Rugalmas napelemek: áttekintés a tipikus kialakításokról, jellemzőikről és csatlakozási jellemzőikről

A napenergia az egyik legígéretesebb és leggyorsabban fejlődő alternatív villamosenergia-forrás.Ez egy korlátlan erőforrás, amely a bolygó bármely pontján felhasználható a környezet szennyezése nélkül. Egyetértek, jó lenne, ha saját alternatív áramforrása lenne.

Kiderült, hogy a napenergiát már otthon is elektromos árammá alakíthatja. A terjedelmes és törékeny keretpanelek helyett manapság egyre inkább rugalmas napelemeket használnak. De hogyan lehet ezt a gyakorlatban megvalósítani?

Segítünk megérteni a rugalmas napelemek felépítését és működési elvét. Cikkünkben a szerkezetek kiválasztására és telepítésére vonatkozó hasznos ajánlásokat mutatjuk be. Az információk könnyebb észlelése érdekében a cikk tematikus fényképeket és videókat tartalmaz.

Mik azok a napelemek?

Annak megértéséhez, hogy a rugalmas panelek megfelelőek-e az Ön számára az elektromos áram előállításához, meg kell értenie az elméletet.

Mi az a napelem, miben különbözik a rugalmas modellek felépítése a többitől? Nagyon fontos az is, hogy vásárlás előtt tájékozódjunk ennek a napelemtípusnak az előnyeiről és hátrányairól.

Rugalmas panelek felépítése és működési elve

A napelemek működési elve a fotovoltaikus koncepción alapul.A fény, mint ismeretes, hullámnak és részecskék - fotonok - áramlásának is tekinthető. A fotonok energiájának elektromos árammá alakításának képessége a fotovoltaikus.

A modern napelemek első prototípusait az 50-es években találták fel. Azóta jelentősen megváltoztak mind megjelenésükben, mind működési elvükben. A fotovoltaikus hatást a félvezetők használata teszi lehetővé

A félvezető olyan anyag, amelynek speciális atomszerkezete van. Az n-típusú félvezetőben extra elektronok találhatók, míg a p-típusú félvezető atomjaiban ezek hiányoznak. A fotocella összeállításához 2 féle anyagot kombinálnak, így kétrétegű szerkezetet alkotnak.

Az egyes fotocellákat panelekké egyesítik. A panelek lehetnek merevek, tartós fémvázban. Manapság hajlamosak könnyíteni a fotópanelek kialakításán. Egyre népszerűbbek a rugalmas és könnyű napelemek.

A napelemek működési elve a következőképpen írható le:

1. A napfény az n-réteg felől éri a fotocella felületét.
2. A fotonok félvezető atomokkal ütköznek, „kiütve” az extra elektronokat.
3. A szabad elektronok a p-réteg felé mozognak, és részecskehiányos atomokban végzik.
4. Ennek eredményeként a felső réteg katódként, az alsó réteg pedig anódként működik.
5. Egyenáram keletkezik, amely könnyen feltöltheti az akkumulátort.

Félvezetőként szilíciumot, szelént és sok más drágább anyagot használnak.

A napelemtől kapott egyenáramot váltóárammá kell alakítani, mivel a legtöbb elektromos készülék ezen működik

Rugalmas filmes napelemekhez alumínium vezetőkkel ellátott polimer bevonatot is alkalmaznak.Ez a szerkezet meglepően vékony és könnyűvé teszi a paneleket.

Ez a technológia még csak most kezd fejlődni, de kétségtelen, hogy nagy kilátásai vannak. De a rugalmas paneleket e meghatározás tág értelmében fogjuk megvizsgálni.

A napelemek működési elveiről bővebben a gombra kattintva olvashat link.

A rugalmas napelemek előnyei

A rugalmas napelemek előnyei az egyik legígéretesebbé teszik ezt a villamosenergia-termelési módot:

• súly;
• méret;
• rugalmasság;
• teljesítmény;
• sokoldalúság;
• hatékonyság;
• környezetbarátság;
• könnyű kezelhetőség.

A panelek geometriai és fizikai paraméterei, mint például a méret és a tömeg nagy jelentőséggel bírnak, mivel egy teljes lakóépület áramellátásához nagyszámú panelre lesz szükség, nehéz modellek használatakor megerősítésre lehet szükség. az épület szerkezetét, ami jelentősen megnöveli a telepítési költségeket.

A könnyű és kompakt rugalmas elemek nem befolyásolják jelentősen az épületváz terheléseloszlását. Nem jelentenek veszélyt a tetőburkolatokra

A szilícium akkumulátorok teljesítménye meglehetősen magas. A hatásfokot ebben az esetben nehéz megbecsülni, a félvezető panelek átlagosan 20%-kal képesek a fényt elektromos árammá alakítani.

Vagyis ha a napsugárzás teljesítménye 200 W, akkor körülbelül 40 W áram fog beérkezni.

A rugalmas amorf napelemek sokkal jobban bírják a felhős időjárást, mint a hagyományos szilícium alapú szerkezetek.

Összehasonlításképpen: egy szabványos napelem csak a kapacitásának 10%-án tud működni felhős időben, míg egy rugalmas panel névleges teljesítményének körülbelül 50%-án.

A napelemes akkumulátor rugalmassága lehetővé teszi egyenetlen felületű tetőkkel, cseréptetőkkel, összetett formájú burkolatokkal való felszerelését. Ugyanakkor meglehetősen sokoldalúak, alkalmasak az épület tetejére vagy homlokzatára történő felszerelésre

A napfény ingyenes és korlátlan erőforrás. Ez kétségtelen előnye, amely a napelemek feltétel nélküli hatékonyságát tükrözi.

Ezenkívül ez az energiatermelési mód teljesen környezetbarát, és semmilyen módon nem befolyásolja a környezetet, és nem károsítja azt. Ráadásul a napenergia népszerű alternatívájának – a hőerőműveknek – feladásával az emberiség csökkenti a légszennyezettség mértékét.

A rugalmas napelemek hátrányai

A rugalmas napelemeknek számos hátránya is van. Először is, ez a technológia még csak fejlesztés alatt áll, és még nem érte el képességei csúcsát. A teljesítmény szempontjából a rugalmas amorf akkumulátorok rosszabbak, mint a merev poli- vagy monokristályos akkumulátorok.

A rugalmas panelek felépítése és működési elve meglehetősen összetett, de mindenki használhatja őket. Elegendő a berendezés helyes telepítése és csatlakoztatása

Másodszor, a vékony fólia és a minimális bevonóréteg viszonylag gyorsan meghibásodik. Az ilyen panelek jótállási ideje körülbelül 3 év.

Ezt követően a fotocellák fokozatosan tönkremennek, és cserét igényelnek.

A jó hír az, hogy ez az iparág gyorsan fejlődik, és már megjelennek az amorf szilícium alapú rugalmas napelemek tartósabb és erősebb példái.

Egyéb hátrányok minden típusú napelemben rejlenek:

• visszafizetési időszak;
• magas ár;
• számos drága berendezés, az akkumulátorokon kívül;
• időjárási viszonyoktól való függés.

Egy körülbelül 150 W teljesítményű rugalmas panel körülbelül 40 ezer rubelbe kerül. vagy több, a gyártótól függően. 20 akkumulátor, egy elemkészlet és kiegészítő felszerelés egy rendezett összegbe kerül. Figyelembe véve az 1 kW óra áram költségét, több mint egy évig kell fizetnie a rendszerért.

Hol és hogyan hasznosítják a napenergiát?

A rugalmas paneleket különféle területeken használják. Mielőtt elkészítené otthona energiaellátásának projektjét ezekkel a napelemekkel, tájékozódjon arról, hogy hol használják őket, és milyen jellemzői vannak a használatuknak a mi éghajlatunkon.

Napelemek alkalmazási területe

A rugalmas napelemek felhasználási területe igen széles. Sikeresen használják az elektronikában, az épületek villamosításában, az autó- és repülőgépgyártásban, valamint az űrlétesítményekben.

Az építőiparban az ilyen paneleket lakó- és ipari épületek elektromos ellátására használják.

A napenergia lehet az egyetlen áramforrás, vagy megismételheti a hagyományos áramellátási sémát, így egy bizonyos időszak alatti nem megfelelő hatásfok esetén a ház nem marad áram nélkül.

A rugalmas napelemekre épülő hordozható töltők mindenki számára elérhetőek és mindenhol kaphatók. A nagy, rugalmas turisztikai panelek elektromos áram előállítására a világ bármely pontján nagyon népszerűek az utazók körében.

Nagyon szokatlan, de praktikus ötlet, hogy az útfelületet használjuk a rugalmas akkumulátorok alapjául. A speciális elemek védve vannak az ütésektől és nem félnek a nagy terheléstől.

A rugalmas akkumulátorok azért is jók, mert szinte minden helyzetben használhatóak. Könnyedén felhelyezhetők egy autó tetejére vagy egy jacht hajótestére.

Ezt az ötletet már megvalósították. A „napelemes” út energiával látja el a környező falvakat anélkül, hogy egyetlen plusz méternyi területet is elfoglalna.

A rugalmas amorf panelek használatának jellemzői

Azok, akik azt tervezik, hogy otthonuk áramforrásaként rugalmas napelemeket használnak, ismerjék működésük sajátosságait.

Rugalmas fém talpú napelemeket ott alkalmaznak, ahol fokozott követelmények támasztanak a minierőművek kopásállóságával szemben:

Mindenekelőtt a felhasználókat foglalkoztatja a kérdés: mit kell tenni télen, amikor a nappali órák rövidek, és nincs elég áram az összes készülék működtetéséhez?

Igen, felhős időben és rövid nappali órákban a panelek teljesítménye csökken. Jó, ha van alternatíva a központi tápegységre való váltás lehetőségében. Ha nincs, akkor készletet kell gyűjteni akkumulátorok és töltse fel őket azokon a napokon, amikor az időjárás kedvező.

A napelemek érdekessége, hogy amikor a napelem felmelegszik, a hatásfoka jelentősen csökken.

A nyári melegben a panelek felforrósodnak, de rosszabbul működnek. Télen, napsütéses napon a fotocellák több fényt képesek befogni és energiává alakítani

Az évi tiszta napok száma régiótól függ. Természetesen délen ésszerűbb a rugalmas akkumulátorok használata, mivel ott tovább és gyakrabban süt a nap.

Mivel a Föld napközben megváltoztatja helyzetét a Naphoz képest, jobb, ha a paneleket univerzálisan helyezzük el - vagyis a déli oldalon körülbelül 35-40 fokos szögben.Ez a helyzet mind a reggeli és az esti órákban, mind a déli órákban releváns lesz.

Útmutató a napelemek tetőre történő felszereléséhez

Ha úgy dönt, hogy amorf szilícium alapú rugalmas napelemekre van szüksége egy magánlakás áramellátásához, kezdje el a munka tervezését.

Válassza ki a megfelelő felszerelést, és becsülje meg a panelek hozzávetőleges számát. Ezután olvassa el a napelemek telepítésére és utólagos karbantartására vonatkozó szabályokat.

De ne feledje, hogy a hagyományos szilícium poli- és monokristályos analógok használata még mindig sokkal hatékonyabb.

1. lépés. A panelek számának kiszámítása

Minden munka egy projekttel kezdődik. A tervezéshez el kell végeznie a szükséges számításokat, nevezetesen:

• napi villamosenergia-fogyasztás;
• a fotocellák teljes szükséges teljesítménye;
• akkumulátor-kapacitás;
• panelek száma.

A legegyszerűbb dolog az áramfogyasztás kiszámítása. Ehhez feltétlenül figyelembe kell vennie az összes használt vagy elméletileg használható elektromos készüléket.

Egyszerű példa:

• hűtőszekrény - 200 W;
• számítógép - 300 W;
• TV – 150 W;
• gazdaságos izzók - 5 darab, egyenként 20 W-os.

Minden eszköz teljesítményét fel kell tüntetni a dokumentációjában vagy a házon. Az összes adat összeadása után 750 W-ot kapunk. Ez az érték alapján kerül kiválasztásra inverter - az egyenáramot váltóárammá alakító berendezés a szükséges frekvencián.

Ügyeljen arra, hogy tegyen egy kis tartalékot, és válasszon egy 0,5 kW-tal erősebb invertert, mint a számított érték. Vagyis 0,75 kW összteljesítményhez 1,25 kW-nál nem gyengébb készülék megfelelő

A megfelelő csatlakoztatás érdekében a napelemek egy vezérlőn keresztül csatlakoznak az akkumulátorokhoz.Ne keverje össze az érintkezőket - plusz plusz, mínusz mínusz. Az akkumulátorból az áram az inverterbe, majd az elektromos készülékekbe kerül

Ezután ki kell választania az elemeket. Az akkumulátor kapacitása (például 200 A∙h) megmutatja, hogy adott feszültség mellett mekkora áramot termelnek egy órán keresztül.

A szükséges kapacitást úgy számíthatja ki, hogy a fogyasztók teljes teljesítményét elosztja a napelem kimeneti feszültségével. Példánkban 12 voltos akkumulátort használunk. 750 /12 = 62,5 A∙h.

De ez a képlet nem teljesen helyes, mivel a legtöbb akkumulátort nem lehet lemeríteni 0-ra. Van egy bizonyos határ, például 40%. Ha a töltöttségi szint ez alá csökken, az jelentősen befolyásolja az akkumulátor élettartamát és teljesítményét.

Ezt a mutatót is hozzá kell adni a képlethez:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 A∙h.

Egy ilyen kapacitás eléréséhez 2 db 100 Ah-s akkumulátorból álló csoportot kombinálhat a rendszerbe.

A panelek számát a kiválasztott modell teljesítménye és a telepítési régió alapján számítják ki. A régió jelentőségét nehéz túlbecsülni. Ideális esetben meg kell találnia a terület napi sugárzási szintjét. A megbízhatóság érdekében az évre vonatkozó minimális értéket veszik, körülbelül december végén.

Sematikusan a besugárzás mértéke a különböző régiókban a következőképpen ábrázolható. A számértékek megtalálhatók a szakkönyvekben vagy az interneten

Ezt a számot megszorozva a hónap naptári napjaival, megkapjuk a decemberi rugalmas napelem 1 m2-re jutó kilowattot. Például Moszkvában 0,33x31=10,23 kW/m2, Szocsiban pedig 1,25x31=38,75 kW/m2. Ezt a számot pikoórák számának nevezzük.

Ezután az összes eszköz által egyidejűleg fogyasztott feltételes maximális 0,75 kW-ból kiszámítjuk az átlagos havi fogyasztást - körülbelül 25 kW. Egy hónap alatt a rugalmas akkumulátorainknak legalább 25 000 W-ot kell termelniük, de jobb, ha tartalékolunk egy kicsit, és felkerekítjük 30 kW-ra.

Ezért Moszkvában 1 pikoórára 30/10,23 = 2,93 kW-nak kell lennie. Ha a kiválasztott panelek teljesítménye 150 W, akkor nem nehéz kiszámítani a számukat: 2,93/0,15 = 20 db.

Ilyen egyszerű számítások után kiválaszthatja a megfelelő invertert, vezérlő, akkumulátor és rugalmas fotovoltaikus panelek maguk a szükséges mennyiségben.

2. lépés. Telepítési szabályok

A rugalmas napelemek beszerelését Ön is elvégezheti.

Ehhez el kell döntenie, hogy pontosan hol helyezze el a paneleket:

• épület tetején;
• a ház homlokzatán;
• szabadon álló szerkezeten;
• kombinált séma.

A legnépszerűbb lehetőség a tetőn. Ha a tető alakja vagy konfigurációja ezt nem teszi lehetővé, jobb, ha egy további keretet építenek, amelyre az akkumulátorokat helyezik. Ez drágább, de ha a tető árnyékos vagy nehezen hozzáférhető, ez a lehetőség ésszerűvé válik.

A homlokzati helyet akkor használják, ha nincs elég hely a tetőn. A panelek a tervezési ötlet részévé válhatnak, és otthoni dekorációs szerepet játszhatnak

A rugalmas fotovoltaikus napelemek alsó oldalán ragacsos gyantás réteg található.

Elég eltávolítani a védőfóliát és a panelt a kiválasztott helyre ragasztani. Természetesen a felületet a szerelés előtt meg kell tisztítani, le kell mosni.

A telepítéshez nincs szükség speciális szerszámokra. A legfontosabb az, hogy ügyeljen a biztonságára a tetőn végzett munka során.Nagyon fontos az is, hogy kövesse a berendezés bekötési rajzát, és ne szakítsa meg a sorrendet

Az egyik oldalon a napelem modul 2 kábellel rendelkezik. Mindegyik panel úgy van elhelyezve, hogy ezek a vezetékek később egy buszon kombinálhatók soros csatlakozáshoz.

Javasoljuk, hogy olvassa el másik anyagunkat is, amely részletesen ismerteti a beépítési rajzokat és a napelemek csatlakoztatásának módjait. További részletek - Itt.

3. lépés. A rendszer gondozása telepítés után

A rugalmas napelemek telepítése után folyamatosan karban kell tartani és ellenőrizni kell őket, különben a hatékonyságuk drámaian csökkenhet. A lényeg az, hogy a panelek tiszták legyenek. Por, kosz, madárürülék – mindezek a tényezők csökkentik a rendszer teljesítményét, mert korlátozzák a napfény elnyelését a napelemekben.

A napelemeket le kell törölni, ha beszennyeződnek. Emiatt nem ajánlott nehezen elérhető helyeken elhelyezni egy összetett tetőn.

Ha a rendszerét Ön maga nem tudja szervizelni, mindig találhat megfelelő technológiával és felszereléssel rendelkező vállalkozót. Természetesen többe fog kerülni.

Az amorf szilícium alapú napelemeket a kemény társaikhoz hasonlóan normál nedves szivaccsal vagy mikroszálas kendővel moshatja. A panel nem fél a víztől (végül is ez a berendezés a szabadban van felszerelve), ha rendszeresen mosod, tovább tartanak

Egy másik, régiónkat érintő probléma a hó. Télen az akkumulátorokat hó borítja, és nem működnek. Az üledéket folyamatosan le kell tisztítani, de nem túl durván, különben maga a berendezés megsérülhet.

Következtetések és hasznos videó a témában

A népszerű gyártók rugalmas paneleit tárgyaló videók és áttekintések segítenek a helyes választásban. A berendezés telepítése után megtekintheti, hogyan fog kinézni otthona, a megfelelő számú akkumulátor kiválasztásában és a beépítési szabályok áttekintésében szakemberek segítenek.

Hogyan működnek a rugalmas napelemek és miből készülnek:

Rugalmas akkumulátort telepíthet egy lakásba egy sokemeletes épület homlokzatára, miért ne:

Egy kicsit bővebben a rugalmas elemek gyártásáról és előnyeiről:

A napelemek lehetővé teszik az energiafüggetlenséget, és nem kell figyelni a benzin és a közművek árát. Ha egyszer befektet egy bizonyos összeget, korlátlan mennyiségű energiát fogyaszthat háztartási elektromos készülékek használatához, otthon fűtése és elektromos jármű akkumulátorának újratöltése. Egyre többen váltanak alternatív energiára, mert ez a jövő.

Ha rendelkezik a cikkünk témájában szükséges ismeretekkel, tapasztalatokkal, kérjük, ossza meg olvasóinkkal. Vagy esetleg magának kellett napelemeket telepítenie? Mondd el, hogyan csináltad. Észrevételeit fényképekkel is kiegészítheti.