Категорија: Zelena energija

Објављено

Како функционише фотонапонски систем

Једноставно речено, фотонапонски системи су као и сви други системи за производњу електричне енергије, само је опрема која се користи другачија од оне која се користи за конвенционалне електромеханичке системе за производњу енергије. Међутим, принципи рада и повезивања са другим електричним системима остају исти. Сам фотонапонски скуп-низ ћелија није довољан да би се ова енергија користила у нашим кућним уређајима или дистрибуирала кроз преносни систем потребне су бројне друге компоненте за правилно вођење, контролу, претварање, дистрибуцију и складиштење енергије коју производе фотонапонске ћелије.

У зависности од функционалних и оперативних захтева система неопходни су нам претварач једносмерне електричне струје у наизменичну – инвертер, батерија за складиштење енергије (акумулатор), контролер батерије, помоћни извори енергије и одређено електрично оптерећење (уређаји). Ако се електрична енергија даље предаје у мрежу неопходни су нам и мерна опрема и опрема за балансирање снаге укључујући ожичење, прекострујне уређаје, уређаје за заштиту од пренапона и искључивања. На слици је приказан основни дијаграм фотонапонског система и њихова повезаност.

Типична фотонапонска ћелија се састоји од танке плочице са два слоја од којих је један ултра танак слој силицијума допираног фосфором (Н-тип) на врху дебљег слоја силицијума допираног бором (П-тип). Електрично поље се ствара близу горње површине ћелије где су ова два материјала у контакту, названо П-Н спој. Када сунчева светлост удари у површину фотонапонске ћелије, ствара се електрично поље које које усмерава кретање електрона из једног ка другом слоју, што резултира протоком струје када је соларна ћелија повезана са електричним оптерећењем.

Без обзира на величину, једна типична силицијумска фотонапонска ћелија производи око 0,5 – 0,6 волти једносмерног напона у условима отвореног кола – без оптерећења. Јачина струје (снаге) фотонапонске ћелије зависи од њене ефикасности и величине (површине) и пропорционалан је интензитету сунчеве светлости која пада на површину ћелије. На пример, у условима највеће јачине сунчеве светлости, типична комерцијална фотонапонска ћелија са површином од 160 cm2 производиће око 2 W вршне снаге (максимална снага). Ако је због атмосферских услова интензитет сунчеве светлости 40 процената од максималног, тада ова ћелија производи око 0,8 W.

SAMSUNG CAMERA PICTURES

Фотонапонске ћелије су електрично повезане у серију и/или паралелна кола да би произвеле веће напоне, струје и нивое снаге. Фотонапонски модули се састоје од кола фотонапонских ћелија заштићеним полиетиленском фолијом и основни су елементи фотонапонских система.

Објављено

Производња електричне енергије помоћу сунчевог зрачења – соларни панели

Још у 19. веку  Edmond Becquerel је приметио да сунчева светлост која пада на одређене материјале ствара електричну струју која се може детектовати. Ова појава се назива фотоелектрични ефекат и то откриће је поставило темеље за изум соларних ћелија.

Количина сунчеве светлости која стигне на површину земље за сат и по довољна је за целокупну светску потрошњу енергије за читавих годину дана. 

Сунчево зрачење је светлост – позната и као електромагнетно зрачење – коју емитује Сунце. Свака локација на Земљи добија нешто сунчеве светлости током годину дана, количина сунчевог зрачења која допире до било које тачке на површини Земље варира. Соларне технологије хватају ово зрачење и претварају га у корисне облике енергије.Соларне технологије претварају сунчеву светлост у електричну енергију било преко фотонапонских (ПВ) панела или преко огледала која концентришу сунчево зрачење. Ова енергија се може користити за производњу електричне енергије или се складиштити у батеријама или термалним складиштима.

Прве конвенционалне фотонапонске ћелије су произведене касних 1950-их, а током 1960-их су се углавном користиле за снабдевање електричном енергијом сателита који круже око Земље. Током 1970-их, побољшања у производњи, перформансама и квалитету фотонапонских модула помогла су да се смање трошкови и отворила су низ могућности за напајање удаљених земаљских инсталација које су се до тада напајале путем агрегата и акумулатора. Ова унапређења су оомогућила пуњење батерија за навигациона помагала, сигналну и телекомуникациону опрему.

