Solarenergie ist eine der vielversprechendsten und sich schnell entwickelnden alternativen Stromquellen. Dies ist eine unbegrenzte Ressource, die überall auf der Welt verwendet werden kann, ohne die Umwelt zu verschmutzen. Stimmen Sie zu, es wäre schön, eine eigene alternative Stromquelle zu haben.
Es stellt sich heraus, dass Sonnenenergie jetzt direkt zu Hause in Strom umgewandelt werden kann. Anstelle von sperrigen und zerbrechlichen Rahmenplatten werden zunehmend flexible Sonnenkollektoren eingesetzt. Aber wie kann man es in die Praxis umsetzen?
Wir werden helfen, mit dem Gerät flexibler Solarmodule und dem Prinzip ihrer Arbeit umzugehen. Nützliche Empfehlungen für die Auswahl und Installation von Strukturen finden Sie in unserem Artikel. Zur Erleichterung der Wahrnehmung von Informationen enthält der Artikel thematische Fotos und Videos.
Was sind Sonnenkollektoren?
Um zu verstehen, ob flexible Panels zur Stromerzeugung geeignet sind, müssen Sie die Theorie verstehen.
Was ist eine Solarbatterie, wie unterscheidet sich die Struktur flexibler Modelle von den anderen? Es ist auch sehr wichtig, die Vor- und Nachteile dieses speziellen Solarzellentyps bereits vor dem Kauf herauszufinden.
Struktur und Funktionsweise flexibler Paneele
Das Funktionsprinzip der Solarbatterie basiert auf einem Konzept wie der Photovoltaik. Wie Sie wissen, kann Licht sowohl als Welle als auch als Teilchenstrom betrachtet werden - Photonen. Die Fähigkeit, Photonenenergie in Elektrizität umzuwandeln, ist Photovoltaik.
Die ersten Prototypen moderner Solarzellen wurden bereits in den 50er Jahren erfunden. Seitdem haben sie sich sowohl äußerlich als auch nach dem Arbeitsprinzip erheblich verändert. Photovoltaik-Effekt durch Einsatz von Halbleitern möglich
Ein Halbleiter ist ein Material mit einer speziellen Atomstruktur. Ein Halbleiter vom n-Typ hat zusätzliche Elektronen, und Halbleiteratomen vom p-Typ fehlen diese. Um die Fotozelle zusammenzubauen, werden zwei Arten von Materialien kombiniert, um eine zweischichtige Struktur zu bilden.
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Die Entwicklung und Implementierung flexibler Solarmodule hat den Umfang und die Installationsmöglichkeiten für nützliche Haushaltsgeräte erheblich erweitert
Die Abscheidung von Siliziumkristallen mit photoelektrischen Eigenschaften auf einer flexiblen Basis beseitigte den Hauptnachteil von Solarzellen - die Zerbrechlichkeit
Die photoelektrische Schicht wird auf dünne Metallplatten, Streifen und einen Polymerfilm gesprüht. Abhängig von der Steifigkeit der Basis kann sich die Batterie in einem Winkel von 30 ° bis 180 ° biegen und zu einer Rolle zusammenfalten
Das flexible Solarpanel kann so gebogen werden, dass es die maximal mögliche Menge an Sonnenlicht sammelt
Das Anbringen eines flexiblen Solarmoduls am Pavillon eines Sommerpools aus Polycarbonat ermöglicht die rationellste Möglichkeit, eine angenehme Badtemperatur in einem künstlichen Reservoir aufrechtzuerhalten
Die Position des flexiblen Solarpanels auf dem Dach des Zeltes, des Wohnmobils und der Solarmarkise macht es unnötig, während eines Urlaubs auf dem Land nach einem Platz für eine Bank zu suchen
Die Verwendung flexibler Solarmodule hat Priorität, wenn das Minikraftwerk in einem ungewöhnlichen Design installiert werden soll. Die Idee des Architekten wird nicht leiden
Es wird empfohlen, die flexiblen Solarmodule auf Dächern zu montieren, deren Tragfähigkeit ursprünglich nicht für die Installation zusätzlicher Strukturen ausgelegt war
Montage der Batterie an den Lamellenjalousien
Flexibles Ladegerät mit flexibler Fotozelle
Sonnenbiegeradius
Die Bildung der effektivsten Oberfläche
Polycarbonat Solar Aufkleber
Effiziente Nutzung des freien Speicherplatzes
Angemessene Einstellung zu architektonischen Formen
Ein wichtiger Vorteil ist die Leichtigkeit des Systems.
Separate Fotozellen werden in einem Panel kombiniert. Die Paneele können in einem starken Metallrahmen starr sein. Jetzt besteht die Tendenz, die Gestaltung von Fototafeln zu erleichtern. Flexible und leichte Solarzellen werden immer beliebter.
Das Funktionsprinzip der Solarbatterie kann wie folgt beschrieben werden:
- Sonnenlicht trifft von der Seite der n-Schicht auf die Oberfläche der Fotozelle.
- Photonen kollidieren mit den Atomen des Halbleiters und "schlagen" zusätzliche Elektronen aus.
- Freie Elektronen bewegen sich in Richtung der p-Schicht und fallen in Atome ohne Partikel.
- Infolgedessen wirkt die obere Schicht als Kathode und die untere Schicht als Anode.
- Es erzeugt Gleichstrom, der den Akku leicht aufladen kann.
Als Halbleiter werden Silizium, Selen und viele weitere teurere Materialien verwendet.
Der vom Solarpanel empfangene Gleichstrom muss in Wechselstrom umgewandelt werden, da die meisten Elektrogeräte daran arbeiten
Für flexible Folien-Solarmodule wird auch das Polymersprühen mit Aluminiumleitern verwendet. Diese Struktur macht die Paneele überraschend dünn und leicht.
Diese Technologie entwickelt sich gerade erst, aber die Tatsache, dass sie große Aussichten hat, steht außer Zweifel. Wir werden jedoch flexible Panels im weiteren Sinne dieser Definition betrachten.
Sie können mehr über die Funktionsprinzipien von Solarmodulen lesen, indem Sie auf den Link klicken.
Die Vorteile flexibler Solarzellen
Die Vorteile flexibler Solarmodule machen diese Methode der Stromerzeugung zu einer der vielversprechendsten:
- Gewicht;
- die Größe;
- Elastizität;
- Performance;
- Universalität;
- Rentabilität;
- Umweltfreundlichkeit;
- einfache Bedienung.
Die geometrischen und physikalischen Parameter der Paneele wie Größe und Gewicht sind von großer Bedeutung, da für die Stromversorgung eines gesamten Wohngebäudes eine große Anzahl von Paneelen erforderlich ist. Bei Verwendung schwerer Modelle kann es erforderlich sein, die Gebäudestruktur zu verstärken, was die Installationskosten erheblich erhöht.
Leichte und kompakte flexible Elemente können die Lastverteilung auf dem Gebäuderahmen nicht wesentlich beeinflussen. Sie stellen keine Gefahr für das Dach dar.
Die Leistung von Siliziumbatterien ist ziemlich hoch. In diesem Fall ist es schwierig, den Wirkungsgrad zu bewerten. Halbleiterplatten können Licht durchschnittlich um 20% in Elektrizität umwandeln.
Das heißt, wenn die Leistung der Sonnenstrahlung 200 Watt beträgt, werden etwa 40 Watt Strom erzeugt.
Flexible amorphe Solarmodule sind wolkentoleranter als herkömmliche starre Strukturen auf Siliziumbasis.
Zum Vergleich: Eine Standard-Solarbatterie kann bei bewölktem Wetter nur mit 10% ihrer Kapazität arbeiten, während ein flexibles Panel etwa 50% der Nennwerte ausgibt.
Die Flexibilität des Solarmoduls ermöglicht die Ausstattung mit unebenen Dächern, Ziegeldächern und komplex geformten Beschichtungen. Darüber hinaus sind sie sehr vielseitig und für die Installation auf dem Dach oder der Fassade eines Gebäudes geeignet
Sonnenlicht ist eine kostenlose und unbegrenzte Ressource. Dies ist zweifellos sein Vorteil, der die bedingungslose Effizienz von Solarmodulen zum Ausdruck bringt.
Darüber hinaus ist diese Methode der Energieerzeugung völlig umweltfreundlich, beeinträchtigt den Zustand der Umwelt nicht und schadet ihr nicht. Durch den Verzicht auf die beliebte Alternative zur Solarenergie - Wärmekraftwerke - reduziert die Menschheit die Luftverschmutzung.
Nachteile flexibler Sonnenkollektoren
Auch die Nachteile flexibler Solarmodule reichen aus. Erstens entwickelt sich diese Technologie erst und hat noch nicht den Höhepunkt ihrer Fähigkeiten erreicht. Flexible amorphe Batterien weisen eine schlechtere Leistung auf als starre Poly- oder Einkristallbatterien.
Die Struktur und das Funktionsprinzip flexibler Paneele sind recht komplex, aber jeder kann sie verwenden. Es reicht aus, das Gerät korrekt zu installieren und anzuschließen
Zweitens versagen dünne Folie und eine minimale Überzugsschicht relativ schnell. Die Garantiezeit für solche Paneele beträgt ca. 3 Jahre.
Danach beginnen die Fotozellen allmählich zusammenzubrechen und müssen ersetzt werden.
Es ist ermutigend, dass sich in dieser Branche schnell und langlebigere und leistungsstärkere Beispiele für flexible Solarmodule auf der Basis von amorphem Silizium entwickeln.
Alle Arten von Sonnenkollektoren weisen andere Nachteile auf:
- Amortisationsdauer;
- hoher Preis;
- eine große Anzahl teurer Geräte zusätzlich zu den Batterien selbst;
- wetterabhängig.
Ein flexibles Panel mit einer Leistung von ca. 150 Watt kostet ca. 40.000 Rubel. oder mehr, je nach Hersteller. 20 Batterien, ein Satz Batterien und zusätzliche Ausrüstung kosten eine runde Summe. Angesichts der Kosten von 1 kWh Strom müssen Sie das System für mehr als ein Jahr amortisieren.
Wo und wie wird Sonnenenergie genutzt?
Flexible Paneele werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Bevor Sie mit diesen Solarmodulen ein Projekt zur Energieversorgung zu Hause erstellen, sollten Sie herausfinden, wo sie verwendet werden und welche Merkmale ihre Verwendung in unserem Klima aufweist.
Umfang der Sonnenkollektoren
Der Einsatz von flexiblen Solarmodulen ist sehr weit verbreitet. Sie werden erfolgreich in der Elektronik, der Elektrifizierung von Gebäuden, im Automobil- und Flugzeugbau sowie in Weltraumobjekten eingesetzt.
Im Bauwesen werden solche Paneele verwendet, um Wohn- und Industriegebäude mit Strom zu versorgen.
Solarenergie kann die einzige Stromquelle sein und das traditionelle Stromversorgungsschema duplizieren, so dass das Haus bei unzureichender Effizienz während eines bestimmten Zeitraums nicht stromlos bleibt
Flexible tragbare Solarzellen-Ladegeräte sind für jedermann verfügbar und werden überall verkauft. Große flexible Touristenpanels zur Stromerzeugung in allen Teilen der Welt sind bei Reisenden sehr beliebt.
Eine sehr ungewöhnliche, aber praktische Idee ist es, ein Straßenbett als Basis für flexible Batterien zu verwenden. Spezielle Elemente sind vor Stößen geschützt und haben keine Angst vor schweren Lasten.
Flexible Batterien sind auch gut, weil sie in fast jeder Situation verwendet werden können. Sie können leicht auf dem Dach des Autos oder dem Rumpf platziert werden
Diese Idee wurde bereits umgesetzt. Die "Solarstraße" versorgt die umliegenden Dörfer mit Energie, ohne einen einzigen zusätzlichen Meter Land in Anspruch zu nehmen.
Merkmale der Verwendung von flexiblen amorphen Platten
Diejenigen, die flexible Solarmodule als Stromquelle für ihr Zuhause verwenden möchten, sollten die Merkmale ihres Betriebs kennen.
