האפשרויות של מעבר למקורות אנרגיה חלופיים נשקלו ויושמו חלקית על ידי חברות מעוניינות המייצגות את תעשיית האנרגיה במשך כמה עשורים. העלויות הגבוהות של הכנסת מערכות אספקת אנרגיה חדשות עדיין לא אפשרו לתחומים רבים בתעשייה זו להתפתח בהצלחה, אך ישנם גם יוצאי דופן, הכוללים מחוללי אנרגיה סולארית.
בווריאציות שונות, ספקי כוח כאלה נמצאים בשימוש בתחומים מיוחדים, ובשנים האחרונות הם מצאו את מקומם באספקת חשמל פרטית. הפורמט האופטימלי ליישום טכני של סוללה סולארית הוא פאנל על תאים פוטואלקטרוניים, שאינו תופס מקום רב, אך במקביל מספק לצרכן אנרגיה בכמות מסוימת.
סקירת טכנולוגיה
מגוון תופעות טבע יכולות לשמש כמקור אנרגיה - מרוח ועד זרימת מים. כמובן, והאנרגיה של השמש, כמקור טבעי של אור וחום, אינה יכולה שלא להיחשב כמשאב להמרה לחשמל רגיל. אגב, תאורת האנרגיה ביום בהיר יכולה להגיע ל-1020 W/m2, וזהו פוטנציאל מוחשי שעשוי בהחלט למצוא יישום מעשי. נותר רק ליישם טכנולוגית את תהליך המרת האנרגיה והאספקה. לזה משמשים פאנלים סולאריים.
מודולים מסוג זה מבצעים באופן מקיף את משימות השגת, ייצוב וצבירת אור השמש. בשלבים הבאים נפתרות משימות השינוי, הצטברותו והפצתו בקרב הצרכנים. עד כה, המשימות העיקריות של אנרגיה סולארית אינן כל כך בארגון הטכני והמבני של התהליכים הנ ל, אלא באופטימיזציה של הטכנולוגיה על מנת להגביר את הביצועים של מוצריה.
עיצוב לוח
במובן כללי, מכשיר כזה הוא מקלט ומצבר של אנרגיה סולארית. עם זאת, התחזוקה שלו משתמשת בקבוצה שלמה של רכיבים, לרבות סוללות, ממירים חשמליים, נתיכים, ווסת כוח, מכניקה לשליטה במיקום הפאנל וכו'.
אבל בכל מקרה, מערכת הפאנלים הסולאריים מבוססת על הפונקציה של אלמנט עיקרי אחד - מודול שמקבל ישירות אנרגיה סולארית. בגרסה הנפוצה ביותר מדובר בפרוסות סיליקון מונו-או פוליקריסטליות, שמזכירות בהקשר עוגה רב-שכבתית. זה מה שנקראתאים פוטו-וולטאיים המספקים מיקום מדויק של אטומים, אשר, בתורם, מעורבים בתהליכי המרת אנרגיה.
סיווג של פאנלים סולאריים לפי סוג תאים סולאריים
ככל שהתפתחו הטכנולוגיות לייצור לוחות לקליטת אנרגיה סולארית, מומחים התנסו בחומרים לייצורם, וקבעו את הפתרונות האופטימליים. עד כה, סוללות מסוג זה מיוצרות מהאלמנטים הבאים:
- פרוסות סיליקון רב גבישיות. מבנה החומר נוצר על ידי קבוצה של רשתות סיליקון חד-גבישיות, המאפשרות לפצות על הפסדי אנרגיה בשולי המבנה, כפי שקורה בלוחות חד-גבישיים. כתוצאה מכך, היעילות מגיעה ל-15% עם חיי שירות של עד 25 שנים.
- פאנלים על סיליקון פולי-גבישי. חלופה נוספת לפאנלים סולאריים חד-גבישיים פשוטים. סוללה על בסיס זה פחות פרודוקטיבית, אבל היא עולה הרבה פחות ונותנת יותר הזדמנויות לתכנון צורות בנייה שונות והכיוון שלה.
