Sonkragbattery - die kombinasie van foto-elektriese omskakelaars (fotocelle) - halfgeleiertoestelle wat sonenergie direk in direkte elektriese stroom omskakel, in teenstelling met sonversamelaars wat verwarmingsmateriaal vervaardig.
Verskeie toestelle wat die omskakeling van sonstraling in termiese en elektriese energie toelaat, is die onderwerp van die studie van sonenergie (van Helios Greek. Ήλιος, Helios - Sun). Die produksie van fotovoltaïese selle en sonkollektors ontwikkel in verskillende rigtings. Sonpanele is beskikbaar in verskillende groottes: van ingeboude mikroberekenaars tot motors op dakke en geboue.
Storie
In 1842 ontdek Alexander Edmond Becquerel die effek van die omskakeling van lig in elektrisiteit. Charles Fritts het selenium begin gebruik om lig in elektrisiteit te omskep. Die eerste prototipes van sonpanele is geskep deur die Italiaanse fotochemikus Giacomo Luigi Chamican.
Op 25 Maart 1948 kondig kundiges van Bell Laboratories die skepping van die eerste sonkragpanele op silikon aan om elektriese stroom te produseer. Hierdie ontdekking is gemaak deur drie werknemers van die onderneming: Calvin Souther Fuller (Calvin Souther Fuller), Daryl Chapin (Daryl Chapin) en Gerald Pearson (Gerald Pearson). Reeds na tien jaar, op 17 Maart 1958, is die satelliet met die gebruik van sonkragbatterye, die Avangard-1, in die VSA gelanseer. Op 15 Mei 1958 is die satelliet met die gebruik van sonkragbatterye, Sputnik-3, ook in die USSR gelanseer.
Wat u moet weet oor sonpanele
“Sonbattery” is 'n uitdrukking wat impliseer 'n stel verskillende soncelle, waarvan die basis halfgeleiermateriaal is wat die son se energie direk in gelykstroom omskakel. Hierdie prosedure word die foto-elektriese effek genoem. Nadat die beheer van hierdie mikrofisiese verskynsel op laboratoriumvlak bemeester is, het die bedryf ook die produksie van silikon-sonmodules bemeester. Doeltreffendheid van sonpanele - 18-22%. Die fotoselle se verbinding is seriaal en parallel.
Die raam waarop dit geleë is, is van dielektriese materiaal.
Die skema vir die aansluiting van sonpanele vir 'n somerhuis en 'n privaat huis. Die korrekte werking van die stelsel word beïnvloed deur die korrekte seleksie van alle komponente van die kragsentrale. Die gehalte van die modules waaruit die sonbattery bestaan, hang af van die suksesvolle voltooiing van die pad wat deur fotone vanaf die son na die aarde gereis is.
Nadat hulle in hierdie strik geval het vir ligstraling, word hulle deel van 'n elektriese stroombaan met gelykstroom. Afhangend van die taak, word die opgehoopte energie in die batterye opgehoop of dit word omgeskakel in 'n wisselstroom wat 220 V-aansluitings bevat
Tipes sonpanele
Op grond van die tipe wat gebruik word vir die vervaardiging van silikon-halfgeleiers, word sonpanele-modules in twee kategorieë verdeel: polikristallyne , enkelkristal .
Eersgenoemde is in die vorm van 'n plat vierkant met 'n diverse oppervlak as gevolg van die teenwoordigheid van uiteenlopende kristalle. Silikonsmelte word vir die vervaardiging daarvan gebruik. Eers word die grondstowwe in spesiale vorms gegiet, dan word die blokke wat verkry word deur smelt in vierkante borde gesny. Gedurende die vervaardigingsproses word die gesmelte silikonmassa geleidelik afgekoel.
Monokristallyne panele is doeltreffender en produseer meer energie in dieselfde groottes, maar polikristallyne panele is goedkoper.Die module bestaan uit 36 of 72 polikristallyne plate. 'N Paneel bestaan uit 'n stel sulke nodusse. Die tegnologie is relatief eenvoudig, behels nie die gebruik van duur toerusting nie en verg nie groot finansiële beleggings nie. Die minus van hierdie modules is een - die doeltreffendheid is nie meer as 18% nie.
Die oorheersende vraag na hulle word verklaar deur die feit dat dit goedkoper is. Anders as die voriges, is die oppervlak van enkelkristalpanele homogeen. Dit is dun plate wat visueel geïdentifiseer kan word as 'n vierkantige sny aan die hoeke. Om dit te verkry, word 'n silikonkristal kunsmatig gekweek. Die sonkragselle wat in hierdie geval gebruik word, bestaan uit silikonsilinders.
Deur silikonblokke aan alle kante te snoei, word die werkverrigting verbeter. Hierdie proses is duur, maar produktief. Die effektiwiteit van enkelkristalelemente kan 22% bereik. Die koste daarvan is hoër as die prys van polikristallyn in die omgewing van 10%.
Wat is 'n sonkragbattery?
Die sonbattery (SB) is 'n paar fotovoltaïese modules wat in een toestel gekombineer word met behulp van elektriese geleiers.
En as die battery bestaan uit modules (wat ook panele genoem word), dan is elke module gevorm uit verskillende soncelle (wat selle genoem word). Die sonkragsel is 'n sleutelelement wat die kern vorm van batterye en volledige sonkraginstallasies.
Die foto toon sonkragselle van verskillende formate.
Maar die fotovoltaïese paneelbyeenkoms.
In die praktyk word fotovoltaïese selle gebruik in samewerking met addisionele toerusting wat dien om die stroom om te skakel vir die opeenhoping en daaropvolgende verdeling tussen verbruikers. Die volgende toestelle is by die tuis-sonkragstel ingesluit:
- Fotovoltaïese panele is die belangrikste element van die stelsel wat elektrisiteit opwek as sonlig dit tref.
- 'N Oplaadbare battery is 'n energiestoor wat alternatiewe elektrisiteit aan verbruikers kan voorsien, selfs gedurende daardie ure wanneer die SB dit nie produseer nie (byvoorbeeld in die nag).
- Bestuurder - 'n toestel wat verantwoordelik is vir die tydige herlaai van batterye, terwyl die batterye beskerm word teen oorlaai en diep ontlading.
- 'N Omskakelaar is 'n elektriese energie-omskakelaar waarmee u wisselstroom kan ontvang by die uitgang met die vereiste frekwensie en spanning.
Skematies is 'n sonkrag-kragbron soos volg.
Die skema is redelik eenvoudig, maar om doeltreffend te kan werk, is dit nodig om die bedieningsparameters van al die toestelle wat daarby betrokke is, korrek te bereken.
Elemente en beginsel van werking van sonpanele
Die taak van die sonbattery is die transformasie van die energie van die sonstrale in elektrisiteit, wat huishoudelike en industriële toestelle voed. Die bedryf van 'n sonkragstasie word in beginsel volgens dieselfde skema as 'n konvensionele stelsel uitgevoer.
Die sonpaneel bestaan uit 5 elemente, en die eerste komponent van die sonkraginstallasie is fotopanele.
Die halfgeleiertoestelle waarvan hulle saamgestel is, skakel die energie van 'n hemelliggaam direk in 'n konstante elektriese stroom om. Beide die krag en spanning van sonpanele kan verskil, maar altyd 'n veelvoud van 12 V. Die sonkragbattery is 'n versameling modulêre eenhede. Soek batterye op plekke wat toeganklik is vir direkte sonlig.
Om die werking van sonpanele te reguleer en te beheer, is toerusting soos 'n battery, omskakelaar en beheerder by die kringbaan ingesluit. Die battery vervul sy tradisionele rol in die stelsel - dit word in elektrisiteit geberg. Dit vind plaas tydens die gebruik van huishoudelike elektriese toestelle vanaf 'n gesentraliseerde netwerk, en wanneer daar te veel elektrisiteit ontstaan wanneer die huis geheel en al van die sonkragmodule gebruik word.
Die kragstoor voorsien die stroombaan van so 'n hoeveelheid elektrisiteit sodat daar voortdurend 'n stabiele spanning in stand gehou word. In die reël is 'n paar batterye in die kringbaan ingesluit - primêr en rugsteun. Die eerste, met opgehoopte elektrisiteit, stuur dit onmiddellik na die kragnetwerk.
