Painéis solares flexíveis: visão geral dos projetos típicos, suas características e recursos de conexão

A energia solar é uma das fontes alternativas de eletricidade mais promissoras e em rápido desenvolvimento.Este é um recurso ilimitado que pode ser utilizado em qualquer lugar do planeta sem poluir o meio ambiente. Concordo, seria bom ter sua própria fonte alternativa de eletricidade.

Acontece que agora você pode converter energia solar em eletricidade em casa. Em vez de painéis de estrutura volumosos e frágeis, são cada vez mais utilizados painéis solares flexíveis. Mas como isso pode ser implementado na prática?

Ajudaremos você a entender a estrutura dos painéis solares flexíveis e o princípio de seu funcionamento. Recomendações úteis para a seleção e instalação de estruturas são apresentadas em nosso artigo. E para facilitar a percepção das informações, o artigo contém fotografias e vídeos temáticos.

O que são painéis solares?

Para entender se os painéis flexíveis são adequados para você gerar eletricidade, é preciso entender a teoria.

O que é uma bateria solar, como a estrutura dos modelos flexíveis difere dos demais? Também é muito importante conhecer as vantagens e desvantagens deste tipo específico de células solares antes de comprar.

Estrutura e princípios de funcionamento de painéis flexíveis

O princípio de funcionamento de uma bateria solar é baseado no conceito de energia fotovoltaica.A luz, como se sabe, pode ser considerada tanto uma onda quanto um fluxo de partículas - fótons. A capacidade de converter energia de fótons em eletricidade é a energia fotovoltaica.

Os primeiros protótipos de painéis solares modernos foram inventados na década de 50. Desde então, eles mudaram significativamente tanto na aparência quanto no princípio de operação. O efeito fotovoltaico é possível graças ao uso de semicondutores

Um semicondutor é um material que possui uma estrutura atômica especial. Um semicondutor do tipo n possui elétrons extras, enquanto os átomos de um semicondutor do tipo p não os possuem. Para montar uma fotocélula, 2 tipos de materiais são combinados para formar uma estrutura de duas camadas.

Fotocélulas individuais são combinadas em painéis. Os painéis podem ser rígidos, em uma estrutura metálica durável. Agora há uma tendência de tornar o design dos painéis fotográficos mais leve. Células solares flexíveis e leves estão ganhando popularidade.

O princípio de funcionamento de uma bateria solar pode ser descrito da seguinte forma:

1. A luz solar atinge a superfície da fotocélula pelo lado da camada n.
2. Os fótons colidem com átomos semicondutores, “eliminando” elétrons extras.
3. Os elétrons livres movem-se em direção à camada p e acabam em átomos sem partículas.
4. Como resultado, a camada superior atua como cátodo e a camada inferior atua como ânodo.
5. É gerada uma corrente contínua que pode carregar facilmente a bateria.

Silício, selênio e muitos outros materiais mais caros são usados ​​como semicondutores.

A corrente contínua recebida do painel solar deve ser convertida em corrente alternada, pois a maioria dos aparelhos elétricos funciona nele

Para células solares de filme flexível, também é utilizado revestimento de polímero com condutores de alumínio.Esta estrutura torna os painéis surpreendentemente finos e leves.

Essa tecnologia está apenas começando a se desenvolver, mas não há dúvida de que tem grandes perspectivas. Mas analisaremos os painéis flexíveis no sentido lato desta definição.

Você pode ler mais sobre os princípios de funcionamento dos painéis solares clicando em link.

Vantagens das células solares flexíveis

As vantagens dos painéis solares flexíveis tornam este método de geração de eletricidade um dos mais promissores:

• peso;
• tamanho;
• elasticidade;
• desempenho;
• versatilidade;
• eficiência;
• Amizade ambiental;
• de facil operação.

Os parâmetros geométricos e físicos dos painéis, como tamanho e peso, são de grande importância, pois para fornecer energia elétrica a todo um edifício residencial será necessário um grande número de painéis; ao utilizar modelos pesados, pode ser necessário reforçar a estrutura do edifício, o que aumentará significativamente os custos de instalação.

Elementos flexíveis leves e compactos não afetarão significativamente a distribuição da carga na estrutura do edifício. Eles não representam nenhum perigo para a cobertura do telhado

O desempenho das baterias de silício é bastante alto. É difícil estimar a eficiência neste caso: os painéis semicondutores são capazes de converter luz em eletricidade em média 20%.

Ou seja, se a potência de radiação solar for de 200 W, serão recebidos cerca de 40 W de eletricidade.

Painéis solares amorfos flexíveis são muito mais tolerantes ao tempo nublado do que estruturas rígidas convencionais à base de silício.

Em comparação, um painel solar padrão só pode operar com 10% de sua capacidade em tempo nublado, enquanto um painel flexível pode operar com cerca de 50% de sua potência nominal.

A flexibilidade da bateria solar permite equipar telhados com superfícies irregulares, telhados de telha e coberturas de formas complexas. Ao mesmo tempo, são bastante versáteis, adequados para instalação na cobertura ou fachada de um edifício

A luz solar é um recurso gratuito e ilimitado. Esta é a sua vantagem indiscutível, que reflete a eficiência incondicional dos painéis solares.

Além disso, este método de produção de energia é totalmente amigo do ambiente e não afecta de forma alguma o ambiente nem o prejudica. Além disso, ao abandonar a alternativa popular à energia solar - as usinas termelétricas, a humanidade está reduzindo o nível de poluição do ar.

Desvantagens dos painéis solares flexíveis

Os painéis solares flexíveis também apresentam muitas desvantagens. Em primeiro lugar, esta tecnologia está apenas em desenvolvimento e ainda não atingiu o pico das suas capacidades. Em termos de desempenho, as baterias amorfas flexíveis são inferiores às rígidas poli ou monocristalinas.

A estrutura e o princípio de funcionamento dos painéis flexíveis são bastante complexos, mas todos podem utilizá-los. Basta instalar e conectar corretamente o equipamento

Em segundo lugar, a folha fina e uma camada mínima de revestimento falham com relativa rapidez. O período de garantia para esses painéis é de cerca de 3 anos.

Depois disso, as fotocélulas começam a quebrar gradativamente e precisam ser substituídas.

A boa notícia é que esta indústria está se desenvolvendo rapidamente e já estão aparecendo exemplos mais duráveis ​​e poderosos de painéis solares flexíveis baseados em silício amorfo.

Outras desvantagens são inerentes a todos os tipos de painéis solares:

• período de retorno;
• Preço Alto;
• uma grande quantidade de equipamentos caros, além das próprias baterias;
• dependência das condições climáticas.

Um painel flexível com potência de cerca de 150 W custa aproximadamente 40 mil rublos. ou mais, dependendo do fabricante. 20 baterias, um conjunto de baterias e equipamentos adicionais custarão uma boa quantia. Levando em consideração o custo de 1 kW hora de energia elétrica, você terá que pagar pelo sistema por mais de um ano.

Onde e como a energia solar é usada?

Painéis flexíveis são usados ​​em vários campos. Antes de traçar um projeto de alimentação de sua casa com esses painéis solares, descubra onde eles são utilizados e quais as características de sua utilização em nosso clima.

Área de aplicação de painéis solares

A utilização de painéis solares flexíveis é muito ampla. Eles são usados ​​com sucesso em eletrônica, eletrificação de edifícios, fabricação de automóveis e aeronaves e instalações espaciais.

Na construção, esses painéis são usados ​​​​para fornecer eletricidade a edifícios residenciais e industriais.

A energia solar pode ser a única fonte de eletricidade, ou pode duplicar o esquema tradicional de fornecimento de energia, para que em caso de eficiência insuficiente durante um determinado período, a casa não fique sem energia.

Carregadores portáteis baseados em células solares flexíveis estão disponíveis para todos e são vendidos em todos os lugares. Grandes painéis turísticos flexíveis para geração de eletricidade em qualquer canto do globo são muito populares entre os viajantes.

Uma ideia muito incomum, mas prática, é usar a superfície da estrada como base para baterias flexíveis. Elementos especiais são protegidos contra impactos e não têm medo de cargas pesadas.

Baterias flexíveis também são boas porque podem ser usadas em quase todas as situações. Eles podem ser facilmente colocados no teto de um carro ou no casco de um iate.

Esta ideia já foi implementada. A estrada “solar” fornece energia às aldeias vizinhas sem ocupar um único metro extra de terra.

Características do uso de painéis amorfos flexíveis

Quem pretende começar a utilizar painéis solares flexíveis como fonte de energia elétrica para sua casa deve conhecer as especificidades de seu funcionamento.

Painéis solares com base metálica flexível são usados ​​onde são impostas maiores exigências à resistência ao desgaste de minicentrais:

Em primeiro lugar, os usuários se preocupam com a questão: o que fazer no inverno, quando o dia é curto e não há energia elétrica suficiente para operar todos os aparelhos?

Sim, em tempo nublado e com poucas horas de luz do dia, o desempenho dos painéis diminui. É bom quando existe uma alternativa na forma da possibilidade de mudar para uma fonte de alimentação centralizada. Se você não tem, você precisa estocar baterias e carregue-os nos dias em que o tempo esteja favorável.

Uma característica interessante das células solares é que quando a célula solar aquece, sua eficiência diminui significativamente.

No calor do verão, os painéis esquentam, mas funcionam pior. No inverno, num dia de sol, as fotocélulas conseguem captar mais luz e convertê-la em energia

O número de dias claros por ano depende da região. Claro que no sul é mais racional usar baterias flexíveis, já que o sol brilha ali por mais tempo e com mais frequência.

Como a Terra muda sua posição em relação ao Sol durante o dia, é melhor colocar os painéis universalmente - ou seja, no lado sul em um ângulo de cerca de 35 a 40 graus.Esta situação será relevante tanto de manhã como à noite e ao meio-dia.

Instruções para instalação de painéis solares no telhado

Se você decidir que painéis solares flexíveis baseados em silício amorfo são o que você precisa para fornecer eletricidade a uma casa particular, comece a planejar o trabalho.

Selecione o equipamento adequado e estime o número aproximado de painéis. Em seguida, leia as regras para instalação e posterior manutenção de células solares.

Mas lembre-se que o uso de análogos tradicionais de silício poli e monocristalino ainda é muito mais produtivo.

Passo 1. Cálculo do número de painéis

Qualquer trabalho começa com um projeto. Para o projeto é necessário fazer os cálculos necessários, a saber:

• consumo diário de eletricidade;
• potência total necessária das fotocélulas;
• Capacidade de carga;
• número de painéis.

O mais simples é calcular o consumo de eletricidade. Para fazer isso, você precisa levar em consideração absolutamente todos os aparelhos elétricos que você usa ou que teoricamente pode usar.

Exemplo simples:

• geladeira – 200 W;
• computador - 300 watts;
• televisão – 150 W;
• lâmpadas econômicas - 5 peças de 20 W cada.

A potência de cada dispositivo deve ser indicada na sua documentação ou na caixa. Depois de somar todos os dados obtemos 750 W. Com base neste valor, é selecionado inversor - um dispositivo que converte corrente contínua em corrente alternada na frequência necessária.

Certifique-se de fazer uma pequena margem e escolher um inversor 0,5 kW mais potente que o valor calculado. Ou seja, para uma potência total de 0,75 kW, um dispositivo não inferior a 1,25 kW é adequado.

Para uma conexão adequada, os painéis solares são conectados às baterias por meio de um controlador.Não confunda os contatos - mais com mais, menos com menos. Da bateria, a corrente é enviada para o inversor e depois para os aparelhos elétricos

Então você precisa selecionar as baterias. A capacidade da bateria (por exemplo, 200 A∙h) mostra quanta corrente será produzida em uma determinada tensão durante uma hora.

Você pode calcular a capacidade necessária dividindo a potência total dos consumidores pela tensão de saída da bateria solar. No nosso exemplo usamos baterias de 12 volts. 750/12 = 62,5 Ah.

Mas esta fórmula não é totalmente correta, pois a maioria das baterias não pode ser descarregada até 0. Existe um certo limite, por exemplo 40%. Se o nível de carga cair abaixo deste valor, isso afetará significativamente a vida útil e o desempenho da bateria.

Este indicador também precisa ser adicionado à fórmula:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 Ah.

Para atingir tal capacidade, você pode combinar um grupo de 2 baterias de 100 Ah cada no sistema.

A quantidade de painéis é calculada com base na potência do modelo selecionado e na região em que serão instalados. A importância da região é difícil de superestimar. Idealmente, você precisa encontrar os níveis diários de radiação solar para sua área. Para maior confiabilidade, é considerado o valor mínimo do ano, aproximadamente no final de dezembro.

Esquematicamente, o nível de insolação em diferentes regiões pode ser representado como segue. Os valores numéricos podem ser encontrados em livros de referência especializados ou na Internet

Multiplicando esse valor pelo número de dias corridos do mês, obtemos o número de quilowatts por 1 m2 de bateria solar flexível para dezembro. Por exemplo, em Moscovo é 0,33x31=10,23 kW/m2, e para Sochi – 1,25x31=38,75 kW/m2. Este valor é chamado de número de pico-horas.

Então, a partir do máximo condicional de 0,75 kW consumido por todos os dispositivos simultaneamente, calculamos o consumo médio mensal - cerca de 25 kW. Em um mês, nossas baterias flexíveis devem produzir pelo menos 25.000 W, mas é melhor fazer uma pequena reserva e arredondar para 30 kW.

Portanto, para 1 pico-hora em Moscou deveria ser 30/10,23 = 2,93 kW. Se os painéis selecionados tiverem potência de 150 W, não será difícil calcular seu número: 2,93/0,15 = 20 peças.

Após cálculos tão simples, você pode escolher um inversor adequado, controlador, bateria e painéis fotovoltaicos flexíveis na quantidade necessária.

Passo 2. Regras de instalação

A instalação de células solares flexíveis pode ser feita por você mesmo.

Para fazer isso, você precisa decidir onde exatamente colocará seus painéis:

• no telhado de um edifício;
• na fachada da casa;
• em uma estrutura independente;
• esquema combinado.

A opção mais popular está no telhado. Se a forma ou configuração do telhado não o permitir, é melhor construir uma moldura adicional para colocar as baterias. É mais caro, mas se o telhado for sombreado ou de difícil acesso, essa opção torna-se racional.

A localização na fachada é utilizada quando não há espaço suficiente na cobertura. Os painéis podem fazer parte da ideia do design e desempenhar o papel de decoração da casa

As células solares fotovoltaicas flexíveis possuem uma camada resinosa pegajosa na parte inferior.

Basta retirar a película protetora e colar o painel no local escolhido. Obviamente, a superfície deve ser limpa e lavada antes da instalação.

Nenhuma ferramenta especializada é necessária para instalação. O principal é cuidar da sua segurança ao trabalhar no telhado.Também é muito importante seguir o diagrama de conexão do equipamento e não quebrar a sequência

De um lado, o módulo da bateria solar possui 2 cabos. Cada painel é posicionado de forma que esses fios possam posteriormente ser combinados em um barramento para conexão serial.

Recomendamos também a leitura de nosso outro material, que descreve detalhadamente diagramas de instalação e métodos de conexão de painéis solares. Mais detalhes - Aqui.

Etapa 3. Cuidados com o sistema após a instalação

Uma vez instaladas as células solares flexíveis, elas precisarão ser constantemente mantidas e monitoradas, caso contrário sua eficiência poderá cair drasticamente. O principal é manter os painéis limpos. Poeira, sujeira, excrementos de pássaros - todos esses fatores reduzem o desempenho do sistema porque limitam a absorção da luz solar pelas células solares.

Os painéis solares precisam ser limpos quando ficam sujos. É por isso que não é recomendado colocá-los em locais de difícil acesso em um telhado complexo.

Se o seu sistema não puder ser reparado por você mesmo, você sempre poderá encontrar um empreiteiro com a tecnologia e o equipamento apropriados. Claro, custará mais.

Você pode lavar painéis solares à base de silício amorfo, como seus equivalentes duros, com uma esponja úmida comum ou pano de microfibra. O painel não tem medo de água (afinal, este equipamento é instalado ao ar livre); se você lavá-los regularmente, eles durarão mais

Outro problema relevante para as nossas regiões é a neve. No inverno, as baterias ficam cobertas de neve e param de funcionar. Os sedimentos devem ser limpos constantemente, mas não muito bruscamente, caso contrário o próprio equipamento pode ser danificado.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeos e análises que discutem painéis flexíveis de fabricantes populares ajudarão você a fazer a escolha certa. Você poderá ver como ficará sua casa após a instalação do equipamento; especialistas irão ajudá-lo a escolher a quantidade certa de baterias e revisar as regras de instalação.

Como funcionam os painéis solares flexíveis e de que são feitos:

Você pode instalar uma bateria flexível em um apartamento na fachada de um prédio alto, por que não:

Um pouco mais sobre a produção e vantagens dos elementos flexíveis:

Os painéis solares permitem tornar-se independente da energia e não ter que monitorar os preços da gasolina e dos serviços públicos. Se você investir uma certa quantia uma vez, poderá consumir energia ilimitada para usar eletrodomésticos, aquecimento doméstico e recarregar a bateria de um veículo elétrico. Cada vez mais pessoas estão migrando para energias alternativas porque elas são o futuro.

Se você possui o conhecimento ou experiência necessária sobre o tema de nosso artigo, compartilhe-o com nossos leitores. Ou talvez você mesmo tenha tido que instalar painéis solares? Conte-nos como você fez isso. Você pode complementar seus comentários com fotografias.