Гибкие солнечные батареи: виды и свойства солнечных панелей

Солнечная энергия – один из самых перспективных и быстро развивающихся альтернативных источников электроэнергии. Это неограниченный ресурс, который можно использовать в любой точке мира, не загрязняя окружающую среду. Согласитесь, неплохо было бы купить себе альтернативный источник электроэнергии.

Оказывается, теперь солнечную энергию можно преобразовать в электричество прямо у себя дома. Вместо громоздких и хрупких панелей сейчас все чаще используются гибкие солнечные элементы. Но как это реализовать на практике?

Мы поможем вам разобраться в конструкции гибких солнечных панелей и в том, как они работают. Полезные советы по выбору и установке конструкций приведены в нашей статье. А для облегчения восприятия информации в статье размещены тематические фото и видео.

Что такое солнечные панели?

Чтобы понять, подходят ли гибкие панели для выработки электроэнергии, вам необходимо разобраться в теории.

Что такое солнечная батарея, чем конструкция гибких моделей отличается от остальных? И еще очень важно еще до покупки узнать о преимуществах и недостатках именно этого типа солнечных элементов.

Строение и принципы гибких панелей

Принцип работы солнечной батареи основан на концепции фотовольтаики. Как известно, свет можно рассматривать и как волну, и как поток частиц – фотонов. Способность преобразовывать энергию фотонов в электричество – это фотоэлектрическая энергия.

Первые прототипы современных солнечных элементов были изобретены в 1950-х годах. С тех пор они значительно изменились как внешне, так и в том, как они работают. Фотоэлектрический эффект стал возможным благодаря использованию полупроводников

Полупроводник – это материал с особой атомной структурой. В полупроводнике n-типа есть лишние электроны, а в атомах полупроводника p-типа их нет. Для сборки фотоэлемента используются 2 типа материалов, которые объединяются в двухслойную структуру.

Галерея изображенийФото из Разработка и внедрение гибких солнечных элементов значительно расширили сферу применения и возможности для установки устройств, полезных в повседневной жизни. Распыление кристаллов кремния с фотоэлектрическими свойствами на гибкой основе устранило главный недостаток солнечных элементов: хрупкость наносится на тонкие листы, полосы, полимерные пленки… В зависимости от жесткости основания аккумулятор может изгибаться под углом от 30 ° до 180 °, свертываться Гибкую солнечную панель можно сложить так, чтобы она собирала как можно больше солнечного света Температура купания в искусственном резервуаре Расположение гибкой солнечной батареи на крыше палатки, жилого дома, солнечного навеса избавит от необходимости искать место для размещения пауэрбанка во время отдыха за городом. При этом идея архитектора не пострадает. На крышах рекомендуется монтировать гибкие солнечные панели, несущая способность которых изначально не рассчитывалась на установку дополнительных конструкций гибкий фотоэлемент Радиус кривизны солнечной батареи Формирование наиболее эффективных архитектурных форм поверхности Важным преимуществом является легкость системы

Отдельные фотоэлементы объединены в панели. Панели могут быть жесткими, в прочном металлическом каркасе. Сейчас появилась тенденция облегчить конструкцию фотопанелей. Все большую популярность приобретают гибкие и легкие солнечные элементы.

Принцип работы солнечной батареи можно описать следующим образом:

  1. Солнечный свет попадает на поверхность фотоэлемента со стороны слоя n.
  2. Фотоны сталкиваются с атомами полупроводника, «уничтожая» лишние электроны.
  3. Свободные электроны переходят в p-слой и попадают в атомы без частиц.
  4. Следовательно, верхний слой действует как катод, а нижний – как анод.
  5. Генерируется постоянный ток, который может легко зарядить аккумулятор.

Кремний, селен и многие более дорогие материалы используются в качестве полупроводников.

Постоянный ток, снимаемый с солнечной панели, необходимо преобразовать в переменный, так как на нем работает большинство электроприборов

Для гибких пленочных солнечных элементов также используется напыление полимеров с алюминиевыми проводниками. Такой дизайн делает панели удивительно тонкими и легкими.

Эта технология только начинает развиваться, но нет никаких сомнений в том, что у нее большие перспективы. Но мы рассмотрим гибкие панели в самом широком смысле этого определения.

Подробнее о принципах работы солнечных панелей вы можете прочитать, перейдя по ссылке.

Преимущества гибких солнечных элементов

Преимущества гибких солнечных панелей делают этот способ получения электроэнергии одним из самых перспективных:

  • масса;
  • измерение;
  • эластичность;
  • представление;
  • универсальность;
  • рентабельность;
  • экологичность;
  • простота использования.

Геометрические и физические параметры панелей, такие как размер и вес, имеют большое значение, так как для электроснабжения всего жилого дома потребуется большое количество панелей, при использовании тяжелых моделей может потребоваться усиление конструкция здания, что значительно увеличит затраты на установку.