Die tweede gee die opgehoopte energie eers op nadat 'n spanningsval in die netwerk opgehou is. Dikwels ontstaan die behoefte aan 'n rugsteunbattery in ligte sonnige weer of snags as die fotopanele nie kan werk nie.
Die regte skema vir die aansluit van sonpanele 'n Soort tussenganger tussen die sonpaneel en batterye is die beheerder. Hierdie elektroniese toestel het 'n funksie wat die laai en ontlading van die battery beheer, sowel as om hierdie proses te beheer.
Op verskillende tye van die dag word 'n oppervlakteenheid op verskillende maniere deur die son bestraal. Daarom verander die spanningsuitset deur die paneel ook. Om die battery binne normale perke te laai, is spanning nodig, waarvan die waarde tot 'n sekere reeks beperk is. Die sonkollektor skakel die onreëlmatigheid wat deur insolasie veroorsaak word, uit. Die teenwoordigheid van so 'n toestel sluit nie die herlaai van die battery in met die daaropvolgende kook nie. Die beheerder sal ook nie 'n afname in die energievoorsiening onder die gevestigde norm toelaat nie, wat die betroubare werking van die hele energiestelsel waarborg.
Berekening van fotovoltaïese panele
Die eerste ding wat u moet weet as u die ontwerp van fotovoltaïese omsetters (sonpanele) wil bereken, is die hoeveelheid elektrisiteit wat verbruik sal word deur toerusting wat aan sonpanele gekoppel is. Opsomming van die nominale krag van toekomstige verbruikers van sonenergie, wat in watt gemeet word (W of kW), kan ons die gemiddelde maandelikse hoeveelheid elektrisiteitsverbruik - W * h (kW * h), aflewer. En die vereiste drywing van die sonbattery (W) word bepaal op grond van die verkreë waarde.
Oorweeg byvoorbeeld 'n lys met elektriese toerusting wat deur 'n klein sonkragaanleg met 'n kapasiteit van 250 watt van energie voorsien kan word.
Die tafel is geneem van die webwerf van een van die vervaardigers van sonpanele.
Daar is 'n wanverhouding tussen die daaglikse energieverbruik - 950 W * u (0,95 kW * u) en die sonkragbattery - 250 W, wat deurlopend 6 kW * uur elektrisiteit per dag behoort op te wek (wat veel meer is as die aangeduide behoeftes). Maar aangesien ons spesifiek oor sonpanele praat, moet daar onthou word dat hierdie toestelle hul naamplaatkrag slegs bedags (van ongeveer 9 tot 16 uur) kan ontwikkel, en selfs op 'n helder dag. In bewolkte weer daal die opwekking van elektrisiteit ook aansienlik. En soggens en saans is die hoeveelheid elektrisiteit wat deur die battery opgewek word nie meer as 20-30% van die gemiddelde daaglikse tariewe nie. Daarbenewens kan die gegradeerde drywing slegs vanaf elke sel verkry word as daar optimale toestande hiervoor is.
Waarom is die battery 60 watt en is dit 30? Die waarde van 60 W word deur selvervaardigers tydens insolasie op 1000 W / m² en 'n batterytemperatuur van 25 grade bepaal. Daar is nie sulke toestande op aarde nie, en selfs in Sentraal-Rusland.
Dit alles word in ag geneem wanneer 'n sekere kragreserwe gelê word in die ontwerp van sonpanele.
Laat ons nou praat oor waar die kragaanwyser vandaan kom - 250 kW. Die gespesifiseerde parameter neem alle korreksies in verband met die ongelykheid van sonstraling in ag en verteenwoordig gemiddelde data gebaseer op praktiese eksperimente. Naamlik: om krag onder verskillende werkstoestande van batterye te meet en die gemiddelde daaglikse waarde daarvan te bereken.
As u die volume verbruik ken, kies fotovoltaïese selle volgens die vereiste drywing van die modules: elke 100 W modules produseer 400-500 Wh * u per dag.
Ons gaan verder: met die gemiddelde daaglikse vraag na elektrisiteit kan ons die vereiste sonkrag en die aantal werkende selle in een fotovoltaïese paneel bereken.
By die uitvoering van verdere berekeninge sal ons fokus op die gegewens van 'n tabel wat ons alreeds bekend het. Veronderstel dus dat die totale kragverbruik ongeveer 1 kWh per dag (0,95 kWh) is. Soos ons reeds weet, benodig ons 'n sonkragbattery met 'n gemiddelde krag van ten minste 250 watt.
Veronderstel u beplan om fotovoltaïese selle met 'n nominale drywing van 1,75 W te gebruik om die werkmodules saam te stel (die drywing van elke sel word bepaal deur die produk van die stroomsterkte en spanning wat die sonkrag opwek). Die krag van 144 selle gekombineer in vier standaardmodules (36 selle elk) is gelyk aan 252 watt. Met so 'n battery ontvang ons gemiddeld 1 - 1,26 kWh elektrisiteit per dag, of 30 - 38 kWh per maand. Maar dit is in die somer dae, in die winter kan selfs hierdie waardes nie altyd verkry word nie. Boonop kan die resultaat op die noordelike breedtegrade effens laer wees en in die suide - hoër.
Daar is sonpanele - 3,45 kW. Hulle werk parallel met die netwerk, so die doeltreffendheid is die maksimum moontlik:
Hierdie data is effens bogemiddeld, omdat die son groter was as gewoonlik. As die sikloon bly staan, mag die produksie in die wintermaand nie 100-150 kW * u oorskry nie.
Die getoonde waardes is kilowatt wat direk vanaf sonpanele verkry kan word. Hoeveel energie die eindverbruikers sal bereik - dit hang af van die eienskappe van die bykomende toerusting wat in die kragvoorsieningstelsel ingebou is. Ons sal later oor hulle praat.
Soos u kan sien, kan die aantal sonkragselle wat benodig word om 'n gegewe krag op te wek slegs ongeveer bereken word. Vir meer akkurate berekeninge word dit aanbeveel om spesiale programme en aanlyn sonkragrekenaars te gebruik om die nodige batterykrag te bepaal, afhangende van baie parameters (insluitend die geografiese ligging van u webwerf).
As dit die eerste keer nie moontlik was om die fotovoltaïese panele korrek te bereken nie (en nie-professionele persone kry dikwels 'n soortgelyke probleem), maak dit nie saak nie. Die ontbrekende krag kan altyd opgemaak word deur verskeie addisionele fotoselle te installeer.
Daar is drie soorte toestelle:
Aan af - toestelle wat die battery aan die sonbattery koppel of ontkoppel, afhangend van die spanningsvlak by die terminale. Die laaivlak word stabiel op 70% gehou.
PWM-beheerder - Met modulasie kan u op die laaste stadium van die laai 100% battery laai.
MRI - hierdie toestelle omskakel die parameters van die energie wat van sonpanele ontvang word, na die geskikste om die battery te laai, en verhoog die doeltreffendheid daarvan tot 30%.
inverter - 'n eenheid wat gelykstroom wat van sonmodules ontvang word, omskakel in wisselstroom van 220 V.
Dit is presies die potensiële verskil wat by die meeste soorte huishoudelike toestelle werk. Inverters is beskikbaar in drie weergawes: alleenstaande, netwerk, baster. Die eerste kontak nie die eksterne elektriese netwerk nie. Op netwerk (netwerk) funksioneer slegs met 'n gesentraliseerde netwerk.
Benewens die omskakelingsfunksie, kan sulke omvormers die huidige amplitude, spanningsfrekwensie en ander netwerkparameters verstel. Hybride (baster) omskakelaar het die funksies van alleenstaande en netwerktoerusting. As die sentrale kragbron werk, haal dit die maksimum krag uit die sonbattery, en as die algemene netwerk ontkoppel is, werk dit heeltemal outonoom.
Rasse fotovoltaïese selle
Met behulp van hierdie hoofstuk sal ons poog om wanopvattings oor die voor- en nadele van die algemeenste fotovoltaïese selle uit die weg te ruim. Dit sal u makliker maak om die regte toestel te kies. Monokristallyne en polikristallyne silikonmodules vir sonpanele word deesdae wyd gebruik.
Dit is hoe 'n standaard-sonkrag (sel) van 'n enkelkristalmodule lyk, wat akkuraat deur afgekeerde hoeke onderskei kan word.
Hieronder is 'n foto van 'n polikristallyne sel.
