Konversi efektif sinar matahari bebas menjadi energi yang dapat digunakan untuk memberi daya pada perumahan dan fasilitas lainnya adalah impian yang dihargai banyak pembela energi hijau.
Tetapi prinsip pengoperasian baterai surya, dan efisiensinya sedemikian rupa sehingga tidak perlu membicarakan efisiensi tinggi dari sistem seperti itu. Alangkah baiknya memiliki sumber listrik tambahan sendiri. Bukankah begitu? Selain itu, bahkan hari ini di Rusia, dengan bantuan panel surya, sejumlah besar rumah tangga swasta berhasil dipasok dengan listrik "bebas". Anda masih tidak tahu harus mulai dari mana?
Di bawah ini kami akan memberi tahu Anda tentang perangkat dan prinsip-prinsip pengoperasian panel surya, Anda akan mengetahui efisiensi dari sistem tata surya. Dan video yang diposting dalam artikel ini akan membantu secara pribadi merakit panel surya dari fotosel.
Panel surya: terminologi
Dalam subjek "energi matahari" ada banyak nuansa dan kebingungan. Seringkali sulit bagi pemula untuk memahami semua istilah yang tidak dikenal pada awalnya. Tetapi tanpa ini, terlibat dalam energi matahari, mendapatkan peralatan untuk menghasilkan arus "matahari", tidak masuk akal.
Tanpa sadar, Anda tidak hanya dapat memilih panel yang salah, tetapi cukup membakarnya ketika terhubung atau mengambil terlalu sedikit energi darinya.
Galeri Gambar
Foto dari
Instalasi dari panel surya memungkinkan Anda untuk secara rasional menggunakan energi sinar matahari yang gratis, dan tidak habis-habisnya
Pembangkit listrik miniatur yang dirakit dari panel surya akan menyediakan energi untuk benda-benda non-listrik dan rumah-rumah yang berlokasi di daerah dengan gangguan pasokan listrik
Instalasi yang memproses radiasi UV menjadi listrik menempati ruang minimum. mereka terletak di atap rumah, bangunan luar, garasi, arbors, beranda. Lebih jarang, mereka terletak di area terbuka yang tidak ditempati oleh bangunan dan penanaman.
Panel surya adalah peralatan yang sangat diperlukan bagi pecinta perjalanan. Ini akan menyediakan energi dari sumber daya
Penggunaan energi matahari akan memberikan peluang untuk secara signifikan mengurangi biaya pemeliharaan pondok musim panas dan rumah-rumah pedesaan. Anda dapat merakit dan menginstal sistem hemat biaya tanpa kesulitan dengan tangan Anda sendiri
Panel surya yang terletak di buritan kapal pesiar, dek kapal atau haluan kapal akan memberikan tenaga listrik, berkat itu memungkinkan untuk menjaga komunikasi yang stabil dengan pantai.
Panel surya portabel dengan baterai menghilangkan terjadinya situasi ekstrem jauh dari pemukiman, menjamin pengisian perangkat seluler untuk berkomunikasi dengan orang yang dicintai
Pengisi daya bertenaga surya yang ringan, kompak, dan dirancang khusus untuk hiking akan memberi daya pada ponsel, walkie-talkie, tablet, dan teknologi media
Penggunaan sumber daya alam secara rasional
Pasokan energi ke fasilitas non-listrik
Pemasangan panel surya di atap
Berkemah Baterai Surya Ponsel
Instalasi independen di daerah pinggiran kota
Generator listrik dalam perjalanan perahu
Panel surya portabel dengan baterai
Perangkat hemat ruang minimum
Pertama, Anda perlu memahami jenis peralatan yang ada untuk energi surya. Panel surya dan kolektor surya adalah dua perangkat yang berbeda secara fundamental. Keduanya mengubah energi sinar matahari.
Namun, dalam kasus pertama, konsumen menerima energi listrik di outlet, dan dalam kasus kedua energi termal dalam bentuk pendingin yang dipanaskan, yaitu Panel surya digunakan untuk memanaskan rumah.
Pengembalian maksimum dari panel surya hanya dapat diperoleh dengan mengetahui cara kerjanya, komponen apa dan komponen apa yang terdiri dan bagaimana semuanya terhubung dengan benar
Nuansa kedua adalah konsep istilah "baterai surya" itu sendiri. Biasanya, kata "baterai" mengacu pada beberapa jenis perangkat penyimpanan energi. Atau radiator pemanas dangkal terlintas dalam pikiran. Namun, dalam kasus baterai surya, situasinya sangat berbeda. Mereka tidak mengumpulkan apa pun dalam diri mereka sendiri.
Panel surya menghasilkan arus listrik konstan. Untuk mengubahnya menjadi variabel (digunakan dalam kehidupan sehari-hari), inverter harus ada di sirkuit
Panel surya dirancang khusus untuk menghasilkan arus listrik. Ini, pada gilirannya, menumpuk untuk memasok rumah dengan listrik di malam hari, ketika matahari terbenam di cakrawala, sudah ada di baterai yang ada di samping skema pasokan energi objek.
Baterai di sini tersirat dalam konteks kombinasi tertentu dari jenis komponen yang sama yang dirakit menjadi satu kesatuan. Bahkan, itu hanya panel dari beberapa fotosel identik.
Struktur internal baterai surya
Secara bertahap, panel surya menjadi lebih murah dan lebih efisien. Sekarang mereka digunakan untuk mengisi ulang baterai di lampu jalan, telepon pintar, mobil listrik, rumah pribadi dan satelit di ruang angkasa. Dari jumlah tersebut, mereka bahkan mulai membangun pembangkit listrik tenaga surya penuh (SES) dengan jumlah besar generasi.
Baterai surya terdiri dari banyak photocell (konverter fotovoltaik dari sel fotovoltaik), yang mengubah energi foton dari matahari menjadi listrik
Setiap baterai surya disusun sebagai blok sejumlah modul yang menggabungkan fotosel semikonduktor yang terhubung secara seri. Untuk memahami prinsip-prinsip pengoperasian baterai seperti itu, perlu untuk memahami operasi tautan akhir ini pada perangkat panel surya yang dibuat atas dasar semikonduktor.
Jenis kristal fotosel
Ada banyak pilihan untuk sel surya dari berbagai unsur kimia. Namun, kebanyakan dari mereka adalah pengembangan pada tahap awal. Sejauh ini, hanya panel sel surya berbasis silikon yang saat ini diproduksi pada skala industri.
Semikonduktor silikon digunakan dalam pembuatan sel surya karena biayanya yang rendah, mereka tidak dapat membanggakan efisiensi yang sangat tinggi
Sel surya yang umum dalam panel surya adalah pelat tipis dua lapisan silikon, yang masing-masing memiliki sifat fisiknya sendiri. Ini adalah persimpangan pn semikonduktor klasik dengan pasangan lubang elektron.
Ketika foton memasuki PEC antara lapisan-lapisan semikonduktor karena ketidakhomogenan kristal, gerbang-emf foto terbentuk, menghasilkan perbedaan potensial dan arus elektron.
Wafer silikon sel surya berbeda dalam teknologi manufaktur untuk:
- Monokristalin.
- Polikristalin.
Yang pertama memiliki efisiensi yang lebih tinggi, tetapi biaya produksi mereka lebih tinggi daripada yang kedua. Secara eksternal, satu opsi dari yang lain pada panel surya dapat dibedakan berdasarkan bentuk.
Galeri Gambar
Foto dari
Stasiun Helio-power di daerah pinggiran kota
Sel Surya Monocrystalline
Penampilan sel surya pada kristal tunggal
Unit Surya Monocrystalline
Pasokan panel surya yang siap dipasang
Sel Surya Polikristalin
Baterai Sel Surya Polikristalin
Pembuatan sel surya DIY
PEC kristal tunggal memiliki struktur yang homogen, dibuat dalam bentuk kotak dengan sudut terpotong. Sebaliknya, elemen polikristalin memiliki bentuk yang sangat persegi.
Polikristal diperoleh dengan mendinginkan silikon cair secara bertahap. Metode ini sangat sederhana, oleh karena itu fotosel semacam itu tidak mahal.
Tetapi produktivitas dalam hal menghasilkan listrik dari sinar matahari jarang melebihi 15%. Hal ini disebabkan oleh "kenajisan" wafer silikon yang diperoleh dan struktur internal mereka. Di sini, semakin murni lapisan p silikon, semakin tinggi efisiensi PEC darinya.
Kemurnian kristal tunggal dalam hal ini jauh lebih tinggi daripada analog polikristalin. Mereka dibuat bukan dari lelehan, tetapi dari kristal silikon utuh buatan. Koefisien konversi fotovoltaik sel surya tersebut sudah mencapai 20-22%.
Dalam modul umum, sel-sel foto tunggal dirakit pada bingkai aluminium, dan untuk melindunginya dari atas, sel-sel tersebut ditutup dengan kaca tahan lama, yang tidak mengganggu sinar matahari sama sekali.
Lapisan atas pelat sel surya menghadap matahari terbuat dari silikon yang sama, tetapi dengan penambahan fosfor. Yang terakhir inilah yang akan menjadi sumber elektron berlebih dalam sistem sambungan pn.
