Κατηγορίες: Ενδιαφέρουσες ηλεκτρικές ειδήσεις, Πώς λειτουργεί
Αριθμός προβολών: 206201
Σχόλια σχετικά με το άρθρο: 17
Πώς οργανώνονται και λειτουργούν οι ηλιακοί συλλέκτες;
Σήμερα, σχεδόν όλοι μπορούν να συλλέξουν και να τεθούν στη διάθεσή τους ανεξάρτητη πηγή ηλιακής ενέργειας (στην επιστημονική βιβλιογραφία καλούνται φωτοβολταϊκά πάνελ).
Ο δαπανηρός εξοπλισμός αντισταθμίζεται με την πάροδο του χρόνου από τη δυνατότητα λήψης δωρεάν ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι σημαντικό οι ηλιακοί συλλέκτες να είναι μια φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας. Τα τελευταία χρόνια, οι τιμές των φωτοβολταϊκών πάνελ έχουν πέσει δεκαπλάσια και συνεχίζουν να μειώνονται, γεγονός που υποδηλώνει μεγάλες προοπτικές για τη χρήση τους.
Σε κλασική μορφή, μια τέτοια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας θα αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: απευθείας, μια ηλιακή μπαταρία (γεννήτρια συνεχούς ρεύματος), μια μπαταρία με συσκευή ελέγχου φορτίου και έναν μετατροπέα που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα.
Οι ηλιακοί συλλέκτες αποτελούνται από ένα σετ ηλιακά κύτταρα (φωτοβολταϊκοί μετατροπείς)που μετατρέπουν άμεσα την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
Τα περισσότερα ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονται από πυρίτιο, το οποίο έχει αρκετά υψηλό κόστος. Το γεγονός αυτό θα καθορίσει το υψηλό κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας, που επιτυγχάνεται με τη χρήση ηλιακών συλλεκτών.
Δύο τύποι φωτοηλεκτρικών μετατροπέων είναι συνηθισμένοι: κατασκευασμένοι από μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Διαφέρουν στην τεχνολογία παραγωγής. Οι πρώτες έχουν απόδοση μέχρι 17,5%, και οι τελευταίες 15%.
Η πιο σημαντική τεχνική παράμετρος μιας ηλιακής μπαταρίας, η οποία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αποτελεσματικότητα ολόκληρης της εγκατάστασης, είναι η καθαρή ισχύ. Καθορίζεται από τάση και ρεύμα εξόδου. Αυτές οι παράμετροι εξαρτώνται από την ένταση του ηλιακού φωτός που εισέρχεται στην μπαταρία.
Ε. (ηλεκτροκινητική δύναμη) μεμονωμένων ηλιακών κυψελών δεν εξαρτάται από την περιοχή τους και μειώνεται όταν θερμαίνεται η μπαταρία από τον ήλιο, κατά περίπου 0,4% ανά 1 g. Γ. Το ρεύμα εξόδου εξαρτάται από την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και το μέγεθος των ηλιακών κυψελών. Όσο φωτεινότερο είναι το ηλιακό φως, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που παράγεται από τα ηλιακά κύτταρα. Το ρεύμα φόρτισης και η ισχύς εξόδου σε θολό καιρό μειώνονται σημαντικά. Αυτό οφείλεται σε μείωση της εξόδου ρεύματος από την μπαταρία.
Εάν η μπαταρία που φωτίζεται από τον ήλιο είναι κλειστή σε κάποιο φορτίο με αντίσταση Rη, τότε στο κύκλωμα εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα Ι, η τιμή του οποίου καθορίζεται από την ποιότητα του φωτοηλεκτρικού μετατροπέα, την ένταση φωτός και την αντίσταση φορτίου. Η ισχύς Pn, η οποία απελευθερώνεται στο φορτίο, καθορίζεται από το προϊόν Pn = InInUn, όπου Un είναι η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας.
Η μέγιστη ισχύς κατανέμεται στο φορτίο σε κάποια βέλτιστη αντίσταση Ropt, η οποία αντιστοιχεί στον υψηλότερο συντελεστή απόδοσης (απόδοσης) μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Κάθε μετατροπέας έχει τη δική του τιμή Ropt, η οποία εξαρτάται από την ποιότητα, το μέγεθος της επιφάνειας εργασίας και τον βαθμό φωτισμού.
Ηλιακή μπαταρία αποτελείται από επιμέρους ηλιακά στοιχεία που συνδέονται σε σειρά και παράλληλα για να αυξήσουν τις παραμέτρους εξόδου (ρεύμα, τάση και ισχύ). Όταν τα στοιχεία συνδέονται σε σειρά, αυξάνεται η τάση εξόδου, ενώ παράλληλα αυξάνεται το ρεύμα εξόδου. Προκειμένου να αυξηθεί τόσο το ρεύμα όσο και η τάση, αυτές οι δύο μέθοδοι σύνδεσης συνδυάζονται. Επιπλέον, με αυτή τη μέθοδο σύνδεσης, η αποτυχία ενός από τα ηλιακά κύτταρα δεν οδηγεί σε βλάβη ολόκληρης της αλυσίδας, δηλ. βελτιώνει την αξιοπιστία ολόκληρης της μπαταρίας.
Με αυτόν τον τρόπο η ηλιακή μπαταρία αποτελείται από ηλιακά στοιχεία συνδεδεμένα σε παράλληλη σειρά. Η τιμή του μέγιστου δυνατού ρεύματος που δίνεται από την μπαταρία είναι ευθέως ανάλογη προς τον αριθμό των συνδεδεμένων παράλληλα και του emf- σειριακά συνδεδεμένα ηλιακά κύτταρα. Ο συνδυασμός των τύπων σύνδεσης συναρμολογεί την μπαταρία με τις απαιτούμενες παραμέτρους.