Watter module is beter? FORUMHOUSE-gebruikers stry aktief hieroor.Iemand glo dat polikristallyne modules doeltreffender werk in bewolkte weer, terwyl monokristallyne panele op sonnige dae uitstekende werkverrigting toon.
Ek het mono - 175 watt gee die son onder 230 watt in. Maar ek weier hulle en draai na polikristalle. Want as die lug helder is, moet u ten minste elektrisiteit uit enige kristal gooi, maar as dit bewolk is, werk my glad nie.
In hierdie geval sal daar altyd teenstanders wees wat, nadat hulle praktiese metings gedoen het, die voorgelegde stelling heeltemal weerlê.
Ek kry die teenoorgestelde: polikristalle is baie sensitief vir verdof. Sodra 'n klein wolk deur die son beweeg, beïnvloed dit onmiddellik die hoeveelheid stroom wat gegenereer word. Die spanning verander amper nie. Die enkelkristalpaneel gedra hom meer stabiel. Met goeie beligting, tree albei panele baie goed op: die verklaarde drywing van beide panele is 50W, albei hierdie 50W gee uit. Van hier af sien ons hoe die mite verdwyn dat monopanelle meer krag in goeie lig gee.
Die tweede stelling het betrekking op die lewe van fotovoltaïese selle: polikristalle verouder vinniger as enkelkristalselle. Oorweeg die amptelike statistieke: die standaardleeftyd van enkelkristalpanele is 30 jaar (sommige vervaardigers beweer dat sulke modules tot 50 jaar kan werk). Terselfdertyd oorskry die effektiewe werking van polikristallyne panele nie meer as 20 jaar nie.
In werklikheid neem die krag van sonpanele (selfs met 'n baie hoë gehalte) met 'n sekere fraksie van 'n persent (0,67% - 0,71%) af met elke jaar van werking. Terselfdertyd, in die eerste jaar van gebruik, kan hul krag onmiddellik met 2% en 3% afneem (vir enkelkristal- en polikristallyne panele). Soos u kan sien, is daar 'n verskil, maar dit is onbeduidend. En as u meen dat die voorgestelde aanwysers grootliks van die kwaliteit van die fotovoltaïese modules afhang, kan die verskil heeltemal geïgnoreer word. Daar is ook gevalle dat goedkoop enkelkristalpanele wat deur nalatige vervaardigers vervaardig is, tot 20% van hul krag verloor het in die eerste jaar van bedryf. Gevolgtrekking: hoe meer betroubaar die vervaardiger van PV-modules, hoe duursamer is die produkte.
Baie gebruikers van ons portaal beweer dat enkelkristalmodules altyd duurder is as polikristallyne modules. Vir die meeste vervaardigers word die prysverskil (in terme van een watt opgewek krag) eintlik opvallend, wat die aankoop van polikristallyne elemente aantrekliker maak. 'N Mens kan nie hiermee redeneer nie, maar 'n mens kan nie daaroor redeneer dat die doeltreffendheid van enkelkristalpanele hoër is as dié van polikristalle nie. Dus, met dieselfde krag as die werkmodules, sal polikristallyne batterye 'n groot oppervlakte hê. Met ander woorde, deur die prys te wen, kan die koper van polikristallyne elemente in die gebied verloor, wat, as daar nie 'n gebrek aan vrye ruimte vir die installering van die SB is nie, dit so 'n duidelike voordeel kan ontneem.
Vir gewone enkelkristalle is die doeltreffendheid gemiddeld 17% -18%, vir poli - ongeveer 15%. Die verskil is 2% -3%. Wat die oppervlakte betref, is hierdie verskil egter 12% -17%. By amorfe panele is die verskil nog duideliker: met 'n effektiwiteit van 8-10% kan 'n enkelkristalpaneel die helfte so groot soos amorf wees.
Amorfe panele is 'n ander soort fotovoltaïese selle wat ondanks hul voor die hand liggende voordele nog nie voldoende gewild geword het nie: lae koëffisiënt van kragverlies met toenemende temperatuur, die vermoë om elektrisiteit op te wek, selfs in baie lae lig, die relatiewe goedkoopheid van een geproduseerde kW energie, ensovoorts . En een van die redes vir die lae gewildheid lê in die baie beperkte doeltreffendheid daarvan. Amorfe modules word ook buigsame modules genoem. Die buigsame struktuur vergemaklik die installering, demontage en opberging daarvan baie.
Ek weet nie wie hierdie amorfe adverteer nie. Hul doeltreffendheid is laag; hulle neem amper twee keer soveel ruimte in beslag, terwyl die ouderdom die doeltreffendheid, soos kristal, verminder. Klassieke modules is ontwerp vir 25 jaar gebruik met 'n verlies aan doeltreffendheid van 20%. Amorfe het tot dusver net een pluspunt: dit lyk soos swart glas (jy kan die hele fasade met sulke dele bedek).
As u werkitems vir die konstruksie van sonpanele kies, moet u eerstens fokus op die reputasie van hul vervaardiger. Per slot van rekening hang hul werklike prestasie-eienskappe van kwaliteit af. Die omstandighede waaronder die installasie van sonkragmodules uitgevoer moet word, moet nie uit die oog verloor nie: as die ruimte wat vir die installering van sonpanele beskikbaar is, beperk word, is dit raadsaam om enkelkristalle te gebruik. As daar nie genoeg ruimte is nie, let dan op polikristallyne of amorfe panele. Laasgenoemde is miskien selfs meer prakties as kristallyne panele.
Deur gereedgemaakte panele van vervaardigers te koop, kan u die taak om sonpanele te bou, baie vereenvoudig. Vir diegene wat verkies om alles met hul eie hande te skep, word die proses van vervaardiging van sonkragmodules in die voortsetting van hierdie artikel beskryf. Ons beplan ook om in die nabye toekoms te praat oor die kriteria om batterye, beheerders en omsetters te kies - toestelle waarsonder geen sonkragbattery nie ten volle kan funksioneer nie. Bly op die uitkyk vir opdaterings oor ons artikelfeed.
Op die foto is 2 panele te sien: 'n tuisgemaakte enkelkristal 180 W (links) en polikristallyn van die vervaardiger 100 W (regs).
U kan uitvind oor die gewildste alternatiewe energiebronne in die ooreenstemmende onderwerp, oop vir bespreking op ons portaal. In die gedeelte oor die oprigting van 'n outonome huis kan u baie interessante dinge leer oor veral alternatiewe energie en sonpanele. 'N Klein video sal vertel van die belangrikste elemente van 'n standaardkragsentrale en oor die funksies van die installering van sonpanele.
Tipes sonkragpaneelmodules
Sonpanele-modules word saamgestel uit sonkragselle, andersins - foto-elektriese omsetters. PEC's van twee soorte het wydverspreide gebruik gevind.
Dit verskil van die silikon-halfgeleier wat gebruik word vir die vervaardiging van die volgende:
- Polikristallyne. Dit is sonkragselle wat van langdurige afkoeling van silikonsmelt vervaardig word. 'N Eenvoudige produksiemetode bepaal die bekostigbaarheid van die prys, maar die prestasie van die polikristallyne opsie is nie meer as 12% nie.
- Mono. Dit is die elemente wat verkry word deur dun plate van 'n kunsmatig gekweekte silikonkristal te sny. Die produktiefste en duurste opsie. Die gemiddelde doeltreffendheid in die omgewing van 17%, vind u enkelkristal fotocelle met 'n hoër werkverrigting.
Polikristallyne soncelle met 'n plat vierkantige vorm met 'n inhomogene oppervlak. Monokristallyne spesies lyk soos dun, homogene oppervlakstruktuurvierkante met gesnyde hoeke (pseudo-vierkante).
Die panele van die eerste weergawe met dieselfde krag is groter as die tweede vanweë die laer doeltreffendheid (18% teenoor 22%). Maar persent is gemiddeld tien goedkoper en in oorheersende vraag.
U kan hier lees oor die reëls en nuanses van die keuse van sonpanele vir die verskaffing van energie aan outonome verwarming.
