Elastyczne panele słoneczne: przegląd typowych projektów, ich charakterystyki i możliwości połączeń

Energia słoneczna jest jednym z najbardziej obiecujących i najszybciej rozwijających się alternatywnych źródeł energii elektrycznej.Jest to nieograniczony zasób, który można wykorzystać w dowolnym miejscu na świecie, nie zanieczyszczając środowiska. Zgadzam się, byłoby miło mieć własne alternatywne źródło energii elektrycznej.

Okazuje się, że teraz energię słoneczną można przekształcić w energię elektryczną bezpośrednio w domu. Zamiast nieporęcznych i delikatnych paneli ramowych coraz częściej stosuje się elastyczne panele słoneczne. Jak jednak można to wdrożyć w praktyce?

Pomożemy Ci zrozumieć budowę elastycznych paneli fotowoltaicznych i zasadę ich działania. Przydatne zalecenia dotyczące wyboru i montażu konstrukcji przedstawiono w naszym artykule. Aby ułatwić postrzeganie informacji, artykuł zawiera tematyczne zdjęcia i filmy.

Czym są panele słoneczne?

Aby zrozumieć, czy elastyczne panele nadają się do wytwarzania energii elektrycznej, musisz zrozumieć teorię.

Czym jest bateria słoneczna, czym konstrukcja modeli elastycznych różni się od innych? Bardzo ważne jest również, aby przed zakupem poznać zalety i wady tego konkretnego typu ogniw słonecznych.

Budowa i zasada działania paneli elastycznych

Zasada działania baterii słonecznej opiera się na koncepcji fotowoltaiki.Światło, jak wiadomo, można rozpatrywać zarówno jako falę, jak i przepływ cząstek – fotonów. Zdolnością zamiany energii fotonów na energię elektryczną jest fotowoltaika.

Pierwsze prototypy nowoczesnych paneli słonecznych powstały już w latach 50-tych. Od tego czasu zmieniły się znacząco zarówno pod względem wyglądu, jak i zasady działania. Efekt fotowoltaiczny możliwy jest dzięki zastosowaniu półprzewodników

Półprzewodnik to materiał o specjalnej strukturze atomowej. Półprzewodnik typu n ma dodatkowe elektrony, podczas gdy atomy półprzewodnika typu p ich nie mają. Aby zmontować fotokomórkę, łączy się 2 rodzaje materiałów, tworząc dwuwarstwową strukturę.

Poszczególne fotokomórki łączone są w panele. Panele mogą być sztywne, w trwałej metalowej ramie. Obecnie panuje tendencja do lżejszego projektowania paneli fotograficznych. Elastyczne i lekkie ogniwa słoneczne zyskują na popularności.

Zasadę działania baterii słonecznej można opisać w następujący sposób:

1. Światło słoneczne pada na powierzchnię fotokomórki od strony n-warstwy.
2. Fotony zderzają się z atomami półprzewodników, „wybijając” dodatkowe elektrony.
3. Swobodne elektrony przemieszczają się w kierunku warstwy p i trafiają do atomów pozbawionych cząstek.
4. W rezultacie górna warstwa działa jak katoda, a dolna warstwa działa jak anoda.
5. Generowany jest prąd stały, który może z łatwością naładować akumulator.

Jako półprzewodniki stosuje się krzem, selen i wiele innych droższych materiałów.

Prąd stały odbierany z panelu słonecznego musi zostać przekształcony w prąd przemienny, ponieważ działa na nim większość urządzeń elektrycznych

W przypadku ogniw słonecznych z elastyczną folią stosuje się również powłokę polimerową z przewodnikami aluminiowymi.Taka konstrukcja sprawia, że ​​panele są zaskakująco cienkie i lekkie.

Technologia ta dopiero zaczyna się rozwijać, jednak nie ulega wątpliwości, że ma ona ogromne perspektywy. Przyjrzymy się jednak elastycznym panelom w szerokim znaczeniu tej definicji.

Więcej o zasadzie działania paneli fotowoltaicznych przeczytasz klikając połączyć.

Zalety elastycznych ogniw słonecznych

Zalety elastycznych paneli słonecznych sprawiają, że ta metoda wytwarzania energii elektrycznej jest jedną z najbardziej obiecujących:

• waga;
• rozmiar;
• elastyczność;
• wydajność;
• wszechstronność;
• efektywność;
• przyjazność dla środowiska;
• Łatwość obsługi.

Parametry geometryczne i fizyczne paneli, takie jak rozmiar i waga, mają ogromne znaczenie, ponieważ do dostarczenia prądu do całego budynku mieszkalnego wymagana będzie duża liczba paneli, przy stosowaniu ciężkich modeli może być konieczne wzmocnienie konstrukcji budynku, co znacząco podniesie koszty montażu.

Lekkie i kompaktowe elementy elastyczne nie będą znacząco wpływać na rozkład obciążenia na ramie budynku. Nie stanowią żadnego zagrożenia dla pokryć dachowych

Wydajność akumulatorów krzemowych jest dość wysoka. Sprawność w tym przypadku jest trudna do oszacowania, panele półprzewodnikowe są w stanie przekształcić światło w energię elektryczną średnio o 20%.

Oznacza to, że jeśli moc promieniowania słonecznego wynosi 200 W, otrzyma się około 40 W energii elektrycznej.

Elastyczne amorficzne panele słoneczne są znacznie bardziej tolerancyjne na pochmurną pogodę niż konwencjonalne sztywne konstrukcje na bazie krzemu.

Dla porównania, standardowy panel słoneczny może działać tylko przy 10% swojej mocy przy pochmurnej pogodzie, podczas gdy elastyczny panel może działać przy około 50% swojej mocy znamionowej.

Elastyczność baterii słonecznej pozwala na zastosowanie jej w dachach o nierównych powierzchniach, dachówkach krytych dachówką oraz pokryciach o skomplikowanych kształtach. Jednocześnie są dość uniwersalne, nadają się do montażu na dachu lub elewacji budynku

Światło słoneczne jest zasobem darmowym i nieograniczonym. To jego niewątpliwa zaleta, która odzwierciedla bezwarunkową wydajność paneli fotowoltaicznych.

Ponadto ta metoda wytwarzania energii jest całkowicie przyjazna dla środowiska i w żaden sposób nie wpływa na środowisko ani mu nie szkodzi. Co więcej, rezygnując z popularnej alternatywy dla energii słonecznej – elektrowni cieplnych, ludzkość zmniejsza poziom zanieczyszczenia powietrza.

Wady elastycznych paneli słonecznych

Elastyczne panele słoneczne mają również wiele wad. Po pierwsze, technologia ta dopiero się rozwija i nie osiągnęła jeszcze szczytu swoich możliwości. Pod względem wydajności elastyczne akumulatory amorficzne są gorsze od sztywnych akumulatorów poli- lub monokrystalicznych.

Budowa i zasada działania elastycznych paneli jest dość złożona, ale każdy może z nich korzystać. Wystarczy poprawnie zainstalować i podłączyć sprzęt

Po drugie, cienka folia i minimalna warstwa powłoki niszczą się stosunkowo szybko. Okres gwarancji na takie panele wynosi około 3 lata.

Następnie fotokomórki zaczynają się stopniowo psuć i wymagają wymiany.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​branża ta szybko się rozwija i już pojawiają się trwalsze i wydajniejsze przykłady elastycznych paneli słonecznych na bazie amorficznego krzemu

Inne wady są nieodłącznie związane ze wszystkimi typami paneli słonecznych:

• Okres zwrotu;
• wysoka cena;
• oprócz samych akumulatorów duża liczba drogiego sprzętu;
• uzależnienie od warunków atmosferycznych.

Elastyczny panel o mocy około 150 W kosztuje około 40 tysięcy rubli. lub więcej, w zależności od producenta. 20 akumulatorów, komplet akumulatorów i dodatkowe wyposażenie będzie kosztować porządną sumę. Biorąc pod uwagę koszt 1 kWh energii elektrycznej, za system będziesz musiał płacić dłużej niż rok.

Gdzie i jak wykorzystywana jest energia słoneczna?

Panele elastyczne znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach. Zanim sporządzisz projekt zasilania domu za pomocą tych paneli słonecznych, dowiedz się, gdzie są one stosowane i jakie są cechy ich zastosowania w naszym klimacie.

