როდესაც მზის ელემენტი მუშაობს, ხდება ტრანსფორმაცია. მზის პანელების მუშაობის პრინციპი. რა ტიპის მზის პანელები არსებობს?

მთელი ენერგიის თითქმის 100% ჩვენ ვიყენებთ Ყოველდღიური ცხოვრების- ეს არის მზის ენერგია, ასე თუ ისე გარდაქმნილი. ქვანახშირი არის მკვდარი მცენარეები, რომლებიც ცხოვრობდნენ ფოტოსინთეზის წყალობით, ზეთი არის მცენარეები და ცხოველები, რომლებიც დაიღუპნენ მილიონობით წლის წინ და გაიზარდა მზის ენერგიის გამო. მაშინაც კი, როცა შეშას წვავთ, თქვენ გამოყოფთ მზის ენერგიას, რომელიც ხემ შთანთქა. ფაქტობრივად, ნებისმიერი თბოელექტროსადგური გარდაქმნის დაგროვილ ენერგიას ქვანახშირის, ნავთობის, გაზის და სხვა მინერალების სახით. მზის ენერგიაელექტროენერგიაში.

მზის პანელი ამას უბრალოდ აკეთებს პირდაპირ, "შუამავლების" მონაწილეობის გარეშე. ელექტროენერგია მზის ენერგიის გამოყენების ყველაზე მოსახერხებელი ფორმაა. კაცობრიობის მთელი ცხოვრება ახლა ელექტროენერგიის გარშემოა აგებული და მის გარეშე ცივილიზაციის წარმოდგენა ძალიან რთულია. იმისდა მიუხედავად, რომ პირველი მზის უჯრედები ნახევარ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ გამოჩნდა, მზის ენერგიამ ჯერ კიდევ ვერ იპოვა სათანადო განაწილება. რატომ? მეტი ამის შესახებ სტატიის ბოლოს, მაგრამ ახლა მოდით გაერკვნენ, თუ როგორ მუშაობს ეს ყველაფერი.

ეს ყველაფერი სილიკონს ეხება

მზის უჯრედები შედგება პატარა უჯრედებისგან, რომელსაც ეწოდება ფოტოელექტრული უჯრედები, რომლებიც დამზადებულია სილიკონისგან.

მზის პანელი შედგება რამდენიმე ფოტოცელისაგან.

Მნიშვნელოვანი. სილიციუმი ყველაზე გავრცელებული ნახევარგამტარია დედამიწაზე (მთელი დედამიწის ქერქის დაახლოებით 30%)

სილიციუმი მდებარეობს ორ გამტარ ფენას შორის.

სილიციუმის და გამტარი ფენების "სენდვიჩი".

თითოეული სილიკონის ატომი დაკავშირებულია მეზობლებთან ოთხი ძლიერი ბმით, რომლებიც აკავებენ ელექტრონებს, ამიტომ დენი ვერ მიედინება ამ გზით.

სილიციუმის ატომების სტრუქტურა

დენის მისაღებად გამოიყენება სილიკონის ორი განსხვავებული ფენა:

• N ტიპის სილიკონს აქვს ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა
• P ტიპის სილიკონი - დამატებითი ადგილებიელექტრონებისთვის (ხვრელები)

სილიკონის P და N ტიპის

სადაც ორი ტიპის სილიციუმი არის დაკავშირებული, ელექტრონებს შეუძლიათ გადაადგილება P-N შეერთების გასწვრივ, დატოვონ დადებითი მუხტი ერთ მხარეს და უარყოფითი მუხტი მეორეზე.

ამის გასაადვილებლად წარმოსადგენად, უმჯობესია ვიფიქროთ სინათლეზე, როგორც ნაწილაკების ნაკადად (ფოტონები), რომლებიც ისე ძლიერად მოხვდება ჩვენს უჯრედში, რომ ის ელექტრონს ამოაგდებს მისი კავშირიდან და ტოვებს ხვრელს. უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონს და დადებითად დამუხტული ხვრელის ადგილს ახლა თავისუფლად შეუძლიათ გადაადგილება, მაგრამ იმიტომ ჩვენ გვაქვს ელექტრული ველი P-N შეერთება, ისინი მხოლოდ ერთი მიმართულებით მოძრაობენ. ელექტრონი მიდის N-გამტარისკენ, ხვრელი იხრება ფირფიტის P მხარისკენ.

"გათავისუფლების" შემდეგ ელექტრონი მიისწრაფვის გამტარისკენ

ყველა ელექტრონი გროვდება ლითონის გამტარებიუჯრედის ზედა ნაწილში და შედით გარე ქსელი, პანტოგრაფების კვება, ბატარეები ამისთვის მზის პანელებიან ელექტრო სკამი ზაზუნასთვის :) . შესრულებული სამუშაოს შემდეგ ელექტრონები ბრუნდებიან უკანა მხარეფირფიტები იკავებს ადგილს სწორედ ამ "ხვრელებს".

ფოტოცელური ოპერაცია

სტანდარტული ფირფიტა, 150x150 მმ, ნომინალურად გამოიმუშავებს მხოლოდ 0,5 ვოლტს, მაგრამ თუ მათ ერთ დიდ პანელში დააკავშირებთ, შეგიძლიათ მიიღოთ მეტი სიმძლავრე და ძაბვა. მობილური ტელეფონის დასატენად 12 ასეთი ფირფიტა უნდა დააკავშიროთ. სახლის კვებისათვის, თქვენ უნდა დახარჯოთ ბევრად მეტი ფირფიტა და პანელი.

გამომდინარე იქიდან, რომ მზის უჯრედებში ერთადერთი მოძრავი ნაწილი ელექტრონებია, მზის პანელები არ საჭიროებს მოვლას და შეიძლება გაძლოს 20-25 წელი ცვეთა და გაფუჭების გარეშე.

რატომ არ გადაერთნენ ადამიანები მთლიანად მზის ენერგიაზე?

პოლიტიკაზე, ბიზნესზე და სხვა კონსპირაციულ თეორიებზე ბევრის ლაპარაკი შეიძლება, მაგრამ ამ სტატიის ფარგლებში მინდა ვისაუბრო სხვა პრობლემებზე.

1. მზის ენერგიის არათანაბარი განაწილება პლანეტის ზედაპირზე. ზოგიერთი მხარე უფრო მზიანია, ვიდრე სხვები და ეს ასევე ცვალებადია. მოღრუბლულ დღეებში მზის ენერგია გაცილებით ნაკლებია და ღამით საერთოდ არ არის. და იმისთვის, რომ სრულად დაეყრდნოთ მზის ენერგიას, გჭირდებათ ეფექტური გზებიელექტროენერგიის მიღება ყველა ზონისთვის.
2. ეფექტურობა ლაბორატორიულ პირობებში მიღწეულია 46% შედეგი. მაგრამ კომერციული სისტემები 25%-იან ეფექტურობასაც კი ვერ აღწევენ.
3. შენახვა. მზის ენერგიის ყველაზე სუსტი რგოლი არის გამომუშავებული ელექტროენერგიის შესანახად ეფექტური და იაფი ხერხის არარსებობა. არსებული ბატარეები მძიმეა და მნიშვნელოვნად ამცირებს ისედაც სუსტი მზის სისტემის ეფექტურობას. ზოგადად, 10 ტონა ნახშირის შენახვა უფრო ადვილი და მოსახერხებელია, ვიდრე იგივე ნახშირის ან მზის მიერ გამომუშავებული 46 მეგავატი.
4. ინფრასტრუქტურა. მეგაპოლისების ელექტრომომარაგების მიზნით, ამ ქალაქების სახურავის ფართობი არ იქნება საკმარისი ყველა მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად, ამიტომ განსახორციელებლად მზის ენერგიააუცილებელია ენერგიის ტრანსპორტირება, ამისთვის კი ახალი ენერგეტიკული ობიექტების აშენებაა

ვიდეო იმის შესახებ, თუ როგორ იწარმოება მზის პანელები.

ვიდეოში დეტალურად არის აღწერილი პოლიკრისტალური მზის უჯრედების წარმოების პროცესი, მათი მუშაობის პრინციპი მზის ელექტროსადგურის სისტემაში და დამუხტვის კონტროლერისა და ინვერტორის მუშაობის პრინციპი.

მზის სინათლე არა მხოლოდ ქმნის შესაძლო სიცოცხლედედამიწაზე ის საბოლოოდ შეიძლება გახდეს დიდი რაოდენობით ელექტროენერგიის მიმწოდებელიც, რომლის გარეშეც თანამედროვე ცივილიზაცია წარმოუდგენელია. გამოყენება მზის შუქიშეიძლება იყოს არა პირდაპირი, არამედ ტურბინების ენერგომომარაგების სახით.

ამ შემთხვევაში სარკეების ნაკრები მზის ენერგიას აორთქლებს სითბოს გადამცვლელზე, რომელიც აორთქლდება წყალს ან სხვა სითხეს და წარმოქმნის ორთქლს გენერატორთან დაკავშირებული ჩვეულებრივი ტურბინის გასატარებლად. თუმცა, ეს ასევე შესაძლებელია პირდაპირი კონვერტაციამზის შუქი ელექტროენერგიაში, მაგალითად, სილიკონის მზის უჯრედების გამოყენებით.

ტიპიური მზის ელემენტი შედგება ექვსი ფენისგან. ფუძე (ბაზა) ერთდროულად ემსახურება ელემენტის უარყოფით პოლუსს; ამრეკლავი ფენა ინარჩუნებს შუქს ელემენტის სამუშაო ნაწილის შიგნით, ზრდის მის ელექტრულ ეფექტურობას; გამდიდრებული სილიციუმის ორი ფენა (N-ტიპი და P-ტიპი) ქმნის მზის უჯრედის ბირთვს. N-ტიპის სილიკონს აქვს თავისუფალი უარყოფითი მუხტები, ხოლო P- ტიპის სილიკონს აქვს შეუზღუდავი დადებითი მუხტები. განათების არარსებობის შემთხვევაში, ეს მუხტები გროვდება ფენების საკონტაქტო ზონაში; როდესაც მზის შუქი ეცემა ელემენტს, მუხტები შორდებიან. მუხტების ეს მოძრაობა ქმნის D.C.თუ მზის ელემენტი დახურული მიკროსქემის ნაწილია. სილიკონი დაცულია ზემოდან გამჭვირვალე ფილმი, რომელზედაც მოთავსებულია დადებითი ბოძის ლითონის კონტაქტი.

როგორ მუშაობს მზის ელემენტი?

მზის სხივი, რომელიც მზის უჯრედზე მოდის, ჰყოფს დადებით და უარყოფით მუხტებს, რომლებიც გროვდება P- და N- ტიპის სილიკონის ვაფლებს შორის კონტაქტის ზონაში. ეს განცალკევება ქმნის ძაბვას, რომელიც ელემენტის ჩართვისას, დახურული წრემასში ელექტრული დენი იწყებს გადინებას

სექციური მზის პანელები

მზის პანელები (სურათი ტექსტის ზემოთ) წარმოქმნის პირდაპირ დენს, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას ალტერნატიულ დენად ელექტროსადგურში. გამომუშავებული ჭარბი ელექტროენერგია მზის უჯრედები, შეიძლება ინახებოდეს ბატარეებში შემდგომი გამოყენებისთვის.

მზის პანელები კოსმოსში

Უმეტესად კოსმოსური თანამგზავრებიმზის პანელები ენერგიის მთავარი წყაროა. ეს ბატარეები (სურათი მარჯვნივ) განსხვავდება დედამიწაზე გამოყენებული ბატარეებისგან (სურათი მარცხნივ). თუ დედამიწის ზედაპირთან ახლოს დამონტაჟებულ ბატარეებს სჭირდებათ დაცვა წვიმისა და მტვრისგან, მაშინ ისინი, რომლებიც მოქმედებენ კოსმოსში, დაცული უნდა იყოს მყარი კოსმოსური გამოსხივებისგან.

მზის თბოელექტროსადგური

მზის შუქს შეუძლია სითბოს მიწოდება ორთქლის ტურბინის ერთეულს, რომელიც მართავს გენერატორს. სარკეების ნაკრები მზის შუქს კონცენტრატორის კოშკზე ამახვილებს. შედეგად მიღებული სინათლის სხივი იმდენად ინტენსიურია, რომ მას შეუძლია ნატრიუმის ორთქლად გარდაქმნა. ნატრიუმის ორთქლი გამოიყენება წყლის ორთქლად გადაქცევისთვის, რომელიც შემდეგ ამოძრავებს ტურბინას.

ელექტროენერგიის მუდმივად მზარდი ფასების გამო, თქვენ აუცილებლად იწყებთ ფიქრს ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის ბუნებრივი წყაროების გამოყენებაზე. ერთ-ერთი ასეთი შესაძლებლობაა მზის პანელები თქვენი სახლის ან ბაღისთვის. თუ სასურველია, მათ შეუძლიათ სრულად უზრუნველყონ თუნდაც დიდი სახლის ყველა საჭიროება.

მზის ენერგიის მიწოდების სისტემის დიზაინი

მზის ენერგიის ელექტროენერგიად გადაქცევა იდეაა დიდი დროგააღვიძა მეცნიერებმა. ნახევარგამტარების თვისებების აღმოჩენით ეს შესაძლებელი გახდა. მზის უჯრედები იყენებენ სილიციუმის კრისტალებს. მზის სხივების მოხვედრისას მათში წარმოიქმნება ელექტრონების მიმართული მოძრაობა, რომელსაც ელექტრული დენი ეწოდება. ასეთი კრისტალების საკმარისი რაოდენობის შეერთებისას ვიღებთ საკმაოდ ღირსეულ დენებს: ერთ პანელს, რომლის ფართობია მეტრზე ცოტა მეტი (1,3-1,4 მ2 განათების საკმარისი დონით, შეუძლია გამოიმუშაოს 270 ვტ-მდე (ძაბვა. 24 V).

ვინაიდან განათება იცვლება ამინდისა და დღის დროის მიხედვით, შეუძლებელია მოწყობილობების პირდაპირ დაკავშირება მზის პანელებთან. საჭიროება მთელი სისტემა. მზის პანელების გარდა, დაგჭირდებათ:

• ბატარეა. დღის საათებში გავლენის ქვეშ მზის სხივებიმზის პანელები გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას თქვენი სახლის ან კოტეჯისთვის. ის ყოველთვის არ გამოიყენება სრულად, მისი ჭარბი გროვდება ბატარეაში. დაგროვილი ენერგია იხარჯება უამინდობის დროს.
• კონტროლერი. არა სავალდებულო ნაწილი, მაგრამ სასურველია (თუ საკმარისი სახსრები გაქვთ). მონიტორინგს უწევს ბატარეის დატენვის დონეს, რათა თავიდან აიცილოს მისი გადატვირთვა ან მისი მაქსიმალური დატენვის დონის გადაჭარბება. ორივე ეს მდგომარეობა საზიანოა ბატარეისთვის, ამიტომ კონტროლერის არსებობა ახანგრძლივებს ბატარეის ხანგრძლივობას. კონტროლერი ასევე უზრუნველყოფს ოპტიმალური რეჟიმიმზის პანელების ექსპლუატაცია.
• DC to AC გადამყვანი (ინვერტორი). ყველა მოწყობილობა არ არის შექმნილი პირდაპირი დენით. ბევრი მუშაობს AC ძაბვა 220 ვოლტზე. გადამყვანი შესაძლებელს ხდის 220-230 ვ ძაბვის მიღებას.

მზის პანელები სახლისთვის მხოლოდ სისტემის ნაწილია

თქვენი სახლის ან კოტეჯისთვის მზის პანელების დაყენებით, თქვენ შეგიძლიათ გახდეთ სრულიად დამოუკიდებელი ოფიციალური მიმწოდებელი. მაგრამ ამისათვის თქვენ უნდა გქონდეთ დიდი რიცხვიბატარეები, ბატარეების რაოდენობა. კომპლექტი, რომელიც გამოიმუშავებს 1,5 კვტ დღეში, დაახლოებით $1000 ღირს. ეს საკმარისია საზაფხულო სახლის ან სახლის ელექტრომოწყობილობის ნაწილის მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად. მზის პანელების კომპლექტი დღეში 4 კვტ-ის წარმოებისთვის ღირს დაახლოებით $2200, 9 კვტ დღეში – $6200. ვინაიდან მზის პანელები სახლისთვის არის მოდულური სისტემა, შეგიძლიათ შეიძინოთ ინსტალაცია, რომელიც უზრუნველყოფს საჭიროებების ნაწილს, თანდათან გაზრდის მის პროდუქტიულობას.

მზის პანელების სახეები

ენერგიის ფასების ზრდასთან ერთად, სულ უფრო პოპულარული ხდება მზის ენერგიის გამოყენების იდეა ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. უფრო მეტიც, ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად მზის გადამყვანებიგახდეს უფრო ეფექტური და, ამავე დროს, იაფი. ასე რომ, სურვილის შემთხვევაში, შეგიძლიათ დააკმაყოფილოთ თქვენი მოთხოვნები მზის პანელების დაყენებით. მაგრამ ისინი ხდება განსხვავებული ტიპები. მოდი გავარკვიოთ.

მზის ბატარეა თავისთავად არის რამდენიმე ფოტოცელი, რომელიც მდებარეობს საერთო კორპუსში, რომელიც დაცულია გამჭვირვალე წინა პანელით. ამისთვის საყოფაცხოვრებო მოხმარებამზის უჯრედები იწარმოება სილიციუმის ბაზაზე, რადგან ის შედარებით იაფია და მასზე დაფუძნებულ ელემენტებს აქვს კარგი ეფექტურობა (დაახლოებით 20-24%). დაფუძნებული სილიკონის კრისტალებიმონოკრისტალური, პოლიკრისტალური და თხელფენიანი (მოქნილი) მზის უჯრედების წარმოება. ამ ფოტოუჯრედების გარკვეული რაოდენობა ელექტრულად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან (სერიით და/ან პარალელურად) და დაკავშირებულია კორპუსზე მდებარე ტერმინალებთან.