Die beginsel van die werking van die sonbattery
Die toestel is ontwerp om die sonstrale direk in elektrisiteit om te skakel. Hierdie aksie word die foto-elektriese effek genoem. Halfgeleiers (silikonwafels), wat gebruik word om elemente te vervaardig, het positiewe en negatiewe gelaaide elektrone en bestaan uit twee lae: n-laag (-) en p-laag (+). Oormatige elektrone onder die invloed van sonlig word uit die lae geslaan en neem leë ruimtes in 'n ander laag in. Dit veroorsaak dat vrye elektrone voortdurend beweeg, van een plaat na 'n ander beweeg, wat elektrisiteit opwek wat in die battery ophoop.
Hoe 'n sonkragbattery werk, hang grootliks van die toestel af. Aanvanklik was sonkelders van silikon. Hulle is nou nog baie gewild, maar aangesien die proses om silikon skoon te maak, taamlik moeisaam en duur is, word modelle met alternatiewe fotoselle van verbindings van kadmium, koper, gallium en indium ontwikkel, maar dit is minder produktief.
Die doeltreffendheid van sonpanele het toegeneem met die ontwikkeling van tegnologie. Tot dusver het hierdie syfer gestyg van een persent, wat aan die begin van die eeu aangeteken is, tot meer as twintig persent. Dit stel ons in staat om deesdae panele te gebruik, nie net vir huishoudelike behoeftes nie, maar ook vir produksie.
Spesifikasies
Die sonbattery is baie eenvoudig en bestaan uit verskillende komponente:
- Direkte sonkragselle / sonkragpaneel,
- 'N Omskakelaar wat gelykstroom na wisselstroom omskakel,
- Batteryvlakbeheerder.
Batterye vir sonpanele moet gekoop word met inagneming van die nodige funksies. Hulle versamel en gee elektrisiteit af. Opslag en verbruik vind die hele dag plaas, en snags word die opgehoopte lading slegs verbruik. Daar is dus 'n konstante en deurlopende toevoer van energie.
Die oormatige laai en ontlading van die battery verkort die batteryleeftyd. Die sonkrag-beheerder stop die opeenhoping van energie in die battery outomaties wanneer dit maksimum parameters bereik, en ontkoppel die las van die toestel as daar 'n sterk ontlading is.
(Tesla Powerwall - battery vir 7 kW sonpanele - en tuislading vir elektriese voertuie)
Die roosteromskakelaar vir sonpanele is die belangrikste ontwerpelement. Dit skakel die energie wat van sonlig ontvang word om in wisselstroom van verskillende hoedanighede. As synchroniese omskakelaar, kombineer dit die uitsetspanning van 'n elektriese stroom in frekwensie en fase met 'n stilstaande netwerk.
Fotocelle kan beide in serie en parallel gekoppel word. Laasgenoemde opsie verhoog die parameters van krag, spanning en stroom en laat die toestel werk, selfs as een element die funksie verloor. Gekombineerde modelle word met behulp van albei skemas vervaardig. Die gebruiksduur van die plate is ongeveer 25 jaar.
Soninstallasie
As die strukture gebruik sal word om woonruimtes aan te dryf, moet die installasieperseel noukeurig gekies word. As die panele omring word deur hoë geboue of bome, sal dit moeilik wees om die nodige energie te bekom. Dit moet geplaas word waar die sonstroom die maksimum is, dit wil sê aan die suidekant. Die ontwerp is beter om in 'n hoek te installeer, waarvan die hoek gelyk is aan die geografiese breedtegraad van die ligging van die stelsel.
Sonpanele moet so geplaas word dat die eienaar die oppervlak van stof en vuil of sneeu van tyd tot tyd kan skoonmaak, aangesien dit lei tot 'n laer vermoë om energie op te wek.
Energievoorsiening van geboue
Groot sonkragpanele, soos sonkollektors, word wyd gebruik in tropiese en subtropiese streke met 'n groot aantal sonnige dae. Veral gewild in die Middellandse See-lande, waar dit op die dakke van huise geplaas word.
Sedert Maart 2007 is nuwe huise in Spanje toegerus met sonkragverhitters om onafhanklik van 30% tot 70% van die behoeftes aan warm water te voorsien, afhangende van die ligging van die huis en die verwagte waterverbruik. Nie-woongeboue (winkelsentrums, hospitale, ens.) Moet oor fotovoltaïese toerusting beskik.
Tans lewer die oorskakeling na sonpanele baie kritiek onder mense. Dit is te danke aan hoër elektrisiteitspryse, 'n warboel van die natuurlike landskap. Teenstanders van die oorgang na sonpanele kritiseer so 'n oorgang, aangesien eienaars van huise en grond waarop sonpanele en windkragsentrales geïnstalleer is, subsidies van die staat ontvang, maar gewone huurders nie. In hierdie verband het die Duitse Federale Ministerie van Ekonomie 'n wetsontwerp opgestel wat in die nabye toekoms toelaat om aansporings in te stel vir huurders wat in huise woon wat van energie voorsien word deur fotovoltaïese installasies of termiese kragsentrales blokkeer. Saam met die betaling van subsidies aan huiseienaars wat alternatiewe energiebronne gebruik, word beplan om subsidies te betaal aan huurders wat in hierdie huise woon.
Padoppervlak
- In 2014 is die eerste sonkrag-aangedrewe fietsbaan ter wêreld in Nederland geopen.
- In 2016 het die Franse Minister van Ekologie en Energie Segolene Royal planne aangekondig om 1 000 km paaie met ingeboude skok en hittebestande sonpanele te bou. Daar word aanvaar dat 1 km van so 'n pad in die elektrisiteitsbehoeftes van 5000 mense kan voorsien (verwarming uitgesluit) [nie-gesaghebbende bron?] .
- In Februarie 2017 is 'n pad met sonkrag deur die Franse regering in die Normandiese dorp Tourouvre-au-Perche geopen. 'N Kilometer lange gedeelte van die pad is toegerus met 2880 sonpanele. So 'n sypaadjie sal elektrisiteit voorsien aan die straatligte van die dorp. Die panele sal elke jaar 280 megawatt elektrisiteit opwek. Die konstruksie van 'n gedeelte van die pad het 5 miljoen euro gekos.
- Word ook gebruik om selfstandige verkeersligte op paaie aan te wakker
Volledige stel sonkragaanlegte
Om die regte komponente vir u kragstasie te kies, moet u die aantal toestelle en die drywing daarvan bepaal. Ter wille van die duidelikheid is dit beter om 'n spesifieke voorbeeld te oorweeg: daar is 'n somerhuisie in die voorstede van Ryazan, waarin hulle woon, van Maart tot September.
Die volledige stel sonpanele bevat: sonpanele, 'n omskakelaar, hegstukke, bykomende materiale (kabels, outomatiese masjiene, ens.) Die gemiddelde daaglikse verbruik is 10.000 W / u, die las is gemiddeld 500 watt, die maksimum las is 1000 watt. Ons bereken die piekbelasting en verhoog die maksimum met 25%: 1000 x 1,25 = 1250 watt.
Ruimtebruik
Sonkragbatterye is een van die belangrikste maniere om elektriese energie op die ruimtetuig op te wek: hulle werk lank sonder die gebruik van materiale, en is terselfdertyd omgewingsvriendelik, anders as kern- en radioisotope energiebronne.
As u egter op 'n groot afstand van die son vlieg (buite die baan van Mars), word die gebruik daarvan problematies, aangesien die vloei van sonenergie omgekeerd eweredig is aan die vierkant van die afstand vanaf die son. Inteendeel, as u na Venus en Mercurius vlieg, verhoog die krag van sonpanele aansienlik (in die Venus-streek met 2 keer, in die streek van Mercurius met 6 keer).
Huidige spanning
Die mees algemene batterylewering is 'n veelvoud van 12 V. Sulke komponente van 'n sonkragstasie soos 'n beheerder, omskakelaar, sonkragmodules is ontwerp vir spannings van 12 tot 48 V. Die teenwoordigheid van 12 V-batterye is gerieflik, want as hulle nie werk nie, kan u dit een vir een vervang. .
Met 'n tweespanning so hoog, gebaseer op die besonderhede van die gebruik van die battery, is slegs 'n paar vervanging moontlik. In 'n 48 V-netwerk moet al vier batterye op een tak vervang word, en 48 V is reeds 'n bedreiging vir elektriese veiligheid. Vanuit 'n ander oogpunt, hoe hoër is die spanning, hoe kleiner is die dwarssnit van die draad nodig, en sal die kontakte meer betroubaar wees.
