Kako rade invertori

Svi koristite neku vrstu elektronskog gedžete u svom automobilu. Možda slušate MP3 plejer, koristite navigaciju ili igrate prenosive video igrice. Ovi uredjaji se mogu puniti na upaljač od automobila.

Medjutim šta se dešava ukoliko želite više od toga? Možda želite da napravite tost, gledate LCD TV ili možda koristite svoj laptop? Ovi uredjaji uobičajeno rade u kućnim uslovima priključenjem na utičnicu u zidu. Da bi ovi uredjaji radili u vašem automobilu nije dovoljno da nadjete samo odgovarajući adapter, potreban vam je i invertor.

Invertori pretvaraju jednosmernu struju (DC), struju koja se nalazi u akumulatorima, u naizmeničnu struju (AC), vrstu struje kojom se iz elektrodistributivne mreže snadbevaju naši domovi. U samostalnim solarnim sistemima se takodje koriste ovakvi invertori.

Zašto je potrebno jednosmernu struju pretvarati u naizmeničnu?

Solarni paneli proizvode jednosmernu struju i ona se skladišti u solarnim baterijama a da bi bila prikladna za upotrebu u potrebno je da je invertor pretvori u naizmeničnu kako bi se nesmetano mogli koristiti svi kućni uredjaji.

Jednosmerna struja kreće se u kontinuitetu od negativnog priključka na akumulatoru kroz komletno strujno kolo i vraća se na pozitivni priključak na akumulatoru. Kretanje se odvija samo u jednom pravcu, odatle i ime jednosmerna struja. U baterijama je moguće skladištiti samo jednosmernu struju.

Jednosmerna struja je veoma korisna, ali baterije isporučuju relativno nizak jednosmerni napon. Mnogim uredjajima je potrebno više snage nego što baterije mogu da isporuče da bi pravilno radili. Većina kućnih aparata je dizajnirana da radi na 220V naizmeničnog napona. Naizmenična struja, konstantno menja polartet, krećući se u jednom smeru kroz strujno kolo a  onda se okreće i kreće u dugom pravcu. Ovo radi veoma brzo 50 puta u sekundi. Naizmenična struja se dobro ponaša pri velikim naponima, a naizmenični napon se može lakše podići preko transformatora na željeni nivo nego jednosmerni.

Invertor povećava jednosmerni napon, a onda jednosmernu struju prebacuje u naizmeničnu koju potom šalje do potrošača.

Dakle kako nam invertor daje visoki naizmenični napon od niskog jednosmernog napona?

Prvo da vidimo kako alternator proizvodi naizmeničnu struju. U svojoj najjednostavnijoj formi, alternator ima kalem (namotaj) ia rotirajući magnet u blizini. Kada se jedan pol magneta približi kalemu, struja se stvara u kalemu. Ova struja će rasti do maksimuma kako magnet prolazi pored kalema, spuštajući se dole kako se pol magneta odaljava. Kada se suprotan pol magneta približi kalemu, struja koja se indukuje u kalemu će se kretati u suprotnom smeru. Kada se proces u kontinuitetu ponavlja sa konstanstnom rotacijom magneta, stvara se naizmenična struja.

Da vidimo sada kako se povećava napon. Za podizanje napona se koristi transformator. Transformator takodje dozvoljava da se u kalemu indukuje struja.  U slučaju transformatora, promenljivo magnetno polje se stvara kretanjem naizmenične struje kroz drugi kalem. Svaki kalem kroz koji se kreće naizmenična struja proizvešće magnetno polje. Kako se menja smer struje koja prolazi kroz kalem - menja se i polaritet magnetnog polja. Ono što je specifično za transformator je da je napon koji se dobija na sekundarnom kalemu ne mora biti isti kao napon koji je na primarnom kalemu. Ukoliko je sekundarni kalem dvostruko veći (ima dvostruko više namotaja) od primarnog kalema, sekundarni napon će biti dvostruko veći od napona na primarnom kalemu. U principu na sekundaru možemo dobiti bilo koji napon prilagodavanjem veličina kalema.

Ukoliko kroz primarni kalem pustimo jednosmernu struju, struja se neće indukovati na sekundarnom kalumu pošto neće biti promenljivog magnetnog polja. Medjutim, ukoliko podesimo da jednosmerna struja efektivno i brzo menja pravac - onda dobijamo najprostiji invertor. Ovaj invertor će proizvesti naizmeničnu struju sa izlaznim signalom četvrtastog oblika pošto jednosmerna struja iznenada menja pravac kretanja.

Invertori sa čistim sinusom

Ipak nije sve tako jednostavno. Naizmenična struja koja dolazi iz elektrodistributivne mreže ima sinusni signal dok je signal koji dobijamo iz ovog jednostavnog invertora poprilično četvrtast. Neki električni uredjaji nisu tolerantni na ovako četvrtast signal, zato se teži da izlazni signal iz invertora bude što je moguće pibližniji sinusnom signalu. Tako postoji čitav niz invertora sa signalom modifikovanog sinusa koji nije četvrtast ali nije ni pravilnog sinusnog oblika.

Peglanje signala kako bi se dobio sinusni zahteva čitav niz filtera, induktora i kondenzatora. Jeftiniji invertori imaju jednostavnu ili uopšte nemaju filtraciju signala. Naizmenična struja koju oni proizvode ima veoma četvrtast signal, što je uredu ako samo želite da skuvate kafu ali ukoliko koristite složenije elektro uredjaje ovo može biti problem. Za sigurno i nesmetano funkcionisanje svih uredjaja treba vam čist sinusni signal a samim tim i invertor sa boljom filtracijom signala. Naravno invertori koji daju čist sinusni signal su skuplji. Postoje invertori koji proizvode čak i čistiji sinusni signal od samog signala koji dobijamo iz elektrodistributivne mreže.

Snaga invertora

Da bi znali koliko snažan invertor Vam je potreban, neophodno je da znate koje sve uredjaje planirate da povežete na invertor. Na svakom uredjaju imate nalepnicu (obično na poledjini) na kojoj piše koliko W (vati) taj uredjaj troši. Snaga invertora treba da bude veća od zbira snaga svih uredjaja koje priključujete na njega. Recimo, ukoliko na invertor priključite blender od 600W i recimo aparat za kafu od 600W u isto vreme, invertor treba da ima veću snagu od 1200W. Medjutim, ukoliko vi znate da nikada nećete u isto vreme da koristite aparat za kafu i blender, onda je dovoljan i invertor od 600W.

Nažalost stvari nisu bas toliko jednostavne. Uredjaji koji imaju elektromotore, pri pokretanju povlače veću snagu od one koju koriste u normalnom radu. Ova snaga koju povuku pri pokretanju je poznata kao pik (vrh), i ovaj podatak bi takodje trebao da se nalazi na nalepnici uredjaja. Većina invertora takodje ima pik snagu, tako da se treba postarati da pik snaga invertora bude veća od pik snage uredjaja koji planirate da priključite na invertoru.

Kako rade pločasti solarni kolektori

Uvod

Pločasti solarni kolektori su već rasprostranjeni i u upotrebi su u domaćinstvima za grejanje sanitarne vode ili za zagrevanje prostora gde je temperatura vode koja se želi postići niža. Tehnologija izrade pločastih solarnih kolektora je napredovala, pa tako danas imamo odlične modele pločastih kolektora, ali oni i dalje ne mogu da se porede sa vakuumskim solarnim kolektorima koji su superiorniji. Pročitajte naš post o poredjenju pločastih i vakumskih solarnih kolektora.

Opis pločastog solarnog kolektora

Glavni delovi pločastog kolektora su: apsorber, providni poklopac i izolovano kućište. Apsorber je obično sloj visoko toplotno provodnog metala sa integrisanim ili dodatim kanalima ili cevima. Površina apsorbera je obojena ili presvučena u crno kako bi se maksimizirala apsorbcija Sunčevog zračenja. Providni poklopac pušta sunčevo zračenje unutra na apsorber, ali i izolira prostor iznad apsorbera kako bi sprečio ulazak hladnog vazduha u kućište. Izolovano kućište predstavlja oslonac za kompletan pločasti kolektor i smanjuje toplotne gubitke otpozadi ili sa strane.

Apsorber

Glavni element pločastog solarnog kolektora je apsorbciona ploča. Apsorbciona ploča pokriva kompletnu osnovu kolektora i ispunjava tri funkcije: apsorbuje maksimalne moguće količine sunčevog zračenja, prenosi sakupljenu toplotu na tečnost za transfer toplote i smanjuje toplotne gubitke na minimum.

Apsorbcija

Sunčevo zračenje prolazi kroz providni poklopac i apsorbuje se direktno u apsorberu. Za presvlačenje apsorbera se koriste materijali koji dobro apsorbuju kratko-talasne Sunčeve zrake (vidljivu svetlost). Obično je apsorber ravan, kako bi bolje apsorbovao dolazno zračenje iz svih uglova. Apsorbciona ploča se farba ili presvlači u crno, i standardno apsorber apsorbuje preko 95% Sunčeve radijacije koja dodje do njega.

Prenos toplote

Druga uloga apsorbcione ploče je da prenese sakupljenu toplotu na tečnost za transfer toplote. Ovo se obično radi tako što se sakupljena toplota prenosi na cevi kroz koje protiče tečnost za transfer toplote. Tečnost za transfer toplote može biti tečnost (voda ili voda pomešana sa antifrizom) ili gas (vazduh). Bitna stavka pri dizajnu kolektora je da se obezbedi dovoljna sposobnost za prenos toplote kako razlika izmedju apsorbcione ploče i tečnosti za transfer toplote nebi bila prevelika, u suprotnom toplotni gubitci na apsorbcionoj ploči bi bili preveliki.

Toplotni gubitci

Pošto je temperatura površine apsorbera viša od ambijentalne temperature, površina apsorbera ispušta deo apsorbovane toplote nazad u okruženje. Odabirom materijala od kog se apsorber pravi kao i farbe ili presvlake kojom se presvlači može se uticati na smanjenje toplotnih gubitaka.

Providni poklopac

Apsorber je obično prekriven sa jednim ili više providnih poklopaca kako bi se smanjili toplotni gubitci. Ukoliko nema providnog poklopca, toplota se gubi kao rezultat ne samo duvanja vetra već i prirodnog strujanja toplog vazduha goji se diže gore. Poklopac zarobljava vazduh iznad apsorbera, značajno smanjujući toplotne gubitke. Medjutim gubitci toplote usled prirodnog strujanja toplog vazduha nisu kompletno eliminisani ugradnjom poklopca, pošto se topao vazduh i dalje podiže sa površine apsorbera i kreće se ka poklopcu. Pločasti solarni kolektori bez poklopca se obično koriste za zagrevanje bazena, gde se zahtevaju male temperaturne razlike u odnosu na ambijentalnu temperaturu (obično 10C).

Povećavanjem broja (slojeva) providnih poklopaca, povećava se radna temperatura kolektora. Jedan ili dva pokloca su uobičajena, dok su kolektori sa tri poklopca predvidjeni za rad u ekstremnim klimatskim uslovima. Svaki dodatni poklopac, povećava efikasnost kolektora u radu na visokim temperaturama pošto smanjuje toplotne gubitke ali smanjuje efikasnost pri nižim temperaturama. U radu na nižim temperaturama mnogo su efikasniji vakuumski solarni kolektori.

Kao materijal za providni poklopac najčešće se koristi staklo sa niskim sadržajem gvoždja debljine od 3,2 - 6,4mm. Ovo staklo ima propusnost Sunčevog zračenja preko 90%.

Princip rada

Kroz cevi pločastih kolektora protiče tečnost za transfer toplote (voda ili voda pomešana sa antifrizom). Sunčevo zračenje koje pada na kolektor prolazi kroz providni poklopac kolektora i apsorbuje se na apsorbcionoj ploči. Apsorbciona ploča je spojena sa cevima solarnog kolektora i sakupljenu toplotu prenosi na cevi. Kroz cevi protiče tečnost za transfer toplote koja se zagreva prolazeći kroz solarni kolektor.

Kako rade vakuumski solarni kolektori?

Uvod

Iako vakuumski solarni kolektori prevazilaze pločaste solarne kolektore pri gotovo svakoj upotrebi za grejanje vode, razlika zaista dolazi do izražaja kada se koriste za klimatizaciju, grejanje ili industrijsku upotrebu. Za potrebe u domaćinstvima vakuumski solarni kolektori se najčešće koriste za grejanje sanitarne vode ili ispomoć grejanju.

To je zbog toga što vakuumski solarni kolektori mogu mnogo lakše dostići visoke temperature koje su potrebne, oni mogu da sakupe i zadrže toplotu čak i kada je veoma hladno napolju, a zbog svoje visoko efikasne konstrukcije sakupljaju sunčevu toplotu znatno ravnomernije tokom dana.

Solarni kolektori se sastoje iz: vakuumskih cevi, bakarne glavne cevi, bakarnih grejnih cevi, aluminijumskog kućišta, izolacije od staklene vune, i rama od nerdjajućeg čelika.

Vakuumske cevi

Vakumske cevi se prave od nisko emisionog borosilikatnog stakla (stakla sa veoma niskim sadržajem gvoždja koje ima superiornu dugovečnost i otpornost na toplotu) i presvučeni su AL/N ili AL slojem, koji omogućava iskorišćenje kompletnog spektra Sunčevog zračenja za generisanje toplote.

Na taj način se dobija veća toplotna iskorišćenost tokom sunčanih dana ali takodje se dobija i visoka efikasnost i po oblačnim i poluoblačnim vremenskim uslovima. Vakuumske cevi u sebi imaju barijumski gasni apsorber (indikator vakuma) koji menja boju od srebrne ka beloj ukoliko je iz nekog razloga ugrožen vakum u cevi.

Ispitivanjem se može jasno videti da se cevi sastoje od dva sloja stakla i vakuma koji je kreiran izmedju njih. Dobar način da vidite delotvornost ovog vakuuma je da uzmete vakusku cev i napunite je vrelom vodom a potom uhvatite cev i držite. Videćete da će cev ostati hladna i da se neće zagrejati, to je zbog vakuma izmedju dva sloja stakla.

Glavna bakarna cev

Cev je napravljena od bakra jer je bakar odličan provodnik toplote a otporan je na koroziju. Vakuumske cevi se lako i jednostavno ugradjuju u glavnu bakarnu cev, što samu montažu čini brzom i jednostavnom.

Aluminijumsko kućište oko glavne bakarne cevi

Kućište oko glavne bakarne cevi pravi se od aluminijuma kako bi se povećala izdržljivost i održala mala težina solarnog kolektora.

Mala težina solarnog kolektora je bitna zbog lakoće instalacije i smanjenja zbirnog pritiska koji treba krovna konstrukcija da izdrži, ovo posebno dolazi do izražaja kada se montira veća količina solarnih kolektora.

Glavna bakarna cev obmotana je staklenom vunom i zapečaćena specijalnom silikonskom gumom, koje mogu izdržati temperaturu i do 250C.

Grejne cevi

Grejne cevi dozvoljavaju brži transfer toplote. Sama grejna cev je od bakra, sadrži vakum i  malu količinu tečnosti.

Niži pritisak (vakum) u bakarnoj cevi znači da tečnost ključa na niskoj temperaturi (oko 30C), isparava i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev kroz koju protiče tečnost za transfer toplote. Potom se ponovo kondenzuje tečnost, vraća se na dno grejne cevi i proces se ponavlja. Grejne cevi se prave od bakra u kome nema kiseonika, bakra velike čistoće, a ovo je bitno da bi se osigurala dugovečnost grejnih cevi.

Kako za pravo vakuumski solarni kolektor radi?

Sunčevo zračenje dolazi do vakuumskog solarnog kolektora, vakuumska cev sa visokom efikasnošću apsorbuje ove zrake. Unutar vakuumske cevi je grejna cev koja se zagreva i u kojoj se nalazi mala količina tečnosti koja isparava kako teperatura u grejnoj cevi raste. Vodena para koja isparava ide na gore i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev na koju je prikačena. Glavna bakarna cev je priključena za vodovodnu instavaciju i kroz nju protiče tečnost za transfer toplote. Ta tečnost za transfer toplote se zagreva svaki put kada vodena para iz grejne cevi prenese toplotu. Vodena para iz grejne cevi po prenovu toplote se ponovo kondenzuje i vraća na dno cevi gde se ponovo zagreva i ciklus se ponavlja.

Razlika izmedju monokristalnih i polikristalnih solarnih panela

Uvod

Jedno od najčešćih dilema kada su solarni paneli u pitanju je: da li su bolji monokristalni ili polikristalni solarni paneli? Iako su monokristalni solarni paneli imali početnu prednost kao paneli sa naprednijom i efikasnijom tehnologijom, sa današnjim razvojem i monokristalnih i polikristalnih solarnih panela, postalo je mnogo važnije koji je kvalitet same izrade neko da li je panel monokristal ili polikristal.

Razlika izmedju monokristalnih i polikristalnih solarnih panela

Tipična monokristalna solarna ćelija je tamno crne boje, a uglovi solarne ćelije su obično zaobljeni kao posledica procesa proizvodnje i prirode monokristalnog silicijuma. Polikristalna ćelija, je prepoznatljiva po svojoj svetlo ili tamno plavoj boji, i nije jednobojna neke ćelije su svetlije neke tamnije. Kod polikristalnih solarnih panela uglovi nisu zaobljeni. Razlike u boji ćelija dolaze kao rezultat procesa proizvodnje.

 

Kada su solarni paneli doživeli prvi bum kod nas na tržištu, verovalo se da su monokristalni solarni paneli bolji od polikristalnih solarnih panela. Postoji nekoliko razloga za ovo verovanje. Istorijski gledano monokristalni solarni paneli su imali veću efikasnost, i bili su zastupljeniji i dostupniji nego polikristalni solarni paneli. Medjutim, rasprostranjeno verovanje da su monokristalni solarni paneli bolji od polikristalnih solarnih panela jednostavno nije tačno. Svaki solarni panel i proizvodjač solarnih panela bi trebalo da se porede pojedinačno, bez generalizacije.

Koliko je zapravo važna efikasnost solarnog panela?

Zapamtite da, pogotovo za zgrade sa velikom krovnom površinom, efikasnost solarnog panela nije primarno bitna stavka. Kada imate dovoljno prostora za postavljane solarnih panela, mnogo je bitnije da se posvetite kvalitetu ostale opreme i pronalasku sistema sa najboljim odnosom cene i kvaliteta nego slepo juriti najefikasnije solarne panele. Često su solarni paneli sa visokom efikasnošću mnogo skuplji i nisu ekonomski isplativi kao neki manje efikasni solarni paneli. Takodje efikasnost celog solarnog sistema nezavisi samo od solarnih panela već i od orijentacije krova na koji postavljate solarne panele, ugla pod kojim ih postavljate, invertora koji koristite...

Zaključak

Dakle efikasnost solarnih panela nije najbitnija stvar koju treba da uzimate u obzir pri kupovini solarnih sistema. Bitno je da je sistem dobro izbalansiran i da pouzdana firma stoji iza njega.