Pengembangan panel fleksibel dengan silikon fotolistrik amorf telah menjadi terobosan nyata di bidang penggunaan energi surya:
Galeri Gambar
Foto dari
Opsi solar fleksibel
Stiker fotosel fleksibel di tirai
Pengisi daya ponsel fleksibel
Tahan terhadap tekanan mekanis
Prinsip pengoperasian panel surya
Ketika sinar matahari jatuh pada sel fotosel, pasangan lubang elektron nontquilibrium dihasilkan di dalamnya. Kelebihan elektron dan "lubang" sebagian ditransfer melalui persimpangan pn dari satu lapisan semikonduktor ke yang lain.
Akibatnya, tegangan muncul di sirkuit eksternal. Dalam hal ini, kutub positif dari sumber arus terbentuk pada kontak lapisan p, dan kutub negatif pada lapisan-n.
Perbedaan potensial (tegangan) antara kontak fotosel muncul karena perubahan jumlah "lubang" dan elektron dari berbagai sisi persimpangan p-n sebagai akibat iradiasi lapisan-n oleh sinar matahari.
Fotosel terhubung ke beban eksternal dalam bentuk baterai membentuk lingkaran setan dengannya. Akibatnya, panel surya bekerja seperti semacam roda di mana elektron "berlari" di sepanjang protein. Dan baterai yang dapat diisi ulang secara bertahap mulai terisi daya.
Sel photovoltaic silikon standar adalah sel junction tunggal. Transfer elektron ke dalamnya hanya terjadi melalui satu persimpangan p-n dengan zona transisi ini terbatas dalam energi foton.
Artinya, setiap fotosel tersebut hanya mampu menghasilkan listrik dari spektrum sempit radiasi matahari. Semua energi lain terbuang sia-sia. Karena itu, efisiensi sel surya sangat rendah.
Untuk meningkatkan efisiensi sel surya, elemen semikonduktor silikon untuk mereka baru-baru ini dibuat multi-persimpangan (kaskade). Sudah ada beberapa transisi dalam FEP baru. Selain itu, masing-masing dari mereka dalam kaskade ini dirancang untuk spektrum sinar matahari mereka sendiri.
Efisiensi total konversi foton menjadi arus listrik dalam fotosel tersebut akhirnya meningkat. Tapi harganya jauh lebih tinggi. Di sini, baik kemudahan manufaktur dengan biaya rendah dan efisiensi rendah, atau pengembalian lebih tinggi ditambah dengan biaya tinggi.
Baterai surya dapat bekerja baik di musim panas dan di musim dingin (perlu cahaya, bukan panas) - semakin sedikit kekeruhan dan matahari bersinar lebih terang, semakin banyak panel surya akan menghasilkan arus listrik
Selama operasi, fotosel dan seluruh baterai secara bertahap memanas. Semua energi yang tidak mengalir ke pembangkitan arus listrik diubah menjadi panas. Seringkali suhu pada permukaan heliopanel naik menjadi 50–55 ° С. Tetapi semakin tinggi, semakin tidak efisien sel fotovoltaik bekerja.
Akibatnya, model baterai surya yang sama menghasilkan lebih sedikit arus panas daripada di cuaca dingin. Photocell menunjukkan efisiensi maksimum pada hari musim dingin yang cerah. Dua faktor yang mempengaruhi ini - banyak sinar matahari dan pendinginan alami.
Selain itu, jika salju jatuh di panel, itu akan tetap menghasilkan listrik. Selain itu, kepingan salju bahkan tidak punya waktu untuk berbaring di atasnya, meleleh dari panasnya fotosel.
Efisiensi baterai surya
Satu fotosel bahkan pada siang hari di cuaca yang cerah menghasilkan listrik yang cukup, hanya cukup untuk senter LED untuk bekerja.
Untuk meningkatkan daya output, beberapa sel surya digabungkan dalam rangkaian paralel untuk meningkatkan tegangan DC dan secara seri untuk meningkatkan kekuatan arus.
Efektivitas panel surya tergantung pada:
- suhu udara dan baterai itu sendiri;
- pemilihan resistensi beban yang benar;
- sudut datangnya sinar matahari;
- ada / tidaknya lapisan anti-reflektif;
- kekuatan aliran cahaya.
Semakin rendah suhu luar, semakin efisien fotosel dan baterai surya secara keseluruhan. Semuanya sederhana di sini. Tetapi dengan perhitungan beban, situasinya lebih rumit. Itu harus dipilih berdasarkan arus yang dihasilkan oleh panel. Tetapi nilainya bervariasi tergantung pada faktor cuaca.
