לאחרונה, עצם הרעיון לספק לבתים פרטיים חשמל באופן אוטונומי נחשב לפנטסטי. היום זו מציאות אובייקטיבית. באירופה משתמשים כבר זמן רב בפאנלים סולאריים, מכיוון שהם מקור כמעט בלתי נדלה לאנרגיה זולה. במדינה שלנו, השגת חשמל ממכשירים כאלה רק צוברת פופולריות. תהליך זה לא קורה מהר מדי, והסיבה לכך היא העלות הגבוהה שלהם.
עקרון הפעולה של סוללה סולארית מבוסס על העובדה שבשתי לוחות סיליקון המצופים בחומרים שונים (בורון וזרחן), נוצר זרם חשמלי בפעולת אור השמש. בצלחת, המכוסה בזרחן, מופיעים אלקטרונים חופשיים.
חלקיקים חסרים נוצרים באותן לוחות המצופים בבור. האלקטרונים מתחילים לנוע תחת פעולת אור השמש. כך נוצר זרם חשמלי בפאנלים סולאריים. גדילי נחושת דקים, המכוסיםכל סוללה, שואב ממנה זרם ומכוון אותה למטרה המיועדת לה.
צלחת אחת יכולה להפעיל נורה קטנה. המסקנה מעידה על עצמה. כדי שפאנלים סולאריים יספקו לבית מספיק חשמל, השטח שלהם חייב להיות די גדול.
הילוכים סיליקון
אז, העיקרון של הסוללה הסולארית ברור. הזרם נוצר על ידי פעולת אור אולטרה סגול על לוחות מיוחדים. אם משתמשים בסיליקון כחומר ליצירת לוחות כאלה, אז הסוללות נקראות סיליקון (או סיליקון מימן).
תוספות כאלה דורשות מערכות ייצור מורכבות מאוד. זה, בתורו, משפיע מאוד על עלות המוצרים.
תאי שמש סיליקון מגיעים בהרבה סוגים.
ממירי קריסטל יחיד
הם לוחות עם פינות משופעות. הצבע שלהם תמיד שחור טהור.
אם אנחנו מדברים על ממירים חד-גבישיים, אז ניתן לתאר בקצרה את עקרון הפעולה של סוללה סולארית כיעיל בינוני. כל התאים של האלמנטים הרגישים לאור של סוללה כזו מכוונים לכיוון אחד.
זה מאפשר לך לקבל את התוצאה הגבוהה ביותר מבין מערכות דומות. היעילות של סוללה מסוג זה מגיעה ל-25%.
החיסרון הוא שפאנלים כאלה צריכים תמיד לפנות לשמש.
אם השמש מסתתרת מאחורי עננים, יורדת לאופק או עדיין לא עלתה, אז הסוללות ייצרו זרם חלש למדיכוח.
Polycrystalline
הצלחות של המנגנונים האלה תמיד מרובעים, כחולים כהים. פני השטח שלהם כוללים גבישי סיליקון לא הומוגניים.
היעילות של סוללות רב-גבישיות אינה גבוהה כמו זו של דגמים חד-גבישיים. זה יכול להגיע ל-18%. עם זאת, חיסרון זה מפוצה על ידי היתרונות, עליהם יידונו להלן.
עקרון הפעולה של סוללות סולאריות מסוג זה מאפשר להן לא רק מסיליקון טהור, אלא גם מחומרים ממוחזרים. זה מסביר חלק מהפגמים שנמצאו בציוד. מאפיין ייחודי של מנגנונים מסוג זה הוא שהם יכולים לייצר זרם חשמלי ביעילות רבה גם במזג אוויר מעונן. איכות שימושית שכזו הופכת אותם לחיוניים במקומות שבהם אור שמש מפוזר הוא אירוע יומיומי שכיח.
לוחות סיליקון אמורפיים
פאנלים אמורפיים זולים יותר מאחרים, זה קובע את עקרון הפעולה של הסוללה הסולארית ואת העיצוב שלה. כל פאנל מורכב מכמה שכבות דקות מאוד של סיליקון. הם מיוצרים על ידי ריסוס חלקיקי חומר בוואקום על נייר כסף, זכוכית או פלסטיק.
היעילות של לוחות נמוכה בהרבה מדגמים קודמים. זה מגיע ל-6%. שכבות סיליקון נשרפות במהירות בשמש. לאחר שישה חודשים של שימוש בסוללות אלו, היעילות שלהן תרד ב-15%, ולפעמים גם ב-20.