By die keuse van 'n gradering, is dit nodig om die kragkenmerke van die omsetters sowel as die waarde van die piekbelasting in ag te neem:
48 V - van 3 - 6 kW,
24 of 48 V - van 1,5 - 3 kW,
12, 24, 48V - tot 1, 5 kW.
As die batterykapasiteit en prys ongeveer gelyk is, moet die keuse gestop word op die battery met die hoogste toelaatbare ontlaaddiepte en die grootste toegelate huidige waarde.Batterylewe word aansienlik verhoog as hierdie aanwyser nie 30 - 50% oorskry nie.
'Die belangrikste kriterium vir die keuse van 'n battery moet betroubaarheid wees. In 'n spesifieke geval sal die aanvanklike spanning 24 V wees.
Seleksie van sonkragselle
Die krag van die sonbattery word bereken deur die volgende formule te gebruik: Pcm = (1000 x Yesut) / (K x Sin) daarin:
Rcm - batterykrag in W, wat gelyk is aan die som van die krag van sonpanele, 1000 - fotosensitiwiteit van sonkragselle in kW / m²,
Yesut - die vereiste daaglikse elektrisiteitsverbruik in kWh (vir die geselekteerde streek - 18). Koëffisiënt K neem alle verliese seisoenaal in ag: vir die somer - 0,7, vir die winter - 0,5.
Sin - 'n stortvloed van sonstraling in kW x h / m² (tabelwaarde) teen die voordeligste kanteling van die panele. U kan hierdie parameter uitvind in die weerdiens van die streek. Die optimale hoek om die sonpanele in die lente en herfs te installeer, is identies aan die breedtegraad.
In die somer moet 15⁰ minus wees, en in die winter moet 15⁰ bygevoeg word. Die panele self moet na die suide gerig wees. Die streek uit die voorbeeld is geleë op breedtegraad 55⁰.
Aangesien die tyd van belangstelling vir ons in Maart-September val, neem ons die somer hellingshoek - 40⁰ relatief tot die grond. In hierdie geval is die gemiddelde daaglikse insolasie vir hierdie gebied 4,73.
Ons vervang al hierdie gegewens in die formule en voer die handeling uit:
Pcm = 1000 x 12: (0,7 x 4,73) ≈ 3 600 W .
As die modules waaruit die battery bestaan, 'n drywing van 100 watt het, moet 36 eenhede gekoop word. Om dit te plaas, benodig u 'n 5 x 5 m-platform, en die struktuur weeg ongeveer 0,3 ton.
Batterye
By die rangskikking van die batterypak moet die volgende nuanses in ag geneem word: konvensionele batterye wat vir motors bedoel is, is nie geskik vir hierdie doel nie, die opskrif “SOLAR” moet op sonpanele wees, alle aangekoopte batterye moet dieselfde parameters hê en verkieslik tot dieselfde produksiebasis , is dit nodig om die elemente optimaal in 'n warm kamer te plaas - 25⁰.
Dit is nie nodig om nuwe batterye te koop nie, want gebruikte batterye is ook uitstekend vir hierdie doel. As die temperatuur tot -5⁰ daal, daal die batterykapasiteit met 50%. In die voorbeeld met 12 volt AB met 'n kapasiteit van 100 A / u, kan u sien dat dit verbruikers 'n uur 1200 W elektrisiteit kan voorsien.
Dit sal wel gevolg word deur 'n volledige ontlading van die battery, en dit is uiters ongewens. Aangesien 60% as die 'goue gemiddelde' vir ontlading beskou word, neem ons 'n energiereserve vir elk van 100 A / h teen 600 W / h (1000 W / h x 60%). Die eerste batterye moet 100% gelaai word vanaf 'n stilstaande stopcontact.
Die reservaat moet sodanig wees dat dit voldoende is om die naglas te bedek, en as die weer bewolk is, moet u die nodige parameters gedurende die dag voorsien vir die stelsel om te werk. Oormatige batterye is ongewens omdat hulle sal voortdurend onderhewig wees en minder duur.
Die mees bekwame oplossing is 'n batterypak met 'n reserwe wat die daaglikse kragverbruik dek. Ons definieer die totale batterykapasiteit: (10.000 W / u: 600 W / u) x 100 A / u = 1667 A / h Om 'n sonkragaanleg uit 'n spesifieke voorbeeld toe te rus, sal 16 AB met 'n kapasiteit van 100 A / h of 8 tot 200 nodig wees. serial-parallel.
Hoe om 'n beheerder te kies
Die keuse van die beheerder het sy eie besonderhede. 'N Behoorlik gekose beheerder moet:
1. Om so 'n meerfase-laai van die batterye te verseker, sodat dit hul lewensduur verhoog.
2. Voer outomatiese gekoördineerde aansluiting / ontkoppeling van AB en sonbattery uit, tesame met laai of ontlaai.
3. Koppel die las weer van die sonkragbattery tot die battery en in omgekeerde volgorde.
Die sonkraglaaier moet in dieselfde kamer met die batterye wees, en die insetparameters moet hiermee ooreenstem met die ooreenstemmende waardes van die sonkragmodules, en die uitgang moet dieselfde spanning hê as die potensiële verskil in die stelsel.
Baie hang daarvan af of die beheerder so korrek gekies is: die werking van die batterypak, en die hele sonnestelsel in sy geheel. As u seker maak dat die beligting direk krag vanaf die beheerder kry, kan u geld bespaar as u 'n omvormer koop - koop 'n goedkoper opsie.
Hoe om 'n omskakelaar te kies Die omvormer se taak is om 'n lang tyd piekbelasting te gee.
Dit is moontlik wanneer sy insetspanning identies is aan die potensiaalverskil in die stelsel.
Die beste opsie wanneer u 'n omvormer kies, is die "Inverter met reguleerfunksie." Die volgende kriteria is belangrik: die vorm van die sinusgolf en die frekwensie van die stroom omgeskakel na wisselstroom. Nabyheid aan 'n sinusvormige frekwensie van 50 Hz is 'n waarborg vir hoër doeltreffendheid.
Ideaal gesproke, as hierdie syfer bo 90% is. Die verbruik van die toestel moet eweredig wees met die totale kragverbruik van die sonnestelsel. Die beste van alles - tot 1%. Die toestel moet dubbele oorlading van korte duur weerstaan.
Die wenke en berekeningsvoorbeelde wat in die artikel verskaf word, sal help met die installering van 'n tuis-sonkragstasie. Dit is geskik vir 'n groot kothuis en 'n klein landhuis.
Skema vir die werk van sonkragvoorsiening
As u kyk na die misterieuse klinkende name van die nodusse wat die sonkragvoorsieningstelsel uitmaak, kry u die idee van die supertegniese kompleksiteit van die toestel.
Op die mikrovlak van die foton se lewe is dit so. En die algemene stroombaan van die stroombaan en die werking daarvan lyk baie duidelik. Van die hemellig tot die “lamp van Illyich” is daar slegs vier trappe.
Sonmodules is die eerste komponent van 'n kragsentrale. Dit is dun reghoekige panele wat saamgestel is uit 'n sekere aantal standaard-fotoselleplate. Produsente maak fotopanele anders in elektriese krag en spanning, 'n veelvoud van 12 volt.
Platvormige toestelle is gerieflik geleë op oppervlaktes wat aan direkte strale blootgestel is. Modulêre eenhede word met mekaar verbind deur die sonbattery met mekaar te verbind. Die taak van die battery is om die ontvangde energie van die son om te skakel, met 'n konstante stroom van 'n gegewe waarde.
Stoortoestelle vir elektriese ladings - batterye vir sonpanele is aan almal bekend. Hul rol in die sonvoorsieningstelsel is tradisioneel. Wanneer tuisverbruikers aan 'n gesentraliseerde netwerk gekoppel is, word energiewinkels in elektrisiteit geberg.
Dit versamel ook die oorskot as die stroom van die sonkragmodule voldoende is om die krag wat deur elektriese toestelle verbruik word, te voorsien.
Die batterypak gee die kring die nodige hoeveelheid energie en handhaaf 'n stabiele spanning sodra die verbruik tot 'n groter waarde styg. Dieselfde gebeur byvoorbeeld in die nag met ledige fotopanele of tydens ligte, sonnige weer.
Die beheerder is 'n elektroniese tussenganger tussen die sonkragmodule en die batterye. Die rol daarvan is om die batteryvlak te reguleer. Die toestel laat nie toe dat die elektriese potensiaal onder 'n sekere norm herlaai of val nie, wat nodig is vir die stabiele werking van die hele sonnestelsel.
Om die draai te maak, word die klank van die term omskakelaar vir sonpanele so letterlik verklaar. Ja, in werklikheid verrig hierdie eenheid 'n funksie wat eens gelyk het aan fiksie vir elektriese ingenieurs.
Dit skakel die gelykstroom van die sonkragmodule en batterye om in wisselstroom met 'n potensiële verskil van 220 volt. Dit is hierdie spanning wat werk vir die oorgrote meerderheid huishoudelike elektriese toestelle.
Pieklas en daaglikse gemiddelde kragverbruik
Die plesier om u eie sonkragstasie te hê, is steeds baie. Die eerste stap op pad na die besit van sonkrag is om die optimale piekbelasting in kilowatt en die rasionele gemiddelde daaglikse energieverbruik in kilowatt-ure van 'n huis of somerhuis te bepaal.
Die piekbelasting word geskep deur die noodsaaklikheid om verskeie elektriese toestelle tegelyk aan te skakel en word bepaal deur hul maksimum totale drywing, met inagneming van die oordrewe beginkenmerke van sommige van hulle.
Met die berekening van die maksimum kragverbruik kan u die noodsaaklike behoefte identifiseer vir die gelyktydige werking van elektriese toestelle en wat nie baie goed is nie. Hierdie aanwyser gehoorsaam die kragkenmerke van die nodusse van die kragsentrale, dit wil sê die totale koste van die toestel.
Die daaglikse energieverbruik van 'n elektriese toestel word gemeet aan die produk van sy individuele krag vir die tyd wat dit 'n dag vanaf die netwerk (verbruikte elektrisiteit) gewerk het. Die totale gemiddelde daaglikse energieverbruik word bereken as die som van die verbruikte elektrisiteit vir elke daaglikse verbruik deur elke verbruiker.
Die resultaat van energieverbruik help om die verbruik van sonkrag te rasionaliseer. Die resultaat van die berekeninge is belangrik vir die verdere berekening van die batterykapasiteit. Die prys van die batterypak, 'n aansienlike komponent van die stelsel, hang nog meer van hierdie parameter af.
Voorbereiding vir rekenkundige berekeninge
Die eerste kolom word tradisioneel geteken - reeksnommer. Die tweede kolom is die naam van die apparaat. Die derde is sy individuele kragverbruik.
Kolomme van die vierde tot die sewe-en-twintigste is die ure van die dag van 00 tot 24. Die volgende word deur die horisontale breuklyn daarin ingevoer:
- in die teller - die werktyd van die toestel in die periode van 'n bepaalde uur in desimale vorm (0,0),
- die noemer is weer sy individuele kragverbruik (hierdie herhaling is nodig om uurlikse vrag te bereken).
Die agtste en twintigste kolom is die totale tyd wat die huishoudelike apparaat bedags werk. Op die negenti-en-twintigste word die persoonlike energieverbruik van die toestel aangeteken as gevolg van die vermenigvuldiging van die individuele kragverbruik met die bedryfstyd vir die daaglikse periode.
Die dertigste kolom is ook standaard - let op. Dit is nuttig vir intermediêre berekeninge.
Verbruikerspesifikasie
Die volgende fase van berekeninge is die transformasie van 'n notaboekvorm in 'n spesifikasie vir huishoudelike elektrisiteitsverbruikers. Die eerste kolom is duidelik. Hier is die lynnommers.
Die tweede kolom bevat die name van energieverbruikers. Dit word aanbeveel om die gang met elektriese toestelle te vul. Die volgende beskryf ander kamers linksom of met die kloksgewys (soos u wil).
As daar 'n tweede (ens.) Vloer is, is die prosedure dieselfde: vanaf die trappe - rotonde. Terselfdertyd moet 'n mens nie van traptoestelle en straatbeligting vergeet nie.
Dit is beter om die derde kolom te vul met die krag teenoor die naam van elke elektriese toestel met die tweede.
Kolomme vier tot sewe en twintig stem ooreen met hulle elke uur van die dag. Vir gemak kan hulle onmiddellik met horisontale lyne in die middel van die lyne gekruis word. Die resulterende boonste helftes van die lyne is soos telers, die onderste helftes is die noemers.
Hierdie kolomme word lyn vir lyn ingevul. Tellers word selektief geformateer as tydintervalle in desimale formaat (0,0), wat die werkingstyd van 'n gegewe elektriese toestel in 'n spesifieke uurperiode weerspieël. Parallel met die tellers word noemers ingeskryf met die kragwyser van die toestel wat uit die derde kolom geneem is.
Nadat al die uurlikse kolomme vol is, bereken hulle die individuele daaglikse werksure van elektriese toestelle en beweeg dit volgens die lyne. Die resultate word in die ooreenstemmende selle van die agtste en twintigste kolom aangeteken.
Op grond van die krag en werktyd word die daaglikse energieverbruik van alle verbruikers opeenvolgend bereken. Dit word opgemerk in die selle van die negende en twintigste kolom.
As alle rye en kolomme van die spesifikasie gevul is, bereken dit die totale. Deur die grafiese drywing by die noemers van die uurlikse kolomme by te voeg, word die vragte van elke uur verkry. Opsomming van die individuele daaglikse energieverbruik van die nege en twintigste kolom van bo na onder, en vind die totale daaglikse gemiddelde.
Die berekening sluit nie die eie verbruik van die toekomstige stelsel in nie. Hierdie faktor word in ag geneem deur 'n hulpkoëffisiënt in die daaropvolgende finale berekeninge.
Ontleding en optimalisering van die data
As sonkrag as back-up beplan word, help data oor uurlikse kragverbruik en die totale gemiddelde daaglikse energieverbruik om die verbruik van duur sonkrag te verminder.
Dit word bereik deur energie-intensiewe verbruikers uit die gebruik te verwyder totdat die sentrale kragtoevoer herstel word, veral gedurende spitstye.
As die sonkragstelsel ontwerp is as 'n bron van konstante kragtoevoer, word die resultate van uurlikse vrag vorentoe gestoot. Dit is belangrik om elektrisiteitsverbruik gedurende die dag te versprei op so 'n manier dat die veel meer heersende en laagtepunte laer verwyder word.
Die uitsluiting van piek, die gelykstelling van maksimum vragte, die uitskakeling van skerp dips in energieverbruik met verloop van tyd, laat u toe om die mees ekonomiese opsies vir nodusse van die sonnestelsel te kies en om 'n stabiele, belangrikste, probleemvrye langtermynbediening van die sonkragstasie te verseker.
Die voorgestelde tekening toon die transformasie optimaal aan die hand van die saamgestelde spesifikasies van die irrasionele skedule. Die aanduiding van die daaglikse verbruik word verminder van 18 tot 12 kW / u, die gemiddelde uurlikse uurlading van 750 tot 500 watt.
Dieselfde optimiteitsbeginsel is nuttig as u die opsie van die sonkrag as rugsteun gebruik. Dit is onnodig om geld te spandeer aan die verhoging van die krag van sonkragmodules en batterye ter wille van 'n tydelike ongemak.
Seleksie van nodusse van sonkragaanlegte
Om die berekeninge te vereenvoudig, sal ons die weergawe van die gebruik van die sonbattery as die hoofbron vir die verskaffing van elektriese energie beskou. Die verbruiker sal 'n voorwaardelike landhuis in die Ryazan-streek wees, waar hulle voortdurend van Maart tot September woon.
Praktiese berekeninge gebaseer op die gegewens van die rasionele skedule vir uurlikse energieverbruik hierbo gepubliseer, sal die redenasie duidelik maak:
- Totale gemiddelde daaglikse kragverbruik = 12.000 watt / uur.
- Gemiddelde lasverbruik = 500 watt.
- Maksimum las 1200 watt.
- Pieklas 1200 x 1,25 = 1500 watt (+ 25%).
Die waardes word benodig in die berekening van die totale kapasiteit van sonkragtoestelle en ander bedieningsparameters.
Bepaling van die werkspanning van die sonnestelsel
Die interne werkspanning van enige sonnestelsel is gebaseer op 'n veelvoud van 12 volt, as die algemeenste batterykaar. Die meeste nodusse van sonkragstasies: sonkragmodules, beheerders, omsetters - word vervaardig onder die gewilde spanning van 12, 24, 48 volt.
