Princip fungování solární baterie: Jak solární panel funguje a funguje

SOLÁRNÍ PANEL. ZAŘÍZENÍ A PRINCIP FUNKCE PANELU. KDE POUŽÍT.

Marinina M.A. 1, Rodicheva M.D. 1
1 Státní univerzita architektury a stavitelství Nižnij Novgorod
Práce ve formátu PDF

Text práce je umístěn bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je k dispozici v záložce „Job Files“ ve formátu PDF

Klíčová slova: solární panel, fotobuňka, el.

Klíčová slova: solární panel, fotobuňka, el.

Každý den dopadá na povrch Země spousta sluneční energie, bez které je život na naší planetě nemožný. Stále je však možné přeměnit na „užitečnou“ energii, například na elektřinu. Zařízení, které vám to umožňuje, se nazývá solární panel. Pojem „solární panel“ obvykle označuje několik kombinovaných fotovoltaických konvertorů (fotočlánků) – polovodičových zařízení, která přímo přeměňují sluneční energii na stejnosměrný elektrický proud. [3]

Konstrukčně se fotočlánek skládá ze dvou desek z polovodičového materiálu – křemíku. Jedna z použitých desek obsahuje atomy boru a druhá obsahuje atomy arsenu. Horní vrstva je v tomto případě charakterizována nadbytkem elektronů (elektronová oblast) a spodní vrstva je charakterizována jejich nedostatkem (tzv. dírová oblast). Přechod elektron-díra je tedy zachován na hranici desky. V důsledku dopadu slunečních paprsků (fotonů) na fotočlánek se desky osvětlí a obě vrstvy spolupůsobí jako elektrody běžné baterie – vzniká elektromotorická síla. Sluneční paprsek vybudí elektrony, které se začnou pohybovat z jedné desky na druhou. Pro odstranění elektrické energie jsou na oba povrchy připájeny tenké vrstvy vodiče a připojeny k zátěži. [1]

Obr. 1 – Fotobuňka solárního panelu

V závislosti na typu fotobuněk mohou být solární panely:

Polykrystalické solární články, ve kterých je polovodič vyráběn polykrystalickou metodou, tato metoda snižuje cenu solárního článku, ale zároveň snižuje jeho provozní účinnost. Účinnost je 17-19%. Jsou častější kvůli optimálnímu poměru účinnosti a ceny

Panely z teluridu kadmia jsou vyráběny na základě filmové technologie. Polovodičová vrstva je nanesena ve vrstvě několika set mikrometrů. Účinnost je 11 %, ale oproti křemíkovým bateriím je watt výkonu levnější o desítky procent;

Panely vyrobené z monokrystalických fotovoltaických článků. Účinnost takových fotočlánků je 20-21%. Současně se cena panelu několikrát zvyšuje, ale plocha fotobuněk pro výrobu stejného množství energie se snižuje. Hotové solární články vyrobené polykrystalickou metodou mají účinnost 13-17% a fotočlánky vyrobené monokrystalickou metodou – účinnost 15-18,5%,

Panely z amorfního křemíku. Mají nejnižší účinnost 4-6%. Zde jsou solární články vyrobeny z amorfního křemíku.

Samotný design solárního panelu je poměrně jednoduchý:

Pouzdro – jehož úkolem je držet konstrukci pohromadě.

Nejzákladnější částí jsou převodníkové bloky. Jedná se o fotobuňku sestávající z polovodičového materiálu, kterým je křemík.

Pokud mluvíme o tom, jak funguje solární baterie, baterie hrají významnou roli. Obvykle se používají dvě baterie. Jeden je hlavní, druhý záložní. Hlavní akumuluje elektřinu a okamžitě ji posílá do elektrické sítě. Druhý akumuluje přebytečnou elektřinu, když napětí začne klesat, a pošle ji do sítě.

Přídavná zařízení. Můžete vybrat ovladače, které jsou zodpovědné za distribuci elektřiny v síti a mezi bateriemi. Zpravidla fungují na principu jednoduchého reostatu. Velmi důležitým doplňkovým prvkem solárního panelu jsou diody. Tento prvek je instalován na každé čtvrté části bloku měniče a chrání konstrukci před přehřátím v důsledku přepětí. Pokud nejsou nainstalovány diody, pak je vysoká pravděpodobnost, že po prvním dešti systém selže. [6]

Solární panely se úspěšně používají v průmyslovém měřítku; na extrémně odlehlých místech, kde lidé nemají vždy možnost se připojit k městské síti; ve vesmírném průmyslu. Jak efektivní je použití solárních panelů v soukromém domě?

Moderní baterie mohou dosáhnout účinnosti 40 %. Podstatnou roli ale hrají vhodné podmínky. Obecně se nejlépe instalují v oblastech, kde je většinu roku slunečné počasí. Rovněž stojí za zvážení zeměpisné šířky, ve které se váš domov nachází, protože při přiblížení k pólům ztrácí sluneční paprsek část své síly. Zároveň, pokud je ve vašem regionu v zimě mnoho slunečných dnů, pak vám solární panely pomohou snížit spotřebu elektřiny z městské sítě. [4]

V západních zemích je móda solární energie diktována spíše starostí o životní prostředí a také cenou elektřiny. V Rusku je situace poněkud odlišná. Ceny elektřiny v zemi nejsou tak vysoké, aby byly solární panely ziskové. Zatím je výhodné používat solární panely pouze tam, kde není síťová elektřina a její realizace je příliš nákladná nebo zcela nemožná.

1. Sokolov, M.M. Využití obnovitelných a netradičních zdrojů energie: učebnice. manuál / M. M. Sokolov; Nižegorsk stát architektura – staví. univ. – N. Novgorod: NNGASU, 2015. – 116 s.

2. R.R. Avezov, A.Yu. Orlov. Solární systémy vytápění a zásobování teplou vodou Tashkent: Fan 1988

3. [Elektronický zdroj]. URL: http://machinepedia.org/index.php?title =Solar_battery (datum přístupu: 18.11.2020)

4. Anakhin N.Yu., Groshev N.G., Onopriychuk D.A. Solární panely – realita nebo fantazie? [Elektronický zdroj] https://cyberleninka.ru/article/n/solnechnye-batarei-realnost-ili-fantastika/viewer (datum přístupu: 18.11.2020)

5. [Elektronický zdroj]. URL: https://mywatt. ru / poleznaya – informaciya / vybor – solnechnyh – batarej – kak – izbezhat – oshibok (datum přístupu: 18.11.2020)

Před časem se myšlenka autonomní elektrifikace zdála nedosažitelná. Nicméně s příchodem sluneční stalo se to více skutečné než fantastické. V Evropě je spousta domů, které jsou „napájeny“ solárními panely. U nás se tento způsob dodávky elektřiny teprve udomácňuje. A musím říct, že velmi úspěšně. Pokud se rozhodnete nainstalovat podobnou strukturu do vaší dachy, pak je čas začít shromažďovat informace o tom, co to je a s čím se jí.

Princip fungování solárních panelů

• Dvě křemíkové destičky jsou potaženy látkami s různými typy vodivosti.
• Když světlo dopadne na jednu z desek, objeví se volné elektrony, které se přesunou do „volných prostor“ druhé desky, to znamená, že vznikne elektrický proud.
• A na místo určení je odeslán tenkými měděnými vodiči.

Typy solárních článků

Dnes jsou z celého sortimentu nejoblíbenější 3 typy baterií vyrobených z křemíku:

1. Monokrystalické baterie

Lze je snadno rozpoznat podle vzhledu: jedná se o panely se zkosenými rohy. Fotobuňky jsou čtvercového tvaru, černé a „vypadají“ v jednom směru.

Dům s monokrystalickými solárními panely na střeše

Účinnost je poměrně vysoká – od 15% do 25%. Takové panely by měl být vždy otočen ke slunci. Pokud je zataženo, slunce zapadlo nebo ještě nevyšlo, výkon bude na minimu.

