Сүүлийн жилүүдэд "алтернатив эрчим хүч" гэж нэрлэгддэг зүйл улам бүр түгээмэл болж байна. Нарны цацрагийг ашиглахад онцгой анхаарал хандуулдаг. Энэ нь маш зүй ёсны хэрэг, учир нь хэрэв та гэрлийн цацрагийг цахилгаан болгон хувиргах элементийг бий болговол та үнэгүй шавхагдашгүй эрчим хүчний эх үүсвэрийг авах боломжтой. Мөн ийм элемент бий болсон. Үүнийг "нарны фотоселл" эсвэл "нарны зай" гэж нэрлэдэг бөгөөд нарны зай хэрхэн ажилладагийг ойлгоход маш энгийн байдаг.

Үйл ажиллагааны зарчим

Хамгийн гол нь фотоволтайкийг нарны коллектортой андуурч болохгүй (хоёуланг нь ихэвчлэн "нарны хавтан" гэж нэрлэдэг). Хэрэв коллекторын үйл ажиллагааны зарчим нь хөргөлтийн бодисыг халаахад үндэслэсэн бол фотоэлелүүд нь шууд цахилгаан үүсгэдэг. Тэдний ажил нь хагас дамжуулагч материалд нарны гэрлийн нөлөөн дор гүйдэл үүсгэхээс бүрддэг фотоэлектрик эффект дээр суурилдаг.

Хагас дамжуулагчийг бодис гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн атомууд нь илүүдэл электрон (n-төрөл) агуулдаг, эсвэл эсрэгээрээ тэдгээр нь дутагдалтай байдаг (p-төрөл). Мөн электронууд байрлах боломжтой p-элементүүдийн бүтцийн хэсгүүдийг "нүх" гэж нэрлэдэг. Үүний дагуу хагас дамжуулагч дээр суурилсан фотоэлел нь хоёр давхаргаас бүрдэнэ янз бүрийн төрөлдамжуулах чанар.

Ийм бүтэцтэй нарны хавтан хэрхэн ажилладаг вэ? Дараах байдлаар. Элементийн дотоод давхарга нь p-хагас дамжуулагчаар хийгдсэн, гаднах, илүү нимгэн, n-хагас дамжуулагчаар хийгдсэн байдаг. Давхаргын хил дээр "бүс" гэж нэрлэгддэг p-n уулзвар a”, n давхаргад эзэлхүүний эерэг цэнэг, p давхаргад сөрөг цэнэг үүссэний улмаас үүссэн.

Энэ тохиолдолд шилжилтийн бүсэд тодорхой эрчим хүчний саад тотгор үүсдэг бөгөөд энэ нь цэнэгийн потенциалын зөрүүгээс үүсдэг. Энэ нь үндсэн цэнэглэгчийг нэвтрүүлэхээс сэргийлж, харин бага зэрэг, эсрэг чиглэлд чөлөөтэй дамждаг. Нарны гэрлийн нөлөөн дор фотонуудын нэг хэсэг нь элементийн гадаргууд шингэж, нэмэлт "нүх-электрон" хос үүсгэдэг. Өөрөөр хэлбэл электрон ба нүхнүүд нэг хагас дамжуулагчаас нөгөөд шилжиж, нэмэлт сөрөг эсвэл эерэг цэнэгийг шилжүүлдэг. Энэ тохиолдолд n- ба p-давхаргын хоорондох анхны боломжит зөрүү буурч, цахилгаан гүйдэл нь гадаад хэлхээнд үүсдэг.

Бүтцийн онцлог

Орчин үеийн олон фотоэлелүүд нь зөвхөн нэг p-n уулзвартай байдаг. Энэ тохиолдолд чөлөөтэй дамждаг цэнэг зөөгчийг зөвхөн шилжилтийн хил дээрх "хориотой бүс"-ийн өргөнөөс их буюу тэнцүү энерги нь фотоноор үүсгэнэ. Энэ нь энерги багатай фотонуудыг зүгээр л ашигладаггүй гэсэн үг бөгөөд энэ нь эргээд эсийн үр ашгийг эрс бууруулдаг. Энэхүү хязгаарлалтыг даван туулахын тулд олон давхаргат (ихэвчлэн дөрвөн давхар) гэрэл зургийн бүтцийг бий болгосон.

Эдгээр нь нарны спектрийн илүү их хэсгийг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд илүү өндөр гүйцэтгэлтэй байдаг. Түүнчлэн, фотоэлелүүд нь хамгийн өргөн зурвасын завсартай шилжилт дээр туяа эхлээд унахаар байрлуулсан байдаг. Үүний зэрэгцээ илүү их "эрчим хүч" фотонуудыг шингээж авдаг бол эрчим хүчний нөөц багатай фотонууд илүү гүнзгийрч, бусад элементүүдийг өдөөдөг.

Нарны хавтан гэж юу вэ?

Үйл ажиллагааны зарчим нь фотоэлектрик эффект дээр суурилдаг нарны зайг удаан хугацаанд бүтээж ирсэн. Тэдний үйлдвэрлэлийн гол бэрхшээл нь хангалттай хүчтэй гүйдэл үүсгэх чадвартай материалыг сонгоход оршино. Эхний туршилтыг селен эсүүд дээр хийсэн боловч үр ашиг нь маш бага (ойролцоогоор 1%) байв. Өнөө үед цахиурыг ихэвчлэн фотоэлелүүдэд ашигладаг бөгөөд ийм төхөөрөмжийн бүтээмж 22% орчим байна. Нэмж дурдахад өндөр үр ашигтай шинэ төрлийн эсүүд (жишээлбэл, галлий эсвэл индий арсенид ашиглах) байнга хөгжиж байна. Өнөөдөр нарны хавтангийн хамгийн их үр ашиг 44.7% байна.

Гэхдээ ийм элементүүд нь маш үнэтэй бөгөөд өнөөг хүртэл зөвхөн лабораторийн нөхцөлд үйлдвэрлэгддэг. Нэг талст эсвэл поликристалл цахиур, түүнчлэн нимгэн хальсан элементүүд дээр суурилсан эсүүд өргөн хэрэглэгддэг. Нэг талст фотобатерей нь илүү үнэтэй боловч өндөр гүйцэтгэлтэй байдаг бол поликристал нь хямд боловч нэг төрлийн бус бүтэцтэй тул үр ашиг багатай байдаг. Нимгэн хальстай эсийг үйлдвэрлэхэд талстыг ашигладаггүй, харин уян хатан субстрат дээр байрлуулсан цахиурын давхаргыг ашигладаг.

Сүүлийн үед эрчим хүчний өөр технологи идэвхтэй хөгжиж байна. Эдгээр нь нарны хавтан (SB), салхин цахилгаан станцууд болон бусад хэд хэдэн төхөөрөмж юм. Нарны хавтан эсвэл фотоволтайк гэж нэрлэгддэг хавтан нь ялангуяа ирээдүйтэй гэж тооцогддог, учир нь нарны бараг мөнхийн амьдралыг харгалзан үзвэл ийм энерги шавхагдашгүй юм. Тэд харьцангуй өндөр өртөгтэй хэдий ч үнэ төлбөргүй, цэвэр эрчим хүч өгдөг. Гэсэн хэдий ч SB-ийн үнэ жилээс жилд буурч байгаа нь үүнийг харуулж байна агуу хэтийн төлөвтэдгээрийн өргөн хүрээний хэрэгжилт.

Нарны батерейны төхөөрөмж

Нарны зай нь нарны энергийг шууд болгон хувиргадаг фотоволтайк хувиргагч хэлбэрийн хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн систем юм. цахилгаанфотоэлектрик эффектийн зарчмыг ашиглан.

1 - хянагч
2 - Батерей
3 - Inverter
4 - модуль
5 - Цахилгаан тоног төхөөрөмж

Нарны зай нь дараахь элементүүдийг агуулдаг.

