Ohýbateľné solárne batérie: prehľad typických konštrukcií, ich charakteristík a vlastností pripojenia

Solárna energia je jedným z najperspektívnejších a rýchlo sa rozvíjajúcich alternatívnych zdrojov elektriny. Je to neobmedzený zdroj, ktorý môžete využiť kdekoľvek na planéte bez znečisťovania životného prostredia. Súhlasíte, že by nebolo zlé zaobstarať si vlastný alternatívny zdroj elektrickej energie.

Ukazuje sa, že teraz môžete slnečnú energiu premieňať na elektrinu priamo doma. Namiesto objemných a krehkých rámových panelov sa teraz čoraz častejšie používajú flexibilné solárne batérie. Ako to však realizovať v praxi?

Pomôžeme vám porozumieť konštrukcii flexibilných solárnych panelov a princípu ich fungovania. Užitočné odporúčania týkajúce sa výberu a montáže konštrukcií sú uvedené v našom článku. A pre ľahšie pochopenie informácií článok obsahuje tematické fotografie a videá.

Čo sú to solárne batérie?

Aby ste pochopili, či sú pre vás flexibilné panely na získavanie elektriny vhodné, musíte sa oboznámiť s teóriou.

Čo je to solárna batéria, v čom sa konštrukcia flexibilných modelov líši od ostatných? A tiež je veľmi dôležité ešte pred nákupom zistiť výhody a nevýhody práve tohto typu solárnych článkov.

Konštrukcia a princípy fungovania flexibilných panelov

Princíp fungovania solárnej batérie je založený na pojmé fotovoltika. Svetlo, ako je známe, možno chápať aj ako vlnenie, aj ako prúd častíc – fotónov. Schopnosť premieňať energiu fotónov na elektrinu je práve fotovoltika.

Prvé prototypy moderných solárnych batérií boli vynájdené ešte v 50. rokoch. Odvtedy sa podstatne zmenili jednak vzhľadovo a jednak v princípe fungovania. Fotoelektrický jav sa stal možným vďaka použitiu polovodičov.

Polovodič je materiál, ktorý má špeciálnu štruktúru atómu. Polovodič typu n má prebytočné elektróny, zatiaľ čo atómy polovodiča typu p ich majú nedostatok. Na zostavenie fotočlánku sa spájajú dva typy materiálov, čím sa vytvára dvojvrstvová konštrukcia.

Jednotlivé fotovoltaické články sú združované do panelov. Panely môžu byť pevné, v pevnom kovovom ráme. V súčasnosti je trendom odľahčenie konštrukcie fotovoltaických panelov. Popularitu získavajú flexibilné a ľahké solárne články.

Princíp činnosti solárnej batérie možno opísať takto:

1. Slnečné svetlo dopadá na povrch fotovoltaického článku zo strany n-vrstvy.
2. Fotóny narážajú na atómy polovodiča, «vyrážajúc» prebytočné elektróny.
3. Voľné elektróny sa pohybujú smerom k p-vrstve a dostávajú sa k atómom s nedostatkom častíc.
4. V dôsledku toho horná vrstva slúži ako katóda a spodná ako anóda.
5. Vytvára sa jednosmerný prúd, ktorým možno ľahko nabiť batériu.

Ako polovodič sa používa kremík, selén a mnoho ďalších, drahších materiálov.

Jednosmerný prúd získaný zo solárneho panelu musí byť premenený na striedavý, pretože väčšina elektrických spotrebičov pracuje práve na ňom.

Pre flexibilné fóliové solárne batérie sa používa aj polymérový nános s hliníkovými vodičmi. Takáto konštrukcia robí panely úžasne tenkými a ľahkými.

Táto technológia sa len začína rozvíjať, ale to, že má veľké perspektívy, je nepochybné. My sa však pozrieme na flexibilné panely v širšom zmysle tohto vymedzenia.

Podrobnejšie informácie o princípoch fungovania solárnych batérií si môžete prečítať po prejdení na odkaz.

Výhody flexibilných solárnych článkov

Výhody flexibilných solárnych panelov robia túto metódu výroby elektriny jednou z najperspektívnejších:

• hmotnosť;
• veľkosť;
• elasticita;
• výkonnosť;
• univerzálnosť;
• hospodárnosť;
• ekologickosť;
• jednoduchosť prevádzky.

Geometrické a fyzické parametre panelov, ako je veľkosť a hmotnosť, majú veľký význam, pretože na zabezpečenie elektrickou energiou celého obytného domu bude potrebné veľké množstvo panelov. Pri použití ťažkých modelov môže vzniknúť potreba spevniť konštrukciu budovy, čo výrazne zvýši náklady na inštaláciu.

Ľahké a kompaktné flexibilné prvky nebudú môcť výrazne ovplyvniť rozloženie zaťaženia na konštrukciu budovy. Nepredstavujú žiadne nebezpečenstvo pre strešnú krytinu.

Výkonnosť kremíkových batérií je pomerne vysoká. Vyhodnotiť účinnosť v tomto prípade je ťažké, panely z polovodičov dokážu premieňať svetlo na elektrinu v priemere na 20 %.

To znamená, že ak výkon slnečného žiarenia bude 200 W, elektriny sa získa približne 40 W.

Flexibilné amorfné solárne panely sú oveľa tolerantnejšie voči zamračenému počasiu ako bežné pevné konštrukcie na báze kremíka.

Pre porovnanie, štandardná solárna batéria v zamračenom počasí dokáže pracovať len na 10 % svojho výkonu, zatiaľ čo flexibilný panel vydáva približne 50 % nominálnych hodnôt.

Flexibilita solárnej batérie umožňuje vybaviť ňou strechy s nerovným povrchom, škridlové strechy, krytiny zložitého tvaru. Pritom sú dostatočne univerzálne, hodia sa na inštaláciu na strechu alebo fasádu budovy.

Slnečné svetlo je bezplatný a neobmedzený zdroj. To je jeho nesporná výhoda, v čom sa prejavuje bezpodmienečná hospodárnosť solárnych panelov.

Okrem toho je takýto spôsob výroby energie úplne ekologicky čistý, nijako sa neodráža na stave životného prostredia a neškodí mu. Navyše, upúšťaním od populárnej alternatívy slnečnej energie – tepelných elektrární, ľudstvo znižuje úroveň znečistenia ovzdušia.

Nevýhody solárnych batérií flexibilného typu

Nevýhod flexibilných solárnych panelov je tiež dosť. Po prvé, táto technológia sa len vyvíja a ešte nedosiahla vrchol svojich možností. Vo výkonnosti flexibilné amorfné batérie zaostávajú za pevnými poly- alebo monokryštalickými.

Štruktúra a princíp fungovania flexibilných panelov je pomerne zložitý, ale používať ich dokáže každý. Stačí správne nainštalovať a pripojiť zariadenie.

Po druhé, tenká fólia a minimálna vrstva nánosu pomerne rýchlo zlyhávajú. Záručná doba prevádzky takýchto panelov je približne 3 roky.

Potom začnú fotovoltaické články postupne zlyhávať a vyžadovať výmenu.

Teší fakt, že toto odvetvie sa rozvíja rýchlo a už sa objavujú trvácnejšie a výkonnejšie exempláre flexibilných solárnych panelov na báze amorfného kremíka.

Ďalšie nevýhody sú spoločné pre všetky typy solárnych batérií:

• dĺžka návratnosti;
• vysoká cena;
• veľké množstvo drahého zariadenia, okrem samotných batérií;
• závislosť od poveternostných podmienok.

Flexibilný panel s výkonom približne 150 W stojí približne 400 € alebo viac, v závislosti od výrobcu. 20 batérií, sada akumulátorov a dodatočné vybavenie budú stáť peknú sumu. Vzhľadom na cenu 1 kWh elektriny vám bude návratnosť systému trvať niekoľko rokov.

Kde a ako sa využíva solárna energia?

Flexibilné panely sa používajú v rôznych oblastiach. Predtým, ako začnete zostavovať projekt energetického zabezpečenia domu pomocou týchto solárnych batérií, zistite, kde sa používajú a aké sú špecifiká ich použitia v našej klíme.

