Las posibilidades de cambiar a fuentes de energía alternativas han sido consideradas e implementadas parcialmente por empresas interesadas que representan a la industria energética durante varias décadas. Los altos costos de introducir nuevos sistemas de suministro de energía aún no han permitido que muchas áreas de esta industria se desarrollen con éxito, pero también hay excepciones, que incluyen generadores de energía solar.
En diversas variaciones, estas fuentes de alimentación se utilizan en áreas especializadas y, en los últimos años, han encontrado su lugar en el suministro de energía privado. El formato óptimo para la implementación técnica de una batería solar es un panel de celdas fotoelectrónicas, que no ocupa mucho espacio, pero al mismo tiempo suministra al consumidor una cierta cantidad de energía.
Descripción general de la tecnología
Se puede utilizar una variedad de fenómenos naturales como fuente de energía, desde el viento hasta el flujo de agua. por supuesto, yLa energía del Sol, como fuente natural de luz y calor, no puede dejar de ser considerada como un recurso para la conversión en electricidad ordinaria. Por cierto, la iluminación energética en un día despejado puede alcanzar los 1020 W/m2, y este es un potencial tangible que bien puede encontrar una aplicación práctica. Solo queda implementar tecnológicamente el proceso de conversión y entrega de energía. Para esto se utilizan los paneles solares.
Módulos de este tipo realizan de manera integral las tareas de obtención, estabilización y acumulación de la luz solar. En las siguientes etapas, se resuelven las tareas de su transformación, acumulación y distribución entre los consumidores. Hasta la fecha, las tareas principales de la energía solar no están tanto en la organización técnica y estructural de los procesos anteriores, sino en optimizar la tecnología para aumentar el rendimiento de sus productos.
Diseño de paneles
En un sentido general, dicho dispositivo es un receptor y acumulador de energía solar. Sin embargo, su mantenimiento utiliza todo un grupo de componentes, incluyendo baterías, convertidores eléctricos, fusibles, reguladores de potencia, mecánica para controlar la posición del panel, etc.
Pero en cada caso, el sistema de paneles solares se basa en la función de un elemento principal: un módulo que recibe energía solar directamente. En la versión más común, se trata de obleas de silicio mono o policristalino, que en el contexto se asemejan a un pastel de varias capas. Este es el llamadoceldas fotovoltaicas que proporcionan un posicionamiento preciso de los átomos, los cuales, a su vez, están involucrados en los procesos de conversión de energía.
Clasificación de paneles solares por tipo de celdas solares
A medida que han ido evolucionando las tecnologías de fabricación de placas para recibir energía solar, los especialistas han experimentado con los materiales para su fabricación, determinando las soluciones óptimas. Hasta la fecha, las baterías de este tipo se fabrican a partir de los siguientes elementos:
- Obleas multicristalinas de silicio. La estructura del material está formada por un grupo de rejillas de silicio monocristalino, lo que permite compensar las pérdidas de energía en los bordes de la estructura, como es el caso de los paneles monocristalinos. Como resultado, la eficiencia alcanza el 15 % con una vida útil del dispositivo de hasta 25 años.
- Paneles sobre silicio policristalino. Otra alternativa a los simples paneles solares monocristalinos. Una batería sobre esta base es menos productiva, pero cuesta mucho menos y brinda más oportunidades para diseñar diversas formas de construcción y su orientación.
- Paneles de silicio amorfo. También es una opción de bajo consumo, pero también es la más asequible. Para consumidores con necesidades energéticas bajas, una solución perfectamente aceptable.
- Dispositivos de telururo de cadmio. Este material se usa ampliamente en el desarrollo de células fotovoltaicas de película, cuyo espesor de la capa semiconductora es de cientos de micrómetros. El telururo de cadmio tiene un rendimiento de generación de energía promedio, pero el proceso de generación en síla electricidad en este caso será más barata que los paneles de silicio estándar.
- Baterías basadas en semiconductor CIGS. En este caso, se utiliza una combinación de varios materiales: galio, selenio, indio y cobre. También utiliza un factor de forma de película, pero con un mayor rendimiento que sus equivalentes de telururo de cadmio.
Cómo funciona el dispositivo
Después de recibir energía solar, el curso posterior de la operación del sistema puede ocurrir de acuerdo con diferentes esquemas, dependiendo de la solución de diseño. Existen principalmente dos formas de utilizar el equipo:
- La electricidad generada se almacena en el paquete de baterías conectado y los consumidores la consumen en paralelo.
- En el camino desde el panel hasta el paquete de baterías, se instala un inversor que regula el consumo de energía. Un esquema similar se utiliza en los casos en que el panel de batería solar actúa como una fuente de energía auxiliar que cubre solo una parte de las necesidades de electricidad del consumidor.
En ambos casos se debe organizar un circuito eléctrico con posibilidad de introducir fotocélulas solares. La configuración de la conexión puede ser serial o paralela. El voltaje de entrada promedio puede ser de 180-354 V en relación con los sistemas domésticos. La carga en este caso es de 5 A.
Implementación del sistema de gestión
El desarrollo activo de las baterías solares tuvo lugar durante el período de introducción generalizada de microcontroladores de control en complejosprocesos de producción. Por el momento, estos dispositivos también se utilizan para automatizar varias operaciones en el ámbito doméstico; basta con tener en cuenta los sistemas de alarma y la mecánica de control de puertas de garaje.
Con respecto a los paneles solares, se utilizan controladores con sensores capacitivos, que permiten no solo monitorear los parámetros de operación de los componentes funcionales, sino también controlar el proceso de carga de las baterías de los paneles solares. Los controladores en el nivel básico monitorean interruptores automáticos, varistores y fusibles, pero también pueden participar en los procesos de cambio de parámetros de los consumidores finales de suministro de corriente continua.
Consejos sobre el uso de paneles
A la hora de adquirir una batería solar, es recomendable realizar una auditoría exhaustiva de todos sus componentes, y en especial de las fotocélulas, ya que el más mínimo daño o defecto de fábrica puede afectar radicalmente al rendimiento de todo el sistema. Asimismo, durante el proceso de instalación se debe tener el máximo cuidado, ya que la estructura es frágil y puede dañarse sin una protección especial.
El montaje de una batería solar tipo panel se realiza sobre una base especialmente preparada con un soldador de bajo voltaje. Es importante que la parte delantera, en cualquier caso, no quede oculta por árboles y otros objetos altos. Para el control, se proporciona un gabinete especial con automatización y bloques funcionales. Desde el mismo hasta el techo donde se instala el panel, se debe tender una ruta de alimentación de comunicación aislada.
Cómo hacer¿Panel solar de bricolaje?
El esquema casero más adecuado está hecho de un marco de madera y elementos de plexiglás. Se puede usar un tablero de partículas como base del panel, cuyos bordes en forma de lados se forman con una barra de 1-3 cm de espesor. Se colocan fragmentos de plexiglás de tamaño pequeño en la superficie y se fijan con pegamento de acuerdo con el principio de panal. Luego, la estructura se puede cerrar con vidrio sólido, fijándolo firmemente a lo largo de los contornos de los lados.
También se debe instalar el panel solar. Con sus propias manos, esto se hace sobre una base de metal de soporte con la capacidad de girar. Para ello, puede preparar una base de marco con un mecanismo de accionamiento para girar en el rango deseado. En este caso, también se debe tener en cuenta la carga sobre la cubierta del techo. Es deseable que la base de soporte del panel esté conectada directamente a través del techo al sistema de viga. En la etapa final, es necesario conectar el panel a través de conductores con una batería de la potencia requerida y, si es necesario, introducir un inversor en la red eléctrica para convertir el voltaje de entrada.
Los beneficios de los paneles solares
Las tecnologías de generación de electricidad basadas en los principios de conversión de energía solar brindan muchos beneficios al usuario final, a pesar de una serie de dificultades operativas. En particular, el panel solar monocristalino de 100 W más simple puede cargar gratis una batería de 12 V. Pero incluso estos elementos se están convirtiendo gradualmente en una cosa del pasado, y están siendo reemplazados por potentesgeneradores capaces de servir el sistema de energía del hogar, requiriendo solo costos de mantenimiento. Al mismo tiempo, podemos hablar de la limpieza ambiental de la fuente de alimentación y la autonomía.
Perspectivas para el desarrollo de la tecnología
Un paso fundamentalmente importante en el desarrollo del sistema de energía solar fue la aparición de fuentes de energía alternativas con voltajes de hasta 220 V. Hasta ahora, dichos sistemas aún se encuentran en la etapa de diseño conceptual, pero en el futuro, sujeto a la optimización de los procesos de obtención de energía inicial, ingresarán al segmento de producción en masa.
Las principales dificultades a las que se enfrentan los diseñadores son la acumulación uniforme del potencial energético y la reducción de los factores de dependencia de los generadores de las condiciones externas. Por ejemplo, la baja eficiencia de los paneles solares para una casa en un nivel de 15-20% se debe en gran parte a los factores del mal tiempo condicional, cuando se minimiza el suministro de energía.
Conclusión
Si es demasiado pronto para hablar sobre el suministro de energía integrado de una casa privada con energía solar, entonces cubrir las necesidades individuales de cargar dispositivos de baja potencia o mantener la eficiencia de los dispositivos de iluminación por tales medios es bastante realista. Además, los fabricantes rusos participan activamente en el desarrollo de esta área, ofreciendo sus productos de calidad aceptable.
Algunas empresas ensamblan paneles solares a partir de paneles chinos de bajo costo al nivel de 3-5 mil rublos, pero también aparecen desarrollos completamente propios. A los líderes del mercado interno en esteEl nicho se puede atribuir a la empresa "Quantum", Hevel Solar y "Solnechny Veter". Las instalaciones de estas empresas producen no solo sistemas de bajo consumo, sino también soluciones eficaces para la operación industrial.
