Сонячні елементи та модулі. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Сонячні елементи та модулі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

Спосіб отримання електроенергії із сонячного світла відомий давно. Явище фотоефекту спостерігав вперше Е.Беккерель в 1839 р. Але це явище не звернули уваги до 1873 р., коли У.Сміт виявив подібний ефект при опроміненні світлом селенової пластини. Вже у ХХ ст. було винайдено кремнієвий сонячний елемент, який до 50-х років досяг високого ступеня досконалості.

Найпростіша конструкція сонячного елемента на основі монокристалічного кремнію показана на рис.1. На малій глибині від поверхні кремнієвої пластини р-шару сформований pn-перехід з тонким металевим контактом.

На тильну сторону пластини нанесено суцільний металевий контакт. Коли сонячний елемент висвітлюється, поглинені фотони генерують нерівноважні електроно-діркові пари. Електрони, що генеруються в р шарі поблизу pn-переходу, підходять до pn-переходу і електричним полем виносяться в n-область. Аналогічно і надлишкові дірки, створені в n-шарі, частково переносяться в р-шар. В результаті n-шар набуває додаткового негативного заряду, а р-шар - позитивний.

Знижується початкова контактна різниця потенціалів між р- та n-шарами напівпровідника, і у зовнішньому ланцюзі з'являється напруга. Негативному полюсу джерела відповідає n-шар, а позитивному - р-шар.

На відміну від інших джерел струму, характеристики сонячних елементів залежать від кількості падаючого на поверхню світла. Наприклад, хмара, що набігла, може знизити вихідну потужність більш ніж на 50%. Крім того, сонячні елементи мають розкид параметрів, тому їх потрібно сортувати вихідним струмом.

Навантажуючи елемент, можна збудувати графік залежності вихідної потужності від напруги (рис.2). Пікова потужність відповідає напрузі 0,47 Ст.

Таким чином, щоб порівняти між собою сонячні елементи в однакових умовах, необхідно навантажити їх так, щоб вихідна напруга дорівнювала 0,47 В. Підібрані елементи необхідно спаяти послідовно для отримання більш високої напруги або паралельно для більш високого струму. Можна використовувати також послідовно-паралельне з'єднання.

Важливим моментом є температурний режим. При нагріванні елемента на один градус вище 25°С він втрачає 0,002 В. Для порівняння на рис.3 наведено сімейство кривих вольт-амперної характеристики для температур 25 і 60°С. У яскравий сонячний день елементи нагріваються до 60-70°С. Це є основною причиною падіння ККД сонячних елементів (зазвичай він становить 10-16%). Елемент розміром 100х100 мм може генерувати 1...1,6 Вт.

З'єднання сонячних елементів у паралельні та послідовні ланцюжки називається сонячним модулем. При використанні для заряджання акумуляторів з номінальною напругою 12 В потрібно, як правило, 36 сонячних елементів, що дає 16...17 В. Такий запас у порівнянні з напругою повного заряду акумулятора (14,4 В) необхідний для того, щоб компенсувати втрати у зарядному пристрої.

Усі фотоелектричні системи можна розділити на два типи: автономні та з'єднані з електричною мережею (другі віддають надлишки електричної енергії у мережу). Автономна система складається із набору сонячних модулів, розміщених на опорній конструкції, акумуляторної батареї (АКБ), контролера заряду-розряду акумулятора, з'єднувальних кабелів. Якщо споживачеві необхідно мати змінну напругу, то до цього комплекту додають інверторперетворювач постійної напруги змінну.

Розрахунок ФЕС включає: визначення номінальної потужності модулів, їх кількості, схеми з'єднання, вибір типу та ємності АКБ, потужностей інвертора та контролера заряду-розряду.

Потужність споживачів вказана у паспортах виробів. Потужність інвертора необхідно вибирати, виходячи з сумарної потужності споживачів, помноженої на 1,25. Слід мати на увазі, що деякі споживачі в момент запуску споживають потужність набагато більше номінальної (електромотори).

Номінальний ряд інверторів 150, 300, 500, 800, 1500, 2500, 5000 Вт. Для потужностей вище 1 кВт напругу станції вибирають щонайменше 48 У.

Визначення ємності АКБ. Місткість АКБ вибирають із стандартного ряду ємностей. А розрахункова ємність виходить розподілом сумарної потужності споживачів на добуток напруги АКБ та глибини розряду акумулятора. Наприклад, якщо сумарна потужність споживачів 1000 т.ч. на добу, а глибина розряду АКБ 12 становить 50%, то розрахункова ємність складе 1000/(12х0,5) = 167 А.ч. Цей розрахунок зроблено за умови, коли всі дні сонячні.

Визначення сумарної потужності та кількості сонячних модулів. Середнє значення сонячної радіації для різних широт та різних місяців року наведено у метеорологічних таблицях. Наприклад, для широти 50° значення сонячної радіації становить липні 180 кВт.ч/м2 при орієнтації майданчика на південь під кутом 40° до горизонту. Це означає, що середньостатистично сонце світить у липні 180 год (6 год на день) з інтенсивністю 1000 Вт/м2.

Модуль потужністю Рw протягом вибраного періоду виробить таку кількість енергії:

W = k Pw E/1000,

де Е – значення інсоляції за вибраний період; k - коефіцієнт, що дорівнює 0,5 влітку та 0,7 взимку (він враховує поправку на нагрівання елементів на сонці). Наприклад, при потужності модуля 1000 Вт та Е = 180 кВт.год/м2 за липень він виробить 90 кВт.год електроенергії.

Виходячи з цих даних, можна розрахувати сумарну потужність модулів і, розділивши її на потужність одного модуля, підрахувати кількість модулів.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Смарт-Wi-Fi-роутер OnHub 18.08.2015

Компанія TP-Link поєднала зусилля з Google при розробці нового бездротового маршрутизатора OnHub. На думку партнерів, їх новинка є роутером нового типу, здатним зробити Wi-Fi-з'єднання більш швидким, безпечним і простим у використанні.

OnHub включає антену з інноваційним дизайном, що у комплексі з інтелектуальним програмним забезпеченням надає користувачам надійне бездротове з'єднання. Тринадцять антен, розташованих в унікальному круговому порядку, забезпечують зменшення інтерференції та оптимізують параметри мережного з'єднання.

Пристрій постачається в комплекті з мобільним додатком Google On, який налаштовує та керує з'єднаннями Wi-Fi простіше. Роутер автоматично встановлює нові функції та останні оновлення безпеки (для цього передбачено 4 Гбайт внутрішньої пам'яті).

Завдяки підтримці Bluetooth Smart, Weave та 802.15.4 маршрутизатор може ідеально інтегруватися в інфраструктуру розумного будинку. Швидкість передачі даних досягає 1900 Мбіт/с при використанні 2,4-ГГц та 5-ГГц діапазону.

У США ціна новинки становитиме $200. Постачання стартують найближчими тижнями.

Інші цікаві новини:

▪ Більше дружин – менше дітей

▪ Тканина, що охолоджує у спеку

▪ Сибірські пожежі розігрівають Арктику

▪ Дослідницька експедиція вирушила на Місяць

▪ Пташиний грип у рідкому азоті

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Веселі завдання. Добірка статей

▪ стаття Город на балконі. Поради домашньому майстру

▪ стаття У якого телескопа вище роздільна здатність - радіо- чи оптичного? Детальна відповідь

▪ стаття Шок. Медична допомога

▪ стаття Приготування оліфи без варіння. Прості рецепти та поради

▪ стаття Загальні відомості фокуснику-початківцю. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт