Какие технологии из космической отрасли мы используем ежедневно

Производство солнечных панелей

Для сбора заряда на лицевую сторону пластины наносится металлизированная сетка с оптимальной толщиной линий и их расположением относительно друг друга. Как правило, используется специальная паста, содержащая серебро. Высокая проводимость серебра позволяет увеличить КПД фотоэлементов на 15%.  Далее, из полученных фотоэлементов собираются солнечные батареи в общую конструкцию.

Все производство готовых изделий можно условно разделить на несколько этапов:

• В первую очередь выполняется тестирование, замеряют электрические характеристики. Для этот используют ксеноновые лампы, способные производить мощные вспышки. По итогам испытаний элементы сортируются и переходят на следующий этап.
• Из готовых элементов выполняется формирование секций, укладываемых на стеклянную подложку. Для укладки используются специальные вакуумные захваты, чтобы исключить любое воздействие на пластины. Один блок состоит из 4-6 секций, а каждая секция включает в себя 9-10 фотоэлектрических пластин. Соединение блоков между собой осуществляется методом пайки, поэтому каждый собранный таким образом компонент, служит дольше.
• Далее выполняется ламинирование соединенных блоков этиленвинилацетатной пленкой, после чего на поверхность наносится защитное покрытие. Все операции производятся на оборудовании с ЧПУ, а параметры ламинирования контролируются в течение всего процесса.
• На последнем этапе готовая конструкция помещается в рамку из алюминиевого профиля. Все соединения выполняются клеем-герметиком. По окончании сборки готовые солнечные панели вновь тестируются на соответствие выдаваемых параметров нормативным показателям. Такие меры позволяют снизить процент брака и увеличить срок службы солнечных батарей.

Сфера применения

Солнечные батареи являются наиболее выдающимся достижением в области альтернативной энергии. Они выполняют важнейшую функцию для энергосбережения и сохранения благ цивилизации. В летний период на даче солнечные батареи могут использоваться для обеспечения энергией электроприборов и бытовой техники, системы отопления или для горячего водоснабжения.

Туристы и путешественники, как правило, выбирают переносные солнечные батареи для зарядки портативных устройств. Они незаменимы в местах, где отсутствует электропитание.

Подобные устройства можно использовать также и для энергоснабжения квартиры. И если окна вашей квартиры выходят на солнечную сторону, вы можете смело установить солнечные батареи на балконе или фасаде дома, только предварительно необходимо будет получить разрешение управляющей компании или ТСЖ.

Как работают солнечные батареи

Солнечный свет попадая на элементы солнечных панелей, преобразуется в постоянный электрический ток. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный ( в привычные нам 220в), а он, попадая в контроллер, отправляется к потребителям (бытовой технике, осветительных устройств). Аккумулятор же выполняет роль буфера между солнечными батареями и инвертером. Мощность инверторов может быть разной: 250-8000 Вт

Главные параметры, на которые следует обращать внимание: напряжение, мощность. Причем нужно не просто изучить характеристики, а соотнести эти параметры друг с другом

Отмечают наиболее подходящие варианты, исходя из напряжения (В) и мощности (Вт):

• 12 В, 600 Вт;
• 24 В, 600-1500 Вт;
• 48 В, от 1500 Вт и выше.

https://www.youtube.com/watch?v=6gicYfuIeI4
Принцип действия солнечных батарей

Существующие разновидности преобразователей:

1. Автономные. Функционируют без подключения к основной энергосети. При выборе автономных преобразователей учитывают мощность всей подключаемой техники. Дополнительно делают запас, т. к. некоторые устройства при включении создают повышенную нагрузку из-за существенных значений пусковых токов.
2. Синхронные. Модуль подключен к основной энергосети. Он также оснащен аккумуляторной батареей, имеет свойство накапливать энергию. Излишки «сбрасываются» обратно в сеть. При возникновении перебоев (отмечается недостаток электроэнергии), модуль снова получает требуемое количество от основного источника.

Существуют также многофункциональные устройства. Они объединяют возможности первого и второго варианта. Кроме того, различают преобразователи по форме сигнала напряжения:

• синусоида: модули с таким элементами стоят дороже, т. к. обеспечивают более высокое качество тока, появляется возможность подключить крупногабаритную технику;
• прямоугольный: недорогие преобразователи, чаще всего используются для обеспечения питания осветительных приборов, многие виды техники несовместимы с источниками напряжения данной формы;
• псевдосинусоидальный: представители низкой ценовой категории, т. к. качество сигнала ниже, чем в первом случае, они подключаются к любым приборам.

Схема солнечной установки. Основные элементы

Комплект системы солнечной электростанции состоит из следующих элементов:

1. Солнечные панели фотовольтаических ячеек: несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

2. Солнечный контроллер заряда: электронное устройство, предназначенное для контролирования и управления процессом зарядки и разрядки аккумуляторной батареи. В связи с тем, что в течение дня инсоляция единицы поверхности претерпевает существенные изменения, напряжение, выдаваемое фотовольтаической панелью так же меняется. Для стабильной зарядки АКБ требуется ограниченный диапазон зарядных напряжений. Задача солнечного контроллера – сглаживание неравномерностей, вызванных инсоляцией.

Солнечные контроллеры бывают трёх типов:

• «On-Off» контроллеры, которые при достижении определенных уровней напряжения на клеммах аккумулятора либо подключают АКБ к зарядке от солнечной батареи, либо отключают. Из-за простоты логики работы устройства уровень зарядки аккумулятора достигает всего около 70%
• ШИМ контроллеры, благодаря широтно-импульсной модуляции тока на завершающей стадии зарядки аккумулятора позволяют добиться заряда АКБ до 100%.
• МРРТ контроллеры являются наиболее совершенными устройствами. Они преобразуют ток и напряжение, получаемое от солнечных панелей, до наиболее оптимальных значений для зарядки аккумулятора, благодаря чему эффективность использования солнечных батарей повышается на 30%. В современных системах применяются именно MPPT контроллеры. Поэтому им нужно уделить больше внимания.  На вольт-амперной характеристике солнечной батареи, видно, что точка максимальной мощности сдвигается на графике, в зависимости от напряжения, вырабатываемого фотовольтаическими элементами. MPPT контроллер в он-лайн режиме отслеживает ток и напряжение на батарее и определяет пару ток-напряжение, при которых мощность СБ будет максимальной. Так же контроллер отслеживает состояние банка АКБ, в частности, на какой стадии заряда находятся аккумуляторы (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка) и на основании совокупных данных определяет оптимальный зарядныйток. Алгоритм вычисления точки максимальной мощности может отличаться для контроллеров разных производителей, что в общем случае не имеет принципиального значения.

3. Банк АКБ: накопительная ёмкость от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме объекта, который она питает.

4. Инвертор/зарядное устройство: устройство, преобразовывающее полученный от солнечных батарей постоянный ток в переменный.

Инверторы делятся на три основных типа:

• Автономные (off grid) – не подключенные к внешней электрической сети и предназначенные для автономных систем электроснабжения;
• Сетевые (on grid) – работающие синхронно с централизованной сетью электроснабжения, без центральной сети они работать не будут. Кроме своих прямых функций, они обеспечивают регулировку основных эксплуатационных параметров сети: частоту напряжения, амплитуду и т.д.
• Гибридный (hybrid) – еще называемый «аккумуляторно-сетевым» преобразователь, совмещающий свойства автономных и сетевых устройств. Такой инвертор имеет большое количество настроек для оптимизации работы солнечной системы от общей электрической сети и при наличии аккумуляторных батарей. Гибридный инвертор чаще всего работает в режиме grid support, когда при работающей системе центрального снабжения, он использует максимально возможное количество энергии, получаемой от солнца, а при отключении общей сети, он может работать в полностью автономном режиме.

5. Пульт управления или связи. Он представляет собой многофункциональное устройство связи, обеспечивающее полный обзор эффективности систем управления электроэнергией с использованием интернета. Для многих систем пульт заменяется на коммутационный модуль с Ethernet интерфейсом. Это позволяет управлять системой с ПК, планшета или телефона – хорошее решение.

6. Следящая система – трекер. Это электромеханический прибор, цель которого — отслеживать перемещение источника света. Применяется для изменения положения фотоэлектрических модулей (солнечных батарей) с целью получения максимального КПД. Из-за высокой стоимости, в домашних системах применяется редко. Часто, вместо трекера используют механическое (ручное) смещение фотоэлементов в летний и зимний режим.

Вообще, основные части системы (инвертор, банк АКБ, контроллер заряда) будут аналогичными и для других систем электрогенерации с помощью ВИЭ – ветряной генерации и микро-гидрогенерации.

Виды

Сегодня различные виды солнечных батарей набирают все большую популярность. На первый взгляд, может показаться, что все солнечные модули одинаковые: большое количество отдельных маленьких фотоэлементов соединены между собой и закрыты прозрачной пленкой. Но, в действительности, все модули отличаются по мощности, конструкции и размерам. И на данный момент производители поделили гелиосистемы на два основных типа: кремниевые и пленочные.

Для бытовых целей устанавливаются солнечные батареи с фотоэлементами из кремния. Они являются на рынке самыми популярными. Из которых можно также выделить три вида – это поликристаллические, монокристаллические, о них уже было рассказано более подробно в статье, и аморфные, на которых остановимся подробнее.

Аморфные – изготавливаются также на основе кремния, но, кроме того, имеют также и гибкую эластичную структуру. Но производятся не из кристаллов кремния, а из силана – другое название кремневодород. Из особенностей аморфных модулей можно отметить отличную эффективность даже при пасмурной погоде и возможность повторять любую поверхность. Но КПД значительно ниже – всего 5%.

Второй тип солнечных панелей – пленочные, вырабатывается на основе нескольких веществ.

• Кадмий – такие панели были разработаны еще в 70-х годах прошлого столетия и использовались в космосе. Но на сегодняшний день кадмий применяется также и при производстве промышленных и бытовых солнечных электростанций.
• Модули на основе полупроводника CIGS – разработаны из селенида меди, индия и представляют собой пленочные панели. Индий также широко используется при производстве жидкокристаллических мониторов.
• Полимер – также используется при производстве солнечных пленочных модулей. Толщина одной панели около 100 нм, но КПД остается на уровне 5%. Но из плюсов можно отметить, что такие системы имеют доступную цену и не выделяют вредные вещества в атмосферу.

Но также на сегодняшний день на рынке представлены менее громоздкие переносные модели. Они специально разработаны для использования во время активного отдыха. Зачастую такие солнечные батареи используются для подзарядки портативных устройств: небольших гаджетов, мобильных телефонов, фотоаппаратов и видеокамер.

Портативные модули делятся на четыре вида.

• Маломощные – дают минимальный заряд, которого хватает для подзарядки мобильного телефона.
• Гибкие – могут сворачиваться в рулон и имеют небольшой вес, благодаря этому и обусловлена большая популярность среди туристов и путешественников.
• Закрепленные на подложке – имеют значительно больший вес, примерно 7-10 кг и, соответственно, дают больше энергии. Такие модули специально разработаны для использования в дальних автомобильных поездках, а также могут использоваться для частичного автономного снабжения энергией загородного домика.
• Универсальные – незаменимы в пешем туризме, устройство имеет несколько переходников для одновременного заряда различных устройств, вес может достигать 1,5 кг.

Варианты использования солнечных батарей

Отталкиваясь от предыдущей мысли, можно точно определить оптимальные способы использования солнечных батарей. Это сокращение платежей за электроэнергию (использование сетевой солнечной электростанции без аккумуляторов) и  автономная (или гибридная)  домашняя электростанция, предназначенная для запитывания наиболее важных электроприборов: освещения, холодильника, водяного насоса, работы интернета (роутера), зарядки телефонов и работы прочих, не слишком энергоёмких устройств.

Солнечные батареи вполне могут обеспечить полноценную работу неэнергоёмких приборовИсточник al-energy.ru

Рассмотрим сценарии использования солнечных батарей подробнее.

Сокращение расходов на электричество

Подобная схема идеальна для тех потребителей электроэнергии, которые вынуждены в дневное время платить за неё по повышенному тарифу. С одной стороны, это частный сектор, где установлены двухтарифные счётчики, а с другой – владельцы коммерческих предприятий, которым электроэнергия продаётся дороже в 2 раза дороже. Это могут быть офисы, магазины, торговые центры, производственные предприятия, многоквартирные дома, для которых по каким-либо причинам действует дорогой тариф и любые другие абоненты энергоснабжающих компаний, которые хотят экономить.

Для всех этих потребителей оптимальным вариантом является сетевая солнечная электростанция. Прелесть этой схемы в том, что здесь нет необходимости в использовании аккумуляторов, цена которых составляет ощутимую часть сметы всего комплекта солнечных батарей.

Аккумуляторы – одна из наиболее дорогих частей системы – для сетевой солнечной станции не нужныИсточник al-energy.ru

Примерный порядок работы при таком подключении:

• Ночью питание идёт полностью из сети. Если стоят двухтарифные счётчики то платежи минимальные.
• В дневное время основная нагрузка ложится на солнечные батареи. Если вдруг в пиковые часы их мощности не хватит, то недостача восполняется от сети энергоснабжающей компании.
• В те часы, когда солнечные батареи дают избыток мощности, то излишки поступают (продаются) в сеть энергоснабжающей компании, тем самым частично или полностью нивелируя затраты из предыдущих пунктов.

Чем дороже стоит киловатт электроэнергии от энергоснабжающей компании, тем быстрее окупится оборудование солнечных батарей. Обычно это происходит в срок до 8 лет, а потом ( когда собственник возвратил вложенные средства)  электроэнергия от солнца приносит прибыль. Учитывая, что только гарантия на солнечные панели около 10 лет, предполагаемый срок службы оборудования минимум 25-30 лет, а самая старая солнечная панель беспрерывно работает уже 60 лет, выгода очевидна.

Автономное энергоснабжение основных электроприборов или большой бесперебойник

Если не принимать во внимание самые мощные электроприборы, то в целом, для энергопотребления частного дома вполне достаточно средней мощности в пару кВт/ч, что вполне может обеспечить даже не самая дорогая комплектация солнечных батарей. Варианты комплектаций солнечных батарейИсточник al-energy.ru

Варианты комплектаций солнечных батарейИсточник al-energy.ru

Такая схема работы актуальна как для дачных участков без подведённого электричества, так и для тех населённых пунктов, где электричество могут отключить в самое «подходящее» время (разумеется, о предварительном оповещении, обычно, речь даже не идёт) и на неопределённый срок – из-за поломок на линии или плановых работ.

Даже если у вас в доме много мощных электроприборов и нет нужды экономить электроэнергию, то фразу: «Ну не могло электричество на пять минут позже отключиться…» – в своё время говорили все. А солнечная батарея будет в качестве большого бесперебойного источника питания, который в случае внезапного отключения электричества не только позволит правильно завершить работу мощного оборудования, но и не оставит вас, например, без ноутбука. Характеристики и цены на автономные солнечные электростанции смотрите на этой странице.

И это всё не учитывая того, что пока электричество в сети есть, то генерируемый солнечными батареями ток можно отводить (продавать) в сеть энергоснабжающей компании, тем самым возвращая вложенные инвестиции.

Сетевой инверторИсточник alicdn.com

Сколько служат солнечные батареи?

Срок службы солнечных батарей

Производители часто указывают срок эксплуатации – 20-30 лет (в среднем -25 лет). На протяжении указанного периода устройство может работать без потери мощности, сбоев. Однако это не значит, что по окончании данного срока модули перестанут функционировать. Это заблуждение, т. к. солнечные батареи могут служить намного дольше (до 60 и более лет, как первая из запущенных в эксплуатацию конструкций). Только в данном случае будет постепенно снижаться производительность. Но скорость развития этого процесса низкая. Так, за 10 лет батареи могут потерять не более 10% мощности.

