تدفئة منزل خاص بألواح شمسية: مخططات وأجهزة. الألواح الشمسية للشقة: كيفية التركيب

أسباب شعبية مصادر الطاقة البديلة مفهومة تمامًا: هناك فرصة لتوفير الوقود وتحقيق أحلام أنظمة دعم الحياة الصديقة للبيئة. باستخدام طاقة الشمس والرياح والمياه بمهارة ، يمكنك تحويل منزل ريفي عادي إلى منزل صديق للبيئة حديث.

سنخبرك بكيفية تجهيز التدفئة التي تعمل بالطاقة الشمسية في منزل خاص ، وسنقوم معكم بتحليل مدى ربحيتها. من أجل إلقاء الضوء بشكل شامل على قضايا استخدام طاقة ضوء النهار ، وصفنا بالتفصيل جميع الخيارات الشائعة التي تم الحصول عليها الاستخدام العمليو ملاحظات إيجابيةالمستخدمين.

مع الأخذ في الاعتبار توصياتنا ، سوف تكون قادرًا على بناء نظام شمسي فعال للبيوت الصيفية أو منزل ريفي. لتسهيل الفهم مادة صعبة، أضفنا المعلومات الرسوم البيانية المرئيةوالرسوم التوضيحية وأدلة الفيديو.

الوسطاء بين أشعة الشمس والآلية التي تولد الطاقة هي البطاريات أو المجمعات الشمسية ، والتي تختلف في كل من الغرض والتصميم.

تخزن البطاريات الطاقة من الشمس وتسمح باستخدامها لتشغيل الأجهزة المنزلية. الأجهزة الكهربائية. وهي عبارة عن ألواح بها خلايا ضوئية من جهة وآلية قفل من جهة أخرى. يمكنك تجربة البطارية وتجميعها بنفسك ، ولكن من الأسهل شراؤها العناصر النهائية- الاختيار واسع جدا.

أنظمة الطاقة الشمسية ( تجميع الطاقة الشمسية) جزء من نظام تدفئة المنزل. الصناديق الكبيرة المعزولة بالحرارة مع سائل التبريد ، مثل البطاريات ، مثبتة على دروع مرتفعة تواجه الشمس ، أو منحدرات السقف.

من الخطأ افتراض أن جميع المناطق الشمالية على الإطلاق تتلقى حرارة طبيعية أقل بكثير من المناطق الجنوبية. لنفترض أن هناك أيامًا مشمسة في تشوكوتكا أو في وسط كندا أكثر بكثير مما هي عليه في بريطانيا العظمى الواقعة في الجنوب

لتحسين الكفاءة ، يتم وضع الألواح على آليات ديناميكية تشبه نظام التتبع - حيث تدور بعد حركة الشمس. تتم عملية تحويل الطاقة في أنابيب موجودة داخل الصناديق.

الفرق الرئيسي بين أنظمة الطاقة الشمسية والألواح الشمسية هو أن الأول يسخن المبرد ، بينما يقوم الأخير بتجميع الكهرباء. من الممكن تسخين الغرفة بمساعدة الخلايا الضوئية ، لكن مخططات الجهاز غير منطقية ومناسبة فقط لتلك المناطق التي يوجد فيها 200 يوم مشمس على الأقل في السنة.

مخطط نظام تدفئة مع مجمّع شمسي متصل بغلاية ومصدر احتياطي للكهرباء (على سبيل المثال ، غلاية غازية) يعمل بالوقود التقليدي (+)

إيجابيات وسلبيات نظام التدفئة البديل

مزايا النظام الشمسيلا يوجد الكثير من التدفئة ، ولكن كل واحد منهم مهم ويمكن أن يكون سببًا لإجراء تجارب خاصة:

• فوائد بيئية.آمن لسكان المنزل والبيئة ، مصدر نظيف للحرارة لا يحتاج إلى استعمال. الأنواع التقليديةالوقود.
• الحكم الذاتي. أصحاب الأنظمة مستقلون تمامًا عن أسعار الطاقة والوضع الاقتصادي في البلاد.
• الربحية.مع الحفاظ على نظام التدفئة التقليدي ، يصبح من الممكن تقليل تكلفة الدفع مقابل إمدادات الماء الساخن.
• شهره اعلاميه. تركيب أنظمة الطاقة الشمسية لا يتطلب إذن من السلطات الحكومية.

ولكن هناك أيضًا لحظات غير سارةيمكن أن يفسد الصورة العامة. على سبيل المثال ، سيتطلب تحديد فعالية النظام فترة طويلة لا تقل عن 3 سنوات (بشرط طاقة شمسيةيكفي ويتم استخدامه بنشاط).

سيتطلب تثبيت الوحدات الشمسية فقط استثمارات كبيرة: ستكلف أرخص ألواح السيليكون 2200 روبل على الأقل. لكل قطعة ، وعناصر من ستة صمامات ثنائية الكريستالات من الفئة الأولى - حتى 17000 لكل قطعة. حساب تكلفة 30 وحدة بسيط للغاية (+)

يلاحظ المستخدمون العيوب التالية:

• ارتفاع أسعار المعدات اللازمة لتشغيل النظام ؛
• الاعتماد المباشر على كمية الحرارة الناتجة موقع جغرافيوالطقس
• الوجود الإجباري مصدر النسخ الاحتياطي، على سبيل المثال ، غلاية تعمل بالغاز (من الناحية العملية ، غالبًا ما يتحول النظام الشمسي إلى نسخة احتياطية).

لتحقيق عوائد أكبر ، عليك مراقبة صحة المجمعات بانتظام وتنظيفها من الحطام وحمايتها من تكوين الجليد في الصقيع. إذا كانت درجة الحرارة غالبًا ما تقل عن 0 درجة مئوية ، فأنت بحاجة إلى الاهتمام بالعزل الحراري الإضافي ليس فقط لعناصر النظام الشمسي ، ولكن أيضًا للمنزل ككل.

معرض الصور

الطاقة الشمسية للتدفئة

الغرض الرئيسي من الخلايا الكهروضوئية التي تخزن الطاقة هو توفير الكهرباء للمنزل. لتضمينها في الدائرة وتحقيق الأداء الأمثل ، من الضروري تجميع دائرة بخزان تخزين.

سيتم فيه تسخين المياه ، والتي ، بعد أن وصلت إلى درجة حرارة معينة ، سوف تملأ الأنابيب والمشعات في الغرف التي تتطلب تدفئة (غرفة المعيشة ، الحمام).

نظام يعمل بالطاقة الشمسية بخزان مزدوج الدائرة ينظم التدفئة والتزويد ماء ساخنفي اتجاهين: تدفئة المشعات وإلى نقاط التحليل (+)

دعنا نحاول التحليل ميزات التصميمالألواح الشمسية وتحديد دورها المحتمل في نظام التدفئة.

مبدأ تشغيل الألواح بالخلايا الكهروضوئية

هناك ثلاثة أنواع شائعة من الخلايا الشمسية:

• أحادي البلورية. هذه رقائق رقيقة من أنقى السيليكون ، مقطوعة من ظروف اصطناعيةكريستال. الأكثر إنتاجية بكفاءة حوالي 17-18٪. درجة الحرارة المثلىللتشغيل - من 5 درجة مئوية إلى 25 درجة مئوية.

• متعدد البلورات. مصنوعة من الصفائح التي تم الحصول عليها عن طريق التبريد التدريجي للذوبان السيليكون. تقنيات إنتاجها أقل كثافة في العمالة ، لكن كفاءة الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البولي بلورات أقل بكثير - لا تزيد عن 12٪.

• عديم الشكل.هم فيلم. يتم تصنيعها بطريقة مرحلة التبخر ، ونتيجة لذلك يستقر السيليكون على شكل غشاء رقيق على قاعدة بوليمر مرنة. يتم الجمع بين أرخص طريقة للإنتاج وإنتاجيتنا المنخفضة التي تصل إلى 7٪.

لتركيب أنظمة التدفئة المستقلة في المناطق الشمالية ، الأكثر خيار مناسبتعتبر مجمعة من عناصر أحادية البلورة. ومع ذلك ، فإن البطاريات ذات الوحدات غير المتبلورة أسهل في التركيب ، وتتجاهل القاعدة عمليًا ، وأرخص بكثير.