Polykrystalické baterie

Čtvercové destičky jsou tmavě modré, někdy proložené krystaly křemíku.

Polykrystalické baterie. Fotografie z webu inventhouse.ru.

Oproti prvním mají bоvětší plochy a jsou ideální pro instalaci na velké plochy. Účinnost je nižší – od 12 do 15 %. Ale i přes to jsou to polykrystalické baterie, které budou schopny fungovat i v deštivém dni.

Amorfní silikonové baterie

Tento typ baterie je levnější než předchozí dva. Každý panel je jako film s modrými fotobuňkami.

Amorfní solární články. Fotografie ze solarb.ru.

Jejich účinnost je nízká – asi 6 %. A rozprášené křemíkové vrstvy pod slunečním světlem rychle vyhoří. Dobře ale absorbují rozptýlené světlo a IR paprsky, takže má smysl je instalovat v oblastech, kde je často zataženo.

Co je v ceně

• Panely. Jejich počet, typ a typy připojení se mohou lišit v závislosti na účelu, pro který jsou baterie instalovány;
• Baterie. Potřebné pro skladování solární energie;
• Měnič. Převádí stejnosměrný proud na střídavý proud, který napájí elektrické sítě uvnitř budovy;
• Regulátor nabíjení dobíjecí baterie. Tento prvek je umístěn mezi baterií a panely. Je potřeba zajistit, aby napětí na střídači bylo stabilní;
• Automatická zařízení, konektory, vodiče, spojovací prvky.

Kdo by měl věnovat pozornost solárním panelům

Na otázku, kdo si solární panely do dače nejčastěji kupuje, odpovídají odborníci zcela jednoznačně.

Instalace solárních panelů

Málokdo provede takový nákup z ekologických důvodů. Někdo je přitahován úspora nákladů. Jiní chtějí zajistit, aby jejich domov byl bezpečný autonomní zdroj energie, aby nebyli závislí na rozmarech veřejných služeb (obyvatelé vesnic, kde je elektřina často odpojena nebo elektřina není vůbec).

Mnoho letních obyvatel již dávno vyřešilo problém ekonomického zahradního osvětlení: solární lampy jsou levné, nevyžadují složitou instalaci a vypadají velmi krásně!

Co lze připojit k solární baterii

• 4 úsporné žárovky,
• chladnička s energetickou třídou „A“,
• TV nebo zavlažovací čerpadlo a další zařízení s nízkou spotřebou.

Co hledat při výběru

• Moc. Toto je možná nejdůležitější kritérium výběru. Čím větší je, tím širší je rozsah použití baterie;
• Životnost baterie. Čím větší je kapacita baterie, tím více energie lze uložit v případě nepříznivých dnů;
• Přírodní faktory. Zatažené a deštivé počasí brání efektivnímu fungování baterií. V zimě se energie nestihne akumulovat. V noci je situace stejná;

• Měřítko náměstí pro instalaci;
• Očekávaný zátěž;
• Výkonnostní třída (nejlépe zvolit třídu A, je odolnější);
• Производитель (nejoblíbenější jsou Sanyo, Jinko Solar, Sunpower atd.).

Výhody a nevýhody solárních panelů

K nepochybným plusy Toto vybavení může zahrnovat:

• schopnost mít autonomní zdroj energie;
• úspory na účtech za elektřinu;
• trvanlivost a spolehlivost;
• starost o životní prostředí.

U nás se tento způsob dodávky elektřiny teprve udomácňuje. A musím říct, že velmi úspěšně

• vysoká cena;
• závislost na počasí, denní době a roční době;
• riziko „najetí“ na nekvalitní výrobek a neprofesionální montážní firmy, protože montáž solárních systémů není tak běžná.

