Celle e moduli solari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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

 Commenti sull'articolo

Il metodo per generare elettricità dalla luce solare è noto da molto tempo. Il fenomeno dell'effetto fotoelettrico fu osservato per la prima volta da E. Becquerel nel 1839. Ma questo fenomeno non fu notato fino al 1873, quando W. Smith scoprì un effetto simile irradiando una piastra di selenio con la luce. Già nel XX secolo. Fu inventata la cella solare al silicio, che raggiunse un alto grado di perfezione negli anni '50.

Il design più semplice di una cella solare basata su silicio monocristallino è mostrato in Fig. 1. A una profondità ridotta dalla superficie del wafer di silicio a strato p, si forma una giunzione pn con un sottile contatto metallico.

Sul retro della piastra è applicato un contatto metallico continuo. Quando una cella solare è illuminata, i fotoni assorbiti generano coppie elettrone-lacuna di non equilibrio. Gli elettroni generati nello strato p vicino alla giunzione pn si avvicinano alla giunzione pn e vengono trasportati nella regione n dal campo elettrico. Allo stesso modo, i fori in eccesso creati nello strato n vengono parzialmente trasferiti allo strato p. Di conseguenza, lo strato n acquisisce un'ulteriore carica negativa e lo strato p acquisisce una carica positiva.

La differenza di potenziale di contatto iniziale tra gli strati p e n del semiconduttore diminuisce e la tensione appare nel circuito esterno. Il polo negativo della sorgente corrisponde allo strato n e il polo positivo allo strato p.

A differenza di altre fonti attuali, le caratteristiche delle celle solari dipendono dalla quantità di luce incidente sulla superficie. Ad esempio, una nuvola in arrivo può ridurre la produzione di energia di oltre il 50%. Inoltre, le celle solari hanno parametri variabili, quindi devono essere ordinate in base alla corrente di uscita.

Caricando l'elemento, è possibile tracciare un grafico della potenza in uscita rispetto alla tensione (Fig. 2). La potenza di picco corrisponde ad una tensione di 0,47 V.

Pertanto, per confrontare tra loro le celle solari nelle stesse condizioni, è necessario caricarle in modo che la tensione di uscita sia di 0,47 V. Le celle selezionate devono essere saldate in serie per ottenere una tensione maggiore o in parallelo per ottenere una corrente più elevata. È possibile utilizzare anche una connessione seriale-parallela.

Un punto importante è il regime di temperatura. Quando l'elemento viene riscaldato di un grado sopra i 25°C, perde 0,002 V. Per confronto, la Fig. 3 mostra una famiglia di curve caratteristiche corrente-tensione per temperature di 25 e 60°C. In una luminosa giornata di sole, gli elementi si riscaldano fino a 60-70°C. Questo è il motivo principale del calo di efficienza delle celle solari (di solito è del 10-16%). Un elemento di 100x100 mm può quindi generare 1...1,6 W.

Il collegamento di celle solari in stringhe in parallelo e in serie viene chiamato modulo solare. Quando si caricano batterie con una tensione nominale di 12 V, di norma sono necessarie 36 celle solari, che forniscono 16...17 V. È necessaria una tale riserva rispetto alla tensione di una carica completa della batteria (14,4 V). per compensare le perdite nel caricabatterie.

Tutti gli impianti fotovoltaici si possono dividere in due tipologie: autonomi e collegati alla rete elettrica (questi ultimi forniscono alla rete l'energia elettrica in eccesso). Un sistema autonomo è costituito da un insieme di moduli solari posizionati su una struttura portante, una batteria, un regolatore di carica-scarica della batteria e cavi di collegamento. Se il consumatore necessita di tensione alternata, a questo kit viene aggiunto un convertitore inverter CC-CA.

Il calcolo del FES comprende: determinazione della potenza nominale dei moduli, il loro numero, schema di collegamento, selezione del tipo e della capacità della batteria, potenza dell'inverter e regolatore di carica-scarica.

Il potere dei consumatori è indicato nelle schede prodotto. La potenza dell'inverter deve essere selezionata in base alla potenza totale delle utenze moltiplicata per 1,25. Va tenuto presente che alcuni consumatori al momento dell'avvio consumano energia molte volte superiore alla potenza nominale (motori elettrici).

