Автономное электроснабжение на солнечной энергии
Автономное электроснабжение на солнечной энергии
Способ прямого получения электроэнергии, из солнечного света с помощью полупроводниковых фотоэлементов, известен с 30-х годов прошлого века, но его применение стало возможным с тех пор, как КПД этого способа приблизился к величине 15% и его стоимость снизилась в десятки раз.
Как же вырабатывается электрический ток в полупроводниковых солнечных элементах?
При освещении солнечным светом, в полупроводниках с различной проводимостью, возникают отрицательные и положительные заряды—электроны и дырки, но они очень быстро соединяются и нейтрализуют друг друга. Если же эти заряды развести—каждый заряд к своему электроду, то появится разность потенциалов, которая и становится источником тока.
Для этой цели необходимо создать сильное электрическое поле на границе максимально приближенных двух полупроводников с положительной и отрицательной проводимостью. Оно может воздействовать на них тогда , когда граница двух типов проводимости находится внутри полупроводников на атомном уровне.
Для этого, в кристалл, предварительно насыщенный атомами «акцептора», вводят атомы «донорной» примеси. Один слой кристалла, благодаря атомам «донора», превращается в полупроводник с отрицательной проводимостью, а другой – с положительной.
Если такой кристалл осветить, то электроны и дырки рождённые светом ,успевают разделиться—дырки перемещаются в одну область кристалла, а электроны—в другую. Таким образом возникает разность потенциалов которая и обусловливает появление электрического тока. К каждой из противоположных частей кристалла подводятся металлические электроды, по которым носители заряда попадают во внешнюю электрическую цепь, создавая электрический ток.
На этом принципе основано превращение энергии солнечного света в электроэнергию, который реализуется в специальных устройствах.
Для автономного электроснабжения отдельных объектов , не подключённых к централизованным сетям, а также для резервного электроснабжения при перебоях с электропитанием, применяются дизельгенераторы или фотоэлектрическая система, которая состоит из:
- Фотоэлектрических панелей, которые превращают солнечный свет в постоянный ток низкого напряжения (13—18 в).
- Аккумуляторной батареи (АКБ) на 12 в.
- Инвертора (преобразователя) постоянного тока 12 в, в переменный ток 220в.
- Контроллера заряда.
- Монтажных рам.
- Проводов , разъёмов ,разветвителей.
- Сердце установки -- фотоэлектрические панели, состоят из поликристаллических модулей, в которых ,собственно, и происходит процесс преобразования энергии солнечного света в электроэнергию.
- Аккумуляторная батарея представляет собой свинцово-кислотный аккумулятор и служит для накопления энергии и автономного питания различных устройств.
- Инвертор представляет собой полупроводниковый преобразователь постоянного электрического тока низкого напряжения от АКБ (12в) в высокое напряжение переменного тока (220в).
- Контроллер заряда представляет собой прибор который контролирует величину заряда АКБ, контролирует процесс заряда, включает и отключает нагрузку, защищает АКБ от перезаряда.
- Монтажные рамы—металлоконструкции из алюминиевого профиля . Предназначены для монтажа фотоэлектрических панелей и оптимальной установки их по отношению к солнцу.
Установка работает следующим образом:
Под воздействием солнечного света, фотоэлектрические панели в количестве трёх(минимальное количество) ,соединенные параллельно и с соблюдением полярности, вырабатывают электроэнергию напряжением 13—18 вольт и под управлением контроллера заряжают аккумуляторную батарею.
Величина электрического тока, получаемого в панелях, прямо пропорциональна интенсивности солнечного света, а количество электроэнергии прямо пропорционально времени светового воздействия. Так как все бытовые электроприборы работают при напряжении 220 вольт переменного тока, в схему включён инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора, в переменный –для потребителя. Схема снабжена плавкими предохранителями, защищающими аккумулятор, инвертор и потребителя.
Техническая характеристика установки
- Количество панелей в установке, шт (миним) 3
- Напряжение постоянного тока от панели, в 12
- Номинальная ёмкость АКБ, Ач 100
Инвертор
- Входное напряжение, в (пост. тока) 12
- Выходное напряжение, в (перем.тока) 220
- Номинальная выходная мощность, Вт 150
- Максимальная пиковая мощность, Вт 450
- Максимальная мощность одной панели, Вт 235
- Номинальный ток панели, А 7,9
- Номинальное напряжение одной панели, В 30
Преимущество применения фотоэлектрических панелей
- Отсутствие необходимости в электрогенераторах и , соответственно отсутствие потребления энергоносителей (бензин, солярка).
- Экологичность (нет никаких выделений газов).
- Минимальные затраты на эксплуатацию.
Бесшумность
- Экономичность—энергия расходуется только при подключении нагрузки.
- Изготавливаются установки на заказ в различных модификациях по мощности. Количество панелей выбирается в зависимости от величины внешней нагрузки—от одной до четырёх, при мощности, соответственно, от 235 Вт до 940 Вт.
Читайте также:
Тесла выпустила аккумулятор для оснащения домов
Строим дом: солнечная радиация через стены и окна
