piramidy.jpg

2014-05-08

Сонячні батареї

3.7142857142857 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.71 (7 голосів)

Сонячні батареї

Що таке сонячні батареї? Сонячні батареї – це джерело електричного струму, яке використовує фотоелектричні перетворювачі.

Перевага сонячних батарей обумовлена відсутністю рухомих частин, їх високою надійністю і стабільністю.

Недоліком є відносно висока вартість і низький ККД. Вихідна потужність сонячної батареї приблизно пропорційна інтенсивності сонячного потоку. Причому на кількість одержуваної енергії впливає інтенсивність саме від прямих сонячних променів. Номінальна потужність, що вказується в технічних характеристиках, вимірюється при стандартних тестових умовах. За основу нормованого показника сонячної радіації береться значення в 1000 Вт/м2. Інший чинник, що впливає на потужність - температура осередків панелі, із зростанням температури збільшується струм, але зменшується напруга.

Сонячні батареї для дому

Сонячні батареї (модуль, панель) являють собою фотоелектричні генератори, принцип дії яких базується на фізичній властивості напівпровідників: фотони світла вибивають електрони із зовнішньої оболонки атомів. При замиканні ланцюга виникає електричний струм.

Сонячні батареї з'єднують в ланцюзі послідовно і/або паралельно для отримання необхідних параметрів по струму та напрузі.

  • Термін служби сонячної батареї більше 25 років.
  • Типовий ККД сонячної батареї 14%.
  • Напруга будь-якої пластини кремнієвого елементу: без навантаження 0,6 В, під навантаженням 0,5 В (при інсоляції 1 кВт/м2).
  • Кремній - другий за поширеністю елемент у всесвіті, в той же час всього 2% чистого кремнію йде на сонячну енергетику.
  • Світовий брак сонячного кремнію оцінюється в 10-15 тисяч тонн на рік.
  • До 2020 року Швеція планує повністю відмовитися від вуглеводневого палива.
  • У Німеччині вже кілька років діє державна програма "Сто тисяч сонячних дахів".
  • У США діє аналогічна програма "Мільйон сонячних дахів".

Представлені на ринку сонячні батареї можна умовно поділити на декілька класів:

  • Малопотужні (частки Ватта) сонячні батареї, які використовуються для зарядки стільникових телефонів, КПК і іншої подібної електроніки. Вони характеризуються малою площею фотопластини і відносно високою ціною. Це швидше іграшка для любителів екзотики.
  • Універсальні сонячні батареї, виготовлені для живлення широкого кола споживачів в польових умовах. Імпортні відрізняються досить непоганою якістю виготовлення і дизайном, наявністю додаткових перехідників, часто прийнятною ціною. Вітчизняні можуть бути як заводського виготовлення так і напівсерійні. Ціна і якість може варіювати в досить широких межах. Тому при покупці потрібно розглядати кожен варіант окремо. Цей клас сонячних батарей часто найбільш прийнятний для туристів.
  • Панелі сонячних елементів. Зазвичай це набір фотопластини, закріплених на підкладці. Фактично, вони є заготовкою для побудови більш «просунутих» і зручних для кінцевого споживача пристроїв на їх основі.

Типи сонячних батарей

Найбільш поширені в країнах СНД сонячні батареї типу БСК-1, БСК-2, Електроніка МЧ/1. Ці батареї випускають або раніше випускали багато радіоелектронних заводів. Іноді зустрічаються у продажу також імпортні, в основному китайські і корейські, сонячні батареї, з параметрами порівнянними з батареями типів БСК-1, БСК-2, Електроніка МЧ/1.

Ці сонячні батареї можуть забезпечити зарядний струм акумулятора в межах 35-50 міліампер, не більше. Причому це буде при хорошому сонячному освітленні. Отже, за допомогою широко розповсюджених сонячних батарей можна забезпечити заряд малопотужних акумуляторів, що мають місткість не більше 0,45 А/год. Зауважимо, що широко поширені акумулятори типу ЦНК-0, 45 якраз мають таку ємність.

Необхідно також враховувати, що в середині літа, у липні, світловий період, в який батарея ефективно віддає енергію, зазвичай триває не більше 7-9 годин. Найбільш ефективний час для роботи сонячної батареї з 10 до 17 години. Після цього часу струм сонячних батарей падає. Падає струм, що генерується сонячною батареєю у хмарну погоду. Деяке орієнтування сонячних батарей щодо положення Сонця, допомагає збільшити генерований ними струм.

Заряджання акумуляторів

Отже, при достатній кількості сонячних елементів можна створити сонячні батареї з практично будь-якими напругою і струмом, і здатних забезпечити зарядку будь-якого типу акумуляторів. Вся справа тільки у вартості таких сонячних батарей. Звичайно, не слід забувати, що потужні сонячні батареї будуть займати більшу площу для своєї установки. Слід також зауважити, якщо повноцінне сонячне освітлення батареї буває обмежений час доби, то бажано використовувати сонячну батарею, що забезпечує прискорений зарядний струм, величина якого перебуває в межах 0,15-0,3 від ємності акумуляторів.

Зазвичай в радіо експедиціях ефективна робота можлива у вечірній і нічний час. У цей час проходження на багатьох діапазонах поліпшується, з'являється багато місцевих станцій. Використання сонячної батареї дозволяє ввечері і вночі розрядити акумулятори під час роботи в ефірі, а вдень провести їх підзарядку.

Якщо ж сонячна батарея забезпечує струм, менший ніж номінальний зарядний струм, менше 0,08 від ємності акумуляторів, то в даному випадку мова може йти не про зарядку, а тільки про підзарядку акумуляторів. Це означає, що в світлий період часу сонячна батарея повинна бути постійно підключена до акумулятора, весь цей час постійно заряджаючи його. При цьому необхідно контролювати, що б під час роботи акумуляторної батареї напруга на одному елементі акумулятора була не нижче 1,2-1,15 вольт. При напрузі нижче 1,15 вольт акумулятор необхідно зняти з роботи і поставити на зарядку. В іншому випадку за короткий час напруга на елементах акумулятора впаде до 1,1 вольта, і таку розряджену акумуляторну батарею вже неможливо буде використовувати в експедиції без серйозної зарядки. Це вказує на те, що в експедиції, обов'язково необхідно контролювати напругу акумуляторної батареї під навантаженням.

Розрахунок параметрів сонячних батарей

Наведемо приклад розрахунку сонячних батарей, необхідних для зарядки акумуляторів. Під час зарядки акумулятора напруга на ньому буде перебувати в межах 1,4 В. Для живлення апаратури в польових умовах, звичайно застосовують напругу живлення 12 вольт. Таку напруга можуть забезпечити 10 нікель-кадмієвих акумуляторів, включених послідовно. Для зарядки батареї з 10 нікель-кадмієвих акумуляторів, включених послідовно, необхідно забезпечити напругу на них рівну 14 вольт (10 * 1,4 = 14). При максимальному ККД роботи сонячних батарей, коли напруга на одному сонячному елементі складе 0,45 вольт, напруга 14 вольт може забезпечити сонячна батарея, яка складається з 31 елемента (14 / 0,45 = 31).

Врахуємо падіння напруги на діоді, що дорівнює 0,7 вольта. Отже, сонячна батарея повинна мати ще два зайвих елементи. Сумарна кількість сонячних елементів в батареї в цьому випадку дорівнюватиме 33 (31 +2 = 33). Напруга фото ЕРС сонячної батареї містить 33 елемента складе 19,8 вольт. Отже, ми підійшли до важливої точки. Виявляється, для зарядки акумуляторної батареї напругою 12 вольт, необхідна сонячна батарея напругою фото ЕРС майже 20 вольт! Таку батарею можна зібрати самостійно використовуючи окремі сонячні елементи або кілька готових сонячних батарей.

Експлуатація сонячних батарей

При використанні сонячних батарей необхідно прагнути до того, щоб вони були розміщені на максимально освітленому місці і були освітлені однаково. Необхідно вжити заходів, що виключають механічне пошкодження батарей, а також прямий вплив на них вологи і пилу. При транспортуванні необхідно уникати трясіння сонячних батарей.

Необхідно дотримуватися температурного режиму сонячних батарей, який вказаний в їх паспорті. Зазвичай це від -40° до +50 °С. Влітку, у спекотну погоду необхідно розташовувати сонячні батареї на поверхні, яка не дуже схильна до нагрівання, наприклад, на білій матерії або на блискучій алюмінієвій фользі. У цьому випадку вони слабо нагріваються і забезпечують задовільну роботу розташованих поверх них сонячних батарей.

Необхідно відзначити, що нікель-кадмієві акумулятори теж погано працюють при підвищених і знижених температурах. Зниження температури акумулятора нижче 0 °С призводить до значного зниження їхньої потужності.

Скільки можна заощадити, застосовуючи сонячні батареї?

Очевидно, що інтенсивність сонячних променів, наприклад, влітку і взимку різна. Ми можемо судити про ефективність сонячних систем, розрахувавши, наскільки система сонячного теплопостачання забезпечує необхідний у побуті об'єм гарячої води. У середньому, для дому чи квартири це співвідношення становить 60-70% залежно від регіону. З травня по жовтень сонячна енергія буде майже повністю покривати всі домашні потреби в гарячій воді. У перехідні місяці сонячне теплопостачання може вигідно підтримувати систему опалення, значно зменшуючи споживання електрики або газу.

За матеріалами: moikompas.ru.

 

Читайте також: