As possibilidades de mudança para fontes alternativas de energia foram consideradas e parcialmente implementadas por empresas interessadas que representam o setor de energia por várias décadas. Os altos custos de introdução de novos sistemas de fornecimento de energia ainda não permitiram que muitas áreas desta indústria se desenvolvessem com sucesso, mas também há exceções, que incluem geradores de energia solar.
Em várias variações, essas fontes de alimentação são usadas em áreas especializadas e, nos últimos anos, encontraram seu lugar na fonte de alimentação privada. O formato ideal para a implementação técnica de uma bateria solar é um painel em células fotoeletrônicas, que não ocupa muito espaço, mas ao mesmo tempo fornece ao consumidor uma certa quantidade de energia.
Visão geral da tecnologia
Uma variedade de fenômenos naturais pode ser usada como fonte de energia - do vento ao fluxo de água. Claro, eA energia do Sol, como fonte natural de luz e calor, não pode deixar de ser considerada como um recurso para conversão em eletricidade comum. A propósito, a iluminação de energia em um dia claro pode atingir 1020 W/m2, e este é um potencial tangível que pode encontrar aplicação prática. Resta apenas implementar tecnologicamente o processo de conversão e entrega de energia. É para isso que os painéis solares são usados.
Módulos deste tipo realizam de forma abrangente as tarefas de obtenção, estabilização e acumulação de luz solar. Nas etapas seguintes, resolvem-se as tarefas de sua transformação, acumulação e distribuição entre os consumidores. Até o momento, as principais tarefas da energia solar não estão tanto na organização técnica e estrutural dos processos acima, mas na otimização da tecnologia para aumentar o desempenho de seus produtos.
Design do painel
Em um sentido geral, tal dispositivo é um receptor e acumulador de energia solar. No entanto, sua manutenção utiliza todo um conjunto de componentes, incluindo baterias, conversores elétricos, fusíveis, reguladores de potência, mecânica para controlar a posição do painel, etc.
Mas em cada caso, o sistema de painéis solares é baseado na função de um elemento principal - um módulo que recebe diretamente a energia solar. Na versão mais comum, são wafers de silício mono ou policristalino, que no contexto se assemelham a um bolo de várias camadas. Este é o chamadocélulas fotovoltaicas que proporcionam o posicionamento preciso dos átomos, que, por sua vez, estão envolvidos nos processos de conversão de energia.
Classificação dos painéis solares por tipo de células solares
Com a evolução das tecnologias de fabricação de placas para recebimento de energia solar, especialistas têm experimentado materiais para sua fabricação, determinando as soluções ideais. Até o momento, as baterias deste tipo são produzidas a partir dos seguintes elementos:
- Bolachas multicristalinas de silício. A estrutura do material é formada por um conjunto de grades de silício monocristalino, o que permite compensar as perdas de energia nas bordas da estrutura, como é o caso dos painéis monocristais. Como resultado, a eficiência chega a 15% com uma vida útil do dispositivo de até 25 anos.
- Painéis em silicone policristalino. Outra alternativa aos simples painéis solares monocristalinos. Uma bateria nesta base é menos produtiva, mas custa muito menos e oferece mais oportunidades para projetar várias formas de construção e sua orientação.
- Painéis de silício amorfo. É também uma opção de baixo consumo de energia, mas também é a mais acessível. Para consumidores com baixa necessidade de energia, uma solução perfeitamente aceitável.
- Dispositivos de telureto de cádmio. Este material é amplamente utilizado no desenvolvimento de células fotovoltaicas de filme, cuja espessura da camada semicondutora é de centenas de micrômetros. O telureto de cádmio tem desempenho médio de geração de energia, mas o próprio processo de geraçãoa eletricidade neste caso será mais barata do que os painéis de silício padrão.
- Baterias baseadas em semicondutor CIGS. Neste caso, é utilizada uma combinação de vários materiais - gálio, selênio, índio e cobre. Ele também usa um formato de filme, mas com desempenho mais alto do que os equivalentes de telureto de cádmio.
Como o dispositivo funciona
Após o recebimento da energia solar, o curso posterior da operação do sistema pode ocorrer de acordo com diferentes esquemas, dependendo da solução de projeto. Existem basicamente duas maneiras de usar o equipamento:
- A eletricidade gerada é armazenada na bateria conectada e consumida em paralelo pelos consumidores.
- No caminho do painel para a bateria, é instalado um inversor que regula o consumo de energia. Um esquema semelhante é usado nos casos em que o painel de bateria solar atua como uma fonte de energia auxiliar que cobre apenas parte das necessidades de eletricidade do consumidor.
Em ambos os casos deve ser organizado um circuito elétrico com possibilidade de introdução de fotocélulas solares. A configuração da conexão pode ser serial ou paralela. A tensão média de entrada pode ser de 180-354 V em relação aos sistemas domésticos. A carga neste caso é 5 A.
