De mogelijkheden om over te stappen op alternatieve energiebronnen worden al tientallen jaren overwogen en gedeeltelijk geïmplementeerd door geïnteresseerde bedrijven die de energiesector vertegenwoordigen. Door de hoge kosten van de introductie van nieuwe energievoorzieningssystemen hebben veel gebieden van deze industrie zich nog niet succesvol kunnen ontwikkelen, maar er zijn ook uitzonderingen, waaronder zonne-energiegeneratoren.
In verschillende variaties worden dergelijke voedingen gebruikt in gespecialiseerde gebieden en hebben ze de afgelopen jaren hun plaats gevonden in de particuliere stroomvoorziening. Het optimale formaat voor de technische implementatie van een zonnebatterij is een paneel op foto-elektronische cellen, dat niet veel ruimte in beslag neemt, maar tegelijkertijd de consument voorziet van een bepaalde hoeveelheid energie.
Technologieoverzicht
Een verscheidenheid aan natuurlijke fenomenen kan worden gebruikt als energiebron - van wind tot waterstroom. Natuurlijk, enDe energie van de zon, als natuurlijke bron van licht en warmte, kan niet anders dan worden beschouwd als een bron voor omzetting in gewone elektriciteit. Trouwens, de energieverlichting op een heldere dag kan 1020 W/m bereiken, en dit is een tastbaar potentieel dat heel goed praktische toepassing kan vinden. Het blijft alleen om het proces van energieconversie en levering technologisch te implementeren. Hier worden zonnepanelen voor gebruikt.
Modules van dit type voeren de taken van het verkrijgen, stabiliseren en accumuleren van zonlicht volledig uit. In de volgende fasen worden de taken van transformatie, accumulatie en distributie onder consumenten opgelost. Tot op heden liggen de belangrijkste taken van zonne-energie niet zozeer in de technische en structurele organisatie van bovengenoemde processen, maar in het optimaliseren van de technologie om de prestaties van haar producten te verhogen.
Paneelontwerp
In algemene zin is zo'n apparaat een ontvanger en accumulator van zonne-energie. Het onderhoud ervan maakt echter gebruik van een hele groep componenten, waaronder batterijen, elektrische omvormers, zekeringen, stroomregelaars, mechanica om de positie van het paneel te regelen, enz.
Maar in elk geval is het zonnepaneelsysteem gebaseerd op de functie van één hoofdelement - een module die direct zonne-energie ontvangt. In de meest voorkomende versie zijn dit silicium mono- of polykristallijne wafels, die in de context lijken op een meerlaagse cake. Dit is de zogenaamdefotovoltaïsche cellen die zorgen voor een nauwkeurige positionering van atomen, die op hun beurt betrokken zijn bij energieconversieprocessen.
Indeling van zonnepanelen naar type zonnecel
Naarmate de technologieën voor het vervaardigen van platen voor het ontvangen van zonne-energie zijn geëvolueerd, hebben specialisten geëxperimenteerd met materialen voor de vervaardiging ervan en hebben ze de optimale oplossingen bepaald. Tot op heden worden batterijen van dit type geproduceerd uit de volgende elementen:
- Silicium multikristallijne wafels. De structuur van het materiaal wordt gevormd door een groep monokristallijne siliciumroosters, waardoor het mogelijk is om energieverliezen aan de randen van de structuur te compenseren, zoals het geval is bij monokristallijne panelen. Als resultaat bereikt de efficiëntie 15% met een levensduur van het apparaat tot 25 jaar.
- Panels op polykristallijn silicium. Een ander alternatief voor eenvoudige monokristallijne zonnepanelen. Een batterij op deze basis is minder productief, maar kost veel minder en geeft meer mogelijkheden voor het ontwerpen van verschillende constructievormen en de oriëntatie ervan.
- Amorf silicium panelen. Het is ook een optie met laag energieverbruik, maar het is ook de meest betaalbare. Voor consumenten met een lage energiebehoefte een perfect acceptabele oplossing.
- Cadmiumtelluride-apparaten. Dit materiaal wordt veel gebruikt bij de ontwikkeling van fotovoltaïsche filmcellen, waarvan de dikte van de halfgeleiderlaag honderden micrometers is. Cadmiumtelluride heeft gemiddelde prestaties op het gebied van stroomopwekking, maar het opwekkingsproces zelfelektriciteit is in dit geval goedkoper dan standaard siliciumpanelen.
- Batterijen op basis van CIGS-halfgeleider. In dit geval wordt een combinatie van verschillende materialen gebruikt - gallium, selenium, indium en koper. Het gebruikt ook een filmvormfactor, maar met hogere prestaties dan tegenhangers van cadmiumtelluride.
Hoe het apparaat werkt
Na ontvangst van zonne-energie kan het verdere verloop van de systeemwerking volgens verschillende schema's plaatsvinden, afhankelijk van de ontwerpoplossing. Er zijn hoofdzakelijk twee manieren om de apparatuur te gebruiken:
- De opgewekte elektriciteit wordt opgeslagen in het aangesloten accupakket en parallel verbruikt door consumenten.
- Op de weg van het paneel naar het batterijpakket is een omvormer geïnstalleerd die het energieverbruik regelt. Een soortgelijk schema wordt gebruikt in gevallen waarin het zonnebatterijpaneel fungeert als een hulpstroombron die slechts een deel van de elektriciteitsbehoefte van de consument dekt.
In beide gevallen moet een elektrisch circuit worden georganiseerd met de mogelijkheid om fotocellen op zonne-energie te plaatsen. De verbindingsconfiguratie kan serieel of parallel zijn. De gemiddelde ingangsspanning kan 180-354 V zijn met betrekking tot huishoudelijke systemen. De belasting is in dit geval 5 A.