ფოტოცელი დამონტაჟებულია დახურულ კორპუსში. მზის ბატარეის კორპუსი დამზადებულია ანოდირებული ალუმინისგან. არის მსუბუქი და არაკოროზიული. წინა პანელი დამზადებულია გამძლე მინისგან, რომელიც უნდა გაუძლოს თოვლს და ქარის დატვირთვას. გარდა ამისა, მას უნდა ჰქონდეს გარკვეული ოპტიკური თვისებები - ჰქონდეს მაქსიმალური გამჭვირვალობა, რათა რაც შეიძლება მეტი სხივი გადაიცეს. ზოგადად, არეკვლის გამო ენერგიის მნიშვნელოვანი რაოდენობა იკარგება, ამიტომ მინის ხარისხზე მოთხოვნები მაღალია და ის ასევე დაფარულია ანტირეფლექსური ნაერთით.

მზის პანელებისთვის ფოტოცელების ტიპები

მზის პანელები სახლისთვის მზადდება სამი ტიპის სილიკონის უჯრედებისგან;

თუ თქვენ გაქვთ დახრილი სახურავი და ფასადი სამხრეთის ან აღმოსავლეთისკენაა მიმართული, დაკავებულ სივრცეზე ზედმეტად ფიქრს აზრი არ აქვს. პოლიკრისტალური მოდულები შეიძლება კარგად მოერგოს ამას. იგივე რაოდენობის წარმოებული ენერგიისთვის, ისინი ოდნავ ნაკლები ღირს.

როგორ ავირჩიოთ სწორი მზის პანელების სისტემა თქვენი სახლისთვის

არსებობს გავრცელებული მცდარი წარმოდგენები, რომლებიც აიძულებენ დამატებით ფულს დახარჯოთ ზედმეტად ძვირადღირებულ აღჭურვილობაზე. ქვემოთ მოცემულია რეკომენდაციები, თუ როგორ სწორად ავაშენოთ ელექტრომომარაგების სისტემა მზის პანელებისგან და არ დახარჯოთ ზედმეტი ფული.

რა ვიყიდო

მზის ელექტროსადგურის ყველა კომპონენტი არ არის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი ექსპლუატაციისთვის. ზოგიერთი ნაწილის გაკეთება შესაძლებელია მის გარეშე. ისინი ემსახურებიან საიმედოობის გაზრდას, მაგრამ მათ გარეშე სისტემა ფუნქციონირებს. პირველი, რაც უნდა გახსოვდეთ, არის მზის პანელების შეძენა ზამთრის ბოლოს, გაზაფხულის დასაწყისში. ჯერ ერთი, ამ დროს ამინდი შესანიშნავია, ბევრი მზიანი დღეა, თოვლი ირეკლავს მზეს, ზრდის საერთო განათებას. მეორეც, ამ დროს ტრადიციულად ფასდაკლებები ცხადდება. შემდეგი არის რჩევები:

თუ იყენებთ მხოლოდ ამ რჩევებს და დააკავშირებთ მხოლოდ მოწყობილობას, საიდანაც მუშაობს DC ძაბვა, მზის პანელების სისტემა სახლისთვის ეღირება ბევრად უფრო მოკრძალებული თანხა, ვიდრე ყველაზე იაფი ნაკრები. მაგრამ ეს ყველაფერი არ არის. თქვენ შეგიძლიათ დატოვოთ ზოგიერთი მოწყობილობა "მოგვიანებით" ან საერთოდ გააკეთოთ მის გარეშე.

რის გარეშე შეგიძლია?

მზის პანელების კომპლექტის ღირებულება 1 კვტ დღეში ათას დოლარზე მეტია. მნიშვნელოვანი ინვესტიცია. თქვენ აუცილებლად გაინტერესებთ ღირს თუ არა და რა იქნება ანაზღაურებადი პერიოდი. ამჟამინდელი ტარიფებით, თქვენ მოგიწევთ ერთ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში ლოდინი, სანამ თანხას დაგიბრუნებთ. მაგრამ ხარჯები შეიძლება შემცირდეს. არა ხარისხის ხარჯზე, არამედ სისტემის მუშაობის კომფორტის უმნიშვნელო შემცირების გამო და იმის გამო გონივრული მიდგომამისი კომპონენტების შერჩევაში.

ასე რომ, თუ თქვენი ბიუჯეტი შეზღუდულია, შეგიძლიათ გაუმკლავდეთ რამდენიმე მზის პანელს და დატენვის ბატარეები, რომლის სიმძლავრე 20-25%-ით აღემატება მზის პანელების მაქსიმალურ დამუხტვას. მდგომარეობის მონიტორინგისთვის შეიძინეთ მანქანის საათი, რომელიც ასევე ზომავს ძაბვას. ეს გიხსნით ბატარეის დატენვის გაზომვისგან დღეში რამდენჯერმე. ამის ნაცვლად, დროდადრო მოგიწევთ საათს დახედოთ. ეს ყველაფერი დასაწყისისთვის. სამომავლოდ შეგიძლიათ შეიძინოთ დამატებითი მზის პანელები თქვენი სახლისთვის და გაზარდოთ ბატარეების რაოდენობა. სურვილის შემთხვევაში შეგიძლიათ შეიძინოთ ინვერტორი.

ფოტოცელტების ზომისა და რაოდენობის განსაზღვრა

კარგ 12 ვოლტ მზის პანელებს უნდა ჰქონდეთ 36 უჯრედი, ხოლო 24 ვოლტიან მზის პანელებს უნდა ჰქონდეთ 72 მზის ელემენტი. ეს თანხა ოპტიმალურია. ნაკლები ფოტოცელებით თქვენ ვერასდროს მიიღებთ მითითებულ დენს. და ეს საუკეთესო ვარიანტია.

არ უნდა იყიდოთ ორმაგი მზის პანელები - 72 და 144 ელემენტი, შესაბამისად. ჯერ ერთი, ისინი ძალიან დიდია, რაც ტრანსპორტისთვის მოუხერხებელია. მეორეც, არანორმალურად დაბალ ტემპერატურაზე, რომელსაც პერიოდულად ვხვდებით, ისინი პირველები იშლება. ფაქტია, რომ ლამინირების ფილმი მნიშვნელოვნად მცირდება ზომით ცივ ამინდში. დიდ პანელებზე, მაღალი დაძაბულობის გამო, ის აქერცლება ან თუნდაც იშლება. გამჭვირვალობა იკარგება და პროდუქტიულობა კატასტროფულად ეცემა. მიმდინარეობს პანელის შეკეთება.

მეორე ფაქტორი. უფრო დიდ პანელებზე კორპუსის და შუშის სისქე უფრო დიდი უნდა იყოს. ყოველივე ამის შემდეგ, ქარი და თოვლის დატვირთვა იზრდება. მაგრამ ეს ყოველთვის არ კეთდება, რადგან ფასი მნიშვნელოვნად იზრდება. თუ ხედავთ ორმაგ პანელს და მისი ფასი უფრო დაბალია, ვიდრე ორი "რეგულარული", უმჯობესია სხვა რამე მოძებნოთ.

ისევ: საუკეთესო არჩევანი— 12 ვოლტიანი მზის პანელი სახლისთვის, რომელიც შედგება 36 ფოტოცელისგან. ეს საუკეთესო ვარიანტიპრაქტიკით დადასტურებული.

ტექნიკური მახასიათებლები: რა უნდა ვეძებოთ

სერტიფიცირებული მზის პანელები ყოველთვის მიუთითებენ სამუშაო დენსა და ძაბვაზე, ასევე ღია ჩართვის ძაბვასა და მოკლე ჩართვის დენზე. გასათვალისწინებელია, რომ ყველა პარამეტრი ჩვეულებრივ მითითებულია +25°C ტემპერატურაზე. სახურავზე მზიან დღეს ბატარეა თბება ამ მაჩვენებელზე მნიშვნელოვნად მაღალ ტემპერატურამდე. ეს ხსნის უფრო მაღალი სამუშაო ძაბვის არსებობას.

ასევე ყურადღება მიაქციეთ ღია წრის ძაბვას. ნორმალურ ბატარეებში ეს არის დაახლოებით 22 ვ. და ყველაფერი კარგად იქნება, მაგრამ თუ მოწყობილობაზე მუშაობას განახორციელებთ მზის პანელების გათიშვის გარეშე, დატენვის გარეშე ძაბვა დააზიანებს ინვერტორს ან სხვა დაკავშირებულ მოწყობილობას, რომელიც არ არის გათვლილი ასეთისთვის. ვოლტაჟი. ამიტომ ნებისმიერი სამუშაოს დროს - მავთულის გადართვა, ბატარეების შეერთება/გამორთვა და ა.შ. და ა.შ. - პირველი რაც უნდა გააკეთოთ არის მზის პანელების გათიშვა (ტერმინალების ამოღება). მიკროსქემის გავლის შემდეგ, თქვენ მათ ბოლოს აკავშირებთ. ეს პროცედურა დაგიზოგავთ უამრავ ნერვებს (და ფულს).

ყუთი და მინა

მზის პანელები სახლისთვის აქვს ალუმინის ქეისი. ეს ლითონი არ კოროზირდება და აქვს საკმარისი სიმტკიცე და მსუბუქი წონა. ნორმალური სხეული უნდა იყოს აწყობილი პროფილიდან, რომელიც შეიცავს მინიმუმ ორ გამაგრებას. გარდა ამისა, მინა უნდა იყოს ჩასმული სპეციალურ ღარში და არა ზედ დამაგრებული. ეს ყველაფერი ნორმალური ხარისხის ნიშნებია.

მზის ბატარეის არჩევისას ყურადღება მიაქციეთ მინას. ჩვეულებრივ ბატარეებში ის არ არის გლუვი, მაგრამ ტექსტურირებული. ის უხეშია შეხებაზე, თუ ფრჩხილებით გახეხეთ, გესმით შრიალის ხმა. გარდა ამისა, მას უნდა ჰქონდეს მაღალი ხარისხის საფარი, რომელიც მინიმუმამდე დაჰყავს სიკაშკაშეს. ეს ნიშნავს, რომ მასში არაფერი არ უნდა იყოს ასახული. თუ მიმდებარე ობიექტების ანარეკლი ჩანს ნებისმიერი კუთხით, უმჯობესია იპოვოთ სხვა პანელი.

საკაბელო კვეთის შერჩევა და ელექტრული კავშირის სისწორე

მზის პანელები თქვენი სახლისთვის უნდა იყოს დაკავშირებული ერთბირთვიანი სპილენძის კაბელის გამოყენებით. კაბელის კვეთა დამოკიდებულია მოდულსა და ბატარეას შორის მანძილს:

• მანძილი 10 მეტრზე ნაკლები:
  • 1,5 მმ2 100 ვტ მზის ბატარეაზე;
  • ორი ბატარეისთვის - 2,5 მმ2;
  • სამი ბატარეა - 4.0 მმ2;
• მანძილი 10 მეტრზე მეტი:
  • ერთი პანელის დასაკავშირებლად ვიღებთ 2,5 მმ2;
  • ორი - 4,0 მმ2;
  • სამი - 6,0 მმ2.

შეგიძლიათ აიღოთ უფრო დიდი ჯვარი, მაგრამ არა პატარა (დიდი დანაკარგები იქნება, მაგრამ ჩვენ ეს არ გვჭირდება). მავთულის შეძენისას ყურადღება მიაქციეთ რეალურ კვეთას, რადგან დღეს დეკლარირებული ზომები ძალიან ხშირად არ შეესაბამება რეალურს. შესამოწმებლად, თქვენ უნდა გაზომოთ დიამეტრი და გამოთვალოთ განივი (შეგიძლიათ წაიკითხოთ როგორ გააკეთოთ ეს).

სისტემის აწყობისას შეგიძლიათ მზის პანელების დადებითი მხარეები დახატოთ შესაფერისი განივი კვეთის მრავალბირთვიანი კაბელის გამოყენებით, ხოლო ნეგატივისთვის გამოიყენოთ ერთი სქელი კაბელი. ბატარეებთან დაკავშირებამდე, ჩვენ ყველა "პლუსს" გავატარებთ დიოდების ან დიოდური შეკრებების მეშვეობით საერთო კათოდით. ეს ხელს უშლის ბატარეის დამოკლებას (რამ შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი), თუ ბატარეებსა და ბატარეას შორის მავთულები დამოკლებულია ან გატეხილია.

