Как устроена солнечная панель
Как работают солнечные батареи
В рамках международных программ по устойчивому развитию и глобального «озеленения» специалисты ищут альтернативные источники энергии. Одним из таких решений являются солнечные батареи, которые все чаще используются в новых домах — в том числе в России. Т&Р рассказывают, как рассчитать необходимую для солнечных батарей энергию, и объясняют, почему их нельзя считать полностью экологичными.
Устройство солнечных батарей
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.
Как устроены и работают солнечные батареи
Солнечная энергетика становится все более популярной во всем мире. Вместе с коллегами из специализированного портала Elektrik мы разбирались, как устроена солнечная батарея, из чего она состоит и куда отправляется получаемая энергия.
В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (в научной литературе они называются фотоэлектрическими панелями).
Дорогостоящее оборудование со временем компенсируется возможностью получать бесплатную электроэнергию. Важно, что солнечные батареи – это экологически чистый источник энергии. За последние годы цены на фотоэлектрические панели упали в десятки раз и они продолжают снижаться, что говорит о больших перспективах при их использовании.
В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), аккумулятора с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный.

Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей), которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую.
Большинство солнечных элементов производят из кремния, который имеет довольно высокую стоимость. Этот факт определят высокую стоимость электрической энергии, которая получается при использовании солнечных батарей.
Распространены два вида фотоэлектрических преобразователей: сделанные из монокристаллического и поликристаллического кремния. Они отличаются технологией производства. Первые имеют кпд до 17,5%, а вторые – 15%.
Наиболее важным техническим параметром солнечной батареи, которая оказывает основное влияние на экономичность всей установки, является ее полезная мощность. Она определяется напряжением и выходным током. Эти параметры зависят от интенсивности солнечного света, попадающего на батарею.

Электродвижущая сила отдельных солнечных элементов не зависит от их площади и снижается при нагревании батареи солнцем, примерно на 0,4% на 1 гр. С. Выходной ток зависит от интенсивности солнечного излучения и размера солнечных элементов. Чем ярче солнечный свет, тем больший ток генерируется солнечными элементами. Зарядный ток и отдаваемая мощность в пасмурную погоду резко снижается. Это происходит за счет уменьшения отдаваемой батареей тока.
Если освещенная солнцем батарея замкнута на какую либо нагрузку с сопротивлением Rн, то в цепи появляется электрический ток I, величина которого определяется качеством фотоэлектрического преобразователя, интенсивностью освещения и сопротивлением нагрузки. Мощность Pн, которая выделяется в нагрузке определяется произведением Pн = IнUн, где Uн напряжение на зажимах батареи.
Наибольшая мощность выделяется в нагрузке при некотором оптимальном ее сопротивлении Rопт, которое соответствует наибольшему коэффициенту полезного действия (кпд) преобразования световой энергии в электрическую. Для каждого преобразователя имеется свое значение Rопт, которая зависит от качества, размера рабочей поверхности и степени освещенности.
Солнечная батарея состоит из отдельных солнечных элементов, которые соединяются последовательно и параллельно для того, чтобы увеличить выходные параметры (ток, напряжение и мощность). При последовательном соединении элементов увеличивается выходное напряжение, при параллельном – выходной ток.
Для того, чтобы увеличить и ток и напряжение комбинируют два этих способа соединения. Кроме того, при таком способе соединения выход из строя одного из солнечных элементов не приводит в выходу из строя всей цепочки, т.е. повышает надежность работы всей батареи.

Таким образом, солнечная батарея состоит из параллельно-последовательно соединенных солнечных элементов. Величина максимально возможного тока отдаваемого батареей прямо пропорциональна числу параллельно включенных, а электродвижущая сила - последовательно включенных солнечных элементов. Так, комбинируя типы соединения, собирают батарею с требуемыми параметрами.
Солнечные элементы батареи шунтируются диодами. Обычно их 4 – по одному, на каждую ¼ часть батареи. Диоды предохраняют от выхода из строя части батареи, которые по какой-то причине оказались затемненными, т. е. если в какой-то момент времени свет на них не попадает.
Батарея при этом временно генерирует на 25% меньшую выходную мощность, чем при нормальном освещении солнцем всей поверхности батареи.
При отсутствии диодов эти солнечные элементы будут перегреваться и выходить из строя, так как они на время затемнения превращаются в потребителей тока (аккумуляторы разряжаются через солнечные элементы), а при использовании диодов они шунтируются и ток через них не идет.

Получаемая электрическая энергия накапливается в аккумуляторах, а затем отдается в нагрузку. Аккумуляторы – химические источники тока. Заряд аккумулятора происходит тогда, когда к нему приложен потенциал, который больше напряжения аккумулятора.
Число последовательно и параллельно соединенных солнечных элементов должно быть таким, чтобы рабочее напряжение подводимое к аккумуляторам с учетом падения напряжения в зарядной цепи немного превышало напряжение аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи обеспечивал требуемую величину зарядного тока.
Например, для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи 12 В необходимо иметь солнечную батарею состоящую из 36 элементов.

При слабом солнечном свете заряд аккумуляторной батареи уменьшается и батарея отдает электрическую энергию электроприемнику, т.е. аккумуляторные батареи постоянно работают в режиме разряда и подзаряда.
Это процесс контролируется специальным контроллером. При циклическом заряде требуется постоянное напряжение или постоянный ток заряда.

При хорошей освещенности аккумуляторная батарея быстро заряжается до 90% своей номинальной емкости, а затем с меньшей скоростью заряда до полной емкости. Переключение на меньшую скорость заряда производится контроллером зарядного устройства.
Наиболее эффективно использование специальных аккумуляторов – гелевых (в батарее в качестве электролита применяется серная кислота) и свинцовыех батарей, которые сделанны по AGM-технологии. Этим батареям не нужны специальные условия для установки и не требуется обслуживание. Паспортный срок службы таких батарей – 10 - 12 лет при глубине разряда не более 20%. Аккумуляторные батареи никогда не должны разряжаться ниже этого значения, иначе их срок службы резко сокращается!
Аккумулятор подсоединяется к солнечной батарее через контроллер, который контролирует ее заряд. При заряде батареи на полную мощность к солнечной батареи подключается резистор, который поглощает избыточную мощность.

Для того чтобы преобразовать постоянное напряжение от аккумуляторной батареи в переменное напряжение, которой можно использовать для питания большинства электроприемников совместно с солнечной батарей можно использовать специальные устройства – инверторы.
Без использования инвертора от солнечной батареи можно питать электроприемники, работающие на постоянном напряжении, в т.ч. различную портативную технику, энергосберегающие источники света, например, те же светодиодные лампы.
Автор текста: Андрей Повный. Текст впервые опубликован на сайте Electrik.info. Перепечатано с согласия редакции.
Солнечные батареи: как это работает
Солнечные батареи уже сейчас используются для питания самой разнообразной техники: от мобильных гаджетов до электромобилей. Как устроены, какими бывают и на что способны современные солнечные батареи, вы узнаете из этой статьи.
История создания
Так исторически сложилось, что солнечные батареи – это уже вторая попытка человечества обуздать безграничную энергию Солнца и заставить ее работать себе на благо. Первыми появились солнечные коллекторы (солнечные термальные электростанции), в которых электричество вырабатывает нагретая до температуры кипения под сконцентрированными солнечными лучами вода.

Солнечные же батареи производят непосредственно электричество, что намного эффективнее. При прямой трансформации теряется значительно меньше энергии, чем при многоступенчатой, как у коллекторов (концентрация солнечных лучей, нагрев воды и выделение пара, вращение паровой турбины и только в конце выработка электричества генератором).
Современные солнечные батареи состоят из цепи фотоэлементов – полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию напрямую в электрический ток. Процесс преобразования энергии солнца в электрической ток называется фотоэлектрическим эффектом.
Данное явление открыл французский физик Александр Эдмон Беккерель в середине XIX века. Первый же действующий фотоэлемент спустя полвека создал русский ученый Александр Столетов. А уже в двадцатом столетии фотоэлектрический эффект количественно описал не требующий представления Альберт Эйнштейн.

Принцип работы
Полупроводник – это такой материал, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает (p-тип). Соответственно, полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с разной проводимостью. В качестве катода используется n-слой, а в качестве анода – p-слой.
Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Именно лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку (в данном случае аккумулятор) и возвращаясь в n-слой.

Первым в истории фотоэлектрическим материалом был селен. Именно с его помощью производили фотоэлементы в конце XIX и начале XX веков. Но учитывая крайне малый КПД (менее 1 процента), селену сразу же начали искать замену.
Массовое же производство солнечных батарей стало возможным после того как телекоммуникационная компания Bell Telephone разработала фотоэлемент на основе кремния. Он до сих пор остается самым распространенным материалом в производстве солнечных батарей. Правда, очистка кремния – процесс крайне затратный, а потому мало-помалу пробуются альтернативы: соединения меди, индия, галлия и кадмия.

Понятное дело, что мощности отдельных фотоэлементов недостаточно, чтобы питать мощные электроприборы. Поэтому их объединяют в электрическую цепь, тем самым формируя солнечную батарею (другое название – солнечная панель).
На каркас солнечной батареи фотоэлементы крепятся таким образом, чтобы их в случае выхода из строя можно было заменять по одному. Для защиты от воздействия внешних факторов всю конструкцию покрывают прочным пластиком или закаленным стеклом.

Существующие разновидности
Классифицируются солнечные батареи по мощности вырабатываемого электричества, которая зависит от площади панели и ее конструкции. Мощность потока солнечных лучей на экваторе достигает 1 кВт, тогда как в наших краях в облачную погоду она может опускаться ниже 100 Вт. В качестве примера возьмем средний показатель (500 Вт) и в дальнейших расчетах будем отталкиваться от него.

Самым низким коэффициентом фотоэлектрического преобразования обладают аморфные, фотохимические и органические фотоэлементы. У первых двух типов он равен примерно 10 процентам, а у последнего – всего лишь 5 процентам. Это означает, что при мощности солнечного потока в 500 Вт солнечная панель площадью один квадратный метр будет вырабатывать соответственно 50 и 25 Вт электроэнергии.

В противовес вышеупомянутым типам фотоэлементов выступают солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников. Коэффициент фотоэлектрического преобразования на уровне 20%, а при благоприятных условиях — и 25% для них привычное дело. Как результат, мощность метровой солнечной панели может достигать 125 Вт.

Конкурировать по мощности с кремниевыми солнечными батареями способны разве что решения на основе арсенида галлия. Используя это соединение, инженеры научились создавать многослойные фотоэлементы с КФП свыше 30% (до 150 Вт электричества с квадратного метра).

Если же говорить о площади солнечных батарей, то существуют как миниатюрные «пластинки» мощностью до 10 Вт (для частой транспортировки), так и широченные «листы» на 200 Вт и более (сугубо для стационарного использования).

На работу солнечных батарей может негативно влиять ряд факторов. К примеру, с ростом температуры снижается КФП фотоэлементов. Это при том, что солнечные батареи как раз-то и устанавливают в жарких солнечных странах. Получается своеобразная палка о двух концах.

А если затемнить часть солнечной панели, то неактивные фотоэлементы не только прекращают вырабатывать электричество, но и становятся дополнительной, зловредной нагрузкой.

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. Национальный стадион в Пекине густо усеян солнечными батареями производства Suntech
Выводы
Еще два десятилетия назад диковинкой казались микрокалькуляторы с фотоэлементами, что позволяло не менять в них «батарейку-таблетку» годами. Сейчас же мобильные телефоны со встроенной в заднюю крышку солнечной панелью никого не удивляют. А ведь это мелочь в сравнении с автомобилями и самолетами (пусть и беспилотными), которые научились передвигаться при помощи одной лишь солнечной энергии.
Будущее солнечных батарей видится точно таким же светлым, как само солнце. Хочется верить, что именно солнечные батареи позволят наконец-то вылечить смартфоны и планшеты от «розеткозависимости».
Устройство солнечной батареи. Теория
Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.
Солнечные батареи основе кремния
Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.
Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).
Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен. Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.
Тонкопленочные солнечные панели
Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ - чтобы добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности, по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.
Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.
В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu(InGa)Se2, и даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).
Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов.
Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.
К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Кадмий – это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопросутилизации старых изделий. В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы производителя). Второй элемент – теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу – довольно призрачны.
Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии. Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.
Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.
Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:
- увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;
- использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий гораздо большим коэффициентом поглощения чем обычный кристаллический кремний (с-Si).
По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. По второму – швейцарская OerlikonSolar (которую сейчас перекупили японцы), создавшая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных - наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом.
Концентраторные солнечные модули
Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательно выращенных друг на друге слой за слоем. Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев: Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.
Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может применяться как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.
В настоящее время экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.
Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем
Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.
Трушин М.В. Ph.D
Как работает солнечная батарея?
Солнечный свет не только делает возможной жизнь на Земле, он может со временем также стать и поставщиком большого количества электроэнергии, без которой немыслима современная цивилизация. Использование солнечного света может быть не прямым, а в виде подвода энергии к турбинам.
В этом случае комплект зеркал фокусирует солнечную энергию на теплообменник, который испаряет воду или любую другую жидкость, вырабатывая пар для привода обычной турбины, соединенной с генератором. Однако возможно и прямое преобразование солнечного света в электроэнергию, например, при помощи кремниевых солнечных элементов.
Типичный солнечный элемент состоит из шести слоев. Основание (база) одновременно выполняет роль отрицательного полюса элемента; отражающий слой удерживает свет внутри рабочей части элемента, увеличивая его электрическую эффективность; два слоя обогащенного кремния (N-типа и Р-типа) образуют ядро солнечного элемента. Кремний N-типа имеет свободные отрицательные заряды, а кремний Р-типа — несвязанные положительные заряды. При отсутствии освещения эти заряды скапливаются в зоне контакта слоев; когда на элемент падает солнечный свет, заряды расходятся в стороны. Такое перемещение зарядов создает постоянный ток, если солнечный элемент является частью замкнутой цепи. Сверху кремний защищен прозрачной пленкой, на которой размещен металлический контакт положительного полюса.
Как работает солнечный элемент
Солнечный свет, падающий на элемент солнечной батареи, разделяет положительные и отрицательные заряды, которые аккумулируются в зоне контакта между пластинками кремния Р-типа и N-типа. Это разделение создает напряжение, под действием которого при включении элемента в замкнутую цепь в ней начинает течь электрический ток
Секционные солнечные батареи
Солнечные батареи (рисунок над текстом) вырабатывают постоянный ток, который может быть преобразован на электростанции в переменный. Избыточная электроэнергия, выработанная солнечными элементами, может быть запасена в аккумуляторных батареях для последующего использования.
Солнечные батареи в космосе
Для большинства космических спутников солнечные батареи являются основным источником энергии. Эти батареи (рисунок справа) отличаются от тех, что используются на Земле (рисунок слева). Если батареи, установленные вблизи земной поверхности, нуждаются в защите от дождя и пыли, то те, что функционируют в космосе, должны быть защищены от жесткого космического излучения.
Солнечная теплоэлектростанция
Солнечный свет может снабжать теплотой паротурбинную установку, приводящую во вращение генератор. Комплект зеркал фокусирует солнечный свет на башню-концентратор. Результирующий световой пучок настолько интенсивен, что может превращать натрий в пар. Пары натрия используются для превращения воды в пар, который затем приводит во вращение турбину.
как сделать в домашних условиях, самодельная панель, как смастерить самому из пивных банок и других подручных средств, пошаговая инструкция
Использование энергии солнца ассоциируется по большей части с космическими аппаратами. А теперь еще с разными далекими странами, где ускоренно развивается «альтернативная энергетика». Но попробовать то же самое даже с самодельными устройствами по силам почти всем.
Особенности и разновидности устройства
Из экзотического устройства, предназначенного только для специальных нужд, солнечная батарея превратилась в уже относительно массовый источник энергии. И причина не только в экологических соображениях, но и в беспрерывном росте цен на электроэнергию из магистральных сетей. Более того, есть еще немало мест, где такие сети вовсе не протянуты и неизвестно когда они появятся. Самостоятельная забота о протягивании магистрали, объединение ради этого усилий большого числа людей вряд ли возможны. Тем более что даже при успехе предстоит окунуться в мир стремительной инфляции.
Важно понимать, что панели, вырабатывающие электричество, могут довольно сильно отличаться друг от друга.
И дело даже не в формате – внешний вид и геометрия как раз довольно близки. А вот химический состав отличается разительно. Наиболее массовые изделия выполнены из кремния, который доступен почти всем и стоит недорого. По производительности батареи не хуже как минимум более дорогих вариантов.
Существует такие три основных варианта кремния, как:
- монокристаллы;
- поликристаллы;
- аморфное вещество.
Монокристалл, если исходить из сжатых технических объяснений – это наиболее чистый тип кремния. Внешне панель похожа на своеобразные пчелиные соты. Основательно очищенное вещество в твердом виде делят на особо тонкие пластины, каждая из которых имеет не больше 300 мкм. Чтобы они выполнили свою функцию, используют электродные сетки. Многократное усложнение технологии по сравнению с альтернативными решениями делает подобные источники энергии наиболее дорогими.
Несомненным преимуществом монокристаллического кремния является очень высокий КПД по меркам солнечной энергетики, составляющий приблизительно 20%. Поликристалл получают иначе, требуется сначала расплавить материал, а затем медленно понижать его температуру. Относительная простота методики и минимальный расход энергоресурсов при производстве положительно сказываются на стоимости. Минусом становится пониженная эффективность, даже в идеальном случае она составляет не более 18%. Ведь внутри самих поликристаллов есть немало структур, понижающих качество работы.
Аморфные панели почти не проигрывают обоим только что названным видам. Кристаллов тут нет вообще, есть вместо них «силан» – это соединение кремния с водородом, размещаемое на подложке. КПД составляет примерно 5%, что в значительной мере компенсируется многократно увеличенным поглощением.
Немаловажно и то, что аморфные батареи лучше других вариантов справляются со своей задачей при рассеянном солнечном освещении и в пасмурную погоду. Блоки являются эластичными.
Иногда можно встретить комбинацию монокристаллических или поликристаллических элементов с аморфным вариантом. Это помогает сочетать достоинства используемых схем и гасить практически все их недостатки. С целью снижения стоимости изделий сейчас все чаще используют пленочную технологию, которая предусматривает генерацию тока на базе теллурида кадмия. Само по себе это соединение является токсичным, но выброс яда в окружающую среду исчезающе мал. А также могут использоваться селениды меди и индия, полимеры.
Концентрирующие изделия повышают эффективность использования площади панели. Но это достигается только при использовании механических систем, обеспечивающих разворот линз вслед за солнцем. Применение фотосенсибилизирующих красителей потенциально помогает улучшить прием энергии Солнца, но пока это скорее общая концепция и разработки энтузиастов. Если нет желания экспериментировать, лучше выбрать более стабильную и проверенную конструкцию. Это относится как к самостоятельному изготовлению, так и к покупке готового продукта.
Самостоятельное изготовление
Из чего делают?
Сделать своими руками солнечную батарею уже не так сложно, как кажется. Принцип действия устройства основан на применении полупроводникового перехода, освещенное устройство должно создавать ток. Самостоятельно изготовить приемник не получится, для этого нужны сложные производственные манипуляции и специализированное оборудование. А вот выполнить силовую часть преобразователя из подручных средств и материалов – не составляет особого труда. Для получения энергии в собственном смысле слова потребуется пластина из кремния, поверхность которой покрыта сеткой диодов.
Все пластины должны рассматриваться как обособленные генерирующие модули. Важно понимать, что оптимальная эффективность достигается при условии постоянного направления на солнце, и что придется позаботиться о накоплении энергии. Хрупкая батарея должна быть надежно защищена от любых загрязнений, от попадания снега. Если это все же происходит, посторонние включения следует убирать максимально быстро. Первым шагом при работе становится подготовка рамы.
Ее в основном делают из дюралюминия, который обладает следующими особенностями:
- не подвержен коррозии;
- не повреждается излишней влажностью;
- служит максимально долго.
Но необязательно делать именно такой выбор. Если проведена окраска и специальная обработка, неплохие результаты достигаются с использованием стали либо древесины. Не рекомендуется ставить очень крупные панели, что неудобно и повышает парусность. Чтобы зарядить кислотный аккумулятор на 12 В, нужно создать рабочее напряжение от 15 В. Соответственно, модулей по 0,5 В потребуется 30 штук.
Можно создать конструкцию из пивных банок. Корпуса выполняются из фанеры 1,5 см, а лицевая панель формируется из органического стекла или поликарбоната. Допускается применение стандартного стекла толщиной 0,3 см. Гелиоприемник формируется при окрашивании черным пигментом. Краска должна быть устойчивой к значительному нагреву. Крышки разрабатываются таким образом, чтобы обеспечивать повышенную эффективность обмена теплом.
Внутри банок воздух прогревается гораздо быстрее, чем на открытом месте. Важно: требуется отмывать емкости сразу, как только принято решение об их использовании.
Брать следует только алюминиевые банки, стальные не подойдут. Проверка производится простейшим образом – с использованием магнита. Донце пробивают, вводят пробойник или гвоздь (хотя можно и сверлить).
Суппорт вставляют и искажают соответственно рисунку. Верх банки разрезают, чтобы получилось что-то похожее на плавник. Он помогает воздушному потоку снимать максимум тепла с греющейся стенки. Потом банку обезжиривают любым моющим средством и приклеивают отрезанные ранее части друг к другу. Исключить промахи можно, используя шаблон из нескольких досок, приколоченных гвоздями под прямым углом.
Довольно часто используют конструкции из дисков. Они выступают неплохими фотоэлементами. Как вариант, ставятся пластины из меди. Электрическая схема, как уже говорилось, работает по тому же принципу, что и большинство транзисторов. Фольга призвана предотвращать чрезмерный разогрев. Как альтернативу в летние месяцы используют просто поверхность, отделываемую в светлые цвета.
Какие инструменты понадобятся?
Чтобы произвести самостоятельно все работы по монтажу солнечной батареи на 220 вольт, понадобятся следующие инструменты:
- паяльники, электрифицированные на 40 Вт;
- герметики на базе силикона;
- скотч, приклеиваемый с двух сторон;
- канифоль;
- припой;
- провод, по которому будет уходить ток;
- флюс;
- шина из меди;
- крепежные элементы;
- дрель;
- прозрачный материал листовой;
- фанера, органическое стекло либо текстолит;
- диоды конструкции Шоттки.
Как изготовить?
Пошаговая инструкция предусматривает выводы с панелей на батареи посредством защитного диода, что помогает исключить саморазряд. Поэтому на вывод подается ток напряжением 14,3 В. Стандартный зарядный ток имеет силу 3,6 А. Его получение достигается при использовании 90 элементов. Подключение частей панели производится параллельно-последовательным способом.
Нельзя использовать в цепочках неодинаковое число элементов.
С поправочными коэффициентами за 12 часов солнечного освещения можно получить 0,28 кВт/ч. Элементы расставляются в 6 полос, для довольно свободного монтажа требуется рама величиной 90х50 см. К сведению – когда есть подготовленные рамы с иными размерами, лучше пересчитать потребность в элементах. Если это невозможно, то применяют детали другой величины, их размещают, варьируя длину и ширину ряда.
Работать желательно на совершенно ровном месте, куда удобно подходить с любой стороны. Рекомендуется заготовленные пластины поставить немного в стороне, где они будут застрахованы от падений и ударов. Даже взять панель непросто, их берут только по одной и очень аккуратно. Крайне важно при монтаже в домашних условиях электрических солнечных панелей для дома или для дач поставить надежное УЗО. Такие блоки делают использование системы безопаснее, сокращая риск травмирования электрическим током и возгорания.
Большинство специалистов рекомендуют приклеивать распаянные элементы в виде единой цепи. Подложка должна быть плоской, поскольку это обеспечивает надежность. Как вариант, можно вставить в раму и основательно укрепить лист стекла либо плексигласа. Это изделие требует обязательной герметизации. На подложку выкладывают элементы в заранее определенном порядке и приклеивают их с помощью двустороннего скотча.
Работающая сторона должна быть повернута к прозрачному материалу, а паяльные выводы оборачивают в другую сторону. Удобнее всего распаивать выводы, если рама выложена рабочей плоскостью на столе.
Когда пластины приклеены, кладут смягчающую подкладку, для нее используют следующие материалы:
- резину в листах;
- древесноволокнистые плиты;
- картонки.
Теперь можно вставить в раму оборотную стенку и герметизировать ее. Замена кормовой стенки на компаунд, в том числе на эпоксидную смолу, вполне возможна. Но такой шаг нужно совершать только при условии, что панель не придется разбирать и чинить. Стандартный сегмент выдает примерно 50 Вт тока при благоприятных условиях. А этого уже достаточно для подпитки светодиодных светильников в небольших домах.
Чтобы обеспечить комфортную жизнь, придется за сутки расходовать от 4 кВт/ч электричества. Для жизнеобеспечения семьи из трех человек понадобится подавать уже 12 кВт/ч. Учитывая неизбежные добавки (когда, к примеру, одновременно работает стандартный набор техники и перфоратор) – требуется увеличить этот показатель еще на 2–3 кВт. Эти параметры и можно взять за основу при расчете необходимых параметров. Чтобы работа проходила нормально, необходимо добавлять в схему устройство, контролирующее заряд.
12 В постоянного тока, ведь именно такую мощность выдает типовая и самодельная батарея, переделать на 220 В переменного способен инвертор. Если нет желания его приобретать, придется комплектовать дом электроаппаратурой, рассчитанной на 12 либо 24 В. Так как низковольтные магистрали насыщаются сильным током, придется выбирать провода значительного сечения и не скупиться на изоляцию. Для накопления выработанного электричества применяют в основном свинцовые аккумуляторы, содержащие кислоту. Несмотря на все технологические усовершенствования, лучший вариант еще не предложен. Чтобы увеличить вырабатываемое напряжение, ставят 2 или 4 аккумулятора.
Наибольшие расходы повлечет приобретение самих панелей, улавливающих солнечные лучи. Сэкономить можно, если заказывать китайский товар в электронных магазинах. В целом такие предложения качественные, но необходимо внимательно знакомиться с репутацией продавцов, с поступающими об их деятельности отзывами. Можно выбирать работоспособные системы с незначительными дефектами. Производители их бракуют и выставляют на продажу, чтобы не тратиться на дорогостоящую утилизацию.
Важно: не стоит монтировать в одной сборке разные по габаритам или вырабатываемому току элементы. Наибольшая генерация в таком случае все равно будет ограничена «узким местом».
Самостоятельная сборка инвертора оправдана только в случае ограниченного потребления тока. А контроллеры зарядов и вовсе стоят мизерную сумму, так что их производство своими руками не оправдывается. Проектируя батарею, следует помнить, что ее элементы должны отделяться разрывом в 0,3–0,5 см.
Часто выбирают сооружения из алюминиевых профилей и органического стекла. Тогда готовят на основе металлического уголка каркас прямоугольной формы. Углы каркаса сверлят, чтобы потом легче было скреплять конструкцию. Изнутри периметр смазывается силиконовым реагентом. Теперь можно поставить лист прозрачного материала, который как можно плотнее прижимают к раме.
Углы коробки пронзают шурупами, удерживающими специальные уголки. Эти уголки не дадут оргстеклу произвольно изменять свое местоположение внутри изделия. Сразу после этого оставляют заготовку в покое и ждут, пока герметик высохнет. На этом предварительный этап завершен. До внедрения солнечных уловителей в корпус его основательно вытирают, чтобы не было малейших признаков загрязнения. Сами пластины тоже очищают, но делают это предельно осторожно.
До сборки конструкций с припаянными на заводе проводниками желательно оценить качество соединений и ликвидировать все обнаруженные деформации. Когда шины еще не соединены, первоначально паяют их к контактам на пластинах, и только после этого связывают взаимно.
Последовательность соединения является следующей:
- измерение требуемого участка шины;
- нарезка полосок согласно результату замера;
- смазывают обрабатываемый контакт флюсом на всем протяжении с нужной стороны;
- прикладывают шину аккуратно и точно, прогретым паяльником ведут по всей поверхности, которую нужно соединить;
- переворачивают пластину и все те же манипуляции повторяют сначала.
Важно: чрезмерно сильный нажим при пайке недопустим, что может разрушить хрупкие элементы. Нужно исключить и прогрев паяльником тех частей, которые не соединяются.
Закончив работу, внимательно осматривают всю поверхность батареи и каждого соединения. Нельзя, чтобы там были даже малейшие дефекты. Оставшиеся выемки и впадины устраняются еще одним проходом паяльника, уже максимально нежным и с еще меньшим прижатием. Сам паяльник не должен быть мощным, скорее, наоборот – сильный прогрев противопоказан. При отсутствии опыта столь тонкой работы желательно подготовить размеченный фанерный лист. Он позволит избежать многих серьезных ошибок. В ходе пайки контактов нельзя упускать из вида их полярность, в противном случае система работать не будет.
Приклеиваемые части соединяются тоже в максимально щадящем режиме. Избыток клея нежелателен, требуется накладывать в центральных частях пластин самые маленькие капли, которые только можно сформировать.
Перекладывание пластин в корпус желательно делать вдвоем, поскольку в одиночку это не слишком удобно. Далее, следует соединить каждый провод с края пластины с общими магистралями для тока. Вынеся подготовленную панель на освещенный солнцем участок, меряется вольтаж в общих шинах, который должен быть в пределах проектных значений.
Есть и другой способ герметизировать солнечную панель. Небольшие количества герметиков из силикона наносятся в промежутки пластин и на внутренние края корпуса. Далее, руками внешние стороны фотоэлементов прижимают к оргстеклу, при этом добиваются идеальной плотности. Накладывают незначительный груз на каждый край, дожидаясь высыхания герметика. После этого смазывают каждый стык пластины и внутренней стороны рамки.
При этом герметик может касаться краев оборота пластин, но не любой другой их части. Боковая часть корпуса послужит для установки соединяющего разъема, который связывается с диодами Шоттки. Внешняя сторона закрывается экраном, делаемым из прозрачных материалов. Создаваемая конструкция продумывается так, чтобы внутрь не попадало даже небольшое количество влаги. Лицевая грань из органического стекла покрывается лаком.
Рекомендации по эксплуатации
Солнечная батарейка может прослужить очень долго и стабильно, поставляя ток в домашнюю проводку. Но многое зависит не только от качества ее сборки и последующего подключения. Очень важно эксплуатировать такой нежный генератор, как полагается. Желательно направить батареи, если они не снабжены подстраивающейся под солнце системой, четко на юг, что поможет уловить максимум энергии и сократить непроизводительные потери. Чтобы исключить ошибку, достаточно ставить генератор под тем углом к горизонту, который равен числу градусов широты в конкретном месте. Но поскольку солнечный диск в течение года меняет свое местоположение на небосводе, рекомендуется в весенние месяцы понижать угол, а при наступлении осени повышать его.
Дополнение следящей системой в бытовых условиях нецелесообразно. Она оправдывает вложения исключительно на промышленном уровне. Гораздо выгоднее поставить сразу несколько батарей, ориентированных на наиболее вероятные углы освещения. Ставя солнечные генераторы поверх плоской кровли, к примеру, из рубероида или из листового железа, стоит поднять их над плоскостью. Тогда обдув воздушным потоком снизу повысит эффективность работы. На волнистых крышах так поступать необязательно, хотя никакого вреда от подъема не будет.
Самые лучшие кровли – это те, что ориентированы к югу и оформлены в виде плоских скатов. В такой ситуации скат служит для присоединения нескольких уголков, размер которых совпадает с величиной модуля. Выход над коньком составляет примерно 0,7 м, а крепление модуля к уголкам производится с разрывом в 150–200 мм. Как вариант, можно свешивать батарею при помощи тех же уголков ниже кровельного ската. На волнистой поверхности уголки часто сменяют трубами тщательно подбираемого диаметра.
Монтаж генераторов на фронтоне лучше всего сочетать с покраской этого элемента и свесов в светлые тона.
Солнечные блоки стоит выставлять по горизонтали, что сократит разброс температуры между их нижней и верхней частью на 50%, если сравнивать с вертикальным монтажом. А значит не только увеличится фактический ресурс, но и удастся повысить результативность системы.
Место для монтажа должно обладает следующими особенностями:
- как можно более освещенным;
- имеющим минимальную тень;
- хорошо продуваемым ветрами.
Полезные советы
Самодельная солнечная батарея может быть применена даже для отопления частного дома. Подобное оборудование можно монтировать, не требуя разрешения от государственных органов. Но даже при активном использовании оценить эффективность не получится раньше чем через 36 месяцев. Кроме того, такой вариант очень дорогой. Так как почти везде в России температура регулярно бывает отрицательной, придется дополнить гелиосистему теплоизоляцией.
Стабильное действие батарей обеспечивается в диапазоне температур от -40 до +90 градусов. Исправная работа гарантирована в среднем на 20 лет, а после этого эффективность резко сокращается. При выборе контроллера нужно учитывать разницу между мощными и слабыми электрическими системами. Если контроллера нет или он вышел из строя, придется непрерывно отслеживать заряды аккумуляторов. Невнимательность может сократить срок действия накопителя заряда.
Как сделать солнечную батаерю своими руками, смотрите в следующем видео.
Как работают солнечные батареи ночью и в пасмурную погоду
Многими движет желание дистанцироваться от общих электросетей и стать независимыми , а также сэкономить значительные средства на оплате квитанций за электроэнергию. Российское правительство разрабатывает ряд мер, способствующих распространению альтернативной энергетики в нашей стране. Готовиться законопроект, согласно которому, излишки можно продавать в государственные энергетические компании. Ведущие европейские страны давно ведут грамотную политику в новой для нас области и уже добились определенных успехов. Жители Германии, Швеции, Австралии могут не только пользоваться собственными источниками, но и продавать.
Принцип работы:
- лучи падают на поверхность,
- происходит поглощение света,
- он преобразуется в электрический ток.
Чем больше попадает на поверхность лучей, тем выше КПД. А если их нет? Получается, и панель не работает и энергия не вырабатывается. Это не так.
Эффективность в пасмурную погоду
В плохую погоду гелио-модули способны вырабатывать электроэнергию. Дело лишь в том, насколько темно на улице. Ведь панели способные поглощать прямые лучи и рассеянный свет.
Ясно, что коэффициент полезного действия снизится, но не настолько критично, как многим кажется. В зависимости от степени облачности в среднем он снижается на 10-25%.
Хочется отметить деталь, которую обязательно нужно учитывать, при установке. Крыша дома, где планируется монтаж гелио-системы, не должна находиться в тени. Следует избавиться от всего, что даёт эту тень: лишних деревьев, построек, вышек. Либо перенести установку на другое место. Это даст вам более эффективную работу всей мини-электростанции.
Что касается осадков в виде дождя и снега, они несколько снижают КПД, но в целом глобально не влияют на работу. Если идёт дождь, но солнце, панели будут стабильно накапливать энергию. При эксплуатации зимой, важно грамотно произвести монтаж установки, правильно выставить наклон (не забываем, зимой солнце расположено несколько ниже, чем летом), а также регулярно производить очистку от снега и наледи.
Работают ли батареи ночью?
Понятно, что солнца нет, а, значит, батарея не вырабатывает. Ночью модули не работают. Здесь есть два варианта пути: либо, как только батарея переходят в режим ожидания, вы должны будете подключаться к общей сети и брать энергию оттуда. Либо использовать аккумуляторы, способные накапливать, когда светло, а потом отдавать ее.
Таким образом, в ночное время, зимой, в любой момент, когда света не хватает для получения достаточного количества энергии, вам на помощь придут аккумуляторы, где хранится запас. Использование аккумуляторов также целесообразно в случае постоянных отключений электроэнергии.
Использование в других странах
Вы не поверите, но, например, Германия является достаточно пасмурной страной. Однако, именно там в 2006 году открылся самый большой в мире парк электростанций. Во многих городах США преобладает пасмурная дождливая погода. Это и Сан-Франциско, и Сиэтл, и Бостон. Но солнечная энергетика там продолжает развиваться и не сдаёт свои позиции.
Кроме того, не стоит забывать и о том, что в области солнечной энергетики постоянно происходит развитие, совершенствуются технологии, модули год от года становятся всё более эффективными, показывают наилучший КПД. А, кроме того, снижается их стоимость, что также сказывается на активности населения по их установке и эксплуатации.
Многие ученые занимаются разработкой модулей, которые будут даже ночью поглощать. Пока ведутся многочисленные разработки, ставятся эксперименты, но, будем надеяться, в скором времени они появятся на рынке.
Фотогальваническая установка – как это работает и когда работает?
Использование системы отопления на базе теплового насоса с электрическим приводом позволяет эффективно использовать энергию для собственных нужд. Производимая электроэнергия уравновешивается потребляемой энергией, а счета за электроэнергию сводятся к небольшим фиксированным платежам.
Принцип работы
Базовый комплект фотоэлектрической системы NIBE состоит из солнечных панелей NIBE PVK, инвертора NIBE PVI и монтажных кронштейнов NIBE PRM .Солнечные лучи попадают на панели из фотогальванических элементов, преобразующих солнечную энергию в электричество (постоянный ток). Постоянный ток преобразуется в переменный с помощью инвертора. Расположенный в подходящем месте инвертор, например, на чердаке, в подсобном помещении или котельной, подключается к электрощиту здания, который, в свою очередь, подключается к электросети.
Фотогальваническая установка, взаимодействующая с тепловым насосом, дополнительно оснащена коммуникационным модулем NIBE EME, благодаря которому вся система работает с максимальной эффективностью, когда компрессор теплового насоса и другие устройства в здании потребляют наибольшее количество электроэнергии.
Солнечные фотоэлектрические системыNIBE доступны в пакетах мощности 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15 и 24 кВт. Панели можно добавлять или снимать, чтобы получить солнечную установку, оптимально соответствующую потребностям и поверхности крыши здания. Благодаря использованию пакета фотоэлектрических панелей, состоящего из 10-40 панелей, возможно получение комплектов от 3 до 12 кВт. Для более крупных установок используются пакеты на 15 и 24 кВт, которые можно увеличить до нужной мощности. Солнечные панели можно монтировать на различных типах крыш благодаря специальным кронштейнам.
Аккумулятор энергии
Энергию, вырабатываемую панелями, можно полностью использовать для собственных нужд, накапливая излишки в батареях (автономная установка) или подключая установку к сети и сохраняя в ней излишки энергии (сетевая установка). Для обеспечения работы установки в сетевом режиме необходимо заключить соответствующий договор с энергокомпанией и стать просьюмером, т.е. одновременно производителем и потребителем энергии. Система скидок основана на безналичном расчете с энергокомпанией энергии, используемой в здании и произведенной домашней микроэлектростанцией.
Читать дальше
Вам может быть интересно
Узнать больше
+ Показать больше
Количество энергии, которое владелец микроустановки может изъять из сети, зависит от ее мощности. Установки мощностью до 10 кВт позволяют получать 80 % энергии, отдаваемой в сеть, а установки мощностью более 10 кВт позволяют получать 70 % отдаваемой энергии. Так что лучше потреблять как можно больше энергии в режиме реального времени. Тогда можно использовать 100% произведенной энергии. Следует отметить, что через год лишняя электроэнергия, не использованная по льготе, становится доходом энергокомпании, поэтому мощность фотоэлектрической установки должна быть оптимально согласована с ожидаемым потреблением энергии.
Выгоден ли тепловой насос, взаимодействующий с фотоэлектрической системой?
Решение об установке теплового насоса и фотоэлектрических панелей уже на этапе проектирования дома позволяет значительно минимизировать инвестиционные затраты.Тепловой насос можно разместить практически в любом помещении, не занимая на полу более 0,5 м2. Это означает, что инвестору не нужно строить котельную, дымоход или склад топлива. Использование простой конструкции крыши (плоской, односкатной или двускатной) часто позволяет дополнительно снизить инвестиционные затраты, которые в свою очередь могут полностью или частично покрыть инвестиционные затраты на фотоэлектрическую установку.
Дополнительная финансовая поддержка для покупки не только солнечных панелей NIBE PV, но и теплового насоса NIBE может быть софинансированием в рамках государственной программы «Чистый воздух», программы «Мое электричество» и рекламных акций, организованных производителями тепловых насосов, например.«Шведский грант на тепловые насосы NIBE». Шведская субсидия NIBE может сочетаться с налоговыми льготами, субсидией в рамках программы NFEPWM «Чистый воздух» и государственной программы «Мое электричество».
Примером хорошего взаимодействия между современной системой отопления и фотоэлектрической установкой является комплекс частных домов в Млаве. Инвестиции уже включают в себя несколько десятков рядных домов, и еще несколько находятся в стадии строительства. В каждом из них установлен воздушный тепловой насос NIBE SPLIT мощностью 8 кВт с модулированной мощностью нагрева и комплект из 27 фотоэлектрических панелей общей мощностью 7,4 кВт.Каждый блок имеет площадь около 90 квадратных метров, полы с подогревом по всему дому. Счета жителей за отопление и электричество составляют почти ноль злотых. Каждые два месяца они оплачивают только счет в размере 30-40 злотых (т.е. равны стоимости фиксированной платы за электроэнергию).
Как видите, такой синергетический эффект окупается в новом строительстве. Но и в старых зданиях при правильно проведенной термомодернизации такие решения работают хорошо.
.
Фотогальванические элементы - структура и принцип работы -
Как работает фотогальваника? Какой путь должны пройти солнечные лучи, чтобы иметь возможность использовать чистое электричество в наших домах? В чем магия солнечного излучения и преобразования солнечной энергии в электричество? Все начинается с солнечной батареи!
Фотоэлектрические элементы являются основным и наименьшим элементом фотоэлектрических панелей. Фотоэлектрические элементы (также известные как фотоэлектрические элементы или солнечные элементы) представляют собой полупроводники, которые преобразуют энергию солнечного света в чистый электрический ток.Для этого они используют свои физические свойства. Когда солнечные лучи попадают на звено, возникает так называемый фотоэлектрическое явление.
Из чего состоит солнечный элемент?
Фотогальванические элементы должны обладать свойствами полупроводников, поэтому чаще всего в их конструкции используются такие элементы, как кремний, германий и селен. Еще один факт, говорящий в пользу использования кремния в конструкции фотоэлементов, заключается в том, что этот элемент имеет целых четыре валентных электрона на последнем покрытии.А явление фотоэмиссии быстрее всего происходит у атомов, содержащих их как можно больше. По этой причине кремний соединяется с другими элементами, например с селеном, для получения большего числа валентных электронов.
В основном фотоэлемент состоит из двух слоев полупроводника. Первый представляет собой тонкий и прозрачный слой n-типа сверху. Над ним находится отрицательный электрод и антибликовое покрытие. На дне находится положительный электрод.Второй нижний слой более толстый p-типа Оба слоя разделены потенциальным барьером, образованным p-n переходами.
Фотогальванические элементы со слоем PERC
Фотогальванические элементы со слоем PERC в нижнем слое имеют дополнительный диэлектрический слой. Это электрический изолятор, который работает как отражатель. Солнечные лучи, достигшие нижнего слоя пластины, но не породившие ни одного электрона, отражаются, что дает им дополнительную возможность произвести энергию.
Разрезать пополам
Традиционные солнечные элементы имеют размеры 156 × 156 мм. В модулях HALF CUT размер ячеек составляет 156 × 78 мм. Благодаря этому из 60 ячеек в стандартном модуле мы получаем 120 Вт половинчатого сечения. Ячейки этой серии имеют высокий КПД и отличаются лучшей работой с частично затененным модулем. Из-за их высокой эффективности и минимизации потерь, возникающих в результате возможного затенения, половинчатые панели часто выбирают люди, заинтересованные в производстве электроэнергии с использованием солнечных батарей.Полуэлементы означают меньшие потери и большую мощность, благодаря их использованию можно снизить потери мощности на линии фотоэлектрических элементов - фотоэлектрические панели до четырех раз (дополнительная информация о полуэлементах).
Фотогальванический элемент - что происходит внутри?
Начнем с того, что фотоны (p-типа) сталкиваются с электронами, которым они передают всю свою энергию. Если это значение достаточно велико, возникает явление фотоэмиссии, т.е. выброс электронов с атомных орбит. Каждая из них в результате потери электронов приобретает заряд (+е), при этом место, где электрона больше нет, называется дыркой (тип n).Это смещение электрических зарядов и вызывает разность потенциалов, то есть электрическое напряжение.
Фотогальванические элементы - типы
Фотогальванические элементы делятся на первое поколение - монокристаллические и поликристаллические, и редко используемое второе поколение - аморфные. Они различаются как по структуре, так и по свойствам. В последние годы, благодаря высочайшему КПД, хорошим электрическим параметрам, а также высокой долговечности, популярность приобрели монокристаллические элементы, которые постепенно вытесняют другие типы (подробнее о типах фотоэлектрических панелей).Чем характеризуются монокристаллические клетки?
Перовскитные элементы – будущее возобновляемых источников энергии
Технология перовскитных элементов скоро произведет революцию на энергетическом рынке. Columbus инвестировал в Saule Technologies — лидера в индустрии перовскита по производству электроэнергии из солнечного излучения.
Технология перовскитных элементов представляет собой инновационную альтернативу фотогальваническим элементам из кремния. Ячейка из перовскита легкая, гибкая и очень тонкая, благодаря чему ее можно интегрировать с фасадами зданий или кровельными покрытиями, что позволит получать энергию через гораздо большую поверхность.Перовскитовые модули могут быть прозрачными, поэтому установки из них будут успешно применяться в современном строительстве.
Благодаря перовскитам электричество от солнечного излучения можно использовать в каждом доме, офисном здании или многоквартирном доме. Модули из перовскита сохраняют высокую эффективность в производстве энергии, экологичны и могут покрывать практически любую поверхность - бумагу, ткань и даже фольгу.
Фотогальванические элементы – здесь все начинается
Производство электроэнергии из солнца – это поэтапный процесс.Благодаря фотоэлементам солнечные лучи преобразуются в постоянный ток. Что происходит с электричеством, производимым в фотоэлектрических модулях? Эта энергия передается инвертору, который преобразует ее в переменный ток, который мы используем каждый день в наших домах для питания всех приборов и устройств. Инвертор также управляет работой фотоэлектрических панелей и подстраивает текущие параметры под параметры домашней сети. У нас уже есть фотоэлектрические панели и инвертор, нам не хватает двунаправленного счетчика для правильной работы и эффективного использования солнечной энергии.Энергетическая компания обязана заменить счетчик на двунаправленный в течение тридцати дней с момента извещения об установке.
Фотогальванические панели и солнечные коллекторы – чем они отличаются?
Фотоэлектрические установки и солнечные коллекторы различаются в основном назначением этих устройств. Коллекторы преобразуют солнечное излучение в тепловую энергию и таким образом нагревают воду. Электричество вырабатывается фотоэлектрическими панелями. Мы можем использовать электроэнергию, полученную от фотогальванической установки, по-разному — для питания электрических устройств дома, освещения здания или питания теплового насоса.Как работают солнечные коллекторы? В коллекторах солнечное излучение улавливается поверхностью поглотителя и преобразуется в тепло. Благодаря абсорберу теплоноситель нагревается и нагревает хозяйственную воду. После передачи тепла в аккумулирующий бак среда возвращается в коллектор.
Фотогальванические панели – почему это того стоит?
Солнечные лучи доступны каждому. Так почему бы не использовать их для выработки электроэнергии? Фотоэлектрические панели становятся все более популярными благодаря своим преимуществам, развитию технологий и повышению эффективности.Во-первых, благодаря фотоэлектрической установке каждый просьюмер получает значительную экономию электроэнергии и энергонезависимость. Фотоэлектрическая установка производит экологическую энергию и не выделяет вредных веществ в окружающую среду. Фотоэлектрические модули — это выгодная инвестиция на долгие годы, которая сократит счета в вашем доме до 90%.
Фотоэлектрическая установка Columbus включает в себя:
- монокристаллические фотоэлектрические панели в современной технологии MWT с гарантией эффективности,
- 15-летняя общая гарантия,
- профессиональная и быстрая установка,
- дешевое и удобное финансирование,
Для получения дополнительной информации о предложении, мощности предлагаемых панелей или наличии других продуктов Columbus, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону. Фотоэлектричество – первый шаг к зеленой энергетике!
.Как работают солнечные батареи и из чего они сделаны?
Солнечные элементы - конструкция и типы
Солнечные элементы , также известные как фотогальванические элементы, являются одними из самых маленьких элементов, из которых состоят солнечные панели. Однако они выполняют ключевую задачу, поскольку производят электроэнергию. Фотоэлектрические панели представляют собой некий набор ячеек, которые путем последовательного или параллельного соединения создают модули, отвечающие за бесплатное производство электроэнергии от солнца.
Принцип действия модулей одинаков, но они могут различаться по форме или материалу, из которого они изготовлены. Наиболее часто используются кремниевые элементы, к которым относятся толстопленочные элементы (монокристаллические и поликристаллические элементы), а также тонкопленочные элементы.
Монокристаллические элементы имеют характерный черный цвет и в настоящее время являются одними из самых эффективных. Они изготовлены из монокристалла кремния, который имеет длительный срок службы и высокий КПД.К сожалению, процесс его производства довольно трудоемок, что делает эти клетки одними из самых дорогих. Поликристаллические элементы дешевле в производстве, но, к сожалению, менее эффективны, чем предыдущие. Однако они, безусловно, более популярны. Они изготовлены из кремниевых пластин с кристаллической и неправильной структурой, напоминающей иней. Имеют характерный синий цвет. Как монокристаллические, так и поликристаллические элементы относятся к группе толстопленочных элементов. Напротив, тонкопленочные элементы, как следует из названия, имеют небольшую толщину полупроводникового материала.Соответственно себестоимость производства ниже. К сожалению, эти звенья очень нежные и хрупкие, что делает производственный процесс очень осторожным.
Как работают солнечные батареи?
Как уже было сказано, вне зависимости от конструкции принцип работы солнечных батарей одинаков. Их задачей является преобразование энергии солнечного излучения в электричество. Как это произошло?
Когда солнечные лучи падают на фотогальванические панели, фотон поглощается кремниевой пластиной и в результате выбивается электрон, который вынужден двигаться упорядоченно.В результате протекает электрический ток. Однако следует отметить, что фотогальванические элементы отвечают за выработку постоянного тока, который необходимо преобразовать в переменный ток. Здесь инвертор играет свою роль.
Какой тип ячеек выбрать?
Наиболее популярными являются поликристаллические и монокристаллические элементы. Поликристаллические элементы дешевле, но их эффективность несколько ниже. Подсчитано, что их эффективность достигает 12-14%. Они зарекомендуют себя там, где у нас есть большая полезная площадь для монтажа фотоэлектрической установки.Поликристаллические панели более эффективно работают при меньшем количестве солнечного света, поскольку имеют высокий температурный коэффициент. Что касается монокристаллических элементов, то они характеризуются более высоким КПД, достигающим 14-17%. Однако они дороже из-за высокого качества полупроводникового материала. Также у них гораздо меньший температурный коэффициент, поэтому они не потеряют работоспособности даже на сильном солнце. Кроме того, за счет своей более высокой эффективности они хорошо себя зарекомендуют в ситуациях, когда мы имеем меньшую полезную площадь.При выборе монокристаллических панелей вам нужно меньше панелей для производства того же количества электроэнергии, что и более крупная установка из поликристаллических панелей.
Тонкопленочные элементы изготавливаются из кадмия, теллура, аморфного кремния или смеси меди, галлия, индия и селена. Благодаря чрезвычайно тонкому слою всего в несколько микрон, панели из этих ячеек также очень гибкие.
Таким образом, солнечные элементы играют ключевую роль в конструкции фотогальванических панелей и всей установки.Их эффективность зависит от их типа. Поэтому при выборе солнечных батарей стоит знать, какими характеристиками обладает каждая ячейка, чтобы это был осознанный выбор.
Поделиться этой публикацией
Twitter Facebook Поделиться Google+ Pinterest
.Все вопросы - Фотоэлектрические
МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ
Монокристаллические элементы изготовлены из одного крупного кристалла кремния и довольно дороги. Отличаются темным, почти черным цветом. Характеризуется высоким КПД, обычно 18-22%. Эти типы ячеек обычно используются с мощностью 150 - 180 Вт на одну панель. Монокристаллические ячейки имеют форму многоугольников (чаще восьмиугольников), а это значит, что они не покрывают поверхность панели на 100%.Ячейки этого типа обладают высокой энергоэффективностью и дороги из-за высокого качества полупроводникового материала, необходимого для их производства. Полезная мощность, генерируемая ячейкой, излучаемая на приемники, уменьшается с температурой. Мощность фотоэлемента зависит от плотности падающего потока солнечного излучения.
ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ
Поликристаллические элементы изготовлены из кристаллизованного кремния. Они производятся методом литья, направленного затвердевания или методом выращивания ленты.Внутри структуры поликристаллических ячеек существует вертикальный поток заряда, что делает ее сравнимой с комбинацией большего количества монокристаллических ячеек, соединенных параллельно. Они имеют более низкую энергоэффективность и дешевле в производстве, чем монокристаллические элементы. Они характеризуются эффективностью в пределах 14-18%. Поликристаллическая технология используется при производстве модулей большей мощности – более 200 Вт на одну панель. В отличие от монокристаллических панелей, ячейки имеют прямоугольную форму, что означает, что они на 100% покрывают поверхность панели.Поликристаллические элементы очень устойчивы к внешним факторам и легко доступны на рынке.
АМОРФНЫЙ
Аморфные элементы из аморфного, аморфного, некристаллизованного кремния. Они имеют более матовый, темно-бордовый или коричневый цвет и не имеют видимых кристаллов кремния. Они характеризуются низким КПД в пределах 6-10% и невысокой ценой.
CDTE
ЭлементыCdTe, изготовленные с использованием полупроводникового теллурида кадмия CdTe.В этой технологии весь модуль обычно состоит из одной ячейки и его КПД составляет 10-12%. Благодаря очень низкому расходу полупроводников элементы на основе теллурида кадмия имеют хорошее соотношение цена/мощность.
CIGS
Элементы CIGS, изготовленные из смеси полупроводников, таких как медь, индий, галлий, селен, так называемые CIGS. В этой технологии очень часто весь модуль состоит из одной ячейки и его КПД составляет 12-14%. В случае элементов на основе CIGS возможно изготовление с помощью промышленной печати, что является очень дешевым и эффективным методом изготовления элементов.
.Солнечные панели - Сделай сам. Руководство: как сделать солнечные батареи
Солнечные батареи - сделай сам! Как только? Сама тема фотоэлектрических панелей кажется достаточно технологичной и не слишком простой для всех... и нам тоже приходится это делать самим? Да! Конечно, нужно немного углубиться в тему. Тем не менее, это то, что мы здесь, чтобы показать вам, как сделать солнечную панель самостоятельно. Но давайте начнем с самого начала. Солнечные панели, также известные как фотоэлектрические панели , представляют собой устройства, которые преобразуют солнечный свет в электричество.С их помощью можно заметно сэкономить домашний бюджет, что очень радует в эпоху роста счетов за электроэнергию. Солнечные панели — ведь так еще называют солнечные коллекторы — это сочетание экологии и экономии по отношению к нагреву воды. Технология никоим образом не вредит окружающей среде, потому что мы используем возобновляемый источник энергии . Инвестиции, хотя и немалые, окупаются в течение нескольких лет, так как эксплуатационные расходы дома снижаются.Кроме того, при принятии решения об установке фотоэлектрических панелей или коллекторов мы можем воспользоваться субсидией. Основным координатором софинансирования в Польше является Национальный фонд охраны окружающей среды и управления водными ресурсами. Однако, прежде чем мы начнем анализировать преимущества подобных технологий, стоит выяснить, что они из себя представляют и как работают.
Солнечные панели - сделай сам! Ключевая информация
Фотогальваническая установка состоит из кремниевых пластин, благодаря которым мы получаем энергию путем обработки солнечного света.Происходящий процесс называется фотогальваническим эффектом, а вызвано это явление специальными полупроводниками, содержащимися в панелях. Однако производство электроэнергии было бы невозможно без инвертора. Это специальный элемент – солнечный инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный. Только последний может распространяться в сети. Солнечные батареи обычно монтируются на крыше здания, хотя бывает и так, что установка располагается на земле, если у нас достаточно большая незастроенная территория. В нашей стране оптимальным расположением является их наклон к югу. Благодаря этому мы получим больше всего энергии.
На первый взгляд процесс и сами устройства не кажутся слишком сложными, поэтому многие вместо заказа готовых солнечных панелей с услугой установки , останавливают свой выбор на комплектах для самостоятельной сборки. DIY - от англ. Do It Yourself, с каждым годом все лучше представлен на рынке. Если вы подумываете об установке солнечных батарей и планируете подготовить установку самостоятельно, ниже мы постараемся ответить на самые распространенные вопросы по теме солнечные батареи своими руками.Прочитав их, вы наверняка поймете, подходит ли вам это решение.
Купить или сделать самому?
Если вы хотите ответить на этот вопрос, вам необходимо трезво оценить собственные возможности. Если у нас не хватает времени, терпения и знаний, однозначно лучше воспользоваться услугами профессиональной компании, которая привезет и установит панели на нашу крышу или в указанном районе. Да, тогда мы заплатим больше, но нам не придется брать на себя ответственность за конечный результат.Однако, когда мы дремлем с душой DIY, мы любим исследовать секреты современных технологий и что многих подбадривает - мы хотим платить даже на 20 - 30% меньше! Итак, солнечная батарея - своими руками может оказаться в яблочко.
Однако следует отметить несколько очень важных моментов. И дело не в том, чтобы погасить чужой энтузиазм. Прежде чем приступить к работе с , вы должны понять, насколько важно правильно собрать . От него во многом зависит КПД и мощность установки.Итак, на чем следует сосредоточиться больше всего?
- О положении и наклоне крыши по отношению к солнцу.
- Об изменении оттенка в зависимости от времени суток и года.
- О деревьях, растущих в этом районе и других вещах, которые могут быть проблемой.
Пример: Столб, отбрасывающий тень под домом, на первый взгляд может показаться банальным. Однако Специалисты, устанавливающие фотоэлектрические установки , знают, что это снижает производительность панелей . Подобные ошибки могут привести к тому, что убытки превысят ваши сбережения. Приступаем к делу — этот тип установки не только фотоэлектрических панелей. Так же довольно богатая комплектация и обстоятельства. Две почти одинаковые аппаратные настройки могут обеспечивать совершенно разную производительность. Здесь играет роль все – кабели, инвертор, угол наклона панелей, элементы затенения – каждый из них влияет на производительность. Если вы осознаете это и все же хотите углубить свои знания и попробовать свои силы в самостоятельной установке, ниже мы предлагаем, как установить солнечные панели - сделай сам на своем участке.

Смотрите также: Софинансирование для солнечных ферм 2019 - как получить?
Затраты и экономия
Что нам нужно для самостоятельного изготовления солнечных батарей?
Непременным элементом установки, позволяющей получать собственное электричество, безусловно, будут фотоэлектрические панели и другие устройства, являющиеся частью всей системы. Без инструментов тоже не обойдется. Хотя большинство наборов для самостоятельной сборки предлагают нам все, что нам нужно, ниже мы представляем список «must have».Итак, что мы должны собрать?
- Система крепления
Направляющие, ручки, зажимы, винты - в настоящее время системы крепления допускают установку в любых условиях. Самый распространенный способ – установка коллекторов на скатных крышах, хотя в случае с плоскими поверхностями – противопоказаний нет. Широкий выбор крепежа позволяет оптимально использовать пространство для установки фотогальваники.
- Кабели
Фотогальваническая установка и ее отдельные элементы соединяются между собой.в с кабелями. Проводка должна соответствовать определенным требованиям. Он должен быть устойчив к ультрафиолетовому излучению, а также быть водо- и маслостойким. Кроме того, кабели должны выдерживать высокое напряжение до 1000 В.
- Фотоэлектрические панели
Самая важная часть установки, конечно же, фотоэлектрические панели. Здесь вырабатывается электричество . Из чего сделаны отдельные панели? Это солнечных элементов, соединенных последовательно. На рынке доступны два типа: монокристаллические и поликристаллические элементы. Первые повышают эффективность системы, а вторые снижают инвестиционные затраты. Приобретая качественные панели, мы можем наслаждаться их эффективной работой даже через 25 лет. Какова их стоимость? Все зависит от типа панелей. Монокристаллические элементы стоят около 800 злотых за единицу. Поликристаллические ячейки стоят около 1600 злотых каждая.
- Инвертор
Эту часть часто называют сердцем фотоэлектрической установки.Его задача состоит в том, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный, , который будет питать устройства в нашем доме. Большинство современных инверторов имеют систему MPP Tracker, которая находит точку установки, обеспечивающую наибольшую мощность. Процесс осуществляется на постоянной основе, т.к. условия работы панелей изменчивы. Благодаря этому решению установка работает в среднем на 20% эффективнее.
- Инструменты
Эффективная сборка требует использования соответствующих инструментов.Подходящие сверла, шурупы, лестница пригодятся – если панели будут на крыше. Устройство, обнаруживающее деревянные балки, может оказаться очень полезным. Кроме того, хорошо иметь углошлифовальную машину, аккумуляторную дрель-шуруповерт, перфоратор и что-нибудь для зачистки изоляции проводов. Нелишним будет и счетчик для электроустановок. Когда у нас есть все необходимое для работы, мы можем приступить к планированию сборки.

Очень важна правильная сборка!
Как мы упоминали в начале, очень важна правильная сборка.От этого зависит КПД фотоэлектрических установок и рентабельность их использования. Важные факторы, о которых следует помнить?
- Чтобы солнечные коллекторы работали максимально эффективно, нам нужно найти для них подходящее незатененное место. Также очень важно правильное положение, чтобы они поглощали как можно больше солнечной радиации.
- На нашей широте угол наклона должен быть около 25 - 40 градусов по отношению к земной поверхности на юге Польши, 30 - 50 градусов в северной части.
- Если здание не имеет оптимального уклона крыши, его можно выровнять с помощью стальной несущей конструкции. Это чуть более дорогой вариант, но приносит ощутимую финансовую выгоду благодаря максимальному производству энергии.
- При монтаже помните, что панели должны располагаться таким образом, чтобы свести к минимуму риск их разрушения например, из-за ветра, снега и других погодных условий.
- Из-за веса некоторых компонентов стоит обратиться за помощью к одному или двум людям. Самостоятельно со сборкой мы точно не справимся. Эффективная команда – это важно!
- Еще одним важным вопросом является выбор правильных инструментов и компонентов системы. Не стоит выбирать самые дешевые товары, потому что экономия будет очевидна. Установка из некачественных материалов работает не так эффективно, как хотелось бы.Кроме того, срок его службы будет значительно меньше.
Солнечные панели своими руками: Хороший проект и правильная конструкция очень важны
Основа грамотно подготовленной фотоэлектрической установки – надежная конструкция. Следует учитывать как технические, так и экономические элементы. Проведя детальный анализ, мы можем выбрать детали, гарантирующие максимальную эффективность системы. Для создания хорошего проекта фотоэлектрических установок будет необходима подробная информация о месте установки, т.е.:
- тип кровли,
- размеры крыши,
- угол наклона крыши,
- экспозиция здания по отношению к солнцу,
- размер участка (при установке на земле),
- потребление электроэнергии.
Создание проекта можно разделить на 5 этапов:
1. Определение текущего и планируемого электропотребления в домашнем хозяйстве/предприятии.
2. Оценка вариантов монтажа и выбор размера установки с учетом потерь, связанных, например, с затенением.
3. Расчет выработки электроэнергии в год.
4. Определение технических возможностей прокладки монтажных кабелей.
5. Определение предполагаемого воздействия на окружающую среду путем расчета количества выбросов загрязняющих веществ, предотвращенных за счет использования возобновляемых источников энергии .
Известно, что каждый проект будет отличаться, адаптирован к индивидуальным техническим условиям и потребности здания в электроэнергии. Именно по этой причине мы не должны копировать чужие проекты при поиске информации по этой теме. Мы должны приложить немного усилий и адаптировать его к конкретным условиям и нашим собственным потребностям. Хотя это требует от нас некоторой работы, помните - хороший дизайн - это гарантия правильной работы фотогальванической системы , а значит - значительная экономия.
Кроме того, тщательно подготовленный план облегчает сборку всей конструкции. Проведенный ранее анализ готовит нас к разным случаям, и мы имеем так называемую план Б, даже если на этом пути возникнут сложности. Принцип, который стоит запомнить: правильная конструкция никогда не будет создана без тщательно подготовленного проекта.

Как запустить фотоэлектрические панели?
Чтобы правильно ввести в эксплуатацию фотоэлектрическую установку, вы должны разделить свою работу на несколько основных этапов.Придерживаясь плана, мы обязательно все сделаем правильно. Вот пошаговая инструкция по сборке:
1. Прикрепите несущую конструкцию к крыше
Первым шагом является сборка системы крепления. Он крепится непосредственно к конструкции крыши путем сверления отверстий и подгонки соответствующих элементов. Несущая конструкция состоит из алюминиевых направляющих, на которые мы размещаем фотогальваническую панель в выбранном количестве. Конструкция немного отличается для плоских крыш.Если крыша может выдержать надлежащий вес, на верхней части системы крепления имеется специальный балласт для стабилизации солнечных элементов. Если, с другой стороны, вы обеспокоены тем, что крыша может не выдержать вес, лучше всего просверлить отверстия для крепления системы непосредственно к крыше .
2. Прикрепите фотоэлектрические панели к несущей конструкции и соедините их друг с другом (если они должны быть соединены последовательно) или с микроинверторами (если вы выбрали такое решение)
Фотоэлектрический элемент закрепите специальными хомуты и винты.Обычно в сборочных системах мы получаем четыре зажима для каждой панели. Это не сложная задача, но стоит иметь помощника, потому что каждая из фотоэлектрических панелей весит около 25 кг. При установке фотоэлектрические панели соединяются друг с другом. Большинство систем соединены последовательно с помощью кабелей, проходящих через каждую солнечную панель. Фотогальванические панели оснащены двумя контактами - аддитивным и отрицательным. При последовательном соединении положительный контакт соединяется с отрицательным контактом следующей панели.В свою очередь, первая и последняя солнечные панели в ряду подключаются к инвертору. Другой метод заключается в использовании микроинверторов. Микроинвертор представляет собой инвертор с небольшими размерами и меньшей мощностью. Когда мы выбираем такое решение, каждая солнечная панель имеет свою микроволновую печь.
В чем разница между двумя способами подключения? В последовательной системе все панели в линии должны работать на одной мощности, в противном случае каждая панель установки работает на той же мощности, что и ее самое слабое звено.Вывод – соединенные панели должны находиться на одной стене и получать одинаковое количество света. Тень, движущаяся по одной панели, ослабляет всю серию. В установке с микроинверторами фотоэлектрические панели имеют свои собственные инверторы, и они соединены параллельно. Благодаря этому работают независимо друг от друга, и затенение одного не влияет на работу всей установки.
3. Настенный инвертор (или подключение микроинверторов)
Это последний шаг перед подключением.Определение его местоположения очень важно при установке инвертора . Так мы минимизируем потери. Инвертор не должен находиться слишком далеко от фотоэлектрических панелей или блока предохранителей. Инвертор необходимо закрепить на стене с помощью монтажной пластины. Из-за большого веса его должны собирать два человека. Если выбираем вариант с микроинверторами, то монтируем их по отдельности под фотоэлектрическими модулями.
4. Подключите солнечные панели к инвертору с помощью кабеля постоянного тока
Если вы хотите, чтобы солнечные панели работали, вам необходимо подключить провода.Задача не слишком сложная — выполняем ее на двух основных тросах. Первый кабель постоянного тока проходит от панелей к инвертору. Поскольку он расположен снаружи, он имеет двойную изоляцию. Важно, чтобы отверстие, через которое выходит кабель, было хорошо загерметизировано и водонепроницаемо – особенно на плоских крышах. Это предотвратит возможные утечки.
5. Подключите фотоэлектрические панели к блоку предохранителей с помощью кабеля переменного тока
Второй кабель — переменного тока (сетевой) — идет от инвертора к блоку предохранителей.Нам также необходимо установить ручной автоматический выключатель между инвертором и блоком предохранителей.
6. Подключить установку к сети
После правильной сборки вышеуказанных элементов фотогальваническая установка готова к работе. В Польше на этом этапе мы должны выполнить формальности, , то есть заполнить форму (декларация об установке) и подать ее в пункт местного дистрибьютора электроэнергии . Для установок мощностью до 40 кВт местный оператор должен подключить нас к сети за свой счет.Фотоэлектрические системы мощностью до 40 кВт не требуют разрешения на строительство.
7. Запустить систему
Для запуска установки достаточно включить инвертор. После первого включения видим, все ли хорошо подключено и работает как надо. Если да, то энергия направляется напрямую от солнечных батарей в дом, и мы можем использовать энергии.
Смотрите также: Фотоэлектрические панели – какие выбрать и почему они того стоят?
Стоит ли устанавливать солнечные панели самостоятельно?
Возможно, прочитав эту статью, вы все еще задаетесь вопросом, а стоит ли использовать из комплектов солнечных батарей, сделанных своими руками.Принимая во внимание все аспекты этой затеи, мы не видим противопоказаний, ПРИ УСЛОВИИ , , что человек, который берется за задачу, имеет достаточные знания и опыт. Установка фотоэлектрической установки очень ответственная задача, поэтому перед началом работы следует взвесить все за и против. Одна фотогальваническая панель может генерировать напряжение выше 24 В и ток в несколько ампер, а вся установка может быть во много раз больше.Нужно знать, как с ним обращаться, чтобы не разрушить его и не привести к досадной аварии.
Если вы чувствуете себя в курсе, у вас есть все необходимые инструменты, у вас есть полный набор для сборки, вы не боитесь высоты (это важно при работе на крыше) и у вас есть помощники, вы можете взяться за задача. Для вас полезно иметь специальную квалификацию для установщиков микроустановок, указанную в главе 3b Закона об энергетике.
Если уже на стадии планирования и подготовки проекта у вас возникают сомнения, стоит задуматься о найме опытных монтажников, которые предложат комплексные услуги. Обученная команда монтажников гарантирует эффективность системы и ее безопасность. Если единственная причина, по которой вы должны установить его самостоятельно, связана с экономией, стоит подумать, прежде чем принимать окончательное решение. К сожалению, может оказаться, что отсутствие опыта обойдется вам дороже, чем цена готовой услуги.
Как монтировать солнечные панели? Сколько стоят?
Солнечные панели для дома - фотогальваническая установка
Солнечные панели, хотя они, безусловно, являются наиболее важными во всей установке, являются лишь одним из ее элементов. Вся установка солнечных панелей (фотоэлектрическая установка) состоит из нескольких компонентов, важнейшими из которых являются:
- комплект солнечных панелей - комплект панелей подобранный в зависимости от потребности в электроэнергии,
- инвертор (инвертор ) - устройства смены изготавливаемых сквозных ячеек переменного постоянного тока, которые применяются для питания бытовых электроприборов,
- система крепления - планки алюминиевые с крючками, защелками, винтами и т.п.,
- двухсторонний счетчик энергии - когда мы берем энергию из сети, достаточно одностороннего счетчика, но при сборе и возврате энергии нам уже нужна двухсторонняя модель, которая измеряет энергию, полученную от мощности сети и поставляются в сеть нашей фотоэлектрической установкой.
Опционально установки могут быть оснащены батареями для солнечных панелей, которые должны накапливать энергию, произведенную в течение дня, чтобы использовать ее ночью.Все активные элементы должны быть соединены кабелями для правильной работы.
Солнечные панели: сборка несущей конструкции
Несущая конструкция для скатных крыш обычно представляет собой две алюминиевые рейки для каждого ряда солнечных панелей. Он монтируется непосредственно в конструкцию крыши, просверлив отверстия и надев соответствующие крючки. Солнечные панели для плоской крыши требуют несколько иной несущей конструкции, позволяющей располагать ячейки под наиболее подходящим углом по отношению к падению солнечного света.Такая конструкция часто не прикреплена к крыше постоянно, а только загружена балластом, что делает каждую солнечную панель устойчивой. Возможность установки панелей под нужным углом является большим преимуществом плоских крыш.

Крепление солнечных панелей к несущей конструкции
Система крепления панелей состоит из зажимов, с помощью которых они предварительно крепятся, а затем привинчиваются к несущей конструкции. В большинстве систем крепления отдельные солнечные панели снабжены четырьмя зажимами.При установке на крышу эти части соединяются между собой проводами. Большинство систем требуют последовательного соединения, что означает, что каждая последующая панель подключается к соседней, а первая и последняя панели подключаются к инвертору. Панель имеет два контакта - положительный и отрицательный, но при установке положительный контакт необходимо соединить с отрицательным контактом соседнего элемента и т.д.
Крепление солнечных панелей к несущей конструкции не сложная задача, но требует работы на высоте и требует некоторой практики.Кроме того, каждая панель весит около 25 кг, и для сборки требуется как минимум два человека. По этой причине стоит оставить это занятие опытным монтажникам. При этом монтаж средней солнечной установки занимает 1-2 дня.
Установка инвертора внутри здания
Для минимизации потерь инвертор следует размещать на оптимальном расстоянии между солнечными панелями и квартирным распределительным щитом, т.е. на кратчайшем пути между панелями и коробкой.Инвертор крепится к стене не напрямую, а через монтажную пластину. Инвертор тяжелый и обычно устанавливается двумя людьми.
Солнечные панели: электропроводка
Часть солнечной фотоэлектрической системы на крыше подключается к обычной электрической системе двумя основными кабелями. Первый из них, постоянный ток, вырабатываемый ячейками, соединяет панели с инвертором. Второй, токопроводящий переменный ток, подается от инвертора к домашнему распределительному щиту.Установите ручной автоматический выключатель между инвертором и распределительным устройством.
Подключение фотогальванической установки к сети
Прежде чем мы начнем установку, мы по закону обязаны предоставить декларацию об установке оператору системы распределения электроэнергии, соответствующей области, где расположена установка. Оператор обязан подключить нашу установку к сети за свой счет. Эта процедура применяется к установкам мощностью до 50 кВт, а для бытовых установок это значение не превышается.

Солнечные панели - цена ячеек, стоимость установки и софинансирование
Солнечные панели - цена зависит от технологии
Цена солнечных панелей зависит в основном от двух факторов: технологии изготовления ячеек и их количества, необходимого для питание здания и т. д. по требованию заказчика на электроэнергию. В настоящее время наиболее распространены поликристаллические и монокристаллические элементы. КПД поликристаллических солнечных панелей ниже, чем у монокристаллических, поэтому последние занимают меньше места на крыше (для получения определенного объема электроэнергии требуется меньше места).Однако монокристаллические панели несколько дороже своих поликристаллических аналогов, поэтому иногда — при достаточном размере поверхности кровли — применяют поликристаллические модели. О каких значениях и количествах здесь идет речь? В Польше средний спрос на электроэнергию для дома на одну семью составляет примерно 4500 кВтч. Так как стандартная монокристаллическая панель способна вырабатывать до 320 кВтч - 340 кВтч энергии в год, то несложно подсчитать, что для покрытия потребуется 13-14 панелей, или примерно 24 м 2 кровли.
Солнечные панели - стоимость установки
Самым дорогим элементом установки, помимо элементов питания, является инвертор - их стоимость в среднем колеблется от 4000 до 6000 злотых. Другие расходы на систему крепления и проводку также составляют несколько тысяч злотых, включая сборку. Цена солнечных панелей, приобретаемых в комплекте, конечно же, зависит от производителя. Например, стоимость комплекта из 13 монокристаллических панелей с инвертором и сборкой общей площадью 24 м 2 и расчетной выработкой энергии 4200 кВтч в год составляет ок.18 000 - 19 000 злотых.
Солнечные панели - софинансирование установки
В настоящее время популярны программы субсидирования фотоэлектрических установок «Мое электричество» и «Чистый воздух», но они не исчерпывают возможности обращения за финансовой поддержкой в государственные учреждения. Также стоит поискать другие решения, например, в муниципальных учреждениях.
Похожие статьи
Заполните форму
Напишите нам, наш специалист свяжется с вами и подготовит индивидуальное предложение ESOLEO.
Имя и фамилия *
Адрес электронной почты *
Номер телефона *
Я даю согласие на обработку предоставленных мной персональных данных ESOLEO Sp. о.о. со штаб-квартирой на ул. Wyścigowa 6, 02-681 Варшава, чтобы представить коммерческое предложение ESOLEO по телефону, SMS, MMS, электронной почте или во время визита коммерческого консультанта (основание - статья 6 пар.1 лит. a GDPR).*
Я даю согласие на обработку моих персональных данных в области имени, фамилии, номера телефона, адреса электронной почты с целью маркетинга продуктов и услуг ESOLEO по телефону, SMS, MMS или электронной почте ( основанием является пункт 1 (а) GDPR).
* Обязательные поля
Благодарим вас за интерес к нашему предложению, благодаря которому вы сэкономите на счетах за электроэнергию и позаботитесь об окружающей среде.
Ваш запрос зарегистрирован в нашей системе. Наш консультант свяжется с вами для организации бесплатного аудита в течение 8 рабочих дней.
С уважением ESOLEO
Этот веб-сайт использует файлы cookieФайлы cookie необходимы для правильного функционирования веб-сайта. Чтобы предоставлять услуги в соответствии с индивидуальными интересами, мы используем их для запоминания деталей отправки контактных данных и сбора статистических данных для оптимизации функциональности веб-сайта. Нажмите кнопку «Перейти на страницу», чтобы принять использование файлов cookie и перейти непосредственно на страницу Перейти на страницуПолитика конфиденциальности .
Как работает солнечная батарея? | Руководитель строительства
Как работает солнечная панель?
Фотоэлектрические установки – это способ сэкономить деньги и энергетическую независимость, полученную в соответствии с принципами экологии и устойчивого развития. Работа фотогальваники основана на взаимодействии системы элементов, состоящей из: фотогальванических панелей, инверторов (преобразователей, преобразующих постоянный ток, вырабатываемый элементами, в переменный) и сборочных систем (крючки, винты, соединители, стойки).Сама панель состоит из множества фотогальванических элементов, и они объясняют, как работает фотогальваническая панель. Это потому, что клетки, как полупроводники, построенные с использованием кремниевых или селеновых элементов, преобразуют солнечную энергию в электричество и тепло. Когда солнечные лучи попадают на клетку, возникает фотогальваническое явление. Фотон (единица света от солнца) падает на кремниевую пластину ячейки, и это в процессе поглощения энергии выбивает электрон, запуская движение - поток электричества.Клетки делятся на поликристаллические, монокристаллические и тонкопленочные. Последние становятся все более популярными благодаря своей эффективности и устойчивости к повреждениям. Технология тонкопленочных элементов — очень обширная отрасль фотоэлектрической индустрии, и хотя она самая молодая и наименее эффективная, она развивается наиболее динамично, в настоящее время редко используется в Европе. Отдельные элементы объединяются в фотоэлектрические панели для выработки большего количества энергии. А инверторы, еще один элемент системы, передают преобразованный постоянный ток в переменный в сеть пользователя, подстраивая энергетические параметры под те, что сложились в сети ЦОС.
photo Solar-Expert
Эффективная работа фотогальванических панелей влияет на мощность системы, поэтому стоит инвестировать в долговечные, эффективные и надежные модели. Это модули, доступные для продажи Solar-Expert. Производитель, используя только устройства известных европейских брендов, предлагает до 20 лет полной гарантии на фотоэлектрические системы. Решения относительно ассортимента продукции и знания о принципах работы солнечных панелей так же важны, как и выбор правильного и надежного поставщика.На что обратить внимание в этом аспекте?
Фотогальваника - как выбрать компанию?
Зная, как работают фотоэлектрические панели, для собственной безопасности и успеха всего вложения стоит выбирать компании, использующие монтажные и сборочные комплектующие, имеющие соответствующие сертификаты и соответствующие европейским стандартам качества. Стремительное развитие фотоэлектрических технологий также требует от лидеров рынка внедрения современных решений в этой области. Компания «Солар-Эксперт» сотрудничает с учеными Краковского технического университета с целью разработки наиболее эффективных систем и подбора соответствующих элементов солнечных конструкций, обеспечивающих оптимальную работу фотоэлектрических панелей.
фото Солар-Эксперт
Не менее важна доступность и близость монтажной бригады к заказчику. Компания «Солар-Эксперт» обеспечивает профессиональное обслуживание, текущий ремонт и осмотр коллекторных и фотоэлектрических установок всех марок. Обученные специалисты являются гарантией правильного консультирования, быстрой установки и надежного, эффективного использования модулей в течение многих лет. Эффективность солнечных фотоэлектрических систем оценивают сами потребители. В 2020 году компания удостоена звания «Лидер потребительского качества», присуждаемого пользователями солнечных систем.Опыт, который окупается последующими внедрениями и удовлетворенностью клиентов, имеет большое значение для компаний, реализующих фотоэлектрические инвестиции, которые строятся годами и со временем приносят прибыль.
фото Солар-Эксперт
Лидер по потребительскому качеству солнечных коллекторов для Солар Эксперт
Солар-Эксперт также является одним из ведущих производителей солнечных коллекторов. Имея в виду знание того, как работает фотогальваника, стоит также познакомить со спецификой работы и использования коллекторов.Панели и коллекторы имеют разные задачи, но общее назначение улавливания и преобразования солнечной энергии. Коллекторы преобразуют солнечную энергию в тепло. Это системы, которые зарекомендуют себя в качестве домашних нагревателей технической воды, бассейнов, поддержки центрального отопления, однако лишняя энергия не будет использоваться, а зимой, когда солнечная радиация ограничена, коллекторы будут давать меньше тепла, чем в лето. Таким образом, работа фотоэлектрических панелей шире, но предложение Solar-Expert включает в себя гибридные системы, которые сочетают в себе наиболее эффективные элементы обоих устройств преобразования солнечной энергии, производя как тепло, так и электричество.Солнечные коллекторы Solar-Expert сертифицированы Solar Keymark. Высокий стандарт систем обеспечивается также использованием высококачественных материалов для изготовления коллекторов, благодаря чему краковская компания предлагает 15-летнюю гарантию на предлагаемые комплекты.


Photo Solar-Expert
Solar-Expert — выберите экспертов по солнечной энергии
Solar-Exper — проверенный партнер для инвестиций в возобновляемые источники энергии. Помимо предлагаемых систем и услуг высокого класса, важным преимуществом является оптимальное соотношение цены и качества, а также эффективность моделей солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей, производимых и распространяемых компанией.Учитывая высокую популярность темы возобновляемых источников энергии, множество случайных компаний, предлагающих аналогичные наборы услуг, стоит воспользоваться экспертной поддержкой надежного лидера отрасли, проверенного и оцененного также польскими потребителями.
Подробное предложение компании вместе с руководствами по эксплуатации фотогальванической панели можно найти на сайте www.solar-expert.pl

30-702 Краков, ул. Романовича 11/4, воев. Малопольское
т. +48 32 230 27 14, +48 601 466 227,
Количество посещений: 1295 | Дата публикации: 2021-02-04
Связаться с компанией
Хотите заказать товар, услугу у этой компании или уточнить детали?
Используйте контактную форму ниже:
Ключевые слова: как работает фотовольтаика, работа фотовольтаики, работа фотоэлектрической панели, принцип работы фотоэлектрической панели, солнечная, эксперт, солнечный эксперт, солнечные установки, фотоэлектрические установки, солнечные установки, солнечные панели, солнечные панели, дешевая электроэнергия, дешевая энергия, дешевое электричество, фотовольтаика, коллекторы, солнечные коллекторы, .