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.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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:
- وحدة تحكم تمنع ارتفاعات التيار. لا يمكن توصيل اللوحة إلا من خلاله.
- بطارية بالسعة المطلوبة. يتراكم التيار المستمر من اللوحة.
- 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.