Током 1980-их, употреба фотонапонских ћелија је постао популаран извор енергије за пуњење батерија за електронске уређаје, укључујући калкулаторе, сатове, радио апарате, светиљке…

Након енергетске кризе 1970-их, истраживање могућности примене фотонапонских ћелија иде у у правцу развоја фотонапонских енергетских система за потребе стамбене потрошње и комерцијалне употребе. У том периоду се су порасле потребе за фотонапонским системима за напајање расхладних уређаја, пумпања воде, телекомуникационе опреме…

Данас, производња фотонапонских модула расте за приближно 25 процената годишње. Европској унији је све већи капацитет инсталираних фотонапонских система на зградама као и њихово повезивање на дистрибутивне мреже.

Соларне ћелије се користе у многим уређајима посебно у ситуацијама када електрична енергија из дистрибутивне мреже није доступна.

Соларне ћелије су данас незамењиве за производњу енергије која напаја за сателите који круже око Земље.

Иако уређаји за производњу електричне енергије помоћу фотонапонских-соларних ћелија постоје већ више од 50 година, уређаји за соларну електричну енергију и даље се сматрају врхунском технологијом. Потенцијал и могућности стварања чисте, јефтине и „неограничене“ струје био је сан многих научника и компанија. Као резултат тога, сваке године долази до бројних открића и побољшања ове технологије.

Производња електричне енергије помоћу сунчевог зрачења помоћу соларних панела тј фотонапонских панела подразумева да се сунчево зрачење које долази до соларног панела претвара у једносмерну електричну енергију. Када сунце сија на соларни панел, енергију из сунчеве светлости апсорбују фотонапонске ћелије у панелу. Ова енергија ствара електрична наелектрисања која се крећу као одговор на унутрашње електрично поље у ћелији, узрокујући њихово струјање.Количина енлектричне енергије коју може да произведе један соларни панел зависи од његове снаге, места где је постављен и броја сунчаних сати.

Објављено

Које су разлике између соларних колектора и соларних панела?

Разлике између соларних колектора и соларних панела  између њих могу се пратити на основу следећа два фактора:

Користан рад

Соларни панел се састоји од фотонапонских ћелија. Соларни панели се могу инсталирати за употребу у великим фотонапонским системима тако да се електрична енергија може производити и испоручивати за кућну и комерцијалну употребу. Место на коме се користи произведена енергија користи може бити удаљено стотинама или хиљадама километара

С друге стране, колектор соларне енергије сакупља топлоту тако што је апсорбује директно од сунчеве светлости. Колектор врши претварање сунчеве светлости у употребљиве облике енергије. У случају када се сунчева енергија користи за загревање воде или загревање просторија место на коме се ова енергија „троши“ не може бити превише удаљено од колектора услед топлотних губитака.  

Ефикасност

Ефикасност соларних панела може да се креће између 11-19 (чак и 22) процената у зависности од модула. Ефикасност соларних панела мери се у процентима успешно конвертованог сунчевог зрачења које долази до соларног панела у електричну енергију. Физички мањи соларни панел који даје исту излазну снагу као соларни панел који је физички већи, је ефикаснији. Ефиканост соларних панела такође зависи оријентације соларних панела, температуре, као и то да ли се соларни панел налази у сенци,од нагиба панела,од нагиба крова, оријентације панела, подручја без сенке и још много тога. 

С друге стране, ефикасност соларних колектора се мери на око 75 одсто, односно када течност коју покушавате да загрејете достигне 100°Ц. Обично је ефикасност однос просечног излаза топлоте из колектора соларне енергије подељен брзином којом сунчева светлост удара о површину.Тачна цифра зависи од топлотне ефикасности колектора. 

Ефикасност соларних колектора зависи од: површине соларног колектора, укупне количине сунчевог зрачења која долази до колектора, позиције и оријентације соларног колектора. Осим ових фактора, постоје и други фактори који утичу на ефикасност колектора соларне енергије: одбијање топлоте, фактор конверзије и губитак топлоте путем конвекције и проводљивости.

Соларни колектори имају већу ефикасност (искоришћеност сунчевог зрачења) од соларних панела.

Предности и недостаци

Кључне предности соларних панела су:

– Ниски трошкови одржавања

– Лака уградња

– Енергетска независност

– Нема буке и покретних делова.

Кључне предности соларних колектора су:

– Погодни за рад на високим температурама

– Висока ефикасност.

Недостаци соларних панела и колектора су:

– Велика вредност почетне инвестиције

– Поправка поквареног соларног панела/колектора је скупа

– Не производи електричну/топлотну енергију током ноћи.

Недостаци соларних колектора су:

– Уколико се користе за производњу електричне енергије, неопходна је уградња система за „праћење“ Сунца.

Објављено

Три намене за које се соларни колектори могу користити

1. Соларне пећи

Пре него што су фотонапонске ћелије ушле у игру и помогле у претварању сунчеве светлости у електричну енергију, људи су кували храну апсорбујући топлоту из соларних колектора. 

Немачки физичар, Хорас , произвео је прву соларну пећницу 1767. године. Пећ је могла да ради на око 110°C. 

Чак и након што су векови прошли од његовог открића, соларне пећнице су и даље веома практичан концепт. 

Нажалост, већина људи се сада ослања или на дрво или на друга фосилна горива. Смањивањем потрошње дрвета емисије угљеника ће пасти и загађење ваздуха ће се моћи контролисати. 

2. Текући бојлери

Соларни „бојлери“ изгледају као мали црни панели са већим бројем цеви постављени на кров. Не треба их мешати са струјним соларним панелима. 

Обично су само један или два колектора довољна за загревање воде.

3. Производња електричне енергије за стамбене потребе

Параболични соларни колектори се могу користити за производњу електричне енергије за стамбене потребе. Ови соларни колектори изгледају као велика сателитска антена, али садрже огледала уместо антена. 

Они усмеравају сунчеву светлост ка Стирлинговом мотору да би произвели електричну енергију. Ови мотори се веома разликују од термоелектрана у смислу да не испуштају пару и не емитују гасове стаклене баште. 

Веома мало воде се губи током производње електричне енергије. Пошто ови мотори имају мало покретних делова и немају емисију издувних гасова, могу се безбедно поставити на кров или у двориште. 

Од скора вакумски пљоснати соларни колектори се могу користити и за соларну топлоту за индустријско хлађење (SHIC) и соларну климатизацију (SAC), тамо где су потребне температуре изнад 100 °C.  Ови неконцентрисани колектори сакупљају и дифузну и директну светлост и могу да користе пару уместо воде као течност.

Објављено

Врсте соларних колектора

1. Колектори са равним плочама

Колектори са равним плочама су најједноставнији и најчешћи типови соларних колектора које виђате на крововима кућа. То су у основи металне кутије са тамно обојеном апсорберском плочом и са провидним стакленим поклопцем на врху. 

Такве плоче се углавном производе од метала, као што су бакар или алуминијум, који је добар проводник. 

За бољу апсорпцију и задржавање топлоте, ове апсорберске плоче се понекад фарбају посебним премазима осим уобичајене црне боје.

Њихови основни делови су:

  • Материјал за застакљивање- овај материјал је провидан и сунчево зрачење се спушта кроз овај материјал како би дошло до апсорбујуће плоче. 
  • Абсорбер – плоча која се загрева – Целокупна сврха стварања и циркулације те генерисане топлоте између плоче апсорбера и поклопца стакла је да подигне температуру воде или ваздуха који струји између плоче и поклопца.
  • Изолациони материјал -да би се смањили губици топлоте на другим деловима соларног колектора, дно и бочне стране уређаја су покривени изолацијом.

 

2.Вакумски цевни колектори

Када говоримо о соларним колекторима са вакумским цевима, открићете да уместо једне, постоји цео сет вакумских цеви потребних за подизање температуре воде загревањем. 

Такве цеви користе вакум да „заробе“ енергију сунца. Осим тога главни задатак ових цеви је смањење губитка топлоте. 

Основни елементи ових колектора су:

  • Метална цев игра улогу апсорберске плоче.
  • Плоча апсорбера је директно спојена са грејном цеви.
  • Течност – флуид који треба загрејати тече унутар цеви за грејање.  

Цеви за грејање спроводи течност-флуид  (топлоту) до размељивача како би могла да подигне температуру потрошне воде. 

Природно, у цеви за грејање постоје два краја.Један крај се отвара са стране плоче апсорбера. То је место где се ствара топлота. Дакле, ова тачка је позната као топли крај.Други крај се отвара на страни хладне воде која треба да се загреје. Овај крај је природно познат као хладни крај.При одређеном притиску, произведена топлота почиње да тече ка хладном крају и тако се загрева хладна вода. 

3.Линијски фокусни колектори

Линијски фокусни колектори су соларни колектори користе исти принцип за загревање воде или ваздуха као и други колектори: прикупљају топлоту на апсорберској плочи и затим је преносе на воду која се загрева. 

