Что такое солнечные панели?
Это электротехнические устройства плоской прямоугольной формы, которые выполняют преобразование солнечной энергии в электрическую для питания, подключенных к ним бытовых или специализированных электроприборов.
Устройство состоит из фотоэлектрических элементов, объединенных между собой. Это полупроводники, которые и выполняют основную функцию. Солнечная радиация попадает на них, затем происходит выработка постоянного тока.
Панели являются не самостоятельным оборудованием, а только лишь частью солнечной электростанции. Рассмотрим все её основные компоненты:
- рамный и многослойный каркас с ячейками на основе кремния или фотоэлектрических полимеров – принимает солнечные лучи и генерирует постоянный ток. Основа может быть монокристаллической, поликристаллической или тонкопленочной;
- контроллер солнечного заряда или зарядное устройство – с помощью поступающего постоянного тока заряжает подключенные батареи;
- аккумуляторы – накапливают неизрасходованную электроэнергию для дальнейшей её трансляции на нагрузку или инвертор, когда панель не может вырабатывать электроэнергии (например, в непогоду или в ночное время). Она может работать и без них, но в этом случае при пропадании лучей электропитание будет выполняться неравномерно и с перебоями;
- инвертор – они действуют по принципу преобразования постоянного тока в переменный для питания потребителей напряжением стандарта 220/230 В.
| + | — |
|
⇒ Неиссякаемость и общедоступность солнечной энергии, в отличие от других видов топлива (нефти, газа и др.); ⇒ Бесшумность. Выработка электроэнергии происходит полностью бесшумно. В них нет механических компонентов, которые могут производить какие-либо звуки, в отличие от генераторных установок; ⇒ Простота в эксплуатации батарей. Они относительно легко устанавливаются и подключаются, особенно бытовые модели. Особый уход за ними не требуется, только периодическая очистка поверхности, если модули имеют неравномерную структуру; ⇒ Работа при разных температурах. Они без ущерба для конструкции способны работать при высокой или низкой температуре окружающей среды и под прямыми лучами солнца. Поэтому они могут применяться в южных и северных регионах; ⇒ Длительный срок службы батарей. При правильной эксплуатации способны проработать более 30 лет. У них низкий процент потери мощности при старении. |
⇒ Относительная экологичность. Устройства не выделяют загрязняющих веществ во время своей работы. Однако входящие в их состав токсичные компоненты наносят вред окружающей среде при производстве и утилизации. Это проблема усиливается, если не налажена экологически чистая система переработки таких отходов. ⇒ Низкая выходная мощность и КПД. Чтобы обеспечить электроэнергией мощную технику, потребуется большое количество панелей и, соответственно, много свободного места для их установки. Компактных моделей для бытовой техники будет недостаточно, только для небольшой нагрузки. Стандартная мощность электроприбора в зависимости от его структуры составляет 80-200 Вт/м2. Коэффициент полезного действия, несмотря на непрерывное совершенствование технологии, пока остается низкими – с высокой долей энергопотерь при генерации. В среднем КПД составляет 15–30% в зависимости от модели. ⇒ Прерывающийся цикл генерации энергии. Солнечные лучи светят только днём и при определенных погодных условиях (например, во время тумана мощность электростанции значительно снижается). Так как они полностью зависимы от солнца, то для обеспечения непрерывности электропитания потребуются накопители электроэнергии или их совмещение с другими источниками питания, например, генераторами. ⇒ Высокая цена. Кроме покупки самих панелей, для создания завершённой системы солнечных батарей потребуются и другое электрооборудование – инвертор, аккумуляторные батареи и другие компоненты. По цене модель на 200 Вт может стоить столько же, сколько бензиновый генератор на 2 кВт. |
Установка солнечных панелей
Чтобы поставить такие батареи для питания бытовых приборов в доме, необходимо выполнить несколько действий:
- Выбрать место для размещения. На приемники солнечных лучей должно попадать достаточное количество света в течение длительного времени. Поэтому они в основном устанавливаются на открытых пространствах (чтобы деревья не затемняли их) и на высоких местах (например, на крыше дома). Некоторые пользователи для них сооружают специальные вращающиеся каркасы. Чтобы можно было вращать изделия при изменении угла наклона солнечного освещения.
- Собрать каркас. Они должны быть закреплены на металлических направляющих, чтобы при сильном ветре они не были повреждены.
- Выполнить подключение всех компонентов – панели с контроллером, АКБ и инвертором. Если главный элемент размещается на улице, то аккумуляторы должны быть установлены в закрытом помещении с определенными температурным режимом. Например, для свинцово-кислотных батарей оптимальной температурной считается + 20-25 °C. Другие электронные компоненты также лучше размещать внутри здания.
Использование солнечных батарей
Солнечные батареи могут применяться в качестве:
- основного источника электропитания. В отдаленных местах, где отсутствуют традиционные варианты электропитания. Это могут быть не только поселения, но и, например, космические спутники. Есть мини электроустройства, которые могут использоваться в походе для зарядки гаджетов;
- дополнительного источника питания. Например, для организации электроснабжения освещения и другой нагрузки, когда основное электроснабжение по непредвиденным причинам пропадает или не требуется.
Устройства помогают обеспечить резервное электроснабжение техники на определенное время, однако они не защищают оборудование от скачков и перепадов электроэнергии. Если в доме случаются такие ситуации, то для их устранения оптимально установить стабилизатор напряжения или источник бесперебойного питания топологии онлайн с АКБ. Последний также обеспечивает бесперебойность электроснабжения потребителей во время блэкаутов – на срок от нескольких минут до нескольких часов.
Также стабилизаторы и ИБП осуществляют качественное электропитание, если от инвертора солнечных батарей выходит нестабильный вольтаж. В этом случае стабилизатор или ИБП подключается после инвертора, но перед защищаемыми электроприборами.