שנתיים של פעילות ימצו לחלוטין את המשאב של החומרים הפעילים, ויהיה צורך לשנות את הפאנל.
אבל יש שני פלוסים שבגללם עדיין קונים את הסוללות האלה. ראשית, הם עובדים גם במזג אוויר מעונן. שנית, כפי שכבר ציינו, הם לא יקרים כמו אפשרויות אחרות.
ממירי צילום היברידיים
סיליקון אמורפי הוא הבסיס לסידור המיקרו-גבישים. עקרון הפעולה של הסוללה הסולארית הופך אותה לדומה לפאנל פוליקריסטלי. ההבדל בין סוללות מסוג זה הוא שהן מסוגלות לייצר זרם חשמלי בעל הספק רב יותר בתנאים של אור שמש פזור, למשל, ביום מעונן או עם עלות השחר.
בנוסף, סוללות פועלות לא רק בהשפעת אור השמש, אלא גם בספקטרום האינפרא אדום.
ממירים סולאריים של סרט פולימר
לחלופה הזו לפאנלים מסיליקון יש כל סיכוי להיות מוביל בשוק הפאנלים הסולאריים. הם דומים לסרט המורכב מכמה שכבות. ביניהם ניתן להבחין רשת של מוליכים מאלומיניום, שכבת פולימר של החומר הפעיל, מצע העשוי מחומר אורגני וסרט מגן.
תאי פוטו כאלה, בשילוב זה עם זה, יוצרים תא סולארי מסוג סרטים. לוחות אלו קלים וקומפקטיים יותר מלוחות סיליקון. בייצור שלהם, סיליקון יקר אינו משמש, ותהליך הייצור עצמו אינו יקר כל כך. זה הופך את לוח הגליל לזול יותר מכל האחרים.
עקרון הפעולה של פאנלים סולאריים הופך את היעילות שלהם לא גבוהה מדי.
זה מגיע ל-7%.
תהליך ייצור לוחות מסוג זהמצטמצם להדפסה רב-שכבתית על סרט תא פוטו. מיוצר בדנמרק.
יתרון נוסף הוא היכולת לחתוך את סוללת הגליל ולהתאים אותה לכל גודל וצורה.
רק מינוס אחד. זה עתה החלו לייצר סוללות, כך שעדיין די קשה להשיג אותן.
אבל יש סיבה להאמין שאלמנטים אלה יצברו במהירות מוניטין טוב וראוי בקרב הצרכנים, מה שייתן ליצרנים את ההזדמנות לייצר בקנה מידה גדול יותר.
בתים לחימום שמש
עקרון הפעולה של סוללה סולארית לחימום בית מבדיל אותם באופן קיצוני מכל המכשירים שתוארו לעיל. זה מכשיר אחר לגמרי. תיאור להלן.
החלק העיקרי של מערכת חימום השמש הוא קולט שמקבל את האור שלו וממיר אותו לאנרגיה קינטית. השטח של פריט זה יכול לנוע בין 30 ל-70 מ ר.
טכניקה מיוחדת משמשת להדק את האספן. הלוחות מחוברים ביניהם באמצעות מגעי מתכת.
הרכיב הבא של המערכת הוא דוד האחסון. הוא ממיר אנרגיה קינטית לאנרגיה תרמית. הוא מעורב בחימום מים, שתחזוקתם יכולה להגיע ל-300 ליטר. לפעמים מערכות כאלה נתמכות על ידי דודי דלק יבש נוספים.
השלם את המערכתאלמנטי קיר ורצפה לחימום שמש בהם נוזל מחומם מסתובב בצינורות נחושת דקים הפזורים על כל שטחם. בשל טמפרטורת ההתחלה הנמוכה של הפאנלים ואחידות העברת החום, החדר מתחמם מהר מספיק.
איך עובד חימום השמש?
בואו נסקור מקרוב כיצד פועלים פאנלים סולאריים עם אור אולטרה סגול.
יש הבדל בין הטמפרטורה של הקולט לאלמנט האחסון. נושא החום, שהוא לרוב מים שאליהם מוסיפים אנטיפריז, מתחיל להסתובב על המערכת. העבודה שעושה הנוזל היא בדיוק האנרגיה הקינטית.
כשהנוזל עובר בשכבות המערכת, האנרגיה הקינטית מומרת לחום, המשמש לחימום הבית. תהליך זה של סירקולציה של המנשא מספק לחדר חום ומאפשר לאחסנו בכל שעה של היום והשנה.
אז, הבנו איך פועלים פאנלים סולאריים.