Легкие и компактные гибкие элементы не смогут существенно повлиять на распределение нагрузки на каркас здания. Они не представляют опасности для кровельного покрытия

Производительность кремниевых батарей довольно высока. Эффективность в этом случае оценить сложно; Полупроводниковые панели способны преобразовывать свет в электричество в среднем на 20.

То есть при мощности солнечного излучения 200 Вт будет получено около 40 Вт электроэнергии.

Гибкие аморфные солнечные панели гораздо более устойчивы к пасмурной погоде, чем традиционные жесткие конструкции на основе кремния.

Для сравнения, стандартная солнечная панель в пасмурную погоду способна работать только на 10% своей мощности, в то время как гибкая панель обеспечивает около 50% номинальных значений.

Гибкость солнечной батареи позволяет оборудовать ее крышами неправильной формы, черепичными крышами и крышами сложной формы. При этом они достаточно универсальны, подходят для установки на крыше или фасаде здания

Солнечный свет – это бесплатный и неограниченный ресурс. В этом его несомненное преимущество, которое выражает безусловную эффективность солнечных батарей.

К тому же этот способ производства энергии полностью экологичен, никак не влияет на состояние окружающей среды и не вредит ей. Кроме того, отказавшись от популярной альтернативы солнечной энергии – тепловых электростанций, человечество снижает уровень загрязнения воздуха.

Недостатки гибких солнечных панелей

У гибких солнечных панелей тоже есть недостатки. Во-первых, эта технология все еще находится в разработке и еще не достигла пика своих возможностей. По своим характеристикам гибкие аморфные батареи уступают жестким поли или монокристаллическим.

Устройство и принцип работы гибких панелей достаточно сложны, но пользоваться ими может каждый. Достаточно правильно установить и подключить оборудование

Во-вторых, относительно быстро выходят из строя тонкая фольга и минимальный напыляемый слой. Гарантийный срок на такие панели составляет примерно 3 года.

Впоследствии фотоэлементы начинают постепенно выходить из строя и требуют замены.

Я рад, что этот сектор стремительно развивается и что уже есть более сильные и мощные копии гибких солнечных панелей на основе аморфного кремния

Всем типам солнечных панелей присущи и другие недостатки:

  • срок погашения;
  • высокая цена;
  • большое количество дорогостоящего оборудования, а также самих аккумуляторов;
  • зависимость от погодных условий.

Гибкая панель мощностью около 150 Вт стоит порядка 40 тысяч рублей и более в зависимости от производителя. 20 аккумуляторов, комплект аккумуляторов и дополнительное оборудование обойдутся единовременно. С учетом стоимости 1 кВтч электроэнергии платить за систему придется больше года.

Где и как используется солнечная энергия?

Гибкие панели используются в различных сферах. Прежде чем составлять проект энергоснабжения дома с использованием этих солнечных батарей, узнайте, где они используются и каковы характеристики их использования в нашем климате.

Область применения солнечных панелей

Широко используются гибкие солнечные элементы. Они успешно используются в электронике, электрификации зданий, автомобилестроении, авиастроении, космических объектах.

В строительстве такие панели используются для обеспечения электроэнергией жилых и промышленных зданий.

Солнечная энергия может быть единственным источником электричества, или она может дублировать традиционную схему электроснабжения, чтобы в случае недостаточной эффективности в определенный период в доме не закончилась энергия

Портативные зарядные устройства на основе гибких солнечных элементов доступны каждому и продаются повсюду. Большие гибкие дорожные панели для выработки электроэнергии в любой точке мира очень популярны у путешественников.

Очень необычная, но практичная идея – использовать дорожное покрытие как основу для гибких аккумуляторов. Специальные элементы защищены от ударов и не боятся больших нагрузок.

Гибкие батареи хороши тем, что их можно использовать практически в любой ситуации. Их легко разместить на крыше автомобиля или на корпусе яхты

Эта идея уже реализована. «Солнечная» дорога снабжает энергией окрестные села, не занимая при этом ни одного лишнего метра земли.

Особенности использования гибких аморфных панелей

Тем, кто намеревается начать использовать гибкие солнечные панели в качестве источника электроэнергии для своего дома, следует знать об особенностях их эксплуатации.

Галерея изображенийФото из Основа, на которую нанесены кристаллы кремния, определяет срок службы, а вместе с тем и диапазон использования гибких солнечных элементов. Солнечные элементы, созданные на основе полимерной пленки, легкие и удобные в транспортировке. На их основе теперь производят портативные зарядные устройства для мобильной техники, получающую энергию. Энергоэффективная вставка в рюкзак. Портативное зарядное устройство. Эффективная зарядка на дачном участке. Встроенный аккумулятор

Солнечные панели на гибкой металлической основе используются там, где к долговечности мини-электростанций предъявляются повышенные требования:

Галерея изображенийФото из Любителям морских путешествий лучше выбрать гибкие солнечные батареи на основе металлических листов. Также желательно, чтобы устройства были снабжены водоотталкивающей защитой. Ввиду того, что во время прогулки на лодке могут возникать порывы ветра, способные помешать легкому полимерному устройству, лучше всего приобретать солнечную батарею на гибкой металлической основе.Учесть, что помимо повышенной износостойкости у устройств на основе металла есть недостаток – радиус изгиба меньше, чем у полимерных. Солнечные панели с гибкой металлической основой лучше ставить на металлический кузов фургона. Это нанесет минимальный ущерб корпусу Мост морского или речного катера Тент на речном судне Малый радиус кривизны Установка на металлический корпус

В первую очередь пользователей волнует вопрос, что делать зимой, когда световой день короткий и электричества не хватает для работы всех устройств?

Да, в пасмурную погоду и несколько часов дня производительность панелей снизится. Хорошо, когда есть альтернатива в виде возможности перехода на централизованную власть. В противном случае нужно запастись аккумуляторами и заряжать их в дни, когда хорошая погода.

Интересной особенностью солнечных элементов является то, что при нагревании фотоэлемента его эффективность значительно снижается.

В летнюю жару панели перегреваются, но работают хуже. Зимой в солнечный день солнечные элементы способны улавливать больше света и преобразовывать его в энергию

Количество ясных дней в году зависит от региона. Конечно, на юге рациональнее использовать гибкие батарейки, так как солнце светит дольше и чаще.

Поскольку Земля меняет свое положение относительно Солнца в течение дня, панели лучше размещать универсально, то есть с южной стороны под углом примерно 35-40 градусов. Такая ситуация будет актуальна как утром, так и вечером и в полдень.

Инструкция по установке солнечных батарей на крышу

Если вы решили, что гибкие солнечные панели из аморфного кремния – это то, что вам нужно для обеспечения электричеством вашего частного дома, начните планировать свою работу.

Подберите подходящее оборудование и оцените примерное количество панелей. Тогда ознакомьтесь с правилами установки и последующего обслуживания солнечных батарей.

Но помните, что использование традиционных аналогов поли и монокристаллического кремния пока намного продуктивнее.

Шаг 1. Расчет количества панелей

Любая работа начинается с проекта. Для проектирования необходимо произвести необходимые расчеты, а именно:

  • ежедневное потребление электроэнергии;
  • общая требуемая мощность фотоэлементов;
  • емкость батареи;
  • количество панелей.

Самое простое – это рассчитать расход электроэнергии. Для этого необходимо учитывать абсолютно все без исключения электроприборы, которые вы используете или теоретически можете использовать.

Простой пример:

  • холодильник – 200 Вт;
  • компьютер – 300 Вт;
  • телевизор – 150 Вт;
  • дешевые лампочки – 5 штук по 20 ватт.

Мощность каждого устройства должна быть указана в документации или на корпусе. После сложения всех данных получаем 750 Вт. На основании этого значения выбирается инвертор – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный ток с нужной частотой.

Убедитесь, что у вас есть небольшой запас и выберите инвертор на 0,5 кВт мощнее расчетного. То есть на общую мощность 0,75 кВт подойдет устройство не слабее 1,25 кВт

Для правильного подключения солнечные панели подключаются к батареям через контроллер. Не путайте контакты: больше с большим, меньше с меньшим. От аккумулятора ток направляется на инвертор, а затем на электрические приборы

Значит нужно собирать батарейки. Емкость аккумулятора (например, 200 А ∙ ч) показывает, какой ток будет выдаваться при заданном напряжении в течение одного часа.

требуемую емкость можно рассчитать, разделив общую мощность потребителя на выходное напряжение солнечной батареи. В нашем примере мы используем батареи на 12 В. 750/12 = 62,5 А ч.

Но эта формула не совсем верна, так как большинство аккумуляторов невозможно разрядить до 0. Есть определенный предел, например 40%. Если уровень заряда упадет ниже, это существенно повлияет на время автономной работы и качество.

Этот показатель тоже нужно добавить в формулу:

750 Вт / (12Вx0,4) = 156,25 А ч.

Для достижения этой емкости в систему можно объединить группу из 2 аккумуляторов по 100 Ач каждая.

Количество панелей рассчитывается исходя из мощности выбранной модели и региона, в котором они будут установлены. Значение региона трудно переоценить. В идеале вы должны узнать суточные значения солнечной радиации для вашего района. Для надежности принято минимальное значение за год, ориентировочно – в конце декабря.

