تدفئة منزل خاص بألواح شمسية: مخططات وأجهزة

أنواع الألواح الشمسية

تنقسم الأجهزة إلى فئات حسب درجة القوة:

• طاقة منخفضة؛
• عالمي؛
• لوحة الخلايا الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك ثلاثة أنواع البطاريات المختلفة المكان المقصود:

1. المحولات الكهروضوئية (PVC). يقومون بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
2. محطات الطاقة الشمسية (HES). يتم استخدامها لضمان عمل المنشآت الصناعية المختلفة - التوربينات والمحركات البخارية وما إلى ذلك.
3. مجمعات الطاقة الشمسية (SC). تخدم لتزويد المباني بالحرارة.

يتطلب اختيار وحساب الألواح الشمسية لمنزل خاص أن يعرف المالك ميزات تصميم الجهاز. يوجد تقسيم حسب الحالة الفيزيائية والكيميائية لمادة البطارية. ينبغي النظر في هذه المسألة بمزيد من التفصيل.

بطاريات سيليكون

تعد خلايا السيليكون أكثر أنواع المحولات الكهروضوئية شيوعًا.

والسبب في ذلك هو انتشار وتوافر هذه المواد. في الوقت نفسه ، تعد تقنية الإنتاج معقدة للغاية ، حيث يكلف إنتاج العناصر مبالغ كبيرة ، مما يجبر الشركات المصنعة على البحث عن خيارات لخفض التكاليف.

حتى الآن ، يتم تحقيق ذلك فقط على حساب الكفاءة المنخفضة ، لكن المطورين يبحثون باستمرار عن طرق لتحسين جودة وأداء منتجاتهم. ضع في اعتبارك أنواع بطاريات السيليكون.

أحادي البلورية

العناصر الأكثر فعالية وتكلفة. يتم استخدام السيليكون عالي النقاء ، وقد تم تطوير تكنولوجيا الإنتاج الخاصة به في تصنيع أشباه الموصلات. العناصر عبارة عن أقسام رفيعة (300 ميكرومتر) من بلورة واحدة مزروعة خصيصًا لهذه المهمة. للهيكل البلوري شكل منتظم ، يتم توجيه الحبوب في اتجاه واحد. تكلفة المواد عالية ، الكفاءة 18-22٪. عمر الخدمة طويل جدًا ، على الأقل 30 عامًا.

متعدد البلورات

يتم الحصول على هذه العناصر عن طريق التبريد التدريجي للسيليكون المصهور.التي تتكون فيها الكريستالات. هيكل هذه المادة ليس له شكل منتظم ، والحبوب ليست متوازية وموجهة في اتجاهات مختلفة. الإنتاج أرخص بكثير ، لأن هذه التكنولوجيا تتطلب كهرباء أقل ، لكن كفاءة المنتج أقل - 12-18٪.

عديم الشكل

لا تُصنع البطاريات غير المتبلورة من السيليكون البلوري ، ولكن من السيليكون الهيدروجين (silane)، والذي يتم تطبيقه في طبقة رقيقة على المادة الأساسية. كفاءة هذه البطاريات منخفضة - 5-6٪ فقط ، لكن السعر هو الأقل أيضًا. في الوقت نفسه ، هناك بعض المزايا - معامل عالي للامتصاص البصري ، والقدرة على العمل في طقس غائم ، ومقاومة تشوه اللوحة.

هجين

الألواح الهجينة هي مزيج من الخلايا الكهروضوئية ومجمعات الطاقة الشمسية. الحقيقة هي أنه عند توليد الطاقة ، ترتفع درجة حرارة الألواح وتفقد الأداء.

تم استخدام تبريد الماء لتقليل التسخين. اتضح أن كمية الحرارة التي تتلقاها المياه من الخلايا الضوئية يمكن استخدامها للاحتياجات المنزلية أو لتدفئة المساحات.

