Які-небудь 10 років тому ми ще не могли собі уявити, що сьогодні будемо використовувати сонячні батареї повсюдно, тоді про них говорили тільки в контексті космічного устаткування, яке постачає енергією МКС.
Сонячні батареї відносяться до альтернативних джерел енергії, таким як вітряні генератори, біопаливо і т.п., проте ці джерела енергії варто розглядати пильніше в силу того, що енергія сонячного випромінювання невичерпна до тих пір, поки світить сонце.
Принцип роботи сонячної батареї
Контроль якості сонячних елементів на заводі Gigasolar
Принцип роботи батареї - це перетворення сонячної енергії в електричну. Заснована робота батареї на фотоелектричні ефекті. В результаті впливу світлом на фотоелемент батареї енергія, що виробляється падаючими на нього фотонами, вивільняє зі своєї орбіти електрони, а виникають електричні поля вибудовують звільнені електрони в спрямований електричний струм. Принцип роботи сонячних електростанцій нічим не відрізняється, але технологія трохи інша.
Для правильного розрахунку сонячних батарей потрібно враховувати багато факторів - від кількості споживачів електрики в будинку до виробника батарей . Так, наприклад, якість китайських і німецьких газонних світильників на сонячних елементах відрізняється між собою на порядок. Чим більше і якісніше фотоелементи в батареї, тим більше потужність сонячних батарей і більший потік електричного струму вони можуть виробити. Великий плюс сонячних батарей в тому, що виробляючи електричну енергію, вони абсолютно нешкідливі для навколишнього середовища.
Конструкція і установка батарей
Монтаж і установка сонячних панелей на даху будинку
Сонячна батарея складається з декількох модулів, з'єднаних між собою або паралельно, або послідовно, залежно від необхідних параметрів вихідного струму. Зовні така конструкція виглядає, як прямокутна панель або кілька таких панелей з нерівномірно переливається поверхнею. На задній частині панелей розміщені контакти, через які здійснюється підключення сонячних батарей до споживачів. Батареї, як правило, встановлюються на даху будівлі, вони можуть утворювати суцільне покриття. Іноді переносні батареї встановлюють у вигляді ширм прямо на землі, але такий принцип установки зустрічається набагато рідше.
Ефективність сонячної батареї
Продуктивність і ефективність сонячної батареї безпосередньо залежить від активності сонячного випромінювання і номінальної потужності самої батареї. Відповідно, чим більше потужність батареї, тим більше електричної енергії вона видає.
Сонячні батареї характеристики і види
Промисловість випускає кілька видів сонячних батарей, ми розглянемо найбільш вживані (а докладніше про інших видах ви можете дізнатися в статті Види і типи сонячних батарей):
- тонкоплівкові батареї є найдешевшими, працюють при розсіяному сонячному випромінюванні. Встановлюються на стінах будівель і приміщень, в них для генерування електроенергії використовуються високовольтні контролери та інвертори. До мінусів цього виду потрібно віднести використання великих площ, низький ККД - близько 10%;
- монокристаллические батареї, їх найчастіше можна побачити на дахах заміських будинків, промислових підприємств, це найбільш популярний вид сонячних батарей. Коефіцієнт корисної дії цих батарей в два-два з половиною рази вище, ніж у тонкоплівкових, приблизно 20-25%;
- полікристалічні батареї застосовуються так само, як і монокристалічні, ККД у них трохи нижче і не перевищує 20%, але і вартість їх, зазвичай, нижче, ніж у монокристалічних сонячних батарей.
Схема підключення монокристалічних і полікристалічних сонячних батарей
Схема підключення сонячних батарей
Підключаються ці два види батарей за одним принципом. Схема підключення сонячних батарей виглядає наступним чином:
- Сонячні панелі.
- Контролер.
- Акумулятори.
- Інвертор.
- Споживачі електричного струму.
Детальніше про це в статті Устаткування для сонячних батарей
Розрахунок сонячних батарей
Щоб зробити розрахунок потужності установки сонячних батарей, треба знати сумарну потужність всіх споживачів, які будуть експлуатуватися, а також час роботи цих споживачів.
Як правило, всі споживані потужності вказані в технічній документації до приладів і обладнання, так, побутової холодильник середнього розміру споживає в добу близько 1000 Вт, середній телевізор - близько 100 Вт / год, ноутбук - більше 60 Вт / год не витрачає. Для розрахунку краще зробити таблицю, в яку потрібно занести кожен споживач, його номінальну потужність, кількість годин, яке працює споживач на добу, тиждень, місяць, така таблиця допоможе зробити розрахунки точнішими. Помноживши номінальну потужність на кількість годин, яке буде працювати споживач, отримуємо витрачається потужність для кожного споживача, потім, підсумувавши всі споживачі, отримаємо потужність всієї установки.
Якщо ви серйозно ставитеся до таких розрахунків, то обов'язково проаналізуєте максимальну кількість годин без сонця, так як вам необхідно буде розрахувати ємність акумуляторних батарей, а вона безпосередньо залежить від часу, який сонячна батарея буде працювати не повну потужність, або взагалі працювати не буде. Так в районі Москви реально отримувати 500 Вт + -20% електрики в добу з одного метра сонячних батарей.
Вам треба взяти до уваги і такий момент: єдиний у вас джерело енергопостачання сонячних батарей або ваш будинок може періодично підключатися до генераторної установки або до лінії електропередачі.