• , өөр өөр дамжуулалттай хоёр давхар материалаас бүрдэх. Жишээлбэл, энэ нь p-n уулзварт фотоэлектрик эффектийн зарчмыг бий болгохын тулд бусад химийн нэгдлүүдийг агуулсан поликристал эсвэл нэг талст цахиур байж болно. Өөрөөр хэлбэл, нэг материалд электрон дутагдалтай, нөгөө нь илүүдэлтэй байдаг.
• , электрон дамжуулахыг эсэргүүцдэг элементийн хамгийн нимгэн давхарга.
• . Энэ нь эсрэг давхаргад холбогдсон үед саад бүсийг электронууд амархан даван туулдаг. Үүний үр дүнд халдвар авсан тоосонцоруудын дараалсан хөдөлгөөн, өөрөөр хэлбэл цахилгаан гүйдэл гарч ирдэг.
• . Эрчим хүчний хуримтлал, хэмнэлтийг хангана.
• . Энэ нь нарны хавтангаас ирж буй шууд гүйдлийг хувьсах гүйдэл болгон хувиргадаг.
• . Нарны зайны системд шаардлагатай хүрээний хүчдэлийг бий болгох боломжийг олгодог.

Үйл ажиллагааны зарчим

• Гэрлийн фотон хэлбэрийн нарны гэрэл нарны эсийн гадаргуу дээр тусдаг.
• Хагас дамжуулагчийн гадаргуутай мөргөлдөх үед фотонууд энергийг хагас дамжуулагчийн электронууд руу шилжүүлдэг.
• Нөлөөллийн үр дүнд хагас дамжуулагчаас гарсан электронууд хамгаалалтын давхаргыг даван гарч, нэмэлт энергитэй болно.
• Үүний үр дүнд сөрөг электронууд p-дамжуулагчаас n дамжуулагч руу орж, эерэг электронууд эсрэг маневр хийдэг. Ийм шилжилтийг цахилгаан талбарууд хөнгөвчилдөг Энэ мөчдамжуулагчдад байдаг. Дараа нь тэд цэнэгийн ялгаа, хүчийг нэмэгдүүлдэг.

Нарны гэрлээр гэрэлтсэн зай нь R эсэргүүцэлтэй тодорхой ачаалалд хаалттай байвал цахилгаан гүйдэл I ажиглагдана.Түүний утга нь ачааллын эсэргүүцэл, гэрэлтүүлгийн эрч хүч, фотоэлектрик хувиргагчийн чанараар тодорхойлогддог. Ачаалал алдагдах P хүчийг P= I*U томъёогоор тодорхойлно, энд U нь зайны терминал дээрх хүчдэлийг заана.

Төрлийн

Ашигласан материалаас хамааран нарны хавтангууд нь:

• Монокристалл фотоволтайк эсийн хавтан. Тэд үр дүнтэй боловч илүү үнэтэй, үр ашиг нь 14-16% байна. Нэг болор элементүүд нь олон өнцөгт хэлбэртэй байдаг бөгөөд үүний үр дүнд талбайг бүхэлд нь дүүргэхэд хэцүү байдаг;
• Аморф цахиур хавтан. Ийм батерей нь 6-8% -ийн хооронд үр ашиг багатай байдаг. Гэхдээ цахиур хөрвүүлэгч технологийн дунд тэд хамгийн хямд цахилгаантай байдаг;
• Кадми теллуридын хавтанг кино технологийн үндсэн дээр хийдэг. Хагас дамжуулагч давхаргын хэрэглээг хэдэн зуун микрометрийн давхаргаар гүйцэтгэдэг. Үр ашиг нь 11%, гэхдээ цахиурын батерейтай харьцуулахад ваттын хүч нь хэдэн арван хувиар хямд байдаг;
• Селен, галли, индий, зэсээс бүрдэх CIGS хагас дамжуулагч дээр суурилсан хавтан. Ийм хавтангийн үр ашиг 15% хүрдэг;
• полимер хавтан. Энэ бол үйл ажиллагааны зарчим нь ургамлын фотосинтезтэй төстэй нимгэн хальсан батерей юм. Полимер давхарга, хамгаалалтын давхарга, уян хатан дэвсгэр, хөнгөн цагаан электродууд орно. Үр ашиг 5-6%;
• Үр ашиг, үнийн оновчтой харьцаанаас шалтгаалан хамгийн түгээмэл нь поликристалл фотоволтайк эсээр хийсэн хавтан юм. Тэдний үр ашиг 12-14% хүрдэг.

SB-ийг нөхцөлт байдлаар дараахь төрлүүдэд хувааж болно.

• Нимгэн хальс эсвэл уян хатан (кадми теллурид, талст ба аморф дээр үндэслэсэн);
• Хатуу(талст цахиураас, заримдаа аморф);
• Нэг талын(нэг талдаа гэрлийг шингээх);
• Хоёр талын(хоёр талдаа гэрлийг шингээх).

Онцлог шинж чанарууд

• Нарны сул гэрэлд зайны цэнэг буурч, цахилгаан хүлээн авагчийг өгдөг цахилгаан эрчим хүч, өөрөөр хэлбэл явдаг байнгын ажилцэнэглэх ба цэнэглэх горимд. Хяналтыг тусгай хянагч гүйцэтгэдэг.
• SB нь урьдчилан сэргийлэх тусгай засвар үйлчилгээ шаарддаггүй. Энэ нь зөвхөн тоос шороо шаардаж магадгүй юм.
• Хавтанг өвлийн улиралд ч ашиглаж болно, гэхдээ энэ хугацаанд бүтээмж нэг хагасаас хоёр дахин буурдаг. Хавтан дээр цас хуримтлагдахаас сэргийлэхийн тулд толгод дээр 70 градусын өнцгөөр суурилуулах хэрэгтэй.
• Нарны зайн хавтан нь эрчим хүчний хэмнэлттэй гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл байнга ажилладаггүй сүлжээнээс гадуурх системд хамгийн тохиромжтой.

Өргөдөл

Нарны хавтанг бараг хаана ч ашиглаж болно:

• Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл.
• Зөөврийн электрон хэрэгсэл.
• Тооцоологч, гар чийдэн, тоглуулагч гэх мэт, өөрөөр хэлбэл та янз бүрийн цахилгаан хэрэгслийн батарейг цэнэглэх шаардлагатай газар бүрт хэрэгтэй.
• Нисэх. Зөвхөн нарны эрчим хүчээр ажилладаг Solar Impulse онгоцыг ингэж бүтээжээ.
• Орон сууц, сургууль, нисэх онгоцны буудал болон бусад барилгуудын цахилгаан хангамж. Нартай өдөр ихтэй халуун орны болон халуун орны бүс нутагт нарны хавтанг өргөн ашигладаг. Тэд Газар дундын тэнгисийн орнуудад ялангуяа алдартай.
• сансарт ашиглах. SB-ийг ОУСС-д суурилуулсан, хиймэл дагуул, сансрын болон гариг ​​хоорондын тээврийн хэрэгсэлд суурилуулсан гэх мэт.

Давуу болон сул талууд

Давуу талуудын дунд:

• Байгаль орчинд ээлтэй байх;
• Бат бөх чанар, нарны зай хэдэн арван жил үргэлжилдэг;
• Ажлын энгийн зарчим. Үүнээс болж нарны зайд бараг ямар ч эвдрэл байхгүй;
• Дуу чимээгүй байдал;
• Байнгын ажил хийх боломж;
• түлш хэрэглэх шаардлагагүй;
• сурталчилгаа;
• Системийн хүчийг өөрчлөх чадвар.

Алдаа дутагдлуудын дунд дараахь зүйлийг тэмдэглэж болно.

• Үр ашиг багатай. Жижиг гэр бүлийн хэрэгцээг хангахын тулд бидэнд том зай талбай хэрэгтэй;
• Системийг угсрах, тохируулах нарийн төвөгтэй байдал;
• Нарны хавтангийн өртөг нэлээд өндөр, мөн системийн нөхөн төлбөр багатай.

хэтийн төлөв

Хүн төрөлхтний байгаль орчинд ээлтэй байх хүсэл эрмэлзэл, газрын тосноос татгалзах нь улам бүр эрчим хүч хэмнэх технологийг нэвтрүүлэхэд хүргэнэ. Энэ нь нарны хавтанг хаа сайгүй хэрэглэнэ гэсэн үг. Өндөр үр ашигтай хавтанг бий болгох нь дараахь боломжийг олгоно.