- לוחות סיליקון אמורפיים. זוהי גם אפשרות להספק נמוך, אך היא גם המשתלמת ביותר. עבור צרכנים עם צורכי אנרגיה נמוכים, פתרון מקובל לחלוטין.
- מכשירי קדמיום טלוריד. חומר זה נמצא בשימוש נרחב בפיתוח תאים פוטו-וולטאיים סרטים, שעובי שכבת המוליכים למחצה שלהם הוא מאות מיקרומטרים. לקדמיום טלורייד יש ביצועי ייצור חשמל ממוצעים, אך לתהליך הייצור עצמוחשמל במקרה זה יהיה זול יותר מלוחות סיליקון סטנדרטיים.
- סוללות המבוססות על מוליכים למחצה CIGS. במקרה זה, נעשה שימוש בשילוב של מספר חומרים - גליום, סלניום, אינדיום ונחושת. הוא משתמש גם בגורם צורת סרט, אבל עם ביצועים גבוהים יותר מאשר מקבילים של קדמיום טלוריד.
איך המכשיר עובד
לאחר קבלת אנרגיה סולארית, המשך פעולת המערכת יכול להתרחש על פי סכמות שונות, בהתאם לפתרון התכנון. יש בעיקר שתי דרכים להשתמש בציוד:
- החשמל שנוצר מאוחסן בחבילת הסוללות המחוברת ונצרך במקביל על ידי הצרכנים.
- בדרך מהפאנל לחבילת הסוללות מותקן אינוורטר שמווסת את צריכת האנרגיה. תוכנית דומה משמשת במקרים שבהם לוח הסוללה הסולארי פועל כמקור כוח עזר המכסה רק חלק מצרכי הצרכן לחשמל.
בשני המקרים, יש לארגן מעגל חשמלי עם אפשרות להכנסת תאי פוטו סולאריים. תצורת החיבור יכולה להיות טורית או מקבילה. מתח הכניסה הממוצע יכול להיות 180-354 וולט ביחס למערכות ביתיות. העומס במקרה זה הוא 5 A.
הטמעת מערכת הניהול
פיתוח אקטיבי של סוללות סולאריות התרחש במהלך תקופת ההשקה הנרחבת של מיקרו-בקרי בקרה במתחמיםתהליכי ייצור. נכון לעכשיו, מכשירים כאלה משמשים גם לאוטומציה של פעולות שונות בתחום הביתי - מספיק לשים לב למערכות האזעקה ולמכניקת בקרת דלת המוסך.
לגבי פאנלים סולאריים, נעשה שימוש בבקרים עם חיישנים קיבוליים, המאפשרים לא רק לפקח על פרמטרי הפעולה של רכיבים פונקציונליים, אלא גם לשלוט בתהליך הטעינת סוללות פאנלים סולאריים. בקרים ברמה הבסיסית מפקחים על מפסקים, וריסטורים ונתיכים, אך יכולים גם להשתתף בתהליכי שינוי הפרמטרים של הזרם הישר המספק לצרכני הקצה.
טיפים לשימוש בפאנלים
ברכישת סוללה סולארית רצוי לבצע ביקורת מקיפה על כל מרכיביה ובעיקר תאים פוטו, שכן הנזק הקל ביותר או פגם מפעל עלול להשפיע באופן קיצוני על ביצועי המערכת כולה. כמו כן, בתהליך ההתקנה יש לנקוט בזהירות מירבית שכן המבנה שביר ויכול להינזק ללא הגנה מיוחדת
הרכבת סוללה סולארית מסוג פאנל מתבצעת על בסיס שהוכן במיוחד עם מלחם במתח נמוך. חשוב שהחלק הקדמי, בכל מקרה, לא יסתיר על ידי עצים וחפצים גבוהים אחרים. לשליטה מסופק ארון מיוחד עם אוטומציה ובלוקים פונקציונליים. ממנו לגג בו מותקן הפאנל, יש להניח תוואי אספקת חשמל מבודד לתקשורת.
