امکانات تغییر به منابع انرژی جایگزین چندین دهه است که توسط شرکت های علاقه مند به نمایندگی از صنعت انرژی مورد توجه قرار گرفته و تا حدی اجرا شده است. هزینه های بالای معرفی سیستم های تامین انرژی جدید هنوز به بسیاری از زمینه های این صنعت اجازه توسعه موفقیت آمیز را نداده است، اما استثناهایی نیز وجود دارد که شامل مولدهای انرژی خورشیدی می شود.
در انواع مختلف، از این نوع پاورها در زمینه های تخصصی استفاده می شود و در سال های اخیر جایگاه خود را در منبع تغذیه خصوصی باز کرده است. فرمت بهینه برای اجرای فنی باتری خورشیدی، پنل روی سلول های فوتوالکترونیک است که فضای زیادی را اشغال نمی کند، اما در عین حال انرژی مصرف کننده را به میزان مشخصی تامین می کند.
مروری بر فناوری
انواع پدیده های طبیعی را می توان به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار داد - از جریان باد گرفته تا جریان آب. البته وانرژی خورشید به عنوان منبع طبیعی نور و گرما نمی تواند جز منبعی برای تبدیل به الکتریسیته معمولی در نظر گرفته شود. به هر حال، روشنایی انرژی در یک روز صاف می تواند به 1020 W/m2 برسد، و این یک پتانسیل محسوس است که ممکن است کاربرد عملی پیدا کند. تنها اجرای تکنولوژیکی فرآیند تبدیل و تحویل انرژی باقی می ماند. این همان چیزی است که پنل های خورشیدی برای آن استفاده می شود.
ماژول های این نوع به طور جامع وظایف به دست آوردن، تثبیت و تجمع نور خورشید را انجام می دهند. در مراحل بعدی، وظایف تبدیل، انباشت و توزیع آن در بین مصرف کنندگان حل می شود. تا به امروز، وظایف اصلی انرژی خورشیدی نه در سازماندهی فنی و ساختاری فرآیندهای فوق، بلکه در بهینه سازی فناوری به منظور افزایش عملکرد محصولات آن است.
طراحی پانل
در یک مفهوم کلی، چنین دستگاهی گیرنده و انباشت کننده انرژی خورشیدی است. با این حال، تعمیر و نگهداری آن از یک گروه کامل از قطعات، از جمله باتری ها، مبدل های الکتریکی، فیوزها، تنظیم کننده های برق، مکانیک برای کنترل موقعیت پانل و غیره استفاده می کند.
اما در هر مورد، سیستم پنل خورشیدی بر اساس عملکرد یک عنصر اصلی است - ماژولی که مستقیماً انرژی خورشیدی را دریافت می کند. در رایج ترین نسخه، این ویفرهای سیلیکونی تک یا پلی کریستالی هستند که در زمینه شبیه یک کیک چند لایه هستند. این به اصطلاح استسلول های فتوولتائیک که موقعیت دقیق اتم ها را فراهم می کنند، که به نوبه خود در فرآیندهای تبدیل انرژی نقش دارند.
طبقه بندی پنل های خورشیدی بر اساس نوع سلول های خورشیدی
همانطور که فناوری های ساخت صفحات برای دریافت انرژی خورشیدی تکامل یافته است، متخصصان موادی را برای ساخت آنها آزمایش کرده اند و راه حل های بهینه را تعیین می کنند. تا به امروز، باتری های این نوع از عناصر زیر تولید می شوند:
- ویفرهای چند بلوری سیلیکونی. ساختار این ماده توسط گروهی از گریتینگ های سیلیکونی تک کریستالی تشکیل شده است که امکان جبران اتلاف انرژی در لبه های سازه را فراهم می کند، همانطور که در پانل های تک کریستالی وجود دارد. در نتیجه، با عمر مفید دستگاه تا 25 سال، راندمان به 15 درصد می‌رسد.
- پانل های روی سیلیکون پلی کریستالی. جایگزین دیگری برای پنل های خورشیدی تک کریستالی ساده. باتری بر این اساس بهره وری کمتری دارد، اما هزینه آن بسیار کمتر است و فرصت های بیشتری را برای طراحی اشکال مختلف ساخت و ساز و جهت گیری آن می دهد.
- پانل های سیلیکونی آمورف. همچنین یک گزینه کم مصرف است، اما همچنین مقرون به صرفه ترین است. برای مصرف کنندگان با نیازهای کم انرژی، یک راه حل کاملا قابل قبول.
- دستگاه های تلورید کادمیوم. این ماده به طور گسترده در توسعه سلول های فتوولتائیک فیلم استفاده می شود که ضخامت لایه نیمه هادی آن صدها میکرومتر است. تلورید کادمیوم دارای عملکرد متوسط تولید برق است، اما خود فرآیند تولیدبرق در این مورد ارزان تر از پانل های سیلیکونی استاندارد خواهد بود.
- باتری های مبتنی بر نیمه هادی CIGS. در این مورد، ترکیبی از چندین ماده - گالیم، سلنیوم، ایندیم و مس استفاده می شود. همچنین از یک فاکتور شکل فیلم استفاده می‌کند، اما با عملکرد بالاتر نسبت به نمونه‌های تلورید کادمیوم.
دستگاه چگونه کار می کند
پس از دریافت انرژی خورشیدی، بسته به راه حل طراحی، روند بعدی عملیات سیستم می تواند بر اساس طرح های مختلف رخ دهد. به طور عمده دو راه برای استفاده از تجهیزات وجود دارد:
- الکتریسیته تولید شده در بسته باتری متصل ذخیره می شود و به طور موازی توسط مصرف کنندگان مصرف می شود.
- در مسیر پنل تا بسته باتری، یک اینورتر تعبیه شده است که مصرف انرژی را تنظیم می کند. طرح مشابهی در مواردی استفاده می شود که باتری-پانل خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی کمکی عمل می کند که تنها بخشی از نیاز مصرف کننده به برق را پوشش می دهد.
در هر دو مورد باید یک مدار الکتریکی با امکان معرفی فتوسل های خورشیدی سازماندهی شود. پیکربندی اتصال می تواند سریال یا موازی باشد. متوسط ولتاژ ورودی می تواند 180-354 ولت در رابطه با سیستم های خانگی باشد. بار در این مورد 5 A است.
پیاده سازی سیستم مدیریت
توسعه فعال باتری های خورشیدی در طول دوره معرفی گسترده میکروکنترلرهای کنترلی در مجتمع رخ داد.فرآیندهای تولید در حال حاضر، از چنین دستگاه هایی برای خودکارسازی عملیات های مختلف در حوزه خانگی نیز استفاده می شود - کافی است به سیستم های هشدار و مکانیک کنترل درب گاراژ توجه کنید.
با توجه به پانل های خورشیدی، از کنترل کننده هایی با سنسورهای خازنی استفاده می شود که نه تنها امکان نظارت بر پارامترهای عملکرد اجزای عملکردی، بلکه همچنین کنترل فرآیند شارژ باتری های پانل های خورشیدی را فراهم می کند. کنترل‌کننده‌ها در سطح پایه کلیدهای مدار، وریستورها و فیوزها را کنترل می‌کنند، اما می‌توانند در فرآیندهای تغییر پارامترهای جریان مستقیم تامین‌کننده مصرف‌کنندگان نهایی نیز مشارکت داشته باشند.
نکاتی در مورد استفاده از پانل ها
هنگام خرید باتری خورشیدی، توصیه می شود یک ممیزی جامع از تمام اجزای آن، به ویژه فتوسل ها انجام دهید، زیرا کوچکترین آسیب یا نقص کارخانه می تواند عملکرد کل سیستم را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. همچنین، در طول مراحل نصب، باید حداکثر دقت را انجام داد، زیرا ساختار شکننده است و بدون حفاظت خاص ممکن است آسیب ببیند.
نصب یک باتری خورشیدی پانل روی یک پایه مخصوص آماده شده با آهن لحیم کاری کم ولتاژ انجام می شود. مهم است که قسمت جلویی در هر صورت توسط درختان و سایر اجسام بلند پوشیده نشود. برای کنترل، یک کابینت مخصوص با اتوماسیون و بلوک های کاربردی ارائه شده است. از آن تا سقفی که پانل نصب شده است، باید یک مسیر منبع تغذیه ایزوله ارتباطی گذاشته شود.