La gamma nominale degli inverter è 150, 300, 500, 800, 1500, 2500, 5000 W. Per potenze superiori a 1 kW la tensione della stazione viene scelta almeno pari a 48 V.

Determinazione della capacità della batteria. La capacità della batteria viene selezionata da una gamma standard di capacità. E la capacità calcolata si ottiene dividendo la potenza totale dei consumatori per il prodotto della tensione della batteria e della profondità di scarica della batteria. Ad esempio, se la potenza totale dei consumatori è di 1000 W, incl. al giorno e la profondità di scarica di una batteria da 12 V è del 50%, la capacità calcolata sarà 1000/(12x0,5) = 167 Ah. Questo calcolo è stato effettuato per la condizione in cui tutti i giorni sono soleggiati.

Determinazione della potenza totale e del numero di moduli solari. Il valore medio della radiazione solare per diverse latitudini e diversi mesi dell'anno è riportato nelle tabelle meteorologiche. Ad esempio, per una latitudine di 50°, il valore della radiazione solare nel mese di luglio è di 180 kWh/m2 quando il sito è orientato a sud con un angolo di 40° rispetto all'orizzonte. Ciò significa che in media nel mese di luglio il sole splende per 180 ore (6 ore al giorno) con un'intensità di 1000 W/m2.

Il modulo con potenza Pw genererà la seguente quantità di energia durante il periodo selezionato:

W = k Pw E/1000,

dove E è il valore di insolazione per il periodo selezionato; k è un coefficiente pari a 0,5 in estate e 0,7 in inverno (tiene conto della correzione per il riscaldamento degli elementi solari). Ad esempio, con un modulo di potenza di 1000 W ed E = 180 kWh/m2 nel mese di luglio verranno generati 90 kWh di elettricità.

Sulla base di questi dati è possibile calcolare la potenza totale dei moduli e, dividendola per la potenza di un modulo, calcolare il numero di moduli.

Vedi altri articoli sezione Fonti di energia alternative.

Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo.

<< Indietro

Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:

Pelle artificiale per l'emulazione del tocco 15.04.2024

In un mondo tecnologico moderno in cui la distanza sta diventando sempre più comune, mantenere la connessione e un senso di vicinanza è importante. I recenti sviluppi nella pelle artificiale da parte di scienziati tedeschi dell’Università del Saarland rappresentano una nuova era nelle interazioni virtuali. Ricercatori tedeschi dell'Università del Saarland hanno sviluppato pellicole ultrasottili in grado di trasmettere la sensazione del tatto a distanza. Questa tecnologia all’avanguardia offre nuove opportunità di comunicazione virtuale, soprattutto per coloro che si trovano lontani dai propri cari. Le pellicole ultrasottili sviluppate dai ricercatori, spesse appena 50 micrometri, possono essere integrate nei tessuti e indossate come una seconda pelle. Queste pellicole funzionano come sensori che riconoscono i segnali tattili di mamma o papà e come attuatori che trasmettono questi movimenti al bambino. Il tocco dei genitori sul tessuto attiva i sensori che reagiscono alla pressione e deformano la pellicola ultrasottile. Questo ... >>

Lettiera per gatti Petgugu Global 15.04.2024

Prendersi cura degli animali domestici può spesso essere una sfida, soprattutto quando si tratta di mantenere pulita la casa. È stata presentata una nuova interessante soluzione della startup Petgugu Global, che semplificherà la vita ai proprietari di gatti e li aiuterà a mantenere la loro casa perfettamente pulita e in ordine. La startup Petgugu Global ha presentato una toilette per gatti unica nel suo genere in grado di scaricare automaticamente le feci, mantenendo la casa pulita e fresca. Questo dispositivo innovativo è dotato di vari sensori intelligenti che monitorano l'attività della toilette del tuo animale domestico e si attivano per pulirlo automaticamente dopo l'uso. Il dispositivo si collega alla rete fognaria e garantisce un'efficiente rimozione dei rifiuti senza necessità di intervento da parte del proprietario. Inoltre, la toilette ha una grande capacità di stoccaggio degli scarichi, che la rende ideale per le famiglie con più gatti. La ciotola per lettiera per gatti Petgugu è progettata per l'uso con lettiere idrosolubili e offre una gamma di accessori aggiuntivi ... >>

