Flexibilní solární panely: přehled typických konstrukcí, jejich vlastností a specifik připojení

Solární energie je jedním z nejperspektivnějších a rychle se rozvíjejících alternativních zdrojů elektřiny. Je to neomezený zdroj, který lze využívat kdekoli na planetě, aniž by znečišťoval životní prostředí. Souhlasíte, nebylo by špatné pořídit si vlastní alternativní zdroj elektrické energie.

Ukazuje se, že nyní lze solární energii přeměňovat na elektřinu přímo doma. Namísto těžkopádných a křehkých rámových panelů se stále častěji používají flexibilní solární panely. Jak to ale realizovat v praxi?

Pomůžeme vám porozumět konstrukci flexibilních solárních panelů a principu jejich fungování. Užitečná doporučení pro výběr a montáž konstrukcí jsou uvedena v našem článku. A pro snadnější vnímání informací článek obsahuje tematické fotografie a videa.

Co jsou solární panely?

Abychom pochopili, zda jsou pro vás flexibilní panely vhodné k získávání elektřiny, je třeba se seznámit s teorií.

Co je solární panel, čím se konstrukce flexibilních modelů liší od ostatních? A také je velmi důležité ještě před nákupem zjistit výhody a nevýhody právě tohoto typu solárních článků.

Konstrukce a principy fungování flexibilních panelů

Princip fungování solárního panelu je založen na takovém pojmu, jako je fotovoltaika. Světlo, jak známo, lze chápat jako vlnění i jako proud částic – fotonů. Schopnost přeměňovat energii fotonů na elektřinu je právě fotovoltaika.

První prototypy moderních solárních panelů byly vynalezeny již v 50. letech. Od té doby se výrazně změnily jak vzhledově, tak i principem fungování. Fotoelektrický efekt byl umožněn díky použití polovodičů

Polovodič je materiál, který má zvláštní strukturu atomu. Polovodič typu n má přebytečné elektrony, zatímco atomy polovodiče typu p jich mají nedostatek. K sestavení fotoelektrického článku se spojují dva typy materiálů a vytvářejí dvouvrstvou konstrukci.

Jednotlivé fotovoltaické články se spojují do panelů. Panely mohou být pevné, v odolném kovovém rámu. V současnosti je trendem odlehčování konstrukce fotovoltaických panelů. Oblibu získávají flexibilní a lehké solární články.

Princip činnosti solárního panelu lze popsat takto:

1. Sluneční světlo dopadá na povrch fotovoltaického článku ze strany n-vrstvy.
2. Fotony se srážejí s atomy polovodiče a "vyrážejí" přebytečné elektrony.
3. Volné elektrony se pohybují směrem k p-vrstvě a dostávají se do atomů s nedostatkem částic.
4. V důsledku toho horní vrstva funguje jako katoda a spodní jako anoda.
5. Vytváří se stejnosměrný proud, kterým lze snadno nabít baterii.

Jako polovodič se používá křemík, selen a mnoho dalších, dražších materiálů.

Stejnosměrný proud získaný ze solárního panelu musí být přeměněn na střídavý, protože většina elektrických spotřebičů pracuje právě na něm.

U flexibilních fóliových solárních panelů se používá také polymerový nástřik s hliníkovými vodiči. Tato konstrukce činí panely překvapivě tenkými a lehkými.

Tato technologie se teprve začíná rozvíjet, ale o tom, že má velký potenciál, není pochyb. My se však zaměříme na flexibilní panely v širším smyslu tohoto pojmu.

Podrobnější informace o principech fungování solárních baterií si můžete přečíst po kliknutí na odkaz.

Výhody flexibilních solárních článků

Výhody flexibilních solárních panelů činí tento způsob výroby elektřiny jedním z nejperspektivnějších:

• hmotnost;
• velikost;
• pružnost;
• výkonnost;
• univerzálnost;
• úspornost;
• ekologičnost;
• jednoduchost provozu.

Geometrické a fyzické parametry panelů, jako je rozměr a hmotnost, mají velký význam, protože k zajištění elektřiny pro celý obytný dům bude potřeba velké množství panelů, a při použití těžkých modelů může vzniknout potřeba zesílit konstrukci budovy, což výrazně zvýší náklady na instalaci.

Lehké a kompaktní flexibilní prvky nemohou výrazně ovlivnit rozložení zatížení na nosnou konstrukci budovy. Nepředstavují žádné nebezpečí pro střešní krytinu.

Výkonnost křemíkových baterií je poměrně vysoká. Posoudit účinnost je v tomto případě obtížné, polovodičové panely dokáží přeměnit světlo na elektřinu v průměru na 20 %.

To znamená, že pokud bude výkon slunečního záření 200 W, získá se asi 40 W elektřiny.

Flexibilní amorfní solární panely jsou mnohem tolerantnější k zataženému počasí než běžné pevné konstrukce na bázi křemíku.

Pro srovnání, standardní solární baterie je v zataženém počasí schopna pracovat pouze na 10 % svého výkonu, zatímco flexibilní panel vydává asi 50 % jmenovitých hodnot.

Flexibilita solární baterie umožňuje vybavit jí střechy s nerovným povrchem, taškové střechy, krytiny složitého tvaru. Přitom jsou dostatečně univerzální, vhodné pro instalaci na střechu nebo fasádu budovy.

Sluneční světlo je bezplatný a neomezený zdroj. To je jeho nesporná výhoda, v čemž se projevuje bezpodmínečná úspornost solárních panelů.

Kromě toho je tento způsob výroby energie zcela ekologicky čistý, nijak neovlivňuje stav životního prostředí a neškodí mu. Navíc tím, že lidstvo opouští populární alternativu sluneční energie – tepelné elektrárny, snižuje úroveň znečištění ovzduší.

Nevýhody solárních panelů flexibilního typu

Nevýhod flexibilních solárních panelů je také dost. Zaprvé, tato technologie se teprve vyvíjí a ještě nedosáhla vrcholu svých možností. Z hlediska výkonnosti flexibilní amorfní baterie zaostávají za pevnými poly- nebo monokrystalickými.

Konstrukce a princip činnosti flexibilních panelů jsou poměrně složité, ale používat je bude umět každý. Stačí správně nainstalovat a připojit zařízení.

Za druhé, tenká fólie a minimální vrstva nánosu poměrně rychle selhávají. Záruční doba provozu těchto panelů je asi 3 roky.

Poté začnou fotovoltaické články postupně selhávat a vyžadovat výměnu.

Potěšující je skutečnost, že se toto odvětví rychle rozvíjí a již se objevují odolnější a výkonnější exempláře flexibilních solárních panelů na bázi amorfního křemíku.

Další nevýhody jsou společné všem typům solárních baterií:

• doba návratnosti;
• vysoká cena;
• velké množství drahého zařízení kromě samotných baterií;
• závislost na povětrnostních podmínkách.

Flexibilní panel o výkonu asi 150 W stojí přibližně 8 000 Kč nebo více, v závislosti na výrobci. 20 baterií, sada akumulátorů a další vybavení budou stát pěkný peníz. Vzhledem k ceně 1 kWh elektřiny bude návratnost systému trvat déle než jeden rok.

Kde a jak se využívá solární energie?

Flexibilní panely se používají v různých oblastech. Než začnete sestavovat projekt energetického zásobování domu pomocí těchto solárních baterií, zjistěte, kde se používají a jaké jsou specifika jejich použití v našem klimatu.

Oblast použití solárních panelů

Použití flexibilních solárních baterií je velmi široké. S úspěchem se používají v elektronice, elektrifikaci budov, automobilovém a leteckém průmyslu a na kosmických objektech.

Ve stavebnictví se takové panely používají k zajištění elektřiny pro obytné a průmyslové budovy.

Sluneční energie může být jediným zdrojem elektřiny, nebo může duplikovat tradiční schéma napájení, aby dům v případě nedostatečné účinnosti v určitém období nezůstal bez proudu.

Přenosné nabíječky na bázi flexibilních solárních článků jsou dostupné každému a prodávají se všude. Velké flexibilní turistické panely pro získávání elektřiny v jakémkoli koutě světa jsou mezi cestovateli velmi oblíbené.

Velmi neobvyklý, ale praktický nápad – použít jako základ pro flexibilní baterie silniční povrch. Speciální prvky jsou chráněny proti nárazům a nebojí se velkého zatížení.

Flexibilní baterie jsou dobré také tím, že je lze použít prakticky v jakékoli situaci. Lze je bez problémů umístit na střechu auta nebo trup jachty.

Tento nápad již byl realizován. „Sluneční“ silnice zásobuje energií okolní vesnice, aniž by zabírala jediný metr půdy navíc.

Zvláštnosti použití flexibilních amorfních panelů

Ti, kdo plánují začít používat flexibilní solární panely jako zdroj elektřiny pro svůj domov, by měli znát zvláštnosti jejich provozu.

Solární panely s flexibilním kovovým základem nacházejí uplatnění tam, kde jsou na odolnost proti opotřebení mini-elektrických stanic kladeny zvýšené požadavky:

Především uživatele trápí otázka, co dělat v zimě, kdy je den krátký a elektřiny nebude dostatek na provoz všech spotřebičů?

Ano, při zataženém počasí a krátkém dni se výkon panelů snižuje. Je dobře, pokud existuje alternativa v podobě možnosti přepnutí na centralizované zásobování elektřinou. Pokud ne, je třeba se zásobit akumulátory a nabíjet je v těch dnech, kdy je příznivé počasí.

Zajímavou vlastností solárních panelů je, že při zahřívání fotoelementu jeho účinnost výrazně klesá.

V letních vedrech se panely rozpálí, ale pracují hůře. V zimě, za slunečného dne, jsou fotoelementy schopny zachytit větší množství světla a přeměnit jej na energii.

Počet jasných dnů v roce závisí na regionu. Samozřejmě na jihu je použití flexibilních panelů racionálnější, protože tam slunce svítí déle a častěji.

Protože během dne Země mění svou polohu vůči Slunci, je lepší panely umístit univerzálně – tedy na jižní stranu pod úhlem asi 35–40 stupňů. Tato poloha bude vhodná jak v ranních a večerních hodinách, tak v poledne.

Návod k montáži solárních panelů na střechu

Pokud jste se rozhodli, že flexibilní solární panely na bázi amorfního křemíku jsou tím, co potřebujete k zajištění elektřiny pro rodinný dům, pusťte se do plánování prací.

Vyberte vhodné vybavení a odhadněte přibližný počet panelů. Poté se seznamte s pravidly montáže a následné údržby solárních článků.

Ale pamatujte, že použití tradičních křemíkových poly- a monokrystalických analogů je zatím mnohem produktivnější.

Krok #1. Výpočet počtu panelů

Jakékoli práce začínají projektem. Pro návrh je třeba provést potřebné výpočty, a to:

• denní spotřeba elektrické energie;
• celkový potřebný výkon fotovoltaických článků;
• kapacita baterií;
• počet panelů.

Nejjednodušší je spočítat spotřebu elektřiny. K tomu je třeba zohlednit naprosto všechny elektrické spotřebiče, které používáte nebo teoreticky můžete používat.

Jednoduchý příklad:

• lednička – 200 W;
• počítač – 300 W;
• televizor – 150 W;
• úsporné žárovky – 5 kusů po 20 W.

Výkon každého spotřebiče je vždy uveden v jeho dokumentaci nebo na těle. Po sečtení všech údajů dostaneme 750 W. Na základě této hodnoty se vybírá střídač – zařízení, které přeměňuje stejnosměrný proud na střídavý s požadovanou frekvencí.

Určitě udělejte malou rezervu a vyberte střídač o 0,5 kW výkonnější, než je vypočtená hodnota. To znamená, že pro celkový výkon 0,75 kW postačí zařízení o výkonu alespoň 1,25 kW.

Pro správné zapojení se solární panely připojují k bateriím přes regulátor. Nezaměňujte kontakty – plus k plusu, mínus k mínusu. Z baterie proud směřuje do střídače a poté k elektrickým spotřebičům.

Poté je třeba vybrat akumulátorové baterie. Kapacita baterie (například 200 Ah) udává, jaký proud bude dodáván při daném napětí po dobu jedné hodiny.

Potřebnou kapacitu lze vypočítat vydělením celkového výkonu spotřebičů výstupním napětím solárního panelu. V našem příkladu používáme 12voltové baterie. 750 / 12 = 62,5 Ah.

Ale tento vzorec není úplně správný, protože většinu baterií nelze vybíjet na 0. Existuje určité omezení, například 40 %. Pokud úroveň nabití klesne pod tuto hodnotu, výrazně to ovlivní životnost a kvalitu provozu baterie.

Tento ukazatel je také třeba zahrnout do vzorce:

750 W / (12 V × 0,4) = 156,25 Ah.

K dosažení takové kapacity je možné do systému zkombinovat skupinu 2 baterií po 100 Ah každá.

Počet panelů se vypočítává na základě výkonu zvoleného modelu a regionu, kde budou instalovány. Význam regionu je obtížné přecenit. Ideálně je třeba najít hodnoty denní úrovně sluneční radiace pro vaši lokalitu. Pro spolehlivost se bere minimální hodnota za rok, přibližně na konci prosince.

Schematicky lze úroveň insolace v různých regionech znázornit takto. Číselné hodnoty lze nalézt ve specializovaných příručkách nebo na internetu.

Vynásobením tohoto ukazatele počtem kalendářních dnů v měsíci získáme počet kilowatthodin, který připadá na 1 m2 flexibilního solárního panelu za prosinec. Například v Moskvě je to 0,33×31=10,23 kWh/m2, a v Soči – 1,25×31=38,75 kWh/m2. Tento ukazatel se nazývá počet špičkových hodin.

Poté z podmíněných maximálních 0,75 kW spotřebovaných všemi spotřebiči současně vypočítáme průměrnou měsíční spotřebu – asi 25 kWh. Za měsíc by naše flexibilní panely měly vyrobit nejméně 25 000 Wh, lépe však s malou rezervou zaokrouhlit na 30 kWh.

V důsledku toho by na 1 špičkovou hodinu v Moskvě mělo připadnout 30/10,23 = 2,93 kW. Pokud mají vybrané panely výkon 150 W, pak není těžké spočítat jejich počet: 2,93/0,15 = 20 kusů.

Po těchto jednoduchých výpočtech si budete moci vybrat vhodný invertor, regulátor, akumulátor a samotné flexibilní fotovoltaické panely v potřebném počtu.

Krok #2. Pravidla montáže

Instalaci flexibilních solárních prvků můžete provést sami.

K tomu je třeba rozhodnout, kde přesně své panely umístíte:

• na střeše budovy;
• na fasádě domu;
• na samostatně stojící konstrukci;
• kombinované schéma.

Nejpopulárnější variantou je umístění na střechu. Pokud to tvar nebo konfigurace střechy neumožňuje, je lepší postavit dodatečný rám, na který panely umístit. Je to nákladnější, ale pokud je střecha zastíněná nebo obtížně přístupná, stává se tato varianta racionální.

Umístění na fasádě se používá, když na střeše není dostatek místa. Panely se mohou stát součástí designového záměru a plnit roli dekorace domu.

Flexibilní solární fotovoltaické prvky mají na spodní straně lepkavou pryskyřičnou vrstvu.

Stačí odstranit ochrannou fólii a panel přilepit na zvolené místo. Samozřejmě je třeba před montáží povrch očistit a umýt.

Není potřeba žádné specializované nářadí pro montáž. Hlavní je dbát na svou bezpečnost při práci na střeše. Rovněž je velmi důležité dodržovat schéma zapojení zařízení a neporušit posloupnost.

Na jedné straně má modul solárního panelu 2 vyvedené kabely. Každý panel je umístěn tak, aby tyto vodiče bylo možné později spojit jednou sběrnicí pro sériové připojení.

Také doporučujeme přečíst náš další materiál, kde jsou podrobně popsány montážní schémata a způsoby připojení solárních panelů. Více – zde.

Krok #3. Údržba systému po instalaci

Po instalaci flexibilních solárních článků se o ně budete muset neustále starat a sledovat je, jinak může jejich účinnost prudce klesnout. Hlavní je udržovat panely v čistotě. Prach, špína, ptačí trus – všechny tyto faktory snižují výkon systému, protože omezují absorpci slunečního světla fotovoltaickými články.

Solární panely je třeba čistit podle potřeby při znečištění. Právě proto se nedoporučuje umisťovat je na těžko přístupná místa na složité střeše.

Pokud váš systém nemůžete obsluhovat sami, vždy můžete najít dodavatele s odpovídající technikou a vybavením. Samozřejmě to bude stát více.

Solární panely na bázi amorfního křemíku, stejně jako tuhé analogy, lze mýt běžnou vlhkou houbou nebo utěrkou z mikrovlákna. Panel se nebojí vody (koneckonců se jedná o zařízení instalované venku), pokud je budete pravidelně mýt, vydrží déle.

Dalším problémem, aktuálním pro naše regiony, je sníh. V zimě jsou panely zasypány sněhem a přestávají fungovat. Sníh je nutné neustále odstraňovat, ale ne příliš hrubě, jinak můžete poškodit samotné zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Videoklipy a recenze, ve kterých jsou zkoumány flexibilní panely populárních výrobců, vám pomohou vybrat správně. Uvidíte, jak bude váš dům vypadat po montáži zařízení, odborníci vám pomohou vybrat potřebný počet panelů a prozkoumají pravidla instalace.

Jak jsou flexibilní solární panely uspořádány a z čeho se vyrábějí:

Flexibilní panel lze instalovat i v bytě na fasádě výškové budovy, proč ne:

Ještě něco o výrobě a výhodách flexibilních článků:

Solární panely umožňují stát se energeticky nezávislými, nesledovat ceny benzínu a energií. Pokud jednou investujete určitou částku, budete moci neomezeně spotřebovávat energii pro používání domácích spotřebičů, vytápění domu a nabíjení baterie elektromobilu. Stále více lidí přechází na alternativní energii, protože v ní je budoucnost.

Pokud máte potřebné znalosti nebo zkušenosti s tématem našeho článku, podělte se o ně prosím s našimi čtenáři. A možná jste si sami instalovali solární panely? Povězte, jak jste to dělali vy. Své komentáře můžete doplnit fotografiemi.