تتكون الوحدة أحادية البلورية من عناصر متصلة بالسلسلة مدمجة في وحدات. عدة وحدات تشكل بطارية شمسية. يعمل السطح المظلم للأنظمة الشمسية الكهروضوئية على تحسين امتصاص ضوء الشمس

مهمة العناصر الخارجية هي امتصاص وتحويل أشعة الشمس. تذهب الطاقة المنبعثة إلى أبعد من ذلك وتتركز في خزان التخزين. يوفر عنصر صغير حوالي 100-250 واط ، بينما توفر لوحة مسبقة الصنع بمساحة 25-30 متر مربع الكهرباء منزل صغير. سيتطلب تركيب نظام التدفئة طاقة تزيد بمقدار 2-3 مرات.

يعمل العاكس كمحول تيار مستمر من "إنتاج" الطاقة الشمسية إلى كهرباء ، حيث أن التيار المتردد ضروري لتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية والمصابيح.

عند الحديث بشكل خاص عن نظام التدفئة ، فإن الغلاية الكهربائية لتسخين المياه تعمل أيضًا على التيار المتردد. لتزويد المنزل بالضوء في الليل ، ستكون هناك حاجة إلى بطاريات لتخزين احتياطيات النهار.

يتم تثبيت وحدات العاكس في مكان مناسب للصيانة ، على الرغم من أنها لا تحتاج إلى تحكم مستمر وتعمل في الوضع التلقائي (+)

كفاءة استخدام الخلايا الكهروضوئية

أسهل طريقة هي شراء وتطبيق أحد المخططات البسيطة التي أثبتت جدواها على مر السنين. ومع ذلك ، فإن الظروف في بعض الأحيان تملي شروطهم. افترض أن لديك أداء ممتاز نظام العملبمولد للطاقة الشمسية ، لكنها تعمل في الوقت الحالي على إمداد المنزل بالكهرباء وتزويد المنزل بالماء الساخن.

من الواضح أنه ليس من المربح شراء معدات جديدة ، لذلك من الأسهل زيادة الطاقة عن طريق شراء عدد معين من المحولات الكهروضوئية. خيار الميزانية- ألواح السليكون بإنتاجية تصل إلى 23-25٪.

قم بتوصيله بمصدر طاقة سخانتعمل بالكهرباء. خيار عالمي- غلاية مجهزة بأسلاك التوزيع.

تعتبر عناصر فيلم البوليمر في السوق الروسية أقل شيوعًا بكثير من نظائرها من السليكون أحادية ومتعددة الكريستالات. إنها سهلة التركيب ولكن بكفاءة منخفضة - 6٪ فقط

إذا قمت بتنظيم إمدادات الكهرباء بشكل صحيح ، فيجب أن تكون كافية لكل من الماء الساخن والتدفئة. هناك أمثلة عندما يتم تزويد المنزل بالكامل بالحرارة - يمكن التعرف عليه من خلال السقف ، وهو مغطى بالكامل تقريبًا بألواح.

في بعض الأحيان يكون مطلوبًا بناء خاص بشكل منفصل الهياكل الدائمةإذا كانت مساحة السطح غير كافية. اتضح أن هناك حاجة إلى مساحة خالية إضافية لزيادة الطاقة.

حتى الحسابات الأكثر دقة لن تساعدك على تحديد المقدار الدقيق للطاقة المحتملة وإنشاء نظام فعال ومبسط بسرعة. الحقيقة هي أنه توجد عقبات في الممارسة العملية ، من الصعب جدًا التنبؤ بمظهرها.

فيما يلي بعض العوامل:

• عدم تناسق الطقس.عدد واضح من الأيام المشمسة غير معروف حتى في المناطق الجنوبية. يكاد يكون من المستحيل التنبؤ بشكل موثوق بعددهم في المناطق الشمالية.
• عدم انتظام إمدادات الكهرباء.على سبيل المثال ، في المناطق الشمالية في الشتاء هناك ساعات قصيرة من ضوء النهار ، لذلك يتم إنفاق الكثير من الطاقة الشمسية المعاد تدويرها على الإضاءة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن شدة الإشعاع الشمسي في فترة الشتاءينخفض ​​بشكل ملحوظ.
• أعطال دورية. مثل أي شخص آخر الأنظمة التقنيةيمكن أن تتعطل الألواح الشمسية من وقت لآخر بسبب تلف العناصر الفردية وتوصيلات العقد وسطح الحماية وما إلى ذلك.

لذلك ، لا يمكنك التعرف على الفعالية إلا بعد فترة زمنية معينة ، على الأقل بعد عام. قد تضطر إلى زيادة عدد الخلايا الكهروضوئية أو البطاريات ، والنظر في العزل الحراري الإضافي للمنزل ، وتقليل المنطقة الساخنة. لنفترض أنه في المناطق الشمالية من ألمانيا ، من أجل توفير المال ، غالبًا ما لا يتم تدفئة غرف النوم على الإطلاق.

لا تتطلب صيانة الخلايا الكهروضوئية المركبة مهارات خاصة وتتمثل في التنظيف المنتظم: إزالة الثلج في الشتاء والحطام في الفترة الدافئة ، وغسل السطح الزجاجي بالماء من الخرطوم

رسم تخطيطي لتركيب محطة طاقة منزلية

أسهل طريقة هي الاتصال بشركة تبيع مكونات النظام وتقدم خدمات التثبيت. الإيجابيات - مشروع احترافي ، مع مراعاة الخصائص الفردية ، ضمان لجميع المنتجات والتركيب ، ناقص التكلفة العالية.

إذا كانت لديك خبرة ذات صلة ، فيمكنك تجميع محطة طاقة صغيرة بشكل مستقل الألواح الشمسيةلتدفئة منزل خاص.

الأكثر فاعلية هو المخطط الهجين لنظام الهواء الشمسي ، والذي يستخدم الخلايا الكهروضوئية لتوليد الطاقة ، ومجمعات لتسخين المياه وتوربينات رياح إضافية. يمكن استبداله بمصدر وقود احتياطي (+)

تُباع جميع أجزاء تركيب نظام التدفئة في المتاجر المتخصصة.

تحتاج إلى شراء العناصر التالية:

• مجموعة من الوحدات الشمسية من السيليكون أو الفيلم ؛
• بطارية تخزن الطاقة ؛
• جهاز التحكم بالشحن الذي ينظم عملية شحن البطارية وتفريغها ؛
• العاكس الذي يحول التيار المباشر إلى التيار المتردد ؛
• مجموعة من الكابلات المتصلة.

من المرغوب فيه أن تكون البطاريات متماثلة (مع مراعاة العلامة التجارية والسعة وحتى الدُفعة) ولديها القدرة على تخزين الطاقة لمدة 3-4 أيام. تعتمد مدة عملهم على درجة حرارة الغرفة - في الظروف الباردة يتم تفريغهم بسرعة. إذا كان الاستهلاك اليومي هو 2400 وات في الساعة ، يلزم وجود بطاريات بسعة إجمالية لا تقل عن 1000 ساعة.

عند استخدام بطاريات السيارات ، تذكر أن كفاءتها القصوى هي 70-75٪ (عمر الخدمة - 3 سنوات) ، الأجهزة الخاصة لأنظمة الطاقة الشمسية بها أفضل أداء- تصل إلى 85٪ (عمر الخدمة - 10 سنوات). يتم فقد بعض الطاقة أثناء التخزين والتحويل

جودة التيار المتولد عن تلك الجيبية أعلى من المؤشرات الحالية من شبكة مركزية. تتمثل إحدى ميزات الجهاز في مزامنة مرحلة الجهد ، حيث يتم الانتقال من 12 فولت إلى 220 فولت دون انقطاع في تشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية.

محولات الطاقة - من 250 واط إلى 6000 واط وما فوق. يمكنك زيادة طاقة الخرج عن طريق إفراغ الاتصال المتوازي لعدة أجهزة. على سبيل المثال ، 3 × 3000 واط = 9000 واط (+)

بعد تثبيت جميع عناصر النظام الشمسي ، من الضروري توصيل خزان كهربائي يقوم بتسخين المياه بالعاكس ، والخزان ، بدوره ، بخط أنابيب تدفئة.

نظام تسخين المجمع

يمكن تحقيق أكبر قدر من الكفاءة والعودة من خلال تركيب مجمعات بدلاً من وحدات الطاقة الشمسية - التركيبات الخارجية التي يتم فيها تسخين المياه تحت تأثير الإشعاع الشمسي. مثل هذا النظام أكثر منطقية وطبيعية ، لأنه لا يتطلب تسخين المبرد بواسطة أجهزة أخرى.

ضع في اعتبارك تصميم ومبدأ تشغيل الأجهزة من نوعين رئيسيين: مسطحة وأنبوبية.

نسخة مسطحة لديي

تصميم المنشآت المسطحةبسيطة للغاية لدرجة أن الحرفيين ذوي الخبرة يقومون بتجميع نظائرها اليدوية بأيديهم ، بعد أن اشتروا بعض الأجزاء في متجر متخصص ، وقاموا ببناء بعضها من مواد مرتجلة.

داخل صندوق معزول من الصلب أو الألومنيوم ، يتم تثبيت لوح يمتص الحرارة الشمسية. غالبًا ما تكون مغطاة بطبقة من الكروم الأسود. الجزء العلوي من المشتت الحراري محمي بغطاء شفاف محكم الغلق.

يتم تسخين الماء في أنابيب موضوعة في ثعبان ومتصلة باللوحة. يدخل الماء أو التجمد إلى الصندوق من خلال أنبوب المدخل ، ويسخن في الأنابيب وينتقل إلى المخرج - إلى أنبوب المخرج.

يرجع انتقال الضوء للغطاء إلى الاستخدام مادة شفافة- زجاج أو بلاستيك مقسّى متين (على سبيل المثال ، بولي كربونات). حتى لا تنعكس أشعة الشمس بالزجاج أو سطح من البلاستيكغير لامع (+)

هناك نوعان من التوصيل ، أنبوب واحد وأنبوبين ، ولا يوجد فرق جوهري في الاختيار. ولكن هناك فرق كبير في كيفية تزويد المبرد إلى المجمعات - الجاذبية أو استخدام المضخة. يتم التعرف على الخيار الأول على أنه غير فعال بسبب السرعة المنخفضة لحركة المياه ؛ وفقًا لمبدأ التسخين ، فإنه يشبه وعاء للاستحمام الصيفي.

يحدث تشغيل الخيار الثاني بسبب توصيل مضخة الدوران التي تزود المبرد بالقوة. مصدر طاقة للعمل معدات الضخيمكن أن يصبح نظام طاقة شمسية.

تصل درجة حرارة المبرد عند تسخينه بواسطة مجمّع شمسي إلى 45-60 درجة مئوية عند المخرج أقصى معدل- 35-40 درجة مئوية. لزيادة كفاءة نظام التدفئة ، جنبًا إلى جنب مع المشعات ، يتم استخدام "الأرضيات الدافئة" (+)

المجمعات الأنبوبية - حل للمناطق الشمالية

يشبه المبدأ العام للعملية عمل النظائر المسطحة ، ولكن مع اختلاف واحد - توجد أنابيب التبادل الحراري مع المبرد داخل قوارير زجاجية. الأنابيب نفسها مصنوعة من الريش ، ومختومة من جانب واحد وتشبه الريش في المظهر ، ومحورية (فراغ) ، يتم إدخالها في بعضها البعض ومختومة من كلا الجانبين.

تختلف المبادلات الحرارية أيضًا:

• نظام لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية أنابيب حرارية ؛
• أنبوب تقليدي لتحريك المبرد من النوع U.

يتم التعرف على النوع الثاني من المبادلات الحرارية على أنه أكثر كفاءة ، ولكنه ليس شائعًا بدرجة كافية بسبب تكلفة الإصلاحات: إذا فشل أحد الأنبوب ، فسيتعين استبدال القسم بأكمله.

الأنبوب الحراري ليس جزءًا من مقطع كامل ، لذا يمكن تغييره في 2-3 دقائق. يتم إصلاح العناصر المحورية الفاشلة ببساطة عن طريق إزالة القابس واستبدال القناة التالفة.

مخطط يشرح دورة عملية التسخين داخل الأنابيب المفرغة: سائل باردتحت تأثير الحرارة الشمسية ، يسخن ويتبخر ، مما يفسح المجال للجزء التالي من المبرد البارد (+)

بعد التحليل تحديدجامعي نوع مختلفوتلخيصًا لتجربة استخدامها ، قررنا أن المجمعات المسطحة أكثر ملاءمة للمناطق الجنوبية ، والمجمعات الأنبوبية للمناطق الشمالية. ثبت جيدًا بشكل خاص في ظروف المناخ القاسي للتثبيت مع نظام الأنابيب الحرارية. لديهم قدرة تدفئة حتى في الأيام الملبدة بالغيوم وفي الليل ، "تتغذى" على قدر ضئيل من ضوء الشمس.

عينة مخطط قياسيتوصيل مجمعات الطاقة الشمسية بمعدات الغلايات: محطة ضخيوفر دوران المياه ، ينظم جهاز التحكم عملية التسخين

طريقة لزيادة الإنتاجية

عادة ، بعد تجربة عدد صغير من الوحدات الشمسية ، يذهب أصحاب المنازل الخاصة إلى أبعد من ذلك ويحسّنون النظام بطرق مختلفة.

أسهل طريقة هي زيادة عدد الوحدات المعنية ، على التوالي ، لجذبها مساحة إضافيةلوضعهم وشراء معدات أكثر قوة ذات صلة

ماذا تفعل إذا كان هناك نقص في المساحة الحرة؟ فيما يلي بعض التوصيات لزيادة كفاءة محطة الطاقة الشمسية (مع الخلايا الكهروضوئية أو المجمعات):

• تغيير اتجاه الوحدات.تتحرك العناصر بالنسبة لموضع الشمس. ببساطة تركيب الجزء الرئيسي من الألواح على الجانب الجنوبي. مع ساعات النهار الطويلة ، من الأفضل أيضًا استخدام الأسطح المواجهة للشرق والغرب.

• تعديل زاوية الميل.عادةً ما تشير الجهة المصنعة إلى الزاوية الأكثر تفضيلاً (على سبيل المثال ، 45 درجة) ، ولكن في بعض الأحيان يتعين عليك إجراء التعديلات الخاصة بك أثناء التثبيت ، مع مراعاة خط العرض الجغرافي.

• الاختيار الصحيح لموقع التثبيت.السقف مناسب لأنه غالبًا ما يكون أعلى مستوى ولا تحجبه أشياء أخرى (افترض أشجار الحديقة). ولكن هناك مناطق أكثر ملاءمة - أجهزة دوارة لتتبع الشمس.

عندما تكون العناصر متعامدة مع أشعة الشمس ، يعمل النظام بكفاءة أكبر ، ومع ذلك ، على سطح ثابت ثابت (على سبيل المثال ، سقف) ، هذا ممكن فقط على فترة قصيرةزمن. ولزيادتها ، ابتكروا أجهزة تتبع عملية.

آليات التتبع عبارة عن منصات ديناميكية تدور بطائرتها بعد الشمس. بفضلهم ، يزداد أداء المولد بحوالي 35-40٪ في الصيف ، وبنسبة 10-12٪ في الشتاء.

العيب الكبير في أجهزة التتبع هو ارتفاع تكلفتها. في بعض الحالات ، لا يؤتي ثماره ، لذلك لا معنى للاستثمار في آليات غير مجدية.

تشير التقديرات إلى أن 8 لوحات هي الحد الأدنى للمبلغ الذي تبرر فيه التكاليف نفسها بمرور الوقت. يمكنك أيضًا استخدام 3-4 وحدات ، ولكن بشرط واحد: إذا كانت متصلة مباشرة بمضخة المياه ، متجاوزة البطاريات.

قبل أيام فقط ، أعلنت شركة Tesla Motors عن إنشاء نوع جديد من الأسقف - بأسقف مدمجة. صرح Elon Musk أن السقف المعدل سيكون أرخص من السقف التقليدي مع مجمعات أو وحدات مثبتة عليه.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

ستساعدك مقاطع الفيديو الموضوعية على تخيل تركيب محطات الطاقة الشمسية المنزلية بشكل أفضل والكشف عن بعض أسرار تركيب المعدات.

الفيديو رقم 1 تتوفر المعلومات الفنية التالية حول الألواح الشمسية وأجهزة التحكم في الشحن:

الفيديو رقم 2 تجربة مفيدة في استخدام الألواح الشمسية في منطقة موسكو:

الفيديو رقم 3 مثال على محطة شمسية تعمل بنجاح ، ومجمَّعة ذاتيًا بالكامل ، وتوفر كلاً من الماء الساخن المنزلي والتدفئة المنزلية:

كما ترون نظام التدفئةالطاقة الشمسية هي ظاهرة حقيقية للغاية يمكنك إحيائها بنفسك. جسم كروى طرق بديلةيتطور إنتاج الطاقة باستمرار ، وربما تسمع غدًا عن اكتشاف جديد.

