- Принципы, по которым работает система
- Технические характеристики солнечной батареи
- Эффективность и преимущества солнечных батарей
- Когда солнечные батареи наиболее актуальны?
Содержание статьи:
Принципы, по которым работает система
Сегодня, как источник электроэнергии, солнечные батареи уже трудно отнести к числу самых передовых технологий. Впервые они были применены более 40 лет назад для энергообеспечения космических станций, а в настоящее время они прочно вписались в быт загородного дома, в качестве источника бесплатной и экологически чистой энергии, исходящей от солнца в том количестве, сколько нужно.
Типичная электрическая схема автономного энергоснабжения на основе солнечных батарей, модулей, панелей.
Солнце постоянно посылало и продолжает посылать на нашу землю миллиарды киловатт энергии, и данный источник еще много миллионов лет не иссякнет. Казалось бы, для чего строить тепловые, атомные и гидроэлектростанции? Ведь можно брать и пользоваться солнечной энергией сколько нужно. Но система, о которой идет речь, пока используется весьма ограниченно. Так в чем же заключается причина?
Принцип работы солнечной батареи представляет из себя фотоэлектрическую генерацию постоянного тока, которая превращает лучистую энергию в электрическую.
Иными словами, такая система применяет свойство полупроводников на базе кристаллов кремния.
Кванты света попадают на пластину полупроводника и с внешней орбиты атома этого химического элемента выбивают электрон, способствует созданию достаточного количества свободных электронов, для того чтобы образовался электрический ток.
Схема работы солнечных батарей.
Однако, чтобы мощности и напряжения такого источника хватило для использования в хозяйстве загородного дома или любого другого объекта, одного-двух кремниевых элементов будет недостаточно. Для этого их собирают в целях панели и соединяют последовательно или параллельно. При этом площадь данных панелей может составлять он нескольких сантиметров в квадрате до нескольких метров в квадрате. Увеличивая количество панелей, можно достичь большей мощности, производимой данными элементами.
Производительность солнечных батарей зависит как от площади, так и от интенсивности солнечного света и угла падения солнечных лучей. Соответственно, их производительность зависит от географической широты и от местности, где расположен частный дом, от времени года и погоды, от времени суток. Кроме этого, чтобы система работала и подавала энергию в сеть, необходимо установить некоторые дополнительные электроприборы, в частности:
- инвертор, который будет преобразовывать постоянный ток в переменный;
- аккумуляторную батарею, которая будет накапливать энергию и сглаживать перепад напряжения вследствие изменения освещенности;
- контроллер заряда аккумулятора, который не позволяет ему разрядиться раньше или перезарядиться.
Это все в комплексе называется "автономная система энергоснабжения на основе солнечных батарей".
Технические характеристики солнечной батареи
Как и любое другое техническое устройство, солнечные батареи имеют свои технические и эксплуатационные характеристики, отличаются для разных моделей и производителей, но достаточно небольшой расхождением.
Панель с площадью примерно 0,2 квадратных метра будет иметь мощность модуля примерно 10 Вт и напряжение около 25 В при максимальной нагрузке. Ток короткого замыкания в данном случае составляет примерно 500 мкА. Такой модуль будет весить около 2 кг. Типичный КПД такого элемента составляет 14-18%. Срок службы данной пластины - не менее 25 лет.
Эффективность и преимущества солнечных батарей
Схема подключения солнечных батарей.
Несмотря на низкий КПД, солнечные батареи считаются наиболее эффективным источником электроэнергии среди автономных и альтернативных источников питания. Но в результате достаточно высокой стоимости и в зависимости от условий погоды, в большинстве случаев они позиционируются не в виде основного, а в виде дополнительного источника питания для загородного дома. Это вызвано двумя причинами: их достаточно высокой стоимостью и сравнительно невысоким выходом электроэнергии из одной единицы площади.
Ясным солнечным днем с 1 квадратного метра элемента можно получить 120 Вт мощности. Такого количества энергии не хватит даже для того, чтобы обеспечить работу компьютера. Для этого с целью получения более высокой мощности солнечные панели объединяются в целые мини-электростанции. Одна солнечная батарея площадью 10 квадратных метров способна дать уже более 1 кВт энергии, а это в силе обеспечить нормальную работу нескольких лампочек, телевизора и компьютера.
Для загородного дома, в котором проживают 3-4 человека, в светлое время года и светлое время дня, может оказаться достаточно 20 квадратных метров площади солнечных батарей (это примерная ежемесячная потребляемая мощность - 200-300 кВт).
Как правило, участки крыши, ориентированного на юг, для установки данной площади солнечной батареи будет достаточно. В случае если площадь крыши, которая ориентирована на юг, составляет 40 квадратных метров, то это при 18-20 солнечных днях может выдавать до 500 кВт в месяц.
В зимнее время солнечная батарея будет неэффективна. В то же время нельзя не отметить и очевидные преимущества:
Типичная схема элементов солнечной батареи.
- длительный срок службы;
- независимость от технических неполадок организации, поставляющей энергию;
- крайне низкая вероятность выхода из строя солнечной батареи;
- отсутствие необходимости в постоянном техническом обслуживании;
- бесплатность энергии (после того как в данную систему вложены немалые средства).
Как у источника энергии, недостатки в солнечных батарей тоже есть, но их не так уж и много, но они весьма конкретные и убедительные:
- высокая стоимость и длительный срок окупаемости;
- зависимость от погодных условий;
- низкий КПД по сравнению с традиционными источниками электроэнергии;
- невозможность применения для приборов, потребляющих большую мощность.
Для того чтобы пользоваться дармовой солнечной энергией, нужно инвестировать в солнечную электростанцию сразу очень значительную сумму. Это всегда труднее, чем платить регулярно, но небольшие суммы.
Монтаж солнечных батарей.
Поэтому наличие на крыше частного дома солнечной батареи в большинстве случаев свидетельствует не только о приверженности владельцев к экологическим технологиям и техническому прогрессу, но и о наличии у них избыточных сумм денег на банковском счете. Именно в связи с этим в странах Европы солнечные батареи можно встретить гораздо чаще, поскольку там намного выше покупательная способность, чем в других странах.
Кроме этого, использование солнечных батарей требует выбирать в доме подходящее помещение, для того чтобы установить аккумуляторы, оборудовать схему синхронизации напряжения с тем, что подается от местной подстанции.
Когда солнечные батареи наиболее актуальны?
Подключение солнечной батареи к аккумуляторам.
Одним из случаев, когда себя оправдывают солнечные батареи, ситуация, когда в частном доме или на другом объекте лимитировано энергопотребления из-за нехватки мощности. Местная подстанция не способна изменить лимит потребления, а если и может, то это будет стоить дороже, чем солнечные батареи. Оправдано использование солнечных батарей в тех случаях, когда дома удалены от трансформаторной подстанции настолько, что протянуть к ним кабель или провода окажется по стоимости сравнимо с самостоятельным источником электроэнергии.
Имеет смысл использовать солнечную электростанцию и в тех случаях, когда необходимо обеспечить бесперебойное питание какой-либо системы, например, компьютерной сети или охранной сигнализации. Естественно, окупаемость и рентабельность систем на основе солнечных батарей тем выше, чем больше в году ясных солнечных дней в данной местности. Например, в Крыму, в южных районах, на курортах и высокогорных плато, где большую часть дня небо свободно от облаков.
Большинство задается вопросом: где приобрести солнечные батареи и сколько это будет стоить? Само собой, в специализированных магазинах, торгующих качественными изделиями. Это могут быть как китайские устройства, так и немецкие панели высокого качества и изделия производителей других стран.
Подобные устройства есть и у отечественных производителей. Все упирается в потребности каждого домовладельца, стоимость и мощность панелей. Деньги в данном вопросе экономить рекомендуется, лучше покупать качественные и передовые солнечные панели, которые окупятся со временем.
Схема подключения солнечных батарей.
Покупая устройства для производства электроэнергии из солнечных лучей, владелец частного дома обретает независимость от централизованного поставщика энергии с постоянно растущими расценками за киловатт электричества и получает столько электроэнергии, сколько ему нужно. Если нужно сделать крышу на солнечных батареях, то лучшим вариантом будет обратиться в проверенную надежную компанию. Здесь помогут не только с выбором устройства по доступным ценам, но и полностью установить все оборудование.
Не нужно бояться, что в некоторых местностях мало солнечных дней. Панели эффективно функционируют и в пасмурную погоду, а технологии солнечной энергии развиваются и совершенствуются постоянно.
Солнечные панели можно установить как на крыше, так и в другом доступном месте. Рекомендуется устанавливать их на южной стороне кровли дома, так как при ясном солнце эффективность работы панелей значительно возрастает.
Установка солнечных батарей удобная и несложная. Главное - грамотно установить их в нужном месте. При этом не нужно будет переделывать крышу дома. Единственное, что нужно сделать, - это укрепить конструкции при недостаточно прочной кровельной системе. Наклон солнечных панелей необходим не только для их быстрой очистки от снега.
Казалось бы, для чего строить тепловые, атомные и гидроэлектростанции?Так в чем же заключается причина?
Когда солнечные батареи наиболее актуальны?
Большинство задается вопросом: где приобрести солнечные батареи и сколько это будет стоить?