비상용으로 태양광 발전기를 조립합니다. 태양광발전은 가장 저렴한 에너지원이다.

우리는 미래의 세계에 살고 있지만 모든 지역에서 눈에 띄는 것은 아닙니다. 어쨌든 오늘날 진보계에서는 새로운 에너지원 개발 가능성이 심각하게 논의되고 있다. 가장 유망한 분야 중 하나는 태양에너지다.

현재 지구상 전기의 약 1%는 태양 복사를 처리하여 얻습니다. 그렇다면 우리는 왜 아직 다른 “해로운” 방법을 포기하지 않았으며, 아예 포기하게 될까요? 우리 기사를 읽고 이 질문에 직접 답해 보시기 바랍니다.

태양 에너지가 전기로 변환되는 방법

가장 중요한 것부터 시작하겠습니다. 태양 광선이 어떻게 전기로 처리되는지 살펴보겠습니다.

프로세스 자체가 호출됩니다. "태양광발전" . 이를 보장하는 가장 효과적인 방법은 다음과 같습니다.

• 광전지;
• 태양열 에너지;
• 태양열 풍선 발전소.

각각을 살펴보겠습니다.

태양광 발전

이 경우 전류가 나타나는 이유는 다음과 같습니다. 광전지 효과. 원리는 다음과 같습니다. 햇빛이 광전지에 닿으면 전자가 광자(빛 입자)의 에너지를 흡수하여 움직이기 시작합니다. 결과적으로 우리는 전압을 얻습니다.

이는 태양 복사열을 전기로 변환하는 요소를 기반으로 하는 태양광 패널에서 발생하는 과정입니다.

광전지 패널 자체의 디자인은 매우 유연하며 다양한 크기를 가질 수 있습니다. 따라서 사용하기에 매우 실용적입니다. 또한 패널은 고성능 특성을 가지고 있습니다. 강수량과 온도 변화에 강합니다.

작동 방식은 다음과 같습니다. 별도의 태양광 패널 모듈:

태양광 패널을 충전기, 개인 주택용 전원, 도시 개선 및 의료 목적으로 사용하는 방법에 대해 읽을 수 있습니다.

현대적인 태양광 패널과 발전소

최근 사례로는 회사의 태양광 패널이 있습니다. 시스틴Solar. 전통적인 진한 파란색 패널과 달리 어떤 음영과 질감도 가질 수 있습니다. 이는 원하는 대로 집 지붕을 "장식"하는 데 사용할 수 있음을 의미합니다.

Tesla 개발자는 또 다른 솔루션을 제안했습니다. 그들은 단순한 패널이 아닌 태양 에너지를 처리하는 본격적인 지붕재를 출시했습니다. 태양광 모듈이 내장되어 있으며 다양한 디자인을 가질 수도 있습니다. 동시에, 재료 자체는 일반 지붕 타일보다 훨씬 강합니다. Solar Roof는 무한한 보증을 제공합니다.

본격적인 태양광발전소의 예로 최근 유럽에 양면 패널로 건설한 스테이션을 들 수 있다. 후자는 직접적인 태양 복사와 반사 복사를 모두 수집합니다. 이를 통해 태양광 발전 효율을 30% 높일 수 있습니다. 이 발전소는 연간 약 400MWh를 생산해야 합니다.

관심이 가는 것도 중국 최대 규모의 수상 태양광 발전소. 그 전력은 40MW이다. 이러한 솔루션에는 세 가지 중요한 이점이 있습니다.

• 중국에게 중요한 넓은 토지를 점유할 필요가 없습니다.
• 저수지에서는 물 증발이 감소합니다.
• 광전지 자체는 덜 가열되고 더 효율적으로 작동합니다.

그건 그렇고, 이 수상 태양광 발전소는 버려진 석탄 채굴 기업 ​​부지에 건설되었습니다.

광기전 효과를 기반으로 한 기술은 오늘날 가장 유망하며, 전문가에 따르면 태양광 패널은 향후 30~40년 내에 세계 전력 수요의 약 20%를 생산할 수 있을 것으로 예상됩니다.

태양열 에너지

여기서는 접근 방식이 약간 다릅니다. 왜냐하면... 태양 복사는 액체가 담긴 용기를 가열하는 데 사용됩니다. 덕분에 증기로 변해 터빈을 회전시켜 전기를 생산하게 된다.

화력 발전소는 동일한 원리로 작동하며, 석탄을 태워 액체만 가열합니다.

이 기술을 사용한 가장 확실한 예는 다음과 같습니다. Ivanpah 태양광 발전소모하비 사막에서. 세계 최대 규모의 태양열 발전소입니다.

2014년부터 운영되고 있으며 전기를 생산하는 데 연료를 사용하지 않고 환경 친화적인 태양 에너지만 사용합니다.

물 보일러는 타워에 위치해 있으며, 구조물 중앙에서 볼 수 있습니다. 주변에는 태양 광선을 타워 꼭대기까지 향하게 하는 거울 필드가 있습니다. 동시에 컴퓨터는 태양의 위치에 따라 이러한 거울을 지속적으로 회전시킵니다.

햇빛이 탑에 집중됩니다.

집중된 태양 에너지의 영향으로 타워의 물이 가열되어 증기로 변합니다. 이로 인해 압력이 발생하고 증기가 터빈을 회전시키기 시작하여 전기가 방출됩니다. 이 발전소의 전력은 392MW로 모스크바의 평균 화력발전소와 쉽게 비교할 수 있다.

흥미롭게도 이러한 역은 밤에도 운영될 수 있습니다. 이는 가열된 증기의 일부를 저장고에 두고 점차적으로 이를 사용하여 터빈을 회전시킴으로써 가능합니다.

태양열 풍선 발전소

이 독창적인 솔루션은 비록 널리 사용되지는 않지만 여전히 자리를 잡고 있습니다.

설치 자체는 4가지 주요 부분으로 구성됩니다.

• Aerostat – 하늘에 위치하여 태양 복사를 수집합니다. 물이 공에 들어가 빠르게 가열되어 증기가 됩니다.
• 증기 파이프라인 - 이를 통해 압력을 받는 증기가 터빈으로 하강하여 회전하게 됩니다.
• 터빈 - 증기 흐름의 영향으로 회전하여 전기 에너지를 생성합니다.
• 응축기 및 펌프 - 터빈을 통과한 증기는 물로 응축되어 펌프를 사용하여 풍선으로 올라가고, 여기서 다시 증기 상태로 가열됩니다.

태양에너지의 장점은 무엇인가

• 태양은 수십억 년 동안 계속해서 우리에게 에너지를 제공할 것입니다. 동시에 사람들은 그것을 추출하기 위해 돈과 자원을 소비할 필요가 없습니다.
• 태양 에너지를 생성하는 것은 자연에 위험을 주지 않는 완전히 환경 친화적인 과정입니다.
• 프로세스의 자율성. 최소한의 인간 개입으로 햇빛을 수확하고 전기를 생산합니다. 당신이 해야 할 유일한 일은 작업 표면이나 거울을 깨끗하게 유지하는 것입니다.
• 소진된 태양광 패널은 생산 과정에서 재활용 및 재사용이 가능합니다.

태양에너지 개발의 문제점

밤에도 태양광 발전소의 운영을 유지하기 위한 아이디어의 구현에도 불구하고, 누구도 자연의 변덕으로부터 면역되지 않습니다. 며칠 동안 흐린 하늘로 인해 전력 생산량이 크게 감소하지만 인구와 기업에는 중단 없는 공급이 필요합니다.

태양광 발전소 건설은 결코 값싼 즐거움이 아닙니다. 이는 디자인에 희귀한 요소를 사용해야 하기 때문입니다. 화력 발전소와 원자력 발전소가 작동 중일 때 모든 국가가 덜 강력한 발전소에 예산을 낭비할 준비가 되어 있는 것은 아닙니다.

이러한 설치를 위해서는 넓은 면적이 필요하며 일사량이 충분한 장소에 설치해야 합니다.

러시아에서는 태양에너지가 어떻게 개발되나요?

불행히도 우리나라는 여전히 석탄, 가스, 석유를 최고 속도로 태우고 있으며 러시아는 확실히 대체 에너지로 완전히 전환하는 마지막 국가 중 하나가 될 것입니다.