Obszar zastosowania paneli słonecznych

Zastosowanie elastycznych paneli słonecznych jest bardzo szerokie. Z powodzeniem stosowane są w elektronice, elektryfikacji budynków, produkcji samochodów i samolotów oraz obiektach kosmicznych.

W budownictwie takie panele służą do zasilania budynków mieszkalnych i przemysłowych energią elektryczną.

Energia słoneczna może być jedynym źródłem energii elektrycznej lub może powielać tradycyjny schemat zasilania, dzięki czemu w przypadku niewystarczającej wydajności w danym okresie dom nie pozostanie bez prądu.

Przenośne ładowarki oparte na elastycznych ogniwach słonecznych są dostępne dla każdego i sprzedawane wszędzie. Dużą popularnością wśród podróżnych cieszą się duże, elastyczne panele turystyczne umożliwiające wytwarzanie prądu w dowolnym zakątku globu.

Bardzo nietypowym, ale praktycznym pomysłem jest wykorzystanie nawierzchni drogi jako podłoża dla elastycznych akumulatorów. Specjalne elementy są chronione przed uderzeniami i nie boją się dużych obciążeń.

Baterie elastyczne są również dobre, ponieważ można ich używać w niemal każdej sytuacji. Można je łatwo umieścić na dachu samochodu lub kadłubie jachtu.

Pomysł ten został już wdrożony. „Słoneczna” droga dostarcza energię okolicznym wioskom, nie zabierając ani jednego dodatkowego metra ziemi.

Cechy zastosowania elastycznych paneli amorficznych

Ci, którzy planują rozpocząć wykorzystanie elastycznych paneli fotowoltaicznych jako źródła prądu w swoim domu, powinni znać specyfikę ich działania.

Panele słoneczne z elastyczną metalową podstawą stosuje się tam, gdzie stawiane są zwiększone wymagania dotyczące odporności na zużycie minielektrowni:

Przede wszystkim użytkowników nurtuje pytanie: co robić zimą, kiedy dzień jest krótki, a prądu nie starcza na obsługę wszystkich urządzeń?

Tak, przy pochmurnej pogodzie i krótkim świetle dziennym wydajność paneli spada. Dobrze, gdy istnieje alternatywa w postaci możliwości przejścia na scentralizowane zasilanie. Jeśli go nie masz, musisz uzupełnić zapasy baterie i ładuj je w dni, gdy pogoda jest sprzyjająca.

Ciekawą cechą ogniw słonecznych jest to, że gdy ogniwo słoneczne się nagrzewa, jego wydajność znacznie spada.

W letnie upały panele nagrzewają się, ale działają gorzej. Zimą, w słoneczny dzień, fotokomórki są w stanie wychwycić więcej światła i przekształcić je w energię

Liczba pogodnych dni w roku zależy od regionu. Oczywiście na południu bardziej racjonalne jest stosowanie elastycznych baterii, ponieważ słońce świeci tam dłużej i częściej.

Ponieważ Ziemia zmienia swoje położenie względem Słońca w ciągu dnia, lepiej jest umieścić panele uniwersalnie - czyli po stronie południowej pod kątem około 35-40 stopni.Sytuacja ta będzie istotna zarówno w godzinach porannych, wieczornych, jak i w południe.

Instrukcja montażu paneli fotowoltaicznych na dachu

Jeśli uznasz, że elastyczne panele słoneczne na bazie krzemu amorficznego są tym, czego potrzebujesz, aby zapewnić prąd prywatnemu domowi, zacznij planować pracę.

Wybierz odpowiedni sprzęt i oszacuj przybliżoną liczbę paneli. Następnie zapoznaj się z zasadami montażu i późniejszej konserwacji ogniw słonecznych.

Należy jednak pamiętać, że stosowanie tradycyjnych krzemowych analogów poli- i monokrystalicznych jest nadal znacznie bardziej produktywne.

Krok 1. Obliczanie liczby paneli

Każda praca zaczyna się od projektu. Do projektowania należy wykonać niezbędne obliczenia, a mianowicie:

• dzienne zużycie energii elektrycznej;
• całkowita wymagana moc fotokomórek;
• pojemność baterii;
• liczba paneli.