Oblasť použitia solárnych batérií

Použitie flexibilných solárnych batérií je veľmi široké. Úspešne sa používajú v elektronike, elektrifikácii budov, automobilovom a leteckom priemysle, v kozmických objektoch.

V stavebníctve sa takéto panely používajú na zabezpečenie obytných a priemyselných budov elektrinou.

Solárna energia môže byť jediným zdrojom elektriny, alebo môže dopĺňať tradičnú schému napájania, aby v prípade nedostatočnej účinnosti v určitom období dom nezostal bez elektriny.

Prenosné nabíjacie zariadenia na báze flexibilných solárnych článkov sú dostupné každému a predávajú sa všade. Veľké flexibilné turistické panely na získavanie elektriny v akomkoľvek kúte sveta sú veľmi obľúbené medzi cestovateľmi.

Veľmi nezvyčajný, ale praktický nápad – použiť ako základ pre flexibilné batérie cestný povrch. Špeciálne prvky sú chránené pred nárazmi a neboja sa veľkého zaťaženia.

Flexibilné batérie sú dobré aj v tom, že ich možno použiť prakticky v akejkoľvek situácii. Možno ich bez problémov umiestniť na strechu auta alebo na trup jachty.

Táto myšlienka je už zrealizovaná. „Solárna“ cesta zásobuje energiou okolité dediny, pričom nezaberá ani jeden meter pôdy navyše.

Osobitosti použitia flexibilných amorfných panelov

Tí, ktorí plánujú začať používať flexibilné solárne panely ako zdroj elektriny pre svoj domov, by mali poznať špecifiká ich prevádzky.

Solárne panely s flexibilným kovovým základom nachádzajú uplatnenie tam, kde sú na odolnosť voči opotrebovaniu mini-elektrární kladené zvýšené požiadavky:

V prvom rade používateľov trápi otázka, čo robiť v zime, keď je deň krátky a elektrina nebude stačiť na fungovanie všetkých spotrebičov?

Áno, v podmienkach zamračeného počasia a krátkeho dňa výkon panelov klesá. Dobre je, keď existuje alternatíva v podobe možnosti prepnutia na centralizované zásobovanie elektrickou energiou. Ak nie je, je potrebné zásobiť sa batériami a nabíjať ich v dňoch, keď je počasie priaznivé.

Zaujímavou vlastnosťou solárnych batérií je, že pri zahrievaní fotoelektrického článku sa jeho účinnosť výrazne znižuje.

V letných horúčavách sa panely rozžeravia, ale pracujú horšie. V zime, počas slnečného dňa, sú fotoelektrické články schopné zachytiť viac svetla a premeniť ho na energiu.

Počet jasných dní v roku závisí od regiónu. Samozrejme, na juhu je použitie flexibilných batérií rozumnejšie, pretože slnko tam svieti dlhšie a častejšie.

Keďže počas dňa Zem mení svoju polohu voči Slnku, je lepšie umiestniť panely univerzálne – to znamená na južnú stranu pod uhlom približne 35-40 stupňov. Táto poloha bude relevantná ako v ranných a večerných hodinách, tak aj na poludnie.

Návod na montáž solárnych batérií na strechu

Ak ste sa rozhodli, že flexibilné solárne batérie na báze amorfného kremíka sú to, čo potrebujete na zabezpečenie elektriny pre rodinný dom, začnite plánovať práce.

Vyberte vhodné vybavenie a odhadnite približný počet panelov. Potom sa oboznámte s pravidlami montáže a následnej údržby solárnych prvkov.

Ale pamätajte, že použitie tradičných kremíkových poly- a monokryštalických alternatív je zatiaľ oveľa produktívnejšie.

Krok #1. Výpočet počtu panelov

Každá práca začína projektom. Pre projektovanie je potrebné vykonať potrebné výpočty, a to:

• denná spotreba elektriny;
• celkový potrebný výkon fotoelementov;
• kapacita batérií;
• počet panelov.

Najjednoduchšie je vypočítať spotrebu elektriny. Na to je potrebné zohľadniť úplne všetky elektrické spotrebiče, ktoré používate alebo teoreticky môžete používať.

Jednoduchý príklad:

• chladnička – 200 W;
• počítač – 300 W;
• televízor – 150 W;
• úsporné žiarovky – 5 kusov po 20 W.

Výkon každého spotrebiča je uvedený v jeho dokumentácii alebo na tele. Po sčítaní všetkých údajov získame 750 W. Na základe tejto hodnoty sa vyberie invertor – zariadenie, ktoré mení jednosmerný prúd na striedavý s požadovanou frekvenciou.

Určite urobte malú rezervu a vyberte invertor o 0,5 kW silnejší ako vypočítaná hodnota. To znamená, že pre celkový výkon 0,75 kW postačí zariadenie s výkonom najmenej 1,25 kW.

Pre správne zapojenie sa solárne batérie spájajú s batériami cez regulátor. Nezamieňajte kontakty – plus k plusu, mínus k mínusu. Z batérie je prúd vedený k invertoru a potom k elektrickým spotrebičom.

Potom je potrebné vybrať batérie. Kapacita batérie (napríklad 200 Ah) ukazuje, aký silný prúd bude dodávaný pri danom napätí počas jednej hodiny.

Potrebnú kapacitu možno vypočítať vydelením celkového výkonu spotrebičov výstupným napätím solárnej batérie. V našom príklade používame 12-voltové batérie. 750 / 12 = 62,5 Ah.

Ale takýto vzorec nie je celkom správny, pretože väčšinu batérií nemožno vybiť na 0. Existuje určité obmedzenie, napríklad 40 %. Ak úroveň nabitia klesne pod túto hodnotu, výrazne to ovplyvní životnosť a kvalitu práce batérie.

Tento ukazovateľ je tiež potrebné pridať do vzorca:

750 W / (12V x 0,4) = 156,25 Ah.

Na dosiahnutie takej kapacity je možné spojiť do systému skupinu 2 batérií po 100 Ah každá.

Počet panelov sa vypočítava na základe výkonu vybraného modelu a regiónu, v ktorom budú nainštalované. Význam regiónu je ťažké preceňovať. V ideálnom prípade treba nájsť hodnoty dennej úrovne slnečného žiarenia pre vašu lokalitu. Pre spoľahlivosť sa berie minimálna hodnota za rok, orientačne – na konci decembra.

Schematicky možno úroveň insolácie v rôznych regiónoch znázorniť takto. Číselné hodnoty možno nájsť v špecializovaných príručkách alebo na internete

Vynásobením tohto ukazovateľa počtom kalendárnych dní v mesiaci dostaneme počet kilowattov, ktorý pripadá na 1 m² flexibilnej solárnej batérie za december. Ako príklad, v Moskve je to 0,33×31 = 10,23 kW/m² a v Soči – 1,25×31 = 38,75 kW/m². Tento ukazovateľ sa nazýva počet pikohodín.

Potom z podmienených maximálnych 0,75 kW, spotrebovaných všetkými spotrebičmi súčasne, vypočítame priemernú mesačnú spotrebu – približne 25 kW. Za mesiac by naše flexibilné batérie mali vyrobiť najmenej 25 000 W, a lepšie urobiť malú rezervu a zaokrúhliť na 30 kW.

Následne, na 1 pikohodinu v Moskve by malo vychádzať 30/10,23 = 2,93 kW. Ak vybrané panely majú výkon 150 W, potom vypočítať ich počet nie je ťažké: 2,93/0,15 = 20 kusov.

Po takýchto jednoduchých výpočtoch budete môcť vybrať vhodný invertor, regulátor, akumulátor a samotné flexibilné fotovoltaické panely v potrebnom počte.

Krok #2. Pravidlá montáže

Inštaláciu flexibilných solárnych prvkov môžete vykonať sami.

Na to je potrebné rozhodnúť, kde presne umiestnite svoje panely:

• na streche budovy;
• na fasáde domu;
• na samostatne stojacej konštrukcii;
• kombinovaná schéma.

Najobľúbenejšia možnosť je na streche. Ak tvar alebo konfigurácia strechy to neumožňuje, je lepšie postaviť dodatočný rám, na ktorý umiestniť batérie. Je to nákladnejšie, ale ak je strecha zatienená alebo ťažko prístupná, táto možnosť sa stáva racionálnou.

Umiestnenie na fasáde sa používa vtedy, keď na streche nie je dosť miesta. Panely sa môžu stať súčasťou dizajnérskeho zámeru a hrať úlohu ozdoby domu

Flexibilné solárne fotovoltaické prvky majú na spodnej strane lepkavú živicovú vrstvu.

Stačí odstrániť ochrannú fóliu a prilepiť panel na vybrané miesto. Samozrejme, pred montážou treba povrch očistiť a umyť.

Na montáž nie je potrebný žiadny špecializovaný nástroj. Hlavné je postarať sa o svoju bezpečnosť počas práce na streche. Takisto je veľmi dôležité dodržiavať schému zapojenia zariadenia a neporušovať postupnosť

Z jednej strany má modul solárneho panelu 2 vyvedené káble. Každý panel je umiestnený tak, aby tieto vodiče bolo možné neskôr spojiť jednou zbernicou pre sériové zapojenie.

Takisto odporúčame prečítať náš ďalší materiál, kde sú podrobne opísané schémy montáže a spôsoby pripojenia solárnych panelov. Viac informácií – tu.

Krok #3. Údržba systému po inštalácii

Po inštalácii flexibilných solárnych článkov sa o ne bude treba neustále starať a sledovať ich, inak môže ich účinnosť prudko klesnúť. Hlavné je udržiavať panely v čistote. Prach, špina, vtáčí trus – všetky tieto faktory znižujú výkon systému, pretože obmedzujú absorpciu slnečného svetla fotovoltickými článkami.

Solárne panely je potrebné utierať podľa potreby pri znečistení. Práve preto sa neodporúča umiestňovať ich na ťažko prístupné miesta na zložitej streche.

Ak sa o váš systém nemôžete starať sami, vždy môžete nájsť dodávateľa s príslušnou technikou a vybavením. Samozrejme, bude to stáť viac.

Umývať solárne panely na báze amorfného kremíka, rovnako ako tuhé analógy, je možné bežnou vlhkou špongiou alebo handričkou z mikrovlákna. Panel sa nebojí vody (napokon ide o zariadenie inštalované vonku), ak ich budete pravidelne umývať, vydržia dlhšie.

Ďalším problémom, aktuálnym pre naše regióny, je sneh. V zime sú panely zasypané snehom a prestávajú fungovať. Zrážky je potrebné pravidelne odstraňovať, ale nie príliš hrubo, inak môžete poškodiť samotné zariadenie.

Závery a užitočné video k téme

Videá a recenzie, v ktorých sú zobrazené flexibilné panely populárnych výrobcov, pomôžu urobiť správny výber. Budete môcť vidieť, ako bude vyzerať váš dom po inštalácii zariadenia, odborníci vám pomôžu vybrať potrebný počet panelov a preberú pravidlá inštalácie.

Ako sú usporiadané flexibilné solárne panely a z čoho sa vyrábajú:

Inštalovať flexibilný panel je možné aj v byte na fasáde výškovej budovy, prečo nie:

Ešte trochu o výrobe a výhodách flexibilných článkov:

Solárne panely poskytujú možnosť stať sa energeticky nezávislým, nesledovať ceny benzínu a komunálne služby. Ak raz investujete určitú sumu, budete môcť neobmedzene spotrebúvať energiu na používanie domácich elektrospotrebičov, vykurovanie domu a nabíjanie batérie elektromobilu. Čoraz viac ľudí prechádza na alternatívnu energiu, pretože za ňou je budúcnosť.

Ak máte potrebné vedomosti alebo skúsenosti s témou nášho článku, podeľte sa o ne s našimi čitateľmi. Alebo ste možno sami inštalovali solárne panely? Povedzte nám, ako ste to robili. Svoje komentáre môžete doplniť fotografiami.