현재까지 태양광 발전은 러시아 연방 에너지 균형의 0.03%만을 차지합니다.. 비교하자면, 독일에서는 이 수치가 20%가 넘습니다. 민간 기업가들은 우리나라에서 가스가 훨씬 저렴하기 때문에 투자 회수 기간이 길고 수익성이 높지 않기 때문에 태양 에너지 투자에 관심이 없습니다.

경제적으로 발전한 모스크바와 레닌그라드 지역에서는 태양 활동이 낮은 수준입니다. 그곳에서는 태양광 발전소를 건설하는 것이 전혀 실용적이지 않습니다. 그러나 남부 지역은 매우 유망합니다.

수년 동안 태양 에너지와 그 발전 전망에 대한 논쟁과 토론이있었습니다. 대부분의 사람들은 태양에너지를 미래의 에너지, 인류의 희망으로 여깁니다. 많은 기업들이 태양광 발전소 건설에 막대한 투자를 하고 있습니다. 전 세계 많은 국가에서는 태양에너지를 전통적인 에너지원의 주요 대안으로 간주하여 개발에 노력하고 있습니다. 햇볕이 잘 드는 나라와는 거리가 먼 독일은 이 분야에서 세계적인 리더가 되었습니다. 독일 SPP의 총 용량은 해마다 증가하고 있습니다. 그들은 또한 중국의 태양에너지 분야 개발에도 진지하게 참여하고 있습니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)의 낙관적인 전망에 따르면, 태양광 발전소는 2050년까지 전 세계 전력의 최대 20~25%를 생산할 수 있을 것으로 예상됩니다.
태양광 발전소에 대한 전망에 대한 또 다른 관점은 태양광 패널과 배터리 시스템을 제조하는 데 필요한 비용이 태양광 발전소에서 생산되는 전기로 얻는 이익보다 몇 배나 높다는 사실에 근거합니다. 이 입장을 반대하는 사람들은 그 반대가 사실이라고 주장합니다. 현대 태양광 패널은 새로운 자본 투자 없이 수십 년 또는 수백 년 동안 작동할 수 있으며, 이를 통해 생산되는 총 에너지는 무한대에 달합니다. 그렇기 때문에 장기적으로 태양 에너지를 사용하여 얻은 전기는 수익성이 있을 뿐만 아니라 매우 수익성이 높습니다.
진실은 어디에 있습니까? 사랑하는 독자 여러분, 이것을 함께 알아 내려고 노력합시다. 우리는 태양 에너지 분야의 현대적인 접근 방식과 현재까지 이미 구현된 가장 독창적인 아이디어 중 일부를 살펴볼 것입니다. 우리는 현재 작동 중인 태양광 패널의 효율성을 확립하고 오늘날 이 효율성이 왜 매우 낮은지 이해하려고 노력할 것입니다.

러시아 태양광 패널의 효율성
현대 연구에 따르면 태양 에너지는 1평방미터당 약 1367와트(태양 상수)입니다. 적도에서는 1020와트만이 대기를 통해 지구에 도달합니다. 러시아 영토에서는 태양광 발전소(현재 태양전지 효율이 16%인 경우)의 도움으로 평균적으로 평방 미터당 163.2와트를 얻을 수 있습니다.
기상 조건, 낮과 밤의 길이, 태양광 패널 설치 유형(태양광 배터리의 효율성은 고려되지 않음)을 고려합니다.
모스크바에 1평방킬로미터의 태양광 패널이 40도 각도(모스크바에 최적)로 설치되면 연간 발전량은 1173 * 0.16 = 187.6GWh가 됩니다. kW/h당 전기 가격이 3루블인 경우 생성된 전기의 조건부 비용은 5억 6,100만 루블입니다.

태양을 이용하여 전기를 생산하는 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

태양열 발전소
이러한 태양광 발전소의 거대한 거울은 회전하면서 태양을 포착하여 수집기에 반사시킵니다. 이러한 발전소의 작동 원리는 가스 피스톤 스털링 엔진을 사용하거나 물을 가열하는 등을 통해 태양의 열에너지를 열역학 기계의 기계적 전기로 변환하는 것에 기초합니다.

일례로, 전능하신 Google이 투자한 Ivanpah 발전소(용량 392MW)를 생각해 보세요. 캘리포니아 모하비 사막에 위치한 태양광 발전소 건설에 20억 달러 이상이 투자되었습니다. 설치된 태양광 발전소 용량 1kW에 5,612달러가 지출되었습니다. 많은 사람들은 이러한 비용이 석탄 발전소 건설 비용보다 높지만 원자력 발전소 건설 비용보다 훨씬 저렴하다고 생각합니다. 하지만 그렇습니까? 첫째, 원자력 발전소의 비용은 설치 용량 kW당 $2,000~$4,000이며, 이는 Ivanpah 건설에 들어간 비용보다 저렴합니다. 둘째, 태양광발전소의 연간 발전량은 1079GWh로, 연간 평균 발전용량은 123.1MW이다. 또한, 태양광 발전소는 낮에만 태양 에너지를 생산할 수 있습니다. 따라서 태양광 발전소를 건설하는 데 드는 "평균" 비용은 1kW당 17,870달러에 달하며 이는 상당한 비용입니다. 아마도 비용이 더 많이 드는 유일한 방법은 우주에서 전기를 생산하는 것일 것입니다. 예를 들어 가스로 운영되는 기존 발전소를 건설하는 비용은 20-40배 저렴합니다. 더욱이, 태양광 발전소와는 달리 이러한 발전소는 태양이 빛나는 시간뿐만 아니라 필요할 때 전력을 생산하면서 지속적으로 작동할 수 있습니다.
그러나 우리는 현대 태양열 발전소가 낮 시간 내내 가열된 대량의 냉각수를 사용하여 24시간 내내 전기를 생산할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그들은 단지 이러한 역을 건설하는 데 드는 비용을 너무 많이 광고하지 않으려고 노력합니다. 아마도 그 비용이 상당하기 때문일 것입니다. 그리고 태양광 발전소의 설계 및 건설 비용, 특히 양수발전소 건설 비용에 배터리를 포함한다면 그 금액은 환상적인 비율로 증가할 것입니다.

실리콘 태양전지
오늘날 태양광 발전소의 운영에는 대면적 반도체 다이오드인 반도체 광전지가 사용됩니다. pn 접합으로 날아가는 광양자는 전자-정공 쌍을 생성하고, 포토다이오드 출력에서 ​​전압 강하(약 0.5V)가 생성됩니다.
실리콘 태양전지의 효율은 약 16%이다. 효율성이 왜 이렇게 낮나요? 전자-정공 쌍을 형성하려면 일정량의 에너지가 필요합니다. 도착하는 광양자의 에너지가 낮으면 쌍 생성이 발생하지 않습니다. 이 경우, 광양자는 일반 유리를 통과하는 것처럼 단순히 실리콘을 통과합니다. 이것이 바로 실리콘이 1.2 마이크론 이상의 적외선에 투명한 이유입니다. 생성에 필요한 것보다 더 많은 에너지(녹색광)를 가진 광 양자가 도착하면 쌍이 형성되지만 초과 에너지는 아무데도 가지 않을 것입니다. 청색광과 자외선(에너지가 매우 높음)에서 양자는 pn 접합의 깊이에 도달할 시간이 없을 수 있습니다.

태양전지 표면에 햇빛이 반사되는 것을 방지하기 위해 특수 반사 방지 코팅이 적용되어 있습니다. (사진 렌즈 렌즈에도 동일한 코팅이 적용됩니다.) 표면 질감이 고르지 않게 만들어졌습니다(빗 모양). 이 경우, 표면에서 한 번 반사된 광속이 다시 돌아옵니다.
전자-정공 쌍을 생성하는 데 필요한 다양한 에너지와 다양한 반도체를 기반으로 하는 광전지를 결합하면 광전지의 효율이 높아집니다. 3단 실리콘 태양전지의 경우 44% 이상의 효율이 달성됩니다. 3단 포토셀의 작동 원리는 청색광을 효과적으로 흡수하고 적색광과 녹색광을 투과시키는 포토셀이 먼저 설치된다는 사실에 기초합니다. 두 번째 광전지는 녹색을 흡수하고, 세 번째 광전지는 IR을 흡수합니다. 그러나 오늘날 3단 광전지는 매우 비싸기 때문에 저렴한 단일 스테이지 광전지가 널리 사용되며 가격으로 인해 와트/달러 측면에서 3단 광전지보다 앞서 있습니다.
중국은 실리콘 태양전지 생산을 엄청난 속도로 개발하고 있으며, 이로 인해 1와트의 비용이 감소하고 있습니다. 중국에서는 와트당 약 0.5달러입니다.
실리콘 태양전지의 주요 유형은 다음과 같습니다.
단결정
다결정
가격이 더 비싼 단결정 태양전지의 효율은 다결정 태양전지보다 약간 더 높다(단 1%). 오늘날 다결정 실리콘 태양전지는 생성된 전기 1와트당 가장 저렴한 비용을 제공합니다.
실리콘 태양전지는 영원히 지속되지 않습니다. 공격적인 환경에서 20년 이상 작동하면 가장 진보된 장치는 원래 출력의 최대 15%를 잃습니다. 앞으로는 태양광 패널의 성능 저하가 둔화될 것이라고 믿을 만한 이유가 있습니다.

실리콘 광전지 및 포물선 거울
전 세계의 발명가들은 태양광 발전소의 경제적 수익성을 높이기 위해 가능한 모든 노력을 기울이고 있습니다. 예를 들어, 효율적인 소형 실리콘 태양전지와 포물선형 거울(집중형 광전지)을 사용하면 16이 아닌 40%의 효율을 달성할 수 있으며 거울은 태양전지보다 훨씬 저렴합니다. 그러나 태양을 추적하려면 신뢰할 수 있는 역학이 필요합니다. 거대한 미러 턴테이블은 강력한 돌풍과 공격적인 환경 요인으로부터 안정적으로 강화되고 보호되어야 합니다. 두 번째 문제는 포물면 거울이 산란된 빛을 집중시킬 수 없다는 것입니다. 얇은 구름 뒤에도 해가 지면 포물선 시스템을 사용한 에너지 생산은 0으로 떨어집니다. 이러한 조건에서 기존 태양광 패널은 열 에너지 생산량을 심각하게 감소시키지만 0이 되지는 않습니다. 포물면 거울이 있는 태양광 패널은 설치 비용과 유지 관리 비용이 너무 많이 듭니다.

지붕 위의 둥근 태양전지
미국 회사인 Solyndra는 정부의 지원을 받아 둥근 모양의 태양전지를 설계했습니다. 그들은 흰색으로 칠해진 지붕 위에 설치되었습니다. 유리관 위에 전도성 층(Solyndra의 경우 구리 인듐 갈륨 (디)셀레나이드를 사용함)을 스퍼터링하여 둥근 모양의 태양전지를 만들었습니다. 원형 배터리의 실제 효율은 약 8.5%로 저가형 실리콘 배터리보다 낮았다. 정부로부터 거액의 대출 보증을 받았던 솔린드라는 파산했다. 미국 경제는 처음부터 경제적 효율성이 매우 의심스러운 기술에 상당한 돈을 투자했습니다. 비효율적인 기술에 대한 “성공적인” 로비 활동은 러시아만의 노하우가 아닙니다.

태양에너지의 가장 큰 문제점!
태양광 발전소는 낮에 전기를 생산하는 반면, 정확히 저녁 시간에는 막대한 전기 수요가 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 이는 배터리가 없으면 태양광 발전소가 효과적이지 않다는 것을 의미합니다. 전력 소비가 가장 많은 저녁 시간에는 대체(전통적인) 전력 공급원을 사용해야 합니다. 낮에는 일부 기존 발전소를 꺼야 하며, 일부는 악천후에 대비해 뜨거운 상태로 유지해야 합니다. 태양광 발전소 위에 구름이 걸려 있으면 백업을 통해 누락된 전력을 공급해야 합니다. 결과적으로 기존 발전 용량은 예비 상태에 머물고 이익을 잃습니다.

또 다른 방법이 있습니다. 이는 아프리카에서 유럽으로 전기를 전송하는 Desertec 프로젝트에 반영됩니다. 전력선의 도움으로 저녁 전력 소비가 최고조에 달할 때, 현재 맑은 날이 가장 높은 지역에 위치한 태양광 발전소에서 전기를 송전하는 것이 가능합니다. 그러나 이 방법은 초전도체로 전환하기 전에 막대한 재정적 비용과 여러 국가 간의 온갖 조정이 필요합니다.

배터리 사용
우리는 태양전지가 생산하는 1와트의 평균 비용이 0.5달러라는 것을 알아냈습니다. 낮(8시간) 동안 배터리는 8Wh 이내에서 발전할 수 있습니다. 이 에너지는 저녁 전력 소비가 최고조에 달할 때까지 저장되어야 합니다.
중국에서 개발된 리튬 배터리의 가격은 Wh당 약 0.4달러이므로, 와트당 0.5달러의 태양전지에는 배터리 자체 가격의 6배인 3.2달러의 배터리가 필요합니다. 리튬 배터리가 최대 2000회의 충전-방전 주기(3~6년)를 위해 설계되었다는 점을 고려하면 리튬 배터리가 매우 비싼 솔루션이라는 결론을 내릴 수 있습니다.
가장 저렴한 배터리는 납산 배터리입니다. 가장 환경 친화적인 시스템과는 거리가 먼 이들 시스템의 도매 가격은 Wh당 약 $0.08입니다. 리튬 배터리와 같은 납축 배터리는 3~6년 동안 작동하도록 설계되었습니다. 납축전지의 효율은 75%이다. 이 배터리는 충전-방전 주기 동안 에너지의 1/4을 잃습니다. 일일 태양에너지 생산량을 유지하려면 납축 배터리를 $0.64에 구입해야 합니다. 이는 배터리 자체 비용보다 더 많은 것을 알 수 있습니다.
양수식 발전소는 현대 태양광 발전소를 위해 개발되었습니다. 낮 시간에는 물이 펌핑되고 ​​밤에는 일반 수력 발전소처럼 작동합니다. 그러나 이러한 발전소(90% 효율성)를 건설하는 것은 항상 가능한 것은 아니며 극도로 비용이 많이 듭니다.
우리는 실망스러운 결론을 내릴 수 있습니다. 오늘날 배터리는 태양광 발전소 자체보다 더 비쌉니다. 대형 태양광 발전소에는 제공되지 않습니다. 대규모 태양광 발전소에서는 전기가 생산되면 이를 배전망에 판매합니다. 저녁과 밤에는 기존 발전소에서 전기를 생산합니다.

태양 에너지 - 오늘 가격은 얼마입니까?
예를 들어, 태양 에너지 사용에 있어서 세계 선두인 독일을 생각해 보십시오. 생성된 태양 에너지 1킬로와트(낮에도 마찬가지이지만 그러한 전기는 더 저렴함)는 이 나라에서 kWh당 12~17.45유로센트의 가격으로 구매됩니다. 독일의 가스 발전소는 아직 건설 중이거나 운영 중이거나 예비비가 높기 때문에 이 나라의 태양광 발전소는 실제로 러시아 가스를 절약하는 데 도움이 됩니다.
현재 러시아 가스 가격은 천 입방미터당 450달러입니다. 이 가스량(발전 효율 40%)에서 약 4.32GW의 전기를 생산할 수 있습니다. 결과적으로, 태양에서 생성된 1kWh의 전기에 대해 러시아 가스는 0.104달러 또는 7.87유로센트를 절약합니다. 규제되지 않은 태양광 발전의 공정 비용은 다음과 같습니다. 따라서 독일의 태양에너지는 현재 국가에서 50%의 보조금을 받고 있습니다. 그러나 독일은 태양으로부터 전기를 생산하는 비용을 빠르게 줄이고 있다는 점에 유의해야 합니다.

