Площадь солнечной батареи и габариты отдельных ячеек
Гелио модуль представляет собой гибкую или жесткую конструкцию прямоугольной формы, основу которой составляют ряды полупроводниковых ячеек. Каждая из них генерирует напряжение около 0,5-0,6V и может иметь различные типоразмеры. Наиболее распространены следующие варианты габаритов (в миллиметрах):
- 52 × 19;
- 52 × 38;
- 52 × 150;
- 80 × 150;
- 26 × 156;
- 125 × 125;
- 156 × 156.
Например, модуль Sunways ФСМ-270П из 60 ячеек (по 10 в длину и 6 – ширину) размером 156 × 156 мм каждая имеет размеры, с учетом рамы, 1640 × 992 мм. Площадь такой солнечной панели составит чуть больше 1,6 м2.
При монтаже необходимо устанавливать модули таким образом, чтобы не допустить частичного затенения одним рядом батарей соседнего. В связи с этим на одну панель 250 – 400 ватт обычно выделяется 1,5 — 2 квадратного метра пространства.
Выбор фотоэлектрической системы для построения солнечного генератора
Для построения действительно качественного солнечного генератора необходимо учесть следующие данные:
КПД и мощности
- Среднее значение коэффициента полезного действия имеющихся в продаже солнечных панелей. У кремниевых батарей он лежит в пределах от 12 до 17%. Это при условии использования кристаллического материала. КПД тонкопленочных батарей лежит в пределах от 8 до 12%.
- Мощность солнечной панели, вырабатываемой одним квадратным метром панели. Для ее определения необходимо солнечную энергию умножить на КПД одной панели. Далее округлить до целого цела.
- Пиковая мощность солнечной батареи – измеряется в безоблачный солнечный день. Она равна произведению КПД и величине «Стандартного солнца» (1 кВт).
Показатели энергии
- Суммарная усредненная энергия. Рассчитывается как произведение пиковой мощности и количества часов инсоляции.
- Выработанная энергия – это величина мощности, которую панель отдала в нагрузку в фактических условиях за 24 часа. Определяется как соотношение суммарной усредненной энергии к 24 часам. Для панелей из кристаллического кремния эта величина равна 0.6-0.85 кВт/м кв.. А для пленочного кремния – 0.4-0.6 кВт/м кв.
- Общая энергия – количество мощности, выработанной панелью за год эксплуатации. Она рассчитывается как произведение как полная энергия и количество дней в году. Для кристаллических панелей (CSi) – 219-310 кВт ч, для пленочных (TF) – 146-219 кВт ч. Но при расчете окончательных показателей необходимо учесть потери в импульсном преобразователе, которые составляют обычно 5%.
- Цена электрической энергии. Пожалуй, самый главный показатель, который зачастую предопределяет целесообразность приобретения солнечного генератора. На сегодняшний день такой генератор пока еще нецелесообразен. Поскольку без поломок более 10 лет практически ничто не прослужит. Но технологии не стоят на месте! И в скором будущем стоимость световых генераторных панелей станет намного меньше, сделав их доступными для всех.
https://youtube.com/watch?v=p8pKRrYQvd0
Разновидности
Эффективность и производительность солнечных панелей зависят от конструкции отдельных элементов. Существует несколько разновидностей:
- Монокристаллические. Изготавливаются из одного монокристалла, выращенного из кремния в определенных условиях. Представляют собой тонкий поперечный срез. КПД составляет 17–22 %. Это самые дорогие и качественные элементы. Внешне выглядят как черные прямоугольники со скошенными краями.
- Поликристаллические. Разработаны для того, чтобы снизить себестоимость и конечную цену элементов. Изготавливаются из расплава кремния, состоящего из множества кристаллических образований. КПД составляет 12–18 %. Характеристики этих элементов несколько снижены, но и цена более доступная для массового покупателя. Внешне они представляют собой синие прямоугольники.
- Аморфные элементы. Эти элементы имеют более слабые характеристики, чем моно- или поликристаллические конструкции. Однако, они намного дешевле, что позволяет получить общую мощность аморфных солнечных панелей, не уступающую более производительным конструкциям. Разница только в количестве элементов. Аморфные солнечные батареи изготавливаются из разных материалов, могут быть жесткими или гибкими. Особенностью таких панелей является способность работать в пасмурную погоду, когда освещенность низкая.
Самыми производительными панелями считаются арсенид-галлиевые, но их обычно не учитывают в общей классификации. Они слишком дорогие, поэтому для частных пользователей не доступны.
Кроме этого, существуют одно- и двухсторонние солнечные батареи, способные поглощать свет одной или обеими сторонами. Однако, пока применения двусторонним панелям не найдено, так как для использования одновременно обеих сторон требуется отражающая система. Она сложна в изготовлении и настройке, дешевле использовать большее количество обычных панелей.
Схема работы солнечного электроснабжения
Когда проводишь взглядом по загадочно звучащим названиям узлов, входящих в состав системы питания солнечным светом, приходит мысль о супертехнической сложности устройства.
На микроуровне жизни фотона это так. А наглядно общая схема электрической цепи и принцип ее действия выглядят очень даже просто. От светила небесного до «лампочки Ильича» всего четыре шага.
Солнечные модули – первая составляющая электростанции. Это тонкие прямоугольные панели, собранные из определенного числа стандартных пластин-фотоэлементов. Производители делают фотопанели различными по электрической мощности и напряжению, кратному 12 вольтам.
Устройства плоской формы удобно располагаются на открытых для прямых лучей поверхностях. Модульные блоки объединяются при помощи взаимных подключений в гелиобатарею. Задача батареи преобразовывать получаемую энергию солнца, выдавая постоянный ток заданной величины.
Устройства накопления электрического заряда – аккумуляторы для солнечных батарей известны всем. Роль их внутри системы энергоснабжения от солнца традиционна. Когда домашние потребители подключены к централизованной сети, энергонакопители запасаются электричеством.
Они также аккумулируют его излишки, если для обеспечения расходуемой электроприборами мощности достаточно тока солнечного модуля.
Аккумуляторный блок отдает цепи требуемое количество энергии и поддерживает стабильное напряжение, как только потребление в ней возрастает до повышенного значения. То же происходит, например, ночью при неработающих фотопанелях или во время малосолнечной погоды.
Схема энергообеспечения дома с помощью солнечных батарей отличается от вариантов с коллекторами возможностью накапливать энергию в аккумуляторе
Контроллер – электронный посредник между солнечным модулем и аккумуляторами. Его роль регулировать уровень заряда аккумуляторных батарей. Прибор не допускает их закипания от перезарядки или падения электрического потенциала ниже определенной нормы, необходимой для устойчивой работы всей гелиосистемы.
Переворачивающий, так дословно объясняется звучание термина инвертор для солнечных батарей. Да, ведь на самом деле, этот узел выполняет функцию, когда-то казавшуюся электротехникам фантастикой.
Он преобразует постоянный ток солнечного модуля и аккумуляторов в переменный с разностью потенциалов 220 вольт. Именно такое напряжение является рабочим для подавляющей массы бытовых электроустройств.
Поток солнечной энергии пропорционален положению светила: устанавливая модули, хорошо бы предусмотреть регулировку угла наклона в зависимости от времени года
Солнечные батареи: терминология
В тематике «солнечной энергетики» достаточно много нюансов и путаницы. Часто новичкам разобраться во всех незнакомых терминах поначалу бывает трудно. Но без этого заниматься гелиоэнергетикой, приобретая себе оборудование для генерации “солнечного” тока, неразумно.
По незнанию можно не только выбрать неподходящую панель, но и попросту сжечь ее при подключении либо извлечь из нее слишком незначительный объем энергии.
Вначале следует разобраться в существующих разновидностях оборудования для гелиоэнергетики. Солнечные батареи и солнечные коллекторы – это два принципиально разных устройства. Оба они преобразуют энергию лучей солнца.
Однако в первом случае на выходе потребитель получает энергию электрическую, а во втором тепловую в виде нагретого теплоносителя, т.е. солнечные панели используют для отопления дома.
Максимум отдачи от солнечной панели можно будет получить, только зная, как она работает, из каких компонентов и узлов состоит и как все это правильно подключается
Второй нюанс – это понятие самого термина «солнечная батарея». Обычно под словом «батарея» понимается некое аккумулирующее электроэнергию устройство. Либо на ум приходит банальный отопительный радиатор. Однако в случае с гелиобатареями ситуация кардинально иная. Они ничего в себе не накапливают.
Солнечной панелью генерируется постоянный электроток. Чтобы преобразовать его в переменный (используемый в быту), в схеме должен присутствовать инвертор
Солнечные батареи предназначены исключительно для генерации электрического тока. Он, в свою очередь, накапливается для снабжения дома электричеством ночью, когда солнце опускается за горизонт, уже в присутствующих дополнительно в схеме энергообеспечения объекта аккумуляторах.
Батарея здесь подразумевается в контексте некой совокупности однотипных компонентов, собранных в нечто единое целое. Фактически это просто панель из нескольких одинаковых фотоэлементов.
Подбираем контроллер
Контроллер для аккумуляторных батарей (АКБ) следует подбирать особенно тщательно. Дело в том, что по параметрам он должен быть совместим с солнечными модулями, а исходящее напряжение должно соответствовать мощности электрической подстанции – в рассматриваемом примере 24 вольта.
Качественный контроллер аккумуляторов должен справляться с такими задачами:
- Обеспечивать многоступенчатый заряд АКБ, что существенно увеличивает срок их эксплуатации.
- Осуществлять подключение и отключение солнечной батареи и АКБ в автоматическом режиме, в соответствии с уровнем заряда.
- Корректировка нагрузки между солнечными батареями и АКБ.
Хотя размеры контроллера невелики, этот компонент влияет на работу, как отдельного аккумуляторного блока, так и всей системы в целом.
Особенности используемых в формуле показателей
Величина солнечной энергии, падающей на крышу и стены дома в определенном регионе, может измеряться для разных промежутков времени. Метеорологи рассчитывают годовую, месячную и дневную солнечную радиацию, приходящуюся на 1 кв. м. Если этот показатель годовой, то его единицей измерения является кВт*ч/(м²*год). Вместо слова «год» могут быть слова «месяц» и «день». Например, показатель 5 кВт*ч/(м²*день) означает, что за 1 день на 1 кв. м. падает 5 кВт солнечной энергии.
В вышеуказанную формулу можно подставлять любой показатель. Если подставляется годовая солнечная энергия, то результатом расчета будет такое количество электроэнергии, сколько панель производит за 1 год. Так же с показателями других промежутков времени. Наиболее целесообразно высчитывать месячную выработку электрической энергии. Интенсивность освещения в каждом месяце различна, и для выработки, например, 10 кВт электричества, надо использовать разное количество панелей, а также подключать соответствующее число аккумуляторов.
Выражение включает в себя 2 показателя, но его следует рассматривать, как один. Это потому, что он показывает производительность панели. Более правильно было бы использовать выражение , где S является площадью светочувствительных пластин в кв. м. Оно позволяет определить КПД солнечных батарей, а точнее, какую часть света может превратить 1 кв. метр панели в электрическую энергию.
Например, есть немецкая монокристаллическая панель SolarWorld 2015. Она имеет площадь 1,995 кв. метр и мощность 320 Вт. Ее КПД составляет 320 / (1 000 * 1,995) * 100 = 16,04%. Для применения в формуле выражение на 100 умножать не надо. В ней следует использовать число 0,1604.
Второе выражение не используют потому, что результатом будет мощность 1 кв. метра панели. Батарея редко имеет такую площадь. Этот ее показатель значительно больше. Например, вышеупомянутое изделие имеет площадь 1,995 м². В итоге, конечный рассчитанный по формуле результат нужно было бы умножать на площадь. Получилось бы так, что в числителе и знаменателе выражения будет S. А если S делить на S выйдет 1.
Лучшие солнечные батареи для туристов
SW-H05
Это самая бюджетная из нашей подборки солнечная батарея, позволяющая заряжать телефоны, планшеты, электронные книги и другую технику. Однако стоит учесть, что ток заряда здесь всего 1 А, поэтому заряжаться будет устройство долго.
Эта солнечная панель представляет собой пластину с четырьмя кольцами на углах, с помощью которых можно закрепить ее на дереве или рюкзаке. Подходит для зарядки мобильных устройств на рыбалке, охоте или в автомобиле.
Goal Zero Nomad 7 Plus
Компактная туристическая панель оснащена монокристаллическим модулем мощностью 7 Вт. Она «одета» в герметичный корпус, который не боится дождя, снега и даже падения в реку. Устройство оснащено двумя USB разъемами: стандартным и для фирменного зарядного устройства Guide 10 Plus.
У солнечной батареи есть сетчатый карман, в который можно складывать заряжаемые устройства. Также конструкция оснащена петлями, которые крепятся на рюкзак, батарея может заряжаться прямо на рюкзаке. Здесь есть индикатор интенсивности заряда. Она показывает, насколько хорошо солнечные лучи попадают на панель.
ФСМ 14-МТ
Солнечная батарея состоит из 4 монокристаллических модулей общей мощностью 14 Вт. Максимальный ток заряда составляет 2,5 А. Она складывается в обычную сумку, которую можно положить в багажник автомобиля, велосипеда или положить в рюкзак.
КПД данного устройства составляет 18 % при условии попадания прямых солнечных лучей. Весит прибор всего 850 гр.
Topray Solar TPS-102-15
Это недорогая автомобильная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Если в дороге аккумулятор внезапно разрядился (хотя такого лучше не допускать), данная солнечная панель позволит его зарядить. Общая мощность батареи составляет 15 Вт.
В комплекте с устройством сразу идут зажимы-крокодилы для аккумулятора и переходник под прикуриватель. Помимо автомобильного аккумулятора также можно заряжать электронные устройства.
Bio Lite Solar Panel 10+
Эта солнечная батарея представляет собой совокупность солнечного модуля и Power Bank емкостью 3000 мА*ч. С помощью нее можно зарядить различные гаджеты, причем заряжает она довольно быстро. Здесь два разъема: USB и microUSB.
Металлическая скоба, которой оборудована конструкция панели, позволяет выставить батарею на подставку. Правда стоит учесть, что панель монокристаллическая, а не аморфная, поэтому в пасмурную погоду она заряжаться не будет.
Советы электрика:
- Как найти фазу и ноль: простые и действенные способы
- Удлинители и тройники: как найти и починить неисправность?
Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии
Теперь что касается потребителей и их мощности, приведем основные из них:
- Телевизор Led – 50-150Вт.
- Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
- Ноутбук – 20-50Вт
- Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
- Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
- Роутер – 10-20Вт.
- Кондиционер 9 – 700-900Вт.
- Эл. Чайник – 1500Вт.
- Микроволновка – 500-700Вт.
- Стиральная машина – 600 – 900Вт.
- Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.
Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.
Что нужно знать, выбирая солнечные батареи
Перед подбором комплекта солнечной электростанции необходимо учитывать следующее:
- Сначала нужно подсчитать, сколько именно энергии необходимо получать от будущей станции. Выполнив все расчеты, можно подсчитать, сколько нужно панелей и какую они потребуют площадь. Модули предпочтительнее устанавливать на южной части дома. Средние показатели составят 150 Ватт на 1 м².
- СЭС смогут производит электричество бесперебойно на протяжение года, если модули будут находиться на самых освещенных местах кровли. Даже если небольшая площадь модуля попадет в тень, система все равно будет работать эффективно.
- Если станция будет подключена к центральной сети, следует уточнить выделенную на дом мощность. Как правило, она составляет 5 киловатт. Если во время регистрации выяснится, что батареи мощнее установленной нормы, нужно будет увеличить лимит. Что подразумевает дополнительные затраты.
- Затем нужно проверить, насколько крыша пригодна для размещения на ней СЭС. Необходимо, чтобы кровля выдерживала нагрузку батарей. Средний ее показатель — 12 кг на 1 кв/м. Вдобавок, стоит продумать возможность доступа к панелям для их последующего обслуживания.
- Лучше всего устанавливать солнечные батареи на крыше, наклоненной на 35–45 градусов (скатной крыше). Если кровля плоская, придется позаботиться об опорах, чтобы обеспечить требуемый наклон.
Пример расчёта производительности солнечных батарей
Для примера произведем расчет солнечной фотоэлектрической станции со следующими параметрами:
- Общая номинальная мощность солнечных батарей – 10 кВт;
- Регион – Киев;
- Угол ската кровли 45º и отклонение от южного направления 25º;
- Общие потери принимаем равные 10%.
Воспользовавшись данными из карты солнечной интенсивности выбираем значение 1000 кВт·ч/(м²·год) соответствующее 4-й зоне. Поправочный коэффициент пересчета суммарного потока солнечной энергии будет равен 1,10.
Подставив значение, получаем:
Е = 1 000 [кВт·ч/(м²·год)] × 1,1 × 10 × 0,9 / 1 [кВт·ч/м²] = 9 900 [кВт·ч/год]
Данный расчет солнечных батарей позволяет приблизительно оценить среднее количество энергии которое выработает фотоэлектрическая станция за год.
Положительные и отрицательные стороны использования солнечных батарей
Преимущества фотоэлектрического источника питания:
- электроснабжение без дополнительных эксплуатационных затрат;
- самостоятельное выполнение монтажа;
- длительный срок службы рабочих пластин.
Недостатки:
- зависимость от географического расположения;
- снижение эффективности (мощности) в пасмурную погоду;
- необходимость регулярной очистки загрязненной поверхности.
Для отопления в северных регионах России такое преобразование не подходит. Кроме высокой цены, следует учитывать низкую инсоляцию. Совершенствование процессов производства уменьшает издержки. Новые технологии увеличивают КПД солнечных панелей.
Типы фотоэлектрических преобразователей
Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя.
Различают такие виды батарей по типу устройства:
- гибкие панели;
- жесткие модули.
Гибкие тонкопленочные панели постепенно занимают всё большую нишу на рынке благодаря своей монтажной универсальности, ведь установить их можно на большинстве поверхностей с разнообразными архитектурными формами.
Реальные характеристики солнечных панелей обычно ниже, чем указанные в инструкции. Поэтому перед их установкой дома желательно самому увидеть похожий реализованный проект
По типу рабочего фотоэлектрического слоя солнечные батареи разделяются на такие разновидности:
- Кремниевые: монокристаллические, поликристаллические, аморфные.
- Теллурий-кадмиевые.
- На основе селенида индия- меди-галлия.
- Полимерные.
- Органические.
- На основе арсенида галлия.
- Комбинированные и многослойные.
Интерес для широкого потребителя представляют не все типы солнечных панелей, а только лишь первые два кристаллических подвида.
Хотя некоторые другие типы панелей и имеют большие КПД, но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения.
Кремниевые фотоэлектрические элементы довольно чувствительны к нагреву. Базовая температура для измерения электрогенерации составляет 25°C. При её повышении на один градус эффективность панелей снижается на 0,45-0,5%.
Далее будут подробно рассмотрены солнечные панели, которые представляют наибольший потребительский интерес.
Какой комплект солнечных батарей выбрать для дома
http-equiv=»Content-Type» content=»text/html;charset=UTF-8″>id=»attachment_1979″ style=»width: 600px» class=»wp-caption aligncenter»>
Типичный комплект солнечной электростанции
Такие системы бывают всего нескольких видов, разобраться в них не сложно. Собирать комплект этого оборудования стоит исходя из ваших задач, давайте рассмотрим несколько вариантов.
- Для обеспечения электричеством в дневное время без доступа к внешней сети вам понадобится (это самый дешевый вариант):
- необходимое по расчетам количество панелей,
- автономный инвертор.
Если хотите обеспечивать свой дом или дачу круглосуточно, при этом не важно есть ли доступ к сети или его нет, необходим более полный комплект оборудования:
- солнечные панели,
- сетевой или многофункциональный инвертор,
- аккумуляторные батареи,
- контроллер заряда.
- Если же хотите пользоваться энергией солнечных панелей только днем, а в остальное время брать электричество с сети, вам понадобится:
- необходимое по расчетам количество панелей,
- сетевой или многофункциональный инвертор.
- Для продажи выработанной от солнца электроэнергии, например по зеленому тарифу в Украине, вам понадобится:
- солнечные панели,
- сетевой или многофункциональный инвертор,
- аккумуляторные батареи,
- контроллер заряда,
- реверсный счетчик.
Это основные комплекты солнечных электростанций, которые применяются в частных домовладениях.
Видео обзор комплектов
Немного практических расчетов цены системы
Установка солнечных батарей мощностью до 1 кВт/час = 90 000 руб (без аккумуляторная система, 8 монокристаллов и автономный инвертор). Бытовые нужды, плюс теплые полы.
Считаем рентабельность. Допустим, месяц расходуем:
- теоретическая выработка 20 кВт в сутки, 600 кВт в месяц
- 90 000 : 600 = 150 руб. за 1 кВт
- Цена 1 кВт обычной электросети = 5.4 руб. за 1 кВт
- 150 (солн.бат.) : 5,4 (обыч.сеть) = 28
Таким образом мы вычислили что солнечное электричество в 28 раз дороже обычной сети, цифра пугает, но не все так плохо. Теперь рассчитаем окупаемость:
Стоимость в год, при расхода 600 кВт = 38000 руб.
Вложили 90 000 руб, делим на годовой расход, теоретическая окупаемость наступить через 2.3 года. Однако, средне годичный световой день для Московской области составляет 34 %, это значит что наши батареи будут работать только треть времени, соответственно их срок окупаемости увеличится ровно в 3 раза, то есть до 6.9 года.
https://youtube.com/watch?v=BPiO4gI5Lxc
Стоимость комплекта, обзор технических характеристик
Комплект для солнечной батареи
Цена устройства формируется с учетом комплектующих:
- модуль;
- аккумуляторная батарея;
- контроллер;
- инвертор;
- кабель;
- клеммы;
- стеллаж.
Цена солнечных батарей разная. В зависимости от комплектующих стоимость меняется в пределах диапазона: от 300 тыс. руб. до 2 млн руб. Малогабаритные изделия для локального применения можно приобрести и за 10 тыс. руб., однако их допустимо применять для простейших нужд (в качестве элемента питания и др.)
При выборе устройства обращают внимание на параметры:
- энергоэффективность;
- габариты панелей (могут составить несколько метров по одной стороне);
- мощность;
- температурный коэффициент (оказывает влияние на мощность и другие электрические параметры).
Несмотря на высокую стоимость, солнечные батареи приобретают достаточно часто. Это обусловлено сравнительно быстрой их окупаемостью. Срок возврата затраченных средств зависит от количества потребителей. Для сравнения, панели, обслуживающие дом, где проживает семья из 4 человек, окупятся уже через 4 года (средний показатель).
Для удовлетворения простых нужд может быть достаточно панелей «Хевел» сетевой солнечной электростанции мощностью не выше 5 кВт. Их допустимо устанавливать на крыше частного дома, объектах малого и среднего бизнеса (кафе, небольшие магазины, павильоны, гостевые дома). Такой способ позволяет снизить затраты на электроэнергию от основного источника.
Однако самостоятельно сложно понять, какой комплект следует приобрести. Не всегда просто рассчитать и достаточную мощность солнечных батарей. Если выбор пал на панели «Хевел», консультант поможет подобрать модель. От компании приходит специалист, ориентируется на месте: делает замеры, расчеты. Дома останется выполнить пусконаладочные работы. Производитель «Хевел» предоставляет гарантию (до 25 лет) на все комплектующие, а также модули.
Что будет с батареей через 25 лет работы
Фотоэнергетика считается достаточно молодой отраслью. По существующим данным, работа солнечных батарей должна осуществляться более 25 лет. Первая в мире солнечная батарея работает уже 60 лет. Производители говорят, что максимальное ухудшение работы батарей возможно через 25 лет. Но, по реальным тестам с 1980-х годов, модули снизили свою мощность за 40 лет только на 10 %. Это значит, что оборудование может работать дольше. С большой вероятностью можно отметить, что устройства будут функционировать свыше 30 лет.
Кроме того, современное производство прогрессивно. Продающиеся сегодня источники альтернативного энергообеспечения считаются прочными, надежными и результативными приборами.
Потери энергии в солнечной электростанции
Общие потери энергии при преобразовании солнечного излучения в фотоэлектрической системе включают в себя :
- потери в проводах – 1%
- потери в инверторе – 3-5%
- потери связанные с ростом температуры фотоэлементов – 2-5%
- потери в процессе работы солнечной батареи в период низкого уровня солнечного излучения – 1-3%
- потери связанные с затенением и загрязнением солнечных батарей – 1-3% (в случае неоптимального ориентирования эти потери могут быть значительно выше)
- потери шунтирующих диодов – 0,5%
При оптимальной компоновке оборудования эффективность солнечной системы в 90% считается очень хорошей. На практике возможны случаи, когда общие потери могут достигать значения 20-30 % из-за плохого качества оборудования или неправильного подбора компонентов системы и других факторов.
Крупнейшие производители
Лидерами глобального производства солнечных батарей являются компании Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar и Sharp Solar. Первые три представляют Китай, четвертая – США, а пятая, как нетрудно догадаться, является подразделением японской корпорации Sharp.
Американская компания First Solar не только производит солнечные батареи, но и принимает непосредственное участие в проектировании и строительстве солнечных электростанций. Мощнейшая в мире СЭС Агуа-Калиенте, которая находится в штате Аризона, США – дело рук инженеров First Solar.
Крупнейшую же украинскую СЭС «Перово» строила и снабжала солнечными панелями австрийская компания Activ Solar.
Китайская же компания Suntech прославилась тем, что готовила к летней Олимпиаде-2008 футбольный стадион под названием «Птичье гнездо» в Пекине. Вырабатываемая на протяжении дня с помощью солнечных батарей электроэнергия аккумулируется, а затем используется для освещения стадиона, полива травы на футбольном поле и работы телекоммуникационного оборудования.
Как работает технология
Принцип действия солнечных батарей основан на возможности взаимодействия солнечного света (а это электромагнитное излучение) с веществом. При этом взаимодействии энергия фотонов (световых частиц) передается электронам вещества, то есть, энергия света преобразуется в постоянный электрический ток.
Явление было открыто еще в 19 веке, и получило название фотоэлектрического эффекта (фотоэффекта). Для его возникновения и поддержания необходимы фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), полупроводники по способу функционирования.
Полупроводник – материал с избытком или недостатком электронов. В полупроводниковом элементе имеется два слоя с разной проводимостью. Слой с лишними электронами играет роль катода, слой с недостатком электронов – анода. В большинстве современных изделий роль полупроводников выполняют кремниевые пластины, обладающие необходимыми полупроводниковыми свойствами.
Отдельные фотоэлементы имеют слишком малую мощность, чтобы питать электроприбор. Поэтому их объединяют в электрическую цепь, которая формирует то, что называют солнечной батареей (или панелью). Устройство имеет следующее строение:
- Изделие выглядит как панель, в которой заламинированы кремниевые пластины, ответственные за преобразование энергии.
- Сверху панель защищает закаленное стекло. Чтобы повысить эффективность, выбирают марку стекла с низким содержанием оксидов железа. Благодаря такому решению достигается высокая прозрачность, что также играет на эффективность системы.
- Благодаря ламинации панель получается полностью герметичной, а используемые материалы делают ее стойкой к ветровым и снеговым нагрузкам.
