פאנלים סולאריים גמישים: סקירה של עיצובים טיפוסיים, המאפיינים שלהם ותכונות החיבור שלהם

אנרגיה סולארית היא אחד ממקורות החשמל החלופיים המבטיחים והמתפתחים ביותר.זהו משאב בלתי מוגבל שניתן להשתמש בו בכל מקום על פני כדור הארץ מבלי לזהם את הסביבה. מסכים, זה יהיה נחמד שיהיה לך מקור חשמל חלופי משלך.

מסתבר שכעת ניתן להמיר אנרגיה סולארית לחשמל כבר בבית. במקום לוחות מסגרת מגושמים ושבירים, כעת נעשה שימוש יותר ויותר בפאנלים סולאריים גמישים. אך כיצד ניתן ליישם זאת בפועל?

אנו נעזור לכם להבין את המבנה של פאנלים סולאריים גמישים ואת עקרון פעולתם. המלצות שימושיות לבחירה והתקנה של מבנים מוצגות במאמר שלנו. וכדי להקל על תפיסת המידע, המאמר מכיל צילומים וסרטונים נושאיים.

מהם פאנלים סולאריים?

כדי להבין האם לוחות גמישים מתאימים לך לייצור חשמל, עליך להבין את התיאוריה.

מהי סוללה סולארית, במה שונה המבנה של דגמים גמישים מאחרים? כמו כן, חשוב מאוד לברר את היתרונות והחסרונות של סוג זה של תאים סולאריים לפני הרכישה.

מבנה ועקרונות הפעולה של לוחות גמישים

עקרון הפעולה של סוללה סולארית מבוסס על הרעיון של פוטו-וולטאים.אור, כידוע, יכול להיחשב גם כגל וגם כזרימה של חלקיקים - פוטונים. היכולת להמיר אנרגיית פוטון לחשמל היא פוטו-וולטאית.

אבות הטיפוס הראשונים של פאנלים סולאריים מודרניים הומצאו עוד בשנות ה-50. מאז, הם השתנו באופן משמעותי הן במראה והן בעקרון הפעולה. האפקט הפוטו-וולטאי מתאפשר על ידי שימוש במוליכים למחצה

מוליך למחצה הוא חומר בעל מבנה אטומי מיוחד. במוליך למחצה מסוג n יש אלקטרונים נוספים, בעוד שאטומים במוליך למחצה מסוג p חסרים אותם. כדי להרכיב תא פוטו, משולבים 2 סוגי חומרים ליצירת מבנה דו-שכבתי.

תאי צילום בודדים משולבים לפאנלים. הפנלים יכולים להיות קשיחים, במסגרת מתכת עמידה. כעת יש נטייה להקל על עיצוב לוחות הצילום. תאים סולאריים גמישים וקלי משקל צוברים פופולריות.

ניתן לתאר את עקרון הפעולה של סוללה סולארית באופן הבא:

1. אור השמש פוגע בפני השטח של תא הפוטו מצד ה-n-שכבה.
2. פוטונים מתנגשים עם אטומים מוליכים למחצה, "דופקים" אלקטרונים נוספים.
3. אלקטרונים חופשיים נעים לכיוון שכבת ה-p ומסתיימים באטומים עם חוסר בחלקיקים.
4. כתוצאה מכך, השכבה העליונה פועלת כקתודה, והשכבה התחתונה פועלת כאנודה.
5. נוצר זרם ישר שיכול לטעון בקלות את הסוללה.

סיליקון, סלניום וחומרים רבים אחרים יקרים יותר משמשים כמוליכים למחצה.

יש להמיר את הזרם הישר המתקבל מהפאנל הסולארי לזרם חילופין, מכיוון שרוב מכשירי החשמל פועלים עליו

עבור תאים סולאריים בסרט גמיש, נעשה שימוש גם בציפוי פולימרי עם מוליכים מאלומיניום.מבנה זה הופך את הלוחות לדקים וקלים להפתיע.

הטכנולוגיה הזו רק מתחילה להתפתח, אבל אין ספק שיש לה סיכויים גדולים. אבל נסתכל על לוחות גמישים במובן הרחב של הגדרה זו.

ניתן לקרוא עוד על עקרונות הפעולה של פאנלים סולאריים בלחיצה על קישור.

יתרונות של תאים סולאריים גמישים

היתרונות של פאנלים סולאריים גמישים הופכים את השיטה הזו לייצור חשמל לאחת המבטיחות ביותר:

• מִשׁקָל;
• גודל;
• גְמִישׁוּת;
• ביצועים;
• צדדיות;
• יְעִילוּת;
• ידידותיות לסביבה;
• קלות תפעול.

לפרמטרים הגיאומטריים והפיזיים של הלוחות כמו גודל ומשקל יש חשיבות רבה שכן כדי לספק חשמל לבניין מגורים שלם יידרש מספר רב של לוחות, כאשר משתמשים בדגמים כבדים, ייתכן שיהיה צורך בחיזוק מבנה הבניין, מה שיגדיל משמעותית את עלויות ההתקנה.

אלמנטים גמישים קלים וקומפקטיים לא ישפיעו באופן משמעותי על חלוקת העומס על מסגרת הבניין. הם אינם מהווים כל סכנה לכיסוי הגג

הביצועים של סוללות סיליקון גבוהים למדי. קשה להעריך את היעילות במקרה זה; לוחות מוליכים למחצה מסוגלים להמיר אור לחשמל ב-20% בממוצע.

כלומר, אם הספק קרינת השמש הוא 200 וואט, יתקבל כ-40 וואט חשמל.

פאנלים סולאריים אמורפיים גמישים הם הרבה יותר סובלניים למזג אוויר מעונן מאשר מבנים רגילים מבוססי סיליקון קשיחים.

לשם השוואה, פאנל סולארי סטנדרטי יכול לפעול רק ב-10% מהקיבולת שלו במזג אוויר מעונן, בעוד פאנל גמיש יכול לפעול בכ-50% מהתפוקה הנקובת שלו.

הגמישות של הסוללה הסולארית מאפשרת להצטייד בגגות בעלי משטחים לא אחידים, גגות רעפים וחיפויים בצורות מורכבות. יחד עם זאת, הם מגוונים למדי, מתאימים להתקנה על הגג או החזית של הבניין

אור השמש הוא משאב חינמי ובלתי מוגבל. זהו היתרון הבלתי מעורער שלו, המשקף את היעילות הבלתי מותנית של פאנלים סולאריים.

בנוסף, שיטת הפקת אנרגיה זו ידידותית לחלוטין לסביבה ואינה משפיעה בשום אופן על הסביבה או פוגעת בה. יתרה מכך, על ידי נטישת החלופה הפופולרית לאנרגיה סולארית - תחנות כוח תרמיות, האנושות מפחיתה את רמת זיהום האוויר.

חסרונות של פאנלים סולאריים גמישים

לפאנלים סולאריים גמישים יש גם הרבה חסרונות. ראשית, הטכנולוגיה הזו רק מתפתחת ועדיין לא הגיעה לשיא היכולות שלה. מבחינת ביצועים, סוללות אמורפיות גמישות נחותות מסוללות פולי או חד גבישיות קשיחות.

המבנה ועקרון הפעולה של לוחות גמישים מורכבים למדי, אך כולם יכולים להשתמש בהם. זה מספיק כדי להתקין ולחבר את הציוד בצורה נכונה

שנית, נייר כסף דק ושכבת ציפוי מינימלית נכשלים מהר יחסית. תקופת האחריות לפאנלים כאלה היא כ-3 שנים.

לאחר מכן, תאי הפוטו מתחילים להתפרק בהדרגה ודורשים החלפה.

החדשות הטובות הן שהתעשייה הזו מתפתחת במהירות וכבר מופיעות דוגמאות עמידות וחזקות יותר של פאנלים סולאריים גמישים המבוססים על סיליקון אמורפי

חסרונות נוספים טמונים בכל סוגי הפאנלים הסולאריים:

• תקופת החזר;
• מחיר גבוה;
• מספר רב של ציוד יקר, בנוסף לסוללות עצמן;
• תלות בתנאי מזג האוויר.

פאנל גמיש עם הספק של כ 150 W עולה כ 40 אלף רובל. או יותר, תלוי ביצרן. 20 סוללות, סט סוללות וציוד נוסף יעלו סכום יפה. בהתחשב בעלות של 1 קילוואט שעה של חשמל, תצטרך לשלם עבור המערכת במשך יותר משנה אחת.

היכן וכיצד משתמשים באנרגיה סולארית?

לוחות גמישים משמשים בתחומים שונים. לפני בניית פרויקט להנעת הבית שלך באמצעות פאנלים סולאריים אלה, גלה היכן משתמשים בהם ומהן תכונות השימוש בהם באקלים שלנו.

אזור יישום של פאנלים סולאריים

השימוש בפאנלים סולאריים גמישים הוא רחב מאוד. הם משמשים בהצלחה באלקטרוניקה, חשמול בניינים, ייצור רכב ומטוסים ומתקני חלל.

בבנייה, לוחות כאלה משמשים לספק חשמל למבני מגורים ותעשייה.

אנרגיה סולארית יכולה להיות מקור החשמל היחיד, או שהיא יכולה לשכפל את ערכת אספקת החשמל המסורתית, כך שבמקרה של יעילות לא מספקת במהלך תקופה מסוימת, הבית לא נשאר ללא חשמל.

מטענים ניידים המבוססים על תאים סולאריים גמישים זמינים לכולם ונמכרים בכל מקום. לוחות תיירות גמישים גדולים להפקת חשמל בכל פינה בעולם פופולריים מאוד בקרב מטיילים.

רעיון מאוד יוצא דופן אך מעשי הוא להשתמש במשטח הכביש כבסיס לסוללות גמישות. אלמנטים מיוחדים מוגנים מפני פגיעות ואינם מפחדים מעומסים כבדים.

סוללות גמישות הן גם טובות כי ניתן להשתמש בהן כמעט בכל מצב. ניתן להניח אותם בקלות על גג מכונית או גוף יאכטה.

הרעיון הזה כבר יושם. הדרך ה"סולרית" מספקת אנרגיה לכפרים שמסביב מבלי לתפוס מטר אחד נוסף של אדמה.

תכונות של שימוש בלוחות אמורפיים גמישים

מי שמתכוון להתחיל להשתמש בפאנלים סולאריים גמישים כמקור חשמל לביתו צריך לדעת את הפרטים של פעולתם.

פאנלים סולאריים עם בסיס מתכת גמיש משמשים כאשר דרישות מוגברות מוגברת לעמידות הבלאי של תחנות כוח מיני:

קודם כל, המשתמשים מודאגים מהשאלה: מה לעשות בחורף, כאשר שעות האור קצרות ואין מספיק חשמל להפעלת כל המכשירים?

כן, במזג אוויר מעונן ובשעות אור קצרות, ביצועי הפאנלים יורדים. זה טוב כשיש אלטרנטיבה בדמות אפשרות לעבור לספק כוח מרכזי. אם אין לך את זה, אתה צריך להצטייד סוללות ולחייב אותם בימים שבהם מזג האוויר נוח.

תכונה מעניינת של תאים סולאריים היא שכאשר התא הסולארי מתחמם, היעילות שלו יורדת באופן משמעותי.

בחום הקיץ, הפאנלים מתחממים, אך הם עובדים גרוע יותר. בחורף, ביום שטוף שמש, תאים פוטו מסוגלים ללכוד יותר אור ולהמיר אותו לאנרגיה

מספר הימים הבהירים בשנה תלוי באזור. כמובן שבדרום זה יותר רציונלי להשתמש בסוללות גמישות, שכן השמש זורחת שם זמן רב יותר ולעתים קרובות יותר.

מכיוון שכדור הארץ משנה את מיקומו ביחס לשמש במהלך היום, עדיף למקם את הלוחות באופן אוניברסלי - כלומר בצד הדרומי בזווית של כ-35-40 מעלות.מצב זה יהיה רלוונטי הן בשעות הבוקר והערב, והן בצהריים.

הוראות התקנת פאנלים סולאריים על הגג

אם תחליטו שפאנלים סולאריים גמישים על בסיס סיליקון אמורפי הם מה שאתם צריכים כדי לספק חשמל לבית פרטי, התחילו לתכנן את העבודה.

בחר את הציוד המתאים והעריך את המספר המשוער של לוחות. לאחר מכן קרא את הכללים להתקנה ותחזוקה לאחר מכן של תאים סולאריים.

אבל זכרו שהשימוש באנלוגים פולי ומונו-גבישיים מסורתיים מסיליקון הוא עדיין הרבה יותר פרודוקטיבי.

שלב 1. חישוב מספר הלוחות

כל עבודה מתחילה בפרויקט. לעיצוב אתה צריך לבצע את החישובים הדרושים, כלומר:

• צריכת חשמל יומית;
• הכוח הנדרש הכולל של תאי פוטו;
• קיבולת סוללה;
• מספר לוחות.

הדבר הפשוט ביותר הוא לחשב את צריכת החשמל. כדי לעשות זאת, אתה צריך לקחת בחשבון לחלוטין את כל המכשירים החשמליים שבהם אתה משתמש או תיאורטית יכול להשתמש בהם.

דוגמה פשוטה:

• מקרר - 200 W;
• מחשב - 300 W;
• טלוויזיה - 150 W;
• נורות חסכוניות - 5 חתיכות של 20 W כל אחת.

יש לציין את כוחו של כל מכשיר בתיעוד שלו או על המארז. לאחר הוספת כל הנתונים נקבל 750 W. בהתבסס על ערך זה, הוא נבחר ממיר מתח - מכשיר הממיר זרם ישר לזרם חילופין בתדר הנדרש.

הקפד לעשות מרווח קטן ולבחור במהפך 0.5 קילוואט חזק יותר מהערך המחושב. כלומר, להספק כולל של 0.75 קילוואט מתאים מכשיר לא חלש מ-1.25 קילוואט

לחיבור נכון, פאנלים סולאריים מחוברים לסוללות באמצעות בקר.אל תערבב את המגעים - פלוס לפלוס, מינוס למינוס. מהסוללה נשלח זרם למהפך ולאחר מכן למכשירי חשמל

אז אתה צריך לבחור סוללות. קיבולת הסוללה (לדוגמה, 200 A∙h) מראה כמה זרם יופק במתח נתון למשך שעה.

אתה יכול לחשב את הקיבולת הנדרשת על ידי חלוקת הספק הכולל של הצרכנים במתח המוצא של הסוללה הסולארית. בדוגמה שלנו אנו משתמשים בסוללות 12 וולט. 750 /12 = 62.5 A∙h.

אבל הנוסחה הזו לא לגמרי נכונה, מכיוון שלא ניתן לפרוק את רוב הסוללות ל-0. יש גבול מסוים, למשל 40%. אם רמת הטעינה יורדת מתחת לזה, הדבר משפיע באופן משמעותי על חיי השירות והביצועים של הסוללה.

גם אינדיקטור זה צריך להתווסף לנוסחה:

750 W/(12Vx0.4)=156.25 A∙h.

כדי להשיג קיבולת כזו, ניתן לשלב למערכת קבוצה של 2 סוללות של 100 Ah כל אחת.

מספר הלוחות מחושב על סמך כוחו של הדגם הנבחר והאזור בו הם יותקנו. קשה להפריז בחשיבותו של האזור. באופן אידיאלי, אתה צריך למצוא את רמות קרינת השמש היומיות עבור האזור שלך. לצורך מהימנות, הערך המינימלי לשנה נלקח, בערך בסוף דצמבר.

באופן סכמטי, ניתן לתאר את רמת הבידוד באזורים שונים כדלקמן. ניתן למצוא ערכים מספריים בספרי עיון מיוחדים או באינטרנט

מכפילים את הנתון הזה במספר הימים הקלנדריים של החודש, נקבל את מספר הקילווואטים לכל 1 מ"ר של סוללה סולארית גמישה לדצמבר. לדוגמה, במוסקבה זה 0.33x31=10.23 קילוואט/מ"ר, ולסוצ'י - 1.25x31=38.75 קילוואט/מ"ר. נתון זה נקרא מספר השעות פיקו.

לאחר מכן, מהמקסימום המותנה 0.75 קילוואט הנצרך על ידי כל המכשירים בו זמנית, אנו מחשבים את הצריכה החודשית הממוצעת - כ-25 קילוואט. בעוד חודש, הסוללות הגמישות שלנו אמורות להפיק לפחות 25,000 וואט, אבל עדיף לעשות רזרבה קטנה ולעגל עד 30 קילוואט.

לכן, עבור 1 פיקו-שעה במוסקבה זה צריך להיות 30/10.23 = 2.93 קילוואט. אם ללוחות שנבחרו יש הספק של 150 W, אז זה לא קשה לחשב את מספרם: 2.93/0.15 = 20 חתיכות.

לאחר חישובים פשוטים כאלה, אתה יכול לבחור מהפך מתאים, בקר, סוללה ופאנלים פוטו-וולטאיים גמישים עצמם בכמות הנדרשת.

שלב 2. כללי התקנה

התקנה של תאים סולאריים גמישים יכולה להתבצע על ידך בעצמך.

כדי לעשות זאת, עליך להחליט היכן בדיוק תציב את הפאנלים שלך:

• על גג בניין;
• על חזית הבית;
• על מבנה עצמאי;
• תכנית משולבת.

האפשרות הפופולרית ביותר היא על הגג. אם הצורה או התצורה של הגג אינם מאפשרים זאת, עדיף לבנות מסגרת נוספת שעליה להניח את הסוללות. זה יקר יותר, אבל אם הגג מוצל או קשה לגישה, אפשרות זו הופכת לרציונלית.

המיקום על החזית משמש כאשר אין מספיק מקום על הגג. פנלים יכולים להפוך לחלק מרעיון העיצוב ולמלא את התפקיד של קישוט הבית

לתאים פוטו-וולטאיים סולאריים גמישים יש שכבת שרף דביקה בצד התחתון.

זה מספיק כדי להסיר את סרט המגן ולהדביק את הפאנל במקום הנבחר. כמובן שיש לנקות ולשטוף את המשטח לפני ההתקנה.

אין צורך בכלים מיוחדים להתקנה. העיקר שתדאג לבטיחותך בזמן העבודה על הגג.כמו כן, חשוב מאוד לעקוב אחר דיאגרמת חיבור הציוד ולא לשבור את הרצף

בצד אחד, למודול הסוללה הסולארית יש 2 כבלים. כל פאנל ממוקם כך שניתן לשלב את החוטים הללו מאוחר יותר לאפיק אחד לחיבור טורי.

אנו ממליצים גם לקרוא את החומר האחר שלנו, המתאר בפירוט דיאגרמות התקנה ושיטות לחיבור פאנלים סולאריים. פרטים נוספים - כאן.

שלב 3. טיפול במערכת לאחר ההתקנה

לאחר התקנת תאים סולאריים גמישים, יהיה צורך לתחזק ולנטר אותם כל הזמן, אחרת היעילות שלהם עלולה לרדת באופן דרמטי. העיקר לשמור על הפנלים נקיים. אבק, לכלוך, צואת ציפורים – כל הגורמים הללו מפחיתים את ביצועי המערכת מכיוון שהם מגבילים את ספיגת אור השמש על ידי תאי השמש.

יש לנגב פאנלים סולאריים כשהם מתלכלכים. לכן לא מומלץ למקם אותם במקומות שקשה להגיע אליהם על גג מורכב.

אם לא ניתן לטפל במערכת שלך בעצמך, תמיד תוכל למצוא קבלן עם הטכנולוגיה והציוד המתאימים. כמובן שזה יעלה יותר.

אתה יכול לשטוף פאנלים סולאריים על בסיס סיליקון אמורפי, כמו עמיתיהם הקשים, עם ספוג לח רגיל או מטלית מיקרופייבר. הפאנל אינו מפחד ממים (אחרי הכל, ציוד זה מותקן בחוץ); אם תשטוף אותם באופן קבוע, הם יחזיקו מעמד זמן רב יותר

בעיה נוספת שרלוונטית לאזורינו היא שלג. בחורף הסוללות מכוסות בשלג ומפסיקות לתפקד. יש לנקות כל הזמן משקעים, אך לא באופן גס מדי, אחרת הציוד עצמו עלול להינזק.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

סרטונים וסקירות הדנים בלוחות גמישים מיצרנים פופולריים יעזרו לך לעשות את הבחירה הנכונה. תוכל לראות איך הבית שלך ייראה לאחר התקנת הציוד; מומחים יעזרו לך לבחור את המספר הנכון של סוללות ולבדוק את כללי ההתקנה.

כיצד פועלים פאנלים סולאריים גמישים וממה הם עשויים:

ניתן להתקין סוללה גמישה בדירה על חזית בניין רב קומות, למה לא:

עוד קצת על הייצור והיתרונות של אלמנטים גמישים:

פאנלים סולאריים מאפשרים להפוך לעצמאיים באנרגיה ולא צריכים לפקח על מחירי בנזין ושירותים. אם תשקיעו סכום מסוים פעם אחת, תוכלו לצרוך אנרגיה בלתי מוגבלת לשימוש במכשירי חשמל ביתיים, חימום הבית וטעינת מצבר של רכב חשמלי. יותר ויותר אנשים עוברים לאנרגיה חלופית כי זה העתיד.

אם יש לך את הידע או הניסיון הדרושים בנושא המאמר שלנו, אנא שתף ​​אותו עם הקוראים שלנו. או שאולי נאלצתם להתקין פאנלים סולאריים בעצמכם? ספר לנו איך עשית את זה. אתה יכול להשלים את הערותיך בתמונות.