Если вы из Украины и хотите себе солнечные батареи . То переходите по ссылке — https://alternative24.com.ua/ и заказывайте баесплатную консультацию!
Солнечные батареи находят все большее применение во многих сферах. Чем-то обычным они стали и в быту. Оценив преимущества, их стали активно использовать дачники для обеспечения своих домов, находящихся на некотором расстоянии от благ цивилизации, теплом, электричеством, горячей водой. Чтобы грамотно применить, подаренную наукой технологию, необходимо знать основы работы солнечных панелей, уметь выполнить хотя бы простейшие расчеты рабочих узлов.
Что нужно знать о солнечных батареях
«Солнечная батарея» — выражение, подразумевающее под собой набор нескольких фотоэлементов, основой которых являются полупроводниковые материалы, непосредственно превращающих энергию солнца в электрический постоянный ток. Эта процедура называется фотоэлектрический эффект. После того как управление этим микрофизическим явлением было освоено на лабораторном уровне, производство кремниевых солнечных модулей, освоила и промышленность. КПД гелиопанелей — 18-22%. Соединение фотоэлементов в них — последовательное и параллельное.
Гайд по MINECRAFT по моду Industrial Craft 2 (Солнечная панель и как ею пользоваться)
Каркас, на котором они расположены, изготовлен из диэлектрического материала.
Схема подключения солнечных батарей для дачи и частного дома. На налаженную работу системы оказывает влияние правильный подбор всех комплектующих схемы электростанции. От качества модулей, из которых состоит солнечная батарея, зависит настолько успешно завершиться путь, пройденный фотонами от Солнца до Земли.
Попав в эту ловушку для светового излучения, они становятся частью электроцепи, с постоянным током. Далее, в зависимости от поставленной задачи, происходит накопление полученной энергии в аккумуляторах либо их преображение в переменный электроток, питающий розетки 220 В
Виды солнечных панелей
Исходя из типа применяемых для изготовления кремниевых полупроводников, гелиопанели-модули делят на две категории: поликристаллические ; монокристаллические .
Первые имеют форму плоского квадрата с разнохарактерной поверхностью, обусловленной присутствием разнородных кристаллов. Для их изготовления применяют кремниевый расплав. Сначала сырье заливают в специальные формы, затем полученные путем плавления блоки, режут на квадратные пластины. В процессе производства расплавленную кремниевую массу подвергают постепенному охлаждению.
Монокристаллические панели являются более эффективны и производят больше энергии при тех же размерах, но поликристалические панели дешевле Модуль состоит из 36 или 72 поликристаллических пластин. Из набора таких узлов состоит панель. Технология отличается относительной простотой, не предусматривает использования дорогого оборудования и не требует больших финансовых вложений. Минус у этих модулей один — КПД, не превышающий 18%.
Преимущественный спрос на них объясняется тем, что они дешевле. В отличие от предыдущих, поверхность у монокристаллических панелей однородная. Это тонкие пластины, визуально идентифицируемые, как квадрат, срезанный по углам. Для их получения кремниевый кристалл искусственно выращивают. Фотоэлементы, применяемые в этом случае, состоят из кремниевых цилиндров.
Путем обрезки слитков кремния со всех сторон, повышаются эксплуатационные характеристики. Этот процесс затратный, но продуктивный. Эффективность монокристаллических элементов может достигать 22%. Стоимость их выше, чем у поликристаллических в районе 10%.
Элементы и принцип работы солнечных панелей
Задача солнечной батареи — трансформация энергии солнечных лучей в электричество, питающее бытовые и промышленные устройства. Работа солнечной электростанции в принципе осуществляется по той же схеме, что и обычной.
Солнечная панель состоит из 5 элементов Первой составляющей солнечной установки являются фотопанели.
Полупроводниковые устройства, из которых они состоят, напрямую преобразуют энергию небесного светила в постоянный электроток. Как мощность, так и напряжение солнечных панелей могут быть разными, но обязательно кратным 12 В. Гелиобатарея представляет собой совокупность модульных блоков. Располагают батареи в местах, доступных для прямых солнечных лучей.
Чтобы регулировать и контролировать работу солнечных панелей, в схему включают такие приборы, как аккумуляторная батарея, инвертор, контроллер. Аккумулятор выполняет в системе свою традиционную роль — запасается электричеством. Это происходит и во время работы домашних электроприборов от централизованной сети, и когда возникают излишки электроэнергии при питании дома целиком от солнечного модуля.
Энергонакопитель снабжает цепь таким количеством электричества, чтобы в ней постоянно поддерживалось стабильное напряжение. Как правило, в схему включают пару аккумуляторов — основной и резервный. Первый, накопив электроэнергию, немедленно отправляет ее в электросеть.
Второй отдает накопленную энергию только после падения напряжения в сети. Чаще всего потребность в резервном аккумуляторе возникает в малосолнечную погоду или ночью, когда фотопанели работать не могут.
Правильная схема подключения солнечных батарей Своеобразным посредником между гелиопанелью и аккумуляторами является контроллер. На это электронное устройство возложена функция, как контролирующая зарядку и разрядку АБ, так и управляющая этим процессом.
В разное время суток единица поверхности облучается солнцем по-разному. Поэтому меняется и напряжение, выдаваемое панелью. Для зарядки аккумуляторной батареи в пределах нормы необходимо напряжение, величина которого ограничена определенным диапазоном. Солнечный коллектор нивелирует неритмичность, обусловленную инсоляцией.
Наличие такого прибора исключает перезарядку АБ с последующим ее закипанием. Также контроллер не допустит снижения запаса электроэнергии ниже установленной нормы, гарантирующей надежную работу всей энергосистемы.
Существует три типа таких устройств:
«On-Off» — приборы, подключающие либо отключающие аккумулятор к солнечной батарее в зависимости от уровня напряжения на его клеммах. Уровень зарядки стабильно удерживается на уровне 70%.
ШИМ контроллер — модуляция позволяет достичь 100% заряда АБ на последнем этапе зарядки.
МРРТ — эти устройства преобразуют параметры энергии, полученной от солнечных батарей, до наиболее приемлемых для зарядки АБ, повышая ее эффективность до 30%.
Инвертор — узел, преобразовывающий постоянный ток, полученный от солнечных модулей, в переменный напряжением 220 В.
Это как раз та разность потенциалов, которая является рабочей для большинства видов бытовой техники. Инверторы выпускают в трех вариантах: автономные, сетевые, гибридные. Первые не контактируют с наружной электрической сетью. On grid (сетевые) функционируют только с централизованной сетью.
Кроме преобразующей функции такие инверторы могут регулировать амплитуду тока, частоту напряжения и другие параметры сети. Hybrid (гибридный) инвертор обладает функциями как автономного, так и сетевого оборудования. Когда работает центральное электроснабжение, он берет от солнечной батареи максимум электроэнергии, а если общая сеть отключена, работает полностью автономно.
Нагрузки и энергопотребление
Принудить энергию солнца работать на себя непросто и дорого. Первый шаг — определить для своего хозяйства оптимальную пиковую нагрузку и рациональное среднесуточное энергопотребление. Первый параметр определяют в киловаттах, а второй — в киловатт-часах.
Пик нагрузки приходится на тот момент, когда возникает необходимость включить одновременно несколько единиц домашней техники. Для вычисления мощности, каждую из них суммируют, учитывая высокие пусковые характеристики отдельных ее частей. Владея сведениями о максимуме потребляемой мощности, можно исключить те электроприборы, одновременная работа которых не так уж необходима. От этого показателя зависит выбор мощностных характеристик элементов электростанции, а следовательно, и стоимость ее в целом. Если мощность электроприбора и время, в течение которого он функционирует на протяжении суток, перемножить, узнаем потребность его в электроэнергии на сутки.
Путем сложения суточного электропотребления каждой единицы домашней техники вычисляют общую среднесуточную потребность в электроэнергии. Только при таком подходе можно расходовать солнечное электричество рационально. Полученные итоговые значения нужны и для вычисления емкости аккумуляторов. Стоимость этой важной единицы системы также зависит от итогов вычислений.
Расчет электрических показателей
Для начала все домашние электроприборы следует занести в таблицу. В ней должно быть 30 граф, а количество строк равно числу приборов. В первую колонку вносят порядковый номер, во вторую — название электрического прибора, в третью — потребляемую мощность. Следующие столбцы, вплоть до 27 — расписанные по часам сутки, начиная с 0 часов и заканчивая 24. Здесь же через дробь в десятичном виде указывают время работы прибора (числитель) и его потребляемая мощность (знаменатель).
Так будет легко подсчитать часовые нагрузки. В колонке под номером 28 записывают суммарное время, на протяжении которого работала техника в течение суток. В следующую колонку вносят потребление электричества конкретным электроприбором.
Определяют его путем умножения времени на индивидуальную мощность, потребляемую прибором. В 30 колонке — примечания и промежуточные подсчеты.
Источник: dzen.ru
Как зарядить чайник солнцем: физик отвечает на вопросы о солнечных батареях
Как собрать собственную солнечную станцию? Будет ли она работать в пасмурную погоду? На сколько хватит заряда от солнца? Ответы на эти и другие вопросы уже здесь.
Сначала — немного матчасти: чем солнечная панель отличается от батареи и станции
Я заметил, что иногда люди путают солнечные панели, батареи и станции. Чтобы дальше было проще читать статью, расскажу, что есть что. Солнечная панель — это одна пластина, состоящая из небольших квадратов. Она дает мало электроэнергии и не зарядит ваш ноутбук сама по себе.
Одно такое полотно — это солнечная панель
Солнечная батарея — несколько панелей, объединенных в одну. У батарей с большой площадью мощность выше, а значит, они могут запитать сразу несколько электроприборов. Но чтобы батарея заработала, нужно собрать станцию.
Чем больше солнечных панелей в батарее, тем быстрее накапливается солнечная энергия
Солнечная станция — целое сооружение, которое преобразовывает солнечную радиацию в электроэнергию и питает электроприборы.
Примерно так выглядит солнечная станция
Из чего сделана солнечная панель и как она работает?
Солнечные панели делают из кремния. Изначально он представляет собой кварцевый песок: его очищают под воздействием высоких температур и получают технический кремний. Затем кремний спрессовывают в кубы, которые впоследствии нарезают на пластины толщиной примерно 180 микрон — это не больше толщины трех человеческих волос.
После на одну кремниевую пластину наносят немного бора, а на другую — фосфора. Обе пластины соединяют между собой. В слое «кремний + фосфор» возникают свободные электроны, а в слое «кремний + бор» — отсутствующие электроны. Чтобы солнечная панель начала вырабатывать ток, электронам нужно «перемешаться».
Для этого они должны преодолеть расстояние между кремниевыми пластинами, но им не хватает энергии для этого. Тут в дело вступают солнечные лучи: когда они попадают на панель, у электронов появляется энергия для передвижения. Так возникает ток, от которого уже работают электроприборы.
Как запитать от солнечной батареи электроприбор?
- Солнечные панели — количество зависит от того, сколько электроэнергии вам нужно получить.
- Контроллер — соединяет солнечную панель и аккумулятор, передает энергию от аккумулятора инвертору. А еще контроллер защищает аккумулятор от слишком высокого напряжения и от переразряда. Без контроллера аккумулятор может выйти из строя.
- Аккумулятор — хранит энергию, полученную от солнечной панели. Передает энергию инвертору с помощью контроллера.
- Инвертор — забирает постоянный ток из аккумулятора, преобразовывает его в переменный и передает электроприборам.
Чтобы солнечная энергия помогла вскипятить чайник и зарядить ваш смартфон, нужно соединить все эти устройства
Сколько электроэнергии можно получить от одной панели?
Однозначно на этот вопрос ответить не получится. Эффективность солнечной панели зависит от нескольких факторов:
- от расположения панели — на северной стороне меньше солнца, на южной — больше;
- облачности — если небо затянуто тучами, панель будет заряжаться медленнее;
- перпендикулярности лучей — если они падают на панель по касательной, эффективность панели будет ниже;
- чистоты панели — налет пыли или слой снега мешает получить максимум солнечных лучей;
- температуры окружающей среды — если она выше 25 °C, эффективность панели снижается.
В идеальном мире абсолютно чистая панель расположена на южной стороне ската, солнечные лучи падают строго перпендикулярно, на небе ни облачка, а температура окружающей среды не поднимается выше 20–21 °C. Тогда батарея из трех самых простых панелей площадью 2 м2 выдаст за восьмичасовой световой день максимум 2500 Вт·ч электричества. Этого хватит, чтобы вскипятить чайник примерно 13 раз.
Но в реальности цифры будут ниже, потому что панель покрывается пылью, солнечные лучи часто рассеиваются из-за туч и облаков, а световой день в России большую часть года короткий. А еще панель нагревается на солнце, и это тоже снижает ее эффективность.
Нет отзывов и оценок
Насколько быстро заряжается аккумулятор солнечной станции?
Это зависит от количества панелей, характеристик аккумулятора и контроллера. Чем больше панелей в солнечной станции и чем меньше емкость аккумулятора, тем быстрее он зарядится.
Давайте разберемся на примере. У каждого аккумулятора есть максимальный ток — он влияет на скорость зарядки. Допустим, в станции используется аккумулятор с максимальным током зарядки 20 А. Если взять панели суммарной мощностью 300 Вт и заряжать аккумулятор максимально допустимым током в 20 А, можно получить максимум энергии за 5 часов .
В пасмурную погоду солнечные панели совсем не заряжаются и не работают?
Ясная погода и прямые солнечные лучи — это не обязательное условие для работы солнечных панелей. Когда небо затягивает облаками или даже тучами, рассеянные лучи продолжают попадать на панель. Но она вырабатывает меньше электроэнергии, чем при ясной погоде.
Можно ли использовать солнечную станцию зимой?
С одной стороны, зимой эффективность батарей снижается: солнечных дней меньше, сами дни короче, а солнце не поднимается достаточно высоко. Из-за этого лучи падают на панели не перпендикулярно. А еще панели могут покрываться снегом — если его не счистить, они не будут давать ток.
Но, с другой стороны, если снега нет, а погода безоблачная, панели могут зарядить аккумулятор довольно быстро. Дело в том, что они хорошо охлаждаются зимой, а солнечный свет дополнительно отражается от снега, то есть его становится больше.
Где и как закрепить солнечную батарею?
Лучше всего устанавливать солнечную батарею на крыше дома. Так на нее не будет падать тень от деревьев, соседних домов и других предметов и она будет получать максимум солнечных лучей.
Идеально приобрести специальные стойки, которые оснащены датчиками слежения за солнцем и поворачивают панели вслед за ним, чтобы собрать максимум лучей. Эта конструкция напоминает подсолнухи. Такие стойки часто используют на светофорах, которые питаются с помощью солнечных панелей.
Правда, в частных домах стойки с датчиками слежения используют редко, потому что это довольно громоздкая конструкция, которую сложно монтировать. В целом достаточно установить панели на самый солнечный скат крыши — как мы уже знаем, это южная сторона.
Что дешевле и удобнее: солнечная станция или обычное электричество?
Стоимость солнечной станции зависит от того, сколько энергии вы хотите от нее получить. Одно дело — запитать камеру видеонаблюдения или фонарь на даче. Станция для таких задач будет стоить около 50 тысяч рублей. А вот полностью обеспечить дом электроэнергией с помощью солнца в разы дороже — конкретную сумму тут назвать сложно, и она будет отличаться для каждой страны.
Дело в том, что оборудование для солнечных станций везде стоит по-разному. А где-то и вовсе дешевле подключиться к магистральным электросетям.
Например, в России гораздо выгоднее использовать привычное электричество, потому что оно дешевое. А вот в Европе оно стоит дорого, поэтому тут использование солнечных станций помогает сэкономить.
Независимо от страны, солнечные станции удобнее, если у вас нет доступа к магистральной сети или электричество постоянно отключают из-за неполадок. Батареи дают полную автономность, так что с ними годами можно готовить еду на электроплитке и греть воду в бойлере даже на отрезанном от цивилизации острове.
Для чего используют непромышленные солнечные батареи?
В последнее время я часто вижу, как солнечные батареи используют для работы уличных фонарей, камер контроля скорости, подсветки пешеходных переходов. Также можно поместить солнечные батареи на крыше электромобиля и ездить на нем без подзарядки аккумулятора от сети. Если продолжать автомобильную тематику, во дворе многоквартирного дома можно установить навес из солнечных панелей и использовать его для зарядки электромобилей. И от солнечных панелей можно запитывать низковольтные сети — например, как я уже говорил, для видеонаблюдения на даче.
В домах встречаются комбинированные системы, когда электричество из сети берется только в том случае, если панели и аккумуляторы не справляются. При этом в некоторых европейских странах — например, в Германии — можно вернуть в сеть излишки электроэнергии, которые вырабатывают панели. По сути, граждане продают свое электричество государству.
У нас ещё много всего интересного
Оставьте почту и получайте подборку лучших материалов от главного редактора раз в две недели.
Источник: journal.citilink.ru
Как работают солнечные батареи
Согласно данным Statista, мировая мощность солнечных батарей выросла с 5 гигаватт в 2005 году до 509,3 гигаватта к 2018 году. В одной только Германии совокупное количество солнечных батарей достигло 42,4 гигаватта. Эта технология остается одним из наиболее финансируемых возобновляемых источников , а стоимость рынка солнечной энергии продолжает расти.
Система с солнечными батареями может полностью обеспечивать электроэнергией средний дом в течение нескольких часов, если он подключен к сети. Даже если электричество отключить, батареи продолжат работу .
Система накопления солнечной энергии состоит из четырех основных частей:
Солнечные панели — они обеспечивают электричеством систему при достаточном солнечном свете.
Контроллеры заряда солнечных батарей — управляют мощностью, поступающей в батареи, и предотвращают обратный ток, который истощает батареи, когда солнце не светит.
Батареи — запасают энергию постоянного тока от солнечных панелей для последующего использования в доме.
Инвертор — преобразует мощность постоянного тока от солнечных панелей или батарей в мощность переменного тока для дома.
Две кремниевые пластины покрыты разными веществами (бор и фосфор). На пластинке с фосфором образуются свободные электроны. Они начинают двигаться под воздействием солнечного света. Образуется электрический ток, который впоследствии направляется в сами батареи, где и накапливается солнечная энергия.
Чем больше панель, тем больше энергии вы можете собрать. Иногда собирается больше энергии, чем необходимо, поэтому на более крупных панелях устанавливается стабилизатор напряжения для управления потоком энергии и предотвращения повреждения батареи. При выборе солнечной батареи нужно знать, сколько энергии она может хранить . Затем вы можете выбрать солнечную панель, которая может пополнить ваш запас энергии в батарее с учетом того, как часто вы пользуетесь какой-то техникой.
Как рассчитать солнечную энергию
Теоретически, чтобы рассчитать энергию солнечной батареи, нужно умножить ватты (солнечной панели) на количество часов нахождения на солнце. Например, если телевизор мощностью 20 Вт будет включен в течение двух часов, его батарея потребует 20×2 = 40 Вт в день.
На практике этот способ не работает, так как есть множество внешних факторов, таких как сезонные различия, климатические и так далее.
Британская организация Solar Technology International приводит пример: в средний зимний день в Великобритании период солнечного света составляет всего один час, в летние дни — около шести часов солнечного света . Таким образом, зимой 10-ваттная панель будет обеспечивать 10-ваттную энергию обратно в батарею (10 Вт x 1 = 10 Вт). А летом 10-ваттная панель будет обеспечивать 60-ваттную энергию обратно в вашу батарею (10 Вт x 6 = 60 Вт).
Солнечные батареи — это экологично?
Для изготовления солнечных панелей требуются едкие химические вещества, такие как гидроксид натрия и плавиковая кислота, а в процессе используется вода, а также электричество, при производстве которых выделяются парниковые газы.
Согласно данным National Geographic, в Китае производитель панелей Jinko Solar столкнулся с протестами, на него подали в суд, так как один из его заводов в восточной провинции Чжэцзян сбрасывал токсичные отходы в близлежащую реку.
Кроме того, до сих пор не решена проблема с переработкой солнечных батарей . Бен Сантаррис, директор по стратегическим вопросам SolarWorld, сказал, что его компания прикладывает усилия по переработке панелей, но результата пока нет. По словам Дастина Малвани, доцента экологических исследований в Государственном университете Сан-Хосе, переработка крайне важна из-за материалов, используемых для изготовления панелей, так как при попадании в мусорку они становятся опасны для окружающей среды. По данным Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation, на переработку солнечных панелей, выпущенных за все время в Японии, потребуется не менее 19 лет .
Источник: theoryandpractice.ru