При регулярной эксплуатации, максимальной нагрузке модули быстрее теряют свойства. Чтобы остановить этот процесс, а также увеличить срок службы устройства, рекомендуется придерживаться рекомендаций:

• обеспечение защиты фотоэлементов: необходимо снизить вероятность механического повреждения, солнечные батареи нужно устанавливать на участках, где риск падения деревьев нулевой, а также уровень воздействия ветровой нагрузки умеренный (что позволит исключить срыв ветром);
• установка на открытой местности ветрозаградительных конструкций;
• выполнение обслуживания, своевременная очистка модуля от сора.

В продаже есть также готовые комплекты – устанавливаются преимущественно для энергообеспечения частного жилья. Они состоят из батарей, силовой электроники. Длительность эксплуатации каждого из элементов, узлов разная. Так, батареи могут прослужить 2-15 лет, силовая электроника – до 20 лет.

Изготовление в домашних условиях

Комплексная гелиосистема потребует немалого вложения средств. Но все потраченные деньги вернутся в будущем. Срок окупаемости в зависимости от количества модулей и способов использования солнечной энергии будет разниться. Но все же можно уменьшить первоначальные расходы не за счет потери качества, а за счет разумного подхода к выбору компонентов солнечной батареи.

Будет интересно УЗО: что это такое в электрике, принцип работы, назначение, маркировка, характеристики, классификация

Если вы неограничены в площади установки солнечных модулей, и в вашем распоряжении есть приличное пространство, то на 100 кв. м вы можете установить поликристаллические солнечные батареи. Это позволит сэкономить немалую сумму в семейном бюджете.

Не старайтесь покрыть полностью крышу солнечными батареями. Для начала установите пару модулей и подключите к ним ту технику, которая работает от постоянного напряжения. Нарастить мощность и увеличить количество модулей можно всегда со временем.

Если вы ограничены в бюджете, то можете отказаться от установки контроллера – это вспомогательный элемент, который необходим для отслеживания уровня заряда батареи. Вместо него, можно дополнительно подсоединить к системе еще один аккумулятор – это позволит избежать перезаряда и увеличит емкость системы. А для контроля заряда можно использовать обычные автомобильные часы, которыми можно измерять напряжение, да и стоят они в разы дешевле.

Срок службы комплектующих

Так как солнечные батареи являются достаточно молодой технологией, то некоторые данные о сроке службы их компонентов могут быть примерными. Например, панели – на них производители обычно дают гарантию 10 лет. При этом, известно, что в первые 10 лет работы выработка электроэнергии панелью падает на 10 %, что прямо указывается в гарантийных обязательствах. Срок службы панелей предполагается 25-30 лет и по прошествии этого времени выработка падает на 20 % от первоначальной. То есть, за 25-30 лет панель теряет всего лишь пятую часть мощности и продолжает работать.

Разумеется, современные производители не имеют возможности подождать четверть века, чтобы точно выяснить, как будут вести себя солнечные панели, поэтому, вынуждены использовать специальные методы исчисления. Но один факт зафиксирован чётко – самая первая солнечная панель была запущена в работу 60 лет назад и работает до сих пор. При этом, падение её мощности составляет не больше чем 30 %.

Одна из первых современных солнечных панелей – до сих пор работаетИсточник dailymail.co.uk

Гарантия на инверторы от известных производителей составляет порядка 10 лет, а срок службы уже зависит от правильного использования устройства. Если нет регулярных перегрузок или скачков напряжения, то качественный инвертор может проработать не меньше солнечных панелей.

«Самое слабое звено» солнечных батарей – это аккумуляторы. Гарантия на эти устройства колеблется от 2 до 5 лет, а предполагаемый срок службы зависит от количества циклов разряда/заряда, но для современных устройств составляет 10-12 лет.

Как итог, если не случится каких-либо форс-мажорных обстоятельств, то солнечная батарея прослужит как минимум 25 лет. Если выбрана комплектация с аккумуляторами, то примерно через 10-12 лет их придётся заменить. Но к этому времени оборудование обычно окупается, плюс, панели и инвертор продолжают работать.

В большинстве случаев, солнечные батареи предпочитают комплектовать необслуживаемыми аккумуляторамиИсточник al-energy.ru

Что влияет на энергоэффективность солнечных панелей?

 Энергоэффективность – важный показатель солнечных панелей. Для примера, один фотоэлемент (одна пластина) способен при солнечной погоде произвести энергию, которой будет достаточно лишь для зарядки карманного фонарика. Поэтому когда речь идет о более серьезных масштабах генерирования электроэнергии, ФЭПы обычно объединяют в цепи (параллельное соединение – для увеличения напряжения, последовательное – для увеличения силы тока). Их количество и структура во многом определяют  энергоэффективность панелей. Кроме того, на энергоэффективность гелиопанелей влияет такие факторы:

• мощность светового потока;
• угол падения солнечных лучей;
• правильный подбор сопротивления нагрузки;
• температура окружающего воздуха и самой панели;
• отсутствие или наличие антибликового покрытия элементов.

Например, солнечный элемент и сама панель во время работы постепенно нагреваются. Та часть энергии, которая не пошла на производство электрического тока, трансформируется в тепло. Поэтому часто температура на поверхности панели может достигать значений более 50Сº. Однако чем выше температура поверхности, тем хуже работает фотоэлемент.  Это значит, что одна и та же панель в разную погоду работает по-разному: менее эффективно в жару, и более эффективно в холод, а максимальную эффективность показывает в солнечный морозный день.

Умные панели и оптимизаторы мощности

Технология, которая становится все более популярной — это добавление в солнечную панель оптимизаторов мощности постоянного тока. Оптимизаторы наряду с микроинверторами, обычно известны как MLPE (Module Level Power Electronics), которые состоят из небольших блоков преобразования энергии, прикрепленных непосредственно к солнечным батареям. Оптимизаторы предназначены для подачи оптимального напряжения для максимальной выработки электроэнергии. Если панель затенена, загрязнена или не работает, что приводит к низкому напряжению или току, оптимизаторы могут обойти или компенсировать плохую работу панели, чтобы обеспечить оптимальное напряжение для инвертора.

Оптимизаторы мощности от таких компаний, как Tigo и SolarEdge, были доступны в качестве дополнительного компонента в течение многих лет, но теперь и SolarEdge, и Tigo разрабатывают панели со встроенными оптимизаторами в распределительной коробке на задней панели. SolarEdge отличается от Tigo тем, что оптимизаторы SolarEdge должны использоваться вместе с инверторами SolarEdge, а оптимизаторы Tigo могут быть подключены к любым существующим панелям в качестве дополнительного оптимизатора.

Большим преимуществом «дополнительных» оптимизаторов, таких как Tigo и SolarEdge, является возможность контролировать производительность каждой солнечной панели в отдельности, что также может помочь выявить любые неисправности и проблемы в солнечной батарее. Микроинверторы также предлагают это преимущество перед обычными сетевыми инверторами.

Maxim Integrated пошли еще дальше и разработали чипы для оптимизации подмодулей. Эти интеллектуальные чипы от Maxim Integrated выходят за рамки традиционного дополнительного оптимизатора и разделяют панель на 3 ряда ячеек, что позволяет панели работать при оптимальном напряжении MPPT при частичном затенении или загрязнении. Стоит отметить, что некоторые установщики сообщают о том, что клиенты сталкиваются с проблемами помех RFI (ТВ и радио), используя эту новую технологию, однако чипы Maxim следующего поколения, как утверждается, решили проблему.

Виды пластин фотоэлементов

Виды пластин фотоэлементов

По технологии изготовления кремниевые пластины ФЭП бывают двух видов: монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические выполняются в виде квадрата со скошенными углами, поликристаллические – ровные квадраты. Но форма – не главное их различие.

Монокристаллические ФЭП делают из искусственно выращенного цельного кристалла кремния. А поликристаллические получают достаточно простым и недорогим методом постепенного охлаждения расплавленного кремния. 

Поэтому монокристаллические фотоэлементы имеют однородную структуру и более высокий коэффициент полезного действия (КПД). Однако себестоимость их производства выше,  они дороже, чем поликристаллические пластины.

Минусом поликристаллических пластин является их невысокая производительность  – не больше 15%. Это связано с их недостаточной чистотой и внутренней структурой. КПД  монокристаллического фотоэлемента достигает уже 20-25%.

Энергия Солнца, или что такое солнечные панели

Солнце – главный источник энергии для всего живого и самой нашей планеты. Причем количества энергии, поступающей на Землю за каких-то 40 минут, хватает, чтобы удовлетворить энергетические потребности всех жителей земного шара в течение года. Учитывая возобновляемые и  практически безграничные ресурсы небесного светила, перспективы его использования велики. Тем более что из всех альтернативных источников энергии именно солнечная признана самой безопасной и экологически чистой. Поэтому сегодня становится все более востребованной в самых разных сферах жизнедеятельности человека.

Воспользоваться этим даром природы людям помогают специальные устройства – солнечные панели (или солнечные батареи). Они  преобразуют бесплатную энергию Солнца в электрическую и приобретают возрастающую популярность по всему миру.

Пиковая нагрузка и среднесуточное энергопотребление

Удовольствие иметь собственную гелиостанцию стоит пока немало. Первая ступень на пути к обладания могуществом энергии солнца – определение оптимальной пиковой нагрузки в киловаттах и рационального среднесуточного энергопотребления в киловатт-часах домашнего или дачного хозяйства.

Пиковая нагрузка создается необходимостью включения сразу нескольких электрических приборов и определяется их максимальной суммарной мощностью с учетом завышенных пусковых характеристик некоторых из них.

Подсчет максимума потребляемой мощности позволяет выявить, жизненно нужна одновременная работа каких электроприборов, а которых не очень. Такому показателю подчиняются мощностные характеристики узлов электростанции, то есть итоговая стоимость устройства.

Суточное энергопотребление электроприбора измеряется произведением его индивидуальной мощности на время, что он проработал от сети (потреблял электроэнергию) в течение суток. Общее среднесуточное энергопотребление рассчитывается как сумма израсходованной энергии электричества каждым потребителем за суточный период.

Последующий анализ и оптимизация полученных данных о нагрузках и энергопотреблении обеспечат нужную комплектацию и последующую работу солнечной энергосистемы с минимальными затратами

Результат потребления энергии помогает рационально подойти к расходу солнечного электричества. Итог вычислений важен для дальнейшего расчета емкости аккумуляторов. От этого параметра цена аккумуляторного блока, немало стоящего компонента системы, зависит еще больше.

Устройство гелиобатареи

С каждым годом оборудование для преобразования солнечной энергии в электрическую становится всё доступнее и дешевле. Сегодня существуют не только стационарные панели для обеспечения электроэнергией домов и хозяйственных построек, но и портативные. Они используются туристами для зарядки телефонов, фонариков и других устройств. Солнечные панели устанавливают на электрические автомобили. Также они используются на космических спутниках. Из таких батарей даже начали строить полномасштабные электростанции.

Это интересно: как изготовить солнечный коллектор для дома своими руками.

Строение солнечной батареи подразумевает блок, состоящий из какого-либо количества модулей — полупроводниковых фотоэлементов, соединённых между собой последовательно. Чтобы выяснить принцип работы солнечных панелей, нужно понять действие конечного элемента всего устройства.

Фотоэлемент состоит из двух слоёв кремния, каждый из которых имеет различные физические свойства. Во время попадания солнечных лучей на фотоэлемент между двумя слоями появляется вентильная фото-ЭДС. Из-за этого появляется разность потенциалов и возникает электрический ток. Различаются солнечные батареи по принципу производства на:

• поликристаллические;
• монокристаллические.

У монокристаллических моделей КПД больше, но и стоимость их производства выше по сравнению с поликристаллическими устройствами. Оба вида отличаются между собой по внешним признакам. Монокристаллы имеют однородную структуру. Они представляют собой квадраты, имеющие срезанные углы. У поликристаллов правильная квадратная форма.

Солнечные батареи – удовольствие не из дешевых, однако в будущем они помогут сэкономить вам деньги

Поликристаллические фотоэлементы производят методом плавного остывания расплавленного кремния. Это довольно простая технология, поэтому себестоимость такого материала относительно низкая. Но КПД поликристаллов составляет не больше 15%. Кремниевые пластины, произведённые по такой технологии, получаются неоднородной структуры и с примесями.