Skutečnost, že světlo lze přeměnit na elektřinu, je známá již od poloviny 100. století, ale vědci se skutečně dostali od teorie k praxi až o XNUMX let později, když se jim podařilo vytvořit první křemíkový fotovoltaický panel.
Moderní solární panely fungují jako hodinky, nabíjejí elektroniku, osvětlují domy, pohánějí domácí spotřebiče a vozidla.
Jak funguje solární panel?
Bez ohledu na konstrukční nuance se fotovoltaické moduly skládají ze solárních článků. Začneme s nimi a budeme se zabývat strukturou panelu.
Solární články (SC)
Základem solárního článku jsou dvě vrstvy křemíku nebo jiného polovodiče – materiálu, který se za určitých podmínek stává vodičem proudu. Jedna vrstva je negativní, druhá kladná. Když světlo dopadne na fotočlánky, proudí elektrony a vzniká elektrický proud.
Většina vyráběných křemíkových solárních článků je monokrystalická a polykrystalická. První z nich jsou nejúčinnější, ale stojí asi o 10 % více než druhé. Monokrystalické se od polykrystalických liší vzhledem svými zkosenými rohy.
Na monočlánkových panelech jsou v průsečících čtvercových buněk viditelné malé diamanty. Polyčlánkové solární moduly se skládají z obdélníkových článků oddělených tenkými pruhy.
Vědecký výzkum zaměřený na zvýšení účinnosti solárních článků je neustále prováděn. Účinnost průmyslových modelů se však stále pohybuje kolem 10–20 %. Mezi metody zvyšování účinnosti patří postupný přechod na větší velikosti článků. Vypadá to takto:
Rok vzniku formátu
Zde stojí za zmínku dva body:
- S rostoucí velikostí solárního článku je zapotřebí více prostoru pro umístění panelu se stejným počtem článků.
- Buňky se stranami 156 mm se stále aktivně vyrábějí. Tento formát nelze nazvat beznadějně zastaralým.
Solární panely
Modul krystalických článků je sendvič, ve kterém jsou solární články umístěny uprostřed a ochranné vrstvy jsou umístěny nahoře a dole:
- sklenka,
- těsnicí vrstva,
- solární články,
- těsnicí vrstva,
- sklo nebo ochranná fólie.
Fotovoltaické články jsou chráněny z obou stran. Jsou chráněny před deštěm shora a jsou opatřeny také vrstvou, která snižuje odraz slunečního záření. Celkové utěsnění je nutné, aby se zabránilo oxidaci vnitřních prvků. Princip fungování solárního panelu je shodný s postupem fungování solárního energetického systému. Kapacity fotočlánků se jednoduše sčítají.
Střešní desky jsou obvykle zapouzdřeny a dodávají se v hliníkovém rámu, který zajišťuje tuhost konstrukce. Baterie jsou kombinovány do polí sériovým nebo paralelním způsobem.
Výkon panelu závisí na jeho velikosti:
Jmenovitý výkon, W
Panely slavných značek se vyrábějí v továrnách s plnou automatizací. Při nákupu je vhodné se zaměřit na takové produkty, protože malí výrobci nemají prostředky na robotizaci a ruční práce někdy způsobuje vady.
Solární panely: princip fungování panelů a další vybavení
Paprsky světla lze reprezentovat jako proud drobných částic – fotonů. Solární panely je zachycují a přeměňují na proud elektronů. Každý článek generuje několik wattů elektřiny. To nestačí ani k napájení běžné pokojové žárovky. Solární panel však obsahuje několik desítek solárních článků, takže jejich celkový výkon může stačit k osvětlení celého domu. A pokud je na střeše instalováno několik panelů, je docela možné sledovat televizi, ohřívat vodu v bojleru atd. pomocí běžných zásuvek 220 V. Hlavním principem autonomní solární baterie je tedy kombinace výkonu solárních článků.
Autonomie je samozřejmě skvělá, ale fotovoltaické panely mají jednu velmi důležitou nevýhodu – závislost na počasí. Ukrajina není Sahara, máme dostatek zamračených dnů, takže solární panely se obvykle instalují jako alternativní zdroj energie nebo tam, kde není možné se připojit k centralizované elektrické síti.
Další nuancí je, že elektřinu používáme hlavně večer. Lidé se vracejí z práce, vaří jídlo, zapínají televizory a další elektrické spotřebiče. A v tuto dobu už slunce zapadá nebo je venku tma. Ukazuje se, že má smysl zásobovat se solární energií přes den a večer ji ze zásob vybírat. K tomu se instalují baterie. Pokud je v elektrifikovaném domě instalována domácí elektrárna, pak se bez nich obejdete. Existují 3 hlavní typy stanic: autonomní, síťové a hybridní.
Autonomní stanice
Tato kategorie zahrnuje nejen vybavení pro letní chaty a lesní domy umístěné daleko od elektrického vedení: existují i mini stanice pro turisty. Výkon přenosných modelů je 20-200 W, pro přepravu autem – 200-900 W.
Pokud jde o autonomní stanici pro bytový dům, zahrnuje:
- sada fotovoltaických panelů;
- střídač pro získávání střídavého proudu ze stejnosměrného proudu;
- nabíjecí baterie;
- regulátor nabíjení baterie;
- kabely, adaptéry, spojovací materiál a další periferie potřebné k instalaci.
Kapacita autonomních elektráren je 1-10 kW. I jeden kilowatt stačí k tomu, aby lednice fungovala nepřetržitě.
Síťové stanice
V tomto případě je dům napájen z centralizované elektrické sítě, takže můžete používat elektrické spotřebiče za každého počasí, aniž byste se museli starat o to, kolik wattů potřebují.
Síťová elektrárna se skládá z:
- solární panely,
- síťový střídač,
- obousměrný čítač,
- obvod.
Obousměrný elektroměr umožňuje majiteli domu prodávat přebytečnou elektřinu v létě za zelený tarif. Takové stanice jsou levnější, protože není nutné kupovat a po několika letech měnit baterie.
Hybridní stanice
Tato možnost je nejfunkčnější, ale vyžaduje značné finanční investice. Sada vybavení obsahuje baterie, solární panely a hybridní střídač. Výhody:
- Působivé úspory za centrálně dodávanou elektřinu.
- Možnost plně autonomního provozu při odpojení centralizované elektřiny.
- Automatické přepínání mezi provozními režimy.
- Schopnost odvést část elektřiny do centrální sítě v případě nadměrné výroby.
Při návrhu solární elektrárny je důležité, aby zařízení odpovídalo projektované spotřebě energie a mělo přibližně stejný výkon.
Jak fungují solární panely v zimě
Fotovoltaické panely jsou nejúčinnější v létě, protože toto roční období přináší dlouhé dny. V zimě solární panely fungují hůře, protože dny jsou kratší. Navíc jsou fotovoltaické články periodicky pokryté sněhem a může se tvořit led. V takových podmínkách je nepravděpodobné, že budete schopni zajistit pro svůj domov čistou energii. Pokud nemůžete získat elektřinu z centralizované elektrické sítě, má smysl zvážit koupi generátoru, který běží na benzín nebo naftu. Benzínový generátor není závislý na počasí, až na to, že v chladu je obtížnější ho uvést do provozu.
Čištění solárních panelů není složité. Budete potřebovat kartáč s rukojetí dlouhou 2–4 metry. Není nutné odstraňovat veškerý led. Pokud většinu sněhu setřete kartáčem a zanecháte tenké pruhy, není to nic hrozného: za slunečného dne panely bez vaší pomoci zcela rozmrznou.
Pokud je dům připojen k elektrické síti, pak je čištění panelů sporný úkol, protože zima není nejlepším obdobím pro výrobu elektřiny. Během tohoto období může být rozumné omezit se na centrálně dodávanou energii.
Závěrem o tom, jak fungují flexibilní solární panely. Jejich princip fungování je stejný jako u rámových panelů. Výhody flexibilních baterií: nízká hmotnost a možnost montáže na zakřivené povrchy. Pásky fotobuněk se dokonce lepí na žaluzie. Nevýhodou je menší výkon na jednotku plochy.
Dají se zakoupit flexibilní panely o velikosti okna. Šikovní Ukrajinci je instalují na balkony bytů. Tento trend je relevantní pro regiony, kde probíhají vojenské akce. Je vhodné lepit panely zvenčí, aby se do bytu dostalo více elektřiny. Pro vybavení bytových elektráren si pořizují přibližně stejné zařízení jako pro autonomní, jen s nižším výkonem. Takové stanice jsou sice poměrně slabé, ale stačí k nabíjení chytrých telefonů a osvětlení.
