Кун батареясы - фотоэлектрдик конверторлордун (фотокеллдердин) айкалышы - жылуулук материалын чыгарган күн коллекторлорунан айырмаланып, күн энергиясын түз электр тогуна түздөн-түз өткөрүп турган өткөргүч шаймандар.
Күндүн нурларын жылуулук жана электр энергиясына айландырууга мүмкүндүк берген ар кандай шаймандар күн энергиясын изилдөө объектиси болуп саналат (Helios грек тилинен. Helios - Күн). Фотоэлектрдик клеткаларды жана күн коллекторлорун өндүрүү ар кандай багытта өнүгүп жатат. Күн панелдери ар кандай өлчөмдө болот: орнотулган микрокалькуляторлордон чатырга орнотулган автоунааларга жана имараттарга чейин.
Баян
1842-жылы Александр Эдмонд Беккерел жарыкты электр энергиясына айландыруунун эффектин ачкан. Чарльз Фриттс селенди электр жарыгына айландыруу үчүн колдоно баштады. Күн панелдеринин алгачкы прототиптерин италиялык фотохимик Джакомо Луиджи Чамикан жараткан.
1948-жылы 25-мартта Bell Laboratories компаниясынын адистери электр тогун чыгаруучу биринчи кремний негизиндеги күн панелдерин жараткандыгын жарыялашты. Бул ачылышты компаниянын үч кызматкери жасады - Калвин Саутер Фуллер (Калвин Саутер Фуллер), Дэрил Чапин (Дэрил Чапин) жана Джералд Пирсон (Джералд Пирсон). 10 жыл өткөндөн кийин, 1958-жылы 17-мартта, АКШда күн батареяларын колдонгон "Авангард-1" спутниги учурулган. 1958-жылы 15-майда СССРде Спутник-3 күн батареяларын колдонуу менен спутник учурулган.
Күн батареялары жөнүндө эмнелерди билишиңиз керек
"Күн батарейкасы" - бир нече күн клеткаларынын жыйындысын билдирген, алардын негизи күндүн энергиясын түз токко айланткан жарым өткөргүч материалдар. Бул процедура фотоэлектрдик эффект деп аталат. Бул микрофизикалык кубулушту көзөмөлдөө лабораториялык деңгээлде өздөштүрүлгөндөн кийин, тармак кремний күн модулдарын өндүрүүнү да өздөштүргөн. Күн панелдеринин натыйжалуулугу - 18-22%. Алардагы фотокеллдердин туташуусу катар жана параллель болот.
Алар жайгашкан рамка диэлектрдик материалдан жасалат.
Жайкы үйдү жана жеке үйдү күн панелдерине туташтыруу схемасы. Системанын туура иштешине электр станциясынын схемасынын бардык компоненттерин туура тандоо таасир этет. Күн батареясын түзгөн модулдардын сапаты фотондордун Күндөн Жерге кандайча өткөнү менен байланыштуу.
Жеңил нурлануунун бул капканына түшүп, алар түз ток күчү бар электр схемасынын бир бөлүгү болушат. Андан ары, тапшырмага жараша, топтолгон энергия батарейкаларга топтолот же алар 220 В розеткаларды алмаштыруучу электр тогуна айланат
Күн панелдеринин түрлөрү
Кремний жарым өткөргүчтөрүн өндүрүү үчүн колдонулган күн панелдеринин модулдары эки топко бөлүнөт: поликристаллдуу , жалгыз кристалл .
Биринчиси окшошпогон кристаллдардын болушунан улам, жалпак квадрат түрүндө, бети түрдүү. Аларды жасоодо кремний эритиндиси колдонулат. Биринчиден, чийки заттар атайын формага куюлат, андан кийин эрүү жолу менен алынган блоктор төрт бурчтуу плитага кесилет. Өндүрүү процессинде эритилген кремний массасы акырындап муздатууга дуушар болот.
Монокристаллдык панелдер кыйла натыйжалуу жана бирдей көлөмдө көбүрөөк энергия өндүрөт, бирок поликристалдык панелдер арзаныраак.Модуль 36 же 72 поликристалдык плиталардан турат. Панель ушундай түйүндөрдүн жыйындысынан турат. Технология салыштырмалуу жөнөкөй, кымбат жабдууларды колдонууну талап кылбайт жана ири каржылык салымдарды талап кылбайт. Бул модулдардын минусу бир - натыйжалуулук 18% ашпайт.
Аларга болгон суроо-талап алардын арзандыгы менен түшүндүрүлөт. Мурдагыдан айырмаланып, бир кристаллдуу панелдердин бети бир тектүү. Булар бурчтарда кесилген төрт бурчтуу көрүнүп турган ичке плиталар. Аларды алуу үчүн кремний кристаллы жасалма жол менен өстүрүлөт. Бул учурда колдонулган күн клеткалары кремний цилиндрлеринен турат.
Силикон куймаларын ар тараптан кыркуу менен, иштин натыйжалуулугу жакшырат. Бул процесс кымбат, бирок жемиштүү. Бир кристаллдык элементтердин натыйжалуулугу 22% га жетиши мүмкүн. Алардын наркы аймакта поликристаллдыкына караганда 10% жогору.
Күн батарейкасы деген эмне?
Күн батареясы (SB) электр өткөргүчтөрүн колдонуп, бир шайманга бириктирилген бир нече фотоэлектрдик модулдар.
Эгер батарейка модулдардан турса (аларды панелдер деп да аташат), анда ар бир модул бир нече күн клеткаларынан (клеткалар деп аталат) турат. Күн клеткасы батарейкалардын жана бүт күн орнотуу шаймандарынын борборунда турган негизги элемент.
Сүрөттө ар кандай форматтагы күн батареялары көрсөтүлгөн.
Ал эми фотоэлектрдик панелдин жамааты.
Иш жүзүндө, фотоэлектрдик камералар токту алмаштыруучу, аны топтоо жана керектөөчүлөрдүн ортосунда бөлүштүрүү үчүн кызмат кылган кошумча жабдыктар менен биргеликте колдонулат. Үйдөгү күн кубаты үчүн шаймандарга төмөнкү шаймандар киргизилген:
- Фотоэлектрдик панелдер күн нуру тийгенде электр энергиясын жаратуучу тутумдун негизги элементи болуп саналат.
- Кайра заряддалуучу батарейка - бул SB өндүрбөгөн учурларда (мисалы, түнкүсүн) керектөөчүлөргө альтернативдүү электр энергиясы менен камсыз кылууга мүмкүнчүлүк берген энергия сактоочу түзүлүш.
- Контроллер - батарейкаларды өз убагында заряддоого жооп берет, батарейкаларды ашыкча заряддоодон жана терең разряддан сактайт.
- Инвертор - бул электр энергиясын алмаштыргыч, ал чыгууда керектүү жыштык жана чыңалуу менен алмаштыруучу токту алууга мүмкүндүк берет.
Күн схемасы боюнча электр менен жабдуу тутуму төмөнкүдөй.
Схема өтө эле жөнөкөй, бирок натыйжалуу иштеши үчүн, ага тартылган бардык түзмөктөрдүн иштөө параметрлерин туура эсептөө керек.
Күн панелдеринин элементтери жана иштөө принциби
Күн батареясынын милдети - күн нурларынын энергиясын тиричилик жана өнөр жай шаймандарын азыктандыруучу электр энергиясына айлантуу. Күн электр станциясынын иштеши, эреже боюнча, кадимкидей эле схема боюнча жүргүзүлөт.
Күн панели 5 элементтен турат, күн орнотуунун биринчи компоненти фото панелдер.
Алардан турган жарым өткөргүч шаймандар асман телолорунун энергиясын түздөн-түз туруктуу электр тогуна айлантат. Күн панелдеринин кубаттуулугу жана чыңалуусу ар кандай болушу мүмкүн, бирок ар дайым 12 В дан турган күн батареясы модулдук бирдиктердин жыйнагы. Батареяны күн нуру түз жете турган жерге жайгаштырыңыз.
Күн панелдеринин ишин жөнгө салуу жана көзөмөлдөө максатында, батарейка, инвертор жана контроллер сыяктуу шаймандар киргизилет. Батарея системада өзүнүн салттуу ролун аткарат - ал электр энергиясында сакталат. Бул тиричилик электр шаймандарын борборлоштурулган тармактан иштетип жатканда жана үйдү толугу менен күн модулунан электр кубаты менен иштеткенде пайда болот.
Энергетика дүкөнү схеманы ушунчалык көп электр энергиясы менен камсыздайт, ошондуктан анын ичинде туруктуу чыңалуу сакталып турат. Эреже катары, туташтырылган батарейкалардын тутуму кирет - баштапкы жана резервдик. Биринчиси, топтолгон электр энергиясы токтоосуз электр тармактарына жөнөтүлөт.
Экинчиси тармакта чыңалуунун төмөндөшүнөн кийин гана топтолгон энергияны таштайт. Көбүнчө, батареянын батарейкага болгон муктаждыгы күнөстүү аба-ырайы шартында же фото панелдер иштебей турган түнү келип чыгат.
Күн панелдерин туташтыруунун туура схемасы Күн панели менен батарейкалардын ортосунда ортомчу болуп контроллер саналат. Бул электрондук шайман батарейканын зарядын жана зарядын жоготууну, ошондой эле бул процессти көзөмөлдөгөн функцияны аткарат.
Күндүн ар кайсы мезгилинде, күндүн нурлары ар кандай жолдор менен нурланат. Демек, панелдеги чыңалуу чыгышы да өзгөрөт. Батарейканы кадимки чектерде кубаттоо үчүн, анын мааниси белгилүү бир чек менен чектелген чыңалуу талап кылынат. Күн коллектору изоляциядан улам пайда болгон тартипсиздикти жок кылат. Мындай аппараттын болушу батарейканы андан ары кайнатуу менен кайрадан заряддоону жок кылат. Ошондой эле, контроллер энергия менен камсыздоону белгиленген нормадан төмөн кыскартууга жол бербейт, бул бүтүндөй энергетикалык тутумдун ишенимдүү иштешине кепилдик берет.
Фотоэлектрдик панелдерди эсептөө
Фотоэлектрдик конверторлордун (күн панелдеринин) дизайнын эсептөөнү пландаштырууда билишиңиз керек болгон эң биринчи нерсе - күн панелдерине туташтырылган жабдыктар керектеген электр энергиясынын көлөмү. Күндүн энергиясын келечектеги керектөөчүнүн номиналдык кубаттуулугун, ватт (Вт же кВт) менен эсептегенде, электр энергиясын керектөөнүн орточо айлык нормасын - W * ч (кВт * ч) табууга болот. Күн батареясынын керектүү кубаттуулугу (Вт) алынган мааниге жараша аныкталат.
Мисалы, 250 ватт кубаттуулуктагы чакан күн электр станциясы энергия менен камсыз кыла турган электр жабдыктарынын тизмесин карап көрөлү.
Үстөл күн батареяларын өндүрүүчүлөрдүн биринин сайтынан алынган.
Күнүмдүк кубаттуулугу 950 Вт / с (0.95 кВт / с) жана 250 Вт кубаттуулуктагы батареялардын ортосунда айырмачылык бар, алар үзгүлтүксүз иштөө учурунда күнүнө 6 кВт / с түзүшү керек (бул көрсөтүлгөн керектөөлөрдөн бир топ көп). Бирок биз күн панелдери жөнүндө сөз болуп жаткандыктан, бул аппараттардын иштөө кубаттуулугун күндүз (болжол менен 9 сааттан 16 саатка чейин), ал тургай андан кийин да таза күнгө чейин өркүндөтө алабыз. Булуттуу аба ырайында, электр энергиясын өндүрүү дагы төмөндөйт. Эртең менен жана кечинде батарейканын өндүргөн электр энергиясы орточо күндүк тарифтердин 20-30% ашпайт. Мындан тышкары, ар бир клеткадан номиналдык кубаттуулукту алуу үчүн оптималдуу шарттар болгондо гана алууга болот.
Эмне үчүн батарейканын кубаттуулугу 60 ватт, ал эми 30 кубаттуулугун берет? 60 Вт наркын уюлдук өндүрүүчүлөр 1000 Вт / м² жана батарейканын температурасын 25 градуска жылдыруу учурунда белгилешет. Мындай шарттар жер жүзүндө жок, андан дагы Россиянын борборунда.
Булардын бардыгы күн панелдерин жасалгалоодо белгилүү бир кубаттуулук кору түзүлгөндө эске алынат.
Эми кубаттуулук көрсөткүчү кайдан келип чыккандыгы жөнүндө сүйлөшөлү - 250 кВт. Көрсөтүлгөн параметр күн нурларынын биркелк эместигинин бардык оңдоолорун эске алат жана практикалык тажрыйбага негизделген орточо маалыматты чагылдырат. Тактап айтканда: батарейканын ар кандай иштөө шарттарында кубаттуулукту өлчөө жана анын орточо күндүк наркын эсептөө.
Керектөөнүн көлөмүн билгенде, модулдардын керектүү кубаттуулугуна негизделген фотоэлектрдик клеткаларды тандаңыз: ар бир 100 Вт модул күнүнө 400-500 Вт * саат өндүрөт.
Андан ары бара жатабыз: электр энергиясына болгон орточо суткалык керектөөнү билип, бир фотоэлектрдик панелдеги күн энергиясын жана жумушчу клеткалардын санын эсептей алабыз.
Андан ары эсептөөлөрдү жүргүзүүдө, бизге белгилүү болгон таблицанын маалыматтарына токтолобуз. Ошентип, электр энергиясынын жалпы керектөөсү күнүнө болжол менен 1 кВт / саатты (0,95 кВт) түзөт деп коёлу. Белгилүү болгондой, бизге эң аз 250 ватт номиналдык күн батареясы керек болот.
Жумушчу модулдарды чогултуу үчүн номиналдык кубаттуулугу 1,75 Вт болгон фотоэлектрдик клеткаларды колдонууну пландап жатасыз дейли (ар бир клетканын күчү күндүн клеткасы чыгарган кубаттуулук менен чыңалуунун натыйжасы менен аныкталат). Төрт стандарттуу модулдарга бириктирилген 144 клетканын кубаттуулугу (ар бири 36 клетка) 252 ваттга барабар болот. Мындай батарейка менен орто эсеп менен күнүнө 1 - 1,26 кВт.саат же айына 30 - 38 кВт.саат электр энергиясын алабыз. Бирок жайдын сонун күндөрү, кыш мезгилдеринде бул баалуулуктар ар дайым эле боло бербейт. Андан тышкары, түндүк кеңдиктеринде натыйжа бир аз төмөн, ал эми түштүктө - жогору болушу мүмкүн.
Күн батареялары бар - 3,45 кВт. Алар тармак менен катарлаш иштешет, ошондуктан натыйжалуулук максималдуу мүмкүн:
Бул маалыматтар орточо деңгээлден бир аз жогору, анткени күн адаттагыдан чоңураак болчу. Эгерде циклон созулуп кетсе, анда кыш айларында өндүрүш 100-150 кВт * ч ашпашы керек.
Көрсөтүлгөн маанилер киловатт, аны түздөн-түз күн панелдеринен алууга болот. Акыркы энергия керектөөчүлөргө канчалык деңгээлде жетет - бул электр менен жабдуу тутумуна орнотулган кошумча жабдыктардын мүнөздөмөлөрүнө байланыштуу. Алар жөнүндө кийинчерээк сөз кылабыз.
Көрүнүп тургандай, белгилүү бир кубаттуулукту өндүрүүгө керектелген күн клеткаларынын санын болжол менен гана эсептөөгө болот. Тагыраак эсептөөлөр үчүн, көптөгөн параметрлерге (ошондой эле сиздин сайттын географиялык жайгашуусуна) жараша керектүү батарейканын кубатын аныктоого жардам берүү үчүн атайын программаларды жана онлайн күн энергиясын эсептегичтерин колдонуу сунушталат.
Эгерде биринчи жолу фотоэлектрдик панелдерди туура эсептөө мүмкүн болбосо (жана кесипкөй эмес адамдар дагы ушундай көйгөйгө көп туш болушат), эч нерсе болбойт. Жоголгон кубаттуулукту ар дайым бир нече кошумча фотокеллаж орнотуу менен толтурууга болот.
Түзмөктөрдүн үч түрү бар:
Күйгүзүү өчүрүү - батарейканы күн батарейкасына туташтырган же ажыраткан, анын терминалдарындагы чыңалуунун деңгээлине жараша. Заряддын деңгээли туруктуу 70% деңгээлинде сакталат.
PWM контроллери - модуляция сизди заряддоонун акыркы баскычында батареяны 100% кубаттоого мүмкүндүк берет.
MRI - бул түзмөктөр күн батареясынан алынган энергиянын параметрлерин батареянын заряды үчүн эң ылайыктуусу кылып, анын натыйжалуулугун 30% чейин жогорулатат.
Катушки - күн модулдарынан алынган түз токту 220 В чыңалуудагы электр кубатына айлантуучу бирдик.
Турмуш-тиричилик шаймандарынын көпчүлүгү үчүн айырмачылык ушул. Инверторлор үч версияда жеткиликтүү: автономдуу, тармак, гибрид. Биринчиси тышкы электр тармактарына байланышпайт. Тордо (тармакта) борборлоштурулган тармак менен гана иштейт.
Айландыруу функциясынан тышкары, мындай өзгөрткүчтөр учурдагы амплитудасын, чыңалуунун жыштыгын жана тармактын башка параметрлерин жөнгө сала алат. Гибриддик (гибриддик) инвертор автономдуу жана тармактык жабдыктардын функцияларын аткарат. Борбордук электр менен жабдуу иштеп жатканда, күн батареясынан кубаттуулуктун эң жогорку деңгээлин алат, ал эми жалпы тармак ажыратылса, ал толугу менен өз алдынча иштейт.
Фотоэлектрдик клеткалардын түрлөрү
Бул бөлүмдүн жардамы менен биз кеңири таралган фотоэлектрдик клеткалардын артыкчылыктары жана кемчиликтери жөнүндө туура эмес түшүнүктөрдү жоюуга аракет кылабыз. Бул туура түзмөктү тандоону жеңилдетет. Күн панелдери үчүн монокристаллдык жана поликристаллдык кремний модулдары кеңири колдонулат.
Бир кристалл модулунун кадимки күн клеткасы (клеткасы) көрүнөт, аны кесилген бурчтар менен так айырмалоого болот.
Төмөндө поликристалдык клетканын сүрөтү келтирилген.
Кайсы модул жакшыраак? Бул тууралуу FORUMHOUSE колдонуучулары жигердүү талашып жатышат.Кимдир бирөөлөр булуттуу аба-ырайында поликристалл модулдары кыйла натыйжалуу иштешет деп эсептешет, ал эми монокристаллдык панельдер күн чыгыш күндөрү мыкты иштешет.
Менде моно бар - күнүнө 230 ватттан 175 ватт берет. Бирок мен алардан баш тартып, поликристалдарга кайрылам. Себеби асман тунук болгондо, жок дегенде, кандайдыр бир кристаллдан электр энергиясын куюп, бирок булуттуу болуп турганда, меники таптакыр иштебейт.
Бул учурда, ар дайым каршы чыккандар болот, алар практикалык өлчөө жүргүзгөндөн кийин, берилген билдирүүнү толугу менен четке кагышат.
Мен тескерисинче болом: поликристалдар караңгылоого өтө сезимтал. Кичинекей булут күндөн өтүп, токтоосуз пайда болгон токтун көлөмүнө таасир этет. Айтмакчы, чыңалуу дээрлик өзгөрбөйт. Жалгыз кристаллдык панель туруктуу иштейт. Жакшы жарык берүү менен, эки панель да өзүн жакшы алып жүрөт: эки панелдин жарыяланган кубаттуулугу 50 Вт. Бул жерден биз монопанелдердин жакшы жарыкта көбүрөөк күч бергендиги жөнүндөгү мифтин жок болуп кеткенин көрөбүз.
Экинчи билдирүүдө фотоэлектрдик клеткалардын жашоосу жөнүндө сөз болот: поликристалдар бир кристаллдык клеткаларга караганда тезирээк жашайт. Расмий статистиканы карап көрөлү: бир кристаллдуу панелдердин стандарттуу иштөө мөөнөтү 30 жыл (айрым өндүрүүчүлөр мындай модулдар 50 жылга чейин иштей алат деп ырасташат). Ошол эле учурда, поликристалдык панелдердин натыйжалуу иштөө мөөнөтү 20 жылдан ашпайт.
Чындыгында, күн панелдеринин кубаттуулугу (өтө сапаттуу болсо дагы) ар бир жыл иштөө менен пайыздын белгилүү бир бөлүгүнө (0.67% - 0.71%) төмөндөйт. Ошол эле учурда, иштөөнүн биринчи жылында алардын кубаттуулугу дароо 2% жана 3% га төмөндөшү мүмкүн (бир кристалл жана поликристалдык панелдер үчүн). Көрүнүп тургандай, айырма бар, бирок анчалык деле чоң эмес. Эгерде сиз көрсөтүлгөн индикаторлор көбүнчө фотоэлектрдик модулдардын сапатына көз каранды деп эсептесеңиз, анда айырмачылыкты толугу менен четке кагууга болот. Андан тышкары, кайдыгер өндүрүүчүлөр жасаган арзан бир кристаллдык панелдер эксплуатациянын биринчи жылында өз күчүнүн 20% чейин жоготуп алган учурлар бар. Корутунду: PV модулдарын канчалык ишенимдүү өндүрүүчү болсо, анын буюмдары ошончолук бышык.
Биздин порталдын көптөгөн колдонуучулары бир кристаллдык модулдар ар дайым поликристаллдыкына караганда кымбатыраак дешет. Көпчүлүк өндүрүүчүлөр үчүн баанын айырмасы (бир ватт кубаттуулуктагы) иш жүзүндө байкалууда, бул поликристалл элементтерин сатып алууну кыйла жагымдуу кылат. Муну менен эч ким талаша албайт, бирок бир кристаллдык панелдердин натыйжалуулугу поликристалдарга караганда жогору экендиги менен талашууга болбойт. Ошондуктан, иштөө модулдарынын күчү бирдей болсо, поликристалдык батареялар чоң аймакка ээ болот. Башкача айтканда, баада утуп алган поликристалл элементтерин сатып алуучу аймакта жоголуп кетиши мүмкүн, эгерде SB орнотуу үчүн бош орун жетишпесе, аны мындай ачык пайдадан ажыратышы мүмкүн.
Жалпы кристаллдар үчүн натыйжалуулугу орто эсеп менен 17% -18%, поли үчүн 15% түзөт. Айырмасы 2% -3%. Бирок, аймак боюнча бул айырма 12% -17% түзөт. Аморфтуу панелдер менен айырмачылык андан да айкын: алардын натыйжалуулугу 8-10% га жеткенде, бир кристаллдуу панель аморфтукка караганда эки эсе чоң болот.
Аморфтуу панелдер - бул ачык артыкчылыктарга карабастан, жетиштүү популярдуулукка жетише элек дагы бир фотоэлектрондук клеткалар: температуранын жогорулашына байланыштуу электр энергиясын жоготуунун төмөнкү коэффициенти, өтө эле жарыкта дагы электр энергиясын өндүрүү, бир кВт өндүрүлгөн энергиянын салыштырмалуу арзандыгы ж.б.у.с. . Жана популярдуулуктун төмөн себептеринин бири алардын натыйжалуулугу чектелген. Аморфтуу модулдар ийкемдүү модулдар деп да аталат. Ийкемдүү структура аларды орнотууну, бөлүп салууну жана сактоону кыйла жеңилдетет.
Бул аморфтук жарнаманы ким билбейт. Алардын натыйжалуулугу төмөн, алар эки эсе көп мейкиндикти ээлешет, ал эми жашка жараша кристалл сыяктуу натыйжалуулук төмөндөйт. Классикалык модулдар 25 жылдык иштөөгө ылайыкташтырылып, натыйжалуулугу 20% жоготулган. Аморфтордун бир гана плюс бар: алар кара айнектей көрүнөт (фасаддын бардыгын ушундай каптап койсоңуз болот).
Күн панелдерин куруу үчүн жумушчу буюмдарды тандоодо, биринчи кезекте, алардын өндүрүүчүсүнүн беделине көңүл буруу керек. Акырында, алардын иш жүзүндөгү мүнөздөмөлөрү сапатка көз каранды. Ошондой эле, күн модулдарын орнотуу жүргүзүлө турган шарттарды эстен чыгарбоо керек: эгерде күн панелдерин орнотууга мейкиндик чектелген болсо, анда жалгыз кристаллдарды колдонуу сунушталат. Эгерде бош орун жок болсо, анда поликристалдык же аморфтук панелдерге көңүл буруңуз. Акыркы кристаллдык панелдерге караганда алда канча практикалык болушу мүмкүн.
Өндүрүүчүлөрдөн даяр панелдерди сатып алуу менен, күн батареяларын куруу тапшырмасын бир топ жеңилдетесиз. Баарын өз колу менен жасоону жактыргандар үчүн, күн модулдарын жасоо процесси ушул макаланын уландысында сүрөттөлөт. Ошондой эле жакынкы келечекте батарейкаларды, контроллердерди жана инверторлорду тандоо критерийлери жөнүндө сүйлөшүүнү пландаштырып жатабыз - ансыз күн батарейкасы толук иштей албайт. Биздин макалабыздын түрмөгүн жаңыртып туруу үчүн.
Сүрөттө 2 панель көрсөтүлгөн: бир даана кристалл 180 Вт (солдо) жана өндүрүүчүнүн 100 Вт (оңдо) поликристалл.
Энергиянын эң популярдуу альтернативалуу булактары жөнүндө биздин порталдан талкуулап көрүүгө болот. Автономдуу үйдүн курулушу боюнча бөлүмдө сиз альтернативдүү энергетика жана күн батареялары жөнүндө көптөгөн кызыктуу нерселерди биле аласыз. Кичинекей видео стандарттуу күн электр станциясынын негизги элементтери жана күн панелдерин орнотуунун өзгөчөлүктөрү жөнүндө айтып берет.
Күн панелинин модулдарынын түрлөрү
Күн панелдери-модулдар күн батареяларынан чогултулган, антпесе фотоэлектрдик конверторлор. Эки түрдөгү УШКлар кеңири колдонулгандыгын аныкташты.
Алар кремний жарым өткөргүчтөрүнүн түрлөрү боюнча айырмаланат, булар:
- Гриб. Булар узак мөөнөттүү муздатуу менен кремний эритмесинен жасалган күн клеткалары. Жөнөкөй өндүрүш ыкмасы баанын жеткиликтүүлүгүн аныктайт, бирок поликристалдык варианттын натыйжалуулугу 12% дан ашпайт.
- Монокристалл. Булар жасалма жол менен өскөн кремний кристаллынын ичке плиталарын кесүү жолу менен алынган элементтер. Эң натыйжалуу жана кымбат вариант. Аймакта орточо натыйжалуулук 17%, жогорку өнүмдүүлүгү бар бир кристаллдык фотокеллдерди таба аласыз.
Бирдиктүү эмес бети бар жалпак квадрат формасындагы күн нурлары. Монокристалл түрлөрү кесилген бурчтары (псевдо-квадраттар) менен ичке, бир тектүү үстүңкү түзүлүштүн квадраттарына окшош.
Ошол эле кубаттуулуктагы биринчи нускадагы панельдер экинчисине караганда чоңураак, натыйжалуулугу төмөн (18% 22% га каршы). Бирок пайыздар, орто эсеп менен, он арзан жана басымдуу суроо-талапка ээ.
Автономдуу жылытууну энергия менен камсыз кылуу үчүн күн батареяларын тандоонун эрежелери жана нюанстары жөнүндө бул жерден окуй аласыз.
Күн батареясынын иштөө принциби
Аспап күн нурларын түздөн-түз электр энергиясына айландыруу үчүн иштелип чыккан. Бул аракет фотоэлектрдик эффект деп аталат. Элементтерди жасоо үчүн колдонулган өткөргүчтөр (кремний), оң жана терс заряддуу электрондорго ээ жана эки катмардан турат: n-катмар (-) жана p-катмар (+). Күн нурунун таасири астында ашыкча электрондор катмардан чыгып, башка катмардагы боштуктарды ээлешет. Бул акысыз электрондордун туруктуу кыймылдашына, бир плитадан экинчисине өтүшүнө, батареянын ичинде топтолгон электр энергиясын өндүрүшүнө алып келет.
Күн батареясынын иштеши көбүнчө анын шайманына байланыштуу. Башында күн клеткалары кремнийден жасалган. Алар азыркыга чейин абдан популярдуу, бирок кремнийди тазалоо процесси кыйла оор жана кымбат болгондуктан, кадмий, жез, галий жана индийдин аралашмаларынан альтернативалуу фотокеллалары бар моделдер иштелип чыгууда, бирок алар анчалык натыйжалуу эмес.
Технологиянын өнүгүшү менен күн батареяларынын натыйжалуулугу жогорулады. Бүгүнкү күнгө чейин, бул көрсөткүч кылымдын башында жазылган бир пайыздан жыйырма пайыздан ашыкка көтөрүлдү. Бул бизге панелдерди ушул күндөрү ички муктаждыктары үчүн гана эмес, ошондой эле өндүрүш үчүн да колдонууга мүмкүнчүлүк берет.
Мүнөздөмөлөрү
Күн батарейкасы жөнөкөй жана бир нече компоненттерден турат:
- Түздөн-түз күн батареялары / күн панели,
- Түздөн-түз токту алмаштыруучу токко өзгөртүүчү инвертор,
- Батарея деңгээлин көзөмөлдөөчү.
Күн батареялары үчүн батарейкаларды керектүү функцияларды эске алуу менен сатып алуу керек. Алар топтолуп, электр энергиясын беришет. Сток жана керектөө күнү бою жүрөт, ал эми түнкүсүн топтолгон акы гана керектелет. Ошентип, энергияны туруктуу жана үзгүлтүксүз берүү бар.
Батареяны ашыкча заряддоо жана кубаттоо батарейканын иштөө мөөнөтүн кыскартат. Күн батарейканын контроллери максималдуу параметрлерге жеткенде, батарейкадагы энергия топтолушун автоматтык түрдө токтотот жана күчтүү разряд болгон учурда аппараттын жүгүн ажыратат.
(Tesla Powerwall - 7 кВт күн батареялары үчүн батарейка - жана электромобильдерди үйдө кубаттоо)
Күн панелдери үчүн тармактык инвертор дизайндын эң маанилүү элементи болуп саналат. Ал күндүн нурунан алынган энергияны ар кандай кубаттуулуктагы өзгөрүлмө токко айлантат. Синхрондоштуруучу болуп, ал электр тогунун чыгым чыңалуулугун жыштыкта жана фазада стационардык тармак менен айкалыштырат.
Фотокеллдерди катар катарында жана катарлаш туташтырса болот. Акыркы ыкма кубаттын, чыңалуунун жана токтун параметрлерин жогорулатат жана бир элемент иштебей калса дагы, түзмөккө иштөөгө мүмкүнчүлүк берет. Аралашкан моделдер эки схеманы колдонуп жасалат. Плиталардын иштөө мөөнөтү болжол менен 25 жылды түзөт.
Күн орнотуу
Эгерде курулуштар турак жайларды кубаттандыруу үчүн колдонула турган болсо, орнотулган жерди кылдаттык менен тандоо керек. Эгерде панелдер бийик имараттар же бактар менен курчалса, керектүү энергияны алуу кыйынга турат. Алар күн нурунун агымы максималдуу болгон жерге, башкача айтканда, түштүк тарапка жайгаштырылышы керек. Дизайнды бурчка орнотуу жакшы, анын бурчтары тутумдун жайгашкан жеринин географиялык кеңдигине барабар.
Күн панелдерин ээсинин мезгил-мезгили менен чаңдан жана топурактан же кардан тазалоо мүмкүнчүлүгүнө ээ болуш керек, анткени бул энергияны алуу мүмкүнчүлүгүнүн төмөн болушуна алып келет.
Имараттарды электр менен жабдуу
Күн коллекторлору сыяктуу ири өлчөмдөгү күн панелдери күн көп болгон тропиктик жана субтропиктик аймактарда кеңири колдонулат. Айрыкча Жер Ортолук деңиз өлкөлөрүндө популярдуу, алар үйлөрдүн чатырларына жайгаштырылат.
2007-жылдын март айынан тартып Испаниядагы жаңы үйлөр күн суу жылыткычтары менен жабдылып, үйдүн жайгашкан жерине жана болжолдуу суунун керектөөсүнө жараша ысык сууга болгон муктаждыктын 30% дан 70% га чейин өз алдынча камсыздалат. Турак эмес имараттар (соода борборлору, ооруканалар ж.б.) фотоэлектрдик жабдууларга ээ болушу керек.
Учурда күн батареяларына өтүү эл арасында бир топ сындарды жаратууда. Бул электр энергиясынын кымбатташына, табигый ландшафтка байланыштуу. Күн панелдерине өтүүгө каршы болгондор мындай өткөөлдү сынга алышууда, анткени күн панелдери жана шамал электр станциялары орнотулган үйлөрдүн жана жердин ээлери мамлекеттен субсидия алышат, бирок карапайым ижарачылар андай эмес. Буга байланыштуу Германиянын Федералдык Экономика министрлиги жакынкы аралыкта фотоэлектрдик орнотмолор же жылуулук электр станцияларынын энергиясы менен камсыздалган үйлөрдө жашаган ижарачыларга жеңилдиктерди киргизүүгө мүмкүндүк бере турган мыйзам долбоорун иштеп чыкты. Энергиянын альтернативдүү булактарын колдонгон үй ээлерине субсидияларды төлөө менен бирге, ушул үйлөрдө жашаган ижарачыларга субсидия төлөп берүү пландаштырылууда.
Жол бети
- Нидерландыда 2014-жылы дүйнөдө биринчи күн энергиясы менен иштеген велосипед трек ачылган.
- 2016-жылы Франциянын экология жана энергетика министри Сеголене Ройал шок жана ысыкка чыдамдуу күн панелдери менен 1000 км жолдорду курууну пландап жаткандыгын жарыялаган. Мындай жолдун 1 чакырымы 5000 адамдын электр энергиясына болгон муктаждыгын камсыздай алат (жылуулукту эске албаганда) [авторитеттүү эмес булак?] .
- 2017-жылдын февраль айында Франциянын өкмөтү тарабынан Турун-Ау-Перше шаарындагы Норман айылында күн энергиясы менен иштеген жол ачылган. Жолдун бир чакырымга созулган бөлүгү 2880 күн панелдери менен жабдылган. Мындай төшөлмө айылдын көчө чырактарын электр менен камсыз кылат. Панелдер жыл сайын 280 мегаватт электр энергиясын өндүрөт. Жолдун бир бөлүгүн куруу баасы 5 миллион евро.
- Ошондой эле жолдордогу светофорлорду кубаттандыруу үчүн колдонулат
Күн электр станцияларынын толук топтому
Электр станцияңыз үчүн туура компоненттерди тандоо үчүн, шаймандардын санын жана алардын кубаттуулугун аныкташыңыз керек. Түшүнүктүү болуш үчүн, конкреттүү бир мисалды карап көрүш керек: Рязань шаарынын чет жакасында, март айынан сентябрга чейин алар жашаган жайкы коттедж бар.
Күн панелдеринин толук топтому төмөнкүлөрдү камтыйт: күн батареялары, инвертор, илгичтер, кошумча материалдар (кабельдер, автоматтык машиналар ж.б.) Орточо суткалык керектөө 10000 Вт / с, жүгү орто эсеп менен 500 ватт, максималдуу жүк 1000 ватт. Эң жогорку жүктү эсептеп, максималдуу 25% га көбөйтөбүз: 1000 х 1.25 = 1250 ватт.
Космос колдонуу
Күн батареялары космостук электр энергиясын өндүрүүнүн негизги жолдорунун бири: алар узак убакыт бою эч кандай материалдарды колдонбостон иштешет жана ошол эле учурда ядролук жана радиоизотоптук энергия булактарынан айырмаланып, экологиялык жактан таза.
Бирок, Күндөн абдан алыс аралыкта учканда (Марс орбитасынан тышкары), аларды колдонуу көйгөй жаратат, анткени күн энергиясынын агымы Күндүн алыстыгынын квадратына тескери пропорционалдуу. Венера жана Меркурийге учуп барганда, тескерисинче, күн панелдеринин кубаты бир топ жогорулайт (Венера аймагында 2 эсе, Меркурий аймагында 6 эсе).
Учурдагы чыңалуу
Батарейканын эң көп таралган көрсөткүчү 12 В болуп саналат. Күн станциясынын контроллер, инвертор сыяктуу курамдык бөлүктөрү 12 ден 48 Вга чейин болгон чыңалуу үчүн иштелип чыккан, анткени 12 В батарейкалары бардыгы ыңгайлуу, анткени алар иштебей калса, аларды бир-бирден алмаштыра аласыз. .
Батареяны иштетүүнүн өзгөчөлүктөрүнө ылайык, эки эсе жогору чыңалууда, бир гана түгөйдү алмаштырууга болот. 48 В тармагында, бардык төрт батареяны бир бутакта алмаштырууга туура келет, ал эми 48 В электр коопсуздугу жагынан коркунуч болуп саналат. Башка жагынан караганда, чыңалуу канчалык жогору болсо, зымдын кесилиши ошончолук аз талап кылынат жана байланыштар ишенимдүү болот.
Рейтингди тандоодо, инвертордун кубаттуулук мүнөздөмөсүн, ошондой эле эң жогорку жүктөмдүн маанисин эске алуу керек:
48 V - 3 - 6 кВт чейин,
24 же 48 В - 1,5 - 3 кВт чейин,
12, 24, 48V - 1, 5 кВ чейин.
Эгер батарейканын кубаттуулугу жана баасы болжол менен барабар болсо, анда батареянын кубаттуулугун жоготуунун эң жогорку деңгээли жана токтун эң чоң мааниси менен батареяны токтотуу керек.Батареяны колдонуу узактыгы бир кыйла жогорулайт, эгерде бул көрсөткүч 30-50% дан ашпаса.
Батареяны тандоонун негизги критерийи ишенимдүүлүк болушу керек. Белгилүү бир учурда, баштапкы чыңалуу 24 В болот.
Күн батареяларын тандоо
Күн батареясынын кубаты төмөнкү формула боюнча эсептелет: Pcm = (1000 x Yesut) / (K x Sin) Андагы:
Rcm - Ваттдагы батарейканын кубаттуулугу, күн панелдеринин кубаттуулугунун суммасына барабар, 1000 - күн клеткаларынын фотосезгичтиги кВт / м²,
Эсут - кВт.саатка керектелүүчү электр энергиясынын керектөө көлөмү (тандалган аймак үчүн - 18). К коэффициенти мезгил-мезгили менен бардык чыгымдарды эсепке алат: жай мезгилинде - 0,7, кышында - 0,5.
Күн - нурлануунун кВт / ч кв / м2 (таблицалык мааниде) көчкү, панелдердин эң ыңгайлуу эңкейиши. Бул параметрди сиз аймактын аба ырайы кызматынан таба аласыз. Күн панелдерин орнотуу үчүн оптималдуу бурч жаз жана күз мезгилдеринде кеңдик маанисине дал келет.
Жай мезгилинде 15⁰ минус, ал эми кышында 15⁰ кошуу керек. Панелдер өзүлөрү түштүккө багытталышы керек. Мисалдагы аймак 55 latitude кеңдикте жайгашкан.
Бизди кызыктырган мезгил март-сентябрь айларына туура келгендиктен, жайкы ийилүү бурчу - жерге карата 40⁰. Бул учурда, бул аймак үчүн күнүнө орточо инсоляция 4,73 түзөт.
Бул маалыматтардын бардыгын формулага алмаштырабыз жана аракетти аткарабыз:
Pcm = 1000 x 12: (0.7 x 4.73) ≈ 3 600 Вт .
Эгер батарейканы түзгөн модулдар 100 ватт күчкө ээ болсо, анда 36 бирдик сатып алуу керек. Аларды жайгаштыруу үчүн сизге 5 х 5 м аянтча керек болот, ал эми түзүлүшү болжол менен 0,3 тонна болот.
Батареяны чогултуу
Батарея топтомун түзүүдө төмөнкү нюанстарды эске алуу керек: автоунаалар үчүн арналган кадимки батарейкалар бул максатка ылайыктуу эмес, "SOLAR" жазуусу күн панелдеринде болушу керек, сатып алынган бардык батарейкалар бирдей параметрлерге ээ болушу керек жана бир эле өндүрүш партиясына кирет. , элементтерди жылуу бөлмөгө жайгаштыруу керек, оптималдуу - 25⁰.
Жаңы батарейкаларды сатып алуунун кажети жок, анткени колдонулган батарейкалар да ушул максатка ылайыктуу. Эгерде температура -5⁰ чейин төмөндөсө, батарейканын кубаттуулугу 50% га төмөндөйт. 12 Вольттуу AB кубаттуулугу 100 А / с кубаттуулугундагы мисалда, сиз керектөөчүлөрдү саатына 1200 Вт электр кубаты менен камсыз кыла аласыз.
Чындыгында, андан кийин батарейканын толук заряды кетип калат жана бул өтө эле жагымсыз. 60% агызуу үчүн "алтын орточо" деп эсептелгендиктен, биз 100 А / сааттын ар бирине 600 Вт / с (1000 Вт / ч х 60%) үчүн энергия запасын алабыз. Баштапкы батарейкалар стационардык розеткадан 100% заряддалууга тийиш.
Резерв түнкү жүктү жабууга жетиштүү болушу керек, эгер аба-ырайы булуттуу болсо, анда күндүз тутум иштеши үчүн керектүү параметрлерди бериңиз. Ашыкча батарейкалар керексиз, себеби алар тынымсыз заряддалат жана аз убакытка созулат.
Эң туура чечим - бул батарейканын резерви менен күнүмдүк кубаттуулукту керектөө. Батареянын жалпы кубаттуулугун аныктайбыз: (10,000 Вт / с: 600 Вт / ч) x 100 А / ч = 1667 А / с Демек, күн электр станциясын атайын бир мисалдан келтирүү үчүн, кубаттуулугу 100 А / с же 8ден 200гө чейин 16 АБ талап кылынат. сериялык-окшоштук.
Контроллерди кантип тандоо керек
Контролерди тандоонун өзгөчөлүктөрү бар. Туура тандалган контролер:
1. Батареялардын ушунчалык көп баскычтуу заряддуулугун камсыз кылуу, алардын иштөө мөөнөтүн көбөйтөт.
2. АБ жана күн батареясын автоматтык түрдө координацияланган туташтырууну / өчүрүүнү заряддоо же кубаттоо менен тандемде аткарыңыз.
3. Жүктү күн батареясынан батарейкага жана тескери ирет менен туташтырыңыз.
Күн батарейканын контроллери батарейкалар менен бир бөлмөдө болушу керек, ан үчүн анын киргизүү параметрлери күн модулдарынын тийиштүү маанилерине дал келиши керек, ал эми чыгым системанын ичиндеги потенциалдуу айырмага окшош чыңалууга ээ болушу керек.
Көп нерсе контроллердин ушунчалык туура тандалгандыгына же батарейка топтомунун иштешине байланыштуу. Эгерде сиз жарыктын кубаттуулугун контроллерден түздөн-түз алгандыгын текшерсеңиз, инвертор сатып жатканда акчаңызды үнөмдөй аласыз - арзан опцияны сатып алыңыз.
Инверторду кантип тандоо керек. Инвертордун милдети - узак убакыт бою эң жогорку жүктү камсыз кылуу.
Бул анын кирүү чыңалуусу системанын ичиндеги потенциалдуу айырма менен бирдей болгондо мүмкүн.
Инверторду тандоодо эң жакшы вариант - "Контроллер функциясы бар инвертор" Төмөнкү критерийлер маанилүү: синус толкунунун формасы жана электр тогунун жыштыгын. 50 Гц жыштыктагы синусоидге жакындыгы жогору натыйжалуулуктун кепилдиги болуп саналат.
Идеалында, эгерде бул көрсөткүч 90% жогору болсо. Түзмөктүн жеке керектөөсү күн тутумунун кубаттуулугуна туура келиши керек. Эң жакшысы - 1% га чейин. Түзмөк кыска мөөнөттүн ашыкча жүктөөлөрүнө туруштук берүүгө тийиш.
Макалада келтирилген кеңештер жана эсептөө мисалдары үйдөгү күн электр станциясын орнотууга жардам берет. Алар чоң коттеджге да, чакан айыл үйүнө да ылайыктуу.
Күн энергиясын берүү ишинин схемасы
Күн энергиясы менен камсыздоо тутумун түзгөн түйүндөрдүн табышмактуу үн менен аталган аталыштарын карасаңыз, шаймандын супер-техникалык татаалдыгы жөнүндө түшүнүк пайда болот.
Фотондун жашоосунун микро деңгээли ушундай. Электр схемасынын жалпы схемасы жана анын иштөө принциби абдан жөнөкөй. Асмандын жарыгынан "Ильичтин чырагына" төрт гана кадам бар.
Күн модулдары - бул электр станциясынын биринчи компоненти. Булар белгилүү бир катар фотокелл плиталарынан чогултулган ичке тик бурчтуу панелдер. Өндүрүүчүлөр фото панелдерди электр кубаттуулугу жана чыңалуу жагынан ар кандай, 12 вольтто жасашат.
Жалпак сымал түзмөктөр түздөн-түз нурларга туш болгон жерлерде ыңгайлуу жайгашкан. Модулдук бирдиктер күн батареясын бири-бирине туташтыруу аркылуу бири-бирине байланыштуу. Батарейканын милдети - күндүн энергиясын конверттөө, белгилүү бир маанидеги туруктуу ток жаратуу.
Электр заряддарын сактоочу шаймандар - күн батареялары үчүн батареялар баарына белгилүү. Алардын күн энергиясын берүү тутумундагы ролу салттуу. Үйдүн керектөөчүлөрү борборлоштурулган тармакка туташтырылганда, энергия сактоочу жайлар электр энергиясында сакталат.
Ошондой эле, эгерде күн модулунун электр тогу электр шаймандарынын керектеген кубаттуулугун камсыз кылуу үчүн жетиштүү болсо, алар ашыкча топтолот.
Батарея топтому схемага керектүү энергияны берет жана керектөө жогорулаган мааниге жеткенде туруктуу кубаттуулукту сактайт. Ушундай эле нерсе, мисалы, түнкүсүн фотосүрөттөр иштебей калганда же күн ачык аба-ырайы учурунда болот.
Контроллер күн модулу менен батарейкалардын ортосундагы электрондук ортомчу. Анын ролу батарейканын деңгээлин жөнгө салуу болуп саналат. Аспап алардын күндүн тутумунун туруктуу иштеши үчүн зарыл болгон электр потенциалын белгилүү бир нормадан төмөн заряддоого же түшүп кетишине жол бербейт.
Артка бурганда, күн панелдериндеги инвертор термининин үнү ушунчалык түз эле түшүндүрүлөт. Ооба, чындыгында, бул агрегат бир кездерде электриктерге ойдон чыгарылган бир функцияны аткарат.
Ал күн модулу менен батарейканын түздөн-түз тогун 220 вольттогу айырмачылык менен алмаштыруучу токко айлантат. Турмуш-тиричилик электр шаймандарынын басымдуу көпчүлүгүндө ушул чыңалуу иштейт.
Эң жогорку жүктөм жана күнүмдүк орточо кубаттуулук
Өз күн станцияңыздын бар экендиги дагы деле көп. Күн энергиясынын кубаттуулугуна ээ болуунун биринчи кадамы киловаттта оптималдуу эң жогорку жүктү аныктоо жана үйдүн же жайкы коттедждин киловатт саатындагы энергияны сарамжалдуу орточо сарптоосу.
Эң жогорку жүктөм бир эле учурда бир нече электр шаймандарын күйгүзүү зарылчылыгынан келип чыгат жана алардын кээ бирлеринин чектен чыккан баштапкы мүнөздөмөлөрүн эске алуу менен алардын максималдуу жалпы күчү менен аныкталат.
Электр кубаттуулугунун максималдуу керектөөсүн эсептөө бир эле мезгилде кайсы электр шаймандарынын иштешине керектүү экендигин аныктоого мүмкүндүк берет. Бул көрсөткүч электр станциясынын түйүндөрүнүн кубаттуулук мүнөздөмөлөрүнө, башкача айтканда, аппараттын жалпы наркына туура келет.
Электр шайманынын күнүмдүк энергияны керектөөсү тармактан бир күн иштеген убакытка (керектелген электр энергиясы) анын жеке кубаттуулугунун өнүмү менен өлчөнөт. Энергиянын орточо күндүк керектөөсү ар бир керектөөчү тарабынан суткалык мезгилге керектелген электр энергиясынын суммасы катары эсептелет.
Энергияны керектөөнүн натыйжасы күн электр энергиясын сарамжалдаштырууга жардам берет. Эсептөөлөрдүн натыйжасы батарейканын кубаттуулугун андан ары эсептөө үчүн маанилүү. Батарея топтомунун баасы, тутумдун олуттуу компоненти, бул параметрден дагы көбүрөөк көзкаранды.
Арифметикалык эсептөөлөргө даярдануу
Биринчи графада салттуу түрдө чыгарылат - сериялык номер. Экинчи тилкеде - шаймандын аталышы. Үчүнчүсү - анын электр кубатын жеке керектөөсү.
Төртүнчүдөн жыйырма жетинчига чейинки тилкелер күндүзгү сааттан 24кө чейин иштейт. Горизонталдуу бөлчөк сызыгы аркылуу аларга төмөнкүлөр кирет:
- алымда - белгилүү бир сааттын ичинде ондогон формадагы түзмөктүн иштөө убактысы (0,0),
- Кайра эсептөөчү бул анын жеке кубаттуулугун талап кылат (бул кайталоо сааттык жүктөрдү эсептөө үчүн керек).
Жыйырма сегизинчи мамыча - күндөлүк үй тиричилик шайманынын иштеген убактысы. Жыйырма тогузунчу жагында, электр энергиясынын жеке керектөөсү күндөлүк мезгилдин иштөө убактысына көбөйтүүнүн натыйжасында эсепке алынат.
Отузунчу тилке дагы стандарттуу - нота. Аралык эсептөөлөр үчүн пайдалуу.
Керектөөчүнүн мүнөздөмөсү
Эсептөөлөрдүн кийинки баскычы - дептер формасын тиричилик электр энергиясын керектөөчүлөргө мүнөздөмөгө айландыруу. Биринчи тилке так. Бул жерде сап номерлери.
Экинчи графада энергияны керектөөчүлөрдүн аттары камтылган. Коридорду электр шаймандары менен толтурууну баштоо сунушталат. Төмөндө башка бөлмөлөрдү сааттын жебеси же саат жебеси боюнча сүрөттөйт (өзүңүз каалагандай).
Экинчи кабат (ж.б.) бар болсо, анда процедура бирдей: тепкичтен - айланып өтүү. Ошол эле учурда, тепкич түзмөктөрүн жана көчөлөрдү жарыктандырууну унутпаш керек.
Үчүнчү тилкени экинчи электр жолу менен ар бир электр шайманынын атына карама-каршы келген кубат менен толтурган жакшы.
Төрттөн жыйырма жетиге чейинки мамычалар күндүн ар бир саатына туура келет. Ыңгайлуулук үчүн, аларды дароо сызыктардын ортосунан горизонталдуу сызыктар менен кесип салууга болот. Натыйжада, сызыктардын үстүнкү жарымы эсептегичтерге окшош, ал эми төмөнкү бөлүктөр - деноминаторлор.
Бул мамычалар сызык боюнча толтурулат. Санарипчилер убакыт аралыгы катары ондук форматта (0,0) форматталган, бул белгилүү бир электр приборунун иштөө убактысын чагылдырат. Нумераторлор менен катар эле, үчүнчү колоннадан алынган түзмөктүн кубаттуулугунун индикатору менен деноминаторлор киргизилет.
Бардык сааттык тилкелер толуп бүткөндөн кийин, электр шаймандарынын күнүмдүк жумуш убактысын эсептеп чыгышат. Натыйжалар жыйырма сегизинчи тилкенин тиешелүү камераларына жазылат.
Күчкө жана иштөө убактысына жараша бардык керектөөчүлөрдүн күнүмдүк энергия керектөөсү ырааттуу түрдө эсептелет. Бул жыйырма тогузунчу тилкенин камераларында белгиленет.
Бардык мүнөздөмөлөрдүн катарлары жана тилкелери толтурулганда, алар жыйынтыгын эсептешет. Графикалык кубаттуулукту сааттык колонкалардын аталыштарынан кошуп, ар бир сааттын жүктөрү алынат. Жыйырма тогузунчу тилкенин күнүмдүк энергияны жеке керектөөсүн жогорудан төмөн карай жыйынтыктап, алар күнүмдүк орточо орточо табышты.
Эсептөө келечектеги тутумдун жеке керектөөсүн камтыбайт. Бул фактор кийинки акыркы эсептөөлөрдө көмөкчү коэффициент менен эске алынат.
Маалыматтарды анализдөө жана оптимизациялоо
Эгерде күн энергиясын резервдик көчүрүү катары пландаштырылса, электр энергиясын саатына керектөө жана күнүнө орточо энергияны керектөө кымбат күн электр энергиясын керектөөнү азайтууга жардам берет.
Буга энергияны көп талап кылган керектөөчүлөрдү борборлоштурулган электр менен жабдууну калыбына келтирүүгө чейин, айрыкча чок маалында, колдонуудан арылтуу аркылуу жетишилет.
Эгерде күн энергиясы тутуму туруктуу энергия менен камсыз кылуу булагы катары иштелип чыкса, анда сааттык жүктөөлөрдүн натыйжалары алдыга жылат. Күндүн ичинде электр энергиясын керектөөнү басымдуулук кылган бийиктиктерден жана ийгиликсиздиктерден арылтуу үчүн бөлүштүрүү маанилүү.
Чокуну четтетүү, максималдуу жүктөрдү теңдөө, убакыттын өтүшү менен энергия керектөөнүн кескин азайышын жоюу күн системасынын түйүндөрүнүн эң үнөмдүү варианттарын тандоого жана туруктуу, эң негизгиси, күн станциясынын узак, туруктуу иштешин камсыз кылууга мүмкүндүк берет.
Берилген сүрөттө иррационалдык графиктин түзүлгөн спецификациясынын негизинде алынган оптималдаштырылган трансформация көрсөтүлгөн. Күнүмдүк керектөөнүн көрсөткүчү 18 ден 12 кВт / саатка чейин, орточо сааттык жүгү 750дөн 500 ваттка чейин төмөндөйт.
Ушундай эле оптимизм принциби Күндүн кубаттуулугун камдык көчүрмө катары колдонгондо пайдалуу. Убактылуу ыңгайсыздыктар үчүн күн модулдарынын жана батарейкалардын кубатын жогорулатууга акча коротуунун кажети жок.
Күн электр станцияларынын түйүндөрүн тандоо
Эсептөөлөрдү жөнөкөйлөтүү үчүн электр энергиясын берүүнүн негизги булагы катары күн батареясын пайдалануу версиясын карап чыгабыз. Керектөөчү Рязань облусундагы шарттуу айылдык үй болот, ал жерде марттан сентябрга чейин туруктуу жашашат.
Жогоруда жарыяланган бир сааттык энергия керектөөнүн рационалдуу графигинин маалыматтарына негизделген практикалык эсептөөлөр төмөнкүлөргө негиз берет:
- Күнүмдүк орточо электр кубаты = 12,000 ватт / саат.