إن أصحاب المنازل والبيوت الخاصة محظوظون جدًا - يمكنهم تركيب حقول كاملة من البطاريات الشمسية على أسطحهم ، والجمع بين النظام المركزيامدادات الطاقة مع الطاقة الشمسية ، ونتيجة لذلك ، حفظ بشكل كبير. وماذا عن سكان المباني الحضرية الشاهقة؟ الألواح الشمسية للشقة - هل هي مدينة فاضلة أم حقيقة؟

تثبيت

بالطبع ، من الصعب جدًا تجهيز نظام شمسي كامل داخل شقة قياسية في المدينة. وأول صعوبة يجب مواجهتها هي وضع الألواح الشمسية نفسها. ولا يتعلق الأمر فقط بحجمها ، بل يتعلق في المقام الأول بالتوجه إلى الشمس. بعد كل شيء ، يجب أن تسقط الأشعة على سطح الصورة بزاوية معينة ، وإلا فلن تعمل اللوحة. لكن كيف يمكن تحقيق ذلك في مبنى سكني؟

حسنًا ، إذا كانت الشرفة تسير في الاتجاه الصحيح. وإذا لم يكن كذلك؟ مرة اخرى البديل الممكن- تركيب الألواح الشمسية على سطح المنزل. لكن هذا مبرر إذا كانت الشقة تقع في الطابق العلوي. خلاف ذلك ، قد تكون خسائر الطاقة في الكابلات عالية جدًا.

صحيح ، هناك احتمال آخر. هذا هو شراء بطاريات رقيقة مرنة. اليوم ، يتم إنتاج المنتجات التي يمكن أن تعلق عليها زجاج النافذةمثل الصبغة العادية. هذا الخيار له ما يبرره تمامًا إذا كانت النوافذ في الشقة بها مساحة كافية (وحدات الأغشية الرقيقة كبيرة). لكن مرة أخرى ، كل هذا يتوقف على موقع النوافذ.

معدات اختياريه

إذا كان تركيب الألواح الشمسية في شقة ممكنًا ، فأنت بحاجة إلى التفكير معدات إضافية. بعد كل شيء ، يجب تخزين الطاقة المتولدة في مكان ما. لذلك ، تحتاج إلى شراء بطاريات (أفضل - Li-ion ، لها دورة حياة أعلى). ستحتاج أيضًا إلى جهاز تحكم في الشحن وعاكس لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد عادي.

من الضروري تحديد الألواح نفسها بناءً على متوسط ​​استهلاك الطاقة اليومي. على سبيل المثال ، تبلغ تكلفة الشقة حوالي 200 كيلو وات في الساعة شهريًا. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على حوالي 6.6 كيلو واط يوميًا. هذا يعني أن هناك حاجة إلى الألواح التي يبلغ متوسط ​​إنتاجها الإجمالي 6.6 كيلو واط / يوم. إذا لم يكن من الممكن تحديد اللوحات التي تتوافق تمامًا مع هذه القيمة ، فيمكنك أخذ أقرب اللوحات. على سبيل المثال ، سيولد نموذجان بسعة 240-250 واط ما يزيد قليلاً عن 5 كيلو واط من الطاقة يوميًا. بطاريتان (هلام أو Li-ion) ، على سبيل المثال ، 12 V / 220 A / h ، مناسبة لتخزينها. تحتاج أيضًا إلى شراء العاكس المناسب ووحدة التحكم في الشحن.

النفعية الاقتصادية

هذا تكوين تقريبي لنظام شمسي متوسط ​​للشقة. يبقى أن نرى كيف يكون تركيبه مبررًا اقتصاديًا. سعر بطارية واحدة 25 واط - 10-15 ألف روبل. وفقًا لذلك ، ستكلف نكتان من 20 إلى 30 ألفًا. هنا يجب أن نضيف تكلفة المعدات الأخرى ، ويتضح أن محطة الطاقة الشمسية للشقة ليست متعة رخيصة. هذه التكاليف مبررة فقط في ظروف انقطاع التيار الكهربائي المنتظم والمطول.

لذلك ، من الأفضل استخدام الخيار المشترك. أي تصميم نظام شمسي كمصدر احتياطي للطاقة. ثم يمكنك شراء ألواح شمسية أقل قوة وبطاريات أقل استهلاكًا للطاقة. نتيجة لذلك ، ستنخفض التكلفة الإجمالية بشكل حاد. وسيكون هذا النظام كافيًا للحفاظ على إضاءة الطوارئ للشقة لعدة ساعات.

عمارة سكنية مشمسة

خيار آخر هو تركيب محطة للطاقة الشمسية للمنزل بأكمله. هذا يتطلب مشاركة جميع السكان. بالطبع ، ستكون التكلفة الإجمالية لمثل هذا النظام أعلى بكثير ، لكن تكاليف شقة واحدة ستكون أقل بكثير من تكلفة النهج الفردي. وسيكون أداء مثل هذه المحطة المنزلية المشتركة أكبر بكثير.

علاوة على ذلك ، سيكون لهذا الحل العديد من المزايا الأخرى:

• لا توجد مشاكل في تركيب الوحدات نفسها ، حيث يمكن وضعها بحرية على السطح وعلى الجدار الجنوبي للمبنى ؛
• تبسيط التركيب ، لأن أسطح معظم المباني الشاهقة مسطحة ؛
• قلة التظليل ، حيث أن أسطح المباني الشاهقة مفتوحة لأشعة الشمس ؛
• إمكانية استخدام الطاقة المخزنة للإضاءة الليلية للمبنى وتشغيل المصاعد.

وبالتالي ، فمن الأنسب اقتصاديًا عدم تجهيز شقة منفصلة ، ولكن المنزل بأكمله. على الرغم من أن كل هذا يتوقف على أهداف محددة ، وإذا كانت الألواح الشمسية مطلوبة فقط كمصدر احتياطي ، فمن الأسهل تجهيز شقتك فقط.

من المؤكد أن مالكي شقق المدينة سيسعدون بفرصة تحويل شرفتهم الخاصة إلى محطة طاقة صغيرة - مصدر للكهرباء المجانية. من غير المحتمل أن تكون هذه الشرفة قادرة على منافسة مفاعل نووي من حيث كفاءة الطاقة ، لكنها ستكون قادرة تمامًا على توفير التدفئة والإضاءة الخاصة بها. يمكن تحقيق هذه الفكرة بمساعدة الألواح الشمسية. اقرأ عن ماهيته وكيفية تركيب الألواح الشمسية على الشرفة في مادتنا.

الجبن بدون مصيدة فئران

قال نيكولا تيسلا اللامع ذات مرة أن الفضاء من حولنا عبارة عن محيط مليء بالطاقة الحرة. بعد أن استنفدها إدمان النفط والغاز ، كانت البشرية دائمًا تبحث عن فرصة لربط نفسها بهذا المحيط واستخراج جزء صغير من محتوياته على الأقل. ترتبط إحدى طرق تحقيق ذلك باستخدام الأجهزة التي ظهرت في الخمسينيات من القرن العشرين ، والتي تسمى الألواح الشمسية. منذ اختراعها ، تم تحسينها باستمرار ، لتصبح أكثر كفاءة وموثوقية ودائمة.

فكيف تعمل البطارية الشمسية؟ عظم جزء مهمالبطارية الشمسية الحديثة هي خلية شمسية، المواد التي لها خصائص أشباه الموصلات. العديد من هذه الأجزاء مترابطة وتشكل ألواحًا بأحجام مختلفة. تحت تأثير الإشعاع الشمسي ، تولد الخلية الكهروضوئية تيارًا كهربائيًا مباشرًا ، لكن لا يمكن استخدامها مباشرة لتزويد مستهلكي الكهرباء بالطاقة. لإعطاء مثل هذه الكهرباء شكل "قابل للهضم" ، يستخدمون جهازًا خاصًا - العاكس..

عنصر مهم آخر للخلية الشمسية هو البطارية. يسمح لك بتجميع الطاقة الكهربائية خلال فترة الإشعاع الشمسي المكثف ثم استخدامها حسب الحاجة.

اليوم ، تُستخدم الألواح الشمسية لإنتاج الخلايا الكهروضوئية. مواد متعددةوالتي تختلف عن بعضها البعض من حيث التكلفة والكفاءة. الأكثر شيوعًا تشمل:

1. بلورات السيليكون

هذا النوع من الخلايا الكهروضوئية في أعلى طلبلأنه يحتوي على أفضل نسبة أداء من حيث التكلفة. ميزة أخرى هي سهولة التثبيت ، والتي يمكن حتى لأي شخص غير مستعد التعامل معها بسهولة. يمكنك التعرف على العناصر متعددة الكريستالات من خلال لونها الأزرق المميز.

2. بلورات السيليكون

ضوئية من هذا النوعنكون أكثر إنتاجية من الكريستالات ، وتكلفتها أعلى بكثير. السمة الرئيسية للبلورات المفردة هي أن لها شكل المضلع. يحدد هذا عيبها المتأصل: لا يمكن دمج الخلايا الضوئية أحادية البلورة في مصفوفة مستمرة ، وهناك دائمًا فجوات بين الأجزاء الفردية. وبالتالي ، يتم إهدار جزء من المنطقة التي تم جمعها من العناصر المماثلة في اللوحة.

3. السيليكون غير المتبلور

يعد هذا النوع من الخلايا الكهروضوئية أقل جودة من النوعين الموصوفين أعلاه ، ولكنه لا يزال مطلوبًا بدرجة كافية نظرًا لتكلفته المعقولة.

4. الكادميوم تيلورايد

تحتوي الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من هذه المادة على شكل فيلم يصل سمكه إلى 0.5 مم. يمكن أن يكون هذا الفيلم شفافًا جزئيًا ، مما يجعل من الممكن استخدامه على زجاج الشرفة. في هذه الحالة ، بالإضافة إلى وظيفتها الرئيسية ، ستلعب دور تلوين الزجاج.

5. CIGS (مادة أشباه الموصلات)

يتم أيضًا تصنيع الخلايا الكهروضوئية المستندة إلى CIGS في شكل فيلم ، ولكن بالمقارنة مع تيلورايد الكادميوم ، فإنها تتمتع بأداء أعلى.

الاختلافات في الأداء بين هذه المواد كبيرة جدا. على سبيل المثال ، لوحة من 1 متر مربع. م ، مصنوعة من السيليكون أحادي البلورة ، في الظروف المثاليةيولد 125 واط من الكهرباء. بطارية سيليكون غير متبلورة من نفس المنطقة لها طاقة كهربائية تبلغ 50 واط فقط.

الشقة دائما دافئة. وسيساعد الاحتفاظ بها لأطول فترة ممكنة. اقرأ المزيد عن خصائصه واستخدامه في مقالتنا.

وإذا قررت أن تغلق شرفتك بانحيازها ، لتثبيتها.

مزايا وعيوب الألواح الشمسية

مزايا الألواح الشمسية واضحة:

• كهرباء مجانية
• الحفاظ على البيئة؛
• المتانة (عمر الخدمة الأنظمة الحديثةتتراوح من 20 إلى 25 سنة) ؛
• الموثوقية (نظرًا لأن البطاريات لا تحتوي على أجزاء متحركة ، فإنها تفشل فقط في حالات استثنائية) ؛
• الحد الأدنى من الصيانة (الألواح تحتاج فقط إلى التنظيف من الغبار والأوساخ).

من بين أوجه القصور التي يمكن ملاحظتها:

• عدم الاستقرار (لا يعتمد أداء البطارية على الوقت من اليوم فحسب ، بل يعتمد أيضًا على الطقس) ؛
• تكلفة عالية (يبدأ سعر التركيب الجاد إلى حد ما للاستخدام المنزلي من 3500 يورو) ؛
• إنتاجية منخفضة مقارنة بمصادر الطاقة التقليدية.

التثبيت والاستخدام على الشرفة

قبل البدء في تركيب الألواح الشمسية على شرفتك ، يجب أن تفهم شيئين. أولاً: البطارية المتضمنة في طقم التركيب لا تتحمل درجات الحرارة المنخفضة لذلك يجب أن تكون الشرفة على الأقل و. ثانيًا ، من الضروري توفير إمكانية تحويل جميع مستهلكي الكهرباء إلى الطاقة من شبكة الطاقة التقليدية في حالة انخفاض أداء البطارية الشمسية بسبب سوء الأحوال الجوية.

تركيب البطارية سهل إلى حد ما. الألواح مثبتة على إطار مصنوع من زاوية بعرض الرف 50 مم. يجب ربط الإطار بإحكام بالعناصر الرأسمالية للمبنى - الجدران أو الألواح ، وإلا فلن يتحمل الهيكل الثلج وأحمال الرياح.

لا تنس أنه يجب تنظيف الألواح الشمسية بانتظام من الغبار والأوساخ المتبقية بعد هطول الأمطار ، لذلك يجب وضع ألواحها في منطقة يسهل الوصول إليها.

ملحوظة: تتمتع البطارية بأعلى كفاءة إذا سقطت أشعة على سطحها بزاوية قائمة. في فصل الشتاء ، تنحرف الشمس عن وضعية الصيف بزاوية 12 درجة ، لذلك يجب أن يكون الإطار الذي يحتوي على خلايا ضوئية قادرًا أيضًا على الدوران بهذه الزاوية

ملاحظة إلى Samodelkin

نقص الموارد المالية الكافية ليس سببا للتخلي عن الحلم. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك تنظيم جهاز بطارية شمسية بيديك من مواد ميسورة التكلفة.

سوف تحتاج:

• زجاج أو شبكي بسمك 4 مم - 700 × 1050 مم (ورقة واحدة) ؛
• الخلايا الشمسية (يمكن طلبها عبر الإنترنت) - 48 قطعة. (4 صفوف من 12 قطعة) ؛
• ملف الألومنيوم (الزاوية 20 × 20 مم) ؛
• مانع التسرب؛
• لحام حديد؛
• تدفق؛
• القصدير.
• اطارات لحام
• المقياس المتعدد.

اختيار الخلايا الضوئية

يقدم لنا المصنعون نوعين من الخلايا الكهروضوئية:

• أحادي البلورية (الكفاءة 13٪) ؛
• متعدد البلورات (كفاءة 7 - 9٪).

تعمل البلورات المفردة لمدة تصل إلى 30 عامًا ، لكنها حساسة لتقلبات الطقس: إذا كانت الشمس مغطاة بالغيوم ، فإن قوة العناصر ستنخفض بشكل كبير. يمكن تشغيل العناصر متعددة البلورات لمدة لا تزيد عن 20 عامًا ، لكنها لا تفقد قوتها في وجود السحب.

تصنيع البطاريات الشمسية

إن فكرة استخدام الطاقة الشمسية لتدفئة منزل أو لاحتياجات أخرى ليست جديدة ، فقد تم تطوير أجهزة تتيح لأي شخص القيام بذلك. في العديد من البلدان ، تعتبر الألواح الشمسية على الأسطح هي القاعدة وليست الاستثناء. بلدنا لا ينتمي إليهم بعد ، ولكن في بلدنا يمكن بالفعل رؤية مثل هذه المنشآت في كثير من الأحيان. يمكن أن تكون أنظمة الطاقة الشمسية للمنزل من نوعين. الأول هو مجمعات الطاقة الشمسية ، والتي تسخن المبرد المتدفق فيها. والثاني هو الألواح الشمسية التي تولد الكهرباء. سنتحدث عنها أدناه.

تعمل الألواح الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. تتكون البطارية من عدد من المحولات الكهروضوئية ، والتي تسمى أكثر شيوعًا بالخلايا الكهروضوئية. عدد المحولات في البطارية تعسفي ، والاتصال متوازي التسلسل. كيف يتم تحديد عدد الخلايا الضوئية؟ التيار والجهد المطلوب. يتم وضع المحولات على سطح مستو واحد بجانب الآخر. بسبب مظهر خارجيغالبًا ما يشار إلى مثل هذه التصاميم باسم "الألواح الشمسية".

الألواح الشمسية لمنزل خاص في بعض البلدان - أمر شائع

من غير الملائم استخدام الألواح الشمسية ذات المساحة الكبيرة جدًا في الحياة اليومية ، وإذا لم تكن هناك طاقة كافية لأكبرها ، يتم توصيل العديد من الأجهزة في سلسلة. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة ، فقد تكون هناك حاجة إلى مساحة كبيرة: قد يكون السطح بأكمله مشغولاً ، وأحيانًا جدران المنزل وجزء منه المنطقة المجاورة. لذلك ، غالبًا ما تستخدم الألواح الشمسية لمنزل خاص: يوجد مكان لوضع عدد كبير منها. يمكن لأصحاب الشقق شغل النوافذ والشرفات فقط.