Схематично уровень инсоляции в разных регионах можно представить следующим образом. Числовые значения можно найти в специализированных справочниках или в Интернете

Умножив этот показатель на количество календарных дней месяца, мы получим количество киловатт, которое приходится на 1 м2 гибкой солнечной батареи в декабре. Например, для Москвы это 0,33х31 = 10,23 кВт / м2, а для Сочи – 1,25х31 = 38,75 кВт / м2. Этот показатель называется количеством пик-часов.

Итак, из условного максимума 0,75 кВт, потребляемого всеми устройствами сразу, рассчитываем среднемесячное потребление – около 25 кВт. В течение месяца наши гибкие батареи должны производить не менее 25 000 Вт, и лучше всего сделать небольшой запас и округлить до 30 кВт.

Следовательно, за 1 пик-час в Москве должно получиться 30 / 10,23 = 2,93 кВт. Если выбранные панели имеют мощность 150 Вт, то посчитать их количество несложно: 2,93 / 0,15 = 20 штук.

После этих простых расчетов вы сможете выбрать подходящий инвертор, контроллер, аккумулятор и такие же гибкие фотоэлектрические панели в нужном количестве.

Шаг 2. Правила установки

Монтаж гибких солнечных элементов можно выполнить своими руками.

Для этого стоит определиться, где именно разместить панели:

  • на крыше здания;
  • на фасаде дома;
  • на самонесущей конструкции;
  • комбинированная схема.

Самый популярный вариант – на крыше. Если форма или конфигурация крыши этого не позволяет, лучше соорудить дополнительный каркас для размещения батарей. Это дороже, но если крыша затенена или труднодоступна, то такой вариант становится рациональным.

Расположение на фасаде используется, когда на крыше мало места. Панели могут стать частью дизайнерской задумки и сыграть роль украшения дома

Гибкие фотоэлектрические солнечные элементы имеют липкий слой смолы на нижней стороне.

просто снимите защитную пленку и приклейте панель в выбранное место. Конечно, перед установкой поверхность необходимо очистить и вымыть.

Никаких специальных инструментов для установки не требуется. Главное – позаботиться о собственной безопасности при проведении работ на крыше. Также очень важно соблюдать схему подключения оборудования и не нарушать последовательность

С одной стороны, солнечный модуль имеет 2-жильные кабели. Каждая панель расположена таким образом, чтобы эти провода впоследствии можно было объединить с шиной для последовательного соединения.

Мы также рекомендуем прочитать другие наши материалы, в которых подробно описаны схемы установки и способы подключения солнечных батарей. Подробнее – здесь.

Шаг n. 3. Уход за системой после установки

После установки гибких солнечных элементов за ними нужно будет постоянно ухаживать и контролировать, иначе их эффективность может резко снизиться. Главное, чтобы панели оставались чистыми. Пыль, грязь, птичий помет – все эти факторы снижают производительность системы, поскольку ограничивают поглощение солнечного света солнечными элементами.

Солнечные панели нужно чистить по мере их загрязнения. Именно поэтому не рекомендуется размещать их в труднодоступных местах на сложной кровле.

Если ваша система не может быть отремонтирована самостоятельно, вы всегда можете найти подрядчика с соответствующей техникой и оборудованием. Очевидно, это будет стоить дороже.

Вы можете мыть солнечные элементы на основе аморфного кремния, как и их твердые аналоги, обычной влажной губкой или салфеткой из микрофибры. Панели не боятся воды (ведь это оборудование устанавливается снаружи), если их регулярно мыть, они прослужат дольше

Еще одна актуальная проблема для наших регионов – снег. Зимой аккумуляторы засыпаны снегом и перестают работать. Осадок нужно чистить постоянно, но не слишком грубо, иначе можно повредить само оборудование.

Выводы и полезные видео по теме

Видео и отзывы о гибких панелях от известных производителей помогут сделать правильный выбор. Вы сможете увидеть, как будет выглядеть ваш дом после установки оборудования, специалисты помогут выбрать нужное количество батарей и учтут правила установки.

Как устроены гибкие солнечные панели и из чего они сделаны:

Также можно установить гибкий аккумулятор в квартире на фасаде небоскреба, почему бы и нет:

Еще немного о производстве и преимуществах гибких предметов:

Солнечные батареи позволяют стать энергонезависимым, не следить за ценами на бензин и коммунальные услуги. Если вы инвестируете определенную сумму один раз, вы можете потреблять неограниченное количество энергии для использования бытовой техники, обогрева дома и подзарядки аккумулятора электромобиля. Все больше и больше людей переходят на альтернативную энергию, потому что это будущее.

Если у вас есть необходимые знания или опыт по теме нашей статьи, поделитесь ими с нашими читателями. А может вам приходилось устанавливать солнечные батареи самостоятельно? Расскажите, как вам это удалось. Вы можете добавлять фотографии в свои комментарии.

Источник – https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/gibkie-solnechnye-batarei.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: