تم النظر في إمكانيات التحول إلى مصادر الطاقة البديلة وتنفيذها جزئيًا من قبل الشركات المهتمة التي تمثل صناعة الطاقة لعدة عقود. لم تسمح التكاليف المرتفعة لإدخال أنظمة جديدة لتزويد الطاقة بعد بالتطور الناجح للعديد من مجالات هذه الصناعة ، ولكن هناك أيضًا استثناءات ، والتي تشمل مولدات الطاقة الشمسية.
في أشكال مختلفة ، يتم استخدام مصادر الطاقة هذه في مناطق متخصصة ، وفي السنوات الأخيرة وجدت مكانها في مصدر الطاقة الخاص. الشكل الأمثل للتطبيق الفني للبطارية الشمسية هو لوحة على الخلايا الكهروضوئية ، والتي لا تشغل مساحة كبيرة ، ولكنها في نفس الوقت تزود المستهلك بالطاقة بكمية معينة.
نظرة عامة على التكنولوجيا
يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الظواهر الطبيعية كمصدر للطاقة - من الرياح إلى تدفق المياه. بالطبع وطاقة الشمس ، كمصدر طبيعي للضوء والحرارة ، لا يمكن إلا أن تعتبر موردا للتحويل إلى كهرباء عادية. بالمناسبة ، يمكن أن تصل إضاءة الطاقة في يوم صافٍ إلى 1020 وات / م2، وهذا احتمال ملموس قد يجد تطبيقًا عمليًا. يبقى فقط لتنفيذ عملية تحويل الطاقة وتسليمها من الناحية التكنولوجية. هذا هو الغرض من استخدام الألواح الشمسية.
وحدات من هذا النوع تؤدي بشكل شامل مهام الحصول على ضوء الشمس وتثبيته وتجميعه. في المراحل التالية ، يتم حل مهام التحول والتراكم والتوزيع بين المستهلكين. حتى الآن ، المهام الرئيسية للطاقة الشمسية ليست في التنظيم الفني والهيكلية للعمليات المذكورة أعلاه ، ولكن في تحسين التكنولوجيا من أجل زيادة أداء منتجاتها.
تصميم لوحة
بشكل عام ، مثل هذا الجهاز هو مستقبل ومجمع للطاقة الشمسية. ومع ذلك ، فإن صيانتها تستخدم مجموعة كاملة من المكونات ، بما في ذلك البطاريات والمحولات الكهربائية والصمامات ومنظمات الطاقة والميكانيكا للتحكم في موضع اللوحة وما إلى ذلك.
لكن في كل حالة ، يعتمد نظام الألواح الشمسية على وظيفة عنصر رئيسي واحد - وحدة تستقبل الطاقة الشمسية مباشرة. في الإصدار الأكثر شيوعًا ، هذه هي رقائق السيليكون أحادية أو متعددة الكريستالات ، والتي تشبه في السياق كعكة متعددة الطبقات. هذا هو ما يسمى بالخلايا الكهروضوئية التي توفر تحديد موقع دقيق للذرات ، والتي بدورها تشارك في عمليات تحويل الطاقة.
تصنيف الألواح الشمسية حسب نوع الخلايا الشمسية
مع تطور تقنيات تصنيع الألواح لتلقي الطاقة الشمسية ، أجرى المتخصصون تجارب باستخدام مواد لتصنيعها ، وتحديد الحلول المثلى. حتى الآن ، يتم إنتاج بطاريات من هذا النوع من العناصر التالية:
- رقائق السيليكون متعددة البلورات. يتكون هيكل المادة من مجموعة من حواجز شبكية من السيليكون أحادي البلورة ، مما يجعل من الممكن تعويض فقد الطاقة عند حواف الهيكل ، كما هو الحال في الألواح أحادية البلورة. نتيجة لذلك ، تصل الكفاءة إلى 15٪ مع عمر خدمة للجهاز يصل إلى 25 عامًا.
- لوحات على السيليكون متعدد الكريستالات. بديل آخر للألواح الشمسية أحادية البلورية البسيطة. البطارية على هذا الأساس أقل إنتاجية ، لكنها أقل تكلفة بكثير وتوفر المزيد من الفرص لتصميم أشكال مختلفة من البناء وتوجيهه.
- ألواح السيليكون غير متبلور. إنه أيضًا خيار منخفض الطاقة ، ولكنه أيضًا أقل تكلفة. للمستهلكين ذوي الاحتياجات المنخفضة من الطاقة ، حل مقبول تمامًا.
- أجهزة تيلورايد الكادميوم. تستخدم هذه المادة على نطاق واسع في تطوير الخلايا الكهروضوئية للأفلام ، ويبلغ سمك طبقة أشباه الموصلات مئات الميكرومترات. الكادميوم تيلورايد لديه أداء متوسط لتوليد الطاقة ، ولكن عملية التوليد نفسهاالكهرباء في هذه الحالة ستكون أرخص من ألواح السليكون القياسية
- بطاريات تعتمد على CIGS أشباه الموصلات. في هذه الحالة ، يتم استخدام مزيج من عدة مواد - الغاليوم والسيلينيوم والإنديوم والنحاس. يستخدم أيضًا عامل شكل الفيلم ، ولكن بأداء أعلى من نظرائه من الكادميوم تيلورايد.
كيف يعمل الجهاز
بعد تلقي الطاقة الشمسية ، يمكن أن يحدث المسار الإضافي لتشغيل النظام وفقًا لمخططات مختلفة ، اعتمادًا على حل التصميم. هناك طريقتان أساسيتان لاستخدام المعدات:
- يتم تخزين الكهرباء المولدة في حزمة البطارية المتصلة ويتم استهلاكها بالتوازي من قبل المستهلكين.
- في الطريق من اللوحة إلى البطارية ، تم تركيب عاكس ينظم استهلاك الطاقة. يتم استخدام مخطط مشابه في الحالات التي تعمل فيها لوحة البطارية الشمسية كمصدر طاقة إضافي لا يغطي سوى جزء من احتياجات المستهلك للكهرباء.
في كلتا الحالتين ، يجب تنظيم دائرة كهربائية مع إمكانية إدخال الخلايا الكهروضوئية الشمسية. يمكن أن يكون تكوين الاتصال إما تسلسليًا أو متوازيًا. يمكن أن يكون متوسط جهد الدخل 180-354 فولت بالنسبة للأنظمة المنزلية. الحمل في هذه الحالة هو 5 أ.
تنفيذ نظام الإدارة
حدث التطوير النشط للبطاريات الشمسية خلال فترة الإدخال الواسع لوحدات التحكم الدقيقة في المجمععمليات الانتاج. في الوقت الحالي ، تُستخدم هذه الأجهزة أيضًا لأتمتة العمليات المختلفة في المجال المنزلي - يكفي ملاحظة أنظمة الإنذار وآليات التحكم في باب المرآب.
فيما يتعلق بالألواح الشمسية ، يتم استخدام وحدات التحكم المزودة بأجهزة استشعار سعوية ، والتي لا تسمح فقط بمراقبة معلمات تشغيل المكونات الوظيفية ، ولكن أيضًا للتحكم في عملية شحن بطاريات الألواح الشمسية. أجهزة التحكم في المستوى الأساسي تراقب قواطع الدائرة والمتغيرات والصمامات ، ولكن يمكنها أيضًا المشاركة في عمليات تغيير معلمات المستهلك النهائي لتزويد التيار المباشر.
نصائح حول استخدام اللوحات
عند شراء بطارية شمسية ، يُنصح بإجراء مراجعة شاملة لجميع مكوناتها ، وخاصة الخلايا الكهروضوئية ، نظرًا لأن أدنى ضرر أو عيب في المصنع يمكن أن يؤثر بشكل جذري على أداء النظام بأكمله. أيضًا ، أثناء عملية التثبيت ، يجب توخي أقصى درجات الحذر ، لأن الهيكل هش ويمكن أن يتلف بدون حماية خاصة.
يتم تركيب بطارية شمسية من نوع اللوحة على قاعدة مُعدة خصيصًا باستخدام مكواة لحام منخفضة الجهد. من المهم ألا تحجب الأشجار والأشياء الأخرى الجزء الأمامي ، على أي حال. للتحكم ، يتم توفير خزانة خاصة مع الأتمتة والكتل الوظيفية. من ذلك إلى السطح حيث تم تثبيت اللوحة ، يجب وضع مسار مزود طاقة اتصالات معزول.
