Grundprinzipien für den Einsatz von Solarmodulen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Heute können Sie selbstständig ein Gerät zur alternativen Solarenergieversorgung zusammenstellen, das direkt aus einer Solarbatterie (an eine Batterie angeschlossene Solarzellen), einer Batterie und einem Stromwandler (Wechselrichter) besteht – von Gleichstrom in Wechselstrom; somit zu Hause eine alternative Stromquelle mit einer Netzspannung von 220 V zu haben. In Abb. 1.1 zeigt ein Blockdiagramm eines Solarstromquellengeräts.

Abb.1.1. Blockdiagramm eines Solarstromquellengeräts.

Gemäß der dargestellten Abbildung hängt die Nutzleistung (und ihre Bedeutung) für den Verbraucher von der Leistung jedes Elements des Geräts ab.

Der Hauptpreisfaktor der Solarbatterie und ihrer einzelnen Elemente ist auch die Nutzleistung (Spannung und Ausgangsstrom). Beispielsweise betragen die Kosten für eine fertige Solarbatterie vom Typ TSM-180 (12) mit einer Nennspannung von 12 V und einer Nutzleistung von 180 W heute 27...29 Tausend Rubel. Um den Betrieb eines modernen Wasserkochers zu gewährleisten, wären etwa 2 kW, also mindestens 11 solcher Batterien, erforderlich. Daher werden heute neben Stromquellen auf Basis von Sonnenkollektoren auch andere alternative Quellen, beispielsweise diese, aktiv genutzt die die kinetische Energie des Windes in elektrischen Strom umwandeln – Windgeneratoren, die in Kapitel 2 besprochen werden.

Solarmodule mit einer Leistung von 1 kW haben heute einen Preis von etwa 180 Rubel.

Zum Vergleich: Ein Dieselgenerator benötigt bis zu 1 Liter Dieselkraftstoff, um 0,33 kWh Strom zu erzeugen. Bei einem Treibstoffpreis von 18 Rubel/Liter belaufen sich die Treibstoffkosten auf etwa 6 Rubel/kWh. Sie können einen solchen Generator mit einer Größe, die mit einer PC-Systemeinheit vergleichbar ist, für 15 Rubel kaufen. Ziehen Sie Ihre eigenen Schlussfolgerungen.

Die meisten Solarzellen bestehen aus teurem Silizium. Infolgedessen sind die Stromkosten, die durch Solarmodule erzeugt werden, hoch. Allerdings können sich die Dinge in Zukunft ändern. Es wird davon ausgegangen, dass in 10 Jahren die mit Hilfe der Sonne gewonnenen Energieressourcen zu einem um 50 % niedrigeren Preis verkauft werden als die mit Hilfe von Kohle, Erdgas und Kernbrennstoffen gewonnenen Energieressourcen.

Im Laufe des Jahres verlieren Solarmodule aufgrund der Alterung des Siliziums bis zu 1,5 % ihrer ursprünglichen Kapazität. Wenn bei der Herstellung der Solarbatterie ein Defekt aufgetreten ist, kann dieser erst nach einigen Monaten oder sogar Jahren auftreten. Deshalb sollten Sie keine „billigen“ Solarmodule kaufen, da diese dadurch sehr teuer werden können (der Geizhals zahlt doppelt und dreifach). Dennoch gibt es viele Meinungen und Überlegungen von Gegnern und Befürwortern von Solarmodulen, und vielleicht sind sich alle Kriegsparteien nur einig, dass die Nutzung von Solarenergie als alternative Energiequelle für Geräte sehr berechtigt und sehr gerechtfertigt ist vielversprechend.

Angesichts der relativ geringen Ausgangsleistung kann eine Quelle, die nur auf einer Solarzelle basiert, nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden. Daher verbinden diejenigen Verbraucher, die über ernsthafte finanzielle Mittel verfügen, Sonnenkollektoren zu Modulen, ergänzen sie mit Batterieladekontrollgeräten und leistungsstarken Energiewandlern, und in dieser Form kann das System bereits ein Haus (Hütte) unterbrechungsfrei mit Strom versorgen, wenn auch endgültig Die Kosten belaufen sich auf mehrere hunderttausend Rubel.

Auf Abb. 1.2 zeigt eine Ansicht des Solarmoduls einer leistungsstarken Stromquelle für zu Hause.

Abb. 1.2. Blick auf das Solarmodul einer leistungsstarken Stromversorgung für zu Hause

Ich glaube natürlich, dass den alternativen Energiequellen die Zukunft gehört. Von Jahr zu Jahr werden Solarzellen „billiger“ und ihre Nutzleistung nimmt zur Freude des Verbrauchers zu. Heutzutage werden Sonnenkollektoren häufig als Ladegeräte mit geringem Stromverbrauch eingesetzt – für Mobiltelefone und andere Haushaltsgeräte.

Der Hauptnachteil der Verwendung einer Solarbatterie wird üblicherweise als Abhängigkeit von ihrer Energiequelle – der Sonne – bezeichnet. Aus diesem Grund (siehe Abb. 1.1) ist im alternativen Stromquellensystem eine leistungsstarke Batterie vorgesehen, die der Last Strom „gibt“, wenn die Sonnenenergie beispielsweise nachts schwächer wird.

Ein wichtiger Faktor ist die Tatsache, dass der maximale Nutzen (Wirkungsgrad) von Solarmodulen dann erzielt wird, wenn die Sonnenstrahlen in einem Winkel von 90°, also senkrecht, auf die Oberfläche von Photovoltaikzellen (PVC) fallen. In anderen Fällen (die Erde dreht sich bekanntlich ständig um die Sonne) nimmt die Batterieeffizienz auch bei sonnigem Wetter etwas ab, wenn sich der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen und deren Reflexion ändert.

Bei klarem Wetter fallen durchschnittlich 1 W Sonnenlichtenergie auf 2 m1000 Erdoberfläche. Je nach Lage des Grundstücks wird die Sonnenenergie aufgrund der Bewölkung bei bewölktem Wetter ungleichmäßig zugeführt, es gibt Orte, an denen die Sonne 320-350 Tage im Jahr scheint, und es gibt Orte, an denen überhaupt keine Sonne scheint. Auf dieser Grundlage muss die Wirksamkeit ihrer Anwendung im Einzelfall berechnet werden.

Um dies zu unterstützen, Tabelle 1.1 liefert Informationen zum Empfang der Sonnenstrahlung für einige Städte Russlands. Die Tabelle basiert auf Daten von NASA-Satelliten.

Auf dem Breitengrad von Moskau werden an einem klaren, sonnigen Tag etwa 3 kW/h Sonnenenergie pro 1 m2 geliefert. In der Tabelle. 1.2 gibt Auskunft über die gesamte Sonneneinstrahlung im Verhältnis zu den Breitengraden (damit lässt sich die Sonnenenergie in anderen Städten näherungsweise berechnen).

Tabelle 1.1. Einfallende Sonnenstrahlung für einige Städte

* K - Koeffizient der gesamten Sonneneinstrahlung in Bezug auf Moskau.

Tabelle 1.2. Gesamte Sonnenstrahlung in verschiedenen Breitengraden

Autor: Kashkarov A.P.

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