• Ихэнх барилгуудыг эрчим хүчний хавтангаар тоноглох;
• Тэдгээрийг машин, зам, робот болон бусад олон төхөөрөмжид суурилуулах;
• Хувцсанд суулгаж, тэр ч байтугай хүнд суулгана. Өмнөд Солонгосын эрдэмтэд үснээс 15 дахин нимгэн арьсан доорх нарны эсийг аль хэдийн бүтээжээ. Энэ нь биед суулгасан төхөөрөмжүүд, жишээлбэл, зүрхний аппаратын хэвийн ажиллагааг хангадаг.

Нар бол эрчим хүчний шавхагдашгүй эх үүсвэр юм. Үүнийг мод шатаах эсвэл нарны халаагуурт ус халааж, үүссэн дулааныг цахилгаан болгон хувиргахад ашиглаж болно. Гэхдээ нарны гэрлийг шууд цахилгаан болгон хувиргадаг төхөөрөмж байдаг. Эдгээр нь нарны хавтан юм.

Хэрэглээний хамрах хүрээ

Нарны эрчим хүчийг ашиглах гурван арга байдаг.

• Цахилгаан хэмнэнэ. Нарны хавтангууд нь төвлөрсөн цахилгааны хэрэглээг арилгах, багасгах, мөн илүүдэл цахилгааныг эрчим хүчний хангамжийн компанид зарах боломжийг олгодог.
• Эрчим хүчний шугамаар хангах боломжгүй, эдийн засгийн хувьд ашиггүй объектуудыг цахилгаан эрчим хүчээр хангах. Энэ нь цахилгаан дамжуулах шугамаас хол байрлах зуслангийн байшин эсвэл ан агнуурын газар байж болно. Ийм төхөөрөмжийг цэцэрлэгийн алслагдсан газар эсвэл автобусны зогсоолуудад чийдэнг асаахад ашигладаг.
• Хүчтэй гар утас болон зөөврийн төхөөрөмжүүд. Явган аялал, загасчлах аялал болон бусад ижил төстэй үйл ажиллагаа явуулах үед утас, камер болон бусад хэрэгслийг цэнэглэх шаардлагатай байдаг. Үүний тулд нарны зайг бас ашигладаг.

Нарны хавтанг цахилгаан эрчим хүчээр хангах боломжгүй газарт ашиглахад тохиромжтой.

Үйл ажиллагааны зарчим

Нарны батерейны элементүүд нь 0.3 мм-ийн зузаантай цахиур хавтан юм. Гэрэл туссан талаас нь хавтан дээр бор нэмнэ. Энэ нь илүүдэл чөлөөт электронууд гарч ирэхэд хүргэдэг. Урвуу тал дээр фосфор нэмж, "нүх" үүсэхэд хүргэдэг. Тэдний хоорондох хилийг p-n уулзвар гэж нэрлэдэг. Гэрэл хавтан дээр тусах үед электронуудыг ар тал руу нь "цохино". Энэ нь боломжит зөрүүг бий болгодог. Элементийн хэмжээнээс үл хамааран нэг эс нь 0.7 В хүчдэлийг бий болгодог. Хүчдэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрийг цуваа холбож, гүйдлийг нэмэгдүүлэхийн тулд зэрэгцээ холбодог.

Шинжээчдийн дүгнэлт

Алексей Бартош

Цахилгаан тоног төхөөрөмж, үйлдвэрлэлийн электроникийн засвар, үйлчилгээ хариуцсан мэргэжилтэн.

Мэргэжилтнээс асуу

Зарим загварт хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд элементүүдийн дээгүүр линз суурилуулсан эсвэл тольны системийг ашигласан. Батерейны үнэ буурснаар ийм төхөөрөмж хамааралгүй болсон.

Самбарын хамгийн их үр ашиг, улмаар хүч чадал нь гэрэл 90 градусын өнцгөөр унах үед хүрдэг. Зарим суурин төхөөрөмжүүдэд зай нь нарны дараа эргэдэг боловч энэ нь зардлыг ихээхэн нэмэгдүүлж, бүтцийг илүү хүнд болгодог.

Нарны батерейны ажиллах зарчим

Батерейг ашиглахын давуу болон сул талууд

Нарны хавтан нь аливаа төхөөрөмжтэй адил үйл ажиллагааны зарчим, дизайны онцлогтой холбоотой давуу болон сул талуудтай байдаг.

Нарны хавтангийн давуу талууд:

• Бие даасан байдал. Алслагдсан барилга байгууламж, эд хогшил, ажлыг цахилгаанаар хангах боломжийг танд олгоно хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдявган аялалын нөхцөлд.
• Ашигтай байдал. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд нарны гэрлийг ашигладаг бөгөөд үүний тулд та төлбөр төлөх шаардлагагүй болно. Иймд FES (фотовольтийн систем) 10 жилийн хугацаанд үр ашгаа өгдөг нь 30-аас доош насны ашиглалтын хугацаа юм.Түүгээр ч зогсохгүй 25-30 жил бол баталгаат хугацаа бөгөөд түүний дараа фотоволтайк станц ажиллаж, эзэндээ ашиг авчрах болно. . Мэдээжийн хэрэг, инвертер, батерейг үе үе солихыг анхаарч үзэх хэрэгтэй, гэхдээ ийм цахилгаан станцыг ашиглах нь мөнгө хэмнэхэд тусалдаг.
• Байгаль орчинд ээлтэй байдал. Ашиглалтын явцад төхөөрөмжүүд нь бусад төрлийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь хүрээлэн буй орчныг бохирдуулдаггүй, дуу чимээ гаргадаггүй.

Давуу талуудаас гадна FES нь сул талуудтай:

• Өндөр үнэ. Ийм систем нь батерей, инвертерийн үнийг харгалзан нэлээд үнэтэй байдаг.
• Урт эргэн төлөгдөх хугацаа. Фото цахилгаан станцад оруулсан хөрөнгө 10 жилийн дараа л үр дүнгээ өгнө. Энэ нь бусад хөрөнгө оруулалтын дийлэнх хөрөнгөөс илүү юм.
• Фотоволтайк систем нь барилгын бүх дээвэр, хана зэрэг маш их зай эзэлдэг. Энэ нь барилгын зураг төслийг зөрчиж байна. Үүнээс гадна өндөр хүчин чадалтай батерей нь бүхэл бүтэн өрөөг эзэлдэг.
• Эрчим хүчний жигд бус үйлдвэрлэл. Төхөөрөмжийн хүч нь цаг агаар, өдрийн цаг хугацаанаас хамаарна. Энэ нь цэнэглэдэг батерей суурилуулах эсвэл системийг цахилгаан сүлжээнд холбох замаар нөхөгддөг. Энэ нь сайн цаг агаарт өдрийн цагаар илүүдэл цахилгааныг эрчим хүчний компанид зарах, харин шөнө нь эсрэгээр төвлөрсөн цахилгаан хангамжид төхөөрөмжийг холбох боломжийг олгодог.

Үзүүлэлтүүд: юу хайх хэрэгтэй

Фотоэлементийн системийн гол үзүүлэлт бол хүч юм. Ийм суурилуулалтын хүчдэл нь тод гэрэлд хамгийн дээд хэмжээнд хүрч, цувралаар холбогдсон элементүүдийн тооноос хамаардаг бөгөөд бараг бүх загварт 36 байдаг. Хүч нь нэг элементийн талбай, гинжний тооноос хамаарна. зэрэгцээ холбогдсон 36 ширхэг.

Батерейгаас гадна батерейг цэнэглэх хянагч, батерейны цэнэгийг сүлжээний хүчдэл болгон хувиргах инвертер, мөн хавтанг өөрөө сонгох нь чухал юм.

Батерейнууд байна зөвшөөрөгдөх гүйдэлхэтрүүлж болохгүй, эс тэгвээс систем амжилтгүй болно. Батерейны хүчдэлийг мэдэхийн тулд цэнэглэхэд шаардагдах хүчийг тодорхойлоход хялбар байдаг. Энэ нь нарны цахилгаан станцын хүчин чадлаас их байх ёстой, эс тэгвээс нартай өдөр эрчим хүчний нэг хэсэг нь ашиглагдахгүй болно.

Удирдагч нь батарейг цэнэглэхээс гадна нарны энергийг бүрэн ашиглах чадвартай байх ёстой.

Нарны цахилгаан станцаас эрчим хүч авдаг төхөөрөмж нь инвертерт холбогдсон тул түүний хүч нь цахилгаан хэрэгслийн нийт хүчин чадалтай тохирч байх ёстой.

Нарны хавтангийн төрлүүд

Хэмжээ, хүчнээс гадна хавтангууд нь бие даасан элементүүдийг цахиураар хийсэн байдлаараа ялгаатай байдаг.

Гадаад төрхмоно ба поликристал хавтан

Нэг талст цахиурын элементүүд

Нэг талст цахиураар хийсэн нарны зайнууд нь бөөрөнхий булантай дөрвөлжин хэлбэртэй байдаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн технологитой холбоотой:

• өндөр цэвэршүүлсэн хайлсан цахиураас цилиндр хэлбэртэй болор ургадаг;
• хөргөсний дараа цилиндрийн ирмэгүүд таслагдаж, тойргийн суурь нь бөөрөнхий булантай дөрвөлжин хэлбэртэй болно;
• үүссэн баарыг 0.3 мм зузаантай хавтан болгон хуваасан;
• хавтан дээр бор, фосфор нэмж, контакт туузыг наасан;
• зайны эсийг бэлэн элементүүдээс угсардаг.

Бэлэн эс нь суурин дээр бэхлэгдсэн бөгөөд хэт ягаан туяаг дамжуулдаг шилээр хучигдсан эсвэл давхарласан байна.

Ийм төхөөрөмжүүд нь хамгийн өндөр үр ашигтай, найдвартай байдлаараа ялгагддаг тул чухал газруудад, жишээлбэл, сансрын хөлөгт суурилуулсан байдаг.

Олон талст цахиураар хийсэн фотоволтайк эсүүд

Нэг талстаас бүрдэх элементүүдээс гадна поликристал цахиураар хийсэн фотоэлементүүд байдаг. Үйлдвэрлэлийн технологи нь ижил төстэй юм. Гол ялгаа нь дугуй болорын оронд тэгш өнцөгт баар ашигладаг бөгөөд үүнээс бүрддэг их тооянз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй жижиг талстууд. Тиймээс элементүүдийг тэгш өнцөгт буюу дөрвөлжин хэлбэрээр олж авдаг.

Микро схем, фотоэлементийн үйлдвэрлэлийн хаягдлыг түүхий эд болгон авдаг. Энэ нь эцсийн бүтээгдэхүүний өртөгийг бууруулдаг боловч чанарыг нь дордуулдаг. Ийм төхөөрөмжүүд нь бага үр ашигтай байдаг - нэг болор батерейны хувьд дунджаар 18% -иас 20-22% байна. Гэсэн хэдий ч сонголтын асуудал нь нэлээд төвөгтэй юм. Өөр өөр үйлдвэрлэгчдийн хувьд монокристал ба поликристал хавтангийн нэг киловаттын үнэ ижил эсвэл ямар ч төрлийн төхөөрөмжид ашигтай байж болно.

Аморф цахиурын нарны эсүүд

Сүүлийн жилүүдэд уян хатан батерейнууд түгээмэл болсон бөгөөд энэ нь хатуу батерейгаас хөнгөн байдаг. Тэдгээрийг үйлдвэрлэх технологи нь моно ба поликристал хавтанг үйлдвэрлэх технологиос ялгаатай байдаг - нэмэлт бодис бүхий цахиурын нимгэн давхаргыг шаардлагатай зузаан хүртэл уян хатан суурь, ихэвчлэн ган хуудсан дээр цацдаг. Үүний дараа хуудсыг тайрч, дамжуулагч туузыг нааж, бүхэл бүтэн бүтцийг хавсаргана.

Аморф цахиурын нарны эсүүд

Ийм батерейны үр ашиг нь хатуу бүтэцтэй харьцуулахад 2 дахин бага боловч нугалж чаддаг тул илүү хөнгөн, бат бөх байдаг.

Ийм төхөөрөмжүүд нь ердийнхөөс илүү үнэтэй байдаг ч хөнгөн, найдвартай байдал нь нэн чухал байдаг хээрийн нөхцөлд өөр сонголт байдаггүй. Хавтанг майхан эсвэл үүргэвчиндээ оёж, хөдөлж байхдаа батерейг цэнэглэж болно. Эвхэх үед ийм төхөөрөмжүүд нь хоолойтой төстэй хайрцагт байрлуулж болох ном эсвэл өнхрүүлсэн зураг шиг харагддаг.

Хөдөлгөөнт төхөөрөмжөө явж байхдаа цэнэглэхээс гадна цахилгаан машин, цахилгаан онгоцонд уян хатан хавтанг суурилуулсан. Дээвэр дээр ийм төхөөрөмжүүд нь хавтангийн муруйг давтдаг бөгөөд хэрэв шилийг суурь болгон ашигладаг бол энэ нь цайвар өнгөтэй болж, байшин эсвэл хүлэмжийн цонхонд оруулж болно.

Нарны цэнэгийн хянагч

Самбарыг зайтай шууд холбох нь сул талуудтай:

• 12 В-ийн нэрлэсэн хүчдэлтэй батерейг зөвхөн фотоэлементүүдийн гаралтын хүчдэл 14.4 В хүрэх үед л цэнэглэх болно, энэ нь дээд талдаа ойрхон байна. Энэ нь батерейг хэсэг хугацаанд цэнэглэхгүй гэсэн үг юм.
• Фотоэлементүүдийн хамгийн их хүчдэл нь 18 В. Энэ хүчдэлтэй үед зайны цэнэгийн гүйдэл хэт өндөр байх бөгөөд тэдгээр нь хурдан бүтэлгүйтэх болно.

Эдгээр асуудлаас зайлсхийхийн тулд цэнэгийн хянагч суурилуулах шаардлагатай. Хамгийн түгээмэл загварууд нь PWM болон MPPT юм.

PWM цэнэглэгч хянагч

PWM хянагчийн ажиллагаа (импульсийн өргөн модуляци - англи импульсийн өргөн модуляци - PWM) нь гаралтын үед тогтмол хүчдэлийг хадгалж байдаг. Энэ нь хангадаг дээд зэрэгзайны цэнэг ба түүнийг цэнэглэх үед хэт халалтаас хамгаалах.

MPPT цэнэглэгч хянагч

MPPT хянагч (Maximum power point tracker) нь гаралтын хүчдэл ба гүйдлийн утгыг өгдөг бөгөөд энэ нь нарны гэрлийн тод байдлаас үл хамааран нарны зайны хүчийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Гэрлийн гэрэлтүүлгийг бууруулснаар гаралтын хүчдэлийг батерейг цэнэглэхэд шаардлагатай түвшинд хүртэл нэмэгдүүлнэ.

Ийм систем нь орчин үеийн бүх инвертер болон цэнэглэгч хянагчдаас олддог.

Батерейнд ашигладаг батерейны төрлүүд

Нарны зай хураагуурт ашиглаж болох төрөл бүрийн батерейнууд

Батерей нь нарны эрчим хүчээр байшинг өдөр бүр эрчим хүчээр хангах системийн чухал элемент юм.

Эдгээр төхөөрөмжүүд нь дараах төрлийн батерейг ашигладаг.

• эхлэл;
• гель;
• AGM батерей;
• усанд автсан (OPZS) болон битүүмжилсэн (OPZV) батерейнууд.

Шүлтлэг эсвэл лити батерей зэрэг бусад төрлийн батерейнууд нь үнэтэй бөгөөд ховор хэрэглэгддэг.

Эдгээр бүх төрлийн төхөөрөмжүүд нь +15-аас +30 градусын температурт ажиллах ёстой.

Стартерийн батерейнууд

Батерейны хамгийн түгээмэл төрөл. Тэдгээр нь хямд боловч өөрөө цэнэглэх гүйдэл ихтэй байдаг. Тиймээс хэд хоногийн дараа бүрхэг, ачаалалгүй байсан ч батарейнууд нь цэнэггүй болно.

Ийм төхөөрөмжийн сул тал нь үйл ажиллагааны явцад хийн хувьсал үүсдэг. Тиймээс тэдгээрийг орон сууцны бус, агааржуулалт сайтай газарт суурилуулах ёстой.

Нэмж дурдахад ийм батерейны ашиглалтын хугацаа 1.5 жил хүртэл байдаг, ялангуяа цэнэглэх цэнэгийн олон мөчлөгтэй байдаг. Тиймээс урт хугацаанд эдгээр төхөөрөмжүүд хамгийн үнэтэй байх болно.