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Energieeffizienter Rucksackeinsatz
Tragbares Ladegerät
Effektives Laden in der Hütte
Das Vorhandensein einer eingebauten Batterie
Solarmodule mit flexibler Metallbasis werden dort eingesetzt, wo erhöhte Anforderungen an die Langlebigkeit von Minikraftwerken gestellt werden:
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Deck eines See- oder Flussschiffs
Markise auf einem Vergnügungsflussboot
Leichter Biegeradius
Installation auf einem Metallkörper
Zunächst sind die Benutzer besorgt über die Frage, was im Winter zu tun ist, wenn die Tageslichtstunden kurz sind und nicht genügend Strom für den Betrieb aller Geräte vorhanden ist.
Ja, bei bewölktem Wetter und kurzen Tageslichtstunden wird die Leistung des Panels verringert. Es ist gut, wenn es eine Alternative in Form der Möglichkeit gibt, auf ein zentrales Netzteil umzuschalten. Ist dies nicht der Fall, müssen Sie die Batterien auffüllen und an den Tagen aufladen, an denen das Wetter günstig ist.
Ein interessantes Merkmal von Solarzellen ist, dass beim Erhitzen der Fotozelle deren Wirkungsgrad erheblich verringert wird.
In der Sommerhitze erwärmen sich die Paneele, funktionieren aber schlechter. Im Winter, an einem sonnigen Tag, können Solarzellen mehr Licht einfangen und in Energie umwandeln
Die Anzahl der klaren Tage pro Jahr variiert je nach Region. Natürlich ist es im Süden rationaler, flexible Batterien zu verwenden, da die Sonne dort länger und häufiger scheint.
Da die Erde tagsüber ihre Position relativ zur Sonne ändert, ist es besser, die Paneele universell anzuordnen, dh von der Südseite in einem Winkel von etwa 35 bis 40 Grad. Diese Situation ist sowohl morgens als auch abends und mittags relevant.
Installationsanleitung für Sonnenkollektoren auf dem Dach
Wenn Sie sich für flexible Solarmodule auf der Basis von amorphem Silizium entscheiden, um ein Privathaushalt mit Strom zu versorgen, beginnen Sie mit der Planung der Arbeiten.
Wählen Sie die richtige Ausrüstung und schätzen Sie die ungefähre Anzahl der Paneele. Lesen Sie dann die Regeln für die Installation und anschließende Wartung von Solarzellen.
Denken Sie jedoch daran, dass die Verwendung herkömmlicher Silizium-Poly- und Einkristallanaloga bisher viel produktiver ist.
Schritt 1. Berechnung der Anzahl der Panels
Jede Arbeit beginnt mit dem Projekt. Für das Design müssen Sie die erforderlichen Berechnungen durchführen, nämlich:
- täglicher Stromverbrauch;
- erforderliche Gesamtleistung der Fotozellen;
- Batteriekapazität;
- Anzahl der Panels.
Am einfachsten ist es, den Stromverbrauch zu berechnen. Berücksichtigen Sie dazu unbedingt alle Elektrogeräte, die Sie verwenden oder theoretisch verwenden können.
Ein einfaches Beispiel:
- Kühlschrank - 200 W;
- Computer - 300 W;
- TV - 150 W;
- wirtschaftliche Glühbirnen - 5 Stück à 20 Watt.
Die Leistung jedes Geräts muss in der Dokumentation oder auf dem Gehäuse angegeben werden. Nach dem Hinzufügen aller Daten erhalten wir 750 Watt. Basierend auf diesem Wert wird ein Wechselrichter ausgewählt - ein Gerät, das Gleichstrom in Wechselstrom mit der gewünschten Frequenz umwandelt.
Stellen Sie sicher, dass Sie einen kleinen Spielraum haben, und wählen Sie einen Wechselrichter aus, der 0,5 kW stärker ist als der berechnete Wert. Das heißt, für eine Gesamtleistung von 0,75 kW ist ein Gerät geeignet, das nicht schwächer als 1,25 kW ist
Für einen ordnungsgemäßen Anschluss werden Sonnenkollektoren über die Steuerung mit den Batterien verbunden. Verwechseln Sie keine Kontakte - Plus zu Plus, Minus zu Minus. Von der Batterie wird der Strom zum Wechselrichter und dann zu den Elektrogeräten geleitet
Dann müssen Sie die Batterien abholen. Die Batteriekapazität (z. B. 200 A показывает h) gibt an, welcher Strom bei einer bestimmten Spannung eine Stunde lang ausgegeben wird.
Die erforderliche Kapazität kann berechnet werden, indem die Gesamtleistung der Verbraucher durch die Ausgangsspannung der Solarbatterie dividiert wird. In unserem Beispiel verwenden wir 12-Volt-Batterien. 750/12 = 62,5 A ∙ h.
Diese Formel ist jedoch nicht ganz richtig, da die meisten Batterien nicht auf 0 entladen werden können. Es gibt eine gewisse Einschränkung, beispielsweise 40%. Wenn der Ladezustand unter den Wert fällt, wirkt sich dies erheblich auf die Lebensdauer und Qualität des Akkus aus.
Dieser Indikator muss auch zur Formel hinzugefügt werden:
750 W / (12 V × 0,4) = 156,25 A ≤ h.
Um eine solche Kapazität zu erreichen, können Sie eine Gruppe von 2 Batterien mit jeweils 100 Ah zu einem System kombinieren.
Die Anzahl der Panels wird basierend auf der Leistung des ausgewählten Modells und der Region, in der sie installiert werden, berechnet. Die Bedeutung der Region ist schwer zu überschätzen. Idealerweise müssen Sie die Werte der täglichen Sonneneinstrahlung für Ihre Region ermitteln. Aus Gründen der Zuverlässigkeit wird der Mindestwert für das Jahr vorläufig festgelegt - Ende Dezember.
Schematisch kann der Grad der Sonneneinstrahlung in verschiedenen Regionen wie folgt dargestellt werden. Numerische Werte finden Sie in speziellen Verzeichnissen oder im Internet
Multipliziert man diesen Indikator mit der Anzahl der Kalendertage des Monats, so erhält man im Dezember die Anzahl der Kilowatt pro 1 m2 flexibler Solarbatterie. In Moskau sind dies beispielsweise 0,33 x 31 = 10,23 kW / m2 und in Sotschi 1,25 x 31 = 38,75 kW / m2.Dieser Indikator wird als Stundenzahl bezeichnet.
Aus dem bedingten Maximum von 0,75 kW, das von allen Geräten gleichzeitig verbraucht wird, berechnen wir dann den durchschnittlichen monatlichen Verbrauch - etwa 25 kW. Für einen Monat müssen unsere flexiblen Batterien mindestens 25.000 Watt erzeugen, und es ist besser, eine kleine Versorgung herzustellen und auf 30 kW aufzurunden.
Daher sollte für 1 Stunde in Moskau 30 / 10,23 = 2,93 kW sein. Wenn die ausgewählten Paneele eine Leistung von 150 W haben, ist es nicht schwierig, ihre Anzahl zu berechnen: 2,93 / 0,15 = 20 Stück.
Nach solch einfachen Berechnungen können Sie selbst einen geeigneten Wechselrichter, Controller, eine Batterie und flexible Photovoltaik-Module in der richtigen Menge auswählen.
Schritt 2. Installationsregeln
Die Installation flexibler Solarzellen kann von Ihnen selbst durchgeführt werden.
Dazu lohnt es sich zu entscheiden, wo genau Sie Ihre Paneele platzieren:
- auf dem Dach des Gebäudes;
- an der Fassade des Hauses;
- auf einer separaten Struktur;
- kombinierte Schaltung.
Die beliebteste Option ist auf dem Dach. Wenn die Form oder Konfiguration des Daches dies nicht zulässt, ist es besser, einen zusätzlichen Rahmen zu bauen, auf den die Batterien gelegt werden können. Dies ist teurer, aber wenn das Dach beschattet oder schwer zu erreichen ist, wird diese Option rational.
Die Position an der Fassade wird verwendet, wenn auf dem Dach nicht genügend Platz vorhanden ist. Paneele können Teil einer Designidee werden und die Rolle der Heimdekoration spielen
Flexible Photovoltaik-Solarzellen an der Unterseite haben eine klebrige Harzschicht.
Es reicht aus, die Schutzfolie zu entfernen und die Platte an der ausgewählten Stelle zu befestigen. Natürlich muss die Oberfläche vor der Montage gereinigt und gewaschen werden.
Es wird kein spezielles Installationswerkzeug benötigt. Die Hauptsache ist, auf Ihre Sicherheit zu achten, wenn Sie auf dem Dach arbeiten. Es ist auch sehr wichtig, den Schaltplan des Geräts zu beachten und die Reihenfolge nicht zu unterbrechen
Auf einer Seite hat das Solarmodul 2 Zuleitungen. Jedes Panel ist so angeordnet, dass diese Drähte anschließend mit einem Bus für die serielle Verbindung kombiniert werden können.
Wir empfehlen Ihnen auch, unser anderes Material zu lesen, in dem die Installationsdiagramme und Methoden zum Anschließen von Solarmodulen ausführlich beschrieben werden. Lesen Sie hier mehr.
Schritt 3. Systempflege nach der Installation
Nach der Installation flexibler Solarzellen müssen diese ständig gewartet und überwacht werden, da sonst ihre Wirksamkeit dramatisch sinken kann. Die Hauptsache ist, die Paneele sauber zu halten. Staub, Schmutz, Vogelkot - all diese Faktoren beeinträchtigen die Leistung des Systems, da sie die Absorption von Sonnenlicht durch Fotozellen begrenzen.
Sonnenkollektoren müssen abgewischt werden, wenn sie schmutzig werden. Aus diesem Grund wird nicht empfohlen, sie an schwer zugänglichen Stellen auf einem komplexen Dach zu platzieren.
Wenn Ihr System nicht von Ihnen selbst gewartet werden kann, finden Sie immer einen Künstler mit den entsprechenden Maschinen und Geräten. Natürlich wird es teurer.
Solarmodule auf der Basis von amorphem Silizium können wie harte Analoga mit einem gewöhnlichen feuchten Schwamm oder Mikrofasertuch gewaschen werden. Das Panel hat keine Angst vor Wasser (schließlich wird dieses Gerät im Freien installiert). Wenn Sie es regelmäßig waschen, halten sie länger
Ein weiteres für unsere Regionen relevantes Problem ist Schnee. Im Winter schlafen die Batterien im Schnee ein und funktionieren nicht mehr. Die Niederschläge müssen ständig gereinigt werden, dürfen jedoch nicht zu grob sein, da sonst das Gerät selbst beschädigt werden kann.
Videos und Testberichte zu flexiblen Panels bekannter Hersteller helfen Ihnen, die richtige Wahl zu treffen. Sie können sehen, wie Ihr Haus nach der Installation der Geräte aussieht. Experten helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen Batteriemenge und berücksichtigen die Installationsregeln.
Wie flexibel Sonnenkollektoren angeordnet sind und woraus sie bestehen:
Sie können eine flexible Batterie in einer Wohnung an der Fassade eines Hochhauses installieren. Warum nicht:
Ein bisschen mehr über die Herstellung und die Vorteile flexibler Elemente:
Sonnenkollektoren ermöglichen es, nichtflüchtig zu werden und nicht die Gaspreise und Versorgungsunternehmen zu überwachen. Wenn Sie einmal einen bestimmten Betrag investieren, können Sie unbegrenzt Energie verbrauchen, um Haushaltsgeräte zu verwenden, Ihr Haus zu heizen und die Batterie eines Elektrofahrzeugs aufzuladen. Immer mehr Menschen wechseln zu alternativer Energie, weil die Zukunft dahinter steckt.
Wenn Sie über die erforderlichen Kenntnisse oder Erfahrungen zum Thema unseres Artikels verfügen, teilen Sie diese bitte unseren Lesern mit. Oder mussten Sie selbst Sonnenkollektoren installieren? Sagen Sie uns, wie Sie es gemacht haben. Sie können Ihre Kommentare mit Fotos ergänzen.