هذه الألواح الشمسية جيدة لتوليد الطاقة وتدفئة المنزل. يدعي المصنعون أن كفاءة هذه الألواح عالية للغاية (يقول البعض 80٪) ، لكن هذه حيلة تسويقية شائعة ، مع الأخذ في الاعتبار استقرار المؤشرات كزيادة في الكفاءة.

هذا نوع آخر من المحولات الكهروضوئية ، والتي لا تُصنع على أساس السيليكون ، ولكن من عدة أغشية بوليمر مطوية في عبوات كثيفة وتؤدي وظائف مختلفة.. كفاءة هذه البطاريات أقل بحوالي أربع مرات من تلك الموجودة في السيليكون ، لكنها خفيفة ورخيصة نسبيًا في التصنيع ، ونتيجة لذلك ، أرخص في البيع. يُعتقد أن أجهزة البوليمر تتمتع بإمكانيات عالية وسيتم تطويرها بنشاط ، نظرًا لأن التكلفة المنخفضة وسرعة الإنتاج هما أهم مزايا المادة.

المستقبل ينتمي إلى مصادر الطاقة البديلة

يتزايد الطلب على الطاقة بما يتناسب مع سرعة تطوير التكنولوجيا. إذا كانت مصادر الطاقة البديلة اليوم غريبة وتستخدم فقط في حالة عدم وجود طرق أخرى مناسبة ، فبعد فترة من الوقت سيتغير الوضع جذريًا. الاعتماد على شركات توريد الموارد ليس هو الاحتمال الواعد ، مما يجبرنا على البحث عن خيارات أخرى أكثر استقلالية لتوفير السكن بالطاقة والتدفئة.

بمجرد ظهور معدات أرخص وأكثر إنتاجية ، سينتشر استخدام الألواح الشمسية على نطاق واسع.. سيكون الدافع لذلك هو الاكتظاظ السكاني في المناطق الوسطى ، ونقص السكن والعمل ، والحاجة إلى إعادة التوطين في مناطق نائية. إذا أصبحت معلمات الجهاز بحلول ذلك الوقت مستقرة تمامًا ، وانخفضت الأسعار إلى مستويات معقولة ، فسيصبح الطلب على الألواح الشمسية مرتفعًا للغاية.

مبدأ التشغيل

مبدأ تشغيل البطارية الشمسية. (اضغط للتكبير)

مبدأ تشغيل البطارية الشمسية بسيط للغاية. إنه تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تمتص المستقبلات الضوئية الموجودة على اللوحة ضوء الشمس ، مما يتسبب في تفريغ دقيق على سطح اللوحة.

إن قوة أحد هذه التفريغ الدقيق صغيرة جدًا ، لكن العديد من المستقبلات الضوئية الموجودة في منطقة البطارية قادرة على توليد وتجميع الكمية اللازمة من الكهرباء لتلبية احتياجات الإنسان.

يمكن تركيب الألواح الشمسية على أسطح المنازل:

• منازل خاصة
• مباني متعددة الطوابق
• مباني صناعية صغيرة
• أجنحة.
• الستائر.

شرط وضع الهيكل هو سقف مسطح أو مستوى آخر من مساحة كبيرة.

نصيحة الخبراء: يتم وضع وحدات تجميع الطاقة الشمسية في اتجاه الشمس

لذلك ، من المهم تثبيت الوحدة على الجانب الجنوبي أو الجنوبي الشرقي أثناء التثبيت.

فوائد نظام التسخين الشمسي

هناك عدة مزايا للألواح الشمسية للتدفئة المنزلية:

• يتم تزويد منزلك بالتدفئة اللازمة طوال العام. يمكنك أيضًا ضبط درجة الحرارة في المنزل وفقًا لتقديرك.
• الاستقلال التام عن الإسكان والخدمات المجتمعية. الآن ليس عليك دفع فواتير تدفئة ضخمة.
• الطاقة الشمسية هي احتياطي يمكن استخدامه لتلبية الاحتياجات المنزلية المختلفة.
• تتمتع هذه البطاريات بعمر تشغيلي جيد جدًا. نادرًا ما تفشل ، لذلك لا داعي للقلق بشأن إصلاح أو استبدال بعض المكونات.

هناك بعض الفروق الدقيقة التي يجب الانتباه إليها قبل اختيار هذا النظام. بعد كل شيء ، قد لا يكون مثل هذا النظام مناسبًا للجميع.

من نواح كثيرة ، تعتمد جودة نظام التدفئة هذا على جغرافية الإقامة. إذا كنت تعيش في منطقة لا تشرق فيها الشمس كل يوم ، فستكون هذه الأنظمة غير فعالة. عيب آخر لهذا النظام هو أن الألواح الشمسية باهظة الثمن. صحيح ، يجب ألا ننسى أن مثل هذا النظام سيدفع ثمنه بالكامل بمرور الوقت.

مدة سطوع الشمس في روسيا

من أجل إمداد المنزل بالقدر اللازم من الحرارة ، سوف يستغرق الأمر من 15 إلى 20 مترًا مربعًا. متر من مساحة الألواح الشمسية. يصدر المتر المربع الواحد بمعدل يصل إلى 120 واط.

من أجل الحصول على حوالي 500 كيلوواط من الحرارة شهريًا ، من الضروري أن يكون هناك حوالي 20 يومًا مشمسًا في الشهر.

الشرط الأساسي هو تركيب الألواح الشمسية على الجانب الجنوبي من السقف ، حيث تنتشر الحرارة بشكل كبير. من أجل أن تكون التدفئة الشمسية فعالة قدر الإمكان ، يجب أن تكون زاوية السقف حوالي 45 درجة. من المستحسن ألا تنمو الأشجار الطويلة بالقرب من المنزل ولا توجد أشياء أخرى يمكن أن تخلق ظلًا. يجب أن يتمتع نظام الجمالون في المنزل بالقوة والموثوقية اللازمتين.نظرًا لأن الألواح الشمسية ليست خفيفة تمامًا ، يجب توخي الحذر حتى لا تضر بالمبنى ولا تثير عمليات مدمرة. يزداد احتمال الانهيار في فصل الشتاء ، لأنه في هذا الوقت ، بالإضافة إلى البطاريات الثقيلة ، سوف يتراكم الثلج على السطح.

توضع الألواح الشمسية عادة على سطح المنزل.

على الرغم من أن الألواح الشمسية باهظة الثمن ، إلا أنها تكتسب شعبية متزايدة. يتم استخدامها حتى في الأماكن التي لا يكون فيها المناخ شديد الحرارة. يمكن أيضًا استخدام هذا النظام كتدفئة إضافية في المنزل. تكون هذه الأنظمة أكثر فاعلية خلال أشهر الصيف ، عندما تشرق الشمس كل يوم تقريبًا. ومع ذلك ، لا تنس أنه يجب تدفئة المنزل بشكل أساسي في أشهر الشتاء.

طرق استخدام الطاقة الشمسية

لا تنتمي طرق استخدام طاقة الأجرام السماوية إلى التقنيات المبتكرة ؛ فقد تم استخدام الحرارة الشمسية لفترة طويلة وبنجاح كبير. ومع ذلك ، فإن هذا ينطبق بشكل أساسي على أستراليا وبعض البلدان في أوروبا وأمريكا والمناطق الجنوبية ، حيث يمكن الحصول على الطاقة البديلة على مدار العام.

تعاني بعض المناطق الشمالية من نقص في الإشعاع الطبيعي ، لذلك يتم استخدامه كخيار إضافي أو احتياطي.

معرض الصور
صورة من
الألواح الشمسية هي إحدى الطرق للحصول عمليًا على طاقة مجانية ، يشعها الجسم السماوي مجانًا.

يُنصح بتركيب محطة طاقة شمسية مستقلة في المناطق التي بها عدد كبير من الأيام المشمسة ، والتي لا تتعلق بمتوسط ​​درجة الحرارة السنوية

يقع النظام الشمسي المستقل بشكل أساسي على أسطح المباني منخفضة الارتفاع وفي المناطق الخالية من الأشجار.

في فترة الصقيع ، توفر الأنظمة الشمسية الطاقة لتسخين الهواء أو البخار أو تسخين المياه ، وفي الصيف توفر الماء الساخن

محطات الطاقة الشمسية "خضراء" ، صديقة للبيئة ، قادرة على توليد أنواع الطاقة المتجددة باستمرار

حتى الآن ، تعتمد كفاءة محطات الطاقة الشمسية بشكل كبير على عدد الأيام المشمسة. إنها مربحة فقط في خطوط العرض الجنوبية. في الممر الأوسط وفي الشمال ، يمكن أن يكون بمثابة مصدر احتياطي فقط

ستكون الألواح الشمسية في جنوب بلدان رابطة الدول المستقلة قادرة على تزويد منزل ريفي بالكهرباء والماء الساخن والمبرد لدوائر التدفئة

تُحدث أنظمة الطاقة الشمسية ، حتى لو استخدمت كمصدر احتياطي للطاقة ، تأثيرًا اقتصاديًا مرتفعًا إلى حد ما ، مما يقلل العبء على الخيارات الرئيسية لتوليد الطاقة.

الاستخدام السلبي للطاقة الشمسية

خيار تركيب الألواح الشمسية

الموقع الأمثل للنظام الشمسي الخاص

موقع الألواح الشمسية على طول الأفاريز

النظام الشمسي على سطح مستو

محطة للطاقة الشمسية كمصدر احتياطي

تشغيل البطاريات في المناطق الجنوبية لبلدان رابطة الدول المستقلة

الفوائد الحقيقية للنظام الشمسي في القطاع الخاص

الوسطاء بين أشعة الشمس والآلية التي تولد الطاقة هم البطاريات أو المجمعات الشمسية ، والتي تختلف في كل من الغرض والتصميم.

تخزن البطاريات الطاقة من الشمس وتسمح باستخدامها لتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية. وهي عبارة عن ألواح بها خلايا ضوئية من جهة وآلية قفل من جهة أخرى. يمكنك تجربة البطارية وتجميعها بنفسك ، ولكن من الأسهل شراء العناصر الجاهزة - فالخيار واسع جدًا.

أنظمة الطاقة الشمسية (مجمعات الطاقة الشمسية) هي جزء من نظام التدفئة في المنزل.الصناديق الكبيرة المعزولة بالحرارة مع المبرد ، مثل البطاريات ، مثبتة على دروع مرتفعة تواجه الشمس ، أو منحدرات السقف.

من الخطأ افتراض أن جميع المناطق الشمالية على الإطلاق تتلقى حرارة طبيعية أقل بكثير من المناطق الجنوبية. لنفترض أن هناك أيامًا مشمسة في تشوكوتكا أو في وسط كندا أكثر بكثير مما هي عليه في بريطانيا العظمى الواقعة في الجنوب

لزيادة الكفاءة ، يتم وضع الألواح على آليات ديناميكية تشبه نظام التتبع - حيث تدور بعد حركة الشمس. تتم عملية تحويل الطاقة في أنابيب موجودة داخل الصناديق.

الفرق الرئيسي بين أنظمة الطاقة الشمسية والألواح الشمسية هو أن الأول يسخن المبرد ، بينما يقوم الأخير بتجميع الكهرباء. من الممكن تسخين الغرفة بمساعدة الخلايا الضوئية ، لكن مخططات الجهاز غير منطقية ومناسبة فقط لتلك المناطق التي يوجد فيها 200 يوم مشمس على الأقل في السنة.

مخطط نظام تدفئة مع مجمّع شمسي متصل بغلاية ومصدر احتياطي للكهرباء (على سبيل المثال ، غلاية غازية) يعمل بالوقود التقليدي (+)

أصناف

بالمعنى الواسع ، فإن مصطلح "البطارية الشمسية" يعني الجهاز الذي يسمح لك بتحويل الطاقة التي تشعها الشمس إلى شكل مناسب لغرض الاستخدام اللاحق في مجالات مختلفة من حياة الإنسان. يتم استخدام نوعين من الألواح الشمسية لتدفئة المنازل.

الخلايا الضوئية

غالبًا ما تسمى البطاريات من هذه الفئة بالمحولات ، حيث يتم تحويل طاقة الإشعاع الشمسي بمساعدتها إلى طاقة كهربائية. أصبح هذا التحول ممكنًا بسبب خصائص أشباه الموصلات.تتكون خلية الخلية الكهروضوئية من مادتين ، إحداهما بها فتحة توصيل ، والأخرى - إلكترونية.

الخلايا الضوئية

يتسبب تدفق الفوتونات التي يتكون منها ضوء الشمس في خروج الإلكترونات من مداراتها والهجرة عبر تقاطع Pn ، وهو في الواقع تيار كهربائي.

وفقًا لنوع المواد المستخدمة ، هناك ثلاثة أنواع من البطاريات الكهروضوئية: السيليكون والفيلم والمكثف.

السيليكون

أكثر من ثلاثة أرباع الألواح الشمسية المنتجة اليوم من هذا النوع. ويرجع ذلك إلى انتشار السيليكون في قشرة الأرض ، فضلاً عن حقيقة أن معظم التقنيات في إنتاج إلكترونيات أشباه الموصلات كانت تركز على العمل مع هذه المادة.

في المقابل ، تنقسم العناصر القائمة على السيليكون إلى نوعين:

• أحادي البلورية: أغلى خيار ، الكفاءة 19٪ - 24٪ ؛
• متعدد الكريستالات: أكثر بأسعار معقولة ، ولكن بكفاءة في حدود 14٪ - 18٪.

فيلم

في إنتاج الخلايا الضوئية لهذه المجموعة ، يتم استخدام أشباه الموصلات التي لها معامل امتصاص ضوء أعلى من السيليكون أحادي الكريستالات.

هذا جعل من الممكن تقليل سمك العناصر بترتيب من حيث الحجم ، مما كان له تأثير إيجابي على تكلفتها. يتم استخدام المواد التالية:

• الكادميوم تيلورايد (الكفاءة - 15٪ - 17٪) ؛
• السيليكون غير المتبلور (الكفاءة - 11٪ - 13٪).

مكثف

تتميز هذه البطاريات بهيكل متعدد الطبقات وتتميز بأعلى كفاءة - حوالي 44٪. المادة الرئيسية في إنتاجها هي زرنيخيد الغاليوم.

مجموعة كاملة من نظام التدفئة

يتكون نظام التسخين القائم على البطاريات الكهروضوئية من المكونات التالية:

• البطاريات نفسها
• البطارية؛
• جهاز التحكم: يتحكم في عملية شحن البطارية ؛
• العاكس: يحول التيار المباشر من البطارية أو المركب إلى تيار متناوب بجهد 220 فولت ؛
• مسخن أو غلاية ماء ساخن أو أي نوع آخر من السخانات الكهربائية.

نظام كهروضوئي مركب على الشبكة

تجميع الطاقة الشمسية

تتكون البطاريات من هذا الصنف من عدة أنابيب مطلية باللون الأسود يتم من خلالها ضخ سائل التبريد المتداول في نظام التدفئة. في الوقت نفسه ، تمتص بيئة العمل الطاقة الحرارية للإشعاع الشمسي دون أي تحويل. في معظم الحالات ، يتم استخدام خليط أساسه البروبيلين غليكول (له خصائص مضادة للتجمد) ، ولكن هناك أيضًا مجمعين موجهين للعمل مع الهواء. هذا الأخير ، بعد التسخين ، يتم تغذيته مباشرة في غرفة ساخنة.

تجميع الطاقة الشمسية

في أبسط أشكاله ، يسمى المجمع الشمسي المجمع المسطح. وهي مصنوعة على شكل صندوق مصنوع من الزجاج بطبقة داكنة ، والتي تلامس المبرد الذي يمر عبر الأنابيب. تحتوي مجمعات الفراغ على جهاز أكثر تعقيدًا. في مثل هذه البطاريات ، توضع الأنابيب التي تحتوي على سائل تبريد في علبة زجاجية مختومة يُضخ منها الهواء. وبالتالي ، فإن الأنابيب التي تحتوي على وسيط العمل محاطة بفراغ ، مما يحد من فقد الحرارة من ملامسة الهواء.

من الواضح أن تصنيع مجمعات الطاقة الشمسية يعتمد على تقنيات أبسط من إنتاج الخلايا الكهروضوئية. نتيجة لذلك ، فهي أيضًا أقل تكلفة. في نفس الوقت تصل كفاءة هذه التركيبات إلى 80٪ - 95٪.

مجموعة كاملة من النظام الشمسي

العناصر الرئيسية للنظام الشمسي (أنظمة البطاريات الشمسية للمنزل) هي:

• جامع الطاقة الشمسية
• مضخة الدوران (في الأنظمة ذات الدوران الطبيعي لسائل التبريد ، قد تكون غائبة ، لكنها غير فعالة) ؛
• وعاء به ماء يلعب دور تراكم الحرارة ؛
• دائرة تسخين المياه ، تتكون من أنابيب ومشعات.

مخطط تنفيذ نظام شمسي مع دعم تدفئة مع تخزين طاقة يومي

فوائد الألواح الشمسية

الميزة الأكثر أهمية للمحولات الكهروضوئية هي الاستقلال عن منظمات الموارد. يتم توليد الكهرباء بشكل مستقل تمامًا ، دون الاتصال بالشبكة. من الضروري فقط أن يكون لديك مصدر - ضوء الشمس ، في الليل لا يمكن للنظام العمل. وهناك فوائد أخرى أيضا:

• الحفاظ على البيئة. لا يؤثر النظام على البيئة بأي شكل من الأشكال ، ولا ينبعث منه أي مواد ضارة.
• عمر خدمة طويل. يمكن أن تعمل المعدات إلى أجل غير مسمى تقريبًا ، مع مراعاة الصيانة الدورية من قبل المتخصصين.
• عملية كاملة صامتة.
• إمكانية زيادة قوة النظام بإضافة وحدات جديدة.
• استرداد المعدات. يتم إرجاع سعر المجموعة تدريجيًا إلى المالك في شكل توفير في تكلفة الطاقة. بعد بضع سنوات ، بدأت المعدات بالفعل في جني الأرباح.
• التخفيض المستمر في تكلفة المجموعات. حجم إنتاج هذه المعدات كبير وهذا يسبب انخفاض في الأسعار. سيكون النظام الشمسي لمنزل يتم شراؤه بعد سنوات قليلة من الآن أرخص من النظام الذي تم شراؤه اليوم ، وهذا يغرس الثقة في تطوير التكنولوجيا وتوافر المعدات.

مجمعات الطاقة الشمسية الأنبوبية

يتم تجميع مجمعات الطاقة الشمسية الأنبوبية من أنابيب منفصلة يمر من خلالها الماء أو الغاز أو البخار. هذا هو أحد أنظمة الطاقة الشمسية من النوع المفتوح. ومع ذلك ، فإن المبرد محمي بالفعل بشكل أفضل من السلبية الخارجية. خاصة في التركيبات الفراغية ، مرتبة حسب مبدأ الترمس.

كل أنبوب متصل بالنظام بشكل منفصل ، بالتوازي مع بعضهما البعض. إذا فشل أحد الأنبوبين ، فمن السهل استبداله بأنبوب جديد. يمكن تجميع الهيكل بالكامل مباشرة على سطح المبنى ، مما يسهل التثبيت بشكل كبير.

المجمع الأنبوبي له هيكل معياري. العنصر الرئيسي هو أنبوب مفرغ ، يختلف عدد الأنابيب من 18 إلى 30 ، مما يسمح لك بتحديد قوة النظام بدقة

تكمن ميزة إضافية كبيرة للمجمعات الشمسية الأنبوبية في الشكل الأسطواني للعناصر الرئيسية ، وبفضل ذلك يتم التقاط الإشعاع الشمسي طوال اليوم دون استخدام أنظمة باهظة الثمن لتتبع حركة النجم.

يخلق طلاء خاص متعدد الطبقات نوعًا من المصيدة الضوئية لأشعة الشمس. يُظهر الرسم التخطيطي جزئيًا الجدار الخارجي للقارورة المفرغة مما يعكس الأشعة على جدران القارورة الداخلية

وفقًا لتصميم الأنابيب ، يتم تمييز مجمعات الطاقة الشمسية المحورية والقلم.

الأنبوب المحوري هو وعاء ديور أو ترمس مألوف. إنها مصنوعة من قوارير يتم ضخ الهواء بينهما. السطح الداخلي للقارورة الداخلية مطلي بطبقة انتقائية عالية تمتص الطاقة الشمسية بشكل فعال.

مع شكل أسطواني للأنبوب ، تسقط أشعة الشمس دائمًا بشكل عمودي على السطح

يتم نقل الطاقة الحرارية من الطبقة الانتقائية الداخلية إلى أنبوب حراري أو مبادل حراري داخلي مصنوع من ألواح الألمنيوم. في هذه المرحلة ، تحدث خسائر غير مرغوب فيها للحرارة.

أنبوب الريش عبارة عن أسطوانة زجاجية مع ماص للريش يتم إدخاله بالداخل.

حصل النظام على اسمه من جهاز امتصاص الريش ، والذي يلتف بإحكام حول قناة حرارية مصنوعة من معدن موصل للحرارة.

لعزل حراري جيد ، يتم ضخ الهواء من الأنبوب. يحدث انتقال الحرارة من جهاز الامتصاص دون خسارة ، وبالتالي فإن كفاءة أنابيب الريش أعلى.

الأنبوب الحراري عبارة عن حاوية مغلقة بها سائل متطاير.

نظرًا لأن السائل المتطاير يتدفق بشكل طبيعي إلى قاع الأنبوب الحراري ، فإن الحد الأدنى لزاوية الميل هو 20 درجة

يوجد داخل الأنبوب الحراري سائل متطاير يمتص الحرارة من الجدار الداخلي للقارورة أو من ماص الريش. تحت تأثير درجة الحرارة ، يغلي السائل ويرتفع في شكل بخار. بعد إطلاق الحرارة للتسخين أو مبرد الماء الساخن ، يتكثف البخار في سائل ويتدفق إلى أسفل.

غالبًا ما يستخدم الماء عند ضغط منخفض كسائل متطاير.

يستخدم نظام التدفق المباشر أنبوبًا على شكل حرف U يتم من خلاله تدوير الماء أو مبرد نظام التسخين.

تم تصميم نصف الأنبوب على شكل حرف U لمبرد بارد ، بينما يأخذ الثاني الأنبوب المسخن. عند التسخين ، يتمدد المبرد ويدخل إلى خزان التخزين ، مما يوفر دورانًا طبيعيًا. كما هو الحال مع أنظمة الأنابيب الحرارية ، يجب ألا تقل زاوية الميل عن 20 درجة.

مع اتصال التدفق المباشر ، لا يمكن أن يكون الضغط في النظام مرتفعًا ، نظرًا لوجود فراغ تقني داخل القارورة

تعتبر أنظمة التدفق المباشر أكثر كفاءة لأنها تسخن المبرد على الفور.

إذا تم التخطيط لاستخدام أنظمة تجميع الطاقة الشمسية على مدار السنة ، فسيتم ضخ الانتفريدات الخاصة فيها.

إيجابيات وسلبيات المجمعات الأنبوبية

استخدام المجمعات الشمسية الأنبوبية له عدد من المزايا والعيوب. يتكون تصميم المجمع الشمسي الأنبوبي من نفس العناصر التي يسهل استبدالها نسبيًا.

مزايا:

• فقدان الحرارة المنخفضة
• القدرة على العمل في درجات حرارة تصل إلى -30 درجة مئوية ؛
• أداء فعال طوال ساعات النهار ؛
• أداء جيد في المناطق ذات المناخ المعتدل والبارد ؛
• انخفاض انحراف القذيفه بفعل الهواء ، تبرره قدرة الأنظمة الأنبوبية على تمرير الكتل الهوائية من خلالها ؛
• إمكانية إنتاج درجة حرارة عالية للمبرد.

من الناحية الهيكلية ، يكون للهيكل الأنبوبي سطح فتحة محدود. لها العيوب التالية:

• غير قادر على التنظيف الذاتي من الثلج والجليد والصقيع ؛
• غالي السعر.

على الرغم من التكلفة المرتفعة في البداية ، فإن الجامعين الأنبوبيين يدفعون لأنفسهم بشكل أسرع. لديهم عمر خدمة طويل.

المجمعات الأنبوبية هي أنظمة حرارية شمسية من النوع المفتوح ، وبالتالي فهي غير مناسبة للاستخدام على مدار العام في أنظمة التدفئة.

أنواع الألواح الشمسية

هناك أنواع مختلفة من المحولات الكهروضوئية. علاوة على ذلك ، تختلف المواد التي صنعت منها والتكنولوجيا. كل هذه العوامل تؤثر بشكل مباشر على أداء هذه المحولات. تبلغ كفاءة بعض الخلايا الشمسية 5-7٪ ، وتظهر أكثر التطورات الحديثة نجاحًا 44٪ أو أكثر. من الواضح أن المسافة من التطوير إلى الاستخدام المنزلي كبيرة ، من حيث الوقت والمال. لكن يمكنك تخيل ما ينتظرنا في المستقبل القريب. يتم استخدام المعادن الأرضية النادرة الأخرى للحصول على أداء أفضل ، ولكن مع الأداء المحسن ، لدينا زيادة مناسبة في الأسعار. متوسط ​​أداء محولات الطاقة الشمسية الرخيصة نسبيًا هو 20-25٪.

وحدات السيليكون الشمسية هي الأكثر استخدامًا

خلايا السيليكون الشمسية الأكثر شيوعًا. هذا أشباه الموصلات غير مكلفة ، وقد تم إتقان إنتاجه لفترة طويلة. لكن ليس لديهم أعلى كفاءة - نفس 20-25 ٪.لذلك ، مع كل التنوع ، يتم استخدام ثلاثة أنواع من محولات الطاقة الشمسية بشكل أساسي اليوم:

• أرخص بطاريات الأغشية الرقيقة. إنها طبقة رقيقة من السيليكون على المادة الحاملة. طبقة السيليكون مغطاة بفيلم واقي. وتتمثل ميزة هذه العناصر في أنها تعمل حتى في الضوء المنتشر ، وبالتالي يمكن تثبيتها حتى على جدران المباني. سلبيات - كفاءة منخفضة من 7-10 ٪ ، وعلى الرغم من الطبقة الواقية ، التدهور التدريجي لطبقة السيليكون. ومع ذلك ، من خلال احتلال مساحة كبيرة ، يمكنك الحصول على الكهرباء حتى في الطقس الغائم.
• تتكون الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات من السيليكون المصهور ، وتبريده ببطء. يمكن تمييز هذه العناصر بلونها الأزرق الفاتح. تتمتع هذه الألواح الشمسية بأفضل إنتاجية: تبلغ الكفاءة 17-20٪ ، لكنها غير فعالة في الضوء المنتشر.
• أغلى من الثالوث كله ، ولكن في نفس الوقت واسع الانتشار ، هي الألواح الشمسية أحادية البلورة. يتم الحصول عليها عن طريق تقسيم بلورة سيليكون واحدة إلى رقائق ولها خصائص هندسية بزوايا مشطوفة. هذه العناصر لها كفاءة من 20٪ إلى 25٪.

الآن ، عندما ترى النقوش "لوح شمسي أحادي" أو "لوح شمسي متعدد الكريستالات" ، ستفهم أننا نتحدث عن طريقة لإنتاج بلورات السيليكون. ستعرف أيضًا مدى الفعالية التي يمكن أن تتوقعها منهم.

بطارية مع محولات أحادية