Τα ηλιακά στοιχεία της μπαταρίας απομακρύνονται με διόδους. Συνήθως υπάρχουν 4 από αυτές - μία για κάθε ¼ μέρος της μπαταρίας. Οι δίοδοι προστατεύουν τα μέρη της μπαταρίας από βλάβη, η οποία για κάποιο λόγο είναι σκοτεινή, δηλαδή εάν σε κάποιο χρονικό σημείο το φως δεν πέσει επάνω τους. Ταυτόχρονα, η μπαταρία παράγει προσωρινά 25% λιγότερη ισχύ εξόδου από την κανονική ηλιακή ακτινοβολία σε ολόκληρη την επιφάνεια της μπαταρίας.
Εάν δεν υπάρχουν δίοδοι, αυτά τα ηλιακά κύτταρα θα υπερθερμανθούν και θα αποτύχουν, καθώς θα μετατραπούν σε τρέχοντες καταναλωτές για τη διάρκεια της εξασθένισης (οι μπαταρίες εκκενώνονται μέσω ηλιακών κυψελών) και όταν χρησιμοποιούν διόδους, παρακάμπτονται και το ρεύμα δεν διέρχεται από αυτά. Οι δίοδοι πρέπει να είναι χαμηλής αντίστασης προκειμένου να μειωθεί η πτώση τάσης σε αυτές. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα διόδους Schottky.
Η παραληφθείσα ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται σε μπαταρίες και στη συνέχεια μεταφέρεται στο φορτίο. Μπαταρίες - πηγές χημικού ρεύματος. Η φόρτιση της μπαταρίας εμφανίζεται όταν εφαρμόζεται ένα δυναμικό, το οποίο είναι μεγαλύτερο από την τάση της μπαταρίας.
Ο αριθμός των ηλιακών κυψελών που συνδέονται σε σειρά και παράλληλα πρέπει να είναι τέτοιος ώστε η τάση λειτουργίας που παρέχεται στις μπαταρίες, λαμβάνοντας υπόψη την πτώση τάσης στο κύκλωμα φόρτισης, υπερβαίνει ελαφρώς την τάση της μπαταρίας και το ρεύμα φορτίου της μπαταρίας παρέχει την απαιτούμενη τιμή του ρεύματος φόρτισης.
Για παράδειγμα, για να φορτίσετε μια μπαταρία μολύβδου-οξέος 12 V, πρέπει να έχετε μια ηλιακή μπαταρία 36 κυψελών.
Σε ασθενή ηλιακή ακτινοβολία, η φόρτιση της μπαταρίας μειώνεται και η μπαταρία εκπέμπει ηλεκτρική ενέργεια στον δέκτη ισχύος, δηλ. οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες λειτουργούν συνεχώς στη λειτουργία εκφόρτισης και επαναφόρτισης.
Αυτή η διαδικασία ελέγχεται. ειδικός ελεγκτής. Με κυκλική φόρτιση απαιτείται σταθερή τάση ή σταθερό ρεύμα φόρτισης.
Σε συνθήκες καλής φωτεινότητας, η μπαταρία φορτίζει γρήγορα μέχρι το 90% της ονομαστικής χωρητικότητάς της και, στη συνέχεια, σε χαμηλότερη ταχύτητα φόρτισης σε πλήρη χωρητικότητα. Η αλλαγή σε χαμηλότερη ταχύτητα φόρτισης γίνεται από τον ελεγκτή του φορτιστή.
Η πιο αποτελεσματική χρήση των ειδικών μπαταριών είναι γέλη (το θειικό οξύ χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης στην μπαταρία) και τις μπαταρίες μολύβδου, οι οποίες κατασκευάζονται με τεχνολογία AGM. Αυτές οι μπαταρίες δεν απαιτούν ειδικές συνθήκες εγκατάστασης και δεν απαιτούν συντήρηση. Η διάρκεια ζωής των διαβατηρίων αυτών των μπαταριών είναι 10-12 έτη με βάθος εκφόρτωσης που δεν υπερβαίνει το 20%. Οι μπαταρίες δεν πρέπει ποτέ να αποφορτιστούν κάτω από αυτή την τιμή, διαφορετικά η διάρκεια ζωής τους θα μειωθεί δραστικά!
Η μπαταρία συνδέεται στην ηλιακή μπαταρία μέσω ενός ελεγκτή που ελέγχει τη φόρτιση της. Όταν η μπαταρία φορτίζεται με πλήρη ισχύ, συνδέεται μια αντίσταση στην ηλιακή μπαταρία, η οποία απορροφά την υπερβολική ισχύ.
Για να μετατρέψετε μια σταθερή τάση από μια μπαταρία σε μια εναλλασσόμενη τάση, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία των περισσότερων καταναλωτών ενέργειας μαζί με μια ηλιακή μπαταρία, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ειδικές συσκευές - μετατροπείς.
Χωρίς τη χρήση ενός μετατροπέα, μια ηλιακή τάση μπορεί να τροφοδοτηθεί από ηλιακούς συλλέκτες, συμπεριλαμβανομένων διάφορες φορητές συσκευές, εξοικονόμηση ενέργειας πηγές φωτός, για παράδειγμα, οι ίδιοι λαμπτήρες LED.
Διαβάστε επίσης σε αυτό το θέμα: Φορητές ηλιακές φορτιστές
Δείτε επίσης στο electro-el.tomathouse.com
: