Danas su svi čuli koncept alternativne energije. Nikome nije tajna da zalihe nafte, plina i drugih vrsta goriva na Zemlji nisu neograničene, stoga znanstvenici i inženjeri i dalje traže mogućnosti za učinkovito korištenje obnovljivih izvora kako bi dobili električnu energiju toliko potrebnu svima. Posljednjih godina solarne ćelije prestale su biti egzotične, koriste se samo u svemirskim brodovima, naširoko se koriste za napajanje zgrada, automobila, autonomno napajanje malim kućanskim aparatima i elektroniku. Budući da je Sunce ogroman izvor energije kojem svi mogu pristupiti, korisno je znati kako pretvoriti svjetlost u električnu energiju ili kako solarna baterija radi..
Sadržaj članka
- Princip rada solarne baterije
- Pretvaranje solarne energije
Princip rada solarne baterije
Ovaj uređaj, koji se naziva i solarna ploča, sastoji se od skupa fotoelektričnih pretvarača spojenih na određeni način, koji uključuju dva sloja poluvodiča s različitim vrstama vodljivosti - p i n. Kao tvar s takvim svojstvima najčešće se koristi silicij s određenim nečistoćama. Kada mu se doda fosfor, nastaje višak elektrona (negativni naboji) u rezultirajućoj strukturi i nastaje poluvodič n-tipa, a kada se bor miješa, to je p-tipa, karakteriziran nedostatkom elektrona ili prisutnošću rupa. Ako ove slojeve postavite između dvije elektrode kao što je prikazano na slici i omogućite pristup gornjoj svjetlosti, dobit ćete fotoelektrični pretvarač.
Kad se element osvijetli, on apsorbira dio nastale energije, zbog čega dolazi do stvaranja dodatnih rupa i elektrona. Električnim poljem koje postoji u p-n spajanju prvi se kreću u p-regiju, a drugi u n-regiju. Istodobno se na donjoj elektrodi akumuliraju pozitivni naboji, a negativni naboji na gornjoj elektrodi, odnosno nastaje potencijalna razlika - konstantni napon U. Dakle, fotoelektrični pretvarač djeluje kao izvor elektromotorne sile (EMF) - mala baterija. Ako se na njega priključi neko opterećenje, u krugu će se pojaviti struja I čija će vrijednost ovisiti o vrsti fotoćelije, njenoj veličini, intenzitetu sunčevog zračenja i otpornosti priključenih potrošača. EMF baterije smanjuje se s porastom temperature za oko 0,4% / ° C. Stoga se za učinkovit i dugotrajan rad ploča mora hladiti pomoću ventilatora ili vodenih sustava..
Najvažniji parametar izvora solarne energije je snaga P = UI. Naravno, struja i napon koji proizlaze iz rada pojedine fotoćelije su mali, stoga se u bateriji kombiniraju na određeni način kako bi se povećali ti pokazatelji. Ako se pretvarači povezuju serijski, ukupni izlazni napon bit će proporcionalan njihovom broju. Paralelno povezivanje pojedinih elemenata dovodi do povećanja struje. Spajajući na određeni način obje vrste priključaka kako je prikazano na slici, oni dobivaju potrebne izlazne parametre baterije, a samim tim i njenu snagu.
oglas
Prilikom osvjetljavanja baterije, sva energija sunčevog zračenja ne pretvara se u električnu energiju - dio se odražava, a troši se i na grijaće elemente. Većina fotonaponskih panela koje proizvodi industrija ima učinkovitost od 9-24%. Važno je znati i kako solarna baterija funkcionira u uvjetima kada su neki elementi zamračeni. U ovom slučaju, pretvarači koji nisu izloženi suncu pretvorit će se u potrošače energije i zagrijavati se. Stoga se skupine fotoćelija okreću nisko impedansnim diodama koje sprječavaju prolazak struje kroz zatamnjene dijelove baterije. Ploča će raditi s manje snage..
do sadržaja ↑Pretvaranje solarne energije
Fotonaponske ćelije proizvode konstantan napon, ali mnoge vrste opreme pokreću se izmjeničnom strujom, što zahtijeva prisustvo odgovarajućih pretvarača. Osim toga, solarni paneli proizvode električnu energiju tijekom dana, a njegova potrošnja događa se svakodnevno, stoga su potrebne dodatne komponente koje će skladištiti i distribuirati energiju. Pogledajte primjer sustava napajanja zgrada koji koristi solarne izvore - malu solarnu elektranu, čija je struktura prikazana na slici.
Ovaj krug može funkcionirati u zgradama u kojima postoji električna mreža, a solarna baterija koristi se za uštedu energije, a također i kao rezervni izvor kada je glavna isključena. Opće načelo sustava je sljedeće: konstantni napon koji stvaraju fotoelektrični pretvarači dovodi se do pretvarača, koji ga pretvara u izmjeničnu struju, i do baterija, koje, kada se pune pod kontrolom posebnog regulatora, akumuliraju energiju.
U ovom su slučaju uređaji u kući podijeljeni na suvišne - na one zbog kojih nestanak struje može dovesti do neželjenih posljedica (hladnjak, sustavi video nadzora, alarmi) i ne suvišne - sve ostalo. Kad je mreža isključena, pretvarač napaja suvišne uređaje iz solarne baterije, a ako nema dovoljno energije iz nje, onda iz baterija. Kad je mreža povezana, električna energija koju proizvodi ploča primarno se isporučuje kako bi ih napunila. A kada to više nije potrebno, pretvarač pretvara konstantni napon u izmjenični napon iz kojeg se napaja opterećenje. Ovo štedi potrošnju iz glavnog izvora.
Solarne baterije mogu se koristiti bez gore navedene dodatne opreme za napajanje ili punjenje prijenosne elektroničke opreme koja radi na konstantnom naponu, na primjer, kalkulatori, uređaji za reprodukciju, svjetiljke, mobilni uređaji.
Osim električne energije, toplina se može izravno dobiti iz svjetlosti. Za to se koriste solarni kolektori. S obzirom da danas postoji tendencija smanjenja troškova fotonaponskih pretvarača i povećanja njihove učinkovitosti, solarna energija je obećavajuće područje koje omogućava tihi i ekološki prihvatljiv način besplatne električne energije, kao i topline za grijanje i toplu vodu.