كيف تصنعلوحة شمسية DIY؟
أنسب مخطط محلي الصنع مصنوع من إطار خشبي وعناصر زجاج شبكي. يمكن استخدام لوح خشب مضغوط كقاعدة للوحة ، وتتشكل حوافها على شكل جوانب بسمك يتراوح من 1-3 سم ، ويتم وضع شظايا من زجاج شبكي صغير الحجم على السطح وتثبيتها على الغراء وفقًا لـ مبدأ قرص العسل. ثم يمكن إغلاق الهيكل بالزجاج الصلب ، وتثبيته بإحكام على طول ملامح الجانبين.
يجب أيضًا تثبيت الألواح الشمسية. بيديك ، يتم ذلك على قاعدة معدنية داعمة لها القدرة على الدوران. لذلك ، يمكنك إعداد قاعدة إطار بآلية قيادة لتحويل النطاق المطلوب. في هذه الحالة ، يجب أيضًا مراعاة الحمل على غطاء السقف. من المستحسن أن تكون القاعدة الداعمة للوحة متصلة مباشرة من خلال السقف بنظام الجمالون. في المرحلة النهائية ، من الضروري توصيل اللوحة من خلال موصلات ببطارية من الطاقة المطلوبة ، وإذا لزم الأمر ، إدخال العاكس في شبكة الطاقة لتحويل جهد الدخل.
فوائد الألواح الشمسية
توفر تقنيات توليد الكهرباء القائمة على مبادئ تحويل الطاقة الشمسية العديد من الفوائد للمستخدم النهائي ، على الرغم من عدد من الصعوبات التشغيلية. على وجه الخصوص ، يمكن لأبسط لوحة شمسية أحادية البلورة 100 واط شحن حزمة بطارية 12 فولت مجانًا. ولكن حتى هذه العناصر أصبحت شيئًا من الماضي تدريجيًا ، ويتم استبدالها بقوةمولدات قادرة على خدمة نظام الطاقة في المنزل ، ولا تتطلب سوى تكاليف الصيانة. في نفس الوقت يمكننا التحدث عن النظافة البيئية لمصدر الطاقة والاستقلالية.
آفاق تطوير التكنولوجيا
كانت الخطوة الأساسية المهمة في تطوير نظام الطاقة الشمسية ظهور مصادر طاقة بديلة بجهد يصل إلى 220 فولت. حتى الآن ، لا تزال هذه الأنظمة في مرحلة التصميم المفاهيمي ، ولكن في المستقبل ، موضوع لتحسين عمليات الحصول على الطاقة الأولية ، سوف يدخلون قطاع الإنتاج الضخم.
الصعوبات الرئيسية التي يواجهها المصممون هي التراكم المنتظم لإمكانيات الطاقة وتقليل عوامل اعتماد المولدات على الظروف الخارجية. على سبيل المثال ، انخفاض كفاءة الألواح الشمسية لمنزل عند مستوى 15-20٪ يرجع إلى حد كبير إلى عوامل الطقس السيئ المشروط ، عندما يتم تقليل إمداد الطاقة.
الخلاصة
إذا كان من السابق لأوانه الحديث عن إمداد الطاقة المتكاملة لمنزل خاص بالطاقة الشمسية ، فإن تغطية الاحتياجات الفردية لشحن الأجهزة منخفضة الطاقة أو الحفاظ على كفاءة أجهزة الإضاءة بهذه الوسائل أمر واقعي تمامًا. علاوة على ذلك ، يشارك المصنعون الروس بنشاط في تطوير هذا المجال ، ويقدمون منتجاتهم ذات الجودة المقبولة.
تقوم بعض الشركات بتجميع الألواح الشمسية من الألواح الصينية بتكلفة منخفضة عند مستوى 3-5 آلاف روبل ، ولكن تظهر أيضًا تطوراتها الخاصة تمامًا. لقادة السوق المحلي في هذايمكن أن تُنسب المتخصصة إلى شركة "Quantum" و Hevel Solar و "Solnechny Veter". لا تنتج مرافق هذه المؤسسات أنظمة منخفضة الطاقة فحسب ، بل تنتج أيضًا حلولًا فعالة للتشغيل الصناعي.