L'attrattiva degli uomini premurosi 14.04.2024

Lo stereotipo secondo cui le donne preferiscono i "cattivi ragazzi" è diffuso da tempo. Tuttavia, una recente ricerca condotta da scienziati britannici della Monash University offre una nuova prospettiva su questo tema. Hanno esaminato il modo in cui le donne hanno risposto alla responsabilità emotiva degli uomini e alla volontà di aiutare gli altri. I risultati dello studio potrebbero cambiare la nostra comprensione di ciò che rende gli uomini attraenti per le donne. Uno studio condotto da scienziati della Monash University porta a nuove scoperte sull'attrattiva degli uomini nei confronti delle donne. Nell'esperimento, alle donne sono state mostrate fotografie di uomini con brevi storie sul loro comportamento in varie situazioni, inclusa la loro reazione all'incontro con un senzatetto. Alcuni uomini hanno ignorato il senzatetto, mentre altri lo hanno aiutato, ad esempio comprandogli del cibo. Uno studio ha scoperto che gli uomini che mostravano empatia e gentilezza erano più attraenti per le donne rispetto agli uomini che mostravano empatia e gentilezza. ... >>

Notizie casuali dall'Archivio I voli spaziali fanno male al fegato 10.12.2021 Gli scienziati dell'Università di Tsukuba hanno scoperto che essere nello spazio per gli astronauti può essere irto di problemi di salute. Sull'esempio dei topi di laboratorio, i ricercatori hanno scoperto che condizioni di assenza di peso influenzano negativamente l'espressione dei geni associati al funzionamento del fegato. Quando si vola nello spazio, il corpo umano è sottoposto a carichi pesanti: la microgravità e gli alti livelli di radiazioni influenzano il lavoro di numerosi organi e, soprattutto, il lavoro del fegato. Nel corso dello studio, gli scienziati hanno confrontato l'espressione dei geni del fegato nei topi di laboratorio in condizioni normali, terrestri e sotto l'influenza della microgravità, caratteristica delle condizioni della ISS. Si è scoperto che nell'ambiente spaziale nei topi, l'attività degli antiossidanti diminuisce a causa della diminuzione del contenuto di componenti contenenti zolfo. Quest'ultimo protegge le cellule dall'ossigeno reattivo. Pertanto, il fegato dei topi in condizioni spaziali è soggetto a un forte stress ossidativo. I ricercatori hanno notato che il loro lavoro aiuterà ad apportare le modifiche necessarie alla dieta degli astronauti della ISS, nonché a scegliere i farmaci giusti che possono essere utilizzati dall'equipaggio a bordo. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno sottolineato che trovare modi per ridurre l'impatto della microgravità sul funzionamento del fegato è la più difficile.

Altre notizie interessanti:

▪ Avvoltoi e antibiotici

▪ La forza di gravità è stata affinata

▪ La fiducia dipende dalla voce

▪ I social network stanno diventando la principale fonte di informazioni

▪ Dell amplia la gamma

News feed di scienza e tecnologia, nuova elettronica

Materiali interessanti della Biblioteca Tecnica Libera:

▪ sezione del sito Video d'arte. Selezione di articoli

▪ Articolo Prostituta di Babilonia. Espressione popolare

▪ articolo Dove e quando sono volati i bombardieri all'uvetta? Risposta dettagliata

▪ articolo Principi generali per la prevenzione degli infortuni sul lavoro

▪ articolo Collegamento di interruttori walk-through. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

▪ articolo Norme per il collaudo di apparecchiature e dispositivi elettrici per installazioni elettriche di consumatori. Deviazioni ammissibili nella posizione dei supporti e dei loro elementi, i valori delle deviazioni e le dimensioni dei difetti nei supporti e negli attacchi in cemento armato. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Lascia il tuo commento su questo articolo:

Tutte le lingue di questa pagina

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito

www.diagram.com.ua
2000-2024