결론을 도출하다
오늘날 가장 경제적인 태양에너지 전기(1와트당 0.5달러)는 태양광 다결정 배터리를 사용하여 얻습니다. 태양 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 다른 모든 방법은 훨씬 더 비쌉니다.
태양에너지의 핵심 문제는 여전히 태양전지판의 효율도, 가격도, 이론적으로 무한대인 EROEI도 아니다. 주요 문제는 낮에 얻은 태양 에너지를 생산하는 비용을 줄이고 이 에너지를 저녁 피크 소비를 위해 절약하는 것입니다. 실제로 현재 서비스 수명이 3~6년인 배터리 시스템은 태양광 패널 자체보다 몇 배 더 비쌉니다.
오늘날 상당한 규모의 태양광 발전은 낮 동안 전통적인 화석 연료의 작은 부분을 절약하는 방법으로만 간주됩니다. 태양 에너지는 아직 에너지 소비가 가장 많은 저녁 시간대의 부하를 완전히 감당할 수 없으며 낮 시간 동안 예비로 대기해야 하는 원자력 발전소, 석탄, 가스 및 수력 발전소의 수를 줄여 상당한 에너지 소비를 감당해야 합니다. 저녁에 에너지 부하.
관세 강화로 인해(예를 들어, 수소 및 알루미늄 생산업체가 주간에 전기분해 생산을 가동하는 것이 수익성이 있게 됨), 전력 소비의 피크가 주간 시간으로 이동한다면, 태양 에너지는 더욱 심각해질 것입니다. 발전 전망.
‘규제되지 않은’ 태양광발전 비용은 필요할 때 언제든지 자유롭게 생산할 수 있는 기존 발전소에서 전기를 생산하는 비용과 비교할 수 없다.
태양광 발전 비용은 이를 통해 절약되는 화석 연료 비용을 초과해서는 안 됩니다. 예를 들어 독일의 가스 가격이 450달러라면 이 국가의 태양광 발전 가격은 킬로와트시당 0.1달러를 초과해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 이 국가의 태양 에너지는 수익성이 없습니다. 화석 연료가 저렴하고 쉽게 이용 가능한 한, 태양광 발전은 경제적으로 실행 가능하지 않습니다.
현재 태양 에너지와 값비싼 태양 전지 시스템의 사용은 전력망에 연결할 수 있는 다른 옵션이 없는 지역과 현장에서만 경제적으로 실현 가능합니다. 예를 들어, 외로운 원격 셀룰러 스테이션에서.
그러나 태양 에너지를 고려할 때 낙관론을 불러일으키는 다음과 같은 중요한 요소를 잊지 마십시오.
1. 화석연료의 매장량이 감소함에 따라 화석연료의 가격은 꾸준히 상승하고 있습니다.
2. 합리적인 정부 정책은 태양광 발전소의 활용을 더욱 수익성 있게 만듭니다.
3. 진전이 멈추지 않습니다! 태양광 발전소의 효율성이 증가하고 있으며, 전기 생산 및 저장 분야에서 새로운 기술이 개발되고 있습니다.

따라서 저는 3~5년 안에 이 에너지 부문에 대해 훨씬 더 긍정적인 리뷰를 작성할 수 있을 것이라고 믿고 싶습니다!

태양 에너지의 전망에 대한 모든 의견은 "잘했어요, 우리는 석유만 태울 뿐입니다"와 "EROEI! 태양 전지판을 생산하려면 생산하는 것보다 더 많은 에너지가 필요합니다!"라는 두 가지 범주로 나뉩니다.

예리한 독자라면 아마도 이렇게 생각할 것입니다. 어떻게 이것이 생산에 필요한 것보다 적게 생산하는가? 그는 그것을 설치했습니다. 작동하고 죽을 요구하지 않으며 10년, 50년, 100년 동안 생산됩니다. 즉, 생산된 총 에너지는 무한정과 동일하며 어떤 건설 비용에서도 수익성이 있어야 합니다...

상황이 실제로 어떤지, 태양광 발전에 대한 접근 방식은 무엇인지, 태양 전지의 효율성을 제한하는 것은 무엇인지, 이미 구현된 뛰어난 아이디어는 무엇인지, 태양 에너지가 적극적으로 세계를 장악하지 못하는 이유는 아래를 참조하세요.

우리는 태양으로부터 얼마나 많은 에너지를 얻나요?

1평방미터당 1367와트의 에너지가 태양에서 나옵니다(태양 상수). 약 1020와트가 대기(적도)를 통해 지구에 도달합니다. 태양전지 효율이 16%라면 평방미터당 최대 163.2와트의 전기를 받을 수 있습니다. 그러나 날씨가 있고 태양이 정점에 있지 않으며 때로는 밤이 있습니다 (길이가 다양함). 이 모든 것을 어떻게 계산합니까?

연간 일사량은 태양전지 설치 유형(지면과 평행, 최적의 각도, 태양 추적) 등 이 모든 것을 고려하여 연간 평균 얼마나 많은 전기를 생산할 수 있는지에 대한 아이디어를 제공합니다. (kWh/m2 단위, 태양전지 효율 제외):

저것들. 1km2의 태양광 패널을 모스크바의 최적 각도(40.0°)에 설치하면 1년에 1173 * 0.16 = 187.6GWh를 생성할 수 있습니다. kW/h당 3루블의 가격으로 생성된 에너지의 _기존_ 비용은 5억 6100만 루블이 됩니다. 조건부인 이유는 아래에서 알아 보겠습니다.

태양으로부터 에너지를 얻는 기본 접근법

태양열 발전소

회전 거울의 거대한 필드는 태양을 태양열 집열기에 반사합니다. 여기서 열은 스털링 엔진에 의해 전기로 변환되거나 물을 가열한 다음 화력 발전소에서와 같은 일반 증기 터빈에 의해 변환됩니다. 효율성 - 20-30%.

선형 포물선 거울을 사용하는 옵션도 있습니다(한 축만 회전하면 됩니다).

요구 가격은 얼마입니까? 구글이 간접 투자한 아이반파 발전소(392MW)를 보면 건설 비용은 22억 달러, 설치 용량 kW당 5612달러다. 위키피디아에는 비록 석탄발전소보다는 비싸지만 원자력발전소보다는 저렴할 것이라고 유쾌하게 적고 있습니다.

그러나 여기에는 몇 가지 미묘한 차이가 있습니다. 원자력 발전소에서 1kW의 설치 용량은 실제로 $2000-4000(건설하는 사람에 따라 다름)의 비용이 듭니다. Ivanpah는 실제로 이미 원자력 발전소보다 더 비쌉니다. 그러면 연간 발전량 추정치인 1079GWh를 1년의 시간수로 나누면 연간 평균 발전량은 123.1MW가 됩니다. (결국 우리 발전소는 낮에만 전력을 생산합니다.) .

이로 인해 "평균" 건설 비용은 $17,871/kW가 되는데, 이는 단지 비싸기만 한 것이 아니라 환상적으로 비쌉니다. 아마도 우주에서 전기를 생산하는 것이 더 비쌀 것입니다. 기존 가스 발전소의 비용은 500~1000$/kW입니다. V 18~36배 저렴, 그들은 항상 작동하지만 운이 좋지는 않습니다.

그리고 마지막으로 건설 비용에는 배터리가 전혀 포함되지 않습니다. 배터리(자세한 내용은 아래 참조)를 추가하거나 양수 발전소를 건설하는 경우 비용이 엄청나게 들게 됩니다.

태양열 발전소는 하루에 가열되는 대량의 냉각수를 사용하여 24시간 내내 전기를 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 그러한 방송국도 있지만 누구에게도 겁을주지 않기 위해 비용을 기록하지 않으려 고 노력합니다.

반도체 광전지(광전지, PV) - 아이디어는 매우 간단합니다. 우리는 대면적 반도체 다이오드를 사용합니다. 광양자가 pn 접합으로 날아가면 전자-정공 쌍이 생성되어 이 다이오드 단자에 전압 강하가 발생합니다(실리콘 광전지의 경우 약 0.5V).

실리콘 태양전지의 효율은 약 16%이다. 왜 그렇게 소수입니까?

전자-정공 쌍을 형성하려면 그 이상도 그 이하도 아닌 일정량의 에너지가 필요합니다. 빛 양자가 필요한 것보다 적은 에너지로 도착하면 쌍을 생성할 수 없으며 유리를 통과하는 것처럼 실리콘을 통과합니다(실리콘은 1.2 마이크론 이상의 적외선에 투명하기 때문입니다). 필요한 것보다 더 많은 에너지(녹색광 이하)를 가진 빛의 양자가 도착하면 한 쌍이 생성되지만 초과 에너지는 손실됩니다. 에너지가 훨씬 더 높으면(청색 및 자외선) 양자가 pn 접합의 깊이에 도달할 시간이 없을 수도 있습니다.

