Конструкция и особенности работы солнечных батарей

Отличной альтернативой централизованной системе энергоснабжения является использование солнечных батарей. Их можно установить даже на небольшом участке, а инвестированные в солнечную электростанцию деньги быстро окупятся, а потом можно будет практически бесплатно обеспечить дом или предприятие электрикой. К тому же сейчас цены на комплектующие для СЭС существенно снизились, и эта тенденция, скорее всего, будет продолжаться, так что при любом бюджете можно разработать и реализовать подходящий проект. Давайте разберемся, как работает подобный источник энергии. 

 Солнечные батареи создаются из множества полупроводниковых фотоэлементов, которые способны трансформировать энергию Солнца в электрическую. Высокая цена получаемых киловатт обусловлена дороговизной материала преобразователей – кремния, который может быть поликристаллическим (КПД 15%) или монокристаллическим (КПД 17,5%).

Мощность солнечных батарей

Выбирая солнечные батареи для дома или производственного объекта, будущие владельцы автономной системы энергоснабжения обращают внимание, прежде всего, на полезную мощность. Данный параметр может варьироваться в зависимости от активности солнечного излучения. Чем выше ток и выходное напряжение, тем больше мощность у батареи, причем второй показатель определяется не только интенсивностью света, но и площадью принимаемых элементов («листов»). Что касается электродвижущей силы, то ей свойственно снижение на 0,4% при повышении температуры на 1 градус. Если на небе облака и солнца мало, то мощность и зарядный ток уменьшаются. 

Принцип функционирования

Конструкция батарей разработана таким образом, чтобы добиваться максимально возможных значений напряжения, тока и мощности. Для этого фотоэлементы соединены в цепи последовательно и параллельно. Дополнительным преимуществом комбинированного варианта подключения является возможность беспроблемной замены одного вышедшего из строя преобразователя без необходимости отключения всей системы. 

Между собой компоненты соединены диодами - всего их четыре, то есть по 1 на каждую четвертую часть панели. Шунтирование выполняется для профилактики сбоев при затемнении части поверхности – пока батарея не освещается, мощность снижается до 25%. Без такой меры предосторожности затемненные фотоэлементы становятся потребителями тока, то есть происходит разрядка, а не зарядка. В современных моделях преимущественно используют низкоомные диоды Шоттки.

Поскольку большинство панелей используются для сохранения выработанной энергии, к ним подключаются аккумуляторы. Они заряжаются, когда получают потенциал больше, чем исходное напряжение, а потом по необходимости передают энергию потребителям. При проектировании специалисты рассчитывают количество и тип соединения полупроводниковых фотоэлементов, чтобы с учетом потерь при транспортировке показатель был выше потенциала аккумулятора. 

В периоды, когда солнца мало, происходит разрядка и передача части энергии в электроприемник, а потом аккумулятор снова подзаряжается. Чтобы контролировать параметры работы устройства, нужен контроллер, который в определенный момент снижает скорость накопления заряда. По соотношению срока службы, надежности и безопасности лидирующие позиции занимают гелевые и свинцовые аккумуляторы. Модели проверенных производителей способны на протяжении 10-12 лет стабильно работать, разряжаясь максимум до 20% и не требуя специализированного обслуживания. 

 Из дополнительного оборудования, которое может потребоваться при использовании солнечных панелей, нужен только инвертор. Он нужен, чтобы обеспечивать электропитание большинства бытовых приборов, которые работают на переменном токе. Напрямую батарею можно подключить лишь к портативным устройствам и светодиодным лампочкам. 

Читайте также: Дело в шляпке: в Днепре появилась модница, которой восхищается весь район (Фото)