Heliopanels diproduksi dengan kelipatan tegangan keluaran 12 V - jika 24 V diperlukan untuk baterai, maka dua panel harus disambungkan secara paralel
Bermasalah untuk secara konstan memonitor parameter baterai surya dan menyesuaikan operasinya secara manual. Untuk melakukan ini, lebih baik menggunakan pengontrol kontrol, yang secara otomatis menyesuaikan pengaturan panel surya itu sendiri untuk mencapai kinerja maksimum dari itu dan mode operasi yang optimal.
Sudut insidensi sinar matahari yang ideal pada sel surya adalah lurus. Namun, ketika deviasi berada dalam 30 derajat dari tegak lurus, efisiensi panel turun hanya sekitar 5%. Tetapi dengan peningkatan lebih lanjut dalam sudut ini, peningkatan proporsi radiasi matahari akan tercermin, sehingga mengurangi efisiensi sel surya.
Jika baterai diperlukan untuk memberikan energi maksimum di musim panas, maka baterai harus berorientasi tegak lurus dengan posisi rata-rata Matahari, yang ditempati pada hari-hari ekuinoks pada musim semi dan musim gugur.
Untuk wilayah Moskow, jaraknya sekitar 40–45 derajat ke cakrawala. Jika maksimum diperlukan di musim dingin, maka panel harus ditempatkan pada posisi yang lebih vertikal.
Dan satu hal lagi - debu dan kotoran sangat mengurangi kinerja sel surya. Foton melalui penghalang "kotor" tidak menjangkau mereka, yang berarti tidak ada yang dapat diubah menjadi listrik. Panel harus dicuci secara teratur atau diletakkan sedemikian rupa sehingga debu dapat tersapu sendiri oleh hujan.
Beberapa sel surya memiliki lensa bawaan untuk memusatkan radiasi pada sel surya. Dalam cuaca cerah, ini mengarah pada peningkatan efisiensi. Namun, dengan awan tebal, lensa ini hanya membahayakan.
Jika panel konvensional dalam situasi seperti ini terus menghasilkan arus, meskipun dalam volume yang lebih kecil, maka model lensa akan berhenti bekerja hampir sepenuhnya.
Idealnya, matahari dari baterai sel surya harus diterangi secara merata. Jika salah satu bagiannya berubah menjadi gelap, maka PEC yang tidak menyala berubah menjadi beban parasit. Mereka tidak hanya dalam situasi ini tidak menghasilkan energi, tetapi juga mengambilnya dari elemen yang bekerja.
Panel harus dipasang sehingga tidak ada pohon, bangunan atau hambatan lain di jalur sinar matahari.
Skema listrik rumah dari matahari
Sistem tenaga surya meliputi:
- Panel surya.
- Pengendali.
- Baterai
- Inverter (transformator).
Pengontrol di sirkuit ini melindungi panel surya dan baterai. Di satu sisi, ini mencegah arus balik mengalir di malam hari dan dalam cuaca mendung, dan di sisi lain, melindungi baterai dari pengisian / pengosongan yang berlebihan.
Baterai untuk panel surya harus dipilih dengan usia dan kapasitas yang sama, jika tidak maka pengisian / pemakaian akan terjadi secara tidak merata, yang akan menyebabkan penurunan tajam dalam masa kerjanya.
Untuk mengubah arus searah 12, 24 atau 48 Volt menjadi 220-volt bergantian, diperlukan inverter.Tidak disarankan untuk menggunakan aki mobil dalam skema seperti itu karena ketidakmampuan mereka untuk menahan kelebihan biaya. Cara terbaik untuk menghabiskan uang dan membeli AGM helium khusus atau baterai OPzS yang dikental.
Prinsip-prinsip operasi dan diagram koneksi panel surya tidak terlalu rumit untuk dipahami. Dan dengan materi video yang dikumpulkan oleh kami di bawah ini, akan lebih mudah untuk memahami semua seluk-beluk fungsi dan pemasangan panel surya.
Dapat diakses dan dimengerti bagaimana baterai surya fotovoltaik bekerja, dalam semua detail:
Bagaimana panel surya diatur, lihat video berikut:
Perakitan DIY panel surya dari fotosel:
Setiap elemen dalam sistem pasokan tenaga surya pondok harus dipilih dengan benar. Kehilangan daya yang tak terhindarkan terjadi pada baterai, transformer dan pengontrol. Dan mereka harus dikurangi seminimal mungkin, jika tidak, efisiensi panel surya yang cukup rendah akan berkurang menjadi nol secara umum.
Selama mempelajari materi ada pertanyaan? Atau apakah Anda tahu informasi berharga tentang topik artikel dan dapat memberikannya kepada pembaca kami? Silakan tinggalkan komentar Anda di kotak di bawah ini.