איך להכיןפאנל סולארי עשה זאת בעצמך?
התכנית הביתית המתאימה ביותר עשויה ממסגרת עץ ואלמנטים מפרספקס. ניתן להשתמש בלוח סיבית כבסיס הפאנל, שקצוותיו בצורת דפנות נוצרים עם מוט בעובי 1-3 ס מ. שברי פרספקס בגודל קטן מונחים על המשטח ומקובעים על דבק לפי עקרון חלת הדבש. לאחר מכן ניתן לסגור את המבנה בזכוכית מוצקה, ולקבע אותו היטב לאורך קווי המתאר של הצדדים.
יש להתקין גם את הפנל הסולארי. במו ידיך, זה נעשה על בסיס מתכת תומך עם יכולת סיבוב. עבור זה, אתה יכול להכין בסיס מסגרת עם מנגנון הנעה לפנייה בטווח הרצוי. במקרה זה, יש לקחת בחשבון גם את העומס על חיפוי הגג. רצוי שהבסיס התומך של הפאנל יהיה מחובר ישירות דרך הגג למערכת הקורות. בשלב הסופי יש צורך לחבר את הפאנל דרך מוליכים עם סוללה בהספק הנדרש ובמידת הצורך להכניס מהפך לרשת החשמל להמרת מתח הכניסה.
היתרונות של פאנלים סולאריים
טכנולוגיות ייצור חשמל המבוססות על עקרונות המרת אנרגיה סולארית מספקות יתרונות רבים למשתמש הקצה, למרות מספר קשיים תפעוליים. בפרט, הפאנל הסולארי בעל הגביש הפשוט ביותר 100 וולט יכול להטעין ערכת סוללות 12 וולט בחינם. אבל אפילו אלמנטים כאלה הופכים בהדרגה לנחלת העבר, והם מוחלפים בעוצמהגנרטורים המסוגלים לשרת את מערכת החשמל של הבית, הדורשים רק עלויות תחזוקה. במקביל, אנחנו יכולים לדבר על הניקיון הסביבתי של מקור הכוח והאוטונומיה.
סיכויים לפיתוח טכנולוגיה
צעד חשוב ביסודו בפיתוח מערכת האנרגיה הסולארית היה הופעתם של מקורות כוח חלופיים עם מתחים של עד 220 וולט. עד כה, מערכות כאלה נמצאות עדיין בשלב התכנון הרעיוני, אך בעתיד, בכפוף לאופטימיזציה של התהליכים להשגת אנרגיה ראשונית, הם ייכנסו למגזר הייצור ההמוני.
הקשיים העיקריים איתם מתמודדים מעצבים הם הצטברות אחידה של פוטנציאל אנרגיה והפחתת גורמי התלות של גנרטורים בתנאים חיצוניים. לדוגמה, היעילות הנמוכה של פאנלים סולאריים לבית ברמה של 15-20% נובעת במידה רבה מגורמים של מזג אוויר גרוע מותנה, כאשר אספקת האנרגיה מצטמצמת.
מסקנה
אם מוקדם מדי לדבר על אספקת אנרגיה משולבת של בית פרטי עם אנרגיה סולארית, אז כיסוי הצרכים האישיים של טעינת מכשירים בעלי הספק נמוך או שמירה על היעילות של התקני תאורה באמצעים כאלה הוא די ריאלי. יתר על כן, יצרנים רוסים מעורבים באופן פעיל בפיתוח אזור זה, ומציעים את מוצריהם באיכות מקובלת.
חברות מסוימות מרכיבות פאנלים סולאריים מפאנלים סיניים בעלות נמוכה ברמה של 3-5 אלף רובל, אבל לגמרי מופיעים גם פיתוחים משלהם. למובילי השוק המקומי בזהניתן לייחס נישה לחברת "קוואנטום", Hevel Solar ו"Solnechny Veter". המתקנים של מפעלים אלה מייצרים לא רק מערכות בעלות הספק נמוך, אלא גם פתרונות יעילים לתפעול תעשייתי.
