الألواح الشمسية للبيوت والمنازل الصيفية: مبدأ التشغيل وحساب الكمية المطلوبة

جدول المحتويات:

الألواح الشمسية للبيوت والمنازل الصيفية: مبدأ التشغيل وحساب الكمية المطلوبة
الألواح الشمسية للبيوت والمنازل الصيفية: مبدأ التشغيل وحساب الكمية المطلوبة
Anonim

عندما تثار مسألة الكهرباء الذاتية ، يكون الاختيار بين توربينات الرياح والألواح الشمسية. السابق يعمل دائمًا ، لكنه يشغل مساحة كبيرة ويمكن أن يكون خطيرًا. لذلك ، في أغلب الأحيان ، تُفضل الألواح الشمسية للعطاء وفي المنزل: مبدأ التشغيل وحساب العدد المطلوب من الألواح بسيط للغاية للدراسة المستقلة.

الألواح الشمسية للبيوت والمنازل الصيفية: مبدأ التشغيل وحساب الكمية المطلوبة
الألواح الشمسية للبيوت والمنازل الصيفية: مبدأ التشغيل وحساب الكمية المطلوبة

مبدأ التشغيل

ضوء الشمس عبارة عن مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتقل من نجم بكميات هائلة. لسوء الحظ ، فإن الخلايا الضوئية التي تلتقط هذا الإشعاع ليست فعالة بما فيه الكفاية ، وفي الوقت الحالي ، تعتبر البطاريات ذات الكفاءة من 10 إلى 20 ٪ شائعة في السوق.

تعمل أي محطة طاقة شمسية حديثة ، قرروا تركيبها في منزل ريفي ، على مبدأ انتقال PN. تتكون اللوحة من لوحين من أشباه الموصلات على اتصال مع بعضهما البعض. عندما يضرب ضوء الشمس القمة ، فإنه ينقل بعض طاقته إلى الإلكترونات في المادة. بعد ذلك ، يبدأون في الانتقال إلى طبقة أخرى لموازنة الرسوم.

لإنشاء لوحة كاملة ، يتم توصيل اثنين من أشباه الموصلات ببعضهما البعض ، مع وضع شرائح رقيقة من المعدن في الأعلى ، مما يسهل مرور الإلكترونات إلى البطارية ، ومن خلالها يحدث مصدر الطاقة للأجهزة. عند إلقاء الجهد في أجهزة التخزين ، تنتقل الجسيمات إلى لوحة القاعدة المعدنية ، ثم إلى الطبقة السفلية المظلمة ، حيث يتم دفعها مرة أخرى إلى الطبقة العليا. اتضح أن دورة مغلقة ، القوة الدافعة لها هي ضوء الشمس.

أنواع اللوحات

هناك العديد من اتجاهات الألواح الشمسية التي يمكن استخدامها في منزل خاص. من حيث المواد ، الأكثر شيوعًا هي رقائق السيليكون وأفلام البوليمر. كل طريقة لها مزاياها وعيوبها ، لذلك من الضروري النظر في كل نوع على حدة.

تعمل الألواح المحتوية على الصوان بكفاءة أكبر مقارنة بالخلايا الكهروضوئية الأخرى المعروفة للبشرية. عندما تضرب أشعة الشمس الصوان ، فإن الطاقة الموجودة فيها تزيح الإلكترونات من مدار الذرات ، وتنتج تيارًا ثابتًا. تنتقل الجسيمات إلى المخزن ، وتفريغ شحنتها ، وتعود إلى الذرات ، حيث يتم قصفها مرة أخرى بالطاقة. لكن إنتاج هذه الألواح مكلف للغاية ، سواء من حيث المال أو من حيث الانبعاثات في البيئة. لذلك ، تبحث المختبرات الآن عن طرق أكثر ملاءمة للبيئة وفعالة لاستخراج الطاقة من الضوء.

خصائص ألواح الصوان:

  1. تتمتع البطاريات أحادية البلورية بأعلى كفاءة ، وهي 20-22٪ للنماذج الشائعة. يتم توجيه جميع الخلايا الضوئية التي تتكون منها اللوحة في اتجاه واحد ، مما يتطلب التثبيت بزاوية معينة لأشعة الشمس. عندما يتم تغيير الزاوية ، يتم تقليل كمية التيار المتولد بشكل كبير. تلتقط الخلايا الشفق والمناطق المظللة والضوء الساقط بشكل غير صحيح بشكل سيئ ، مما يمنع البطارية من توليد الطاقة. لذلك ، من المنطقي تثبيت مثل هذه الوحدة بكمية كبيرة من ضوء الشمس المباشر والأيام الصافية.
  2. بطاريات متعددة الكريستالات. كفاءتها في حدود 17-18 ٪ بسبب حقيقة أن بعض رقائق السيليكون يتم توجيهها في اتجاهات مختلفة. هذا يزيد من وقت التشغيل ويمكن استخدامه في الطقس الغائم أو في مكان مظلم.
  3. ألواح غير متبلورة. تصل الكفاءة إلى 10٪ ، ويرجع ذلك إلى طبقة رقيقة جدًا من السيليكون المترسبة على ركيزة معدنية أو بلاستيكية. تنخفض الكفاءة تدريجياً وبعد 3-4 سنوات قد تتوقف البطارية عن العمل. ولكن نظرًا للاتجاه العشوائي لرقائق السيليكون ، يتم التقاط كل الضوء المحتمل.
  4. تتكون الألواح الهجينة من خلايا أحادية البلورية ، إلى جانب استخدام الترسيب غير المتبلور. هذا يزيد من محاصرة أشعة الضوء ووقت التشغيل ، مما يحسن الكفاءة.

بشكل منفصل ، تتميز الخلايا الشمسية البوليمرية ، والتي يتم إنتاجها عن طريق طباعة عدة طبقات على ركيزة بلاستيكية. نظرًا لحقيقة أن المواد الحساسة للضوء لا تتطلب قاعدة صلبة ، غالبًا ما يتم إنتاج هذه الألواح بشكل مرن. تتيح هذه الميزة إمكانية استخدامها على أي سطح. تصل الكفاءة إلى 6٪ ، لكن الإنتاج رخيص جدًا بسبب رفض السيليكون الباهظ والخسائر أثناء النقل. لسوء الحظ ، التكنولوجيا جديدة إلى حد ما وأقل انتشارًا.

استهلاك الطاقة المنزلي

إذا كان الناس يعيشون في المنزل بشكل دائم ولفترة طويلة ، فيمكن عندئذٍ عرض كمية الطاقة المستهلكة في الإيصالات. لكن على الرغم من ذلك ، ستكون هذه مجرد صورة عامة ، والتي لا توفر فرصة لفهم كيفية تغير الاستهلاك اعتمادًا على يوم الأسبوع والوقت من اليوم. من أجل معرفة ذلك ، سيكون من الضروري حساب أي جزء من الكتلة الإجمالية للكهرباء يذهب للحفاظ على تشغيل الأجهزة في الخلفية ، وما يتم استخدامه بوعي.

طريقة تحديد استهلاك الطاقة:

  1. بادئ ذي بدء ، يجب أن تتجول في المنزل بأكمله ، وتسجيل جميع المعدات التي تستهلك الطاقة بشكل مستمر. وتشمل هذه ثلاجات ومجمدات وغلايات وتدفئة أرضية وتليفونات وغير ذلك. بعد ذلك ، يجب عليك التحقق من التعليمات لمعرفة عدد كيلوواط / ساعة التي تستهلكها هذه الأجهزة أو غيرها. في هذه المرحلة ، غالبًا ما يتم قطع المعدات غير المستخدمة ، مما يوفر المال.
  2. عندما يصبح استهلاك الطاقة الثابت معروفًا ، يبدأون في حساب المتغير. تحدث فترة الذروة الصغيرة في ساعات الصباح عندما يستعد الجميع للعمل أو المدرسة. والذروة الكبيرة في الاحتياج للكهرباء تأتي بعد 17-18 ساعة ، عند عودتهم من العمل. لكن كل هذا يتوقف على عادات كل عائلة ، ويلزم إجراء بحث على متى ومدة استخدام تركيبات الإضاءة والمعدات الأخرى بالضبط. أكبر المستهلكين هم آلات إعداد الطعام ، وأجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر المكتبية ، لذلك من المهم بشكل خاص حساب وقت التشغيل بدقة.
  3. بعد أن أصبح استهلاك الأجهزة المنزلية معروفًا ، يبدأون في مراقبة وتيرة استخدام أجهزة الإضاءة. من المهم أن نفهم أنه في فصل الشتاء يتأخر ويتأخر في وقت مبكر. في منطقة موسكو ، ساعات النهار ، عندما تكون الأشياء مرئية بوضوح في الشارع بدون إضاءة إضافية ، تكون 8 ساعات فقط. يكون وقت الإضاءة العادية للغرفة بمساعدة ضوء الشمس أقل ، وبالتالي ، فإن المصابيح لها حمولة كبيرة ، ويجب أخذها في الاعتبار.

عندما يتم إصلاح جميع القيم ، يجب ضرب القيمة النهائية بنسبة 10-20٪ لإنشاء احتياطي للمواقف غير المتوقعة. يجب استخدام هذه القيمة لحساب المعدات الإضافية ومساحة الألواح الشمسية.

مخطط لحساب الطاقة المطلوبة

اعتمادًا على عدد الأيام المشمسة وإضاءة الموقع ، اختر نوع اللوحة. من أجل توفير منزل خاص بالكامل ، ستحتاج إلى مؤشر استهلاك الطاقة للمنزل. لتسهيل الحساب ، عليك القيام بما يلي:

  • طرح من المبلغ الإجمالي لعمل الأجهزة التي تحدث أثناء المزولة ؛
  • القيمة المتبقية مقسومة على الفترة الشمسية.

هذا هو مقدار الكهرباء التي يجب توفيرها في الساعة وتخزينها في البطارية من أجل التشغيل الطبيعي للمنزل. ولكن قبل شراء الألواح ، تحتاج إلى معرفة مستوى التشمس (عدد الأشعة المتساقطة على السطح) في منطقة معينة. إذا كانت الوحدة ستعمل في منزل سكني ، فأنت بحاجة إلى إلقاء نظرة على أقل قيمة لهذا العام.وإذا كان هذا سكنًا صيفيًا ، فإنهم يختارون الحد الأدنى لقيمة الموسم الدافئ.

المبلغ الإجمالي مقسوم على مستوى التشمس وأداء اللوحة المحددة. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على الحد الأدنى لعدد القطع اللازمة لعمل المنزل. في هذه الحالة ، من المهم أن يتم تقريب الأعشار لأعلى.

معدات اختياريه

لا يمكن توصيل الألواح نفسها بمصدر التيار الكهربائي في المنزل. سيتطلب هذا عددًا قليلاً من الأجهزة.

عناصر:

  1. وحدة تحكم تمنع ارتفاعات التيار. لا يمكن توصيل اللوحة إلا من خلاله.
  2. بطارية بالسعة المطلوبة. يتراكم التيار المستمر من اللوحة.
  3. العاكس هو وحدة تحول مباشرة إلى التيار المتردد.

يجب أن تتوافق كل هذه الآليات معًا. لذلك ، من الضروري تحديد الأجهزة المتوافقة التي يمكنها تحمل قوة معينة.

أصبحت كهربة المنزل باستخدام الألواح الشمسية أكثر شيوعًا ، ويفكر الكثيرون في كيفية توفير المال عليها. لسوء الحظ ، يعد إنتاج هذه الطاقة حتى الآن أكثر تكلفة من إنتاج محطة توليد كهرباء تقليدية. ولكن وفقًا للتوقعات ، سيتغير الوضع في غضون 10 سنوات إلى عكس ذلك ، لذا فإن الاستثمار في اللوحات الخاصة بك سيؤتي ثماره بسرعة.

موصى به: