Fleksibilne solarne baterije: pregled tipičnih konstrukcija, njihovih karakteristika i posebnosti priključivanja

Solarna energija jedan je od najperspektivnijih i najbrže rastućih alternativnih izvora električne energije. To je neograničen resurs koji se može koristiti na bilo kojoj točki planeta bez zagađivanja okoliša. Složit ćete se da bi bilo lijepo imati vlastiti alternativni izvor električne energije.

Pokazuje se da se sada solarna energija može pretvarati u električnu energiju upravo u vlastitom domu. Umjesto glomaznih i lomljivih okvirnih panela sada se sve češće koriste fleksibilne solarne baterije. Ali kako to ostvariti u praksi?

Pomoći ćemo vam razumjeti konstrukciju fleksibilnih solarnih panela i princip njihova rada. Korisne preporuke za odabir i montažu konstrukcija navedene su u našem članku. A radi lakšeg razumijevanja informacija članak sadrži tematske fotografije i videozapise.

Što su solarne baterije?

Kako biste razumjeli jesu li vam fleksibilni paneli prikladni za dobivanje električne energije, potrebno je upoznati se s teorijom.

Što je solarna baterija, po čemu se konstrukcija fleksibilnih modela razlikuje od ostalih? Isto tako, vrlo je važno još prije kupnje saznati prednosti i nedostatke upravo ovog tipa solarnih elemenata.

Konstrukcija i principi rada fleksibilnih panela

Princip rada solarne baterije temelji se na pojmu fotonapona. Svjetlost se, kao što je poznato, može promatrati i kao val i kao tok čestica – fotona. Sposobnost pretvaranja energije fotona u električnu energiju upravo je fotonapon.

Prvi prototipovi modernih solarnih baterija izumljeni su još 1950-ih godina. Od tada su se znatno promijenili i izgledom i principom rada. Fotoefekt postao je moguć zahvaljujući korištenju poluvodiča.

Poluvodič je materijal koji ima posebnu strukturu atoma. Poluvodič n-tipa ima višak elektrona, dok atomima poluvodiča p-tipa oni nedostaju. Da bi se sastavio fotočlanak, spajaju se dvije vrste materijala tvoreći dvoslojnu konstrukciju.

Pojedinačni fotonaponski elementi objedinjuju se u panele. Ploče mogu biti krute, u čvrstom metalnom okviru. Trenutno je trend olakšavanja konstrukcije fotonaponskih ploča. Popularnost stječu fleksibilni i lagani solarni elementi.

Princip rada solarne baterije može se opisati ovako:

1. Sunčeva svjetlost pada na površinu fotonaponskog elementa sa strane n-sloja.
2. Fotoni se sudaraju s atomima poluvodiča, 'izbijajući' višak elektrona.
3. Slobodni elektroni kreću se prema p-sloju i ulaze u atome s manjkom čestica.
4. Kao rezultat, gornji sloj djeluje kao katoda, a donji kao anoda.
5. Proizvodi se istosmjerna struja kojom se može lako napuniti baterija.

Kao poluvodič koriste se silicij, selen i mnogi drugi, skuplji materijali.

Istosmjerna struja dobivena od solarne ploče mora se pretvoriti u izmjeničnu, jer većina električnih uređaja radi upravo na njoj.

Za fleksibilne film solarne baterije koristi se i polimerni nanos s aluminijskim vodičima. Takva struktura čini ploče iznimno tankima i laganima.

Ova tehnologija tek počinje da se razvija, ali nema sumnje da ima veliku perspektivu. No, mi ćemo razmotriti fleksibilne panele u širem smislu ove definicije.

Više detalja o principima rada solarnih baterija možete pročitati klikom na poveznicu.

Prednosti fleksibilnih solarnih elemenata

Prednosti fleksibilnih solarnih panela čine ovu metodu proizvodnje električne energije jednom od najperspektivnijih:

• težina;
• veličina;
• elastičnost;
• učinkovitost;
• svestranost;
• isplativost;
• ekološka prihvatljivost;
• jednostavnost korištenja.

Geometrijski i fizički parametri panela, poput veličine i težine, imaju veliku važnost jer će za opskrbu električnom energijom cijele stambene zgrade biti potrebno velik broj panela. Korištenje teških modela može zahtijevati ojačanje konstrukcije zgrade, što značajno povećava troškove instalacije.

Laki i kompaktni fleksibilni elementi neće značajno utjecati na raspodjelu opterećenja na okvir zgrade. Oni ne predstavljaju nikakvu opasnost za krovni pokrov.

Učinkovitost silicijskih baterija prilično je visoka. Teško je procijeniti stupanj korisnog djelovanja u ovom slučaju, ali paneli od poluvodiča mogu pretvarati svjetlost u električnu energiju u prosjeku za 20%.

To jest, ako snaga sunčevog zračenja iznosi 200 W, dobit će se oko 40 W električne energije.

Fleksibilni amorfni solarni paneli mnogo su tolerantniji na oblačno vrijeme nego uobičajene krute konstrukcije na bazi silicija.

Za usporedbu, standardna solarna baterija po oblačnom vremenu može raditi samo na 10% svoje snage, dok fleksibilni panel daje oko 50% nominalnih vrijednosti.

Fleksibilnost solarne baterije omogućuje opremanje krovova s neravnom površinom, crijepnih krovova, pokrova složenog oblika. Pritom su dovoljno svestrani, pogodni za ugradnju na krov ili fasadu zgrade.

Sunčeva svjetlost besplatan je i neograničen resurs. To je njegova nedvojbena prednost, u čemu se očituje bezuvjetna isplativost solarnih panela.

Osim toga, ova metoda proizvodnje energije potpuno je ekološki čista, ni na koji način ne utječe na stanje okoliša i ne šteti mu. Štoviše, odricanjem od popularne alternative Sunčevoj energiji – termoelektrana, čovječanstvo smanjuje razinu onečišćenja atmosfere.

Nedostaci fleksibilnih solarnih baterija

Nedostataka fleksibilnih solarnih panela također ima dovoljno. Prvo, ova se tehnologija tek razvija i još nije dosegla vrhunac svojih mogućnosti. Po učinkovitosti fleksibilne amorfne baterije zaostaju za krutim poli- ili monokristalnim.

Građa i princip rada fleksibilnih panela prilično su složeni, ali svatko ih može koristiti. Dovoljno je pravilno instalirati i povezati opremu.

Drugo, tanka folija i minimalni sloj naparavanja relativno brzo otkazuju. Jamstveni rok rada takvih panela je oko 3 godine.

Nakon toga fotoćelije počinju postupno otkazivati i zahtijevati zamjenu.

Razveseljava činjenica da se ova industrija brzo razvija i već se pojavljuju izdržljiviji i snažniji primjerci fleksibilnih solarnih panela na bazi amorfnog silicija.

Ostali nedostaci svojstveni su svim vrstama solarnih panela:

• vrijeme povrata ulaganja;
• visoka cijena;
• velika količina skupocjene opreme osim samih panela;
• ovisanost o vremenskim uvjetima.

Fleksibilni panel snage oko 150 W košta otprilike 400 € ili više, ovisno o proizvođaču. 20 panela, set akumulatora i dodatna oprema koštat će okruglu svotu. Uzimajući u obzir cijenu 1 kWh električne energije, sustav ćete morati otplaćivati više godina.

Gdje i kako se koristi solarna energija?

Fleksibilni paneli koriste se u različitim područjima. Prije nego što sastavite projekt opskrbe energijom kuće pomoću ovih solarnih panela, saznajte gdje se koriste i koje su posebnosti njihove uporabe u našoj klimi.

Područje primjene solarnih baterija

Primjena fleksibilnih solarnih panela vrlo je široka. Uspješno se koriste u elektronici, elektrifikaciji zgrada, automobilskoj i zrakoplovnoj industriji, kao i na svemirskim objektima.

U građevinarstvu se takvi paneli koriste za opskrbu stambenih i industrijskih zgrada električnom energijom.

Solarna energija može biti jedini izvor električne energije, ili može duplicirati tradicionalnu shemu opskrbe električnom energijom kako kuća ne bi ostala bez struje u slučaju nedovoljne učinkovitosti u određenom razdoblju.

Prijenosni uređaji za punjenje na bazi fleksibilnih solarnih elemenata dostupni su svima i prodaju se posvuda. Veliki fleksibilni turistički paneli za dobivanje električne energije u bilo kojem kutku svijeta vrlo su popularni među putnicima.

Vrlo neobična, ali praktična ideja – koristiti cestovnu podlogu kao osnovu za fleksibilne panele. Posebni elementi zaštićeni su od udaraca i ne boje se velikih opterećenja.

Fleksibilni paneli dobri su i po tome što se mogu primijeniti u gotovo svim situacijama. Bez napora ih se može postaviti na krov automobila ili trup jahte.

Ova je ideja već realizirana. 'Solarna' cesta opskrbljuje energijom okolna sela, pritom ne zauzimajući ni jedan dodatni metar zemlje.

Značajke primjene fleksibilnih amorfnih panela

Oni koji planiraju početi koristiti fleksibilne solarne panele kao izvor električne energije za svoj dom, moraju znati osobitosti njihova rada.

Solarni paneli s fleksibilnom metalnom podlogom nalaze primjenu tamo gdje se na otpornost na trošenje mini-elektrana postavljaju povećani zahtjevi:

Prije svega, korisnike brine pitanje: što učiniti zimi, kada je dan kratak i električne energije neće biti dovoljno za rad svih uređaja?

Da, u uvjetima oblačnog vremena i kratkog dana, učinkovitost panela se smanjuje. Dobro je kada postoji alternativa u vidu mogućnosti prebacivanja na centraliziranu opskrbu električnom energijom. Ako je nema, potrebno je nabaviti baterije i puniti ih u danima kada je vrijeme povoljno.

Zanimljiva osobitost solarnih baterija jest da se zagrijavanjem fotoćelije njezina učinkovitost znatno smanjuje.

U ljetnoj vrućini paneli se užare, ali rade lošije. Zimi, u sunčanom danu, fotoćelije su u stanju uhvatiti veću količinu svjetla i pretvoriti ga u energiju.

Broj vedrih dana u godini ovisi o regiji. Naravno, na jugu je racionalnije koristiti fleksibilne baterije jer sunce tamo sja duže i češće.

Budući da Zemlja tijekom dana mijenja svoj položaj u odnosu na Sunce, panele je najbolje postaviti univerzalno – to jest s južne strane pod kutom od oko 35-40 stupnjeva. Takav položaj bit će aktualan i u jutarnjim i večernjim satima, kao i u podne.

Upute za montažu solarnih baterija na krovu

Ako ste odlučili da su fleksibilni solarni paneli na bazi amorfnog silicija ono što vam je potrebno za opskrbu električnom energijom privatne kuće, krenite s planiranjem radova.

Odaberite odgovarajuću opremu i okvirno procijenite broj panela. Zatim se upoznajte s pravilima montaže i naknadnog održavanja solarnih elemenata.

No imajte na umu da je korištenje tradicionalnih silicijskih poli- i monokristalnih analoga zasad produktivnije.

Korak #1. Izračun broja panela

Svaki rad počinje projektom. Za projektiranje je potrebno napraviti potrebne proračune, a to su:

• dnevna potrošnja električne energije;
• ukupna potrebna snaga fotonaponskih ćelija;
• kapacitet baterija;
• broj panela.

Najjednostavnije je izračunati potrošnju električne energije. Za to je potrebno uzeti u obzir apsolutno sve električne uređaje koje koristite ili teoretski možete koristiti.

Jednostavan primjer:

• hladnjak – 200 W;
• računalo – 300 W;
• televizor – 150 W;
• ekonomične žarulje – 5 komada po 20 W.

Snaga svakog uređaja nužno je navedena u njegovoj dokumentaciji ili na kućištu. Nakon zbrajanja svih podataka dobivamo 750 W. Na temelju te vrijednosti odabire se inverter – uređaj koji pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu s potrebnom frekvencijom.

Obavezno napravite malu rezervu i odaberite inverter 0,5 kW snažniji od izračunate vrijednosti. To jest, za ukupnu snagu od 0,75 kW prikladan je uređaj ne slabiji od 1,25 kW

Za ispravno spajanje, solarni paneli se povezuju s baterijama preko kontrolera. Nemojte zamijeniti kontakte – plus na plus, minus na minus. Od baterije struja ide prema inverteru, a zatim – prema električnim uređajima

Zatim je potrebno odabrati akumulatorske baterije. Kapacitet baterije (npr. 200 Ah) pokazuje koliku će jakost struje davati pri zadanom naponu tijekom jednog sata.

Potrebni kapacitet može se izračunati dijeljenjem ukupne snage potrošača s izlaznim naponom solarnog panela. U našem primjeru koristimo 12-voltne baterije. 750 /12 = 62,5 Ah.

No takva formula nije posve točna, jer se većina baterija ne može isprazniti do 0. Postoji određeno ograničenje, primjerice 40%. Ako razina napunjenosti padne ispod toga, to znatno utječe na vijek trajanja i kvalitetu rada baterije.

Taj pokazatelj također treba dodati u formulu:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 Ah.

Da biste postigli takav kapacitet, možete spojiti u sustav grupu od 2 baterije od svaka 100 Ah.

Količina panela izračunava se na temelju snage odabranog modela i regije u kojoj će biti instalirani. Vrijednost regije teško je precijeniti. U idealnom slučaju, trebate pronaći vrijednosti dnevne razine sunčevog zračenja za vaše područje. Za pouzdanost se uzima minimalna vrijednost tijekom godine, otprilike krajem prosinca.

Shematski se razina insolacije u različitim regijama može prikazati ovako. Numeričke vrijednosti mogu se pronaći u specijaliziranim priručnicima ili na internetu.

Množenjem ovog pokazatelja s brojem kalendarskih dana u mjesecu, dobivamo broj kilovata koji otpada na 1 m2 fleksibilne solarne baterije za prosinac. Na primjer, u Moskvi je to 0,33x31=10,23 kW/m2, a za Soči – 1,25x31=38,75 kW/m2. Ovaj pokazatelj naziva se brojem vršnih sati (piko-sati).

Zatim iz uvjetnih maksimalnih 0,75 kW koje troše svi uređaji istovremeno, izračunavamo prosječnu mjesečnu potrošnju – oko 25 kW. Tijekom mjeseca naše fleksibilne baterije trebale bi proizvesti najmanje 25 000 W, a bolje je napraviti malu rezervu i zaokružiti na 30 kW.

Stoga bi na 1 vršni sat u Moskvi trebalo dobiti 30/10,23 = 2,93 kW. Ako odabrani paneli imaju snagu od 150 W, izračunati njihov broj nije teško: 2,93/0,15 = 20 komada.

Nakon ovih jednostavnih izračuna, moći ćete odabrati odgovarajući pretvarač (inverter), kontroler, akumulator i same fleksibilne fotonaponske panele u potrebnoj količini.

Korak #2. Pravila montaže

Instalaciju fleksibilnih solarnih elemenata možete izvesti sami.

Stoga je potrebno odlučiti gdje ćete točno postaviti svoje panele:

• na krovu zgrade;
• na fasadi kuće;
• na samostojećoj konstrukciji;
• kombinirana shema.

Najpopularnija opcija je na krovu. Ako oblik ili konfiguracija krova to ne dopušta, bolje je izgraditi dodatni okvir na kojem će se smjestiti baterije. To je skuplje, ali ako je krov zasjenjen ili teško dostupan, ova opcija postaje racionalna.

Postavljanje na fasadu koristi se kada na krovu nema dovoljno mjesta. Paneli mogu postati dio dizajnerske zamisli i igrati ulogu ukrasa kuće.

Fleksibilni solarni fotonaponski elementi s donje strane imaju ljepljivi smolasti sloj.

Dovoljno je skinuti zaštitnu foliju i zalijepiti panel na odabrano mjesto. Naravno, prije montaže površinu je potrebno očistiti i oprati.

Nikakav specijalizirani alat za montažu nije potreban. Glavno je pobrinuti se za vlastitu sigurnost tijekom rada na krovu. Također je vrlo važno pridržavati se sheme spajanja opreme i ne narušavati slijed.

S jedne strane modul solarne ploče ima 2 izvedena kabela. Svaka ploča postavljena je tako da se te žice kasnije mogu spojiti jednom sabirnicom za serijsko povezivanje.

Također preporučujemo da pročitate naš drugi materijal u kojem su detaljno opisane sheme montaže i načini povezivanja solarnih ploča. Više detalja – ovdje.

Korak #3. Održavanje sustava nakon postavljanja

Nakon ugradnje fleksibilnih solarnih elemenata, potrebno ih je stalno održavati i nadzirati, inače njihova učinkovitost može naglo pasti. Glavno je održavati ploče čistima. Prašina, prljavština, ptičji izmet – svi ti čimbenici smanjuju učinkovitost sustava jer ograničavaju apsorpciju sunčeve svjetlosti fotonaponskim ćelijama.

Solarne ploče potrebno je brisati prema potrebi kada se zaprljaju. Upravo zato se ne preporučuje postavljanje na teško dostupnim mjestima na složenom krovu.

Ako vaš sustav ne možete samostalno održavati, uvijek možete pronaći izvođača s odgovarajućom tehnikom i opremom. Naravno, to će biti skuplje.

Solarne ploče na bazi amorfnog silicija, kao i krute analoge, mogu se prati običnom mokrom spužvom ili krpom od mikrovlakana. Ploča se ne boji vode (ipak je ovo oprema koja se ugrađuje vani), ako se redovito peru, trajat će duže.

Još jedan problem aktualan za naše regije je snijeg. Zimi se ploče prekriju snijegom i prestaju funkcionirati. Oborine je potrebno stalno čistiti, ali ne pregrubo, inače se može oštetiti sama oprema.

Zaključci i koristan video na temu

Videozapisi i recenzije u kojima se razmatraju fleksibilne ploče popularnih proizvođača pomoći će vam da napravite pravi izbor. Moći ćete vidjeti kako će izgledati vaš dom nakon montaže opreme, stručnjaci će vam pomoći odabrati potreban broj ploča i razmotriti pravila instalacije.

Kako su građene fleksibilne solarne ploče i od čega se izrađuju:

Fleksibilnu ploču možete postaviti i u stanu na fasadi višekatnice, zašto ne:

Još malo o proizvodnji i prednostima fleksibilnih elemenata:

Solarne ploče omogućuju vam da postanete energetski neovisni, bez praćenja cijena benzina i komunalnih usluga. Ako jednom uložite određeni iznos, moći ćete neograničeno trošiti energiju za korištenje kućanskih električnih uređaja, grijanje doma i punjenje baterije električnog automobila. Sve više ljudi prelazi na alternativnu energiju jer je u njoj budućnost.

Ako imate potrebna znanja ili iskustva o temi našeg članka, podijelite ih s našim čitateljima. Ili ste možda sami instalirali solarne ploče? Recite nam kako ste to učinili. Svoje komentare možete dopuniti fotografijama.