- Орточо жүк керектөө = 500 ватт.
- Эң көп жүктөө 1200 ватт.
- Чокусу 1200 x 1.25 = 1500 ватт (+ 25%).
Күн аппараттарынын жалпы кубаттуулугун жана башка иштөө параметрлерин эсептөөдө маанилер талап кылынат.
Күн системасынын иштөө чыңалуулугун аныктоо
Күн системасынын ички иштөө чыңалуусу 12 вольттун көп түрдүүлүгүнө негизделет, анткени батарейканын эң көп таралган көрсөткүчү. Күн станциясынын эң кеңири таралган түйүндөрү: күн модулдары, контроллерлер, инверторлор - 12, 24, 48 вольттогу популярдуулукта.
Жогорудагы чыңалуу кичинекей кесилиштин электр өткөргүчтөрүн колдонууга мүмкүндүк берет - жана бул байланыштардын ишенимдүүлүгүн жогорулатат. Ал эми, иштебей калган 12V батарейкаларды бир-бирден алмаштырууга болот.
24 вольттуу тармакта, батарейканын иштөө өзгөчөлүгүн эске алуу менен, эки гана жолу алмаштырууга туура келет. 48V тармагы бир эле бутактын төрт батареясын алмаштырууну талап кылат. Мындан тышкары, 48 вольттогу электр тогунун коркунучу бар.
Системанын ички потенциалдык айырмачылыгынын номиналдык маанисин негизги тандоо, заманбап өнөр жай тарабынан чыгарылган инверторлордун кубаттуулук мүнөздөмөлөрү менен байланыштуу жана эң жогорку жүктү эске алуу керек:
- 3-6 кВт чейин - 48 вольт,
- 1,5 кВтдан 3 кВтга чейин - 24 же 48Вга барабар,
- 1,5 кВтка чейин - 12, 24, 48В.
Электр өткөргүчтөрүнүн ишенимдүүлүгү менен батарейкаларды алмаштыруунун ыңгайсыздыгы ортосунда тандоо, мисалы, биз ишенимдүүлүккө токтолобуз. Келечекте эсептелген тутумдун 24 вольттогу иштөө чыңалуусун курабыз.
Медицинада колдонуңуз
Түштүк Кореянын окумуштуулары жер астындагы күн батареясын иштеп чыгышты.Организмге имплантацияланган аппараттардын, мисалы, кардиостимулятордун үзгүлтүксүз иштешин камсыз кылуу үчүн, энергияны миниатюралык булактын жардамы менен адамдын терисине жайгаштырса болот. Мындай батарейка чачка караганда 15 эсе ичке жана териге күн караңгылап турса дагы заряддалат.
Батарея топтому Күн модулдары
Күн батареясынан талап кылынган кубаттуулукту эсептөө формуласы мындай:
Pcm = (1000 * Ооба) / (k * Sin),
- Rcm = күн батареясынын кубаты = Күн модулдарынын жалпы кубаттуулугу (панелдер, Вт),
- 1000 = фотоэлектрдик конверторлордун кабыл алынган фотосезгичтиги (кВт / м²)
- Эт = күнүмдүк энергияны керектөөгө (кВт * ч, биздин мисал = 18),
- k = бардык жоготууларды эсепке алуу менен сезондук коэффициент (жай = 0.7, кыш = 0,5),
- Sin = изоляциянын таблицалык мааниси (күн нурунун агымы), оптималдуу панелдин жантайышы (кВт * ч / м²).
Инсоляциянын баалуулугун аймактык метеорологиялык кызматтан биле аласыз.
Күн панелдеринин ийилишинин оптималдуу бурчу аянттагы кеңдикке барабар:
- жазында жана күзүндө,
- плюс 15 градус - кышында,
- жайында минус 15 градус.
Биздин мисалда каралган Рязань облусу 55 кеңдикте жайгашкан.
Март айынан сентябрь айына чейинки убакытта күн батареясынын эң жакшы жөнгө салынбаган жантайышы жайкы жайыттын 40⁰ бурчуна барабар. Ушул модулдарды орнотуу менен, Рязаньдагы ушул мезгилдеги орточо суткалык инсоляция 4,73 болуп саналат. Бардык сандар бар, эсептеп көрөлү:
Pcm = 1000 * 12 / (0.7 * 4.73) ≈ 3 600 ватт.
Эгерде биз күн батареясынын негизи катары 100 ватт модулдарды алсак, анда алардын 36сы талап кылынат. Алар 300 килограмм салмактагы жана болжол менен 5 x 5 м аянтты ээлешет.
Электр панелдеринин диаграммалары жана күн панелдерин туташтыруунун жолдору ушул жерде келтирилген.
Фотокеллдердин жана модулдардын натыйжалуулугу
Жердин атмосферасына кире турган күн нурунун агымы (AM0) чарчы метрге 1366 ватт түзөт (ошондой эле AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D караңыз). Ошол эле учурда, күндүз болсо дагы, күндүзгү булуттуу аба-ырайындагы Европада күн нурунун белгилүү бир кубаттуулугу 100 Вт / м² аз болушу мүмкүн [ булак көрсөтүлгөн эмес 1665 күн ]. Өнөр жайда өндүрүлгөн күн батареясынын жардамы менен бул энергияны 9-24% натыйжалуулугу менен электр энергиясына айландырса болот. булак көрсөтүлгөн эмес 1665 күн ]. Ошол эле учурда, батарейканын баасы бир кубаттуулуктагы ватт үчүн 1-3 АКШ долларын түзөт. Фотокеллдерди колдонуп өнөр жайлык электр энергиясын өндүрүү үчүн бир кВт.сааттын баасы $ 0,25 түзөт Европалык Фотоэлектрдик Ассоциациянын (EPIA) билдирүүсү боюнча, 2020-жылга чейин "күн" тутумдары тарабынан өндүрүлгөн электр энергиясынын наркы бир кВт үчүн 0,10 € аз түшөт · h өнөр жай орнотмолору үчүн жана турак-жай имараттарында орнотулгандыгы үчүн кВт / саатына 0,15 € аз [ авторитеттүү эмес булак? ] .
Күн клеткалары жана модулдар түрүнө жараша бөлүнөт: бир кристалл, поли-кристалл, аморф (ийкемдүү, пленка).
2009-жылы Spectrolab (Boeing компаниясынын туунду компаниясы) 41,6% натыйжалуу күн батареясын көрсөткөн. 2011-жылдын январь айында бул компания күн батареялары рыногуна, натыйжалуулугу 39% чыгат деп болжолдонгон. 2011-жылы Калифорниядагы Solar Junction 5,5 × 5,5 мм фотокеллдердин натыйжалуулугуна 43,5% жетишкен, бул мурунку рекордго караганда 1,2% га жогору.
2012-жылы Morgan Solar хабды фотоэлемент орнотулган панель менен айкалыштырган Sun Simba полиметил метакрилатын (Plexiglas), германий менен галий арсенидин түздү. Системанын панелдик стационардык режимдеги натыйжалуулугу 26-30% (жыл мезгилине жана күн жайгашкан бурчка жараша), кремний кремнийге негизделген күн клеткаларынын практикалык натыйжалуулугунан эки эсе көп.
2013-жылы Sharp 44,4% натыйжалуулугу менен индий галлий арсенидинин негизинде 4 × 4 мм үч катмарлуу фотокеллди түзүп, Fraunhofer институтунун Күн энергиясы тутумдары адистеринин тобу, Soitec, CEA-Leti жана Helmholtz Berlin Center түздү Fresnel линзасын колдонуу натыйжалуулугу 44,7% болгон фотокеллди колдонуп, 43,6% жетишти [ авторитеттүү эмес булак? ]. 2014-жылы Фраунхофер институту Күн энергиясы тутумдарынын күн нурларын түзүп, анын натыйжасы жарыктын кичинекей фотокеллге бурулгандыгынан улам натыйжалуулугу 46% болгон [ авторитеттүү эмес булак? ] .
2014-жылы испан илимпоздору күн инфракызыл нурларын электр энергиясына айландыруучу кремний фотоэлектрдик клетканы иштеп чыгышты.
Кичинекей антеннада (200-300 нм буйругу менен) жарык аркылуу (б.а. 500 ТЦ жыштыгы электромагниттик нурлануу) түздөн-түз түздөн-түз түзүлүп иштелип чыккан наноантеналардын негизинде фотокеллдерди түзүү келечектүү багыт болуп саналат. Наноантеналар өндүрүү үчүн кымбат чийки заттарды талап кылбайт жана алардын натыйжалуулугу 85% га чейин жетет.
Ошондой эле, 2018-жылы флексофотоволтаикалык эффект табылышы менен, фотокеллдердин натыйжалуулугун жогорулатуу мүмкүнчүлүгү табылды. Ошондой эле ысык алып жүрүүчүнүн (электрондордун) өмүрүнүн узартылышына байланыштуу, алардын натыйжалуулугунун теоретикалык чеги 34дөн 66% га жогорулады.
