Principi di base dell'utilizzo dei pannelli solari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative

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Oggi è possibile assemblare autonomamente un dispositivo per la fornitura di energia solare alternativa, costituito direttamente da una batteria solare (celle solari collegate in una batteria), una batteria e un dispositivo convertitore di corrente (inverter) - da diretto ad alternato; disporre quindi in casa di un'alimentazione alternativa con tensione di rete pari a 220 V. In Fig. 1.1 mostra uno schema a blocchi di un dispositivo di alimentazione a batteria solare.

Fig.1.1. Schema a blocchi di un dispositivo fonte di energia solare.

Secondo l'illustrazione presentata, la potenza utile (e il suo significato) per il consumatore dipende dalla potenza di ciascun elemento del dispositivo.

Il principale fattore di prezzo per una batteria solare e i suoi singoli elementi è anche la potenza utile (tensione e corrente di uscita). Ad esempio, oggi il costo di una batteria solare finita del tipo TSM-180 (12) con una tensione nominale di 12 V e una potenza utile di 180 W sarà di 27...29 mila rubli. Per garantire il funzionamento di un moderno bollitore elettrico, sarebbero necessari circa 2 kW, cioè almeno 11 batterie simili, quindi, oltre alle fonti di energia basate su pannelli solari, oggi vengono utilizzate attivamente altre fonti alternative, ad esempio quelle che convertono l’energia cinetica del vento in corrente elettrica – generatori eolici – di cui parleremo nel capitolo 2.

I pannelli solari con una capacità di 1 kW, oggi hanno un prezzo di circa 180 mila rubli.

Per fare un confronto, un generatore elettrico diesel richiederà fino a 1 litri di carburante diesel per generare 0,33 kW/ora di elettricità. Con un costo del carburante di 18 rubli/litro, il costo del carburante sarà di circa 6 rubli/kW/ora. Puoi acquistare un generatore di questo tipo con dimensioni paragonabili a un'unità di sistema PC per 15 rubli. Trai le tue conclusioni.

La maggior parte delle celle solari sono realizzate in silicio costoso. Di conseguenza, l’alto costo dell’elettricità prodotta dai pannelli solari. Tuttavia, le cose potrebbero cambiare in futuro. Si prevede che tra 10 anni le risorse energetiche prodotte utilizzando il sole saranno vendute a un prezzo inferiore del 50% rispetto a quelle prodotte utilizzando carbone, gas naturale e combustibile nucleare.

Nel corso di un anno, le celle solari perdono fino all’1,5% della loro potenza originaria a causa dell’invecchiamento del silicio. Se si è verificato un difetto nella fabbricazione della batteria solare, potrebbe manifestarsi dopo diversi mesi o addirittura anni. Questo è il motivo per cui non dovresti comprare pannelli solari “economici”, perché possono rivelarsi molto costosi (l’avaro paga due o tre volte). Tuttavia, ci sono molte opinioni e considerazioni da parte di oppositori e sostenitori dei pannelli solari, e forse l'unica cosa su cui tutte le parti opposte concordano è che l'uso dell'energia solare come fonti di energia alternative per i dispositivi è molto giustificato e molto promettente.

Data la potenza di uscita relativamente bassa, una fonte basata su una sola cella solare non può essere definita soddisfacente. Pertanto, quei consumatori che dispongono di serie risorse finanziarie collegano i pannelli solari ai moduli, li integrano con dispositivi di controllo della carica della batteria, potenti convertitori di energia, e in questa forma il sistema può già fornire alimentazione ininterrotta alla loro casa (villetta), anche se il costo finale è commisurato a diverse centinaia di migliaia di rubli

Nella fig. 1.2 mostra una vista di un modulo solare di una potente fonte di energia per la casa.

Fig1.2. Vista del modulo solare di un potente alimentatore per la casa

Credo che le fonti energetiche alternative siano sicuramente il futuro. Anno dopo anno, le celle solari diventeranno “più economiche” e la loro potenza utile, per la gioia del consumatore, aumenterà. Oggi le batterie solari sono ampiamente utilizzate come caricabatterie a basso consumo per telefoni cellulari e altri elettrodomestici.

Lo svantaggio principale dell'utilizzo di una batteria solare è solitamente chiamato dipendenza dalla sua fonte di energia: il sole. Ecco perché (vedi Fig. 1.1) il sistema di fonte di energia alternativa fornisce una potente batteria, che “fornisce” corrente al carico in un momento in cui l'energia solare si indebolisce, ad esempio di notte.

Un fattore importante è che il massimo beneficio (efficienza) delle batterie solari si ottiene quando i raggi del sole cadono sulla superficie delle celle fotovoltaiche (PVC) con un angolo di 90°, cioè perpendicolarmente. In altri casi (la Terra, come sappiamo, ruota costantemente attorno al sole), quando cambia l'angolo di incidenza dei raggi solari e la loro riflessione, l'efficienza della batteria diminuisce leggermente anche con tempo soleggiato.

Con tempo sereno, su 1 m2 di superficie terrestre cadono in media 1000 W di energia luminosa solare. A seconda della zona del territorio, l'energia solare arriva in modo non uniforme a causa della copertura nuvolosa in caso di tempo nuvoloso, ci sono luoghi dove il sole splende 320-350 giorni all'anno e ci sono luoghi dove non c'è affatto il sole. Sulla base di ciò, è necessario calcolare l'efficacia del loro utilizzo in ciascun caso specifico.

Per aiutare in questo, vedere la tabella. La tabella 1.1 fornisce informazioni sulla quantità di radiazione solare ricevuta per alcune città russe. La tabella si basa sui dati satellitari della NASA.

Alla latitudine di Mosca, durante una giornata limpida e soleggiata, vengono ricevuti circa 3 kW/ora di energia solare per 1 m2. Nella tabella 1.2 fornisce informazioni sulla radiazione solare totale in relazione alle latitudini (da essa è possibile calcolare approssimativamente l'energia solare in altre città).

Tabella 1.1. Radiazione solare in entrata, per alcune città

* K - coefficiente della radiazione solare totale rispetto a Mosca.

Tabella 1.2. Radiazione solare totale a diverse latitudini

Autore: Kashkarov A.P.

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