Modul de functionare al celulelor fotovoltaice

Attention: open in a new window. PDFPrintE-mail

PANOUL SOLAR FOTOVOLTAIC

Un panou solar fotovoltaic transforma energia solara generata de razele soarelui in energie electrica. Componentele cele mai importante ale unui panou solar sunt celulele solare.

Panourile solare pot fi utilizate "on-grid", adica direct legate la consumatori si la panoul electric pentru a livra electricitate in reteaua publica, fie conectate la baterii pentru stocarea electricitatii si folosirea ulterioara a acesteia.

 Putem spune ca panourile solare sunt generatoare de curent constinuu alimentate de energia solara. In momentul in care fotonii ciocnesc celula fotovoltaica, acestea cedeaza electroni in structura cristalina si ii forteaza printr-un circuit extern precum bateriile sau sarcina de curent continuu. Electronii revin la polul opus al celulei solare si intregul proces este repetat. Tensiunea de iesire a unei singure celule solare cristaline este in jur de 0,5V la un curent direct proportional cu suprafata celulei (aproximativ 7A la o suprafata de aproximativ 39 cm2).  De regula, pentru a obtine tensiuni de 12V (17V la varf), sunt inseriate cate 30-36 celule fotovoltaice intr-un panou solar. Apoi, panourile solare pot fi legate in serie sau paralel pentru a obtine astfel matrici solare pentru incarcarea bateriilor de 12, 24 sau 48V.


Panouri solare fotovoltaice Kyocera

Panourile solare, ca toate produse electrice, sunt si ele caracterizate de anumiti parametri precum tensiunea in gol, curentul la scurt circuit s.a.s.m.d. Pentru indeplinirea conditiilor de ptroducere a electricitatii, celulele fotovoltaice se asambleaza sub forma panourilor solare, ceea ce asigura:

  • protectie transparenta impotriva radiatiilor si intemperiilor
  • legaturi electrice robuste
  • protectia celulelor solare rigide de actiuni mecanice
  • protectia celulelor solare si a legaturilor electrice de umiditate
  • asigurare unei raciri corespunzatoare a celulelor solare
  • protectia impotriva atingerii a elementelor componente conducatoare de electricitate
  • posibilitatea manipularii si montarii usoare

Exista diferite moduri si variante pentru construirea modulelor solare. Mai jos vom descrie etapele construirii unuia dintre cele mai raspandite modele in momentul de fata.

Componentele Panoului Solar:

  • Un ecran protector (de cele mai multe ori geam securizat monostrat) pe fata expusa la soare
  • Un strat transparent din material plastic (etilen vinil acetat, EVA sau cauciuc siliconic) in care se fixeaza celulele solare
  • Celule solare monocristaline sau policristaline conectate intre ele prin benzi de cositor
  • Caserarea fetei posterioare a panoului cu o folie stratificata din material plastic rezistent la intemperii ( fluorura de poliviniliden sau tedlar ) si Poliester
  • Priza de conectare prevazuta cu dioda de protectie, respectiv dioda de scurtcircuitare (vezi mai jos) si racord
  • O rama din profil de aluminiu pentru protejarea geamului la transport, manipulare si montare, pentru fixare si rigidizarea legaturi.

Etapele fabricarii panoului solar

Fabricarea incepe intotdeauna de la partea activa expusa la soare. Pentru aceasta se curata si se trateaza un geam de marime corespunzatoare. Pe acesta se aseaza un strat de folie de etilen vinil acetat, EVA, adaptat profilului celulelor solare utilizate. Celulele solare vor fi legate cu ajutorul benzilor de cositor in grupe (siruri), care mai apoi se aseaza pe folia de EVA, dupa care se face conectarea grupelor intre ele si racordarea la priza de legatura prin lipire. In final, totul se acopera cu o folie EVA si peste aceasta o folie tedlar. Pasul urmator consta in laminarea panoului in vacuum la 150 °C. In urma laminarii, din folia EVA plastifiata, prin polimerizare, se va obtine un strat de material plastic ce nu se va mai topi si in care celulele solare sunt bine incastrate si lipite strans de geam si folia de tedlar. Dupa procesul de laminare, marginile se vor debavura si se va fixa priza de conectare, in care se vor monta diodele de bypass. Totul se prevede cu o rama metalica, se masoara caracteristicile si se sorteaza dupa parametrii electrici, dupa care se impacheteaza.

Caracteristici technice

Parametrii unui panou solar se stabilesc, la fel ca si cei pentru celule solare, pentru conditii de test standard.

Prescurtari ale termenilor mai des utilizati

  • SC: Short Circuit - Scurtcircuit
  • OC: Open Circuit – Mers in gol
  • MPP: Maximum Power Point – Punctul de putere maxima
  • Tensiunea de mers in gol UOC
  • Curent de scurtcircuit ISC
  • Tensiunea in punctul optim de functionare UMPP
  • Curentul in punctual de putere maxima IMPP
  • Putere maxima PMPP
  • Factor de umplere FF
  • Coeficient de modificare a puterii cu temperatura celulei
  • Randamentul celulei solare

INCARCATORUL SOLAR

Incarcatorul solar se monteaza in circuitul sistemului solar, intre panoul solar fotovoltaic si baterie. Incarcatorul solar asigura o incarcare eficienta a bateriei, pe care o si protejeaza impotriva descarcarii profunde si scurtcircuitelor, protejand in acelasi timp si panoul solar impotriva unui eventual scurtcircuit. Incarcarea bateriei este realizata prin metoda PWM (Pulse Width Modulation = Modulare a Duratei de Impuls). Bateria este incarcata folosind un tren continuu de impulsuri de curent electric, impulsuri a caror durata este modificata automat de incarcator in functie de gradul de incarcare a bateriei. Modul de functionare a unui incarcator solar este exemplificat prin figura de mai jos:

 

 

 

 

 

INVERTORUL

Invertorul este utilizat intr-un sistem solar pentru a obtine o tensiune utila de 230V, folosind ca sursa de alimentare bateria, incarcata in prealabil de panoul solar, prin intermediul incarcatorului solar. Tensiunea de 12 volti a bateriei este convertita in 230 V de catre acest aparat. Printre facilitatile pe care le pot avea invertoarele se numara: protectie la scurt-circuit pe intrare si iesire, protectie la suprasarcina si supraincalzire, protectie la supravoltare si subvoltare, afisarea puterii consumate si a tensiunii bateriei etc. Invertoarele au ca si caracteristica principala puterea nominala, care reprezinta consumul maxim admis la iesirea de 230 V. O alta caracteristica importanta a unui invertor este forma undei de iesire. Astfel, exista invertoare cu unda sinusoidala pura sau cu unda sinusoidala modificata. Invertoarele cu unda sinusoidala modificata sunt mai accesibile ca pret, dar nu se preteaza la echipamente electrice sau electronice care folosesc motoare alimentate direct la 230 V, pentru care se utilizeaza invertoare cu unda sinusoidala pura. Modul de conectare al unui invertor intr-un sistem solar este exemplificat prin figura urmatoare :

 

 

;
;
;
;
;
;
;
;
Comments (0)