Archiwa tagu: fotowoltaika

Solarne ładowarki akumulatorków

Ładowanie akumulatorków NiMH może się odbywać za pomocą ładowarek solarnych. Ładowanie akumulatorków bezpośrednio z sieci energetycznej można zrealizować w ciągu 2-3 godzin, jednakże przy ładowaniu energią słoneczna trzeba poczekać na ich pełne naładowanie znacznie dłużej (nawet do 20 godzin). W tym drugim przypadku jesteśmy jednak niezależni od miejsca i ładowanie może się odbywać nawet w czasie wakacji spędzanych pod namiotem, bez dostępu do sieci energetycznej.

Solarne ładowarki akumulatorków

Solarne lampki ogrodowe

Solarne lampki ogrodowe w porze nocnej rozświecają nasz ogród dzięki skumulowaniu energii elektrycznej podczas słonecznego dnia.

Solarne lampki ogrodowe

Każda lampka wyposażona jest obok ogniwa fotowoltaicznego również w baterię akumulatorków oraz czujnik zmierzchu. Ogniwo fotowoltaiczne pracuje wyłącznie w godzinach dziennych, dlatego dzięki zastosowaniu baterii akumulatorków możliwe jest oddawanie energii elektrycznej w porze nocnej.

Światło wytwarzane jest a pomocą diody LED, która zasilana jest napięciem stałym 1,2 V (bezpośrednio z akumulatorka). Zastosowanie diody LED jest jednym z warunków długookresowej pracy lampki solarnej (diodę LED cechuje niskie zużycie energii elektrycznej).

Solarne lampki ogrodowe

Solarne kalkulatory elektroniczne

Pierwsze solarne kalkulatory elektroniczne zasilane energią słoneczną pojawiły się na polskim rynku ponad 20 lat temu. Obecnie mało kto zwraca uwagę na fakt, że posiadają one obok zwykłej baterii/akumulatorka również drugie zasilanie wykonane za pomocą ogniwa fotowoltaicznego.

Ogniwa fotowoltaiczne w kalkulatorach solarnych najczęściej wykonane są w technologii amorficznej.

Kalkulator solarny

Kalkulator solarny leżąc na biurku jest w stanie praktycznie cały czas ładować umieszczony w nim akumulatorek, jeśli tylko dociera do niego promieniowanie słoneczne. Dzięki takiemu rozwiązaniu kalkulator solarny jest w stanie pracować kilka lat bez konieczności wymiany baterii.

Kalkulator solarny

Solarne latarki przenośne

Solarne latarki przenośne mogą być wyposażone w akumulatorki i ogniwa fotowoltaiczne, co sprawia, że działają niemalże jak “perpetuum mobile”. Dzięki zastosowaniu ogniwa fotowoltaicznego są one ciągle podładowywane i tym samym działają bez konieczności wymiany baterii. Oczywiście akumulatorki również się zużyją, jednakże w przypadku częstego korzystania z latarki, ich okres użytkowania znacząco się wydłuża (w stosunku do tradycyjnych baterii). Jako źródło światła najczęściej stosuje się oświetlenie diodowe, które cechuje stosunkowo niewielki pobór energii.

Solarne latarki przenośne

Solarne ładowarki telefonów komórkowych

Solarne ładowarki telefonów komórkowych umożliwiają wykorzystanie energii słonecznej do ładowania baterii telefonów komórkowych. Dzięki zastosowaniu specjalnego systemu złączek oraz przetwornika napięcia, możliwe jest ładowanie baterii telefonu za pośrednictwem ogniwa fotowoltaicznego.

Solarne ładowarki telefonów komórkowych

Złączki w które wyposażona jest ładowarka telefonu komórkowego umożliwiają podłączenie telefonów komórkowych różnych marek (warto się upewnić, że w zestawie występują złączki do naszego telefonu komórkowego).

Ładowarka wyposażona jest w przetwornik napięcia, który jest niezbędny do podniesienia napięcia do poziomu ok. 5,5 V – typowej wartości ładowania większości telefonów komórkowych.

Solarne ładowarki telefonów komórkowych

Elektrownia słoneczna

Energia słoneczna może zostać wykorzystana zarówno do produkcji energii elektrycznej (przetwarzania energii słonecznej na elektryczną), jak i do ogrzewania wody (przetwarzania energii słonecznej na cieplną).

Planując budowę domu mieszkalnego lub innego obiektu budowlanego warto wziąć pod uwagę fakt jego rozmieszczenia wobec słońca (jeśli tylko oczywiście mamy w planach wykorzystanie w przyszłości energii słonecznej).

Najlepsze warunki do wytwarzania energii elektrycznej oraz do ogrzewania wody występują od strony południowej i o ile do zabudowy instalacji kolektorów grzewczych nie musimy posiadać zbyt dużej powierzchni (5- 10 m2), to już fotowoltaika wymaga zdecydowanie większej wolnej powierzchni dachu – najlepiej od strony południowej, chociaż możliwe jest również wykorzystanie strony zachodniej i wschodniej.

