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¿Cómo se organizan y funcionan los paneles solares?
Hoy en día, casi todos pueden recolectar y tener a su disposición fuente de energía solar independiente (en la literatura científica se les llama paneles fotovoltaicos).
El costoso equipo se compensa con el tiempo por la capacidad de recibir electricidad gratis. Es importante que los paneles solares sean una fuente de energía ecológica. En los últimos años, los precios de los paneles fotovoltaicos se han reducido diez veces y continúan disminuyendo, lo que indica grandes perspectivas para su uso.
En una forma clásica, dicha fuente de energía eléctrica constará de las siguientes partes: directamente, una batería solar (generador de corriente continua), una batería con un dispositivo de control de carga y un inversor que convierte la corriente continua en corriente alterna.
Los paneles solares consisten en un conjunto células solares (convertidores fotovoltaicos)que convierten directamente la energía solar en energía eléctrica.
La mayoría de las células solares están hechas de silicio, que tiene un costo bastante alto. Este hecho determinará el alto costo de la energía eléctrica, que se obtiene mediante el uso de paneles solares.
Son comunes dos tipos de convertidores fotoeléctricos: hechos de silicio monocristalino y policristalino. Difieren en tecnología de producción. Los primeros tienen una eficiencia de hasta el 17.5%, y los últimos del 15%.
El parámetro técnico más importante de una batería solar, que tiene un gran impacto en la eficiencia de toda la instalación, es su potencia neta. Está determinado por el voltaje y la corriente de salida. Estos parámetros dependen de la intensidad de la luz solar que ingresa a la batería.
E.s. (fuerza electromotriz) de las células solares individuales no depende de su área y disminuye cuando el sol calienta la batería, aproximadamente un 0,4% por 1 g. C. La corriente de salida depende de la intensidad de la radiación solar y del tamaño de las células solares. Cuanto más brillante es la luz solar, mayor es la corriente generada por las células solares. La corriente de carga y la potencia de salida en tiempo nublado se reducen drásticamente. Esto se debe a una disminución en la salida de corriente de la batería.
Si la batería iluminada por el sol está cerrada a una carga con resistencia Rн, entonces aparece una corriente eléctrica I en el circuito, cuyo valor está determinado por la calidad del convertidor fotoeléctrico, la intensidad de la luz y la resistencia de la carga. La potencia Pн, que se libera en la carga, está determinada por el producto Pн = InнUн, donde Un es el voltaje en los terminales de la batería.
La mayor potencia se asigna en la carga a una resistencia óptima Ropt, que corresponde al coeficiente más alto de eficiencia (eficiencia) de convertir la energía de la luz en energía eléctrica. Cada convertidor tiene su propio valor Ropt, que depende de la calidad, el tamaño de la superficie de trabajo y el grado de iluminación.
Batería solar consiste en celdas solares separadas que están conectadas en serie y en paralelo para aumentar los parámetros de salida (corriente, voltaje y potencia). Cuando los elementos están conectados en serie, el voltaje de salida aumenta, mientras que en paralelo, la corriente de salida aumenta. Para aumentar tanto la corriente como el voltaje, estos dos métodos de conexión se combinan. Además, con este método de conexión, la falla de una de las células solares no conduce a la falla de toda la cadena, es decir, Mejora la fiabilidad de toda la batería.
De esta manera la batería solar consiste en células solares conectadas en serie paralela. El valor de la corriente máxima posible dada por la batería es directamente proporcional al número de conectados en paralelo, y la fem- células solares conectadas en serie. Entonces, combinando los tipos de conexión, ensamble la batería con los parámetros requeridos.
Las células solares de la batería son derivadas por diodos. Por lo general, hay 4 de ellos, uno por cada ¼ parte de la batería. Los diodos protegen las partes de la batería contra fallas, que por alguna razón se oscurecen, es decir, si en algún momento la luz no cae sobre ellas. En este caso, la batería genera temporalmente un 25% menos de potencia de salida que bajo la luz solar normal en toda la superficie de la batería.
En ausencia de diodos, estas células solares se sobrecalentarán y fallarán, ya que se convertirán en consumidores actuales durante la duración de la atenuación (las baterías se descargan a través de las células solares), y cuando se usan diodos, se evitan y la corriente no fluye a través de ellas. Los diodos deben ser de baja resistencia para reducir la caída de voltaje a través de ellos. Para estos fines, se han utilizado recientemente diodos Schottky.
La energía eléctrica recibida se almacena en baterías y luego se transfiere a la carga. Las pilas - fuentes de corriente química. La carga de la batería ocurre cuando se le aplica un potencial, que es mayor que el voltaje de la batería.
El número de células solares conectadas en serie y en paralelo debe ser tal que el voltaje de funcionamiento suministrado a las baterías, teniendo en cuenta la caída de voltaje en el circuito de carga, exceda ligeramente el voltaje de la batería, y la corriente de carga de la batería proporciona el valor requerido de la corriente de carga.
Por ejemplo, para cargar una batería de plomo-ácido de 12 V, debe tener una batería solar de 36 celdas.
En luz solar débil, la carga de la batería disminuye y la batería emite energía eléctrica al receptor de energía, es decir. Las baterías recargables funcionan constantemente en el modo de descarga y recarga.
Este proceso está controlado. controlador especial. Con la carga cíclica, se requiere un voltaje constante o una corriente de carga constante.
En buenas condiciones de luz, la batería carga rápidamente hasta el 90% de su capacidad nominal, y luego a una velocidad de carga más baja hasta su capacidad máxima. El cambio a una velocidad de carga más baja lo realiza el controlador del cargador.
El uso más eficiente de baterías especiales es gel (el ácido sulfúrico se usa como electrolito en la batería) y las baterías de plomo, que se fabrican con tecnología AGM. Estas baterías no requieren condiciones especiales de instalación y no requieren mantenimiento. La vida útil del pasaporte de dichas baterías es de 10-12 años con una profundidad de descarga de no más del 20%. Las baterías nunca deben descargarse por debajo de este valor, de lo contrario, su vida útil se reducirá drásticamente.
La batería está conectada a la batería solar a través de un controlador que controla su carga. Cuando la batería se carga a plena potencia, se conecta una resistencia a la batería solar, que absorbe el exceso de energía.
Para convertir un voltaje constante de una batería a un voltaje alterno, que puede usarse para alimentar a la mayoría de los consumidores de energía junto con una batería solar, puede usar dispositivos especiales: inversores.
Sin el uso de un inversor, se puede alimentar un voltaje solar desde una batería solar, incluyendo diversos equipos portátiles, fuentes de luz que ahorran energía, por ejemplo, las mismas lámparas LED.
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