Гель батерей

Гель батерей нь засвар үйлчилгээ шаарддаггүй бүтээгдэхүүн юм. Ашиглалтын явцад хий ялгаруулдаггүй тул тэдгээрийг зочны өрөө, агааржуулалтгүй өрөөнд суулгаж болно.

Ийм төхөөрөмжүүд нь өндөр гаралтын гүйдэл, өндөр багтаамжтай, бага өөрөө цэнэггүй гүйдэл өгдөг.

Ийм төхөөрөмжийн сул тал нь өндөр үнэ, үйлчилгээний богино хугацаа юм.

AGM батерейнууд

Эдгээр батерейны ашиглалтын хугацаа богино боловч олон давуу талтай:

• үйл ажиллагааны явцад хий ялгаруулахгүй байх;
• жижиг хэмжээ;
• олон тооны (600 орчим) цэнэглэх цэнэгийн мөчлөг;
• хурдан (8 цаг хүртэл) цэнэглэх;
• бүрэн цэнэглэгдээгүй үед сайн гүйцэтгэл.

Дотор нь AGM батерей

Үерт автсан (OPZS) болон битүүмжилсэн (OPZV) батерейнууд

Ийм төхөөрөмжүүд нь хамгийн найдвартай бөгөөд хамгийн урт үйлчилгээний хугацаатай байдаг. Тэдгээр нь өөрөө цэнэггүй гүйдэл багатай, эрчим хүчний хэрэглээ өндөртэй байдаг.

Эдгээр чанарууд нь ийм төхөөрөмжийг photocell системд суурилуулахад хамгийн алдартай болгодог.

Фотоэлементийн хэмжээ, тоог хэрхэн тодорхойлох вэ?

Шаардлагатай хэмжээ, фотоэлементийн тоо нь батерейгаас авах хүчдэл, гүйдэл, хүчнээс хамаарна. Нартай өдөр нэг элементийн хүчдэл 0.5 В, үүлэрхэг үед энэ нь хамаагүй бага байдаг. Тиймээс 12 В батерейг цэнэглэхийн тулд 36 фотоэллийг цувралаар холбодог. Үүний дагуу 24 В батерейнд 72 эс хэрэгтэй гэх мэт. Тэдний нийт тоо нь нэг элементийн талбай болон шаардагдах хүчнээс хамаарна.

Батерейны нэг квадрат метр талбайг үр ашгийг харгалзан үзвэл ойролцоогоор 150 ватт үйлдвэрлэх боломжтой. Нарны цахилгаан станцыг суурилуулах газар эсвэл интернетээс нарны цацрагийн хэмжээг харуулсан цаг уурын лавлах номноос илүү нарийвчлалтай тодорхойлж болно. Төхөөрөмжийн үр ашгийг паспорт дээр зааж өгсөн болно.

Өөрийнхөө гараар фотоволтайк цахилгаан станц хийхдээ шаардлагатай хэмжэээлементүүдийг үр ашгийг харгалзан тухайн цаг уурын нөхцөлд нэг элементийн хүчээр тодорхойлно.

Нарны хавтангийн тоог тооцоолохдоо шаардагдах цахилгаанаас гардаг

Өвлийн улиралд нарны хавтангийн үр ашиг

Өвлийн улиралд нар бага манддаг ч, ялангуяа цас орсны дараа гэрлийн хэмжээ бага зэрэг буурдаг.

Өвлийн улиралд нарны зай үр ашиг багатай байдаг гурван үндсэн шалтгаан байдаг.

• Цацрагийн тусгалын өнцөг өөрчлөгддөг. Эрчим хүчийг хадгалахын тулд батерейны өнцгийг улиралд дор хаяж нэг удаа, сар бүр өөрчлөх шаардлагатай.
• Цас, ялангуяа нойтон цас нь төхөөрөмжийн гадаргуу дээр наалддаг. Энэ нь унасны дараа шууд арилгах ёстой.
• Өвлийн улиралд өдрийн гэрэл богино, үүлэрхэг өдрүүд их байдаг. Үүнийг өөрчлөх боломжгүй тул та өвлийн хамгийн бага хэмжээгээр зайны хүчийг тооцоолох хэрэгтэй.

Суурилуулалтын дүрэм

Самбарын хамгийн их хүч нь нарны туяа перпендикуляр унах байрлалд хүрдэг. Суулгах явцад үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Өдрийн аль цагт хамгийн бага үүлтэй болохыг анхаарч үзэх нь бас чухал юм. Хэрэв дээвэрийн өнцөг, түүний байрлал нь шаардлагад нийцэхгүй бол суурийг тохируулах замаар засна.

Батерей болон дээврийн хооронд 15-20 сантиметр агаарын зайтай байх ёстой. Энэ нь борооны урсгал, хэт халалтаас хамгаалахад зайлшгүй шаардлагатай.

Фотоволтайк эсүүд сүүдэрт сайн ажилладаггүй тул барилга, модны сүүдэрт байрлуулахаас зайлсхийх хэрэгтэй.

Нарны фотоэлементийн цахилгаан станцууд нь байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний ирээдүйтэй эх үүсвэр юм. Тэдний өргөн хэрэглээ нь эрчим хүчний хомсдол, бохирдол зэрэг асуудлыг шийдэх болно орчинболон хүлэмжийн нөлөө.

Өнөө үед бараг хүн бүр нарны батерейгаар цахилгаан эрчим хүчний бие даасан эх үүсвэрийг цуглуулж, өөрийн мэдэлд авах боломжтой (шинжлэх ухааны ном зохиолд тэдгээрийг фотоволтайк хавтан гэж нэрлэдэг).

Цаг хугацаа өнгөрөхөд үнэтэй тоног төхөөрөмжийг үнэ төлбөргүй цахилгаан авах боломжоор нөхдөг. Нарны хавтан нь байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний эх үүсвэр байх нь чухал. Сүүлийн жилүүдэд фотоволтайк хавтангийн үнэ хэдэн арван удаа буурч, буурч байгаа нь тэдний ашиглалтын хэтийн төлөвийг харуулж байна.

Сонгодог хэлбэрээр ийм цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр нь дараахь хэсгүүдээс бүрдэнэ: шууд, нарны зай (Тогтмол гүйдлийн генератор), цэнэгийг хянах төхөөрөмж бүхий зай, хувиргагч инвертер. Д.С.хувьсагч руу.

Нарны хавтан нь нарны энергийг шууд цахилгаан энерги болгон хувиргадаг нарны зайн багцаас (фотоволтайк хувиргагч) бүрдэнэ.

Ихэнх нарны зайг цахиураар хийдэг бөгөөд энэ нь нэлээд үнэтэй байдаг. Энэ баримт нь нарны хавтанг ашиглан олж авсан цахилгаан эрчим хүчний өндөр өртөгийг тодорхойлох болно.

Хоёр төрлийн фотоэлектрик хувиргагч нь нийтлэг байдаг: нэг талст ба поликристал цахиураар хийсэн. Тэд үйлдвэрлэлийн технологид ялгаатай. Эхнийх нь 17.5%, сүүлийнх нь 15% хүртэл үр ашигтай байдаг.

хамгийн чухал техникийн параметрбүхэл бүтэн суурилуулалтын үр ашигт гол нөлөө үзүүлдэг нарны хавтан нь түүний цэвэр хүч. Энэ нь хүчдэл ба гаралтын гүйдлээр тодорхойлогддог. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь батарей дээр унах нарны гэрлийн эрчмээс хамаарна.

Нарны зайн тус бүрийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч нь тэдгээрийн талбайгаас хамаардаггүй бөгөөд батерейг наранд халаах үед 1 г тутамд 0.4% -иар буурдаг. C. Гарах гүйдэл нь нарны цацрагийн эрчим ба нарны зайн хэмжээнээс хамаарна. Нарны гэрэл илүү тод байх тусам нарны эсүүд илүү их гүйдэл үүсгэдэг. Үүлэрхэг цаг агаарт цэнэглэх гүйдэл, гаралтын хүч эрс багасдаг. Энэ нь батерейгаар тэжээгддэг гүйдэл буурсантай холбоотой юм.

