Dnes každý slyšel koncept alternativní energie. Nikomu není žádným tajemstvím, že zásoby ropy, plynu a jiných druhů paliv na Zemi nejsou neomezené, a proto vědci a inženýři i nadále hledají příležitosti pro efektivní využívání obnovitelných zdrojů k získání elektřiny tak potřebné pro každého. V posledních letech přestaly být solární články exotické, používají se pouze v kosmické lodi, široce se používají pro napájení budov, automobilů, autonomního napájení malých domácích spotřebičů a elektroniky. Protože slunce je obrovským zdrojem energie, ke kterému má přístup každý, je užitečné vědět, jak převést světlo na elektřinu nebo jak funguje sluneční baterie..
Obsah článku
- Princip fungování solární baterie
- Převod sluneční energie
Princip fungování solární baterie
Toto zařízení, také nazývané solární panel, se skládá ze sady fotoelektrických konvertorů zapojených určitým způsobem, které zahrnují dvě vrstvy polovodičů s různými typy vodivosti - p a n. Jako látka s takovými vlastnostmi se nejčastěji používá křemík s určitými nečistotami. Když je do něj přidán fosfor, vznikne ve výsledné struktuře nadbytek elektronů (záporné náboje) a vytvoří se polovodič typu n, a když se smíchá bor, jedná se o p-typ, charakterizovaný nedostatkem elektronů nebo přítomností děr. Pokud umístíte tyto vrstvy mezi dvě elektrody, jak je znázorněno na obrázku, a zajistíte přístup k hornímu světlu, získáte fotoelektrický převodník.
Když je prvek osvětlen, absorbuje část dopadající energie, v důsledku čehož dochází k další generaci děr a elektronů. Elektrickým polem existujícím v přechodu p-n se první přemístí do oblasti p-oblasti a druhá do oblasti n-oblasti. Současně se kladné náboje hromadí na spodní elektrodě a záporné náboje na horní elektrodě, to znamená, že vzniká potenciální rozdíl - konstantní napětí U. Fotoelektrický měnič tedy pracuje jako zdroj elektromotorické síly (EMF) - malá baterie. Pokud je k němu připojeno zatížení, objeví se v obvodu proud I, jehož hodnota bude záviset na typu fotobuňky, její velikosti, intenzitě slunečního záření a odporu připojených spotřebičů. EMF baterie klesá se zvyšující se teplotou asi o 0,4% / ° C. Proto pro efektivní a dlouhodobý provoz musí být panel chlazený pomocí ventilátorů nebo vodních systémů..
Nejdůležitějším parametrem zdroje sluneční energie je výkon P = UI. Proud a napětí vyplývající z provozu jediné fotobuňky jsou přirozeně malé, proto jsou v baterii určitým způsobem kombinovány, aby se tyto indikátory zvýšily. Pokud jsou převodníky zapojeny sériově, bude celkové výstupní napětí úměrné jejich počtu. Paralelní propojení jednotlivých prvků vede ke zvýšení proudu. Tím, že určitým způsobem zkombinují oba typy připojení, jak je znázorněno na obrázku, získají požadované výstupní parametry baterie, a tedy její energii.
Reklama
Při osvětlení baterie není veškerá energie slunečního záření přeměněna na elektřinu - její část se odráží a také utrácí na topné články. Většina fotovoltaických panelů vyráběných v průmyslu má účinnost 9-24%. Je také důležité vědět, jak solární baterie pracuje v podmínkách, kdy jsou některé prvky potemněny. V tomto případě se převodníky, které nejsou vystaveny slunečnímu záření, promění v spotřebitele energie a zahřejí se. Proto jsou skupiny fotobuněk posunovány nízkoimpedančními diodami, které zabraňují průchodu proudu tmavými součástmi baterie. Panel bude fungovat s menším výkonem..
na obsah ↑Převod sluneční energie
Fotovoltaické články produkují konstantní napětí, ale mnoho typů zařízení je napájeno střídavým proudem, což vyžaduje přítomnost vhodných převodníků. Kromě toho solární panely vyrábějí elektřinu během dne a její spotřeba probíhá nepřetržitě, proto jsou zapotřebí další komponenty, které budou ukládat a distribuovat energii. Vezměme si příklad energetického systému budovy využívajícího sluneční zdroje - malou solární elektrárnu, jejíž struktura je zobrazena na obrázku.
Tento obvod může fungovat v budovách, kde je elektrická síť, a solární baterie se používá k úspoře energie z ní, a také jako záložní zdroj, když je hlavní vypnutý. Obecný princip systému je následující: konstantní napětí vytvářené fotoelektrickými měniči je přiváděno do střídače, který jej převádí na střídavý proud, a do baterií, které při nabíjení pod kontrolou zvláštního ovladače akumulují energii.
V tomto případě jsou spotřebiče v domě rozděleny na redundantní - na ty, u kterých může výpadek proudu vést k nežádoucím důsledkům (lednička, systémy video dohledu, alarmy) a na redundantní - všechny ostatní. Když je síť odpojena, střídač napájí redundantní zařízení ze solární baterie, a pokud z ní není dostatek energie, pak z baterií. Když je síť připojena, elektřina generovaná panelem je primárně dodávána k nabíjení. A když to již není nutné, střídač převádí konstantní napětí na střídavé napětí, ze kterého je zátěž napájena. Tím se šetří spotřeba z hlavního zdroje.
Solární baterie lze použít bez výše uvedeného přídavného zařízení k napájení nebo nabíjení přenosných elektronických zařízení pracujících na stálém napětí, například kalkulačky, přehrávače, baterky, mobilní zařízení.
Kromě elektřiny lze teplo získat přímo z energie světla. K tomu se používají solární kolektory. Vzhledem k tomu, že dnes existuje tendence snižovat náklady na fotovoltaické konvertory a zvyšovat jejich účinnost, je sluneční energie obecně slibnou oblastí, která umožňuje tichý a ekologický způsob přijímání bezplatné elektřiny, jakož i teplo pro vytápění a horkou vodu.
