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Como os painéis solares são organizados e funcionam?
Hoje em dia, quase todos podem coletar e colocar à sua disposição fonte de energia solar independente (na literatura científica são chamados painéis fotovoltaicos).
Equipamentos caros são compensados ao longo do tempo pela capacidade de receber eletricidade gratuita. É importante que os painéis solares sejam uma fonte de energia ecológica. Nos últimos anos, os preços dos painéis fotovoltaicos caíram dez vezes e continuam caindo, o que indica grandes perspectivas de uso.
De forma clássica, essa fonte de energia elétrica consistirá nas seguintes partes: diretamente, uma bateria solar (gerador de corrente direta), uma bateria com um dispositivo de controle de carga e um inversor que converte corrente direta em corrente alternada.
Os painéis solares consistem em um conjunto células solares (conversores fotovoltaicos)que convertem diretamente energia solar em energia elétrica.
A maioria das células solares é feita de silício, que tem um custo bastante alto. Esse fato determinará o alto custo de energia elétrica, obtido através do uso de painéis solares.
Dois tipos de conversores fotoelétricos são comuns: feitos de silício monocristalino e policristalino. Eles diferem na tecnologia de produção. Os primeiros têm eficiência de até 17,5% e os últimos 15%.
O parâmetro técnico mais importante de uma bateria solar, que tem um grande impacto na eficiência de toda a instalação, é o seu poder líquido. É determinado pela tensão e corrente de saída. Esses parâmetros dependem da intensidade da luz solar que entra na bateria.
E.s. (força eletromotriz) de células solares individuais não depende de sua área e diminui quando a bateria é aquecida pelo sol, em cerca de 0,4% por 1 g. C. A corrente de saída depende da intensidade da radiação solar e do tamanho das células solares. Quanto mais brilhante a luz do sol, maior a corrente gerada pelas células solares. A corrente de carregamento e a produção de energia em tempo nublado são bastante reduzidas. Isso ocorre devido a uma diminuição na saída atual da bateria.
Se a bateria iluminada pelo sol é fechada para alguma carga com resistência Rn, uma corrente elétrica I aparece no circuito, cujo valor é determinado pela qualidade do conversor fotoelétrico, pela intensidade da luz e pela resistência da carga. A potência Pn, que é liberada na carga, é determinada pelo produto Pн = InнUн, em que Un é a tensão nos terminais da bateria.
A maior potência é alocada na carga com alguma resistência ideal Ropt, que corresponde ao maior coeficiente de eficiência (eficiência) de converter energia luminosa em energia elétrica. Cada conversor possui seu próprio valor de Ropt, que depende da qualidade, tamanho da superfície de trabalho e do grau de iluminação.
Bateria solar consiste em células solares individuais que são conectadas em série e paralelamente para aumentar os parâmetros de saída (corrente, tensão e potência). Quando os elementos são conectados em série, a tensão de saída aumenta, enquanto em paralelo, a corrente de saída aumenta. Para aumentar a corrente e a tensão, esses dois métodos de conexão são combinados. Além disso, com este método de conexão, a falha de uma das células solares não leva à falha de toda a cadeia, ou seja, melhora a confiabilidade de toda a bateria.
Desta maneira a bateria solar consiste em células solares conectadas em série paralela. O valor da corrente máxima possível fornecida pela bateria é diretamente proporcional ao número de conexões paralelas, e a fem- células solares conectadas em série. Assim, a combinação dos tipos de conexão monta a bateria com os parâmetros necessários.
As células solares da bateria são derivadas por diodos. Normalmente, existem quatro deles - um para cada ¼ parte da bateria. Os diodos protegem partes da bateria contra falhas, que por algum motivo são escurecidas, isto é, se em algum momento a luz não cair sobre elas. Ao mesmo tempo, a bateria gera temporariamente 25% menos energia de saída do que sob a luz solar normal em toda a superfície da bateria.
Na ausência de diodos, essas células solares superaquecem e falham, à medida que se tornam consumidores atuais durante o escurecimento (as baterias são descarregadas através de células solares) e, ao usar diodos, elas são desviadas e a corrente não flui através delas. Os diodos devem ter baixa resistência para reduzir a queda de tensão através deles. Para esses fins, os diodos Schottky foram recentemente utilizados.
A energia elétrica recebida é armazenada nas baterias e depois transferida para a carga. Baterias - fontes de corrente química. A carga da bateria ocorre quando um potencial é aplicado a ela, que é maior que a tensão da bateria.
O número de células solares conectadas em série e em paralelo deve ser tal que a tensão de operação fornecida às baterias, levando em consideração a queda de tensão no circuito de carga, exceda ligeiramente a tensão das baterias, e a corrente de carga da bateria forneça o valor necessário da corrente de carga.
Por exemplo, para carregar uma bateria de 12 V de chumbo-ácido, é necessário ter uma bateria solar de 36 células.
Sob luz solar fraca, a carga da bateria diminui e a bateria libera energia elétrica para o receptor de energia, ou seja, As baterias recarregáveis estão constantemente trabalhando no modo de descarga e recarga.
Este processo é controlado. controlador especial. Com o carregamento cíclico, é necessária uma tensão ou corrente de carga constante.
Em boas condições de luz, a bateria carrega rapidamente até 90% da sua capacidade nominal e, em seguida, a uma velocidade de carga mais baixa até a capacidade total. A mudança para uma velocidade de carga mais baixa é realizada pelo controlador do carregador.
O uso mais eficiente de baterias especiais é gel (o ácido sulfúrico é usado como eletrólito na bateria) e as baterias de chumbo, fabricadas com a tecnologia AGM. Essas baterias não requerem condições especiais de instalação e não requerem manutenção. A vida útil do passaporte dessas baterias é de 10 a 12 anos, com uma profundidade de descarga não superior a 20%. As baterias nunca devem ser descarregadas abaixo desse valor, caso contrário, sua vida útil será drasticamente reduzida!
A bateria está conectada à bateria solar através de um controlador que controla sua carga. Quando a bateria é carregada na potência máxima, um resistor é conectado à bateria solar, que absorve o excesso de energia.
Para converter uma voltagem constante de uma bateria em uma voltagem alternada, que pode ser usada para alimentar a maioria dos consumidores de energia juntamente com uma bateria solar, você pode usar dispositivos especiais - inversores.
Sem o uso de um inversor, uma tensão solar pode ser alimentada por painéis solares, incluindo vários equipamentos portáteis, fontes de luz que economizam energia, por exemplo, as mesmas lâmpadas LED.
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