الألواح الشمسية المرنة: نظرة عامة على التصميمات النموذجية وخصائصها وميزات الاتصال

الطاقة الشمسية هي واحدة من مصادر الكهرباء البديلة الواعدة وسريعة التطور.وهذا مورد لا حدود له ويمكن استخدامه في أي مكان على الكوكب دون تلويث البيئة. أوافق، سيكون من الجيد أن يكون لديك مصدر بديل للكهرباء.

اتضح أنه يمكنك الآن تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء في المنزل مباشرة. بدلاً من الألواح ذات الإطارات الضخمة والهشة، يتم الآن استخدام الألواح الشمسية المرنة بشكل متزايد. ولكن كيف يمكن تنفيذ ذلك عمليا؟

سنساعدك على فهم هيكل الألواح الشمسية المرنة ومبدأ عملها. يتم تقديم توصيات مفيدة لاختيار وتركيب الهياكل في مقالتنا. ولسهولة فهم المعلومات، تحتوي المقالة على صور ومقاطع فيديو موضوعية.

ما هي الألواح الشمسية؟

لفهم ما إذا كانت الألواح المرنة مناسبة لك لتوليد الكهرباء، عليك أن تفهم النظرية.

ما هي البطارية الشمسية وكيف يختلف هيكل النماذج المرنة عن غيرها؟ ومن المهم أيضًا معرفة مزايا وعيوب هذا النوع بالذات من الخلايا الشمسية قبل الشراء.

هيكل ومبادئ تشغيل الألواح المرنة

يعتمد مبدأ تشغيل البطارية الشمسية على مفهوم الخلايا الكهروضوئية.من المعروف أن الضوء يمكن اعتباره موجة وتدفقًا للجسيمات - الفوتونات. القدرة على تحويل طاقة الفوتونات إلى كهرباء هي الخلايا الكهروضوئية.

تم اختراع النماذج الأولية للألواح الشمسية الحديثة في الخمسينيات. منذ ذلك الحين، لقد تغيروا بشكل كبير سواء في المظهر أو في مبدأ التشغيل. أصبح التأثير الكهروضوئي ممكنًا عن طريق استخدام أشباه الموصلات

أشباه الموصلات هي مادة لها تركيب ذري خاص. يحتوي أشباه الموصلات من النوع n على إلكترونات إضافية، بينما تفتقر الذرات الموجودة في أشباه الموصلات من النوع p إلى تلك الإلكترونات. لتجميع الخلية الكهروضوئية، يتم دمج نوعين من المواد لتكوين هيكل من طبقتين.

يتم دمج الخلايا الكهروضوئية الفردية في الألواح. يمكن أن تكون الألواح صلبة، في إطار معدني متين. الآن هناك ميل لتخفيف تصميم لوحات الصور. تكتسب الخلايا الشمسية المرنة وخفيفة الوزن شعبية كبيرة.

يمكن وصف مبدأ تشغيل البطارية الشمسية على النحو التالي:

1. يضرب ضوء الشمس سطح الخلية الكهروضوئية من جانب الطبقة n.
2. تصطدم الفوتونات بذرات أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى "طرد" الإلكترونات الإضافية.
3. تتحرك الإلكترونات الحرة نحو الطبقة p وينتهي بها الأمر في ذرات مع عدم وجود جزيئات.
4. ونتيجة لذلك، تعمل الطبقة العليا بمثابة الكاثود، والطبقة السفلية بمثابة الأنود.
5. يتم توليد تيار مباشر يمكنه شحن البطارية بسهولة.

يتم استخدام السيليكون والسيلينيوم والعديد من المواد الأخرى باهظة الثمن كأشباه الموصلات.

يجب تحويل التيار المباشر الوارد من اللوحة الشمسية إلى تيار متردد، حيث أن معظم الأجهزة الكهربائية تعمل عليه

بالنسبة للخلايا الشمسية ذات الأغشية المرنة، يتم أيضًا استخدام طلاء البوليمر مع موصلات الألومنيوم.هذا الهيكل يجعل الألواح رقيقة وخفيفة بشكل مدهش.

