Paneles solares: los principios de funcionamiento y el esquema de conexión.

La característica principal de un hogar inteligente es garantizar la comodidad y seguridad de la vida con el uso efectivo de los recursos.

Esta tarea se resuelve mediante la instalación de fuentes propias de suministro de energía y sistemas automatizados que aseguran un suministro ininterrumpido de energía a través del cambio oportuno de la alimentación de varias fuentes.

Los paneles solares (sistemas solares) son una de las opciones para el suministro eléctrico autónomo.Si está interesado en esta información, lea más sobre cómo hacer células solares en casa con sus propias manos.También puedes ver nuestros suministros de energía solar para tu hogar.

Contenido
  1. Excursión histórica
  2. Elementos de células solares
  3. Principio de funcionamiento de los fotoconductores
  4. ¿Qué hace el módulo de la instalación solar?
  5. ¿Cómo hacer una conexión?
  6. ¿Qué alternativas existen y qué mejor uso?

Excursión histórica

Aunque los primeros dispositivos que producen corriente eléctrica bajo la influencia del sol se crearon en el siglo XIX, de hecho, la historia de la batería solar comenzó en 1954.añoEl 25 de abril de 1954 en los Estados Unidos, se obtuvieron las primeras células fotovoltaicas basadas en silicio.

Su principio de trabajo permitió aumentar la eficiencia del 1% al 6%.Se realizaron constantemente nuevos desarrollos en la ingeniería de energía solar, y en 1970, la eficiencia ya era del 10%.Sin embargo, debido al alto costo de producción, tales fuentes de energía, como antes, solo se usaban en espacios abiertos.

A finales de los 80 -A principios de los 90 del siglo pasado, cuando la eficiencia de los elementos fotoeléctricos aumentó al 20%, comenzó a utilizar la energía solar en la Tierra.En 2013, se crearon elementos sobre la base de arseniuro de galio indio, con una eficiencia del 44,4% (empresa Sharp).En el mismo año, un grupo de especialistas creó baterías utilizando lentes de Fresnel.Su eficiencia fue del 44,7%.

Elementos de células solares

El principio de funcionamiento de los paneles fotovoltaicos consiste en la producción de corriente continua.Dado que todos los dispositivos funcionan con corriente alterna, se necesitan varios elementos para el funcionamiento completo del sistema solar:

El controlador controla la carga y descarga de la batería.Ivertor (convertidor de corriente): convierte una corriente constante en una variable.Las baterías son necesarias para almacenar la energía producida.Se pueden usar dos tipos de baterías en la batería: plomo o gel.

Principio de funcionamiento de los fotoconductores

Los módulos constan de elementos separados: convertidores fotoeléctricos (FEP).El FEP es semiconductores de silicio, que pueden ser de tres tipos:

El principio de operación de la FEP se basa en la diferencia de potencial, ya que el semiconductor tiene dos capas (a nivel atómico): tipo n y tipo p.

Entre ellos se forma una unión pn de campo eléctrico débil.

Bajo la influencia de fotones de luz, son eliminadosLos electrones en la zona tipo n forman agujeros en la zona tipo p.

Si un conductor externo está conectado a la oblea de silicio, entonces los electrones del flujo de banda n en la zona p. Al mismo tiempo, en el conductor hay un voltaje, es decir, la energía de los fotones de luz se convierte en energía eléctrica.

¿Cuál es el módulo para la instalación solar?

Hay paneles prefabricados con una capacidad de 40-260 vatios. La lana de turba muestra la máxima potencia posible con sol brillante e instalación adecuada (ángulo de inclinación, conexión). Su tamaño oscila entre los 0,4 y los 2,5 metros cuadrados.

Si se desea, este módulo se puede ensamblar de manera independiente, pero se debe tener en cuenta que es necesario garantizar un alto grado de sellado. En condiciones de fábrica, esto se logra colocando el módulo en un horno de vacío, donde se producen los laminados.

Por su diseño, el módulo es un elemento FEP separado conectado por neumáticos de metal. Después de la conexión, el panel recibido se desvía con diodos. Esto se hace para evitar el fallo de aquellas partes que pueden estar sombreadas.

En ausencia de diodos, la energía de las células iluminadas fluye hacia fuera de la luz, debido a que estas últimas se sobrecalientan. Si se realiza la derivación, en el momento de la oscuridad, el panel proporciona menos energía (en un 25%) y todas las celdas permanecen operativas.

A continuación, el panel se lamina y se coloca entre cristales de varias capas y luego se apila en un marco de plástico o aluminio. En la parte inferior del módulo, conecte la caja de terminales donde se conectarán los contactos.Circuito eléctrico.

¿Cómo hacer una conexión?

Las opciones para instalar paneles solares pueden ser diferentes:

Al elegir una variante, se debe tener en cuenta que la superficie de las fotocélulas debe estar orientada hacia el sur, y el ángulo óptimo de incidencia de los rayos en el panel es de 90 °.

Idealmente, los paneles se montan en construcciones giratorias. En la práctica, el ángulo de inclinación se cambia dos veces al año: ¿en el período invernal 60? -70? Con respecto a la línea del horizonte, y en el verano - ¿15-20?

Independientemente de la instalación, el diagrama esquemático de la conexión a la red de la casa no es diferente. A continuación se muestra un diagrama de conexión con la red y el controlador de la batería.

Esto permite el uso de energía del sistema solar, incluso si hay un voltaje en la red central, lo que aumenta la eficiencia del uso de los recursos.

¿Qué alternativas existen y qué mejor usar?

Además de los sistemas solares, los siguientes tipos pueden utilizarse como fuentes de energía independientes:

Un generador diesel se usa tradicionalmente como una fuente de alimentación independiente o autónoma.

Sin embargo, estos dispositivos tienen una serie de inconvenientes: alto ruido, riesgo de incendio yAsignación en el proceso de trabajo de un gran volumen de gases de escape.La principal ventaja es el trabajo estable independientemente de las condiciones climáticas.

Los generadores diésel no pueden denominarse fuentes de energía independientes, ya que el principio de su funcionamiento no es la generación de energía, sino la transformación utilizando recursos no renovables.

Los beneficios del aerogenerador son la autonomía ambiental y completa.

Falta de dependencia del clima.Esto es una desventaja muy notable, ya que en total calma puede permanecer durante mucho tiempo sin electricidad.Las bombas de calor vienen en diferentes configuraciones, son independientes de la estacionalidad y las condiciones externas.

Las deficiencias condicionales de esta fuente de energía pueden atribuirse al hecho de que solo produce energía térmica.Es decir, puede usarse para calefacción o aire acondicionado en el hogar, así como para calentar agua.

Dadas las desventajas y ventajas de los sistemas anteriores, se puede concluir que una casa inteligente debe tener un sistema combinado.Por ejemplo, los paneles solares se pueden complementar con una bomba de calor.Esta opción le permite proporcionar a la casa energía térmica y eléctrica.

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