di componenti, tra cui batterie, convertitori elettrici, fusibili, regolatori di potenza, meccanica per controllare la posizione del pannello, ecc.
Ma in ogni caso, il sistema di pannelli solari si basa sulla funzione di un elemento principale: un modulo che riceve direttamente l'energia solare. Nella versione più comune si tratta di wafer di silicio mono o policristallino, che nel contesto assomigliano a una torta multistrato. Questo è il cosiddettocelle fotovoltaiche che forniscono un posizionamento preciso degli atomi, che, a loro volta, sono coinvolti nei processi di conversione dell'energia.
Classificazione dei pannelli solari per tipo di celle solari
Con l'evoluzione delle tecnologie per la produzione di lastre per la ricezione dell'energia solare, gli specialisti hanno sperimentato i materiali per la loro fabbricazione, determinando le soluzioni ottimali. Ad oggi le batterie di questo tipo sono prodotte dai seguenti elementi:
- Wafer multicristallini di silicio. La struttura del materiale è formata da un gruppo di griglie in silicio monocristallino, che permette di compensare le perdite di energia ai bordi della struttura, come avviene nei pannelli monocristallini. Di conseguenza, l'efficienza raggiunge il 15% con una durata del dispositivo fino a 25 anni.
- Pannelli in silicio policristallino. Un' altra alternativa ai semplici pannelli solari monocristallini. Una batteria su questa base è meno produttiva, ma costa molto meno e offre maggiori opportunità per progettare varie forme di costruzione e il suo orientamento.
- Pannelli in silicio amorfo. È anche un'opzione a basso consumo, ma è anche la più conveniente. Per i consumatori con basso fabbisogno energetico, una soluzione perfettamente accettabile.
- Dispositivi al tellururo di cadmio. Questo materiale è ampiamente utilizzato nello sviluppo di celle fotovoltaiche a film, il cui spessore dello strato semiconduttore è di centinaia di micrometri. Il tellururo di cadmio ha prestazioni medie di generazione di energia, ma il processo di generazione stessol'elettricità in questo caso sarà più conveniente rispetto ai pannelli in silicio standard.
- Batterie basate su semiconduttore CIGS. In questo caso viene utilizzata una combinazione di diversi materiali: gallio, selenio, indio e rame. Utilizza anche un fattore di forma film, ma con prestazioni più elevate rispetto alle controparti al tellururo di cadmio.
Come funziona il dispositivo
Dopo aver ricevuto l'energia solare, l'ulteriore corso del funzionamento del sistema può avvenire secondo schemi diversi, a seconda della soluzione progettuale. Esistono principalmente due modi per utilizzare l'attrezzatura:
- L'elettricità generata viene immagazzinata nel pacco batteria collegato e consumata in parallelo dai consumatori.
- Nel percorso dal pannello al pacco batterie, viene installato un inverter che regola il consumo di energia. Uno schema simile viene utilizzato nei casi in cui il pannello della batteria solare funge da fonte di alimentazione ausiliaria che copre solo una parte del fabbisogno di elettricità del consumatore.
In entrambi i casi deve essere organizzato un circuito elettrico con la possibilità di inserire fotocellule solari. La configurazione della connessione può essere seriale o parallela. La tensione di ingresso media può essere 180-354 V in relazione ai sistemi domestici. Il carico in questo caso è 5 LA.
Attuazione del sistema di gestione
Lo sviluppo attivo delle batterie solari è avvenuto durante il periodo di diffusa introduzione dei microcontrollori di controllo in complessiprocessi di produzione. Al momento, tali dispositivi vengono utilizzati anche per automatizzare varie operazioni in ambito domestico: basti notare i sistemi di allarme e la meccanica di controllo delle porte da garage.
Per quanto riguarda i pannelli solari, vengono utilizzati controller con sensori capacitivi, che consentono non solo di monitorare i parametri di funzionamento dei componenti funzionali, ma anche di controllare il processo di ricarica delle batterie dei pannelli solari. I controllori di livello base monitorano interruttori, varistori e fusibili, ma possono anche partecipare ai processi di modifica dei parametri dei consumatori finali di alimentazione in corrente continua.
Suggerimenti sull'utilizzo dei pannelli
Al momento dell'acquisto di una batteria solare, è consigliabile effettuare un audit completo di tutti i suoi componenti, e in particolare delle fotocellule, poiché il minimo danno o difetto di fabbrica può compromettere radicalmente le prestazioni dell'intero sistema. Inoltre, durante il processo di installazione, occorre prestare la massima attenzione, poiché la struttura è fragile e può essere danneggiata senza una protezione speciale.
Il montaggio di una batteria solare del tipo a pannello viene effettuato su una base appositamente preparata con un saldatore a bassa tensione. È importante che la parte anteriore, in ogni caso, non sia oscurata da alberi e altri oggetti alti. Per il controllo è previsto un armadio speciale con automazione e blocchi funzionali. Da esso al tetto dove è installato il pannello, deve essere posato un percorso di alimentazione di comunicazione isolato.
Come farePannello solare fai-da-te?
Lo schema casalingo più adatto è costituito da una struttura in legno ed elementi in plexiglass. Come base del pannello può essere utilizzato un truciolare, i cui bordi a forma di fianchi sono formati da una barra di 1-3 cm di spessore, sulla superficie vengono posati frammenti di plexiglass di piccole dimensioni e fissati su colla secondo il principio a nido d'ape. Quindi la struttura può essere chiusa con vetro massiccio, fissandola saldamente lungo i contorni dei lati.
Dovrebbe essere installato anche il pannello solare. Con le tue mani, questo viene fatto su una base metallica di supporto con la possibilità di ruotare. Per questo, puoi preparare una base del telaio con un meccanismo di azionamento per girare nella gamma desiderata. In questo caso si deve tenere conto anche del carico sulla copertura del tetto. È auspicabile che la base di supporto del pannello sia collegata direttamente attraverso il tetto al sistema di travi. Nella fase finale è necessario collegare il pannello tramite conduttori con una batteria della potenza richiesta e, se necessario, inserire un inverter nella rete elettrica per convertire la tensione di ingresso.
I vantaggi dei pannelli solari
Le tecnologie di generazione di elettricità basate sui principi della conversione dell'energia solare offrono molti vantaggi all'utente finale, nonostante una serie di difficoltà operative. In particolare, il più semplice pannello solare monocristallino da 100 W può caricare gratuitamente un pacco batterie da 12 V. Ma anche questi elementi stanno gradualmente diventando un ricordo del passato e vengono sostituiti da potentigeneratori in grado di servire il sistema elettrico della casa, richiedendo solo costi di manutenzione. Allo stesso tempo si può parlare di pulizia ambientale della fonte di alimentazione e autonomia.
Prospettive per lo sviluppo della tecnologia
Un passo fondamentale nello sviluppo del sistema di energia solare è stato l'emergere di fonti di energia alternative con tensioni fino a 220 V. Finora, tali sistemi sono ancora in fase di progettazione concettuale, ma in futuro, il soggetto all'ottimizzazione dei processi per l'ottenimento dell'energia iniziale, entreranno nel segmento della produzione di massa.
Le principali difficoltà incontrate dai progettisti sono l'accumulo uniforme del potenziale energetico e la riduzione dei fattori di dipendenza dei generatori dalle condizioni esterne. Ad esempio, la bassa efficienza dei pannelli solari per una casa al livello del 15-20% è in gran parte dovuta ai fattori del m altempo condizionale, quando l'approvvigionamento energetico è ridotto al minimo.
Conclusione
Se è troppo presto per parlare dell'approvvigionamento energetico integrato di una casa privata con l'energia solare, è abbastanza realistico coprire le esigenze individuali di caricare dispositivi a bassa potenza o mantenere l'efficienza dei dispositivi di illuminazione con tali mezzi. Inoltre, i produttori russi sono attivamente coinvolti nello sviluppo di quest'area, offrendo i loro prodotti di qualità accettabile.
Alcune aziende assemblano pannelli solari da pannelli cinesi a basso costo a livello di 3-5 mila rubli, ma compaiono anche i propri sviluppi. Ai leader del mercato interno in questoLa nicchia può essere attribuita alla società "Quantum", Hevel Solar e "Solnechny Veter". Le strutture di queste imprese producono non solo sistemi a bassa potenza, ma anche soluzioni efficaci per il funzionamento industriale.