Met 'n hoër spanning kan voedingsdrade van 'n kleiner dwarssnit gebruik word - en dit is 'n groter betroubaarheid van kontakte. Aan die ander kant kan mislukte 12V-batterye een vir een vervang word.
In 'n 24-volt-netwerk, met inagneming van die besonderhede van die werking van die batterye, sal dit slegs in pare vervang moet word. 'N 48V-netwerk sal al vier batterye van dieselfde tak moet vervang. Boonop bestaan daar by 48 volt reeds 'n gevaar vir elektriese skok.
Die belangrikste keuse van die nominale waarde van die interne potensiaalverskil van die stelsel hou verband met die drywingseienskappe van omsetters wat deur die moderne industrie vervaardig word en moet die piekbelasting in ag neem:
- van 3 tot 6 kW - 48 volt,
- van 1,5 tot 3 kW - gelyk aan 24 of 48V,
- tot 1,5 kW - 12, 24, 48V.
As ons kies tussen die betroubaarheid van die bedrading en die ongerief om die batterye te vervang, fokus ons byvoorbeeld op betroubaarheid. In die toekoms sal ons voortbou op die werkspanning van die berekende stelsel 24 volt.
Gebruik in medisyne
Suid-Koreaanse wetenskaplikes het 'n onderhuidse sonnet ontwikkel.'N Miniatuur energiebron kan onder die vel van 'n persoon ingeplant word om 'n ononderbroke werking van toestelle wat in die liggaam ingeplant is, byvoorbeeld 'n pasaangeër, te verseker. So 'n battery is 15 keer dunner as 'n hare en kan gelaai word, selfs as sonskerm op die vel aangebring word.
Batterypak Sonmodules
Die formule vir die berekening van die krag wat van 'n sonbattery benodig word, lyk soos volg:
Pcm = (1000 * Ja) / (k * Sin),
- Rcm = krag van die sonbattery = totale drywing van sonkragmodules (panele, W),
- 1000 = aanvaarde fotosensitiwiteit van foto-elektriese omsetters (kW / m²)
- Eet = die behoefte aan daaglikse energieverbruik (kW * u, in ons voorbeeld = 18),
- k = seisoenale koëffisiënt met inagneming van alle verliese (somer = 0,7, winter = 0,5),
- Sin = tabelwaarde van isolasie (vloei van sonstraling) met optimale paneel-kanteling (kW * h / m²).
U kan die waarde van insolasie by die plaaslike meteorologiese diens uitvind.
Die optimale hellingshoek van sonpanele is gelyk aan die breedtegraad van die gebied:
- in die lente en herfs,
- plus 15 grade - in die winter,
- minus 15 grade in die somer.
Die Ryazan-streek wat in ons voorbeeld beskou word, is op 55ste breedtegraad.
Vir die tyd wat dit van Maart tot September neem, is die beste ongereguleerde kanteling van die sonbattery gelyk aan die somerhoek van 40⁰ na die aardoppervlak. Met hierdie installasie van modules is die gemiddelde daaglikse insolasie van Ryazan gedurende hierdie periode 4,73. Al die getalle is daar, kom ons bereken:
Pcm = 1000 * 12 / (0,7 * 4,73) ≈ 3 600 watt.
As ons 100-watt-modules as basis van die sonbattery neem, is 36 van hulle nodig. Hulle weeg 300 kilogram en beslaan 'n oppervlakte van ongeveer 5 x 5 m groot.
Veldbewese bedradingsdiagramme en opsies vir die aansluiting van sonpanele word hier gegee.
Doeltreffendheid van fotocelle en modules
Die krag van die sonstralingsvloei by die ingang van die aarde se atmosfeer (AM0) is ongeveer 1366 watt per vierkante meter (sien ook AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D). Terselfdertyd kan die spesifieke krag van sonstraling in baie bewolkte weer in Europa selfs gedurende die dag minder as 100 W / m² wees [ bron nie gespesifiseer nie 1665 dae ]. Met behulp van gewone industriële vervaardigde sonkragselle is dit moontlik om hierdie energie om te skakel in elektrisiteit met 'n doeltreffendheid van 9-24% [ bron nie gespesifiseer nie 1665 dae ]. Terselfdertyd sal die batteryprys ongeveer 1-3 Amerikaanse dollar per watt gegradeerde drywing wees. Vir industriële elektrisiteitsopwekking met behulp van fotocelle is die prys per kWh $ 0,25. Volgens die Europese Fotovoltaïese Vereniging (EPIA) sal die koste van elektrisiteit wat deur 'sonkragstelsels' opgewek word, teen 2020 daal tot minder as 0,10 € per kW · h vir industriële installasies en minder as 0,15 € per kWh vir installasies in woongeboue [ nie-gesaghebbende bron? ] .
Sonneselle en modules word volgens tipe verdeel en is: enkelkristal, polikristal, amorf (buigbaar, film).
In 2009 het Spectrolab ('n filiaal van Boeing) 'n sonkragsel met 'n doeltreffendheid van 41,6% gedemonstreer. In Januarie 2011 word verwag dat hierdie maatskappy die mark vir sonkragselle met 'n doeltreffendheid van 39% sou betree. In 2011 het Solar Junction, in Kalifornië, 'n 5,5 × 5,5 mm-fotocell-doeltreffendheid van 43,5% behaal, wat 1,2% hoër is as die vorige rekord.
In 2012 het Morgan Solar die Sun Simba-stelsel van polimetielmetakrilaat (Plexiglas), germanium en galliumarsenied geskep, wat die naaf kombineer met die paneel waarop die fotocel gemonteer is. Die doeltreffendheid van die stelsel met die stilstaande paneel is 26-30% (afhangend van die tyd van die jaar en die hoek waarop die son geleë is), wat twee keer groter is as die praktiese doeltreffendheid van kristallyne silikon-gebaseerde sonkragselle.
In 2013 het Sharp 'n 4 × 4 mm-drie-laag fotosel op 'n indium gallium arseniedbasis met 44,4% doeltreffendheid geskep, en 'n span spesialiste van die Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, Soitec, CEA-Leti en die Helmholtz Berlin Centre met behulp van 'n Fresnel-lens, 'n fotosel met 'n doeltreffendheid van 44,7% en oortref sy prestasie van 43,6% [ nie-gesaghebbende bron? ]. In 2014 het die Fraunhofer-instituut vir sonenergiestelsels sonpanele geskep waarin die doeltreffendheid 46% was as gevolg van die fokus van die lig op 'n baie klein fotosessie [ nie-gesaghebbende bron? ] .
In 2014 het Spaanse wetenskaplikes 'n fotovoltaïese sel met 'n silikon ontwikkel wat die son-infrarooi straling in elektrisiteit kan omskakel.
'N Belooflike rigting is die skep van fotocelle gebaseer op nanoantennas, wat werk op direkte regstelling van strome wat deur 'n klein antenna (van die orde van 200 - 300 nm) deur lig (dit wil sê, elektromagnetiese bestraling met 'n frekwensie van die orde van 500 THz) veroorsaak word. Nanoantennas benodig nie duur grondstowwe vir produksie nie en het 'n potensiële doeltreffendheid van tot 85%.
Ook in 2018, met die ontdekking van die flexofotovoltaïese effek, is die moontlikheid ontdek om die doeltreffendheid van fotocelle te verhoog. En ook as gevolg van die verlenging van die lewensduur van warm draers (elektrone), het die teoretiese limiet van hul doeltreffendheid van 34 onmiddellik tot 66 persent gestyg.
In 2019 het Russiese wetenskaplikes van die Skolkovo Instituut vir Wetenskap en Tegnologie (Skoltech), Instituut vir anorganiese chemie vernoem na A.V. Nikolaev van die Siberiese tak van die Russiese Akademie vir Wetenskappe (SB RAS) en die Institute of Problems of Chemical Physics RAS het 'n fundamentele nuwe halfgeleiermateriaal vir sonkragselle ontvang sonder die meeste tekortkominge aan materiale wat vandag gebruik word. 'N Groep Russiese navorsers het in die vaktydskrif Journal of Materials Chemistry A [en] die resultate gepubliseer van die toepassing van 'n nuwe halfgeleiermateriaal wat deur hulle ontwikkel is vir sonkragselle - komplekse polimeer bismutjodied (<[Bi3Ek10]> en <[BiI4]>), struktureel soortgelyk aan die mineraalperovxiet (natuurlike kalsiumtitanaat), wat 'n rekordomskakelingskoers van lig in elektrisiteit getoon het. Dieselfde groep wetenskaplikes het 'n tweede soortgelyke halfgeleier geskep op grond van 'n komplekse antimoonbromied met 'n perovxietagtige struktuur.
'N Tipe | Koëffisiënt van foto-elektriese omskakeling,% |
---|---|
Silicon | 24,7 |
Si (kristallyne) | |
Si (polikristallyn) | |
Si (dun film transmissie) | |
Si (dun film submodule) | 10,4 |
III-V | |
GaAs (kristallyne) | 25,1 |
GaAs (dun film) | 24,5 |
GaA's (polikristallyn) | 18,2 |
InP (kristallyn) | 21,9 |
Dun films van chalcogenides | |
CIGS (fotosel) | 19,9 |
CIGS (submodule) | 16,6 |
CdTe (fotosel) | 16,5 |
Amorfe / Nanokristallyne silikon | |
Si (amorf) | 9,5 |
Si (nanokristallien) | 10,1 |
fotochemiese | |
Gebaseer op organiese kleurstowwe | 10,4 |
Gebaseer op organiese kleurstowwe (submodule) | 7,9 |
organiese | |
Organiese polimeer | 5,15 |
gelaagde | |
GaInP / GaAs / Ge | 32,0 |
GaInP / GaAs | 30,3 |
GaAs / GOS (dun film) | 25,8 |
a-Si / mc-Si (dun submodule) | 11,7 |
Rangskikking van die batteryeenheid
Wanneer u batterye kies, moet u gelei word deur die posules:
- Konvensionele motorbatterye is NIE geskik vir hierdie doel nie. Sonkragbatterye word “SOLAR” gemerk.
- Aankoopbatterye moet slegs in alle opsigte identies wees, verkieslik uit een fabrieksparty.
- Die kamer waar die batterypak geleë is, moet warm wees. Die optimale temperatuur as die batterye volle krag lewer = 25⁰C. As dit tot -5 ° C daal, neem die batterykapasiteit met 50% af.
As ons 'n eksponensiële battery neem met 'n spanning van 12 volt en 'n kapasiteit van 100 ampère / uur vir berekening, is dit nie moeilik om te bereken nie; dit kan 'n totale uur van die verbruiker 'n totale drywing van 1200 watt bied. Maar dit is met volledige ontslag, wat buitengewoon ongewens is.
Dit word NIE aanbeveel om die lading onder 70% te verminder vir 'n lang batterylewe nie. Beperkte syfer = 50%. Met 60% as die middelste grond, plaas ons die energiereserwe van 720 W / u vir elke 100 A * h van die kapasitiewe komponent van die battery (1200 W / h x 60%) as die basis vir latere berekeninge.
Aanvanklik moet batterye 100% gelaai word vanaf 'n stilstaande stroombron. Batterye moet die vrag van die donker heeltemal bedek. As u nie gelukkig is met die weer nie, handhaaf u die nodige stelselparameters gedurende die dag.
Dit is belangrik om in ag te neem dat 'n oorvloed batterye sal lei tot hul konstante onderlading. Dit sal die lewensduur aansienlik verminder. Die mees rasionele oplossing is om die eenheid met batterye toe te rus met 'n energiereserwe wat voldoende is om een daaglikse energieverbruik te dek.
Om die vereiste totale batterykapasiteit uit te vind, deel ons die totale daaglikse kragverbruik van 12.000 W / h met 720 W / h en vermenigvuldig ons met 100 A * u:
12 000/720 * 100 = 2500 A * h ≈ 1600 A * h
In totaal benodig ons byvoorbeeld 16 batterye met 'n kapasiteit van 100 of 8 teen 200 Ah *, wat in serie parallel gekoppel is.
Faktore wat fotostelseldoeltreffendheid beïnvloed
Die strukturele kenmerke van sonkragselle veroorsaak 'n afname in die werkverrigting van panele met toenemende temperatuur.
Gedeeltelike verdowing van die paneel veroorsaak 'n daling in die uitsetspanning as gevolg van verliese in die onbeligte element, wat begin optree as 'n parasitiese las. Hierdie nadeel kan uitgeskakel word deur 'n omseil op elke fotosel van die paneel te installeer. In bewolkte weer, in die afwesigheid van direkte sonlig, word panele wat lense gebruik om straling te konsentreer buitengewoon ondoeltreffend, aangesien die lenseffek verdwyn.
Uit die werkingseienskappe van die fotovoltaïese paneel kan gesien word dat die korrekte keuse van lasweerstand nodig is om die maksimum doeltreffendheid te bereik. Hiervoor is fotovoltaïese panele nie direk aan die las gekoppel nie, maar gebruik eerder 'n beheerder vir die beheer van fotovoltaïese stelsels, wat die optimale werking van die panele verseker.
Die keuse van 'n goeie beheerder
Die regte keuse van die batterylaaikontroleur (battery) is 'n baie spesifieke taak. Die insetparameters moet ooreenstem met die gekose sonmodules, en die uitsetspanning moet ooreenstem met die interne potensiaalverskil van die sonnestelsel (in ons voorbeeld, 24 volt).
'N Goeie beheerder moet verseker dat:
- 'N Batteryslading met meer trap wat hul effektiewe lewensduur met 'n veelvoud verleng.
- Outomatiese onderlinge, battery- en sonkragbatterye, verbinding-ontkoppeling in korrelasie met laai-ontlading.
- Verbind die las van die battery na die sonkrag weer en omgekeerd.
Hierdie klein knoop is 'n baie belangrike komponent.
Die regte keuse van die beheerder hang af van die probleemvrye werking van die duur batterypak en die balans van die hele stelsel.
Keuse van die beste omskakelaar
Die omskakelaar word gekies sodat dit 'n langtermyn piekbelasting kan bied. Die insetspanning moet ooreenstem met die interne potensiaalverskil van die sonnestelsel.
Vir die beste keuse, word dit aanbeveel om aandag te gee aan die parameters:
- Die vorm en frekwensie van die opgewekte wisselstroom. Hoe meer naby aan 'n 50 Hz sinusgolf, hoe beter.
- Toestandsdoeltreffendheid. Hoe hoër 90% - hoe wonderliker.
- Eie verbruik van die toestel. Moet eweredig wees met die totale kragverbruik van die stelsel. Ideaal gesproke - tot 1%.
- Die vermoë van die eenheid om dubbele oorlading op kort termyn te weerstaan.
Die kenmerkendste ontwerp is 'n omvormer met 'n ingeboude beheerfunksie.
Nadele van sonkrag
- Die behoefte om groot gebiede te gebruik,
- Die sonkragaanleg werk nie snags nie en werk nie goed genoeg in die aandskemering nie, terwyl die piek van kragverbruik presies in die aandure voorkom,
- Ondanks die skoonheid van die energie wat in die omgewing verkry word, bevat die fotocelle self giftige stowwe, byvoorbeeld lood, kadmium, gallium, arseen, ens.
Sonkragaanlegte word gekritiseer vanweë die hoë koste, sowel as die lae stabiliteit van komplekse loodhaliede en die toksisiteit van hierdie verbindings. Loodvrye halfgeleiers vir sonkragselle, byvoorbeeld gebaseer op bismut en antimoon, word tans aktief ontwikkel.
As gevolg van die lae doeltreffendheid, wat op die beste 20 persent bereik, word sonpanele baie warm. Die oorblywende 80 persent van sonenergie verhit sonpanele tot 'n gemiddelde temperatuur van ongeveer 55 ° C. Met 'n toename in die temperatuur van die fotovoltaïese sel met 1 °, daal die doeltreffendheid daarvan met 0,5%. Hierdie afhanklikheid is nie-lineêr en 'n toename in die temperatuur van die element met 10 ° lei tot 'n afname in doeltreffendheid met byna 'n faktor van twee. Aktiewe elemente van verkoelingstelsels (waaiers of pompe) wat koelmiddel oordra, verbruik 'n aansienlike hoeveelheid energie, benodig periodieke instandhouding en verminder die betroubaarheid van die hele stelsel. Passiewe verkoelingstelsels het baie lae werkverrigting en kan nie die taak van sonpanele afkoel nie.