2019-жылы Россиянын Сколково илим жана технология институтунун (Сколтех), Органикалык эмес химия институтунун A.V. Россия Илимдер академиясынын Сибирдеги филиалынын (РБ СК) жана Химиялык Физика Институтунун өкүлү Николаев, күн батареялары үчүн принципиалдуу жаңы жарым өткөргүч материалды алышты, бүгүнкү күндө колдонулуп жаткан материалдардын көпчүлүгүнүн кемчиликтери жок. Бир катар орус изилдөөчүлөрүнүн журналы Journal of Materials Chemistry A журналында жарыялаган жаңы жарым өткөргүч материалдарды күн батареялары үчүн иштеп чыккан - татаал полимер висмут иодиди (<[Bi3мен10]> жана <[BiI4Минералдык перовхитке (табигый кальций титанаты) окшош, структуралык жактан окшош, ал жарыктын электр энергиясына рекорддук түрүндө которулган. Ушул эле окумуштуулар тобу перовхитке окшогон түзүлүшү бар татаал сурьма бромидинин негизинде экинчи жарым өткөргүчтү түзүштү.
Бир түрү | Фотоэлектрдик айландыруу коэффициенти,% |
---|---|
кремний | 24,7 |
Si (кристаллдуу) | |
Si (поликристалл) | |
Si (ичке пленка өткөргүч) | |
Si (ичке пленка субмодулу) | 10,4 |
III-V | |
GaAs (кристаллдык) | 25,1 |
GaAs (ичке фильм) | 24,5 |
GaAs (поликристалдык) | 18,2 |
InP (кристаллдык) | 21,9 |
Халкогениддердин ичке пленкалары | |
CIGS (фотокелл) | 19,9 |
CIGS (субмодула) | 16,6 |
CdTe (фотокелл) | 16,5 |
Аморфтуу / нанокристаллдык кремний | |
Si (аморфтуу) | 9,5 |
Si (нанокристалл) | 10,1 |
Photochemical | |
Органикалык боёкторго негизделген | 10,4 |
Органикалык боёкторго негизделген (субмодула) | 7,9 |
Organic | |
Органикалык полимер | 5,15 |
катмарлуу | |
GaInP / GaAs / Ge | 32,0 |
GaInP / GaAs | 30,3 |
GaAs / КМШ (ичке фильм) | 25,8 |
a-Si / mc-Si (ичке субмодула) | 11,7 |
Батарея кубаттуулугун орнотуу
Батареяны тандоодо сиз постулаттарга баш ийишиңиз керек:
- Кадимки унаа батарейкалары бул максатка ылайыктуу эмес. Күн батареялары "SOLAR" деп белгиленген.
- Батареяны сатып алуу бардык жагынан бирдей болушу керек, бир гана заводдук партиядан.
- Батарея топтому жайгашкан бөлмө жылуу болушу керек. Батареялар толук кубаттуулукту бергенде оптималдуу температура = 25⁰С. -5⁰С чейин төмөндөгөндө, батарейканын кубаттуулугу 50% төмөндөйт.
Эгерде эсептөө үчүн 12 вольттогу жана 100 ампер / кубаттуулуктагы экспоненциалдык батарейканы алсак, эсептөө кыйын эмес, анткени бир саат бою керектөөчүлөрдүн жалпы кубаттуулугу 1200 Вт менен камсыз кыла алат. Бирок бул толугу менен бошотулган менен, бул өтө эле керексиз.
Батареяны узак убакытка иштөө үчүн, алардын зарядын 70% дан төмөндөтүү сунушталбайт. Чектен чыккан көрсөткүч = 50%. 60% орточо жер катары алып, кийинки эсептөөлөр үчүн негиз катары батарейканын сыйымдуу компонентинин ар 100 A * с (720 Вт / с х 60%) үчүн 720 Вт / с энергия кубаттуулугун коёбуз.
Башында, батарейкалар туруктуу ток булагынан 100% заряддалган болушу керек. Батареялар караңгы жүктү толугу менен жабышы керек. Аба-ырайы жакшы болбой жатса, күндүз тутумдун керектүү параметрлерин сактаңыз.
Батареялардын ашыкча болушу алардын туруктуу заряды алып келээрин эске алуу керек. Бул кызмат мөөнөтүн кыйла кыскартат. Эң туура чечим - бул бир күндүк энергия керектөөнү жабууга жетиштүү кубаттуулугу бар батарейкалар менен жабдуу.
Батареянын керектүү жалпы кубаттуулугун билүү үчүн, күнүнө 12,000 Вт / с кубаттуулугун 720 Вт / ска бөлүп, 100 A * ч көбөйтөлү:
12 000/720 * 100 = 2500 A * ч 1600 A * ч
Жалпысынан, биздин мисал үчүн, сериялары катар-катар туташкан 200 Ah * кубаттуулугу 100 же 8 кубаттуулугу бар 16 батарейка керек.
Фотокелеттин эффективдүүлүгүнө таасир этүүчү факторлор
Күн клеткаларынын структуралык өзгөчөлүктөрү температуранын жогорулоосу менен панелдердин иштешинин төмөндөшүнө алып келет.
Панелдин жарым-жартылай караңгылатылышы, иштебеген элементтин жоголушуна байланыштуу чыгуучу чыңалуунун төмөндөшүнө алып келет, ал паразиттик жүк катары чыга баштайт. Бул кемчиликти панелдин ар бир фотоселине кыйгап өтүү жолу менен орнотууга болот. Булуттуу аба-ырайында, күн нуру тийбесе, радиацияны концентрациялоо үчүн линзаларды колдонгон панелдер өтө натыйжасыз болуп калат, анткени объективдин таасири жоголот.
Фотоэлектрдик панелдин иштөө өзгөчөлүктөрүнөн, максималдуу натыйжалуулукка жетүү үчүн жүктөмдүн каршылыгын туура тандоо талап кылынат. Бул үчүн фотоэлектрдик панелдер жүктөөгө түздөн-түз байланыштуу эмес, тескерисинче, панелдердин оптималдуу иштешин камсыз кылган фотоэлектрдик системаларды контролдоо үчүн контроллерди колдонушат.
Жакшы контролерду тандоо
Батареяны заряддоо контролерун (батарейканы) туура тандоо - бул өтө конкреттүү маселе. Анын киргизүү параметрлери тандалган күн модулдарына, ал эми чыгуучу чыңалуу күндүн ички потенциалдык айырмачылыгына дал келиши керек (биздин мисалда 24 вольт).
Жакшы контролер төмөнкүлөрдү камсыз кылууга тийиш:
- Батарея заряды алардын натыйжалуу иштөө мөөнөтүн бир нече эсеге чейин узартат.
- Автоматтык өз ара, батарейка жана күн батареялары, заряддын түгөнүшү менен корреляцияда туташууну өчүрүү.
- Батареядан күн батарейкасына жүктөө жана тескерисинче.
Бул кичинекей түйүн абдан маанилүү компонент.
Контроллерди туура тандоо кымбат баалуу батарея топтомунун көйгөйсүз иштешинен жана бүт системанын балансынан көз каранды.
Мыкты инверторду тандоо
Инвертор узак мөөнөттүү жогорку жүктү камсыздай тургандыгы үчүн тандалган. Анын кирүү чыңалышы Күн системасынын ички потенциалдуу айырмачылыгына дал келиши керек.
Мыкты тандоо үчүн төмөнкү параметрлерге көңүл буруу сунушталат:
- Түзүлгөн алмаштыруучу токтун формасы жана жыштыгы. 50 Гц синус толкуну канчалык жакын болсо, ошончолук жакшы болот.
- Түзмөктүн натыйжалуулугу. 90% жогору болсо - ошончолук сонун.
- Түзмөктүн жеке керектөөсү. Тутумдун жалпы кубаттуулугуна туура келиши керек. Идеалында - 1% га чейин.
- Бул кыска мөөнөттүү эки эсе ашыкча жүккө туруштук бере алат.
Эң айырмалуу дизайн - бул орнотулган контроллер функциясы бар инвертор.
Күн энергиясынын кемчиликтери
- Чоң аймактарды пайдалануу керек,
- Күн электр станциясы түнкүсүн иштебейт жана кечинде кечинде жетиштүү деңгээлде иштебейт, ал эми энергияны сарптоонун эң жогорку чеги кечинде болот,
- Алынган энергиянын экологиялык тазалыгына карабастан, фотокеллдердин өзүндө уулуу заттар бар, мисалы, коргошун, кадмий, галий, мышьяк ж.б.
Күн электр станциялары кымбатчылыкка, ошондой эле татаал коргошун галогениддеринин туруктуулугунун төмөндүгүнө жана бул бирикмелердин уулануулугуна байланыштуу сынга алынууда. Күн нурлары үчүн коргошунсуз өткөргүчтөр, мисалы висмут жана сурьма негизделген, учурда жигердүү өнүгүүдө.
Натыйжалуулугунун төмөндүгү менен, эң жакшы дегенде 20 пайызга жеткендиктен, күн батареялары абдан ысып кетет. Күн энергиясынын калган 80 пайызы күн панелдерин орточо температурасы 55 ° C чейин ысытат. Фотоэлектрдик клетканын температурасы 1 ° жогорулаганда, анын натыйжалуулугу 0,5% төмөндөйт. Бул көз карандылык сызыктуу эмес жана элементтин температурасынын 10 ° га жогорулашы натыйжалуулуктун дээрлик эки факторунун төмөндөшүнө алып келет. Муздатуучу заттарды өткөрүп берүүчү муздатуу тутумдарынын активдүү элементтери (желдеткичтер же насостор) бир топ энергияны сарптайт, мезгил-мезгили менен тейлөөнү талап кылат жана бүт системанын ишенимдүүлүгүн төмөндөтөт. Пассивдүү муздатуу тутумдарынын иштөө көрсөткүчү өтө төмөн жана күн батареяларын муздатуу милдетин аткара албайбыз.