چگونه درست کنیمپنل خورشیدی DIY؟
مناسب ترین طرح خانگی از قاب چوبی و عناصر پلکسی ساخته شده است. می توان از یک تخته نئوپان به عنوان پایه پانل استفاده کرد که لبه های آن به صورت کناره ها با میله ای به ضخامت 1-3 سانتی متر تشکیل شده است. قطعات پلکسی با اندازه کوچک بر روی سطح قرار داده شده و مطابق با چسب روی چسب ثابت می شوند. اصل لانه زنبوری سپس ساختار را می توان با شیشه جامد بسته و آن را در امتداد خطوط کناره ها محکم کرد.
پنل خورشیدی نیز باید نصب شود. با دستان خود، این کار بر روی یک پایه فلزی پشتیبان با قابلیت چرخش انجام می شود. برای آن می توانید یک پایه قاب با مکانیزم محرک برای چرخش در محدوده مورد نظر تهیه کنید. در این مورد باید بار روی پوشش سقف نیز در نظر گرفته شود. مطلوب است که پایه نگهدارنده پانل به طور مستقیم از طریق سقف به سیستم رافت متصل شود. در مرحله آخر، لازم است پانل را از طریق هادی ها با باتری با توان مورد نیاز وصل کرده و در صورت لزوم یک اینورتر به شبکه برق وارد کنید تا ولتاژ ورودی تبدیل شود.
مزایای پنل های خورشیدی
فناوری های تولید برق مبتنی بر اصول تبدیل انرژی خورشیدی، علیرغم تعدادی از مشکلات عملیاتی، مزایای زیادی را برای کاربر نهایی فراهم می کند. به طور خاص، ساده‌ترین پنل خورشیدی تک کریستالی 100 واتی می‌تواند یک بسته باتری 12 ولتی را به صورت رایگان شارژ کند. اما حتی چنین عناصری نیز به تدریج به گذشته تبدیل می‌شوند و با باتری قدرتمند جایگزین می‌شوند.ژنراتورهایی که قادر به خدمت رسانی به سیستم برق خانه هستند و فقط به هزینه های تعمیر و نگهداری نیاز دارند. در عین حال، می توانیم در مورد پاکیزگی محیطی منبع برق و استقلال صحبت کنیم.
چشم انداز توسعه فناوری
یک گام اساسی در توسعه سیستم انرژی خورشیدی، ظهور منابع انرژی جایگزین با ولتاژ تا 220 ولت بود. تا کنون، چنین سیستم هایی هنوز در مرحله طراحی مفهومی هستند، اما در آینده، موضوع برای بهینه سازی فرآیندهای کسب انرژی اولیه وارد بخش تولید انبوه می شوند.
عمده ترین مشکلاتی که طراحان با آن مواجه هستند، تجمع یکنواخت پتانسیل انرژی و کاهش عوامل وابستگی ژنراتورها به شرایط خارجی است. به عنوان مثال، راندمان پایین پنل های خورشیدی برای یک خانه در سطح 15-20٪ تا حد زیادی به دلیل عوامل آب و هوای بد مشروط است، زمانی که عرضه انرژی به حداقل می رسد.
نتیجه گیری
اگر صحبت در مورد تامین انرژی یکپارچه یک خانه خصوصی با انرژی خورشیدی خیلی زود است، پوشش نیازهای فردی شارژ دستگاه های کم مصرف یا حفظ کارایی دستگاه های روشنایی با چنین وسایلی کاملاً واقع بینانه است. علاوه بر این، تولید کنندگان روسی به طور فعال در توسعه این منطقه مشارکت دارند و محصولات خود را با کیفیت قابل قبول ارائه می دهند.
برخی از شرکت ها پانل های خورشیدی را از پانل های چینی با هزینه کم در سطح 3-5 هزار روبل مونتاژ می کنند ، اما کاملاً پیشرفت های خودشان نیز ظاهر می شود. به رهبران بازار داخلی در اینطاقچه را می توان به شرکت "کوانتوم"، هول سولار و "سولنچنی وتر" نسبت داد. امکانات این شرکت ها نه تنها سیستم های کم مصرف، بلکه راه حل های موثری برای عملیات صنعتی تولید می کند.