Хэрэв нарны гэрлээр гэрэлтдэг зай нь Rn эсэргүүцэлтэй зарим ачаалалд хаагдсан бол цахилгаан гүйдэл I хэлхээнд гарч ирэх бөгөөд түүний үнэ цэнэ нь фотоэлектрик хувиргагчийн чанар, гэрэлтүүлгийн эрч хүч, ачааллын эсэргүүцлээр тодорхойлогддог. Ачааллын үед ялгарах Pn хүчийг Pn = InUn бүтээгдэхүүнээр тодорхойлно, Un нь зайны терминал дээрх хүчдэл юм.

Хамгийн их хүч нь Ropt-ийн хамгийн оновчтой эсэргүүцлийн үед ачаалалд ялгардаг бөгөөд энэ нь гэрлийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах гүйцэтгэлийн (үр ашиг) хамгийн өндөр коэффициенттэй тохирч байна. Хөрвүүлэгч бүр чанар, ажлын гадаргуугийн хэмжээ, гэрэлтүүлгийн зэргээс шалтгаалах өөрийн гэсэн Ropt утгатай байдаг.

Нарны зай нь гаралтын параметрүүдийг (гүйдэл, хүчдэл, хүч) нэмэгдүүлэхийн тулд цуваа ба параллель холбогдсон бие даасан нарны зайнаас бүрдэнэ. Элементүүдийг цувралаар холбох үед гаралтын хүчдэл нэмэгдэж, зэрэгцээ үед гаралтын гүйдэл нэмэгддэг.

Гүйдэл ба хүчдэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд эдгээр хоёр холболтын аргыг хослуулсан. Үүнээс гадна, энэ холболтын аргын тусламжтайгаар нарны зайн аль нэгний эвдрэл нь бүхэл бүтэн гинжин хэлхээний эвдрэлд хүргэдэггүй, i.e. бүхэл бүтэн батерейны найдвартай байдлыг сайжруулдаг.

Тиймээс нарны зай нь зэрэгцээ цуваа холбогдсон нарны зайнаас бүрдэнэ. Хамгийн их утга боломжит гүйдэлбатерейгаар өгөгдсөн нь зэрэгцээ холбогдсон тоотой шууд пропорциональ бөгөөд цахилгаан хөдөлгөгч хүч - цуврал холбогдсон нарны зай. Тиймээс холболтын төрлийг хослуулснаар шаардлагатай параметрүүдтэй зайг угсардаг.

Зайны нарны зайг диодоор хамгаалдаг. Ихэвчлэн тэдгээрийн 4 нь байдаг - батерейны ¼ хэсэг тутамд нэг. Диодууд нь батерейны хэсгүүдийг эвдрэлээс хамгаалдаг бөгөөд энэ нь ямар нэг шалтгааны улмаас харанхуй болсон, өөрөөр хэлбэл зарим үед гэрэл тусахгүй бол.

Батерей нь батерейны бүх гадаргуу нь ердийн нарны гэрэлд өртөхөөс түр зуур 25% бага эрчим хүч гаргах болно.

Диод байхгүй тохиолдолд эдгээр нарны зайнууд нь цахилгаан тасрах үед одоогийн хэрэглэгч болж хувирдаг (нарны зайгаар дамжуулан зайгаа цэнэггүй болгодог), диод ашиглах үед тэдгээрийг шунтлаж, тэдгээрийн дундуур гүйдэл урсдаггүй.

Үүссэн цахилгаан энерги нь батерейнд хадгалагдаж, дараа нь ачаалал руу шилждэг. Аккумлятор - гүйдлийн химийн эх үүсвэр. Батерейны хүчдлээс давсан потенциалыг ашиглах үед батерейг цэнэглэдэг.

Цуврал ба зэрэгцээ холбогдсон нарны зайн тоо нь цэнэглэх хэлхээн дэх хүчдэлийн уналтыг харгалзан батерейнд нийлүүлж буй ажиллах хүчдэл нь батерейны хүчдэлээс бага зэрэг давж, батерейны ачааллын гүйдэл хангадаг байх ёстой. цэнэглэх гүйдлийн шаардлагатай хэмжээ.

Жишээлбэл, 12 В-ын хар тугалганы хүчлийн зайг цэнэглэхийн тулд 36 ширхэгээс бүрдэх нарны зайтай байх шаардлагатай.

Нарны сул гэрэлд батерейны цэнэг буурч, зай нь цахилгаан хүлээн авагч руу цахилгаан энерги өгдөг, өөрөөр хэлбэл. Цэнэглэдэг батерейнууд цэнэгээ цэнэглэх, цэнэглэх горимд байнга ажилладаг.

Энэ процессыг тусгай хянагч удирддаг. Цикл цэнэглэх нь тогтмол хүчдэл эсвэл тогтмол цэнэгийн гүйдэл шаарддаг.

Сайн гэрэлд батерейг нэрлэсэн хүчин чадлынхаа 90% хүртэл хурдан цэнэглэж, дараа нь бүрэн хүчин чадлаараа удаан цэнэглэгддэг. Бага цэнэглэгч рүү шилжих нь цэнэглэгчийн хянагчаар хянагддаг.

Хамгийн үр дүнтэй нь тусгай батерейг ашиглах явдал юм - гель батерей (хүхрийн хүчлийг батерейнд электролит болгон ашигладаг) болон AGM технологийг ашиглан хийсэн хар тугалга батерей. Эдгээр батерейнууд нь суурилуулах, засвар үйлчилгээ хийхэд онцгой нөхцөл шаарддаггүй. Ийм батерейны паспортын ашиглалтын хугацаа 20% -иас ихгүй цэнэгийн гүнтэй 10-12 жил байна. Батерейг энэ хэмжээнээс доогуур цэнэглэж болохгүй, эс тэгвээс тэдний ашиглалтын хугацаа эрс багасна!

Зай нь түүний цэнэгийг хянадаг хянагчаар дамжуулан нарны зайтай холбогддог. Батерейг бүрэн хүчин чадлаараа цэнэглэх үед нарны хавтанд резистор холбогдсон бөгөөд энэ нь илүүдэл хүчийг шингээдэг.

Ихэнх цахилгаан хүлээн авагчдыг нарны хавтантай хамт тэжээхэд ашиглаж болох батерейгаас тогтмол хүчдэлийг хувьсах гүйдэл болгон хувиргахын тулд та ашиглаж болно. тусгай төхөөрөмж- инвертерүүд.

Нарны зайнаас инвертер ашиглахгүйгээр тогтмол хүчдэлд ажилладаг цахилгаан хүлээн авагчдыг тэжээх боломжтой. төрөл бүрийн зөөврийн тоног төхөөрөмж, эрчим хүчний хэмнэлттэй гэрлийн эх үүсвэр, жишээлбэл, ижил LED чийдэн.

Текстийн зохиогч: Андрей Повни. Текстийг анх Electricik.info сайт дээр нийтэлсэн. Редакторын зөвшөөрлөөр дахин хэвлэв.

Нарны эрчим хүчийг ашиглах технологи нь олон нийтэд нээлттэй болсон цаг үеийг шинжлэх ухаан бидэнд өгсөн. Ямар ч эзэн байшинд нарны зай хураагуур авах боломжтой. Зуны оршин суугчид энэ асуудалд хоцрохгүй байна. Тэд ихэвчлэн тогтвортой цахилгаан хангамжийн төвлөрсөн эх үүсвэрээс хол байдаг.

Төхөөрөмжийг төлөөлөх мэдээлэл, нарны аймгийн ажлын нэгжийн ажиллах зарчим, тооцоололтой танилцахыг бид танд санал болгож байна. Бидний санал болгож буй мэдээлэлтэй танилцах нь танай сайтыг байгалийн цахилгаан эрчим хүчээр хангах бодит байдлыг ойртуулна.

Өгөгдсөн өгөгдлийг нүдээр харахын тулд нарийвчилсан диаграмм, зураг чимэглэл, гэрэл зураг, видео зааврыг хавсаргав.

Нарны зайны төхөөрөмж ба ажиллах зарчим

Нэгэн цагт сониуч ухаантнууд бидэнд нарны гэрлийн тоосонцор, фотонуудын нөлөөн дор үүсдэг байгалийн бодисыг олж илрүүлсэн. Уг процессыг фотоэлектрик эффект гэж нэрлэдэг. Эрдэмтэд микрофизик үзэгдлийг удирдаж сурсан.

Хагас дамжуулагч материал дээр үндэслэн тэд авсаархан электрон төхөөрөмж - фотоэлелүүдийг бүтээжээ.