إمكانيات الاستخدام

كيف يمكن استخدام الألواح الشمسية لتدفئة المنزل؟ فقط لتقليل فواتير الطاقة وأيضًا كمصدر احتياطي في حالة انقطاع التيار الكهربائي. سيساعد هذا في تحقيق نفس استقلالية الطاقة ، وليس تجميد نظام التدفئة في حالة عدم وجود مصدر طاقة مركزي.

ما مدى واقعية بطارية شمسية يمكن أن تلبي احتياجات الكهرباء؟ إذا تحدثنا عن تسخين المياه ، فهذا حقيقي: بحد أقصى 200-300 واط / ساعة ستكون مطلوبة للحفاظ على أداء النظام. الكثير في المتوسط ​​"سحب" الإلكترونيات المرجل + مضخة الدورة الدموية+ أجهزة تحكم وأجهزة تحكم ممكنة. إذا كان لديك نظام أكبر ، خذ جوازات السفر واحسب الطاقة المطلوبة. ل 300 واط ، يكفي اثنان الألواح الشمسيةقوة متوسطة (يجب أن يتجاوز أداؤها الإجمالي الحاجة قليلاً).

ولا تظن أنه في غياب الشمس لن تكون هناك كهرباء. يشتمل النظام على بطاريات وعاكس. اختر طاقة البطارية المناسبة ، وسوف يستمر شحنتها ، حتى في ظل أسوأ الظروف الجوية ، لعدة أيام من تشغيل النظام.

بالمناسبة ، يوفر العديد من الشركات المصنعة الأوروبية لمعدات التدفئة التشغيل المشترك لمعداتهم مع محولات الطاقة الشمسية (على سبيل المثال ، غلايات الغازو ). لكنهم يعملون مع مجمعات الطاقة الشمسية (الماء الساخن) أو مع الألواح الشمسية ، فأنت بحاجة إلى إلقاء نظرة على كل نوع من المعدات.

إذا كان كل شيء أكثر خطورة. يتم حساب قوة معظم هذه السخانات بالكيلوواط. لتوليد هذه الكمية من الطاقة يتطلب الكثير من الألواح لمعالجة الطاقة الشمسية. يمكن أن يؤدي تركيب نظام الألواح الشمسية لتدفئة منزل خاص بأرضيات كهربائية إلى كمية مناسبة جدًا. لكن النظام جيد لأن قوته يمكن زيادتها تدريجياً. سوف تقوم ، إذا أمكن ، بزيادة عدد الألواح وكمية الكهرباء المولدة.

إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك حفظ:. مثل خيارات محلية الصنعسيكلف عدة مرات أرخص من المصنع. وهذا على الرغم من حقيقة أنه سيتعين عليك شراء محولات ضوئية جاهزة: إن تصنيعها في ظروف حرفية مهمة غير واقعية. لذلك - جاهز فقط. ستكون كفاءة الألواح الشمسية محلية الصنع أقل من ألواح المصنع ، لكن السعر أقل عدة مرات.

حساب الألواح الشمسية للمنزل

يختلف التشمس (كمية الطاقة الشمسية) اختلافًا كبيرًا في الأشهر المختلفة. لذلك ، عليك أولاً أن تقرر أي جزء من الكهرباء ولأي فترة ستقوم بتوليدها. إذا كنت تريد حساب 100٪ بنفسك في أي وقت من العام ، فسيتعين عليك الاعتماد وفقًا لأسوأ شهر بأقل عدد من الأيام المشمسة. لكن السؤال الذي يطرح نفسه بعد ذلك: ما العمل بكمية الكهرباء الزائدة التي سيتم توليدها في الأشهر الأخرى. إذا كنت تخطط للبقاء فقط خلال موسم الحديقة ، ففكر في أقل تشمس خلال هذه الفترة. بشكل عام ، المبدأ واضح.

ثم تحتاج إلى حساب مقدار الطاقة التي يجب أن ينتجها نظامك الشمسي لمنزلك. للقيام بذلك ، أدخل جميع الأجهزة الكهربائية في الجدول ، ومن جوازات السفر الخاصة بهم أدخل بيانات عن الطاقة والاستهلاك الحالي وتحميل الواط. من خلال إخراج مكبرات الصوت ، ستكتشف مقدار الكهرباء التي تحتاجها جميع معداتك وأجهزتك في الساعة. من الواضح أنه من غير المرجح أن يتم تشغيلها جميعًا في نفس الوقت. يمكنك محاولة حساب أي منها يعمل في نفس الوقت ، واختيار الألواح الشمسية وفقًا لهذا الشكل.

كيف نحسب عدد الألواح الشمسية ، دعنا نلقي نظرة على مثال. دع الحاجة إلى الكهرباء تكون 10 كيلو واط / ساعة ، والتشمس في شهر الفاتورة 2 كيلو واط / ساعة. قوة البطارية التي كانوا سيشترونها هي 250 واط (0.25 كيلو واط). الآن نعتبر 10/2 / 0.25 = 20 قطعة. أي أنك بحاجة إلى 20 لوحًا شمسيًا.

لتقليل استهلاك الكهرباء ، تحتاج إلى استبدال جميع المصابيح المتوهجة بمصابيح LED ، وجميع المعدات القديمة غير الاقتصادية بأخرى موفرة للطاقة - إذن ستحتاج إلى شيء مختلف عدد كبير منالألواح الشمسية.

أنواع الألواح الشمسية

هناك أنواع مختلفة من المحولات الكهروضوئية. علاوة على ذلك ، تختلف المواد التي صنعت منها والتكنولوجيا. كل هذه العوامل تؤثر بشكل مباشر على أداء هذه المحولات. تبلغ كفاءة بعض الخلايا الشمسية 5-7٪ ، وتظهر أكثر التطورات الحديثة نجاحًا 44٪ أو أكثر. من الواضح أن المسافة من التطوير إلى الاستخدام المنزلي كبيرة ، من حيث الوقت والمال. لكن يمكنك تخيل ما ينتظرنا في المستقبل القريب. للحصول على أفضل أداءيتم استخدام معادن أرضية نادرة أخرى ، ولكن مع الأداء المحسن ، لدينا زيادة مناسبة في الأسعار. متوسط ​​أداء محولات الطاقة الشمسية الرخيصة نسبيًا هو 20-25٪.

خلايا السيليكون الشمسية الأكثر شيوعًا. هذا أشباه الموصلات غير مكلفة ، وقد تم إتقان إنتاجه لفترة طويلة. لكن ليس لديهم أكثر من ذلك كفاءة عالية- نفس هؤلاء 20-25٪. لذلك ، مع كل التنوع ، يتم استخدام ثلاثة أنواع من محولات الطاقة الشمسية بشكل أساسي اليوم:

• الأرخص - بطاريات رقيقة. إنها طبقة رقيقة من السيليكون على المادة الحاملة. طبقة السيليكون مغطاة بفيلم واقي. وتتمثل ميزة هذه العناصر في أنها تعمل حتى في الضوء المنتشر ، وبالتالي يمكن تثبيتها حتى على جدران المباني. سلبيات - كفاءة منخفضة بنسبة 7-10 ٪ ، وأيضًا ، على الرغم من ذلك طبقة حاميةالتدهور التدريجي لطبقة السيليكون. ومع ذلك ، من خلال احتلال مساحة كبيرة ، يمكنك الحصول على الكهرباء حتى في الطقس الغائم.
• تتكون الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات من السيليكون المصهور ، وتبريده ببطء. يمكن تمييز هذه العناصر بلونها الأزرق الفاتح. هذه الألواح الشمسية لديها أفضل إنتاجية: الكفاءة 17-20٪ ، لكنها غير فعالة في الضوء المنتشر.
• أغلى من الثالوث كله ، ولكن في نفس الوقت واسع الانتشار ، هي الألواح الشمسية أحادية البلورة. يتم الحصول عليها عن طريق تقسيم بلورة سيليكون واحدة إلى رقائق ولها خصائص هندسية بزوايا مشطوفة. هذه العناصر لها كفاءة من 20٪ إلى 25٪.

الآن ، عند رؤية النقوش "لوحة شمسية أحادية" أو "خلية شمسية متعددة البلورات" ، ستفهم أننا نتحدث عن طريقة لإنتاج بلورات السيليكون. ستعرف أيضًا مدى الفعالية التي يمكن أن تتوقعها منهم.