Implementatie van het managementsysteem
Actieve ontwikkeling van zonnebatterijen vond plaats tijdens de periode van wijdverbreide introductie van controlemicrocontrollers in complexeproductieprocessen. Op dit moment worden dergelijke apparaten ook gebruikt om verschillende handelingen in de huiselijke sfeer te automatiseren - het volstaat om de alarmsystemen en de mechanica van de garagedeur op te merken.
Met betrekking tot zonnepanelen worden controllers met capacitieve sensoren gebruikt, die het niet alleen mogelijk maken om de werkingsparameters van functionele componenten te bewaken, maar ook om het proces van het opladen van de batterijen van zonnepanelen te regelen. Controllers op het basisniveau bewaken stroomonderbrekers, varistors en zekeringen, maar kunnen ook deelnemen aan de processen van het wijzigen van de parameters van de gelijkstroom leverende eindgebruikers.
Tips voor het gebruik van panelen
Bij de aankoop van een zonnebatterij is het raadzaam om een uitgebreide audit uit te voeren van alle componenten, en vooral van de fotocellen, omdat de geringste schade of fabrieksfout de prestaties van het hele systeem radicaal kan beïnvloeden. Ook moet tijdens het installatieproces maximale zorg worden besteed, aangezien de structuur kwetsbaar is en zonder speciale bescherming kan worden beschadigd.
De montage van een zonnebatterij van het paneeltype gebeurt op een speciaal voorbereide basis met een laagspanningssoldeerbout. Het is belangrijk dat het voorste deel in ieder geval niet wordt afgedekt door bomen en andere hoge objecten. Voor de besturing is een speciale kast met automatisering en functieblokken voorzien. Van daaruit naar het dak waar het paneel is geïnstalleerd, moet een geïsoleerde voedingsroute voor communicatie worden gelegd.
Hoe te makenDIY zonnepaneel?
Het meest geschikte zelfgemaakte schema is gemaakt van een houten frame en plexiglas elementen. Als basis van het paneel kan een spaanplaat worden gebruikt, waarvan de randen in de vorm van zijkanten worden gevormd met een staaf van 1-3 cm dik. Fragmenten van klein plexiglas worden op het oppervlak gelegd en op lijm bevestigd volgens de honingraat principe. Vervolgens kan de structuur worden gesloten met massief glas en stevig worden vastgezet langs de contouren van de zijkanten.
Het zonnepaneel moet ook worden geïnstalleerd. Met uw eigen handen gebeurt dit op een ondersteunende metalen basis met de mogelijkheid om te draaien. Hiervoor kunt u een framebasis voorbereiden met een aandrijfmechanisme om in het gewenste bereik te draaien. Hierbij moet ook rekening gehouden worden met de belasting van de dakbedekking. Het is wenselijk dat de ondersteunende basis van het paneel rechtstreeks via het dak is verbonden met het spantensysteem. In de laatste fase is het noodzakelijk om het paneel via geleiders met een batterij met het vereiste vermogen aan te sluiten en, indien nodig, een omvormer in het elektriciteitsnet te introduceren om de ingangsspanning om te zetten.
De voordelen van zonnepanelen
Elektriciteitsopwekkingstechnologieën gebaseerd op de principes van zonne-energieconversie bieden de eindgebruiker vele voordelen, ondanks een aantal operationele problemen. Met name het eenvoudigste eenkristal-zonnepaneel van 100 W kan gratis een batterijpakket van 12 V opladen, maar zelfs dergelijke elementen behoren stilaan tot het verleden en worden vervangen door krachtigegeneratoren die in staat zijn om het elektriciteitssysteem van het huis te bedienen, waarvoor alleen onderhoudskosten nodig zijn. Tegelijkertijd kunnen we praten over de milieuzuiverheid van de stroombron en autonomie.
Vooruitzichten voor de ontwikkeling van technologie
Een fundamenteel belangrijke stap in de ontwikkeling van het zonne-energiesysteem was de opkomst van alternatieve stroombronnen met spanningen tot 220 V. Tot nu toe bevinden dergelijke systemen zich nog in de conceptuele ontwerpfase, maar in de toekomst zullen om de processen voor het verkrijgen van initiële energie te optimaliseren, zullen ze het massaproductiesegment betreden.
De belangrijkste problemen waarmee ontwerpers worden geconfronteerd, zijn de uniforme accumulatie van energiepotentieel en het verminderen van de factoren van de afhankelijkheid van generatoren van externe omstandigheden. Het lage rendement van zonnepanelen voor een huis op het niveau van 15-20% is bijvoorbeeld grotendeels te wijten aan de factoren van voorwaardelijk slecht weer, wanneer de energievoorziening wordt geminimaliseerd.
Conclusie
Als het te vroeg is om te praten over de geïntegreerde energievoorziening van een privéwoning met zonne-energie, dan is het redelijk realistisch om te voorzien in de individuele behoeften van het opladen van apparaten met een laag vermogen of het op peil houden van de efficiëntie van verlichtingsapparaten. Bovendien zijn Russische fabrikanten actief betrokken bij de ontwikkeling van dit gebied en bieden ze hun producten van acceptabele kwaliteit aan.
Sommige bedrijven assembleren zonnepanelen van Chinese panelen tegen lage kosten op het niveau van 3-5 duizend roebel, maar er verschijnen ook volledig hun eigen ontwikkelingen. Aan de leiders van de binnenlandse markt in deze:Niche kan worden toegeschreven aan het bedrijf "Quantum", Hevel Solar en "Solnechny Veter". De faciliteiten van deze ondernemingen produceren niet alleen systemen met een laag vermogen, maar ook effectieve oplossingen voor industrieel gebruik.
