Solární panely jsou považovány za velmi účinný a ekologický zdroj elektrické energie. V posledních desetiletích si tato technologie získává oblibu po celém světě a motivuje mnoho lidí k přechodu na levné obnovitelné zdroje energie. Účelem tohoto zařízení je přeměnit energii světelných paprsků na elektrický proud, který lze využít k napájení nejrůznějších domácích i průmyslových zařízení.
Vlády mnoha zemí přidělují obrovské částky rozpočtových prostředků a sponzorují projekty, které jsou zaměřeny na rozvoj solárních elektráren. Některá města plně využívají elektřinu, kterou získávají ze slunce. V Rusku se tato zařízení často používají k poskytování elektřiny do předměstských a soukromých domů jako vynikající alternativa k centralizovaným službám dodávky energie. Stojí za zmínku, že princip fungování solárních panelů pro domácnost je poměrně komplikovaný. Dále se podrobně podíváme na to, jak solární panely pro domácnost fungují.
Trocha historie
První pokusy o využití solární energie k výrobě elektřiny byly učiněny již v polovině dvacátého století. V té době se přední země světa pokoušely vybudovat účinné tepelné elektrárny. Koncept tepelné elektrárny zahrnuje použití koncentrovaného slunečního světla k ohřevu vody na páru, která zase roztáčí turbíny elektrického generátoru.
Protože takové elektrárny využívaly koncept transformace energie, jejich účinnost byla minimální. Moderní zařízení přímo přeměňují sluneční paprsky na proud díky koncepci fotoelektrického jevu.
Moderní princip solární baterie objevil již v roce 1839 fyzik jménem Alexander Becquerel. V roce 1873 byl vynalezen první polovodič, který umožnil uvést princip solární baterie do praxe.
Princip činnosti
Jak již bylo zmíněno dříve, princip činnosti spočívá v účinku polovodičů. Křemík je jedním z nejúčinnějších polovodičů, které v současnosti lidstvo zná.
Při zahřívání solárního článku (horní křemíkový plátek konvertorového bloku) se uvolňují elektrony z atomů křemíku, načež jsou zachyceny atomy spodního plátku. Podle fyzikálních zákonů mají elektrony tendenci se vracet do své původní polohy. V souladu s tím se elektrony ze spodní desky pohybují podél vodičů (spojovacích drátů), vydávají svou energii k nabíjení baterií a vracejí se na horní desku.
Účinnost solárních článků vytvořených metodou depozice monokrystalického křemíku je výrazně vyšší, protože v této situaci mají krystaly křemíku méně hran, což umožňuje pohyb elektronů v přímce.
Zařízení
Konstrukce solární baterie je velmi jednoduchá.
Konstrukce zařízení je založena na:
- tělo panelu;
- konverzní bloky;
- akumulátory;
- přídavná zařízení.
Tělo plní pouze funkci držení konstrukce pohromadě, nemá žádné jiné praktické využití.
Hlavními prvky jsou konvertorové bloky. Jedná se o fotobuňku, sestávající z polovodičového materiálu, kterým je křemík. Dá se říci, že solární baterie se skládají z rámu a dvou tenkých vrstev křemíku, které je možné nanášet na povrch, a to jak monokrystalickou, tak polykrystalickou metodou, jejíž zařízení a princip fungování jsou vždy stejné.
Cena baterie, stejně jako její účinnost, závisí na způsobu aplikace křemíku. Pokud je křemík aplikován monokrystalickým způsobem, pak bude účinnost baterie co nejvyšší, stejně jako náklady.
Pokud mluvíme o tom, jak funguje solární baterie, pak bychom neměli zapomínat na baterie. Obvykle se používají dvě baterie. Jeden je hlavní, druhý záložní. Hlavní akumuluje elektřinu a okamžitě ji posílá do elektrické sítě. Druhý akumuluje přebytečnou elektřinu a při poklesu napětí ji posílá do sítě.
Mezi přídavnými zařízeními lze rozlišit ovladače, které jsou zodpovědné za distribuci elektřiny v síti a mezi bateriemi. Zpravidla fungují na principu jednoduchého reostatu.