Implementação do sistema de gestão
Desenvolvimento ativo de baterias solares ocorreu durante o período de introdução generalizada de microcontroladores de controle em complexosprocessos de produção. No momento, esses dispositivos também são usados para automatizar várias operações na esfera doméstica - basta observar os sistemas de alarme e a mecânica de controle de portas de garagem.
No que diz respeito aos painéis solares, são utilizados controladores com sensores capacitivos, que permitem não só monitorizar os parâmetros de funcionamento dos componentes funcionais, mas também controlar o processo de carregamento das baterias dos painéis solares. Os controladores no nível básico monitoram disjuntores, varistores e fusíveis, mas também podem participar dos processos de alteração dos parâmetros da corrente contínua que alimenta os consumidores finais.
Dicas sobre como usar painéis
Ao adquirir uma bateria solar, é aconselhável realizar uma auditoria abrangente de todos os seus componentes, e especialmente das fotocélulas, pois o menor dano ou defeito de fábrica pode afetar radicalmente o desempenho de todo o sistema. Além disso, durante o processo de instalação, deve-se ter o máximo de cuidado, pois a estrutura é frágil e pode ser danificada sem proteção especial.
A montagem de uma bateria solar tipo painel é realizada em uma base especialmente preparada com um ferro de solda de baixa tensão. É importante que a parte frontal, em qualquer caso, não seja obscurecida por árvores e outros objetos altos. Para controle, é fornecido um gabinete especial com automação e blocos funcionais. A partir dele até o telhado onde o painel está instalado, deve ser colocada uma rota de alimentação de comunicação isolada.
Como fazerPainel solar DIY?
O esquema caseiro mais adequado é feito de uma moldura de madeira e elementos de plexiglass. Um aglomerado pode ser usado como base do painel, cujas bordas na forma de lados são formadas com uma barra de 1-3 cm de espessura. Fragmentos de plexiglass de tamanho pequeno são colocados na superfície e fixados com cola de acordo com o princípio do favo de mel. Em seguida, a estrutura pode ser fechada com vidro maciço, fixando-o firmemente ao longo dos contornos das laterais.
O painel solar também deve ser instalado. Com suas próprias mãos, isso é feito em uma base metálica de suporte com capacidade de rotação. Para isso, você pode preparar uma base de quadro com mecanismo de acionamento para girar na faixa desejada. Neste caso, a carga na cobertura do telhado também deve ser levada em consideração. É desejável que a base de suporte do painel seja conectada diretamente através do telhado ao sistema de vigas. Na etapa final, é necessário conectar o painel através de condutores com uma bateria da potência necessária e, se necessário, introduzir um inversor na rede elétrica para converter a tensão de entrada.
Os benefícios dos painéis solares
Tecnologias de geração de eletricidade baseadas nos princípios de conversão de energia solar proporcionam muitos benefícios ao usuário final, apesar de uma série de dificuldades operacionais. Em particular, o mais simples painel solar monocristal de 100 W pode carregar gratuitamente uma bateria de 12 V. Mas mesmo esses elementos estão gradualmente se tornando coisa do passado e estão sendo substituídos por poderososgeradores capazes de atender o sistema de energia da casa, exigindo apenas custos de manutenção. Ao mesmo tempo, podemos falar sobre a limpeza ambiental da fonte de alimentação e autonomia.
Perspectivas para o desenvolvimento da tecnologia
Um passo fundamentalmente importante no desenvolvimento do sistema de energia solar foi o surgimento de fontes alternativas de energia com tensões de até 220 V. Até o momento, tais sistemas ainda estão em fase de projeto conceitual, mas no futuro, sujeitos para a otimização dos processos de obtenção de energia inicial, entrarão no segmento de produção em massa.
As principais dificuldades enfrentadas pelos projetistas são o acúmulo uniforme do potencial energético e a redução dos fatores de dependência dos geradores das condições externas. Por exemplo, a baixa eficiência dos painéis solares para uma casa no nível de 15-20% é em grande parte devido aos fatores de clima condicionalmente ruim, quando o fornecimento de energia é minimizado.
Conclusão
Se é muito cedo para falar sobre o fornecimento integrado de energia de uma casa particular com energia solar, cobrir as necessidades individuais de carregar dispositivos de baixa potência ou manter a eficiência dos dispositivos de iluminação por esses meios é bastante realista. Além disso, os fabricantes russos estão ativamente envolvidos no desenvolvimento desta área, oferecendo seus produtos de qualidade aceitável.
Algumas empresas montam painéis solares a partir de painéis chineses de baixo custo no nível de 3-5 mil rublos, mas também aparecem completamente seus próprios desenvolvimentos. Aos líderes do mercado nacional nesteNicho pode ser atribuído à empresa "Quantum", Hevel Solar e "Solnechny Veter". As instalações dessas empresas produzem não apenas sistemas de baixa potência, mas também soluções eficazes para operação industrial.
