-12
182985

Солнечные батареи - электростанции будущего

Солнечная батарея - характеризуется как источник электрического тока посредством фотоэлектрических преобразователей. Преимущество солнечных батарей обусловлено отсутствием подвижных частей, их высокой надежностью и стабильностью. При этом срок службы практически не ограничен. Недостатком является относительно высокая стоимость и низкий к.п.д. Модульный тип конструкции позволяет создавать установки с различными уровнями напряжения и практически любой мощности.

на сайте с 21 января 2008

Солнечные батареи для дома!

Солнечная батарея (модуль, панель) представляет собой фотоэлектрический генератор, принцип действия которого основан на физическом свойстве полупроводников: фотоны света выбивают электроны из внешней оболочки атомов. При замыкании цепи возникает электрический ток.
Солнечные батареи соединяют в цепи последовательно и/или параллельно для получения необходимых параметров по току и напряжению.


- срок службы солнечной батареи более 25 лет
- типичный КПД солнечной батареи 14%
- напряжение любой пластинки кремниевого элемента: без нагрузки 0.6 В, под нагрузкой 0.5 В(при инсоляции 1 кВт/м2)
- кремний - второй по распространённости элемент во вселенной
в то же время всего 2% чистого кремния идёт на солнеч-ную энергетику
- мировая нехватка солнечного кремния оценивается в 10-15 тысяч тонн в год
- за год в России изготавливается примерно 5-6 МВт солнечных батарей, а продаётся на внутреннем рынке не более 150 кВт
- к 2020 году Швеция планирует полностью отказаться от углеводородного топлива
- в Германии уже несколько лет действует государственная программа "Сто тысяч солнечных крыш"
- в США действует аналогичная программа "Миллион солнечных крыш"

Представленные на рынке солнечные батареи можно условно поделить на несколько классов:

- Маломощные (доли Ватта) солнечные батареи, используемые для зарядки сотовых телефонов, КПК и другой подобной электроники. Они характеризуются малой площадью фотопластин и относительно высокой ценой. Это скорее игрушка для любителей экзотики.

- Универсальные солнечные батареи, изготовленные для питания широкого круга потребителей в полевых условиях. Импортные отличаются весьма неплохим качеством изготовления и дизайном, наличием дополнительных переходников, часто приемлемой ценой. Отечественные могут быть как заводского изготовления так и полусерийные. Цена и качество может варьировать в весьма широких пределах. Поэтому при покупке нужно рассматривать каждый вариант отдельно. Этот класс солнечных батарей зачастую наиболее приемлем для туристов.

- Панели солнечных элементов. Обычно это набор фотопластин, закрепленных на подложке. Фактически, они являются заготовкой для построения более «продвинутых» и удобных для конечного потребителя устройств на их основе.

Тип солнечной батареи

Наиболее распространённые в странах СНГ являются солнечные батареи типа БСК-1, БСК-2, Электроника МЧ/1. Эти батареи выпускают или ранее выпускали многие радиоэлектронные заводы. Иногда встречаются в продаже также импортные, в основном китайские и корейские, солнечные батареи, с параметрами сравнимыми с батареями типов БСК-1, БСК-2, Электроника МЧ/1.

Эти солнечные батареи могут обеспечить зарядный ток аккумулятора в пределах 35-50 миллиампер, не более того. Причем это будет при хорошем солнечном освещении. Следовательно, с помощью широко распространённых солнечных батарей можно обеспечить заряд маломощных аккумуляторов имеющих емкость не более 0,45 А/ч. Замечу, что широко распространенные аккумуляторы типа ЦНК-0,45 как раз имеют такую емкость...

Необходимо также учитывать, что в середине лета, в июле, световой период, в который батарея эффективно отдаёт энергию, обычно длится не более 7-9 часов. Наиболее эффективное время для работы солнечной батареи с 10 до 17 часов. После этого времени ток солнечных батарей падает. Падает ток, генерируемый солнечной батареей в облачную погоду. Некоторая ориентировка солнечных батарей относительно положения Солнца, помогает увеличить генерируемый ими ток, но… Попробуйте сами покрутить батареи в поисках их лучшего освещения, и убедитесь, что это нелегкое дело.

Зарядка/подзарядка аккумуляторов

Итак, при достаточном количестве солнечных элементов можно создать солнечную батарею с практически любыми напряжением и током, и способную обеспечить зарядку любого типа аккумуляторов. Все дело только в стоимости такой солнечной батареи. Конечно, не следует забывать, что мощная солнечная батарея будет занимать большую площадь для своей установки. Следует также заметить, если полноценное солнечное освещение батареи бывает ограниченное время суток, то желательно использовать солнечную батарею, обеспечивающую ускоренный зарядный ток, величина которого находится в пределах 0,15-0,3 от емкости аккумуляторов.


Обычно в радио экспедициях эффективная работа возможна в вечернее и ночное время. В это время прохождение на многих диапазонах улучшается, появляется много местных станций. Использование солнечной батареи позволяет вечером и ночью разрядить аккумуляторы во время работы в эфире, а днем произвести их подзарядку.