დიოდები იყენებენ ტიპებს SBL2040CT, PBYR040CT. თუ ვერ იპოვით, შეგიძლიათ ამოიღოთ ისინი ძველი კვების წყაროებიდან პერსონალური კომპიუტერები. ჩვეულებრივ არის SBL3040 ან მსგავსი. მიზანშეწონილია დიოდების გავლა. არ დაგავიწყდეთ, რომ ისინი ძალიან ცხელდებიან, ასე რომ თქვენ უნდა დაამაგროთ ისინი რადიატორზე (შეგიძლიათ გამოიყენოთ მხოლოდ ერთი).

სისტემას ასევე სჭირდება დაუკრავენ ყუთი. ერთი თითოეული მომხმარებლისთვის. ჩვენ ვუკავშირდებით მთელ დატვირთვას ამ ბლოკის საშუალებით. პირველ რიგში, სისტემა უფრო უსაფრთხოა. მეორეც, თუ პრობლემები წარმოიქმნება, უფრო ადვილია მისი წყაროს დადგენა (გაფუჭებული დაუკრავით).

ოდესღაც სარკეებს იყენებდნენ წყლის გასათბობად, ახლა კი მთელ მზის ენერგიაზე მომუშავე ელექტროსადგურებს ქმნიან. მოდით შევხედოთ მზის ბატარეის მუშაობის პრინციპს და რატომ არიან ისინი ასე ეფექტური ენერგიის გამომუშავებაში.

მზის ენერგიის ფოტოელექტრული გადამყვანები (PVC) არის მზის პანელების სრული სახელწოდება. მათი მუშაობის პრინციპები ცნობილია 30 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მაგრამ მათ ყოველდღიურ ცხოვრებაში აქტიურად დანერგვა მხოლოდ რამდენიმე წლის წინ დაიწყეს. ალტერნატიული ენერგომომარაგების სისტემისთვის სწორი პანელების არჩევისთვის აუცილებელია მათი მუშაობის პრინციპის გაგება.

მზის ბატარეის მუშაობის პრინციპი

კონვერტორის პანელი შედგება სუფთა სილიკონის ორი თხელი ვაფლისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაწყობილი. ბორი გამოიყენება ერთ ფირფიტაზე, ხოლო ფოსფორი მეორეზე. ფოსფორით დაფარულ ფენებში ჩნდება თავისუფალი ელექტრონები, ბორით დაფარულ ფენებში ჩნდება დაკარგული ელექტრონები. მზის ზემოქმედებით ელექტრონები იწყებენ ნაწილაკების მოძრაობას და მათ შორის წარმოიქმნება ელექტრული დენი. ფირფიტებიდან დენის მოსაშორებლად, ისინი შედუღებულია თხელი ზოლებისპეციალურად დამუშავებული სპილენძი. ერთი სილიკონის ვაფლი საკმარისია პატარა ფანრის დასატენად. შესაბამისად, რაც უფრო დიდია პანელის ფართობი, მით მეტ ენერგიას გამოიმუშავებს იგი.

ულტრაიისფერი სხივების გადამცემი ფირფიტები, ერთად შედუღებული, ლამინირებულია ფირით და მიმაგრებულია მინაზე. შეკრული ფენები ჩასმულია ალუმინის ჩარჩოში.

მზის პანელების ეფექტურობა

კოეფიციენტი სასარგებლო მოქმედებაგადამყვანი პანელები დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე და ტრადიციული მზის პანელებისთვის არ აღემატება 25%-ს, თუმცა ახლა, თვალთვალის სისტემის გამოყენებით, შესაძლებელია 40-50%-ის მიღწევა. ეს სისტემა ისეა შექმნილი, რომ ბატარეა მზისკენ მიბრუნდეს. ბატარეის ფართობი პირდაპირ გავლენას ახდენს მის სიმძლავრეზე - პირველი მზის პანელები, რომლებიც ჩვენ შევხვდით, იყო კალკულატორებში. წყლის გათბობის უზრუნველსაყოფად, სახურავზე დაყენებული მინიმუმ ექვსი პანელი იქნება საჭირო.

ეფექტურობა ასევე დამოკიდებულია მოდულების მასალაზე. ვაფლები მზადდება მონოკრისტალური, პოლიკრისტალური და ამორფული სილიკონისა და ფილმებისგან. ყველაზე გავრცელებული და პოპულარული დღეს (მათი ხელმისაწვდომი ღირებულების გამო) არის თხელი ფირის პანელები. ისინი მზადდება ერთი და იგივე მასალისგან, მაგრამ ოდნავ მსუბუქია, თუმცა ეფექტურობით ჩამორჩებიან. მაქსიმალური ეფექტურობაუდრის 25%.

ფოტოელექტრულისისტემები

მზის ენერგიით საცხოვრებლის უზრუნველსაყოფად, მხოლოდ პანელები არ არის საკმარისი ამისთვის დაგჭირდებათ ფოტოელექტრული სისტემა (PVS). ასეთი სისტემების სამი ტიპი არსებობს:

• ავტონომიური მზის ელექტროსადგურები– ცალკეული კერძო სახლებისთვის, არასაცხოვრებელ ადგილებში
• FES დაკავშირებულია ელექტრო ქსელთან– ზოგიერთი მოწყობილობა იკვებება მზის ელექტროსადგურიდან, ზოგი კი იკვებება ცენტრალიზებული ელექტრო ქსელიდან
• სარეზერვო მზის ელექტროსადგურები- გამოიყენება მხოლოდ ცენტრალიზებული ელექტრომომარაგების გაუმართაობის შემთხვევაში.

ნებისმიერი ტიპის მზის ელექტროსადგური აუცილებლად შედგება კაბელებისგან, კონტროლერისგან, ინვერტორისგან და ბატარეისგან.

მზის პანელების მომავალი

ეკოლოგების და გეოლოგების კვლევების თანახმად, ჯერ კიდევ 100 წელია დარჩენილი ნავთობისა და გაზის მარაგი ბუნებრივი ენერგიის წყაროები (წყალი, ქარი და მზე) ამოუწურავია.