Үйлдвэрлэгчид бяцхан хувиргагчийг үр ашигтай нарны хавтан болгон нэгтгэх технологийг эзэмшсэн. Салбарын өргөнөөр үйлдвэрлэсэн цахиураар хийсэн нарны хавтангийн модулиудын үр ашиг 18-22% байна.

Энэ нь схемийн тайлбараас тодорхой харагдаж байна: цахилгаан станцын бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд ижил ач холбогдолтой - системийн зохицуулалттай ажиллагаа нь тэдний чадварлаг сонголтоос хамаарна.

Модулуудаас нарны зайг угсардаг. Энэ бол нарнаас дэлхий хүртэлх фотоны аяллын эцсийн цэг юм. Эндээс гэрлийн цацрагийн эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд аль хэдийн дотогш замаа үргэлжлүүлсээр байна цахилгаан хэлхээ DC тоосонцор шиг.

Эдгээр нь батерейны хооронд хуваарилагдсан эсвэл 220 вольтын ээлжит цахилгаан гүйдлийн цэнэг болж хувирдаг бөгөөд энэ нь бүх төрлийн гэрийн техникийн төхөөрөмжийг тэжээдэг.

Нарны зай нь нарны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг фотоэлементүүд болох цуврал холбогдсон хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн цогц юм.

Та манай өөр сайтаас төхөөрөмжийн онцлог, нарны зайны ажиллах зарчмын талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах болно.

Нарны модуль-панелуудын төрлүүд

Нарны хавтангууд-модулуудыг нарны зайнаас угсардаг, эс тэгвээс фотоволтайк хөрвүүлэгч. Хоёр төрлийн FEP нь өргөн хэрэглээг олсон.

Тэдгээр нь үйлдвэрлэхэд ашигладаг цахиурын хагас дамжуулагчийн төрлөөр ялгаатай бөгөөд эдгээр нь:

• Поликристалл.Эдгээр нь цахиурын хайлмалаас урт хугацааны хөргөлтөөр хийсэн нарны зай юм. Үйлдвэрлэлийн энгийн арга нь үнийг боломжийн болгодог боловч поликристал хувилбарын гүйцэтгэл нь 12% -иас хэтрэхгүй байна.
• Нэг талст.Эдгээр нь зохиомлоор ургуулсан цахиурын талстыг нимгэн хавтан болгон хайсны үр дүнд олж авсан элементүүд юм. Хамгийн бүтээмжтэй, үнэтэй сонголт. Дундаж үр ашиг нь ойролцоогоор 17% байдаг тул та илүү өндөр үзүүлэлттэй нэг талст фотоволтайк эсийг олж болно.

Нэг жигд бус гадаргуутай хавтгай дөрвөлжин хэлбэртэй олон талст нарны эсүүд. Нэг болор сортууд нь зүсэгдсэн булантай (псевдо-дөрвөлжин) нимгэн, жигд гадаргуутай дөрвөлжин хэлбэртэй байдаг.

Нарны зайнууд иймэрхүү харагддаг - фотоволтайк хувиргагчид: нарны модулийн шинж чанар нь ашигласан элементийн төрлөөс хамаардаггүй - энэ нь зөвхөн хэмжээ, үнэд нөлөөлдөг.

Нэгдүгээр загвартай ижил чадалтай хавтангууд нь үр ашиг багатай (18% -ийн эсрэг 22%) тул хоёр дахь загвараас том хэмжээтэй байна. Гэхдээ хувь нь дунджаар арав хямд бөгөөд давуу эрхтэйгээр эрэлт хэрэгцээтэй байдаг.

Зургийн цомог

Бие даасан халаалтын эрчим хүчээр хангах нарны хавтанг сонгох дүрэм, нюансын талаар та мэдэж болно.

Нарны эрчим хүчний хангамжийн схем

Нарны эрчим хүчний системийг бүрдүүлдэг зангилааны нууцлаг дуу чимээтэй нэрийг харахад төхөөрөмжийн хэт техникийн нарийн төвөгтэй байдал гэсэн бодол төрдөг.

Фотоны амьдралын микро түвшинд энэ нь тийм юм. Тэгээд тодорхой ерөнхий схемЦахилгаан хэлхээ ба түүний үйл ажиллагааны зарчим нь маш энгийн харагддаг. Тэнгэрийн гэрлээс "Ильичийн булцуу" хүртэл ердөө дөрөвхөн алхмын зайтай.

Нарны модуль нь цахилгаан станцын анхны бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Эдгээр нь тодорхой тооны стандарт фотоэлемент хавтангаас угсарсан нимгэн тэгш өнцөгт хавтангууд юм. Үйлдвэрлэгчид 12 вольтын үржвэртэй цахилгаан эрчим хүч, хүчдэлийн хувьд фотопанелуудыг өөр өөр болгодог.

Зургийн цомог

Хавтгай хэлбэртэй төхөөрөмжүүд нь шууд туяанд нээлттэй гадаргуу дээр тохиромжтой байдаг. Модульчлагдсан блокуудыг харилцан холболтын тусламжтайгаар нарны зайнд нэгтгэдэг. Зайны үүрэг бол нарнаас хүлээн авсан энергийг хувиргаж, өгөгдсөн утгын тогтмол гүйдлийг гаргах явдал юм.

Хадгалах төхөөрөмж цахилгаан цэнэг- бүгдэд мэдэгддэг. Нарны энергийн систем дэх тэдний үүрэг нь уламжлалт юм. Өрхийн хэрэглэгчдийг төвлөрсөн сүлжээнд холбоход эрчим хүчний хуримтлалыг цахилгаанаар хуримтлуулдаг.

Мөн нарны модулиас цахилгаан хэрэгсэлд зарцуулдаг эрчим хүчийг хангах хангалттай гүйдэл байгаа тохиолдолд тэд илүүдлийг хуримтлуулдаг.

Зайны багц нь хэлхээг шаардлагатай хэмжээний хүчээр хангаж, түүний хэрэглээ нэмэгдсэн утгад хүрмэгц тогтвортой хүчдэлийг хадгалж байдаг. Үүнтэй ижил зүйл, жишээлбэл, шөнийн цагаар ажиллахгүй гэрэл зургийн самбар эсвэл нарны гэрэл багатай үед тохиолддог.

Хянагч нь нарны модуль ба батерейны хооронд электрон зуучлагч юм. Үүний үүрэг бол зайны цэнэгийн түвшинг зохицуулах явдал юм. Төхөөрөмж нь хэт их цэнэглэлтээс болж буцалгах эсвэл цахилгаан гүйдэл нь бүхэл бүтэн нарны системийг тогтвортой ажиллуулахад шаардлагатай тодорхой нормоос доош унах боломжийг олгодоггүй.

Эргээд харахад энэ нэр томьёоны авиаг шууд утгаараа ингэж тайлбарлаж байна. Тийм ээ, учир нь үнэндээ энэ зангилаа нь нэгэн цагт цахилгааны инженерүүдэд гайхалтай мэт санагдаж байсан функцийг гүйцэтгэдэг.

Энэ нь нарны модуль болон батерейны шууд гүйдлийг 220 вольтын боломжит зөрүүтэй хувьсах гүйдэл болгон хувиргадаг. Энэ хүчдэл нь гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслийн дийлэнх хэсэгт ажилладаг.

Нарны энергийн урсгал нь гэрэлтүүлгийн байрлалтай пропорциональ байдаг: модулиудыг суурилуулахдаа улирлаас хамааран налуу өнцгийг тохируулах нь зүйтэй.

Оргил ачаалал ба өдрийн дундаж эрчим хүчний хэрэглээ

Өөрийн гэсэн нарны станцтай байхын таашаал үнэ цэнэтэй хэвээр байна. Нарны эрчим хүчийг ашиглах эхний алхам бол киловатт дахь оновчтой оргил ачааллыг тодорхойлох, айл өрх, хөдөө орон сууцны киловатт-цагт өдөр тутмын эрчим хүчний зохистой дундаж хэрэглээг тодорхойлох явдал юм.

Оргил ачаалал нь хэд хэдэн цахилгаан төхөөрөмжийг нэг дор асаах хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй бөгөөд тэдгээрийн заримын хэт их тооцоолсон эхлэлийн шинж чанарыг харгалзан тэдгээрийн хамгийн их нийт хүчээр тодорхойлогддог.