Если же солнечная батарея обеспечивает ток, меньший чем номинальный зарядный ток, менее 0,08 от емкости аккумуляторов, то в данном случае речь может идти не о зарядке, а только о подзарядке аккумуляторов. Это означает, что в светлый период времени солнечная батарея должна быть постоянно подключена к аккумулятору, все это время постоянно подзаряжая его. При этом необходимо контролировать, что бы во время работы аккумуляторной батареи напряжение на одном элементе аккумулятора было бы не ниже 1,2-1,15 вольт. При напряжении ниже 1,15 вольт аккумулятор необходимо снять с работы и поставить на зарядку. В противном случае за короткое время напряжение на элементах аккумулятора упадет до 1,1 вольта, и такую разряженную аккумуляторную батарею уже невозможно будет использовать в экспедиции без серьезной зарядки. Это указывает на то, что в экспедиции, обязательно необходимо контролировать напряжение на аккумуляторной батарее под нагрузкой. Разрядная и зарядная характеристика одиночного аккумулятора показана на рис. 3.

Разрядная и зарядная характеристика никель/кадмиевого аккумулятора

Для дальнейшего понимания процесса зарядки солнечной батареей аккумулятора рассмотрим характеристики элемента солнечной батареи. Зависимость тока одного элемента солнечной батареи типа БСК-2 от напряжения на нем показана на рис. 4. Этот график снят при оптимальном освещении солнечного элемента. Этот график типичен и для других солнечных элементов. Конечно, значение максимального тока будет зависеть от мощности солнечного элемента. Для снятия этого графика к освещенному солнечному элементу подключают переменный резистор. Изменяют сопротивление переменного резистора, и измеряют ток, поступающий в резистор и напряжение на солнечном элементе. Схема для снятия вольт/амперной характеристики солнечного элемента показана на рис. 5.

Вольт/амперная характеристика солнечного элемента

Расчет параметров солнечной батареи

Приведем пример расчета солнечной батареи, необходимой для зарядки аккумуляторов. Как показано на графиках рис. 3, во время зарядки аккумулятора напряжение на нем будет находиться в пределах 1,4 В. Для питания аппаратуры в полевых условиях, обычно применяют напряжение питания 12 вольт. Такое напряжение могут обеспечить 10 никель- кадмиевых аккумуляторов, включенных последовательно. Для зарядки батареи из 10 никель- кадмиевых аккумуляторов, включенных последовательно, необходимо обеспечить напряжение на них равное 14 вольт (10*1,4=14). При максимальном КПД работы солнечной батареи, когда напряжение на одном солнечном элементе составит 0,45 вольт, напряжение 14 вольт может обеспечить солнечная батарея состоящая из 31 элемента (14/0,45=31).

Учтем падение напряжение на диоде, равное 0,7 вольта. Следовательно, солнечная батарея должна иметь еще два лишних элемента. Суммарное количество солнечных элементов в батарее в этом случае будет равно 33 (31+2=33). Напряжение фото ЭДС солнечной батареи содержащей 33 элемента составит 19,8 вольт. Итак, мы подошли к важной вещи. Оказывается, для зарядки аккумуляторной батареи напряжением 12 вольт, необходима солнечная батарея напряжением фото ЭДС почти 20 вольт! Такую батарею можно собрать самостоятельно используя отдельные солнечные элементы или несколько готовых солнечных батарей... далее
Текст взят с сайта: http://www.energoff.ru/big.php?page=21

Эксплуатация солнечных батарей

При использовании солнечных батарей необходимо стремиться к тому, чтобы они были размещены на максимально освещенном месте и были освещены одинаково. Необходимо принять меры, исключающие механическое повреждение батарей, а также прямое воздействие на них влаги и пыли. При транспортировке необходимо избегать тряски солнечных батарей.

Необходимо соблюдать температурный режим солнечных батарей, который указан в их паспорте. Обычно это –40° +50° С. Летом, в жаркую погоду необходимо располагать солнечные батареи на поверхности мало подверженной нагреванию, например, на отрезе белой материи, или на блестящей алюминиевой фольге. В этом случае они слабо нагреваются и обеспечивают удовлетворительную работу расположенной поверх их солнечной батареи.

Необходимо отметить, что никель- кадмиевые аккумуляторы тоже плохо работают при повышенных и пониженных температурах. Понижение температуры аккумулятора ниже 0° С приводит к значительному понижению их мощности.

Сколько же можно сэкономить, применяя солнечную систему отопления?

Очевидно, что интенсивность солнечных лучей, например, летом и зимой разная. Мы можем судить об эффективности солнечных систем, рассчитав, насколько система солнечного теплоснабжения обеспечивает необходимый в быту объем горячей воды. В среднем, для дома или квартиры это соотношение составляет 60-70% в зависимости от региона. С мая по октябрь солнечная энергия будет почти полностью покрывать все домашние нужды в горячей воде. В переходные месяцы солнечное теплоснабжение может выгодно поддерживать систему отопления, значительно уменьшая потребление ГСМ или газа.
Текст взят с сайта: http://www.acc-2007.h.com.ua/raznoe/solnechnye-batarei-geliosistemy

Здесь вы можете купить солнечные батареи

Комментарии

4 апреля 2010 в 12:18
 
Ещё одна организация продаёт солнечные батареи, модули, панели: www.super-alternatiwa.narod.ru
21 декабря 2010 в 20:59
 
Трагикомедия электрификации или солнце в розетке.
В силу объективных обстоятельств Ваш покорный слуга столкнулся с необходимостью электрификации загородного дома в 2000 году. И могу обоснованно заявить, что не являясь поклонником корейской кухни "съел собаку вместе с будкой на поляне" альтернативных, возобновляемых источников энергии.
Первое разочарование случилось после установки ветрогенератора на крыше дома своего. И хотя ему было предоставлено лучшее место, с точки зрения аэродинамики, он упорно не хотел отрабатывать затраченные средства. В криминальных поисках причины выяснилось:

1). Указанные метеостанциями среднегодовые скорости ветра соответствуют действительности на высоте более 20 метров (там откуда метят птички) и при отсутствии на поверхности естественных преград (деревья, строения и пр.).
2). Указанную в рекламных проспектах мощность ветрогенератора можно снять, но только в аэротрубе, при постоянной скорости ветра и неизменном направлении. В природе подобные условия большая находка, если не сказать артефакт. По факту, этот "флюгер мечется как юная разведчица".
Смирившись с воздвигнутым на крышу памятником наивности и закусив удила, возобновил поиски «Соломонова решения».
Подняв уровень воды в дренажной канаве на 20 сантиметров и внедрив самодельную микрогэс на основе велосипедного генератора, пришёл к выводу: Это не наш метод.
Нет, "мечта Кулибина" крутилась, но почему-то только в режиме холостого хода. А при подключении светодиодного фонарика впадала в режим бессрочной забастовки донецких шахтёров.
Так как вступать в профсоюз анонимных алкоголиков время ещё не пришло, решил продолжить творческие изыски.
Идея биогаза в силу эстетических нюансов и побочных ароматов производства почему-то самоликвидировалась. А электричества по прежнему хотелось. Ждать милости от «Толика», после того как он натянул страну на ваучер, казалось не романтично.
И хотя сейчас всё видится с долей самоиронии и сарказма, на момент реализации плана взятия Бастилии, почему-то не улыбалось. Но ведь и Сашку Македонского не пальцем делали.

Следующий исторический этап был: «Солнечная батарея - своими руками».
Экибано на основе мощных спиленных диодов с почестями отправлено в "корзину", но сохранились осколки народного творчества из солнечных элементов. Доблестно украденных с завода «Светлана» и проданных, каким-то высоко "моральным" патриотом, вашему автору на известном радиорынке.
Фото данного шедевра электроники не претендует на «Русский музей», но снисходительно заняло место на этой странице, внизу.
А если серьёзно, то:
Можно долго и беспочвенно рассуждать о гелиоэнергетике, но до тех пор пока обыватель не увидит два раза в день солнечный модуль на крыше чужого дома, и постоянный свет в окошке, он не поверит, что "эта сковорода заговорит". Такова специфика нашего менталитета.
Вы можете не верить автору, как лицу заинтересованному, но как быть с людьми которые установили солнечные модули и жалеют, что не сделали этого ранее?
Большинство из них в течении нескольких лет испытывали "головную боль" и неудобства отказывая себе в "лампочке Ильича", хотя изобрёл её не Ильич.
Ужин при свечах конечно романтично, но два раза в год. Когда ежедневно, начинаешь понимать: - Романтика это штука, о которой хорошо мечтать и вспоминать.
А что стоит выскочить в дождь для заправки "обсохшего" генератора, в конце последнего периода при счёте 2:2!
Подобные прелести хорошо знакомы владельцам генераторов. Сколько их ещё, весьма интересных вариантов достойных пера Зощенко?
Откуда синяк под глазом? - Залез в погреб и погас свет. Очнулся гипс.
А куда складывать анамнез клиентов, жалующихся, что солнечные батареи: - "Это наркотик, хочется ещё и ещё"?
Как несостоявшийся психиатр я их понимаю.
Когда приходит осознание, что всё это реально работает, а прелести освещения, ТВ и прочие "атавизмы" 20 века бесплатно питает солнышко, очень хочется ещё. Сегодня лампочку, а завтра «Джакузи» запитать и показать хук слева плану «ГОЭЛРО».
После чего растя
8 апреля 2011 в 16:50
 
Потенциал солнечных батарей конечно очень большой, но на данный момент их КПД довольно низкое... Я думаю, с развитием нанотехнологий солнечные батареи станут более практичны.
1 июня 2011 в 21:12
 
КПД и будет низким пока всю нефть не выкачают! А вот когда дефицит энергии на совершенно загрязненной планете наступит - вот тогда и задумаемся как бы КПД повысить. Все чаще вспоминаю фильм "Через тернии к звездам" - раньше это была фантастика, но мы рождены чтоб сказу сделать былью.

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter




Эксперименты в домашних условиях.
Рецепты блюд из творога.
Лаваш с начинкой.