Колектор овде је прилично ефикасан рефлектујући материјал у облику параболе. 

Линијски фокусни колектори су изузетно моћни типови соларних колектора. Због тога се користе за производњу паре за велике соларне термоелектране, а не за домаће потребе.

У центру овог корита налази се цев која функционише као носач воде. Сунчева светлост прикупљена рефлектујућим материјалом фокусира се на ову централну цев што доводи до загревања воде. 

Приметно је да корита продуктивно производе топлотну енергију из сунчеве светлости, посебно осовинска корита, која прате сунце током целог дана ради оптималног задржавања сунчеве светлости.

4.Колектори са параболичним огледалима

Колектори са параболичним огледалима су такође велики уређаји параболичног облика који су направљени од материјала са високом рефлексијом. 

Ови типови соларних колектора поново следе исти концепт као и други колектори: они директно фокусирају сву прикупљену сунчеву енергију на једну тачку која је обично плоча апсорбера.

 Генерисана топлота је толико велика да се користи за рад Стирлингових мотора. 

Ове параболичне посуде могу радити као независне инсталације. За ефикасно сакупљање, они стално прате положај сунца. Могу се врло добро користити у тандему са концентрисаним ПВ модулима. 

Које су предности и мане соларних колектора?

Предности: 

  • Помаже у смањењу рачуна за струју.
  • Минимизира ваш карбонски отисак.
  • Соларним колекторима нису потребна никаква горива за рад.

Против: 

  • Висока цена инвестиције.
  • Соларна термоелектрана захтева велику количину воде, што може бити проблем у подручјима са несташицом воде.
  • Честе су иновације у индустрији соларне енергије, тако да технологија може врло брзо да застари.

Закључак

Соларни колектори су уређаји за размену топлоте који задржавају сунчеву светлост за различите примене грејања. На тржишту су доступни различити типови соларних колектора, од најједноставнијих до компликованих конструкција. 

На основу главних фактора утицаја као што су потребна снага и предвиђене примене, можете лако изабрати један од ових доступних типова соларних колектора који су идеални за ваше потребе.

Објављено

Подела соларних колектора

Уређаји са соларним колекторима све више користе као алтернатива конвенционалном загревању воде електричном енергијом у домаћинствима.

Уместо традиционалних бојлера на струју, соларни колектори се користе за загревање воде коришћењем сунчевог зрачења. 

Ови уређаји помажу у смањењу потрошње енергије током времена као у домаћинствима, тако и на локалном и националном нивоу. Њихов занчај је у смањењу потрошње електричне енергије а самим тим се и растерећују преносни системи и производне капацитете електричне енергије.

Соларни термални колектор хвата сунчеву светлост или апсорбује сунчево зрачење да би произвео соларну енергију за различите примене. Различити типови соларних колектора се постављају на различитим локацијама.

Соларни колектори кровне инсталације морају бити окренути према сунцу. Ови уређаји су стално изложени променама времена. Стога, они морају бити израђени од квалитетних материјала како би могли да издрже екстремне атмосферске услове.

На тржишту се продају различити типови соларних колектора. Узимајући у обзир све њих, најосновнија категорија таквих уређаја укључује црни материјал који окружује неке цеви кроз који циркулише неки флуид (гликол или вода) циркулише. Црни материјал задржава топлоту сунчеве светлости и загрева се тако да се флуид која тече кроз њега загрева. Ово је најједноставнији конструкцијски дизајн, али постоје и сложенији типови соларних колектора. 

Као што смо већ напоменули, соларни колектор сакупља топлоту тако што апсорбује сунчево зрачење. Соларни колектори колектују топлоту, они не производе електричну енергију. Постоји више врста соларних колектора, а најчешћи су плочасти и вакуумски, затим су ту и концентрирајући (параболични) соларни колектори који се користе у соларним електранама.

Соларни колектори се састоје од апсорберске плоче која сакупља сунчеву светлост и користи ову соларну енергију за различите примене.

Модели соларних колектора такође се класификују као нискотемпературни колектори, колектори средње температуре и колектори високе температуре.   

Када је у питању загревање великих водних тела као што су базени, користе се равни соларни колектори ниске температуре.

Средњотемпературни колектори са равним плочама су они који се користе за грејање у стамбеним и пословним зградама. 

Када је у питању производња електричне енергије, користе се високотемпературни колектори. Више соларних колектора је повезано као низ како би се формирао међусобно повезани систем за производњу електричне енергије у соларним фармама или електранама

Са поносом покреће WordPress