또한 빛이 표면에서 반사될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 표면에 반사 방지 코팅을 적용하고(사진 렌즈의 렌즈와 같이) 표면을 빗 형태로 만들 수 있습니다(그런 다음 첫 번째 반사는 빛에 또 다른 기회를 갖게 됩니다).

여러 개의 서로 다른 광전지를 결합하여(다른 반도체를 기반으로 하고 이에 따라 전자-정공 쌍을 생성하는 데 필요한 에너지가 다름) 광전지의 효율을 16% 이상 높일 수 있습니다. 먼저 청색광을 효과적으로 흡수하고 투과시키는 광전지를 넣습니다. 녹색, 빨간색 및 IR, 녹색, 마지막으로 빨간색 및 IR. 44% 이상의 효율성 지표를 달성하는 것은 이러한 3단계 요소에 있습니다.

불행하게도 3단계 광전지는 매우 비싼 것으로 밝혀졌으며 현재는 일반 저렴한 단일 단계 실리콘 광전지가 지배하고 있습니다. 이는 와트/$ 측면에서 선두를 차지하는 가격이 매우 낮기 때문입니다. 실리콘 광전지의 와트는 중국에 최대 0.5$/Watt의 거대한 생산 시설이 도입되면서 감소했습니다(즉, 500달러에 1000와트 태양전지를 구입할 수 있음).

실리콘 요소의 주요 유형은 단결정(더 비싸고 효율성이 약간 높음)과 다결정(생산 비용이 저렴하고 효율성이 말 그대로 1% 낮음)입니다. 현재 생산 전력 1W의 최저 비용을 제공하는 것은 다결정 태양 전지판입니다.

문제 중 하나는 태양광 패널이 영원히 지속되지 않는다는 것입니다. 먼지와 오물(비와 바람이 있기를 바랍니다)을 고려하지 않더라도 20년 동안 작동하면 광분해로 인해 최고의 실리콘 요소는 최대 15%의 전력을 잃습니다. 아마도 성능 저하가 더 느려질 수도 있지만 여전히 고려해야 할 사항입니다.

이제 경제적 효율성을 높이기 위한 주요 시도를 살펴보겠습니다.

작고 매우 효율적인 광전지와 포물선 거울을 사용합시다
이것을 집중형 태양전지라고 합니다. 아이디어는 원칙적으로 나쁘지 않습니다. 거울은 태양 전지보다 저렴하고 효율성은 16이 아닌 40%가 될 수 있습니다... 유일한 문제는 이제 태양을 추적하기 위해 (신뢰할 수 없는) 역학이 필요하다는 것입니다. 턴테이블은 돌풍을 견딜 수 있을 만큼 튼튼해야 합니다. 또 다른 문제는 태양이 너무 촘촘하지 않은 구름 뒤로 지는 경우입니다. 에너지 생산량이 0으로 떨어지기 때문입니다. 포물선형 거울은 산란된 빛의 초점을 맞출 수 없습니다(기존 태양광 패널의 경우 출력은 확실히 떨어지지만 0은 아닙니다).

실리콘 태양전지 가격이 하락함에 따라 이 접근 방식은 너무 비싸다는 것이 입증되었습니다(설치 비용 및 유지 관리 측면 모두에서).

태양전지를 둥글게 만들어서 지붕에 올려놓고 지붕을 흰색으로 칠해보자
버락 오바마의 선동으로 미국 에너지부로부터 5억 3,500만 달러의 대출에 대한 정부 보증을 받고 갑자기 파산을 선언한 현재 악명 높은 Solyndra 회사에 의해 이러한 일이 이루어졌습니다. 둥근 태양전지는 유리관 위에 반도체 층(이 경우 구리 인듐 갈륨 (디)셀레나이드)을 스퍼터링하여 만들어졌습니다. 태양전지의 효율은 8.5%였다(그렇다. 단순하고 값싼 실리콘보다 더 나빴다).

적절한 로비를 통해 미국 자본주의가 어떻게 근본적으로 비효율적인 기술에 막대한 자원을 관성적으로 펌핑할 수 있는지 보여주는 놀라운 예입니다. 작업 결과에 따르면 아무도 투옥되지 않았습니다.

저녁 식사용 로드 스푼

이제 끊임없는 기술 개선의 폭동 끝에 우리는 슬픈 역사의 페이지를 열었습니다. 태양광 발전소는 낮 동안 전기를 생산하지만 저녁에 가장 필요한 전력은 다음과 같습니다.

즉, 배터리가 없으면 전력 소비가 가장 많은 저녁 시간에 발전소를 건설해야 하며 낮에는 일부는 꺼야 하고 일부는 뜨거운 예비 상태로 유지해야 합니다. 태양광 발전소를 건설하면 손실된 태양광 발전량을 즉시 대체할 수 있습니다.

우리가 태양광 발전소에서 전기를 생산할 때 정규 가격으로 전기를 구매하도록 의무화한다면 실제로는 낮 동안 유휴 상태로 유지되어야 하는 기존 고전적 발전 용량의 이익을 예비로 재분배하는 것으로 나타났습니다. 태양의 것.

흥미로운 옵션도 있습니다. 어딘가에 저녁 소비 최고조가 있다면 지구상 어딘가에서는 하루의 최고점입니다. 거기에 태양광 발전소를 짓고 전력선을 통해 전기를 전달할 수도 있겠죠? 이는 가능하지만 약 5~8,000km 거리의 ​​에너지 전송이 필요하며, 이를 위해서는 막대한 자본 지출(적어도 초전도체로 전환할 때까지)과 여러 국가의 승인이 필요합니다. Desertec 프로젝트는 대략 이 방향으로 발전했습니다. 즉, 아프리카에서의 생성, 유럽으로의 전송입니다.

배터리

따라서 1W 태양전지의 가격은 0.5달러입니다. 낮에는 8Wh의 전기를 생산합니다(8시간 동안 햇빛을 받을 때). 이 에너지가 가장 필요할 저녁까지 어떻게 에너지를 절약할 수 있습니까?

중국 리튬 배터리의 가격은 각각 Wh당 약 $0.4이며, 1W의 태양전지(가격은 $0.5)에 대해 $3.2 상당의 배터리가 필요합니다. 배터리는 태양전지보다 6배 더 비싼 것으로 밝혀졌습니다! 또한 1000~2000회 충전-방전 주기 후에는 배터리를 교체해야 하며 이는 3~6년만 사용할 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 더 저렴한 배터리가 있나요?

가장 저렴한 것은 납산(자연적으로 "친환경"과는 거리가 멀음)이며 도매 가격은 각각 Wh당 0.08달러입니다. 일일 출력을 유지하려면 0.64달러 상당의 배터리가 필요하며 이는 다시 태양광 패널 자체 비용보다 높습니다. . 납 배터리도 이 모드에서 3~6년 동안 사용하면 빨리 소모됩니다. 게다가, 납축전지의 효율은 75%입니다(즉, 충전-방전 주기에서 에너지의 4분의 1이 손실됩니다).

양수 발전소 옵션도 있습니다(낮에는 펌프로 물을 펌핑하고 밤에는 일반 수력 발전소처럼 작동합니다). 그러나 건설 비용도 비싸고 모든 곳에서 가능하지는 않습니다(효율성 - 최대 90%).

태양광발전소 자체에 비해 배터리 가격이 비싸기 때문에 대형 발전소에서는 이를 제공하지 않고, 밤과 저녁에는 재래식 발전소에 의존해 발전되는 즉시 전력을 배전망에 판매한다.

규제되지 않은 태양광 발전의 적정 가격은 얼마입니까?

예를 들어, 독일을 태양에너지 개발의 선두주자로 생각해 보겠습니다. 그곳의 태양광 발전소에서 생성된 각 kW는 일일 최소 소비량에서 생성되는 양에 관계없이 kWh당 12.08-17.45유로센트로 구매됩니다. 이를 통해 그들이 달성하는 것은 러시아 가스를 절약하는 것뿐입니다. 왜냐하면... 가스 발전소는 여전히 건설되고 예비 상태로 유지되어야 합니다(그리고 급여, 대출, 유지 관리 등 기타 모든 비용은 동일하게 유지됩니다).

경제적 관점에서 볼 때, 태양광 발전소는 가스 발전소의 연료를 절약한 만큼만 받는 것이 공정할 것입니다.

러시아 가스 가격이 1,000m3당 450달러라고 가정해 보겠습니다. 이 양에서 각각 39,000 GJ ≒10.8*0.4 GWh ≒ 4.32 GWh의 전기(발전 효율 40%)를 생성할 수 있으며, 1kWh의 태양열에 대해 러시아 가스를 $0.104 = 7.87 유로센트 절약할 수 있습니다. 이것이 바로 규제되지 않은 태양광 발전의 공정한 비용이 되어야 하는 것이며, 독일은 점차 이 수치를 향해 나아가고 있는 것으로 보이지만 현재 독일의 태양에너지는 50% 보조금을 받고 있습니다.

요약

다결정 태양광 패널은 약 0.5$/Watt로 가장 저렴한 태양광 전기를 제공하며, 다른 방법은 훨씬 더 비쌉니다.

태양 에너지의 문제는 태양 전지의 효율성, EROEI(이론적으로는 실제로 무한함) 및 가격이 아니라 생성된 에너지가 저녁까지 저장하는 데 매우 비싸다는 사실입니다. 저것들. 가장 큰 문제는 배터리인데, 이는 이제 태양광 패널보다 가격이 비싸고 동시에 사용 수명도 짧습니다(3~6년).

현재 배터리가 없는 대규모 태양광 발전은 낮 동안 화석 연료의 일부를 절약하는 방법으로만 간주될 수 있으며 근본적으로 필요한 고전적 발전소(가스, 석탄, 원자력 발전소, 수력) - 낮에는 여전히 예비 상태로 있어야 하며, 저녁 피크 소비 시간에는 부하를 완전히 떠맡아야 합니다.

미래에 (잔인한) 관세의 도움으로 소비의 정점을 그날로 옮길 수 있다면 태양광 발전소 건설이 더 합리적일 것입니다. 낮에만 알루미늄과 수소의 전기 분해 생산을 켜는 것이 수익성이 있습니다).

"규제되지 않은" 태양광 발전 비용은 기존 발전소의 발전 비용과 비교할 수 없습니다. 그들은 필요할 때가 아닌, 가능할 때 생산합니다. 규제되지 않은 태양열 전기의 공정 비용은 절약된 화석 연료 비용과 같아야 하며, 그 이상은 되어야 합니다. 가스의 경우 $450이면 태양 발전의 공정 가격은 1kWh당 $0.1보다 높지 않습니다(따라서 독일의 태양열 발전은 ~50% 보조금).

오늘날 "정직한" 태양 에너지(배터리 포함)는 네트워크에 연결할 가능성이 없는 원격 지역(예: 원격 외로운 셀룰러 기지국의 경우)에서만 경제적으로 정당화될 수 있습니다.

태양 에너지의 가장 큰 문제는 화석 연료가 여전히 너무 저렴하여 태양 에너지 발전을 경제적으로 실현할 수 없다는 것입니다.

필요한 양의 열과 전기를 생활 공간에 제공할 수 있게 하는 대체 에너지원은 구매, 설치 및 설치에 상당한 재정적 비용이 필요한 값싼 "즐거움"이 아닙니다.

자신의 손으로 태양열 발전기를 만드는 것은 훨씬 저렴하며 많은 가정 장인의 능력 내에 있습니다. 제조 공정의 모든 미묘한 차이를 명확하게 설명하는 지침을 살펴보겠습니다.

태양광 발전기는 태양 에너지를 전기로 직접 변환하는 광전지 반도체 소자의 복합체입니다.

광선에 의해 생성된 빛의 양자가 사진 건판에 부딪히면 작동 요소의 최종 원자 궤도에서 전자가 떨어져 나옵니다. 이 효과는 많은 자유 전자를 생성하여 지속적인 전류 흐름을 형성합니다.

자신의 손으로 태양광 발전기를 설치할 때 대규모 단지를 즉시 조립할 필요는 전혀 없습니다. 작은 단위로 시작하여 필요할 경우 나중에 볼륨을 늘릴 수 있습니다.

실리콘이 활물질로 사용됩니다. 이는 매우 효율적이며 정상 작동 시 20%, 양호한 조건에서는 최대 25%의 광전지 변환 효율을 제공합니다.

실리콘 광전지의 탁월한 효율성으로 인해 이를 기반으로 하는 발전기는 상대적으로 작은 부피로 높은 출력을 보장합니다. 1m 단위의 전력은 시간당 125W를 생산하며 이는 매우 인상적인 결과로 간주됩니다.

수동 화학 원소(붕소 또는 인)의 얇은 코팅이 실리콘 웨이퍼의 한 면에 적용됩니다. 햇빛에 강하게 노출되면 전자가 활발하게 방출되는 곳이 바로 이 표면입니다. 인 필름은 이들을 한 곳에 안전하게 고정하고 떨어져 나가지 않도록 합니다.

작업판 자체에는 금속 "트랙"이 있습니다. 그 위에 자유 전자가 생성되어 질서 있는 움직임, 즉 전류가 생성됩니다.

웨이퍼의 유일한 단점은 실리콘 자체를 정제하는 공정이 복잡하고 비용이 많이 든다는 점인데, 이러한 문제를 피하기 위해 갈륨, 카드뮴, 인듐 및 다양한 구리 화합물 형태의 대체 물질 사용을 적극적으로 모색하고 있습니다. 그러나 지금까지 실리콘 요소에 대한 실제 경쟁자는 없습니다.

일을 위해 무엇이 필요합니까?

집에서 발전기를 만들려면 다음 도구와 재료가 필요합니다.

• 햇빛을 에너지로 변환하는 모듈;
• 알루미늄 코너;
• 나무 칸막이;
• 마분지 시트;
• 실리콘 웨이퍼를 보호하기 위한 투명 요소(유리, 플렉시 유리, 플렉시 유리, 폴리카보네이트);
• 다양한 크기의 셀프 태핑 나사 및 나사;
• 1.5-2.5mm 두께의 고밀도 발포 고무;
• 고품질 실런트;
• 다이오드, 단자 및 전선;
• 드라이버 또는 드라이버 세트;
• 납땜 인두;
• 목재 및 금속용 쇠톱(또는 그라인더).

필요한 재료의 양은 계획된 발전기 크기에 따라 직접적으로 달라집니다. 대규모 작업에는 추가 비용이 수반되지만 어떤 경우에도 구매한 모듈보다 저렴합니다.

실리콘 웨이퍼의 보호 베이스는 유리, 플렉시글라스, 폴리카보네이트 또는 플렉시글라스로 만들 수 있습니다. 처음 세 가지 재료는 변환된 에너지의 손실을 최소화하지만 네 번째 재료는 광선을 훨씬 더 나쁘게 전달하고 전체 단지의 효율성을 크게 감소시킵니다.

조립된 장치의 최종 테스트에는 전류계가 사용됩니다. 이를 통해 설치의 실제 효율성을 기록할 수 있으며 실제 출력을 결정하는 데 도움이 됩니다.

올바른 유형의 포토컨버터를 선택하는 방법은 무엇입니까?

자신의 손으로 태양광 발전기를 만드는 활동은 태양광 실리콘 변환기 유형을 선택하는 것부터 시작됩니다. 이러한 구성 요소는 세 가지 유형으로 제공됩니다.

• 무정형;
• 단결정;
• 다결정.

각 옵션에는 고유한 장점과 단점이 있으며, 모든 시스템 구성 요소 구매에 할당된 자금 금액을 기준으로 옵션을 선택합니다.

비정질 변환기

비정질 모듈은 결정질 실리콘이 아닌 그 파생물(실란 또는 수소 실리콘)로 구성됩니다. 진공 상태에서 분사함으로써 고품질 금속 호일, 유리 또는 플라스틱에 얇은 층으로 도포됩니다.

완제품에는 퇴색되고 흐릿한 회색 색조가 있습니다. 표면에는 눈에 보이는 실리콘 결정이 관찰되지 않습니다. 이 요소의 가장 큰 장점은 저렴한 가격이지만 효율성은 6~10%로 매우 낮습니다.

실리콘으로 만든 비정질 태양전지는 유연성이 향상되고 높은 수준의 광 흡수(단결정 또는 다결정 태양전지보다 20배 더 높음)를 나타내며 흐린 날씨에도 훨씬 더 효율적으로 작동합니다.

다결정 변환기

다결정 태양전지는 실리콘 용융물을 매우 천천히 냉각시켜 생산됩니다. 생성된 제품은 풍부한 파란색으로 구별되며 서리 패턴을 연상시키는 명확하게 정의된 패턴의 표면을 가지며 약 14-18%의 효율을 나타냅니다.

더 높은 효율성 성능은 세부적인 경계로 전체 구조와 분리된 재료 내부에 존재하는 영역으로 인해 방해를 받습니다.

다결정 태양전지는 10년 동안만 작동하지만 이 기간 동안 효율은 떨어지지 않습니다. 그러나 단일 단지에 제품을 설치하려면 시트가 매우 단단하고 강력하고 안정적인 지지대가 필요하기 때문에 강력하고 견고한 기반을 사용해야 합니다.

단결정 변환기

단결정 모듈은 짙은 어두운 색상이 특징이며 고체 실리콘 결정으로 구성됩니다. 효율성은 다른 요소의 효율성을 초과하며 18-22%에 이릅니다(유리한 조건에서 최대 25%).

또 다른 장점은 제조업체에 따르면 25년이 넘는 인상적인 서비스 수명입니다. 그러나 장기간 사용하면 단결정의 효율이 감소하고 10~12년 후에는 광반환율이 13~17%를 넘지 않습니다.

단결정 모듈은 다른 유형의 장비보다 훨씬 비쌉니다. 인공적으로 성장한 실리콘 결정을 톱질하여 생산됩니다.

자신의 손으로 집에서 태양열 발전기를 만들려면 주로 다양한 크기의 다결정 및 단결정 판을 사용합니다. eBay나 Aliexpress를 포함한 인기 있는 온라인 상점에서 구매합니다.

광전지의 가치가 상당히 높기 때문에 많은 공급업체는 고객에게 그룹 B 제품, 즉 약간의 결함이 있지만 완전히 사용하기에 적합한 조각을 제공합니다. 가격은 표준가격과 40~60% 정도 차이가 나기 때문에 발전기를 조립하는데 드는 비용은 그리 비싸지 않은 합리적인 가격이다.

접시 프레임을 만드는 방법은 무엇입니까?

미래 발전기의 프레임을 만들기 위해 튼튼한 목재 칸막이 또는 알루미늄 모서리가 사용됩니다. 목재 버전은 후속 부패 및 박리를 방지하기 위해 추가 처리가 필요하기 때문에 덜 실용적인 것으로 간주됩니다.

나무 프레임이 작동 하중을 견디고 첫 비가 내린 후 썩지 않도록 하려면 목재를 습기로부터 보호하는 특수 성분을 함침시켜야 합니다.

알루미늄은 훨씬 더 매력적인 물리적 특성을 갖고 있으며, 그 가벼움으로 인해 장치를 설치할 지붕이나 기타 지지 구조물에 불필요한 응력을 가하지 않습니다.

또한 부식 방지 코팅으로 인해 금속은 녹슬지 않고 부패하지 않으며 습기를 흡수하지 않으며 공격적인 대기 현상의 영향을 쉽게 견뎌냅니다.

알루미늄 모서리로 프레임 구조를 만들려면 먼저 미래 패널의 크기를 결정하십시오. 표준 버전에서는 블록당 81mm x 150mm 크기의 광전지 36개가 사용됩니다.

올바른 후속 작업을 위해 조각 사이에 작은 간격(약 3-5mm)이 남습니다. 이 공간을 통해 우리는 대기 발현에 노출된 기본 매개변수의 변화를 고려할 수 있습니다. 결과적으로 공작물의 전체 크기는 83mm x 690mm이고 프레임 모서리 너비는 35mm입니다.

알루미늄 프로파일 프레임에 배치된 실리콘 웨이퍼는 거의 공장에서 만든 제품처럼 보입니다. 내구성이 뛰어나고 강한 프레임은 시스템에 완벽한 견고성을 제공하고 전체 구조에 높은 수준의 강성을 제공합니다.

치수를 결정한 후 필요한 조각을 모서리에서 잘라내고 패스너를 사용하여 프레임 프레임에 조립합니다. 실리콘 실런트 층이 구조물의 내부 표면에 도포되어 틈이나 공극이 없는지 확인합니다. 장착된 구조물의 무결성, 강도 및 내구성은 이에 따라 달라집니다.

보호용 투명 재료(반사 방지 코팅이 된 유리, 특수 매개변수가 있는 플렉시 유리 또는 폴리카보네이트)가 상단에 배치되고 하드웨어(프레임의 짧은 부분당 1개, 긴 부분당 2개, 본체 모서리에 4개)로 단단히 고정됩니다. 작업에는 적절한 직경의 드라이버와 나사를 사용하십시오. 마지막에는 투명한 표면에서 먼지와 작은 잔해물을 조심스럽게 청소합니다.

투명 요소 선택

생성기를 생성하기 위해 투명 요소를 선택하는 주요 기준은 다음과 같습니다.

• 적외선을 흡수하는 능력;
• 햇빛의 굴절 정도.

굴절률이 낮을수록 실리콘 웨이퍼의 효율성은 높아집니다.

플렉시글라스와 플렉시글라스는 빛 반사 계수가 가장 낮습니다. 폴리카보네이트도 최고의 성능과는 거리가 멀다. 가정용 태양광 시스템용 프레임 구조를 만들려면 가능하면 반사 방지 투명 유리나 필요한 열 보호 수준을 제공하는 결로 방지 코팅이 된 특수 유형의 폴리카보네이트를 사용하는 것이 좋습니다.

IR 복사 흡수 측면에서 가장 좋은 특성은 내구성이 뛰어난 열 흡수 플렉시글래스와 IR 흡수 옵션이 있는 유리입니다. 일반 유리의 경우 이 수치는 상당히 낮습니다. IR 흡수 효율은 실리콘 웨이퍼가 작동 중에 가열되는지 여부를 결정합니다.

가열이 최소화되면 광전지는 오랫동안 지속되고 안정적인 출력을 제공합니다. 플레이트가 과열되면 작동이 중단되고 시스템의 개별 부품이나 전체 단지가 급속히 고장날 수 있습니다.

실리콘 광전지 설치

설치 직전에 알루미늄 프레임에 놓인 보호 유리는 먼지를 잘 제거하고 알코올 함유 성분으로 탈지합니다.

구입한 광전지는 마킹 기판에 서로 3~5mm 떨어진 곳에 고르게 배치되고 전체 구조의 모서리가 표시됩니다. 그런 다음 발전기 조립 작업에서 가장 중요하고 노동 집약적 인 부분 인 요소 납땜을 시작합니다.

발전기의 작동 요소 납땜은 "+"가 외부의 트랙이고 "-"가 플레이트 아래쪽에 있는 채널인 방식에 따라 수행됩니다. 접점을 올바르게 연결하려면 먼저 플럭스(납땜산)와 납땜을 적용한 다음 위에서 아래로 엄격한 순서로 처리하십시오. 결국 모든 행은 서로 연결됩니다.

다음 단계는 광전지를 접착하는 것입니다. 이를 위해 각 실리콘 웨이퍼의 중앙에 약간의 실런트를 압착하고 결과 요소 체인을 바깥 쪽이 위로 향하게 뒤집어 이전에 적용된 표시에 따라 엄격하게 배치합니다. 손으로 플레이트를 가볍게 눌러 올바른 위치에 고정합니다. 그들은 재료를 손상시키거나 구부리지 않으려고 매우 조심스럽게 행동합니다.

가장자리를 따라 위치한 광전지의 접점은 "+" 및 "-"와 같이 별도의 버스(넓은 은도체)로 출력됩니다. 또한 컴플렉스에는 차단 다이오드가 장착되어 있습니다. 접점에 연결함으로써 야간에 프레임 구조를 통해 배터리가 방전되는 것을 방지합니다.

프레임 하단에는 드릴로 구멍을 뚫어 와이어를 꺼냅니다. 처짐을 방지하려면 실리콘 실런트를 사용하십시오.

설치된 장치를 테스트하는 방법은 무엇입니까?

조립된 발전기를 최종적으로 밀봉하기 전에 납땜 공정 중 잠재적인 오작동을 식별하기 위해 테스트를 거쳐야 합니다. 가장 합리적인 옵션은 납땜된 각 행을 개별적으로 확인하는 것입니다. 이렇게 하면 접점이 잘못 연결되어 재처리가 필요한 위치가 즉시 명확해집니다.

테스트를 수행하려면 가정용 전류계를 사용하십시오. 측정은 구름이 없는 화창한 날 점심시간(오후 1시부터 3시)에 수행됩니다. 구조물은 마당에 배치되며 적절한 경사각으로 설치됩니다.

가정용 전류계는 실제 전류를 측정하는 데 도움이 됩니다. 판독값을 바탕으로 장착된 태양계의 성능 수준을 결정하고 실리콘 광전지 연결 순서의 위반 사항을 식별할 수 있습니다.

전류계를 태양전지의 출력 접점에 연결하고 단락 전류를 측정합니다. 장치에 4.5A 이상의 결과가 표시되면 시스템이 완전히 올바른 것이며 모든 연결이 명확하고 올바르게 납땜된 것입니다. 테스터 디스플레이에 나타나는 낮은 데이터는 추적하고 다시 납땜해야 하는 위반 사항을 나타냅니다.

전통적으로 약간의 결함이 있는 광전지(그룹 B)로 만든 DIY 태양광 발전기는 테스트에서 5~10암페어의 수치를 보여줍니다. 공장에서 생산된 장치는 10-20% 더 높은 데이터를 나타냅니다. 이는 구조상 결함이 없는 그룹 A의 실리콘 웨이퍼를 생산에 사용한다는 사실로 설명됩니다.

작업의 마지막 단계

테스트 결과 배터리가 완벽하게 작동하는 것으로 나타나면 특수 실리콘 밀봉재나 더 비싸고 내구성이 뛰어난 에폭시 화합물로 밀봉됩니다. 작업에는 두 가지 방법이 포함됩니다.

1. 완전 충전 - 전체 표면이 밀봉재로 덮여 있는 경우입니다.
2. 부분 처리 - 실란트가 외부 요소와 요소 사이의 빈 공간에만 적용되는 경우.

첫 번째 옵션은 보다 안정적인 것으로 간주되며 외부 요인으로부터 시스템을 완벽하게 보호합니다. 광전지는 제자리에 명확하게 고정되어 있으며 최대 효율로 올바르게 작동합니다.

광전지를 하우징 내부에 밀봉하려면 급격한 온도 변화와 영하의 낮은 온도를 견딜 수 있는 내한성 밀봉재를 사용하는 것이 좋습니다.

충전이 완료되면 실런트가 "경화"됩니다. 그런 다음 투명한 요소로 덮고 판에 단단히 누릅니다.

추가적인 보호 및 충격 흡수를 제공하기 위해 일부 장인은 실리콘 슬래브 표면과 프레임 뒷면 사이에 조밀한 발포 고무를 배치하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 구조가 더욱 통합되고 깨지기 쉬운 광전지가 불필요한 부하로부터 보호됩니다.

그런 다음 무게를 표면에 놓고 층에 작용하여 기포를 짜냅니다. 완성된 발전기는 다시 테스트를 거쳐 최종적으로 미리 준비된 장소에 설치됩니다.

발전기를 어디에 어떻게 배치합니까?

태양광 발전기 설치 위치는 매우 신중하게 서두르지 않고 선택됩니다. 빛을 받는 판은 광선이 표면에 수직으로 "떨어지지" 않고 표면을 따라 깔끔하게 "흐르는" 것처럼 보이도록 각도를 맞춰 배치해야 합니다. 이상적으로는 필요한 경우 경사각을 조정하여 최대량의 태양을 "잡을" 수 있도록 구조가 배치됩니다.

지상에 태양광 시스템을 설치하는 것은 꽤 허용되지만 대부분 집이나 다용도실의 지붕이 배치를 위해 선택됩니다. 즉, 가장 봉헌된 부분, 주로 사이트의 남쪽을 향하는 부분입니다. 근처에 높은 건물이나 강력하고 퍼진 나무가 없는 것이 매우 중요합니다. 가까이 있으면 그림자가 생기고 장치의 전체 작동을 방해합니다.

태양광 설비가 제대로 작동하려면 깨끗하고 깔끔하게 유지되어야 합니다. 캐치 패널 표면에 먼지가 쌓이면 효율성이 10% 감소하고 눈이 쌓이면 장치가 완전히 정지됩니다. 따라서 정기적인 유지 관리는 필수이며 모듈을 완벽한 작동 상태로 유지하는 데 도움이 됩니다.

태양광 발전기 설치를 위한 평균 지붕 경사 수준은 45⁰로 간주됩니다. 이러한 배열을 통해 광전지는 태양광 플럭스를 매우 효율적으로 흡수하고 집의 올바른 기능에 필요한 양의 에너지를 생산합니다.

패널에서 실제 수익을 얻고 평균 가족에게 필요한 양의 에너지를 제공하려면 태양광 발전기의 지붕 표면이 15-20평방미터를 차지해야 합니다.

CIS 국가의 유럽 지역에는 약간 다른 지표가 적용됩니다. 전문가들은 기본적으로 50-60⁰의 고정 경사각을 사용하고 겨울철에는 이동식 구조물에서 배터리를 수평선에 대해 70⁰ 각도로 배치할 것을 권장합니다.

여름에는 위치를 바꾸고 광전지를 30⁰ 각도로 기울입니다.

자동 태양 추적 옵션이 장착된 트랙 시스템에 발전기 패널을 설치하면 출력 효율을 50%까지 높일 수 있습니다. 모듈은 광선의 강도를 독립적으로 감지하고 새벽부터 일몰까지 최대 조명에 맞게 조정됩니다.

설치 직전에 지붕은 추가로 강화되고 특별한 강력한 지지대가 장착됩니다. 왜냐하면 모든 구조물이 태양 에너지 변환 장비의 전체 ​​중량을 견딜 수 있는 것은 아니기 때문입니다.

지붕에 태양광 발전기를 안정적이고 견고하게 설치하려면 특수 고정 장치를 구입하는 것이 좋습니다. 지붕 유형별로 별도로 생산되며 항상 판매 가능합니다. 패널과 지붕 사이에 설치할 때 공기가 완전히 접근하고 햇빛 흡수 요소의 적절한 환기를 위해 간격을 두어야 합니다.

어떤 경우에는 강화된 서까래를 지붕 아래에 배치하여 잠재적으로 하중 증가로 인해 지붕이 붕괴되는 것을 방지합니다. 이는 지붕 표면에 눈이 쌓이는 겨울철에 크게 증가합니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

자신의 손으로 집에서 효과적인 태양광 발전기를 만들기 위한 납땜 광전지의 특징과 뉘앙스. 장인을 위한 힌트와 팁, 흥미로운 아이디어와 개인적인 경험을 제공합니다.

광전지를 올바르게 테스트하고 주요 매개변수를 측정하는 방법. 이 정보는 시스템의 전체 작동에 필요한 정확한 플레이트 수를 계산하는 데 유용합니다.

집에서 발전기용 태양전지를 조립하는 과정을 단계별로 완벽하게 설명합니다. 필요한 요소의 획득부터 시작하여 제조된 장치의 일반적인 테스트로 끝나는 작동 규칙.

태양광 발전기의 구조를 알면 집에서 조립하는 것이 어렵지 않습니다. 물론 작업에는 주의, 정확성 및 꼼꼼함이 필요하지만 결과는 모든 재정 및 인건비를 정당화할 것입니다. 완성된 유닛은 건물에 열과 전기를 완벽하게 공급하여 거주자에게 필요한 수준의 편안함을 제공합니다.

당장 큰 프로젝트를 맡는 것은 의미가 없습니다. 우선, 작은 장치를 조립해 본 다음 프로세스의 모든 뉘앙스를 완전히 숙지한 후 더 강력하고 대규모 장치를 구축하는 것이 좋습니다.