მოწინავეში ევროპული ქვეყნებიახალი შენობების ალტერნატიული ენერგიით უზრუნველყოფა დეველოპერების უშუალო პასუხისმგებლობაა 2007 წლიდან. ჩვენს ქვეყანაში, ამ პროექტების პოპულარიზაცია ხდება გარემოსდაცვითი ენთუზიასტების წყალობით, რომლებიც ხელით აწყობენ FES-ს ჯართის მასალებისგან. მაგრამ მათგან მხოლოდ რამდენიმეა და საკუთარი თავის დამზადება საკმაოდ რთულია.

რიგი უკრაინელი მწარმოებლები (Avante, Atmosphere, ITnelcon of Ukraine, SINTEK, Techno-AS) უკვე აწარმოებენ ასეთ პანელებს და ამონტაჟებენ მზის ელექტროსადგურებს მთელი ქვეყნის მასშტაბით. პროდუქციის ღირებულება, სამწუხაროდ, იგივე დიაპაზონშია, როგორც უცხოური ბრენდები (Buderus, Wolf, Rehau, Vaillant, Viessmann, Chromagen, Ferroli, Rucelf, Solver).

მზის ბატარეები უკვე გამოიყენება მრავალფეროვანი აღჭურვილობის კვებისათვის: დან მობილური გაჯეტებიელექტრო მანქანებისთვის. ამ სტატიიდან შეიტყობთ, თუ როგორ მუშაობენ ისინი, რას წარმოადგენენ და რა შეუძლიათ თანამედროვე მზის ბატარეებს.

შექმნის ისტორია

ისტორიულად, მზის პანელები არის კაცობრიობის მეორე მცდელობა, გამოიყენოს მზის უსაზღვრო ენერგია და მის სასარგებლოდ იმუშაოს. პირველი გამოჩნდა მზის კოლექტორები (მზის თბოელექტროსადგურები), რომლებშიც ელექტროენერგია წარმოიქმნება დუღილის ტემპერატურამდე გაცხელებული წყლის კონცენტრირებული მზის ქვეშ.

მზის პანელები პირდაპირ აწარმოებენ ელექტროენერგიას, რაც ბევრად უფრო ეფექტურია. პირდაპირი ტრანსფორმაციისას მნიშვნელოვნად ნაკლები ენერგია იკარგება, ვიდრე მრავალსაფეხურიანი ტრანსფორმაციისას, კოლექტორების მსგავსად (მზის სხივების კონცენტრაცია, წყლის გათბობა და ორთქლის გამოშვება, ბრუნვა). ორთქლის ტურბინადა მხოლოდ ბოლოს ელექტროენერგიას გამოიმუშავებს გენერატორი).

თანამედროვე მზის პანელები შედგება ფოტოცელების ჯაჭვისგან - ნახევარგამტარული მოწყობილობებისაგან, რომლებიც მზის ენერგიას პირდაპირ ელექტრო დენად გარდაქმნიან. მზის ენერგიის გადაქცევის პროცესი ელექტრო დენიფოტოელექტრული ეფექტი ეწოდება.

ეს ფენომენი აღმოაჩინა ფრანგმა ფიზიკოსმა ალექსანდრე ედმონდ ბეკერელმა მე-19 საუკუნის შუა ხანებში. პირველი მოქმედი ფოტოცელი ნახევარი საუკუნის შემდეგ რუსმა მეცნიერმა ალექსანდრე სტოლეტოვმა შექმნა. და უკვე მეოცე საუკუნეში, ფოტოელექტრული ეფექტი რაოდენობრივად იყო აღწერილი ალბერტ აინშტაინის მიერ, რომელიც შესავალს არ საჭიროებს.

მოქმედების პრინციპი

ნახევარგამტარი არის მასალა, რომლის ატომებს ან აქვთ დამატებითი ელექტრონები (n-ტიპი) ან, პირიქით, აკლიათ ისინი (p-ტიპი). შესაბამისად, ნახევარგამტარული ფოტოცელი შედგება ორი ფენისგან განსხვავებული გამტარობა. n-ფენა გამოიყენება კათოდად, ხოლო p-ფენა გამოიყენება ანოდად.

n-ფენის ჭარბ ელექტრონებს შეუძლიათ დატოვონ თავიანთი ატომები, ხოლო p-ფენა იჭერს ამ ელექტრონებს. ეს არის სინათლის სხივები, რომლებიც „აოკებენ“ ელექტრონებს n-ფენის ატომებიდან, რის შემდეგაც ისინი დაფრინავენ p-ფენაში ცარიელი ადგილების დასაკავებლად. ამგვარად, ელექტრონები მოძრაობენ წრეში, ტოვებენ p- ფენას და გადიან დატვირთვას (in ამ შემთხვევაშიაკუმულატორი) და n-ფენაზე დაბრუნება.

ისტორიაში პირველი ფოტოელექტრული მასალა იყო სელენი. სწორედ მისი დახმარებით აწარმოეს ფოტოელემენტები მე-19 საუკუნის ბოლოს და მე-20 საუკუნის დასაწყისში. მაგრამ უკიდურესად დაბალი ეფექტურობის გათვალისწინებით (1 პროცენტზე ნაკლები), მათ მაშინვე დაიწყეს სელენის შემცვლელის ძებნა.

მზის უჯრედების მასობრივი წარმოება მას შემდეგ გახდა შესაძლებელი, რაც სატელეკომუნიკაციო კომპანია Bell Telephone-მა შექმნა სილიკონზე დაფუძნებული მზის ელემენტი. ის კვლავ რჩება ყველაზე გავრცელებულ მასალად მზის უჯრედების წარმოებაში. მართალია, სილიციუმის გაწმენდა ძალზე ძვირი პროცესია და ამიტომ ნელ-ნელა ალტერნატივები ცდიან: სპილენძის, ინდიუმის, გალიუმის და კადმიუმის ნაერთები.

ნათელია, რომ ცალკეული ფოტოუჯრედების სიმძლავრე არ არის საკმარისი მძლავრი ელექტრო ტექნიკის გასაძლიერებლად. ამიტომ ისინი გაერთიანებულია ელექტრული წრე, რითაც იქმნება მზის ბატარეა (სხვა სახელი არის მზის პანელი).

მზის ბატარეის ჩარჩოზე ისეა მიმაგრებული ფოტოცელი, რომ ავარიის შემთხვევაში მათი შეცვლა შესაძლებელია სათითაოდ. ზემოქმედებისაგან დასაცავად გარეგანი ფაქტორებიმთელი სტრუქტურა დაფარულია გამძლე პლასტმასით ან გამაგრილებელი მინა.

არსებული ჯიშები

მზის ბატარეები კლასიფიცირდება გამომუშავებული ელექტროენერგიის სიმძლავრის მიხედვით, რაც დამოკიდებულია პანელის ფართობზე და მის დიზაინზე. მზის სხივების სიმძლავრე ეკვატორზე აღწევს 1 კვტ-ს, ხოლო ჩვენს მხარეში ღრუბლიან ამინდში შეიძლება დაეცეს 100 ვტ-ზე დაბლა. როგორც ავიღოთ მაგალითი საშუალო(500 W) და შემდგომ გამოთვლებში ჩვენ ავაშენებთ მასზე.

ამორფულ, ფოტოქიმიურ და ორგანულ მზის უჯრედებს აქვთ ყველაზე დაბალი ფოტოელექტრული კონვერტაციის კოეფიციენტი. პირველი ორი ტიპისთვის ეს დაახლოებით 10 პროცენტია, ამ უკანასკნელისთვის კი მხოლოდ 5 პროცენტი. ეს ნიშნავს, რომ მზის ნაკადის სიმძლავრით 500 ვტ, მზის პანელი ერთი კვადრატული მეტრის ფართობით გამოიმუშავებს, შესაბამისად, 50 და 25 ვტ ელექტროენერგიას.

ზემოაღნიშნული ტიპის ფოტოცელებისგან განსხვავებით, მოქმედებენ სილიციუმის ნახევარგამტარებზე დაფუძნებული მზის უჯრედები. ფოტოელექტრული კონვერტაციის კოეფიციენტი 20%-ზე და ზე ხელსაყრელი პირობები- და 25% მათთვის ჩვეულებრივი რამ არის. შედეგად, მეტრიანი მზის პანელის სიმძლავრე შეიძლება მიაღწიოს 125 ვტ-ს.

მხოლოდ გალიუმის არსენიდზე დაფუძნებულ ხსნარებს შეუძლიათ კონკურენცია გაუწიონ სილიკონის მზის ბატარეებს. ამ კავშირის გამოყენებით, ინჟინერებმა ისწავლეს მრავალფენიანი მზის უჯრედების შექმნა 30%-ზე მეტი PFC-ით (150 ვტ-მდე ელექტროენერგიით). კვადრატული მეტრის).

თუ ვსაუბრობთ მზის ბატარეების ფართობზე, მაშინ არის როგორც მინიატურული "ფირფიტები", რომელთა სიმძლავრეა 10 ვტ-მდე (ხშირი ტრანსპორტირებისთვის), ასევე ფართო "ფურცლები" 200 W ან მეტი (განსაკუთრებით სტაციონარული გამოყენება).

მზის პანელების მუშაობაზე შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს რიგი ფაქტორებით. მაგალითად, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ფოტოცელტების მუშაობის კოეფიციენტი მცირდება. ეს იმის მიუხედავად, რომ მზის პანელები დამონტაჟებულია ცხელ, მზიან ქვეყნებში. თურმე ერთგვარი ორლესული ხმალია.

და თუ მზის პანელის ნაწილს ჩაბნელებთ, მაშინ უმოქმედო ფოტოცელი არა მხოლოდ წყვეტს ელექტროენერგიის გამომუშავებას, არამედ დამატებით, მავნე დატვირთვად იქცევა.

უმსხვილესი მწარმოებლები

მზის უჯრედების გლობალური წარმოების ლიდერები არიან Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar და Sharp Solar. პირველი სამი წარმოადგენს ჩინეთს, მეოთხე - აშშ-ს, ხოლო მეხუთე, როგორც თქვენ ალბათ მიხვდებით, იაპონური კორპორაცია Sharp-ის განყოფილებაა.

ამერიკული კომპანია First Solar არა მხოლოდ აწარმოებს მზის პანელებს, არამედ უშუალოდ მონაწილეობს მზის ელექტროსადგურების დიზაინსა და მშენებლობაში. , რომელიც მდებარეობს არიზონაში, აშშ, პირველი მზის ინჟინრების ნამუშევარია.

უმსხვილესი უკრაინული მზის ელექტროსადგური Perovo ააშენა და მზის პანელებით მიაწოდა ავსტრიულმა კომპანია Activ Solar-მა.

ჩინური კომპანია Suntech ცნობილი გახდა 2008 წლის ზაფხულის ოლიმპიადისთვის პეკინში საფეხბურთო სტადიონის მომზადებით, სახელწოდებით "ჩიტების ბუდე". მზის პანელების გამოყენებით მთელი დღის განმავლობაში გამომუშავებული ელექტროენერგია ინახება და შემდეგ გამოიყენება სტადიონის გასანათებლად, ფეხბურთის მოედანზე ბალახის მორწყვისა და სატელეკომუნიკაციო აღჭურვილობის გამოსაყენებლად.

დასკვნები

სულ რაღაც ორი ათეული წლის წინ, მიკროკალკულატორები ფოტოცელებით ცნობისმოყვარე ჩანდა, რამაც შესაძლებელი გახადა წლების განმავლობაში არ შეცვლილიყო მათი "ღილაკიანი ბატარეა". ახლა Მობილური ტელეფონებიჩაშენებულით უკანა საფარი მზის პანელიარავის უკვირს. მაგრამ ეს მცირეა მანქანებთან და თვითმფრინავებთან შედარებით (თუნდაც უპილოტო), რომლებმაც ისწავლეს გადაადგილება მხოლოდ მზის ენერგიის გამოყენებით.

როგორც ჩანს, მზის პანელების მომავალი ისეთივე ნათელია, როგორც თავად მზე. მინდა დავიჯერო, რომ სწორედ მზის პანელები განკურნავს სმარტფონებსა და პლანშეტებს „გამშვები დამოკიდებულებისგან“.