Les possibilités de passer à des sources d'énergie alternatives ont été envisagées et partiellement mises en œuvre par des entreprises intéressées représentant l'industrie de l'énergie depuis plusieurs décennies. Les coûts élevés de l'introduction de nouveaux systèmes d'approvisionnement en énergie n'ont pas encore permis à de nombreux secteurs de cette industrie de se développer avec succès, mais il existe également des exceptions, notamment les générateurs d'énergie solaire.
Dans diverses variantes, ces alimentations sont utilisées dans des domaines spécialisés et, ces dernières années, elles ont trouvé leur place dans l'alimentation électrique privée. Le format optimal pour la mise en œuvre technique d'une batterie solaire est un panneau sur cellules photoélectroniques, qui ne prend pas beaucoup de place, mais fournit en même temps au consommateur une certaine quantité d'énergie.
Vue d'ensemble de la technologie
Une variété de phénomènes naturels peuvent être utilisés comme source d'énergie - du vent au débit d'eau. Bien sûr, etL'énergie du Soleil, en tant que source naturelle de lumière et de chaleur, ne peut être considérée que comme une ressource à convertir en électricité ordinaire. Soit dit en passant, l'éclairement énergétique par temps clair peut atteindre 1020 W/m2, et c'est un potentiel tangible qui pourrait bien trouver une application pratique. Il ne reste plus qu'à mettre en œuvre technologiquement le processus de conversion et de livraison d'énergie. C'est à cela que servent les panneaux solaires.
Les modules de ce type effectuent de manière complète les tâches d'obtention, de stabilisation et d'accumulation de la lumière du soleil. Aux étapes suivantes, les tâches de sa transformation, de son accumulation et de sa distribution parmi les consommateurs sont résolues. À ce jour, les principales tâches de l'énergie solaire ne résident pas tant dans l'organisation technique et structurelle des processus ci-dessus, mais dans l'optimisation de la technologie afin d'augmenter les performances de ses produits.
Conception du panneau
Dans un sens général, un tel appareil est un récepteur et un accumulateur d'énergie solaire. Cependant, son entretien utilise tout un groupe de composants, notamment des batteries, des convertisseurs électriques, des fusibles, des régulateurs de puissance, des mécanismes pour contrôler la position du panneau, etc.
Mais dans chaque cas, le système de panneaux solaires est basé sur la fonction d'un élément principal - un module qui reçoit directement l'énergie solaire. Dans la version la plus courante, il s'agit de plaquettes de silicium mono- ou polycristallin, qui dans le contexte ressemblent à un gâteau multicouche. C'est ce qu'on appellecellules photovoltaïques qui permettent un positionnement précis des atomes, qui, à leur tour, sont impliqués dans les processus de conversion d'énergie.
Classification des panneaux solaires par type de cellules solaires
À mesure que les technologies de fabrication des plaques pour recevoir l'énergie solaire ont évolué, les spécialistes ont expérimenté des matériaux pour leur fabrication, en déterminant les solutions optimales. A ce jour, les batteries de ce type sont produites à partir des éléments suivants:
- tranches de silicium multicristallin. La structure du matériau est formée d'un ensemble de réseaux de silicium monocristallin, ce qui permet de compenser les pertes d'énergie aux bords de la structure, comme c'est le cas dans les panneaux monocristallins. En conséquence, l'efficacité atteint 15 % avec une durée de vie de l'appareil allant jusqu'à 25 ans.
- Panneaux sur silicium polycristallin. Une autre alternative aux simples panneaux solaires monocristallins. Une batterie sur cette base est moins productive, mais elle coûte beaucoup moins cher et offre plus de possibilités pour concevoir diverses formes de construction et son orientation.
- Panneaux de silicium amorphe. C'est aussi une option à faible consommation d'énergie, mais c'est aussi la plus abordable. Pour les consommateurs à faibles besoins énergétiques, une solution tout à fait acceptable.
- Dispositifs au tellurure de cadmium. Ce matériau est largement utilisé dans le développement de cellules photovoltaïques à film, dont l'épaisseur de la couche semi-conductrice est de plusieurs centaines de micromètres. Le tellurure de cadmium a des performances de production d'énergie moyennes, mais le processus de génération lui-mêmel'électricité dans ce cas sera moins chère que les panneaux de silicium standard.
- Batteries à base de semi-conducteur CIGS. Dans ce cas, une combinaison de plusieurs matériaux est utilisée - gallium, sélénium, indium et cuivre. Il utilise également un facteur de forme de film, mais avec des performances supérieures à celles de ses homologues au tellurure de cadmium.
Comment fonctionne l'appareil
Après avoir reçu l'énergie solaire, la poursuite du fonctionnement du système peut se dérouler selon différents schémas, en fonction de la solution de conception. Il existe principalement deux façons d'utiliser l'équipement:
- L'électricité générée est stockée dans la batterie connectée et consommée en parallèle par les consommateurs.
- Sur le chemin du panneau à la batterie, un onduleur est installé qui régule la consommation d'énergie. Un schéma similaire est utilisé dans les cas où le panneau de batterie solaire agit comme une source d'alimentation auxiliaire qui ne couvre qu'une partie des besoins en électricité du consommateur.
Dans les deux cas, un circuit électrique doit être organisé avec la possibilité d'introduire des photocellules solaires. La configuration de la connexion peut être en série ou en parallèle. La tension d'entrée moyenne peut être de 180 à 354 V par rapport aux systèmes domestiques. La charge dans ce cas est de 5 A.
Mise en place du système de gestion
Le développement actif des batteries solaires a eu lieu pendant la période d'introduction généralisée des microcontrôleurs de contrôle dans les complexesprocédés de fabrication. À l'heure actuelle, de tels dispositifs sont également utilisés pour automatiser diverses opérations dans le domaine domestique - il suffit de noter les systèmes d'alarme et la mécanique de contrôle des portes de garage.
En ce qui concerne les panneaux solaires, des contrôleurs avec des capteurs capacitifs sont utilisés, ce qui permet non seulement de surveiller les paramètres de fonctionnement des composants fonctionnels, mais également de contrôler le processus de charge des batteries des panneaux solaires. Les contrôleurs au niveau de base surveillent les disjoncteurs, les varistances et les fusibles, mais peuvent également participer aux processus de modification des paramètres du courant continu alimentant les consommateurs finaux.
Conseils sur l'utilisation des panneaux
Lors de l'achat d'une batterie solaire, il est conseillé d'effectuer un audit complet de tous ses composants, et en particulier des photocellules, car le moindre dommage ou défaut de fabrication peut affecter radicalement les performances de l'ensemble du système. De plus, pendant le processus d'installation, un maximum de précautions doit être pris, car la structure est fragile et peut être endommagée sans protection spéciale.
Le montage d'une batterie solaire de type panneau s'effectue sur une base spécialement préparée avec un fer à souder basse tension. Il est important que la partie avant, dans tous les cas, ne soit pas masquée par des arbres et d'autres objets hauts. Pour le contrôle, une armoire spéciale avec automatisation et blocs fonctionnels est fournie. De celui-ci au toit où le panneau est installé, une voie d'alimentation de communication isolée doit être posée.
Comment fairePanneau solaire DIY ?
Le schéma fait maison le plus approprié est composé d'un cadre en bois et d'éléments en plexiglas. Un panneau de particules peut être utilisé comme base du panneau, dont les bords en forme de côtés sont formés avec une barre de 1 à 3 cm d'épaisseur. Des fragments de plexiglas de petite taille sont posés sur la surface et fixés sur de la colle selon le principe du nid d'abeille. Ensuite, la structure peut être fermée avec du verre solide, en la fixant fermement le long des contours des côtés.
Le panneau solaire doit également être installé. De vos propres mains, cela se fait sur une base métallique de support avec possibilité de rotation. Pour cela, vous pouvez préparer une base de cadre avec un mécanisme d'entraînement pour tourner dans la plage souhaitée. Dans ce cas, la charge sur la couverture du toit doit également être prise en compte. Il est souhaitable que la base de support du panneau soit directement reliée par le toit au système de chevrons. Au stade final, il est nécessaire de connecter le panneau via des conducteurs avec une batterie de la puissance requise et, si nécessaire, d'introduire un onduleur dans le réseau électrique pour convertir la tension d'entrée.
Les avantages des panneaux solaires
Les technologies de production d'électricité basées sur les principes de la conversion de l'énergie solaire offrent de nombreux avantages à l'utilisateur final, malgré un certain nombre de difficultés opérationnelles. En particulier, le panneau solaire monocristallin de 100 W le plus simple peut charger gratuitement une batterie de 12 V. Mais même de tels éléments appartiennent progressivement au passé et sont remplacés par de puissantsgénérateurs capables de desservir le système électrique de la maison, ne nécessitant que des coûts d'entretien. En même temps, nous pouvons parler de la propreté environnementale de la source d'alimentation et de l'autonomie.
Perspectives de développement de la technologie
Une étape fondamentalement importante dans le développement du système d'énergie solaire a été l'émergence de sources d'énergie alternatives avec des tensions allant jusqu'à 220 V. Jusqu'à présent, ces systèmes en sont encore au stade de la conception, mais à l'avenir, sous réserve à l'optimisation des processus d'obtention de l'énergie initiale, ils entreront dans le segment de la production de masse.
Les principales difficultés rencontrées par les concepteurs sont l'accumulation uniforme du potentiel énergétique et la réduction des facteurs de dépendance des générateurs aux conditions extérieures. Par exemple, la faible efficacité des panneaux solaires pour une maison au niveau de 15-20 % est en grande partie due aux facteurs de mauvais temps conditionnel, lorsque l'approvisionnement en énergie est minimisé.
Conclusion
S'il est trop tôt pour parler de l'alimentation énergétique intégrée d'une maison privée avec de l'énergie solaire, il est tout à fait réaliste de couvrir les besoins individuels de recharge d'appareils de faible puissance ou de maintenir l'efficacité des appareils d'éclairage par de tels moyens. De plus, les fabricants russes sont activement impliqués dans le développement de ce domaine, offrant leurs produits de qualité acceptable.
Certaines entreprises assemblent des panneaux solaires à partir de panneaux chinois à faible coût au niveau de 3 à 5 000 roubles, mais leurs propres développements apparaissent également. Aux leaders du marché intérieur dans ceLa niche peut être attribuée à la société "Quantum", Hevel Solar et "Solnechny Veter". Les installations de ces entreprises produisent non seulement des systèmes à faible consommation d'énergie, mais également des solutions efficaces pour l'exploitation industrielle.