Diody jsou velmi důležité solární prvky. Tento prvek je instalován na každé čtvrté části bloku převodníku a chrání konstrukci před přehřátím v důsledku přepětí. Pokud diody nejsou nainstalovány, pak je vysoká pravděpodobnost, že po prvním dešti systém selže.
Jak se připojit
Jak již bylo zmíněno, zařízení solární baterie je poměrně komplikované. Správné schéma solární baterie pomůže dosáhnout maximální účinnosti. Měničové jednotky je nutné zapojit metodou paralelní série, která vám umožní získat optimální výkon a nejúčinnější napětí v elektrické síti.
Odrůdy solárních panelů
Existuje několik typů fotočlánků pro solární baterie, které se liší strukturou krystalů křemíku.
Existují tři typy fotobuněk:
- polykrystalické;
- monokrystalický;
- amorfní.
První typ panelu je levnější, ale méně účinný, protože pokud je křemík nanesen polykrystalickým způsobem, pak se elektrony nemohou pohybovat přímočaře.
Monokrystalové solární články se vyznačují maximální účinností, která dosahuje 25 %. Náklady na takové baterie jsou vyšší, ale pro získání 1 kilowattu je potřeba podstatně menší plocha fotočlánků než při použití polykrystalických panelů.
Flexibilní solární články jsou vyrobeny z amorfního křemíku, ale jejich účinnost je nejnižší a činí 4-6%.
Výhody a nevýhody
Hlavní výhody solárních panelů:
- sluneční energie je zcela zdarma;
- umožnit příjem elektřiny šetrné k životnímu prostředí;
- rychle splatit;
- jednoduchá instalace a princip ovládání.
- vysoká cena;
- pro uspokojení potřeb malé rodiny v oblasti elektřiny je zapotřebí dostatečně velká plocha fotobuněk;
- účinnost výrazně klesá při zatažené obloze.
Jak dosáhnout maximální účinnosti
Při nákupu solárních panelů do vašeho domova je velmi důležité vybrat takové provedení, které dokáže zajistit vašemu domovu dostatečný výkon. Předpokládá se, že účinnost solárních panelů za oblačného počasí je přibližně 40 wattů na metr čtvereční za hodinu. Ve skutečnosti je při oblačném počasí světelný výkon na úrovni země přibližně 1 wattů na metr čtvereční, ale 200 % slunečního záření tvoří infračervené záření, na které solární panely nejsou citlivé. Rovněž stojí za zvážení, že účinnost baterie zřídka přesahuje 40 %.
Někdy může energie z intenzivního slunečního záření dosáhnout 500 W na metr čtvereční, ale při výpočtu stojí za to vzít v úvahu minimální ukazatele, díky nimž bude autonomní napájecí systém nepřerušovaný.
Každý den svítí slunce v průměru 9 hodin, vezmeme-li roční průměr. Za jeden den je metr čtvereční plochy konvertoru schopen vyrobit 1 kilowatt elektřiny. Pokud obyvatelé domu spotřebují přibližně 20 kilowattů elektřiny za den, pak by minimální plocha solárních panelů měla být přibližně 40 metrů čtverečních.
Takový ukazatel spotřeby elektřiny je však v praxi vzácný. Zpravidla nájemníci spotřebují do 10 kW za den.
Pokud mluvíme o tom, zda solární panely fungují v zimě, pak stojí za to připomenout, že v tomto ročním období se doba denního světla výrazně zkracuje, ale pokud systém vybavíte výkonnými bateriemi, měla by být energie přijatá za den dostatečné, s ohledem na přítomnost záložní baterie.
Při výběru solární baterie je velmi důležité věnovat pozornost kapacitě baterií. Pokud potřebujete solární panely fungující v noci, pak hraje prim kapacita záložní baterie. Zařízení musí být také odolné vůči častému dobíjení.
Navzdory skutečnosti, že náklady na instalaci solárních panelů mohou přesáhnout 1 milion rublů, náklady se vrátí během několika let, protože solární energie je zcela zdarma.