Najprościej jest obliczyć zużycie energii elektrycznej. Aby to zrobić, należy wziąć pod uwagę absolutnie wszystkie urządzenia elektryczne, których używasz lub teoretycznie możesz używać.

Prosty przykład:

• lodówka – 200 W;
• komputer - 300 W;
• Telewizor – 150 W;
• żarówki ekonomiczne - 5 sztuk po 20 W każda.

Moc każdego urządzenia musi być podana w jego dokumentacji lub na obudowie. Po dodaniu wszystkich danych otrzymamy 750 W. Na podstawie tej wartości jest ona wybierana falownik - urządzenie przetwarzające prąd stały na prąd przemienny o wymaganej częstotliwości.

Pamiętaj, aby zachować niewielki margines i wybrać falownik o mocy 0,5 kW mocniejszy niż obliczona wartość. Oznacza to, że dla całkowitej mocy 0,75 kW odpowiednie jest urządzenie o mocy nie słabszej niż 1,25 kW

Aby połączenie było prawidłowe, panele słoneczne łączy się z akumulatorami za pomocą sterownika.Nie mieszaj styków - plus z plusem, minus z minusem. Z akumulatora prąd jest przesyłany do falownika, a następnie do urządzeń elektrycznych

Następnie musisz wybrać baterie. Pojemność akumulatora (na przykład 200 A∙h) pokazuje, ile prądu będzie wytwarzane przy danym napięciu w ciągu godziny.

Wymaganą pojemność można obliczyć, dzieląc całkowitą moc odbiorców przez napięcie wyjściowe akumulatora słonecznego. W naszym przykładzie używamy akumulatorów 12 V. 750 /12 = 62,5 A∙h.

Ale ten wzór nie jest całkowicie poprawny, ponieważ większości akumulatorów nie można rozładować do 0. Istnieje pewien limit, na przykład 40%. Jeśli poziom naładowania spadnie poniżej tego poziomu, znacząco wpłynie to na żywotność i wydajność akumulatora.

Wskaźnik ten należy również dodać do wzoru:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 A∙h.

Aby uzyskać taką pojemność, można połączyć w systemie grupę 2 akumulatorów po 100 Ah każdy.

Liczbę paneli oblicza się na podstawie mocy wybranego modelu i regionu, w którym zostaną zainstalowane. Znaczenie regionu jest trudne do przecenienia. W idealnym przypadku musisz znaleźć dzienny poziom promieniowania słonecznego dla swojego obszaru. Dla wiarygodności przyjmuje się minimalną wartość za rok, mniej więcej pod koniec grudnia.

Schematycznie poziom nasłonecznienia w różnych regionach można przedstawić w następujący sposób. Wartości liczbowe można znaleźć w specjalistycznych podręcznikach lub w Internecie

Mnożąc tę ​​liczbę przez liczbę dni kalendarzowych w miesiącu, otrzymujemy liczbę kilowatów na 1 m2 elastycznej baterii słonecznej w grudniu. Przykładowo w Moskwie jest to 0,33x31=10,23 kW/m2, a w Soczi – 1,25x31=38,75 kW/m2. Liczba ta nazywana jest liczbą pikogodzin.

Następnie z warunkowego maksimum 0,75 kW zużywanego przez wszystkie urządzenia jednocześnie obliczamy średnie miesięczne zużycie - około 25 kW. Nasze elastyczne akumulatory powinny w ciągu miesiąca wytworzyć co najmniej 25 000 W, ale lepiej zrobić małą rezerwę i zaokrąglić w górę do 30 kW.

Dlatego za 1 pikogodzinę w Moskwie powinno to wynosić 30/10,23 = 2,93 kW. Jeśli wybrane panele mają moc 150 W, to nie jest trudno obliczyć ich liczbę: 2,93/0,15 = 20 sztuk.

Po tak prostych obliczeniach można wybrać odpowiedni falownik, kontroler, akumulator i same elastyczne panele fotowoltaiczne w wymaganej ilości.

Krok 2. Zasady instalacji

Montaż elastycznych ogniw słonecznych możesz wykonać samodzielnie.

Aby to zrobić, musisz zdecydować, gdzie dokładnie umieścisz panele:

• na dachu budynku;
• na elewacji domu;
• na konstrukcji wolnostojącej;
• schemat łączony.