Эрчим хүчний хамгийн их хэрэглээний тооцоо нь аль цахилгаан хэрэгслийг нэгэн зэрэг ажиллуулах нь амин чухал, аль нь чухал биш болохыг тодорхойлох боломжийг олгодог. Цахилгаан станцын зангилааны эрчим хүчний шинж чанар, өөрөөр хэлбэл төхөөрөмжийн нийт өртөг нь энэ үзүүлэлтэд хамаарна.

Цахилгаан хэрэгслийн өдөр тутмын эрчим хүчний хэрэглээг тухайн өдрийн турш сүлжээнээс ажилласан (цахилгаан эрчим хүч) хугацаанд тус тусын эрчим хүчний үржвэрээр хэмждэг. Өдөр тутмын нийт дундаж эрчим хүчний хэрэглээг хэрэглэгч бүрийн өдөр тутмын хэрэглээний цахилгаан эрчим хүчний нийлбэрээр тооцдог.

Батерейны тэжээлийн нэгжийн зохион байгуулалт

Батерейг сонгохдоо дараахь зарчмуудыг баримтлах хэрэгтэй.

1. Энэ зорилгод тохиромжгүй машины батерей. Нарны цахилгаан станцуудын батарейг "НАРНЫ" гэсэн бичээсээр тэмдэглэсэн байдаг.
2. Батерейг бүх талаараа адилхан, нэг үйлдвэрийн багцаас авах нь дээр.
3. Зайны багц байрладаг өрөө дулаан байх ёстой. Хамгийн оновчтой температурбатерей бүрэн хүчийг өгөх үед = 25⁰C. -5⁰C хүртэл буурахад батерейны хүчин чадал 50% буурдаг.

Хэрэв бид 100 ампер / цаг хүчин чадалтай 12 вольтын хүчдэлтэй үлгэр жишээ батерейг авч үзвэл энэ нь хэрэглэгчдийг нэг цагийн турш нийт 1200 ваттын эрчим хүчээр хангах боломжтой гэдгийг тооцоолоход хялбар байдаг. Гэхдээ энэ нь бүрэн цэнэггүй болсон бөгөөд энэ нь маш их хүсээгүй юм.

Зайны цэнэгийг удаан ажиллуулахын тулд зайны цэнэгийг 70% -иас доош бууруулахыг зөвлөдөггүй. Хязгаарлалтын тоо = 50%. 60% гэсэн тоог "алтан дундаж" болгон авч, бид батерейны багтаамжийн бүрэлдэхүүн хэсэг (1200 Вт / ц x 60%) тутамд 100 Ah тутамд 720 Вт / цаг эрчим хүчний нөөцийг дараагийн тооцооллын үндэс болгон тавьдаг.

200 Ah хүчин чадалтай нэг батерейг худалдаж авах нь 100-аас хоёрыг худалдаж авахаас бага зардал гарах бөгөөд батерейны контактын холболтын тоо буурах боломжтой.

Эхний ээлжинд батерейг суурин гүйдлийн эх үүсвэрээс 100% цэнэглэж суурилуулсан байх ёстой. Батерей нь өдрийн харанхуй цагийн ачааллыг бүрэн нөхөх ёстой. Хэрэв та цаг агаарын хувьд азгүй бол өдрийн цагаар системийн шаардлагатай параметрүүдийг хадгал.

Батерейг хэт их дүүргэх нь байнгын дутуу цэнэглэхэд хүргэдэг гэдгийг анхаарах нь чухал юм. Энэ нь үйлчилгээний хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулах болно. Хамгийн оновчтой шийдэл бол нэг өдрийн эрчим хүчний хэрэглээг нөхөх хэмжээний эрчим хүчний нөөцтэй батерейгаар уг төхөөрөмжийг дуусгах явдал юм.

Шаардлагатай нийт батерейны хүчин чадлыг олохын тулд бид өдөр тутмын нийт 12,000 Вт / цаг эрчим хүчний хэрэглээг 720 Вт / цаг болгон хувааж, 100 Ah-аар үржүүлнэ.

12,000 / 720 * 100 = 2500 А*ц ≈ 1600 А*цаг

Нийтдээ манай жишээн дээр цуваа зэрэгцээ холбогдсон 100 эсвэл 8 200 А хүчин чадалтай 16 батерей шаардлагатай.

Сайн хянагч сонгох

Чадварлаг сонголт (ACB) нь маш тодорхой ажил юм. Түүний оролтын параметрүүд нь сонгосон нарны модультай тохирч байх ёстой бөгөөд гаралтын хүчдэл нь нарны системийн дотоод боломжит зөрүүтэй тохирч байх ёстой (бидний жишээнд 24 вольт).

Сайн хянагч нь дараахь зүйлийг хангах ёстой.

1. Олон үе шаттай батерейг цэнэглэж, үр дүнтэй үйлчилгээний хугацааг үржүүлнэ.
2. Автомат харилцан, батарей болон нарны зай, холболт-таслах нь цэнэг-цэнэглэлттэй уялдаа холбоотой.
3. Батарейгаас ачааллыг нарны зай руу дахин холбох ба эсрэгээр.

Энэ жижиг зангилаа нь маш чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Хэрэв зарим хэрэглэгчид (жишээлбэл, гэрэлтүүлэг) хянагчаас шууд 12 вольтын тэжээлд шилжсэн бол инвертер нь бага чадалтай байх шаардлагатай бөгөөд энэ нь хямд гэсэн үг юм.

-аас зөв сонголтхянагч нь үнэтэй батерейны асуудалгүй ажиллах, бүхэл системийн тэнцвэрт байдлаас хамаарна.

Хамгийн сайн гүйцэтгэлийн инвертерийг сонгох

Инвертер нь урт хугацааны оргил ачааллыг хангах чадвартай ийм хүчээр сонгогддог. Түүний оролтын хүчдэл нь нарны системийн дотоод потенциалын зөрүүтэй тохирч байх ёстой.

1. Гаргасан хэлбэр, давтамж Хувьсах гүйдлийн. 50 герцийн синусоид руу ойртох тусам сайн.
2. төхөөрөмжийн үр ашиг. 90% өндөр байх тусмаа сайн.
3. Төхөөрөмжийн өөрийн хэрэглээ. Энэ нь системийн нийт эрчим хүчний хэрэглээтэй тохирч байх ёстой. Хамгийн тохиромжтой - 1% хүртэл.
4. Зангилааны богино хугацааны давхар ачааллыг тэсвэрлэх чадвар.

Хамгийн сайн гүйцэтгэл нь суурилуулсан хянагч функцтэй инвертер юм.

Өрхийн нарны системийг угсарч байна

Бид танд үйлдвэрт үйлдвэрлэсэн модулиудаас гэр ахуйн нарны системийг угсрах үйл явцыг тодорхой харуулсан фото зургийн сонголтыг хийлээ.

Зургийн цомог

Мини цахилгаан станц барихын өмнө бүлгийн төхөөрөмжүүдийн шаардагдах хүчийг тооцоолж, тэдгээрийн тоог тодорхойлох шаардлагатай

Дэлгүүрт худалдаж авахаасаа өмнө төхөөрөмж бүрийн иж бүрдлийг сайтар шалгаж, гэмтэл байгаа эсэхийг шалгах хэрэгтэй.

Алхам 3: Нарны системийн элементүүдийг тээвэрлэх

Сэдвийн талаархи дүгнэлт, хэрэгтэй видео

Роллер №1. Өөрийнхөө гараар байшингийн дээвэр дээр нарны хавтанг суурилуулах ажлыг үзүүлэв.

Роллер №2. Нарны системийн батерейны сонголт, төрөл, ялгаа:

Роллер №3. Бүгдийг өөрсдөө хийдэг хүмүүст зориулсан нарны цахилгаан станц:

Тооцооллын алхам алхмаар практик аргууд, орчин үеийн нарны зайн батерейг гэрийн бие даасан гелиостанцийн нэг хэсэг болгон үр дүнтэй ажиллуулах үндсэн зарчим нь эзэмшигчдэд туслах болно. том байшинхүн ам шигүү суурьшсан газар нутаг, эрчим хүчний бүрэн эрхт байдлыг олж авахын тулд аглаг буйдад хөдөөгийн байшин.