بطارية مع محولات أحادية

كفاءة الألواح الشمسية في الشتاء

من المحتمل أن تتفاجأ ، ولكن في يوم الشتاء ، تسقط طاقة أقل بمقدار 1.5 إلى 2 مرات فقط على سطح عمودي مقارنة بالصيف. هذه بيانات لـ الممر الأوسطروسيا. خلال النهار ، تكون الصورة أسوأ: خلال هذه الفترة في الصيف نحصل على طاقة أكثر بـ 4 أضعاف. لكن انتبه: على سطح عمودي. هذا هو ، على الحائط. إذا تحدث عنها سطح أفقي، الفرق هنا هو بالفعل 15 مرة.

أتعس صورة لتوليد الطاقة الشمسية في انتظارك ليس في الشتاء ، ولكن في الخريف: في الطقس الغائم ، تكون كفاءتها أقل من 20 إلى 40 مرة ، اعتمادًا على كثافة الغطاء السحابي. في الشتاء ، بعد تساقط الثلوج ، يظهر التشمس (كمية الضوء الساقط على البطاريات) أيام مشمسةقد تقترب من قيم الصيف. لذلك ، تولد أنظمة الطاقة الشمسية للمنزل كهرباء في الشتاء أكثر من الخريف.

اتضح أنه في فصل الشتاء لتحقيق ما يقرب من أقصى قدر من الكفاءة، تحتاج إلى وضع الألواح الشمسية عموديًا أو عموديًا تقريبًا. وإذا قمت بتعليقها على الجدران ، فمن الأفضل أن يكون ذلك في الجنوب الشرقي: في الصباح ، وفقًا للإحصاءات ، غالبًا ما يكون هناك طقس صافٍ. إذا لم يكن هناك جدار جنوبي شرقي ، أو كان من المستحيل تثبيت أي شيء عليه ، فيمكنك الخروج من الموقف عن طريق صنع حوامل خاصة. ثم وضعوا الألواح الشمسية على السطح. نظرًا لأن زاوية حدوث ضوء الشمس تختلف باختلاف الموسم ، فمن المستحسن عمل حامل بزاوية إمالة قابلة للتعديل. هناك فرصة - اقلب الألواح الشمسية "وجهاً" إلى الجنوب الشرقي ، لا توجد مثل هذه الاحتمالية ، دعهم "ينظروا" إلى الجنوب.

قواعد التثبيت

تعتمد كفاءة خلايا السيليكون الشمسية على كمية الطاقة الشمسية التي تسقط عليها (طيف الإشعاع بأكمله). العوامل التي يمكننا التأثير بطريقة ما هي:

يتأثر أداء العديد من أنواع المحولات بمؤشرات درجة الحرارة: يتراوح نطاق استخدام عناصر السيليكون من -40 درجة مئوية إلى +50 درجة مئوية. تؤثر درجات الحرارة المنخفضة والعالية سلبًا على الأداء. إذا كان لديك شمس نشطة في الصيف ، فمن المهم منع ارتفاع درجة الحرارة. للقيام بذلك ، يمكنك وضع قطعة قماش بيضاء أو ورق معدني تحت اللوحة (أكثر فعالية). إذا لم يساعد ذلك وتسخن اللوحة بشكل زائد ، فقم بتدويرها أو تغيير موضعها. سيكون من الضروري اختيار الموضع الذي سيتم فيه ملاحظة النظام الحراري ، وسيظل الأداء مرتفعًا جدًا.

تُظهر هذه الأجهزة أقصى إنتاجيتها إذا سقطت أشعة الشمس بزاوية 90 درجة. لسوء الحظ ، هذا غير ممكن طوال اليوم ، ولكن لفترة قصيرة فقط. توجد أنظمة تتبع خاصة تعمل على تغيير زاوية اللوحة بحيث يسقط الضوء باستمرار بالزاوية المرغوبة ، ولكنها تركيبات باهظة الثمن.

ومع ذلك ، يمكنك إيجاد الزاوية المثلى لتركيب الألواح الشمسية. فقط مع انحراف طفيف عن النموذج المثالي (أقل من 50 درجة) ، ينخفض ​​الأداء قليلاً ، بنحو 5٪. يمكنك مشاهدة التأكيد الفعلي لهذا في الفيديو.

تختلف زاوية تركيب الألواح الشمسية لكل منطقة. يمكن تحديده بشكل تجريبي (كما رأيت) ، أو يمكن تعيينه بناءً على خط العرض الجغرافي - يعتبر هذا المنحدر هو الأفضل. يعتمد الكثير على اتجاه اللوحة: إذا قمت بتحويلها إلى الشمال أو الشرق ، فإن الزاوية المثلى ستكون أقل.

الألواح الشمسية على السطح

بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى معرفة ما إذا كان السقف سيحمل الحمل الإضافي. واحد أو اثنان من الوحدات النمطية سوف تصمد أمام أي ، ول أكثرسوف تضطر إلى الاعتماد.

للتثبيت الموثوق به ، يجب تثبيتها على الأقل بأربع نقاط. علاوة على ذلك ، إذا قمت بتركيب الألواح الجاهزة ، فلا تكن كسولًا جدًا لدراسة تعليمات التثبيت: في حالة انتهاك إحدى النقاط على الأقل ، يتم إزالة الجهاز من الضمان. في معظم الحالات ، تكون المتطلبات هي:

يمكن أن تكون أنظمة تركيب الألواح الشمسية مختلفة. هناك لوحات جاهزة (تُباع في نفس مكان الألواح نفسها) ، لكن من الممكن تمامًا استخدام تلك المصنوعة بيديك. من المهم فقط استخدام مواد موثوقة ومقاومة للتآكل. يجب أن يكون سمك القضبان والمثبتات كبيرًا: يجب أن يتحملوا و أحمال الرياح، وكتلة الألواح ذات الغطاء الثلجي الأكثر سمكًا.

يمكن مشاهدة إحدى طرق تركيب الألواح الشمسية على سطح منزل خاص في الفيديو.

الآن قليلا عن التجميع الكهربائي. يوفر مخطط توصيل البطارية الشمسية ، بالإضافة إلى المحولات نفسها ، ما يلي:

• وحدة تحكم الشحن مع البطاريات المتصلة ؛
• محول (عاكس) يحول التيار المباشر إلى تيار متردد ؛
• للحماية من الصمامات دائرة مقصورة(سيزيد من أمان كل من النظام الخاص بك والنظام).

جهاز التحكم والمحول لهما حدود للتيار والجهد. يجب ألا تتجاوز المعلمات الإجمالية للنظام الشمسي المتصل بمنزلك هذه المعايير. للتوصيل الكهربائي للبطاريات في نظام واحد ، تحتاج فقط إلى استخدام تلك الأسلاك التي تم إخراجها.

لتوصيل الألواح ، يتم استخدام موصل نحاسي في عازل مقاوم للأشعة فوق البنفسجية. إذا لم يتم العثور على الأسلاك في العزل المناسب ، قم بإخفائها في خرطوم مموج خارجي. تعتمد سماكة نوى السلك على القوة الحالية المتوقعة في النظام وعلى طول الخط ، لكن الحد الأدنى للمقطع العرضي هو 4 مم 2. من المستحسن أن يتم توصيل الموصلات باستخدام الموصلات وليس على اللفات. يوصى باستخدام MC4 لأن الموصلات الخارجة من معظم المصفوفات الشمسية يتم إنهاؤها في مثل هذه الموصلات فقط. هذه الوصلات جيدة لأنها توفر اتصالاً محكمًا ، وهو أمر مهم على الأسطح. لكن لا تقوم جميع الشركات بتثبيت موصلات من هذا المعيار. في الموديلات الرخيصة (خاصة الصينية) قد يكون هناك شيء آخر ، لذا تحقق عند الشراء.

الآن حول تسلسل توصيل المعدات بالنظام. للحصول على اتصال آمن ، اتبع التسلسل على النحو التالي:

1. البطاريات متصلة بوحدة التحكم بالقطبية الصحيحة. الأسلاك - النحاس ، يتم تحديد القسم اعتمادًا على قوة وحدة التحكم.
2. الألواح الشمسية متصلة بوحدة التحكم. يجب أيضًا مراعاة القطبية.
3. يتم توصيل مستهلكين 12 فولت بوحدة التحكم من خلال فتيل.
4. يتم توصيل العاكس بالبطاريات (من خلال مصهر) ، والمستهلكون 220 فولت متصلون بالفعل بمخرجاته.توصيل العاكس مباشرة بوحدة التحكم أمر مستحيل: سيتعين عليك شراء أجهزة جديدة. وهذا ما يقرب من 600-1000 دولار ، حسب الشركة والقدرة.

لا تهمل تسلسل الاتصال - فهذه هي الخوارزمية الأكثر أمانًا التي تضمن (فيما يتعلق بالقطبية) حالة عمل النظام.

أخيرًا ، هناك خيار آخر للتثبيت على سطح منزل صيفي بزاوية إمالة قابلة للتعديل. ربما سيكون الفيديو مفيدًا لك.

حاليًا ، يكتسب استخدام تقنيات وأجهزة توليد الطاقة للاستخدام الخاص شعبية. هذا يسمح إلى حد ما بالتوفير في تكلفة التدفئة وإمدادات الطاقة للمنزل. تعتبر المباني متعددة الطوابق خيارًا ممتازًا لاستضافة مثل هذه الأنظمة ، لأنه في معظم الحالات يكون التعرض لأشعة الشمس بحد أقصى. ستتمكن البطاريات الشمسية الموجودة على شرفة الشقة من ضمان تشغيل أجهزة مثل المصباح الذي يمكن أن يضيء الشرفة بالكامل ولوجيا وغرف أخرى ، وشحن معدات البطاريات الصغيرة ، والأجهزة ، وما إلى ذلك.

يمكن أن تنتج الألواح الشمسية الموجودة على الشرفة أكثر من 2500 واط في المتوسط ​​، اعتمادًا على مساحة البطارية وكفاءتها وكذلك الوقت من العام والطقس. مصباح في الخزانة أو بالخارج ، راديو أو صغير الأجهزةأو الكمبيوتر المحمول أو الهاتف - هذه مجرد قائمة غير كاملة لأولئك الذين يمكن توفير تشغيلهم العادي بواسطة الألواح الشمسية الصغيرة. حتى الآن ، مصابيح الحدائق للمنازل الخاصة شائعة ، ومع ذلك ، فإن استخدام الألواح الشمسية في المباني الشاهقةأصبحت أيضًا أقل شعبية.

لا يتطلب تركيب الألواح الشمسية موافقات أو تصاريح إضافية من الجهات أو المؤسسات التي تدير المبنى السكني. الشرط الرئيسي للاستخدام دون عوائق لمثل هذا النظام المبتكر مثل الألواح الشمسية على الشرفة هو عدم الشعور بعدم الراحة للجيران وضمان سلامة الأشخاص والأصول المادية الموجودة أو الموجودة في المنطقة المجاورة مباشرة لمبنى سكني.

يعلن العديد من المصنعين والمستخدمين عن الفوائد العديدة لاستخدام الطاقة الشمسية ، والتي بفضلها يتزايد الطلب على هذه التقنيات كل عام. يجب أن تشمل هذه:

• توفير تكلفة إمداد الطاقة لمبنى سكني (في نفس الوقت ، يمكنك إضاءة شقة أو مدخل أو تثبيت مصباح يمكنه إضاءة الفناء بأكمله) ؛
• تكنولوجيا صديقة للبيئة لتوليد الكهرباء ؛
• عمر خدمة طويل
• يمكن تركيب بطارية شمسية يدويًا ؛
• الألواح الشمسية على الشرفة مصدر بديلالطاقة ، وإن كانت معيبة ، في حالة إيقاف تشغيل مصدر الطاقة الرئيسي ؛
• البطارية الشمسية على الشرفة سهلة التركيب ولا تتطلب تكاليف إضافية للصيانة الدورية.

على الرغم من العديد من المزايا ، فإن هذه الأنظمة لها أيضًا عدد من العيوب ، والتي ، مع ذلك ، لا تؤثر على الجاذبية التقنية والعقلانية لمثل هذه التكنولوجيا. تشمل "سلبيات" استخدام الألواح الشمسية على الشرفة أو لوجيا ما يلي:

• البطاريات الضخمة التي تخزن الطاقة. وضعهم على الشرفة يقلل بشكل كبير من المساحة المفيدة لهذه الغرفة ؛
• التكلفة العالية للمعدات الجاهزة. في هذه الحالة ، يمكنك توفير الكثير عند تجميع النظام بنفسك ، ومع ذلك ، فإن المكونات والأجزاء باهظة الثمن أيضًا ؛
• البطارية الشمسية الموجودة على شرفة الشقة فعالة ومفيدة فقط خلال ساعات النهار في الطقس الصافي.

تتمتع الألواح الشمسية بكفاءات مختلفة ، والتي تعتمد إلى حد كبير على نوع الخلايا الشمسية المستخدمة. هناك الأنواع التالية:

• بلورات السيليكون. الخلية الكهروضوئية الأكثر شيوعًا في البطاريات الشمسية ، لأنها تحتوي على نسبة مثالية من السعر والكهرباء المنتجة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تركيب بطاريات البولي سيليكون أسهل بكثير. هم مزرق اللون.
• بلورات السيليكون. أكثر إنتاجية من البطاريات متعددة الكريستالات ، ولكنها أيضًا أغلى. السمة المميزة لها هي شكلها. إنه مضلع. هذا هو عيبهم الرئيسي - من المستحيل تجميع هذه الخلايا الضوئية في لوحة صلبة بدون ثغرات ، وبالتالي فهي غير مناسبة للتركيب على الشرفة بسبب قيود المساحة.
• السيليكون غير المتبلور. نوع أقل كفاءة من الخلايا الكهروضوئية مقارنة بالسيليكون. ومع ذلك ، يتم استخدامه أيضًا في كثير من الأحيان للتركيب على الشرفة.
• الكادميوم تيلورايد. ضوئية على شكل غشاء رقيق يصل إلى 0.5 مم. يمكن استخدامه فوق التزجيج لخلق تأثير ملون.
• CIGS. إنها مادة شبه موصلة ، تبدو أيضًا كفيلم ، ولكنها أكثر إنتاجية من لوحة تعتمد على تيلورايد الكادميوم.

تولد أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية كميات مختلفة من الطاقة. على سبيل المثال ، لوحة من 1 متر مربع. متر من السيليكون أحادي البلورة يولد ما يصل إلى 125 واط ، ونفس المنطقة من السيليكون غير المتبلور ستعطي 50 واط فقط. بالإضافة إلى أنها تتأثر باختلاف الجو. تفقد الألواح أحادية البلورية الكثير من الأداء في الطقس الغائم ، بينما تنتج الألواح متعددة الكريستالات نفس القوة. أخيرًا ، تختلف خصائص أدائها أيضًا - عمر الخدمة للوحة أحادية البلورة تصل إلى 30 عامًا ، واللوحة متعددة البلورات تصل إلى 20 عامًا.

توفر البطارية الشمسية الموجودة على الشرفة استخدام بطاريات خاصة بطلانها درجات الحرارة المنخفضةو رطوبة عالية. لهذا السبب ، قبل تثبيت مثل هذه الأنظمة ، من الضروري الاهتمام بعزل لوجيا أو الشرفة.

في حالة احتواء هذه الغرفة على مستوى كافٍ من العزل الحراري ، يمكنك المضي قدمًا في تركيب الألواح الشمسية.

الألواح الشمسية الموجودة على الشرفة عبارة عن خلايا ضوئية على شكل ألواح يتم تثبيتها بحساب ضوء الشمس المباشر على سطحها. لوضعها الموثوق به ، يتكون الإطار من معدن أو خارجيا من الالومنيومبسمك جانبي حوالي 50 مم. يستخدم اللحام الكهربائي لتوصيل أجزاء الإطار. يجب ألا تزيد المسافة بين الملامح الأفقية عن 20 سم ، ويتم تثبيت الإطار المعدني بإحكام برباط برغي على جدار الشرفة ، مع مراعاة أن المستخدم سيكون له وصول كامل إلى السطح الكامل للخلايا الكهروضوئية من أجل العناية بالنسبة لهم.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار حقيقة أن زاوية حدوث ضوء الشمس المباشر تتغير على مدار اليوم ، لذلك سيكون من المفيد توفير إمكانية تعديل زاوية ميل الإطار الرئيسي ، مما سيسمح بالاستخدام الرشيد للألواح الشمسية على الشرفة.

يجب معالجة الإطار بعوامل أو دهانات مقاومة للتآكل ، والتي ستحمي بشكل موثوق من تأثيرات الترسيب.

بعد تثبيت الجزء الخارجي من النظام وتوصيله بالبطاريات ، يجب توصيلها بمجموعة من مستهلكي الكهرباء بسلك طاقة.