Ma mindenki hallotta az alternatív energia fogalmát. Senkinek sem titok, hogy az olaj-, gáz- és egyéb üzemanyag-készletek a Földön nem korlátozottak, ezért a tudósok és a mérnökök továbbra is a megújuló energiaforrások hatékony felhasználásának lehetőségeit keresik mindenki számára szükséges villamos energia beszerzése érdekében. Az elmúlt években a napelemek már nem voltak egzotikusak, csak űrhajókban használják őket, széles körben használják épületek, autók, kis háztartási készülékek autonóm tápellátására és elektronikára. Mivel a Nap hatalmas energiaforrás, amelyhez mindenki hozzáférhet, hasznos tudni, hogyan lehet átalakítani a fényt elektrákká, vagy hogyan működik a napelem..
Cikk tartalma
- A napelemes akkumulátor működésének elve
- Napenergia konvertálása
A napelemes akkumulátor működésének elve
Ez a napkollektornak nevezett eszköz egy bizonyos módon csatlakoztatott fotoelektromos átalakító készletéből áll, amelyek két rétegű félvezetőt tartalmaznak, különféle típusú vezetőképességgel - p és n. Ilyen tulajdonságokkal rendelkező anyagként a legtöbb szennyeződést tartalmazó szilíciumot használják. Ha foszfort adunk hozzá, túl sok elektron (negatív töltés) keletkezik a képződött szerkezetben, és n-típusú félvezető képződik, és amikor a bór összekeveredik, akkor p-típusú, elektronok hiánya vagy lyukak jelenléte jellemzi. Ha ezeket a rétegeket a képen látható módon elhelyezi a két elektróda közé, és hozzáférést biztosít a felső világításhoz, kap egy fotoelektromos átalakítót.
Ha egy elem megvilágul, akkor az beeső energia egy részét elnyeli, amelynek eredményeként további lyukak és elektronok képződnek. A p-n csomópontban található elektromos mező révén az előbbiek a p-régióba, az utóbbi az n-régióba mozognak. Ugyanakkor pozitív töltések halmozódnak fel az alsó elektródon, negatív töltések pedig a felső elektródon, vagyis potenciálkülönbség keletkezik - állandó U feszültség. Így a fotoelektromos konverter elektromotoros erő (EMF) forrásaként működik - egy kis elem. Ha ehhez egy terhelés csatlakozik, akkor egy áram jelenik meg az áramkörben, amelynek értéke a fotocella típusától, méretétől, a napsugárzás intenzitásától és a csatlakoztatott fogyasztók ellenállásától függ. Az akkumulátor EMF-je a hőmérséklet emelkedésével körülbelül 0,4% / ° C-kal csökken. Ezért a hatékony és hosszú távú működés érdekében a panelt ventilátorok vagy vízrendszerek segítségével kell lehűteni..
A napenergia-forrás legfontosabb paramétere a teljesítmény P = UI. Természetesen az egyetlen fotocella működéséből származó áram és feszültség kicsi, ezért az akkumulátorban bizonyos módon kombinálják ezeket a mutatókat. Ha a konvertert sorosan csatlakoztatják, akkor a teljes kimeneti feszültség arányos lesz számukkal. Az egyes elemek párhuzamos csatlakoztatása az áram növekedéséhez vezet. A képen látható módon a két típusú csatlakozás bizonyos módon történő kombinálásával megkapják az akkumulátor szükséges kimeneti paramétereit, és így az akkumulátor teljesítményét.
hirdetés
Az akkumulátor megvilágításakor a napsugárzás teljes energiája nem alakul át villamos energiává - ennek egy része visszatükröződik, és fűtőelemekre is felhasználható. Az ipar által gyártott fotovoltaikus panelek legtöbbjének hatékonysága 9-24%. Fontos tudni azt is, hogyan működik a napelemes akkumulátor olyan körülmények között, ahol egyes elemek sötétebbek. Ebben az esetben a napfénynek nem kitett átalakítók energiafogyasztókká válnak és felmelegsznek. Ezért a fotocellák csoportjait kis impedanciájú diódák vannak elrendezve, amelyek megakadályozzák az áram áthaladását az akkumulátor sötétebb részein. A panel kevesebb energiával fog működni..
a tartalomhoz ↑Napenergia konvertálása
A fotovoltaikus cellák állandó feszültséget termelnek, de sokféle berendezést váltakozó árammal táplálnak, ami megköveteli a megfelelő átalakítók jelenlétét. Ezenkívül a napelemek nappali áramot termelnek, és a fogyasztás éjjel-nappal történik, ezért további alkatrészekre van szükség, amelyek az energiát tárolják és elosztják. Vegyünk egy példát egy épület napenergia-ellátó energiaellátó rendszerére - egy kis napenergia-erőműre, amelynek felépítése a képen látható.
Ez az áramkör olyan épületekben működhet, ahol van elektromos hálózat, és a napelemet az energiafogyasztás megtakarítására használják, valamint tartalék forrásként is, amikor a fő áramkört kikapcsolják. A rendszer általános elve a következő: a fotoelektromos átalakítók által generált állandó feszültséget az inverter, amely azt váltakozó áramúvá alakítja, és az akkumulátorokat, amelyek speciális vezérlő irányítása alatt töltve energiát halmoznak fel.
Ebben az esetben a házban található készülékeket feleslegessé osztják - azokat, amelyeknél az áramkimaradás nemkívánatos következményekkel járhat (hűtőszekrény, videó megfigyelő rendszerek, riasztások), és nem redundánsok - a többi. A hálózat lekapcsolásakor az inverter táplálja a redundáns eszközöket a napelemes akkumulátorról, és ha nincs elegendő energia, akkor az akkumulátorokból. A hálózat csatlakoztatásakor a panel által előállított villamos energiát elsősorban a töltéshez szállítják. És amikor ez már nem szükséges, az inverter az állandó feszültséget váltakozó feszültségre konvertálja, ahonnan a terhelés bekerül. Ez megtakarítja a fő forrás felhasználását.
A napelemek a fenti kiegészítő berendezések nélkül felhasználhatók állandó feszültséggel működő hordozható elektronikus berendezések táplálására vagy töltésére, például számológépek, lejátszók, zseblámpák, mobil eszközök.
A villamos energián kívül a hő közvetlenül a fény energiájából is nyerhető. Ehhez napkollektorokat használnak. Tekintettel arra, hogy manapság hajlamos csökkenteni a fotovoltaikus átalakítók költségeit és növelni azok hatékonyságát, általánosságban a napenergia ígéretes terület, amely csendes és környezetbarát módon lehetővé teszi az ingyenes villamos energia, valamint a hő melegítéséhez és a meleg víz bejutását..
