Аккумулятор солнечной батареи зимой

Работа солнечных батарей зимой и способы увеличения их производительности

Солнечные панели уже давно прочно вошли в обиход многих потребителей, несмотря на то, что цена на них по-прежнему остается достаточно высокой. Однако такой экологически чистый альтернативный источник энергии является огромным достижением. Тем более, в последнее время появилось много усовершенствованных конструкций, производительность которых на порядок выше, чем у первых аккумуляторов. Многих интересует вопрос о том, можно ли использовать солнечные батареи зимой, как работают панели в условиях холода и насколько снижается их эффективность.

Свет, а не тепло

Первое, что следует понять — низкие температуры влияют по-разному на ту или иную гелиосистему. Многие люди полагают, что если на дворе стоит жаркое и солнечное лето, гелиоаккумуляторы работают максимально эффективно. Но такое мнение является ошибочным.

Для того чтобы преобразовывать энергию Солнца в электрическую, гелиосистема, прежде всего, нуждается в свете, а не в тепле. Кстати, чем выше температура воздуха, тем производительность панелей ниже, так как при нагреве всегда теряется определенное количество энергии.

Следовательно, оптимальные условия для высокой производительности панелей — яркое солнце, но прохладная погода, либо вообще низкий уровень температуры.

Безусловно, если стоит пасмурная погода, работа системы будет менее эффективной. Но если все части конструкции функционируют согласно определенным расчетам и техническим решениям, она всегда будет успевать подзаряжаться от Солнца в течение суток.

Когда Солнце располагается низко, панели получают меньше энергии. Ведь в таком случае атмосфера является для них более сложным препятствием, нежели во время высокого расположения светила над горизонтом. Поскольку зимой оно всегда находится низко, а сутки укорачиваются, количество энергии значительно уменьшается. Поэтому зимой так важен угол наклона панелей.

Солнечная батарея зимой значительно теряет свою производительность. Как правило, она становится от 2 до 8 раз меньше, в зависимости от того, в каком регионе располагается конструкция. Следовательно, солнечные батареи в Сибири (или другом холодном регионе) работать будут, но с меньшим результатом. Чтобы увеличить их эффективность, можно установить элементы, которые имеют максимальную площадь. Чем больше света собирает панель, тем больше электроэнергии для обогрева производит система.

Особенности работы в условиях холода

Если речь идет о фотоэлектрических элементах, энергию они производят и в зимнее время. Тот же вопрос можно отнести и к солнечным коллекторам. Одна из их основных задач — нагрев воды. Будут ли функционировать солнечные батареи зимой, как работают коллекторы в условиях холодов и морозов? Конечно, энергии мы получим гораздо меньше — по причине больших тепловых потерь как в самом коллекторе, так и в его трубах, которые обеспечивают его соединение с аккумуляторным баком. И если летом можно получить до 90% энергии, необходимой для горячего водоснабжения, зимой эта цифра падает до 25%.

При эксплуатации коллектора необходимо контролировать, чтобы трубки, через которые поступает жидкость, не замерзали. В действительности такой коллектор способен нагреть воду до +10-15°С и в мороз до минус 30°С, а дальнейшее нагревание уже делается с помощью других агрегатов.

При проживании в регионах с мягкой, но снежной зимой также нужно следить за тем, чтобы панели не было занесены снегом. В противном случае, они не смогут работать вообще.

Именно поэтому чаще всего их установка осуществляется только вертикально и на том месте, где присутствует сильный ветер. Небольшие объемы снега можно счищать обыкновенной щеткой.

В целях уменьшение теплопотерь аккумуляторные баки, соединенные с коллектором, рекомендуется устанавливать в теплом помещении. Таким образом, терять энергию система будет только в трубах, которые находятся снаружи. Важно иметь в виду, что они обязательно нуждаются в утеплителе. Это поможет сохранить еще больше тепла, поступающего в дом.

Оптимизация функций гелиосистем в зимнее время

Существует несколько способов, которые позволяют сделать работу гелиосистем более эффективной. Кроме того, предназначение некоторых из них — облегчить владельцу уход за панелями.

Например, канадские специалисты разработали специальный метод, действие которого основывается на силе ветра. Конструкция включает в себя четыре солнечные панели и специальное устройство, усиливающее поток воздуха. Такое изобретение получило название «эффекта Вентури». Принцип его работы заключается в том, что падающий снег просто сдувается с батарей сильным потоком воздуха. Однако если система установлена в зонах с отсутствием ветров, такой метод работать, к сожалению, не будет.

Оптимизация работы гелиосистем в разное время года включает в себя и изменение угла наклона солнечной панели или коллектора — в зависимости от высоты Солнца над горизонтом. Существуют разработки, благодаря которым имеется возможность менять наклон от 15 до 30 и от 30 до 70 градусов.

Также есть и эффективные системы слежения за Солнцем, работающие в течение дня и меняющие угол наклона элементов по мере изменения положения светила. Конечно, подобные конструкции стоят недешево, и возможность встроить их в уже имеющуюся систему есть не всегда.

Возможно ли полноценное обеспечение энергией и теплом зимой

Солнечные батареи не способны полностью обеспечить владельца энергией и теплом в холодное время года. Однако частично они могут помочь сэкономить расходы на электричество. Рассчитывать на полноценное электроснабжение с их помощью нельзя. Но они с лихвой могут окупить свою стоимость в течение ближайших десяти лет.

Кстати, на Дальнем востоке зимой уровень солнечной радиации значительно выше летнего, поэтому там возможна колоссальная экономия электричества при использовании солнечных аккумуляторов круглый год.

Итак, этот спорный, но во многом оправдывающий себя альтернативный источник энергии вполне может стать хорошим помощником в быту. Однако перед тем, как серьезно задуматься над приобретением солнечных панелей, следует изучить как специфику их работы в разное время года, так и особенности их устройства.

Источник

Зимние проблемы солнечных батарей

Дата публикации: 12 ноября 2013

С чем у нас у всех ассоциируется солнце? Конечно, с летом. Но помимо этого времени года существуют еще и другие, когда солнечная активность снижается, особенно это заметно зимой, об этом и пойдет речь в сегодняшней статье, а точнее о том, обосновано ли использование солнечных батарей в это время года. Какова их эффективность? И какие проблемы ожидают тех, кто в качестве источника энергии использует солнечное излучение.

2 основные проблемы, с которыми Вам неизбежно придется столкнуться:

1. Налипший на поверхность панелей снег.
2. Уменьшение производительности.

Подробнее о каждой из них в следующих разделах.

Какая же зима без снега…

Хорошо тем, кто проживает в южных районах нашей необъятной Родины, там снега выпадает в гораздо меньших объемах, поэтому и вопрос очистки солнечных панелей от снежных наносов у них стоит менее остро. А как быть тем, кто проживает, к примеру, в Сибири? Им, конечно, значительно сложнее. Ведь очищать от снега СБ, непременно, придется, иначе о вырабатываемой электроэнергии можно будет забыть.

Пассивная борьба с налипшим снегом состоит в выборе места и правильной установке. Руководствуйтесь следующим правилом: устанавливать панели следует по возможности в вертикальное положение (на стены дома либо на специальные столбы) на хорошо продуваемом пространстве (рисунок 1). Если же все-таки небольшое количество снега скопилось на панелях, то их очистка может проводиться обычной половой щеткой. На рисунке 2 приведены примеры установки солнечных панелей вертикально и под углом в 60°. Разница очевидна.

Интересную систему для решения рассматриваемой проблемы разработала одна канадская компания. Ее действие основано на силе ветра и так называемом эффекте Вентури. В состав конструкции входят 4 солнечные батареи и устройство, предназначенное для усиления воздушного потока. Воздух, проходя через сужающиеся трубки, ускоряется и сдувает снег с поверхностей панелей. Все достаточно просто и эффективно. Единственный минус: при установке батарей в «мертвой» зоне, где нет ветра, эффективность описанной конструкции будет минимальной. Использовать зимой подобную систему самоочистки можно как для солнечных батарей, генерирующих электроэнергию, так и для солнечных нагревателей воды, воздуха и других аналогичных системы (рисунок 3).

Если же осадков в Ваших широтах выпадает минимальное количество, то проблемы налипшего снега удастся избежать. Ведь в процессе работы любых солнечных батарей происходит их нагрев, и оттаивание панелей будет происходить само по себе. Получается, что недостаток СБ в летнее время превращается в ее достоинство зимой.

Но выпавший снег является помехой лишь тогда, когда накапливается на самих панелях. В других же случаях, это скорее плюс, чем минус, ведь он обладает высокой отражающей способностью, так что количество рассеянного излучения повышается, а поликристаллические батареи отлично воспринимают не только прямой свет, но и рассеянный.

Короткие зимние дни – проблема №2

Производительность панелей зависит от количества солнечной энергии, но как быть, когда дни становятся все короче и короче. В этом и заключается вторая проблема использования солнечных систем зимой – насколько эффективно они работают в этот период времени? Давайте разбираться вместе.

Как показывает практика и проводимые исследования, производительность солнечных систем с сокращением светового дня снижается в 1,5-2 раза.

На рисунке 4 зеленым цветом отмечены те районы, в которых отдача батарей снижается в несколько раз в период с ноября по январь. Поэтому рекомендуют заранее заняться вопросом наращивания мощности установленных СБ либо позаботиться о дополнительных источниках энергии (ветрогенераторы, миниэлектростанции).

На количество вырабатываемой энергии влияет угол наклона панелей. Это объясняется так называемыми сезонными вариациями. В зимний период времени солнце не достигает того же угла, как в летний. Поэтому и углы наклона панелей должны быть различны. Так зимой для максимального эффекта он должен быть равен значению широты района плюс 10-15°. А вот летом, наоборот, минус 10-15°. В идеале следует предусмотреть возможность смены положения батарей, в противном случае выбирайте угол, значение которого располагается примерно посередине между летним и зимнем.

Более наглядно продемонстрировать разницу в инсоляции помогут данные из таблицы 1.

Месяц	Панель, расположенная горизонтально	Панель, расположенная вертикально	Панель, расположенная под углом 40°
Январь	16,4	21,3	20,6
Февраль	34,6	57,9	53,0
Март	79,4	104,9	108,4
Апрель	111,2	93,5	127,6
Май	161,4	108,2	166,3
Июнь	166,7	100,8	163,0
Июль	166,3	108,8	167,7
Август	130,1	103,6	145,0
Сентябрь	82,9	86,5	104,6
Октябрь	41,4	58,1	60,7
Ноябрь	18,6	38,7	34,8
Декабрь	11,7	25,8	22,0
Сумма за год	1020,7	908,3	1173,7

В таблице представлены данные для широты 55,7° в г. Москва. Естественно, для городов, например, в Сибири эти показатели будут иными, но разница в среднем не изменится, то есть максимум энергии зимой Вы получите при вертикальном расположении панелей, а летом – при горизонтальном.

Подходите с умом, как к выбору оборудования, так и к его установке. Продумывайте каждую деталь, ведь, порой, незначительная, на Ваш взгляд, мелочь, может увеличить или уменьшить производительность солнечной системы в разы.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Работа солнечного коллектора при -19 мороза:

Источник

Боятся ли морозов солнечные батареи?

Большинство электронных приборов плохо реагирует на снижение температуры, поэтому и возникает закономерный вопрос о влиянии мороза на солнечные батареи. Это довольно дорогостоящее оборудование, которое для полной окупаемости должно прослужить порядка 10 лет. По этой причине нужно обладать полной информацией о рисках его эксплуатации, чтобы исключить поломки.

Может ли навредить мороз солнечной батарее?

Конструктивные элементы фотоэлектрических панелей не имеют в составе жидкости, как солнечные коллекторы. Это исключает ее замерзание и как следствие выход оборудования со строя. Применяемые для изготовления батарей материалы нормально переносят сильное охлаждение без рисков появления поломок. Фотоэлектрическая панель способна полностью отработать заявленный ресурс при эксплуатации в условиях северного климата.

Рабочая часть солнечной батареи состоит уз двух слоев. Первый имеет положительный заряд, а второй отрицательный. Между ними поддерживается электрическое поле. При попадании светового луча на панель происходит выталкивание из положительно заряженного слоя частиц. Они притягиваются в пустые ячейки отрицательной пластины. Это сопровождается образованием электрической энергии. Под нагрузкой аккумулятора частицы отдают энергию и меняют полярность, поэтому процесс повторяется по кругу. Понижение температуры не влияет на эффективность процесса.

Мобильный солнечный модуль ФСМ-10М

Материалы, из которых собираются панели, вполне способны выдерживать до -400 °C. Фактически невозможно создать погодные условия с понижением температуры до критического уровня для фотоэлектрического оборудования.

Холод вызывает лишь риск образования наледи. Если с оборудования периодически не счищать снега, то оно постепенно покрывается льдом. Он сбивается механическим способом, что сопровождается вероятностью появления царапин на стекле. Существует риск, что оставленная без присмотра батарея, загруженная льдом и снегом, может изменить свой угол настройки, если закреплена недостаточно надежно. Нагромождение наледи полностью останавливает процесс генерации электричества, так как солнечные лучи не проникают до фотоэлементов.

Вред мороза для аккумуляторов

Нельзя забывать, что солнечная мини электростанция работает в связке и с прочим оборудованием. В частности, к чувствительным к холоду элементам нужно отнести аккумуляторы. Для них снижение окружающей температуры действительно губительно. В результате воздействия мороза возникают три основные проблемы:

1. Быстрая разрядка.
2. Уменьшение емкости.
3. Сокращение ресурса работы.

Если аккумуляторы расположены в помещении, то вся система накопления альтернативной энергии является полностью нейтральной до холода. Батареи нуждаются только в периодической очистке от наледи и снега.

Стойкость деталей солнечной батареи к морозу

Многие синтетические материалы склонны к образованию трещин под влиянием холода. При изготовлении солнечных батарей они не используются. Для производства фотоэлектрических элементов применяется никель. Рамка панелей обычно делается из алюминиевого сплава. Для изоляции применяются похожие на силикон прозрачные гелеобразные составы, сохраняющие эластичность при низких температурах. Для защиты фотоэлементов используется покрывное стекло нейтральное до охлаждения. Если в конструкции и имеется пластик, то только морозоустойчивый.

Автономные солнечные станции в условиях мороза

Для подключения солнечных батарей применяются специализированные провода с эластичной изоляцией. Она сохраняет гибкость на холоде, поэтому не трескается при передвижении в условиях низких температур. Это позволяет без рисков двигать солнечные батареи, менять их наклон и т.д. Конструкция не становится хрупкой при низких температурах и может спокойно обслуживаться.

Влияние мороза на эффективность генерации электричества

Эффективность выработки солнечной энергии зависит от количества света, а не тепла. Но температура все же влияет на продуктивность батареи. Чем холоднее, тем больше электричества вырабатывает фотоэлектрическая панель. При перегреве оборудования, что постоянно наблюдается летом, оно снижает свой КПД.

Окупаемость фотоэлектрических панелей на морозе

Нельзя утверждать, что зимой оборудование окупается быстрее. В это время хотя эффективность переработки света и выше, но световой день короче. Солнце находится низко под сложным углом, поэтому его лучи при преодолении большей толщи атмосферы теряют протоны. Зимой батарея получает гораздо меньший объем светового ресурса для выработки электричества. При эксплуатации панелей на морозе следует ожидать:

• падение производительности в сравнение с теплыми сезонами в 2-5 раз;
• необходимость частой очистки оборудования от наледи и снега;
• надобность перенастройки угла расположения батарей относительно солнечного диска.

Наибольшая продуктивность фотоэлектрических панелей наблюдается в межсезонье весной и осенью. В этот период бывают незначительные заморозки, но солнце находится достаточно высоко над горизонтом. Продолжительность светового дня уступает летним суткам, но холод исключает перегрев оборудования. В таких условиях КПД панелей выше всего.

Применение солнечных батарей

Несмотря на изменение угла расположения солнца над горизонтом, фактическая продуктивность батарей зимой выше. За час на морозе они позволяют получить больше энергии, чем за такое же время летом. Падение производительности в 2-5 раз связано с сокращением светового дня и тем, что панели значительную часть времени оказываются полностью или частично закрытыми снегом. При установке оборудования в регионах с северным климатом продолжительность его окупаемости выше, чем на батареях в южных областях.

В плане сохранности батарей при эксплуатации нет разницы – используются они на морозе или в тепле. Это оборудование способно переносить понижение температуры в большем диапазоне, чем наблюдается даже в Арктике. На морозе солнечные батареи не перегреваются. Большим риском для панелей является не холод, а жара. Они скорее выйдут из строя от перегрева, чем от мороза.

В нашей компании можно купить солнечные батареи и необходимое оборудование для их подключения. Мы предлагаем надежные высокоэффективные системы и официальную гарантию производителя.

Источник