هذه التكنولوجيا بدأت للتو في التطور، ولكن ليس هناك شك في أن لديها آفاقا كبيرة. لكننا سننظر إلى الألواح المرنة بالمعنى الواسع لهذا التعريف.

يمكنك قراءة المزيد عن مبادئ تشغيل الألواح الشمسية بالضغط على وصلة.

مزايا الخلايا الشمسية المرنة

إن مزايا الألواح الشمسية المرنة تجعل من هذه الطريقة لتوليد الكهرباء واحدة من أكثر الطرق الواعدة:

• وزن؛
• مقاس؛
• مرونة؛
• أداء؛
• براعه؛
• كفاءة؛
• الحفاظ على البيئة؛
• سهولة التشغيل.

تعتبر المعلمات الهندسية والمادية للألواح، مثل الحجم والوزن، ذات أهمية كبيرة، حيث أنه لتوفير الكهرباء لمبنى سكني بأكمله، ستكون هناك حاجة إلى عدد كبير من الألواح؛ عند استخدام النماذج الثقيلة، قد يكون من الضروري تعزيزها هيكل المبنى، الأمر الذي سيزيد بشكل كبير من تكاليف التثبيت.

لن تؤثر العناصر المرنة خفيفة الوزن والمدمجة بشكل كبير على توزيع الحمل على إطار المبنى. أنها لا تشكل أي خطر على غطاء السقف

أداء بطاريات السيليكون مرتفع جدًا. ومن الصعب تقدير الكفاءة في هذه الحالة؛ فالألواح شبه الموصلة قادرة على تحويل الضوء إلى كهرباء بنسبة 20% في المتوسط.

أي أنه إذا كانت قوة الإشعاع الشمسي 200 واط، فسيتم استقبال حوالي 40 واط من الكهرباء.

تعتبر الألواح الشمسية غير المتبلورة المرنة أكثر تحملاً للطقس الغائم من الهياكل الصلبة التقليدية القائمة على السيليكون.

بالمقارنة، يمكن أن تعمل اللوحة الشمسية القياسية بنسبة 10% فقط من سعتها في الطقس الغائم، في حين يمكن أن تعمل اللوحة المرنة بحوالي 50% من إنتاجها المقدر.

تسمح مرونة البطارية الشمسية بتزويدها بأسطح ذات أسطح غير مستوية وأسقف مبلطة وأغطية ذات أشكال معقدة. وفي الوقت نفسه، فهي متعددة الاستخدامات ومناسبة للتركيب على سطح أو واجهة المبنى

ضوء الشمس هو مورد مجاني وغير محدود. هذه هي ميزتها التي لا شك فيها، والتي تعكس الكفاءة غير المشروطة للألواح الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الطريقة لإنتاج الطاقة صديقة للبيئة تمامًا ولا تؤثر بأي شكل من الأشكال على البيئة أو تضرها. علاوة على ذلك، فمن خلال التخلي عن البديل الشائع للطاقة الشمسية - محطات الطاقة الحرارية، تعمل البشرية على خفض مستوى تلوث الهواء.

عيوب الألواح الشمسية المرنة

الألواح الشمسية المرنة لها أيضًا الكثير من العيوب. أولا، هذه التكنولوجيا تتطور للتو ولم تصل بعد إلى ذروة قدراتها. من حيث الأداء، تعد البطاريات غير المتبلورة المرنة أقل شأنا من البطاريات الصلبة المتعددة أو أحادية البلورية.

إن هيكل ومبدأ تشغيل الألواح المرنة معقد للغاية، ولكن يمكن للجميع استخدامها. يكفي تثبيت الجهاز وتوصيله بشكل صحيح

ثانيًا، تفشل الرقائق الرقيقة وطبقة الطلاء البسيطة بسرعة نسبيًا. فترة الضمان لهذه اللوحات حوالي 3 سنوات.