• Co je energeticky úsporný dům
• Jak zajistit autonomní dodávku energie na chatě
• Co bychom měli postavit pasivní dům?
• Reakce na globální ekonomickou krizi: RAO UES je na to sama
• Obyčejná známá elektřina
• Jak přežít bez elektřiny v zasněžené vesnici

30 komentářů 5 díky za článek 4 oblíbených 28205 zobrazení
Sdílet odkaz
Kopírovat odkaz
Autor článku:
Moskva 29. května 2017, 09:53
Poděkovat! Poděkoval jsi 1246
Článek přidán do oblíbených
Добавить в избранное
Komentáře ( 29 )
29. května 2017, 16:26

Je s podivem, že na našem webu zatím na toto téma nebyl žádný článek. Je moc dobře, že se objevila.
Dva malé dodatky k „slunečnému“ vyprávění.
Ohledně „starosti o životní prostředí“. Opravdu, pro uživatele takových panelů, přesně pro UŽIVATELE, je s prostředím vše v pořádku. To znamená, že je prakticky bezpečný z jakékoli strany. Při těžbě a čištění základních panelů a většiny křemíku se však spotřebuje mnohem více energie a znečišťování přírody se provádí mnohem nemilosrdněji než například primitivním spalováním uhlí. V ekologii Země jako celku se tedy není třeba mýlit, ale upřímně se podívat technologické pravdě do očí.
Ještě jeden doplněk týkající se výkonových možností takových panelů. Nejlepší modely solárních panelů poskytují instalovaný výkon jeden kilowatt při nasazení panelového pole o velikosti sedmnácti metrů čtverečních. To znamená, že pro použití konvice pro domácnost o výkonu 34 kW byste měli položit 5 metrů čtverečních. metrů panelů. A tato plocha sklonu střechy je docela hodná dače (7xXNUMX metrů.) To jen říká, že je rozumné využívat solární energii na něco důležitějšího, například na napájení automatizace plynového kotle nebo ledničky s potraviny podléhající zkáze.
Děkuji autorovi za článek na avantgardní téma.

1. června 2017, 08:27

Netuším, jak přesně se křemík těží, ale vím z první ruky, jak fungují solární panely. Výrobci tvrdí, že jejich životnost je minimálně 25 let, alespoň to platí pro průmyslové baterie, ale myslím, že ty domácí se příliš neliší. To vyvolává otázku: kolik energie je potřeba k čištění křemíku, aby pokrylo 25 let výroby šetrné k životnímu prostředí? A ještě jedna doplňující otázka. Výroba energie pomocí solárních panelů je nejnákladnější způsob výroby, přesto je v Evropě jedním z nejrozšířenějších a navíc je dotován státem, a to vše proto, že je šetrný k životnímu prostředí. Ukazuje se, že v Evropě nevědí, že tam není cítit ekologie? Nebo neumí počítat? pochybuji však)
Ale cena, ano, je velmi drahá, nevím, jak je to s ruskou realitou, ale v Řecku stojí baterie vyrábějící energii pro jednu ledničku 10 000 eur.

1. června 2017, 10:06

Dovolte mi rozptýlit Světlaniny ROZUMNÉ pochybnosti.
V Evropě si jsou dobře vědomi škod na přírodě, které celý technologický cyklus výroby SAMIM způsobuje. solární články, a proto je na svém kontinentu nevyrábějí a veškerá výroba baterií se přesouvá do Číny. A co se tam děje s prostředím, je všeobecně známo. Mohu vám poslat fotku náměstí Tian Anmen celé v mlze (moje vlastní výroba.)
A ještě jedna věc – o „blokování“ není řeč. Hlavní věcí je získat minci od ekologicky zainteresovaných kupujících za prodej solárních panelů.
Dokonce i slovo „znepokojený“ je vedlejší. Primární je vymývání mozků marketingovými službami světových monopolů té či oné výroby.
Musíme koncepčně přijmout pravdu, že zdroje energie, které ji dávají zdarma, neexistují a existovat nemohou.
Dokonce i větrné turbíny, které působí tak romanticky, generují tak nízkofrekvenční vibrace vzduchu, že vylučují život jakékoli fauny (lidí, ptáků, ryb) ve větrném generátoru. Poloměr těchto limitů je určen výkonem větrného mlýna. U modelu slušné velikosti je to několik set metrů.

1. června 2017, 13:54

Musím říci, že solární panely nevyužívají především ekologicky zainteresovaní kupující, ale průmyslníci, což je ve vyspělých zemích celý průmysl; Druhou kategorií jsou lidé, kteří potřebují autonomii, elektřina není dostupná všude. A teprve potom ekologové a jim podobní a procento této kategorie kupujících je minimální, zelená energie je příliš drahá a málokdo si ji může dovolit.
Telefonovala jsem s manželem, je to odborník. Tvrzení, že solární panely se vyrábějí všude, včetně Evropy. Ty instalované v jeho parku jsou vyrobeny v Řecku, konkrétně v oblasti zvané Peloponizo. Jeho další park s větrnými turbínami se nachází nedaleko našeho města, na malé hoře, téměř uprostřed lesa. Vydláždili tam cestu, vyklidili prostor, udělali plot a je to, poblíž je les s ptáky, kozami pasoucími se ovcemi a z nějakého důvodu nikdo netrpí) Několikrát do roka otevřou plot a pustí kozy a ovce tam, vyčisti trávu, dokud nebude vysoká, než větrné mlýny). Kapacita parku je 5 šest set, celkem 3 megawatty. Každý rok do parku přicházejí školáci a mají lekce o zelené energii. Poflakují se tam skoro celý den, nejdřív v samotném parku, pak v lese kolem. A zatímco jsou všichni živí a zdraví, za 15 let provozu parku nikdo neomdlel.
O ekologii. Narodil jsem se a vyrostl v Mariupolu, ve městě hutníků, kde téměř polovina pracujícího obyvatelstva pracovala v hutních závodech. To je pravda, v množném čísle byly 3 továrny a vyráběly všechno – od vidlic po tanky. Pokud někdo v těch místech byl, pak ví, že u vchodu viděl nad městem vznášet se obrovskou pestrobarevnou houbu. Sníh nebyl bílý, byl pokrytý sazemi. Azovské moře vypadalo po umytí jako miska se špinavou vodou, kalné, až v Řecku jsem se dozvěděl, že moře má být průhledné. Takže Čína je od nás stále daleko)

1. června 2017, 15:31

Vaše informace jsou SKVĚLÉ. zajímavý. Zjistěte, co je šest set. Řekněme, že veřejně dostupným standardem je 18metrový stožár s průměrem lopatky 10 metrů, který produkuje 18 kW.
Proto mám o zařízení 600 kW mimořádný zájem.

1. června 2017, 17:22

Můžu vás domluvit s vaším manželem, i když nemluví rusky. Šest stovek za průmyslový park je v průmyslových parcích maličkost, točny na výšku jeden a dva 18 metru nepřipadají v úvahu, dokonce i měřicí přístroje jsou instalovány na 30metrových věžích. Samozřejmě jsou menší gramofony, padesátky a manžel má několik projektů za padesát, ale většinou nejsou z dobrého života, to když nejsou peníze na výkonnější gramofon. Řekněme, že projekt na 5 šest set metrů čtverečních stál 4 a půl milionu (realita roku 2003), kdyby nebylo dost peněz, bylo by to rozděleno na 20-30 padesát. Nebo, jako možnost, jsou instalovány pro autonomii, viděl jsem jich hodně v Bulharsku. No tak nějak

1. června 2017, 19:11

Na větrné Řecko jsem neměl „štěstí“. Byl jsem na Rhodosu a na Korfu a z Korfu přes Ioanninu jsem procestoval půlku země do Meteory – a ani jednou inženýrovo oko nezahlédlo větrné mlýny. Čte váš manžel anglicky? Pokud ANO, napsal bych mu krátký dopis o jeho parku. Pak bychom to mohli říct našim obyvatelům sedmi dacha.