Paneles solares flexibles: descripción general de diseños típicos, sus características y funciones de conexión.
La energía solar es una de las fuentes alternativas de electricidad más prometedoras y de más rápido desarrollo.Se trata de un recurso ilimitado que puede utilizarse en cualquier parte del planeta sin contaminar el medio ambiente. De acuerdo, sería bueno tener su propia fuente alternativa de electricidad.
Resulta que ahora puedes convertir la energía solar en electricidad directamente en casa. En lugar de paneles de estructura voluminosos y frágiles, cada vez se utilizan más paneles solares flexibles. Pero, ¿cómo se puede implementar esto en la práctica?
Le ayudaremos a comprender la estructura de los paneles solares flexibles y el principio de su funcionamiento. En nuestro artículo se presentan recomendaciones útiles para la selección e instalación de estructuras. Y para facilitar la percepción de la información, el artículo contiene fotografías y videos temáticos.
El contenido del artículo:
¿Qué son los paneles solares?
Para comprender si los paneles flexibles son adecuados para generar electricidad, es necesario comprender la teoría.
¿Qué es una batería solar y en qué se diferencia la estructura de los modelos flexibles de los demás? También es muy importante conocer las ventajas y desventajas de este tipo particular de células solares antes de comprarlas.
Estructura y principios de funcionamiento de paneles flexibles.
El principio de funcionamiento de una batería solar se basa en el concepto de energía fotovoltaica.La luz, como saben, puede considerarse tanto una onda como un flujo de partículas: fotones. La capacidad de convertir la energía de los fotones en electricidad es la energía fotovoltaica.
Un semiconductor es un material que tiene una estructura atómica especial. Un semiconductor de tipo n tiene electrones adicionales, mientras que los átomos de un semiconductor de tipo p carecen de ellos. Para montar una fotocélula se combinan 2 tipos de materiales formando una estructura de dos capas.
Las fotocélulas individuales se combinan en paneles. Los paneles pueden ser rígidos, en una estructura de metal duradera. Ahora existe una tendencia a aligerar el diseño de los paneles fotográficos. Las células solares flexibles y ligeras están ganando popularidad.
El principio de funcionamiento de una batería solar se puede describir de la siguiente manera:
- La luz del sol incide sobre la superficie de la fotocélula desde el lado de la capa n.
- Los fotones chocan con los átomos semiconductores, "eliminando" electrones adicionales.
- Los electrones libres se mueven hacia la capa p y terminan en átomos carentes de partículas.
- Como resultado, la capa superior actúa como cátodo y la capa inferior actúa como ánodo.
- Se genera una corriente continua que puede cargar fácilmente la batería.
Como semiconductores se utilizan silicio, selenio y muchos otros materiales más caros.
Para las células solares de película flexible, también se utiliza un revestimiento de polímero con conductores de aluminio.Esta estructura hace que los paneles sean sorprendentemente finos y ligeros.
Esta tecnología apenas comienza a desarrollarse, pero no hay duda de que tiene grandes perspectivas. Pero veremos los paneles flexibles en el sentido amplio de esta definición.
Puede leer más sobre los principios de funcionamiento de los paneles solares haciendo clic en enlace.
Ventajas de las células solares flexibles
Las ventajas de los paneles solares flexibles hacen de este método de generación de electricidad uno de los más prometedores:
- peso;
- tamaño;
- elasticidad;
- actuación;
- versatilidad;
- eficiencia;
- respeto al medio ambiente;
- facilidad de operación.
Los parámetros geométricos y físicos de los paneles, como el tamaño y el peso, son de gran importancia, ya que para suministrar electricidad a todo un edificio residencial se necesitará una gran cantidad de paneles; cuando se utilizan modelos pesados, puede ser necesario reforzar la estructura del edificio, lo que aumentará significativamente los costos de instalación.
El rendimiento de las baterías de silicio es bastante alto. Es difícil estimar la eficiencia en este caso: los paneles semiconductores son capaces de convertir la luz en electricidad en una media del 20%.
Es decir, si la potencia de radiación solar es de 200 W, se recibirán unos 40 W de electricidad.
Los paneles solares amorfos flexibles son mucho más tolerantes al clima nublado que las estructuras rígidas convencionales basadas en silicio.
A modo de comparación, un panel solar estándar sólo puede funcionar al 10% de su capacidad en tiempo nublado, mientras que un panel flexible produce aproximadamente el 50% de su potencia nominal.
La luz del sol es un recurso gratuito e ilimitado. Ésta es su indudable ventaja, que refleja la eficiencia incondicional de los paneles solares.
Además, este método de producción de energía es completamente respetuoso con el medio ambiente y no afecta ni daña el medio ambiente de ninguna manera. Además, al abandonar la alternativa popular a la energía solar: las centrales térmicas, la humanidad está reduciendo el nivel de contaminación del aire.
Desventajas de los paneles solares flexibles
Los paneles solares flexibles también tienen muchas desventajas. En primer lugar, esta tecnología recién se está desarrollando y aún no ha alcanzado la cima de sus capacidades. En términos de rendimiento, las baterías amorfas flexibles son inferiores a las rígidas policristalinas o monocristalinas.
En segundo lugar, una lámina fina y una capa de recubrimiento mínima fallan con relativa rapidez. El período de garantía para dichos paneles es de aproximadamente 3 años.
Después de esto, las fotocélulas comienzan a fallar gradualmente y requieren reemplazo.
Otras desventajas son inherentes a todo tipo de paneles solares:
- periodo de recuperación;
- precio alto;
- una gran cantidad de equipos costosos, además de las propias baterías;
- dependencia de las condiciones climáticas.
Un panel flexible con una potencia de aproximadamente 150 W cuesta aproximadamente 40 mil rublos. o más, dependiendo del fabricante. 20 baterías, un juego de baterías y equipo adicional costarán una buena suma. Teniendo en cuenta el coste de 1 kW hora de electricidad, el sistema deberá pagarse durante más de un año.
¿Dónde y cómo se utiliza la energía solar?
Los paneles flexibles se utilizan en diversos campos. Antes de elaborar un proyecto para alimentar su hogar con estos paneles solares, averigüe dónde se utilizan y cuáles son las características de su uso en nuestro clima.
Área de aplicación de paneles solares.
El uso de paneles solares flexibles es muy amplio. Se utilizan con éxito en electrónica, electrificación de edificios, fabricación de automóviles y aviones e instalaciones espaciales.
En la construcción, estos paneles se utilizan para suministrar electricidad a edificios residenciales e industriales.
Los cargadores portátiles basados en células solares flexibles están al alcance de todos y se venden en todas partes. Los grandes paneles turísticos flexibles para generar electricidad en cualquier rincón del mundo son muy populares entre los viajeros.
Una idea muy inusual pero práctica es utilizar la superficie de la carretera como base para baterías flexibles. Los elementos especiales están protegidos de los impactos y no temen las cargas pesadas.
Esta idea ya se ha implementado. La carretera “solar” proporciona energía a los pueblos de los alrededores sin ocupar ni un solo metro extra de terreno.
Características del uso de paneles amorfos flexibles.
Quienes planeen comenzar a utilizar paneles solares flexibles como fuente de electricidad para su hogar deben conocer las particularidades de su funcionamiento.
Los paneles solares con base metálica flexible se utilizan allí donde se imponen mayores exigencias a la resistencia al desgaste de las minicentrales eléctricas:
En primer lugar, a los usuarios les preocupa la pregunta: ¿qué hacer en invierno, cuando las horas de luz son cortas y no hay suficiente electricidad para operar todos los dispositivos?
Sí, en tiempo nublado y con pocas horas de luz, el rendimiento de los paneles disminuye. Es bueno cuando existe una alternativa en forma de posibilidad de cambiar a una fuente de alimentación centralizada. Si no lo tienes, necesitas abastecerte. baterias y cargarlos en los días en que el clima sea favorable.
Una característica interesante de las células solares es que cuando se calientan, su eficiencia disminuye significativamente.
El número de días despejados al año depende de la región. Por supuesto, en el sur es más racional utilizar baterías flexibles, ya que allí el sol brilla más y con más frecuencia.
Dado que la Tierra cambia su posición con respecto al Sol durante el día, es mejor colocar los paneles de forma universal, es decir, en el lado sur en un ángulo de aproximadamente 35 a 40 grados.Esta situación será relevante tanto en horas de la mañana como de la tarde y al mediodía.
Instrucciones para instalar paneles solares en el techo.
Si decides que paneles solares flexibles basados en silicio amorfo son lo que necesitas para suministrar electricidad a una vivienda particular, empieza a planificar el trabajo.
Seleccione el equipo adecuado y estime el número aproximado de paneles. Luego lea las reglas para la instalación y posterior mantenimiento de las células solares.
Pero recuerde que el uso de análogos tradicionales de silicio policristalino y monocristalino sigue siendo mucho más productivo.
Paso 1. Cálculo del número de paneles.
Cualquier trabajo comienza con un proyecto. Para el diseño es necesario realizar los cálculos necesarios, a saber:
- consumo diario de electricidad;
- potencia total requerida de las fotocélulas;
- capacidad de la batería;
- número de paneles.
Lo más sencillo es calcular el consumo eléctrico. Para ello, debes tener en cuenta absolutamente todos los aparatos eléctricos que utilizas o que teóricamente puedes utilizar.
Ejemplo sencillo:
- refrigerador – 200 W;
- computadora - 300 W;
- Televisor – 150 W;
- bombillas económicas: 5 piezas de 20 W cada una.
La potencia de cada dispositivo deberá estar indicada en su documentación o en la carcasa. Después de sumar todos los datos obtenemos 750 W. En base a este valor se selecciona inversor - un dispositivo que convierte corriente continua en corriente alterna a la frecuencia requerida.
Asegúrese de hacer un pequeño margen y elija un inversor 0,5 kW más potente que el valor calculado. Es decir, para una potencia total de 0,75 kW, es adecuado un dispositivo de no menos de 1,25 kW.
Entonces necesitas seleccionar baterías. La capacidad de la batería (por ejemplo, 200 A∙h) muestra cuánta corriente se producirá a un voltaje determinado durante una hora.
Puede calcular la capacidad requerida dividiendo la potencia total de los consumidores por el voltaje de salida de la batería solar. En nuestro ejemplo utilizamos baterías de 12 voltios. 750/12 = 62,5 A∙h.
Pero esta fórmula no es del todo correcta, ya que la mayoría de las baterías no se pueden descargar a 0. Existe un límite determinado, por ejemplo el 40%. Si el nivel de carga cae por debajo de este valor, la vida útil y el rendimiento de la batería se verán afectados considerablemente.
Este indicador también debe agregarse a la fórmula:
750 W/(12Vx0,4)=156,25 A∙h.
Para lograr tal capacidad, puede combinar en el sistema un grupo de 2 baterías de 100 Ah cada una.
El número de paneles se calcula en función de la potencia del modelo seleccionado y la región en la que se instalarán. Es difícil sobreestimar la importancia de la región. Lo ideal es encontrar los niveles diarios de radiación solar de su zona. Para mayor confiabilidad se toma el valor mínimo para el año, aproximadamente a fines de diciembre.
Multiplicando esta cifra por el número de días naturales del mes, obtenemos el número de kilovatios por 1 m2 de batería solar flexible de diciembre. Por ejemplo, en Moscú es 0,33x31=10,23 kW/m2, y en Sochi, 1,25x31=38,75 kW/m2. Esta cifra se llama número de picohoras.
Luego, a partir del máximo condicional de 0,75 kW consumidos por todos los dispositivos simultáneamente, calculamos el consumo mensual medio: unos 25 kW. En un mes, nuestras baterías flexibles deberían producir al menos 25.000 W, pero es mejor hacer una pequeña reserva y redondear hasta 30 kW.
Por lo tanto, durante 1 picohora en Moscú debería ser 30/10,23 = 2,93 kW. Si los paneles seleccionados tienen una potencia de 150 W, entonces no es difícil calcular su número: 2,93/0,15 = 20 piezas.
Después de cálculos tan simples, puede elegir un inversor adecuado, controlador, batería y propios paneles fotovoltaicos flexibles en la cantidad necesaria.
Paso 2. Reglas de instalación
La instalación de células solares flexibles la puede realizar usted mismo.
Para hacer esto, debe decidir dónde colocará exactamente sus paneles:
- en el tejado de un edificio;
- en la fachada de la casa;
- sobre una estructura independiente;
- esquema combinado.
La opción más popular está en el techo. Si la forma o configuración del techo no lo permite, es mejor construir un marco adicional sobre el que colocar las baterías. Esto es más caro, pero si el techo tiene sombra o es de difícil acceso, esta opción se vuelve racional.
Las células solares fotovoltaicas flexibles tienen una capa resinosa pegajosa en la parte inferior.
Basta con quitar la película protectora y pegar el panel en el lugar elegido. Por supuesto, la superficie debe limpiarse y lavarse antes de la instalación.
Por un lado, el módulo de batería solar tiene 2 cables. Cada panel está ubicado de manera que estos cables puedan luego combinarse en un bus para conexión en serie.
También recomendamos leer nuestro otro material, que describe en detalle los diagramas de instalación y los métodos para conectar paneles solares. Más detalles - Aquí.
Paso 3. Cuidado del sistema después de la instalación
Una vez instaladas las células solares flexibles, será necesario mantenerlas y monitorearlas constantemente; de lo contrario, su eficiencia puede disminuir drásticamente. Lo principal es mantener limpios los paneles. Polvo, suciedad, excrementos de pájaros: todos estos factores reducen el rendimiento del sistema porque limitan la absorción de la luz solar por parte de las células solares.
Los paneles solares deben limpiarse cuando se ensucian. Por eso no se recomienda colocarlos en lugares de difícil acceso en un techo complejo.
Si usted mismo no puede reparar su sistema, siempre puede encontrar un contratista con la tecnología y el equipo adecuados. Por supuesto, costará más.
Otro problema relevante para nuestras regiones es la nieve. En invierno, las baterías se cubren de nieve y dejan de funcionar. Los sedimentos deben limpiarse constantemente, pero no demasiado bruscamente, ya que de lo contrario se podría dañar el equipo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Los videos y reseñas que analizan paneles flexibles de fabricantes populares lo ayudarán a tomar la decisión correcta. Podrá ver cómo quedará su hogar después de instalar el equipo, los especialistas lo ayudarán a elegir la cantidad correcta de baterías y revisarán las reglas de instalación.
Cómo funcionan los paneles solares flexibles y de qué están hechos:
Puede instalar una batería flexible en un apartamento en la fachada de un edificio de gran altura, ¿por qué no?
Un poco más sobre la producción y ventajas de los elementos flexibles:
Los paneles solares permiten volverse energéticamente independientes y no tener que controlar los precios de la gasolina y los servicios públicos. Si inviertes una determinada cantidad una vez, podrás consumir energía ilimitada para utilizar electrodomésticos, calefacción del hogar y recarga de la batería de un vehículo eléctrico. Cada vez más personas optan por energías alternativas porque es el futuro.
Si tiene el conocimiento o la experiencia necesarios sobre el tema de nuestro artículo, compártalo con nuestros lectores. ¿O tal vez has tenido que instalar tú mismo los paneles solares? Cuéntanos cómo lo hiciste. Puedes complementar tus comentarios con fotografías.
Aunque los paneles solares flexibles tienen desventajas, creo que son el futuro. La producción de energía de esta manera está en constante evolución. Lo principal es que son fáciles de usar e instalar. A diferencia de los colectores solares, no son voluminosos. En cuanto a la corta vida útil o la calidad de la pulverización, todo esto se modernizará. Ya se han presentado modelos extranjeros experimentales capaces de funcionar durante más de 10 años. Por tanto, este segmento de las energías alternativas tiene excelentes perspectivas.
En la casa de campo se instalaron paneles solares flexibles. Los elegimos porque no ocupan mucho espacio, son livianos, flexibles y fáciles de instalar. Los ahorros son enormes: utilizamos el suministro eléctrico centralizado sólo en invierno y no todo el día, sino sólo cuando los paneles solares se agotan. Un “pero”: las baterías deben cuidarse constantemente, limpiarse del polvo y, en invierno, ¡también de la nieve!
¿En qué región vives? Tengo muchas ganas de probarlo, pero tengo dudas sobre la eficacia. Y otra pregunta: ¿cómo son resistentes los paneles flexibles a los impactos? Los normales tienen cristal protector, pero ¿aquí?
Ya hice una pregunta sobre eficiencia. Aquí. Puedes guiarte por él, centrándote en tu latitud y en la potencia de los paneles solares.
En cuanto a la resistencia al impacto, los fabricantes también ofrecen todo aquí. En particular, la marca alemana produce excelentes paneles solares CentroSolar S-Class Vision con una garantía de 30 años, que combinan cualidades de resistencia a los impactos y una retención de energía de al menos el 87% durante todo el período de garantía. Este fabricante tiene un vídeo de pruebas de choque que muestra cómo se prueba la resistencia de los paneles solares. Gracias a las tecnologías modernas, ni siquiera el granizo grande es peligroso.
Los paneles se prueban según tres criterios: resistencia al vandalismo, carga mecánica y resistencia al granizo.
Buen día. Tengo una pregunta, si es posible. Hay una película protectora en la superficie del panel. ¿Es necesario quitarla o no si el panel está ubicado al aire libre? ¿Y la película afecta el rendimiento del panel?