Elektrownia słoneczna

W przypadku budowy instalacji dachowych najczęściej wykorzystuje się naturalne nachylenie dachu (dachy skośne), natomiast w przypadku dachów płaskich wykonuje się specjalne konstrukcje wsporcze (optymalizując kąt nachylenia instalacji fotowoltaicznej w stosunku do padających na nie promieni słonecznych).

Elektrownia słoneczna

W przypadku budowy instalacji wolnostojących (na terenie płaskim), głównym kryterium podczas planowania instalacji fotowoltaicznej jest zagwarantowanie odbioru wytworzonej energii elektrycznej. Oczywiście w przypadku terenu otwartego ograniczenia powierzchni mają mniejsze znaczenie, natomiast wiodącą rolę stanowią ograniczenia techniczne (warunki przyłączenia i odbioru energii elektrycznej). Szczegółowe wymagania w tym zakresie można otrzymać od operatora systemu energetycznego zapisane w postaci warunków przyłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej. Warunki te mogą zawierać wymagania w zakresie dopasowania infrastruktury do wymagań odbioru energii elektrycznej w ilości zadeklarowanej przez operatora instalacji fotowoltaicznej. W przypadku instalacji o mocy powyżej 1 MWp może wystąpić konieczność przeprowadzenia bilansowania elektrowni fotowoltaicznej z systemem energetycznym.

Elektrownia słoneczna

Jaki typ modułu fotowoltaicznego wybrać?

Jaki rodzaj modułu fotowoltaicznego wybrać?

Wiele zależy od tego, jaką dysponujemy powierzchnią, jaka jest jej obciążalność mechaniczna oraz jakimi dysponujemy środkami finansowymi (są to główne kryteria wyboru, które rozważa się na pierwszym miejscu podczas planowania budowy instalacji fotowoltaicznej).

Technologia produkcji modułów fotowoltaicznych ma wpływ na osiągane moce z jednostki powierzchni.

Największą moc z jednostki powierzchni uzyskujemy z modułów monokrystalicznych i w takim przypadku aby osiągnąć wydajność 1 kWp musimy zabudować ok. 5-7 m2 (wydajność rzędu 14-19 %). W przypadku zastosowania modułów polikrystalicznych aby osiągnąć podobną moc musimy pokryć 6-8m2 (wydajność 12-15 %). Jeżeli natomiast zastosujemy moduły amorficzne, wtedy do osiągnięcia 1 kWp będziemy potrzebowali pokryć powierzchnię czynną rzędu 9-11 m2 (wydajność 9-11 %).

Moduł fotowoltaiczny

Tak więc jeśli chcemy zbudować elektrownię i mamy ograniczenia co do powierzchni, wtedy najlepiej zastosować moduły monokrystaliczne, przy czym ich cena z trzech typów jest najwyższa. Jeżeli natomiast nie mamy ograniczeń powierzchniowych to wtedy możemy wybierać między modułami polikrystalicznymi lub amorficznymi.

O ile moduły amorficzne należą do najtańszych (najniższe koszty wykonania z uwagi na stosunkowo niski wkład energetyczny), to cechują się mniejszą stabilnością pracy (w szczególności wraz z upływem czasu od ich montażu).

Z drugiej strony moduły amorficzne nie są tak bardzo czułe na zacienienie, dlatego w sytuacji występowania okresowych problemów z zacienieniem słońca w miejscu przewidzianym do budowy instalacji fotowoltaicznej technologia ta jest warta rozważenia.

Ponadto z uwagi na wykonanie modułów amorficznych (najczęściej jako bezramowe), posiadają one najniższy ciężar (może mieć znaczenie przy ograniczeniach obciążalności dachu).

Rodzaj modułu fotowoltaicznego który chcemy wykorzystać do budowy instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników i warto rozważyć wszystkie z nich, aby w efekcie uzyskać jak najlepsze osiągi instalacji fotowoltaicznej przy jak najniższych kosztach.

Moduł fotowoltaiczny

Płytka krzemowa

Płytki krzemowe mogą być wykonane z monokryształu, polikryształu Si lub w wersji amorficznej.
W każdym z tych przypadków praktyczna wydajność osiąga wartość rzędu 10-20 % (najniższa wartość odpowiada płytkom amorficznym, a najwyższa monokrystalicznym). Oznacza to, że jeżeli w stadardowych warunkach testowych na płytkę pada promieniowanie słoneczne o natężeniu 1.000 W/m2, to przy powierzchni płytki wynoszącej 0,156×0,156 = 0,02434 m2 pada na nią energia o mocy 24,34 W.

Przy średniej sprawności wynoszącej 17,0 % pojedyncza płytka krzemowa będzie wytwarzała moc ok. 4,13 W.
Płytka krzemowa

Płytki krzemowe polikrystaliczne posiadają kształt kwadratu z lekko zaokrąglonymi rogami, natomiast płytki monokrystaliczne wyglądają tak jakby posiadały ścięte narożniki. Związane jest to z faktem, że płytki monokrystaliczne cięte są walca – w takiej postaci rośnie monokryształ krzemu (płytki polikrystaliczne cięte są z bloków krzemowych, dzięki czemu możliwe jest osiągnięcie prawie regularnego kształtu kwadratu).

Technologia otrzymywania monokryształów została opracowana przez polskiego uczonego Jana Czochralskiego.

Ważnym parametrem płytki krzemowej jest liczba busbarów (głównych szyn prądowych umieszczonych na płytce). To właśnie te busbary odprowadzają cały prąd elektryczny z płytki i wraz ze wzrostem ich liczby maleje wartość natężenia prądu elektrycznego (przez płytkę płynie ok. 8 A, przy czym przez pojedynczy busbar płynie odpowiednio 4 A w przypadku 2 busbarów lub 2,86 A dla 3 busbarów). Dzięki lepszemu rozprowadzeniu prądów na płytce krzemowej możliwe jest również obniżenie temperatury ich pracy (wraz ze wzrostem natężenia prądu wzrasta temperatura płytki krzemowej).

Płytka krzemowa

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Różnego rodzaju urządzenia elektryczne wymagają zasilania energią elektryczną. W przypadku urządzeń zlokalizowanych w dalekiej odległości od linii energetycznej, doprowadzenie do niego zasilania wymagałoby poniesienia ogromnych kosztów.
Dlatego coraz bardziej popularne staje się zastosowanie autonomicznych zestawów fotowoltaicznych w miejscach, gdzie doprowadzenie zasilania z sieci energetycznej jest nieopłacalne lub niemożliwe.

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Na autonomiczny zestaw fotowoltaiczny składa się moduł fotowoltaiczny, bateria akumulatorów oraz w zależności od rodzaju i wartości napięcia zasilającego przetwornik napięcia/ regulator ładowania. Prawidłowe dobranie takiego zestawu do zapotrzebowania na energię elektryczną podłączonych do niego odbiorników pozwala na zapewnienie ciągłości ich pracy.

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Jednym z przykładów takiego fotowoltaicznego zestawu autonomicznego jest oświetlenie LED zasilane za pośrednictwem modułu fotowoltaicznego i baterii akumulatorów. Dokładając do takiego zestawu czujnik ruchu możemy doskonale wykorzystać energię elektryczną generowaną przez moduł fotowoltaiczny w ciągu całego dnia i skumulowaną w baterii akumulatorków. Co jest bardzo ważne, zestaw taki może być umieszczony w różnych miejscach naszej posesji, może być przenoszony w dowolnym momencie bez konieczności doprowadzenia zasilania sieciowego.

Autonomiczne zestawy fotowoltaiczne

Innym przykładem zastosowania autonomicznego zestawu fotowoltaicznego jest układ zasilania domku letniskowego zlokalizowanego w górach lub altanki znajdującej się na terenach ogrodów rodzinnych. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania jesteśmy w stanie – przy stosunkowo niewielkich kosztach – posiadać niezależne źródło energii elektrycznej bez ponoszenia olbrzymich kosztów budowy linii energetycznej, przyłącza i innej infrastruktury (w przypadku ogrodów rodzinnych bardzo często podłączenie zewnętrznego zasilania jest wręcz nie możliwe).

Jedną z ważniejszych czynności związanych z projektowaniem autonomicznych zestawów fotowoltaicznych jest prawidłowy dobór pojemności baterii akumulatorów, mając na uwadze zapewnienie ciągłości zasilania podłączonych odbiorników. Czasami warto rozważyć możliwość zastosowania dodatkowych źródeł energii elektrycznej (np. wiatraków). W ten sposób możemy zbudować mikroelektrownię hybrydową, która ma lepszą charakterystykę pracy (niższe koszty inwestycji przy porównywalnych uzyskach energii).

Zestawy autonomiczne solarne

Symulator pracy instalacji fotowoltaicznej PV

Symulator pracy instalacji fotowoltaicznej PV służy do symulowania warunków pracy instalacji fotowoltaicznej w zależności od wielkości występującego obciążenia i napromieniowania słonecznego.
Firma Lean-soft udostępnia symulator pracy instalacji PV na zasadach licencji AGPL z zastrzeżeniem, że nie ponosi odpowiedzialności za wyniki jego używania. Jednocześnie wykorzystanie symulatora może służyć wyłącznie do celów edukacyjnych na użytek prywatny (niekomercyjny).

Tu można pobrać: Symulator pracy instalacji PV – 0,5 Mb.
Symulator PV

Uwaga: do prawidłowej pracy symulator wymaga instalacji Labview Run-Time Engine 2011 – 130 Mb.
Labview Run-Time Engine

Symulator pracy instalacji fotowoltaicznej PV