بعد ذلك، تبدأ الخلايا الضوئية في الانهيار تدريجيًا وتتطلب الاستبدال.

والخبر السار هو أن هذه الصناعة تتطور بسرعة وتظهر بالفعل أمثلة أكثر متانة وقوية للألواح الشمسية المرنة القائمة على السيليكون غير المتبلور

عيوب أخرى متأصلة في جميع أنواع الألواح الشمسية:

• فترة الاسترداد؛
• غالي السعر؛
• عدد كبير من المعدات باهظة الثمن، بالإضافة إلى البطاريات نفسها؛
• الاعتماد على الظروف الجوية.

تبلغ تكلفة اللوحة المرنة التي تبلغ قوتها حوالي 150 واط حوالي 40 ألف روبل. أو أكثر حسب الشركة المصنعة. 20 بطارية ومجموعة البطاريات والمعدات الإضافية ستكلف مبلغًا مرتبًا. مع الأخذ في الاعتبار تكلفة 1 كيلوواط ساعة من الكهرباء، سيتعين عليك دفع ثمن النظام لأكثر من عام واحد.

أين وكيف يتم استخدام الطاقة الشمسية؟

تستخدم الألواح المرنة في مختلف المجالات. قبل إعداد مشروع لتزويد منزلك بالطاقة باستخدام هذه الألواح الشمسية، تعرف على أماكن استخدامها وما هي ميزات استخدامها في مناخنا.

مجال تطبيق الألواح الشمسية

استخدام الألواح الشمسية المرنة واسع جدًا. يتم استخدامها بنجاح في الإلكترونيات، وكهربة المباني، وتصنيع السيارات والطائرات، والمرافق الفضائية.

في البناء، يتم استخدام هذه الألواح لتزويد المباني السكنية والصناعية بالكهرباء.

يمكن أن تكون الطاقة الشمسية هي المصدر الوحيد للكهرباء، أو يمكن أن تكرر نظام إمداد الطاقة التقليدي، بحيث في حالة عدم الكفاءة خلال فترة معينة، لا يبقى المنزل بدون كهرباء.

أجهزة الشحن المحمولة المعتمدة على الخلايا الشمسية المرنة متاحة للجميع وتباع في كل مكان. تحظى الألواح السياحية المرنة الكبيرة لتوليد الكهرباء في أي ركن من أركان المعمورة بشعبية كبيرة بين المسافرين.

هناك فكرة غير عادية للغاية ولكنها عملية تتمثل في استخدام سطح الطريق كأساس للبطاريات المرنة. العناصر الخاصة محمية من الصدمات ولا تخاف من الأحمال الثقيلة.

تعتبر البطاريات المرنة جيدة أيضًا لأنه يمكن استخدامها في أي موقف تقريبًا. يمكن وضعها بسهولة على سطح السيارة أو على هيكل اليخت.

وقد تم بالفعل تنفيذ هذه الفكرة. يوفر الطريق "الطاقة الشمسية" الطاقة للقرى المحيطة دون أن يشغل مترا إضافيا من الأرض.

ميزات استخدام الألواح المرنة غير المتبلورة

يجب على أولئك الذين يخططون لبدء استخدام الألواح الشمسية المرنة كمصدر للكهرباء لمنازلهم معرفة تفاصيل عملها.

تُستخدم الألواح الشمسية ذات القاعدة المعدنية المرنة حيث يتم فرض متطلبات متزايدة على مقاومة التآكل لمحطات الطاقة الصغيرة:

بادئ ذي بدء، يهتم المستخدمون بالسؤال: ماذا تفعل في فصل الشتاء عندما تكون ساعات النهار قصيرة ولا توجد كهرباء كافية لتشغيل جميع الأجهزة؟

نعم، في الطقس الغائم وساعات النهار القصيرة، يتناقص أداء الألواح. إنه لأمر جيد أن يكون هناك بديل في شكل إمكانية التحول إلى مصدر طاقة مركزي. إذا لم يكن لديك، تحتاج إلى تخزين البطاريات وشحنها في الأيام التي يكون فيها الطقس مناسبًا.

ومن السمات المثيرة للاهتمام للخلايا الشمسية أنه عندما تسخن الخلية الشمسية، تنخفض كفاءتها بشكل ملحوظ.

في حرارة الصيف، تصبح الألواح ساخنة، لكنها تعمل بشكل أسوأ. في فصل الشتاء، وفي يوم مشمس، تكون الخلايا الضوئية قادرة على التقاط المزيد من الضوء وتحويله إلى طاقة

يعتمد عدد الأيام الصافية في السنة على المنطقة. بالطبع، في الجنوب، من الأكثر عقلانية استخدام البطاريات المرنة، حيث تشرق الشمس هناك لفترة أطول وفي كثير من الأحيان.

وبما أن الأرض تغير موقعها بالنسبة للشمس خلال النهار، فمن الأفضل وضع الألواح بشكل عام - أي على الجانب الجنوبي بزاوية تبلغ حوالي 35-40 درجة.سيكون هذا الوضع مناسبًا في ساعات الصباح والمساء وعند الظهر.

تعليمات تركيب الألواح الشمسية على السطح

إذا قررت أن الألواح الشمسية المرنة المعتمدة على السيليكون غير المتبلور هي ما تحتاجه لتوفير الكهرباء لمنزل خاص، فابدأ في التخطيط للعمل.

حدد المعدات المناسبة وقم بتقدير العدد التقريبي للألواح. ثم اقرأ قواعد التركيب والصيانة اللاحقة للخلايا الشمسية.

لكن تذكر أن استخدام نظائرها التقليدية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورية وأحادية البلورية لا يزال أكثر إنتاجية.

الخطوة 1. حساب عدد الألواح

أي عمل يبدأ بمشروع. للتصميم تحتاج إلى إجراء الحسابات اللازمة، وهي:

• استهلاك الكهرباء اليومي.
• إجمالي الطاقة المطلوبة من الخلايا الكهروضوئية؛
• قدرة البطارية؛
• عدد اللوحات.

أبسط شيء هو حساب استهلاك الكهرباء. للقيام بذلك، عليك أن تأخذ في الاعتبار جميع الأجهزة الكهربائية التي تستخدمها أو التي يمكنك استخدامها من الناحية النظرية.

مثال بسيط:

• ثلاجة – 200 واط؛
• الكمبيوتر - 300 واط؛
• تلفزيون – 150 واط؛
• مصابيح كهربائية اقتصادية - 5 قطع بقوة 20 وات لكل منها.

يجب الإشارة إلى قوة كل جهاز في وثائقه أو على غلافه. بعد إضافة كافة البيانات نحصل على 750 واط. وعلى أساس هذه القيمة يتم اختياره العاكس - جهاز يحول التيار المباشر إلى تيار متردد بالتردد المطلوب.

تأكد من عمل هامش صغير واختيار عاكس أقوى بمقدار 0.5 كيلو واط من القيمة المحسوبة. أي أنه للحصول على طاقة إجمالية تبلغ 0.75 كيلووات، فإن الجهاز الذي لا يقل عن 1.25 كيلووات مناسب

للتوصيل الصحيح، يتم توصيل الألواح الشمسية بالبطاريات من خلال وحدة التحكم.لا تخلط بين جهات الاتصال - زائد إلى زائد، ناقص إلى ناقص. يتم إرسال التيار من البطارية إلى العاكس، ومن ثم إلى الأجهزة الكهربائية

ثم تحتاج إلى اختيار البطاريات. توضح سعة البطارية (على سبيل المثال، 200 أمبير/ساعة) مقدار التيار الذي سيتم إنتاجه عند جهد معين لمدة ساعة.

يمكنك حساب السعة المطلوبة عن طريق قسمة إجمالي الطاقة للمستهلكين على جهد الخرج للبطارية الشمسية. في مثالنا نستخدم بطاريات 12 فولت. 750/12 = 62.5 أمبير∙ساعة.

ولكن هذه الصيغة ليست صحيحة تماما، حيث أن معظم البطاريات لا يمكن تفريغها إلى 0. هناك حد معين، على سبيل المثال 40٪. إذا انخفض مستوى الشحن عن ذلك، فسيؤثر ذلك بشكل كبير على عمر البطارية وأدائها.

يجب أيضًا إضافة هذا المؤشر إلى الصيغة:

750 واط/(12 فولت × 0.4) = 156.25 أمبير∙ساعة.

لتحقيق هذه السعة، يمكنك دمج مجموعة من بطاريتين سعة كل منهما 100 أمبير في النظام.

يتم حساب عدد اللوحات بناءً على قوة الطراز المحدد والمنطقة التي سيتم تركيبها فيها. من الصعب المبالغة في تقدير أهمية المنطقة. من الناحية المثالية، تحتاج إلى العثور على مستويات الإشعاع الشمسي اليومية لمنطقتك. بالنسبة للموثوقية، يتم أخذ الحد الأدنى للقيمة للسنة، تقريبا في نهاية ديسمبر.

من الناحية التخطيطية، يمكن تصوير مستوى التشميس في مناطق مختلفة على النحو التالي. يمكن العثور على القيم الرقمية في الكتب المرجعية المتخصصة أو على الإنترنت

وبضرب هذا الرقم بعدد الأيام التقويمية للشهر، نحصل على عدد الكيلووات لكل متر مربع من البطارية الشمسية المرنة لشهر ديسمبر. على سبيل المثال، في موسكو تبلغ 0.33×31=10.23 كيلووات/م2، وفي سوتشي – 1.25×31=38.75 كيلووات/م2. ويسمى هذا الرقم عدد ساعات بيكو.

بعد ذلك، من الحد الأقصى المشروط الذي تستهلكه جميع الأجهزة وهو 0.75 كيلوواط في وقت واحد، نحسب متوسط ​​الاستهلاك الشهري - حوالي 25 كيلوواط. في غضون شهر، يجب أن تنتج بطارياتنا المرنة ما لا يقل عن 25000 واط، ولكن من الأفضل عمل احتياطي صغير وتقريبه إلى 30 كيلو واط.

لذلك، يجب أن تكون 1 بيكو ساعة في موسكو 30/10.23 = 2.93 كيلوواط. إذا كانت قوة الألواح المختارة 150 واط، فليس من الصعب حساب عددها: 2.93/0.15 = 20 قطعة.

بعد هذه الحسابات البسيطة، يمكنك اختيار العاكس المناسب، مراقبوالبطارية والألواح الكهروضوئية المرنة نفسها بالكمية المطلوبة.

الخطوة 2. قواعد التثبيت

يمكنك تركيب الخلايا الشمسية المرنة بنفسك.

للقيام بذلك، عليك أن تقرر المكان الذي ستضع فيه لوحاتك بالضبط:

• على سطح المبنى
• على واجهة المنزل
• على هيكل قائم بذاته.
• مخطط مشترك.

الخيار الأكثر شعبية هو على السطح. إذا كان شكل أو تكوين السقف لا يسمح بذلك، فمن الأفضل بناء إطار إضافي لوضع البطاريات عليه. وهذا أكثر تكلفة، ولكن إذا كان السقف مظللا أو يصعب الوصول إليه، يصبح هذا الخيار عقلانيا.

يتم استخدام الموقع على الواجهة عندما لا تكون هناك مساحة كافية على السطح. يمكن أن تصبح اللوحات جزءًا من فكرة التصميم وتلعب دور الديكور المنزلي

تحتوي الخلايا الكهروضوئية الشمسية المرنة على طبقة راتنجية لزجة على الجانب السفلي.

يكفي إزالة الفيلم الواقي ولصق اللوحة في المكان المختار. وبطبيعة الحال، يجب تنظيف السطح وغسله قبل التثبيت.

ليست هناك حاجة لأدوات متخصصة للتثبيت. الشيء الرئيسي هو الاهتمام بسلامتك أثناء العمل على السطح.من المهم أيضًا اتباع مخطط توصيل المعدات وعدم كسر التسلسل

على جانب واحد، تحتوي وحدة البطارية الشمسية على كابلين. يتم وضع كل لوحة بحيث يمكن دمج هذه الأسلاك لاحقًا في ناقل واحد للاتصال التسلسلي.

نوصي أيضًا بقراءة المواد الأخرى التي تصف بالتفصيل مخططات التثبيت وطرق توصيل الألواح الشمسية. المزيد من التفاصيل - هنا.

الخطوه 3. العناية بالنظام بعد التثبيت

بمجرد تركيب الخلايا الشمسية المرنة، ستحتاج إلى صيانتها ومراقبتها بشكل مستمر، وإلا فإن كفاءتها قد تنخفض بشكل كبير. الشيء الرئيسي هو الحفاظ على نظافة الألواح. الغبار والأوساخ وفضلات الطيور - كل هذه العوامل تقلل من أداء النظام لأنها تحد من امتصاص الخلايا الشمسية لأشعة الشمس.

يجب مسح الألواح الشمسية عندما تتسخ. ولهذا السبب لا ينصح بوضعها في أماكن يصعب الوصول إليها على سطح معقد.

إذا لم تتمكن من صيانة نظامك بنفسك، فيمكنك دائمًا العثور على مقاول لديه التكنولوجيا والمعدات المناسبة. بالطبع، سيكلف أكثر.

يمكنك غسل الألواح الشمسية المعتمدة على السيليكون غير المتبلور، مثل نظيراتها الصلبة، باستخدام إسفنجة رطبة عادية أو قطعة قماش من الألياف الدقيقة. اللوحة ليست خائفة من الماء (بعد كل شيء، يتم تركيب هذه المعدات في الهواء الطلق)، إذا قمت بغسلها بانتظام، فسوف تستمر لفترة أطول

مشكلة أخرى ذات صلة بمناطقنا هي الثلج. في فصل الشتاء، تغطى البطاريات بالثلج وتتوقف عن العمل. يجب تنظيف الرواسب باستمرار، ولكن ليس بقسوة شديدة، وإلا فقد تتلف المعدات نفسها.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

ستساعدك مقاطع الفيديو والمراجعات التي تناقش اللوحات المرنة من الشركات المصنعة المشهورة على اتخاذ القرار الصحيح. ستتمكن من رؤية الشكل الذي سيبدو عليه منزلك بعد تركيب المعدات، وسيساعدك المتخصصون في اختيار العدد المناسب من البطاريات ومراجعة قواعد التثبيت.

كيف تعمل الألواح الشمسية المرنة ومما تصنع:

يمكنك تركيب بطارية مرنة في شقة على واجهة مبنى شاهق، لماذا لا:

المزيد عن إنتاج ومزايا العناصر المرنة:

تتيح الألواح الشمسية أن تصبح مستقلاً عن الطاقة ولا تضطر إلى مراقبة أسعار البنزين والمرافق. إذا استثمرت مبلغًا معينًا مرة واحدة، فستتمكن من استهلاك طاقة غير محدودة لاستخدام الأجهزة الكهربائية المنزلية، التدفئة المنزلية وإعادة شحن بطارية السيارة الكهربائية. يتحول المزيد والمزيد من الناس إلى الطاقة البديلة لأنها المستقبل.

إذا كانت لديك المعرفة أو الخبرة اللازمة حول موضوع مقالتنا، فيرجى مشاركتها مع قرائنا. أو ربما كان عليك تركيب الألواح الشمسية بنفسك؟ أخبرنا كيف فعلت ذلك. يمكنك استكمال تعليقاتك بالصور.