Як працює сонячна батарея

Як працює сонячна батарея

  • Пристрій сонячної батареї
  • вибір акумулятора
  • Оптимізація роботи радіатора

Пристрій сонячної батареї є кілька фотоелектричних перетворювачів, дія яких полягає в перетворенні сонячної енергії в електроенергію.

Схема підключення сонячної електроустановки

Схема підключення сонячної електроустановки.


Установка подібного джерела електроенергії являє собою гідну альтернативу традиційним і дозволяє значно заощадити на придбанні енергетичних ресурсів.

Сучасні технічні можливості дозволяють практично кожному встановити фотоелектричні панелі або сонячні батареї. Спочатку потрібно розібратися, як працює сонячна батарея.

Подібне обладнання є досить дорогим, але через певний час ви зможете отримувати електроенергію скоєно безкоштовно, що окупає його вартість. Тим більше, що за останні роки вартість сонячних батарей істотно зменшилася. Незаперечною перевагою сонячної батареї є те, що подібне джерело енергії є екологічно чистим.

Пристрій сонячної батареї

Схема роботи сонячних батарей

Схема роботи сонячних батарей.

Цей пристрій складається з наступних елементів:

  • генератор постійного струму (безпосередньо сонячна батарея);
  • акумулятор, оснащений пристроєм контролю заряду;
  • інвертор, що перетворює постійний струм в змінний.

У свою чергу, сонячна батарея складається з фотоелектричних перетворювачів. Більшість елементів пристрою виготовляється з кремнію, який є досить дорогим матеріалом.

Існує 2 види таких елементів, як фотоелектричні перетворювачі: виготовлені з монокристалічного кремнію і з полікристалічного кремнію. Принцип дії цих двох видів пристрої один і той же, їх відмінність в тому, яким способом вони виготовляються і який ККД дають: перший вид - до 17,5%, другий - до 15%.

Основна технічна характеристика сонячної батареї - її корисна потужність. Саме цей параметр визначає економічність і вигідність установки. Корисна потужність визначається виходячи з напруги і вихідного струму, а ці дані, в свою чергу, залежать від того, наскільки інтенсивний сонячне світло потрапляє на батарею. Природно, що взимку інтенсивність сонячного світла менше, тобто і корисна потужність батареї взимку зменшується.

Величина вихідного струму визначається не тільки інтенсивністю сонячного випромінювання, яке потрапляє на фотоелектричні елементи, але і розмірами цих елементів. У похмуру погоду різко знижуються такі показники, як потужність, і зарядний струм, зниження цих показників обумовлено зменшенням віддається струму.

Схема елементів сонячної батареї

Схема елементів сонячної батареї.

Якщо батарея замкнута на деяке навантаження з опором, то в такій електричного кола зявляється струм. Його величина залежить від якості фотоелектричного перетворювача, інтенсивності випромінювання і опору навантаження. Потужність, виділення якої відбувається в навантаженні, буде дорівнює добутку величини струму на величину напруги, яка утворюється на затискачах батареї.

Максимального значення виділяється в навантаженні потужність досягає при так званому оптимальному значенні опору. Оптимальне опір - опір, що відповідає максимальному ККД перетворення енергії сонячного світла в електричну. Кожен пристрій має своє оптимальне опір, значення якого залежить від якості елементів батареї, їх розміру та інтенсивності освітлення.

Пристрій батареї включає в себе окремі елементи, які необхідно послідовно і паралельно зєднати, що дозволить поліпшити вихідні параметри (потужність, напруга і струм). Послідовне зєднання дозволить збільшити вихідну напругу, а паралельне - вихідний струм. Як правило, на практиці застосовують комбінований спосіб зєднання елементів, після чого підвищуються значення і струму, і напруги. Перевага комбінованого способу зєднання ще й в тому, що він дозволяє підвищити надійність всього пристрою, так як в цьому випадку вихід з ладу одного елемента не спричинить за собою його повну поломку.

Щоб забезпечити надійність сонячної батареї, її елементи необхідно шунтировать діодами. Кожен елемент шунтируется 4 діодами. Діоди запобігають поломки тих частин батареї, які на деякий час виявляються затемненими. У такій ситуації радіатор генерує вихідну потужність на чверть менше звичайної. Якщо діоди будуть відсутні, то сонячні елементи будуть виходити з ладу через перегрів, так як під час затемнення вони споживають струм. Завдяки диодам струм через них проходити не буде. Необхідно використовувати низькоомні діоди, на яких зменшується падіння напруги. Оптимально для цього підійдуть діоди Шотткі.

вибір акумулятора

Схема пристрою сонячного радіатора

Схема пристрою сонячного радіатора.

Радіатор віддає електроенергію в акумулятор, де вона накопичується і віддається в навантаження в міру необхідності. Кількість елементів батареї визначається типом акумулятора. Це повязано з тим, що заряд акумулятора можливий тільки за умови застосування до нього потенціалу, більшої напруги акумулятора. Саме число елементів визначає, яку робочу напругу підводиться до акумулятора. Акумуляторний радіатор працює таким чином, що в ньому постійно здійснюються процеси розрядки і підзарядки. Подібний принцип дії вимагає наявності спеціального контролюючого пристрою, який виробляє перемикання на більшу чи меншу швидкість заряду в залежності від того, яка ємність заряду акумулятора заповнена.

Найбільш ефективними є спеціалізовані акумулятори - гелеві і свинцеві. Останні виготовляються з AGM-технології, а в перших в якості електроліту використовується сірчана кислота. Подібні акумулятори не вимагають спеціального обслуговування, а їх установка не завдасть вам особливого клопоту. Термін їх експлуатації становить 10-12 років за умови, що їх заряд не буде знижуватися менше, ніж до 20%, в іншому випадку термін їх служби значно скоротиться. Якщо заряд батареї досягає 100%, в роботу вступає резистор, який поглинає надлишок потужності.

Оптимізація роботи радіатора

Разом із сонячною батареєю зручно використовувати спеціальний пристрій - инвертер, принцип дії якого полягає в перетворенні постійної напруги, що надходить від акумуляторної батареї, в змінне, яке використовується для живлення безлічі електроприймачів. Відмова від інвертера призведе до того, що від отриманої за допомогою сонячного радіатора енергії ви зможете живити тільки ті електроприймачі, які можуть працювати на постійній напрузі.

Оптимізувати роботу сонячної батареї вам допоможе поворотний пристрій, яке буде міняти положення поверхні сонячних елементів в такий спосіб, щоб радіатор брав максимальну кількість випромінювань. Поворотний пристрій може бути одного з двох типів: запрограмоване на час або реагує на джерело світла.

Обидва види мають як свої переваги, так і недоліки. Принцип дії першого типу полягає в тому, що радіатор здійснює поворот на певний кут через певний відрізок часу. Недолік даного механізму в тому, що взимку і влітку в одне і теж час сонце буде знаходиться в різних точках, тому в різні пори року фотоелектричні елементи матимуть однакове становище в один і той же час.

Поворотний пристрій другого типу працює самостійно, реагує на джерело світла і розгортає радіатор до нього. Однак подібний механізм може повернути радіатор не в бік сонця, а до будь-якого іншого джерела світла. Наприклад, до поверхні, що відбиває сонячне світло.

Таким чином, забезпечити себе альтернативним джерелом електричної енергії, яка до того ж буде абсолютно безкоштовною, під силу кожному. І хоча сонячна батарея - недешеве задоволення, окупається вона досить швидко, особливо якщо врахувати, що елементи для сонячної батареї в останні роки постійно дешевшають, а вартість електричних ресурсів постійно зростає.


» » » Як працює сонячна батарея