Najpopularniejszą opcją jest na dachu. Jeżeli kształt lub konfiguracja dachu na to nie pozwala, lepiej jest zbudować dodatkową ramę, na której można umieścić akumulatory. Jest to droższe, ale jeśli dach jest zacieniony lub trudno dostępny, ta opcja staje się racjonalna.

Umiejscowienie na elewacji stosuje się, gdy na dachu nie ma wystarczającej ilości miejsca. Panele mogą stać się częścią pomysłu na projekt i pełnić rolę dekoracji domu

Elastyczne ogniwa fotowoltaiczne mają od spodu lepką warstwę żywicy.

Wystarczy zdjąć folię ochronną i przykleić panel w wybranym miejscu. Oczywiście przed montażem powierzchnię należy oczyścić i umyć.

Do montażu nie są potrzebne żadne specjalistyczne narzędzia. Najważniejsze to zadbać o swoje bezpieczeństwo podczas pracy na dachu.Bardzo ważne jest również przestrzeganie schematu podłączenia sprzętu i nie przerywanie kolejności

Z jednej strony moduł baterii słonecznej ma 2 kable. Każdy panel jest ustawiony w taki sposób, że przewody te można później połączyć w jedną magistralę w celu połączenia szeregowego.

Polecamy również lekturę naszego innego materiału, w którym szczegółowo opisano schematy montażu i sposoby podłączenia paneli fotowoltaicznych. Więcej szczegółów - Tutaj.

Krok 3. Opieka nad systemem po instalacji

Po zainstalowaniu elastycznych ogniw słonecznych należy je stale konserwować i monitorować, w przeciwnym razie ich wydajność może drastycznie spaść. Najważniejsze jest utrzymanie paneli w czystości. Kurz, brud, ptasie odchody – wszystkie te czynniki zmniejszają wydajność systemu, ponieważ ograniczają absorpcję światła słonecznego przez ogniwa słoneczne.

Panele słoneczne należy wycierać, gdy się zabrudzą. Dlatego nie zaleca się umieszczania ich w trudno dostępnych miejscach na skomplikowanym dachu.

Jeśli Twój system nie może zostać serwisowany samodzielnie, zawsze możesz znaleźć wykonawcę posiadającego odpowiednią technologię i sprzęt. Oczywiście będzie to kosztować więcej.

Panele słoneczne na bazie krzemu amorficznego, podobnie jak ich twarde odpowiedniki, można myć zwykłą, wilgotną gąbką lub ściereczką z mikrofibry. Panele nie boją się wody (w końcu sprzęt ten instaluje się na zewnątrz), jeśli będziesz je regularnie myć, posłużą dłużej

Kolejnym problemem istotnym dla naszych regionów jest śnieg. Zimą akumulatory pokrywają się śniegiem i przestają działać. Osad należy stale czyścić, ale niezbyt szorstko, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia samego urządzenia.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Filmy i recenzje omawiające elastyczne panele popularnych producentów pomogą Ci dokonać właściwego wyboru. Będziesz mógł zobaczyć jak będzie wyglądał Twój dom po zamontowaniu sprzętu, specjaliści pomogą Ci w doborze odpowiedniej ilości akumulatorów oraz zapoznają się z zasadami montażu.

Jak działają elastyczne panele słoneczne i z czego są wykonane:

Możesz zainstalować elastyczną baterię w mieszkaniu na elewacji wieżowca, dlaczego nie:

Trochę więcej o produkcji i zaletach elementów elastycznych:

Panele słoneczne pozwalają uniezależnić się energetycznie i nie muszą monitorować cen benzyny i mediów. Jeśli jednorazowo zainwestujesz określoną kwotę, będziesz mógł zużywać nielimitowaną energię na potrzeby domowych urządzeń elektrycznych, ogrzewanie domu i ładowanie akumulatora pojazdu elektrycznego. Coraz więcej osób przechodzi na energię alternatywną, ponieważ jest to przyszłość.

Jeśli posiadasz niezbędną wiedzę lub doświadczenie w temacie naszego artykułu, podziel się nim z naszymi czytelnikami. A może sam musiałeś zamontować panele fotowoltaiczne? Powiedz nam, jak to zrobiłeś. Możesz uzupełnić swoje uwagi zdjęciami.