Чем увеличить мощность солнечной батарея

Как увеличить мощность солнечной панели: разумные пределы технического совершенства

Дата публикации: 5 января 2020

Солнечная электростанция представляет собой набор из нескольких панелей, последовательно соединенных между собой. Чем больше площадь их поверхности, тем выше мощность и КПД устройства, рассчитанного на выработку достаточного количества электрической энергии. Ее может хватить для электроснабжения дома или небольшой мастерской, а более мощных устройств – для продажи избытков электричества по специальному сниженному тарифу. Однако у владельца порой возникает идея увеличения мощности солнечных батарей. Это может быть связано с естественным износом панелей, подключением новых потребителей, увеличением объемов расхода электричества и прочими причинами. Независимо от факторов, побудивших принять такое решение, необходима тщательная теоретическая подготовка и только потом – попытка вмешательства в рабочую конструкцию.

Решение №1: подключение в систему новых панелей

Самым простым вариантом повышения мощности солнечного коллектора кажется подсоединение к системе новых блоков фотоэлементов. Владелец рассчитывает таким образом увеличить число «пойманных» лучей, что даст прирост КПД и мощности. Однако подобрать идентичные батареи будет непросто. А смешение в одном блоке разных устройств категорически не рекомендуется по целому ряду причин:

• Естественный износ приводит к постепенному уменьшению мощности. Назвать точный процент изменения невозможно, а теоретические расчеты часто оказываются приблизительными. Подключить в изношенную систему новые панели будет ошибочным решением: разность мощностей не даст ожидаемого эффекта роста. А избыточная нагрузка на устройство может привести к поломке системы, и вам придется снова покупать полный комплект оборудования и фотопанелей.
• Аналогичная ситуация состоит с попыткой увеличить напряжение вырабатываемого электрического тока. Оно определяется за счет последовательного подключения солнечных панелей. Стремление добавить в цепь новые батареи даст негативный результат. Старые и новые устройства будут производить ток разной величины, но общая характеристика будет равна наименьшему из полученных значений. Таким образом, расходы на покупку новых панелей не оправдают себя, и система будет иметь прежний невысокий уровень мощности и напряжения тока.
• Подключение в «старую» сеть новых панелей вызовет еще один негативный эффект. Разница напряжений даст смещение точки мощности солнечной батареи в сторону большего или меньшего показателя. При этом либо новые панели будут работать на пониженных показателях, либо старые устройства будут быстро изнашиваться из-за перегрузки. И расходы на покупку дополнительных батарей будут напрасными.
• Наличие в сети контроллера осложняет задачу подключения новых панелей. В этом случае устройство не сможет определить точку максимальной мощности, и его работа будет существенно затруднена. А неисправность контроллера немедленно скажется на параметрах всей системы.

Ситуация кажется безвыходной. Однако решение для нее предлагает использование аккумуляторной батареи в качестве точки соединения. Надо соединить старые и новые панели на стороне аккумулятора через новый контроллер. Так зарядка аккумулятора будет осуществляться одновременно через старый и новый контроллеры.

Такое раздельное подключение имеет свои достоинства. Старые панели не смогут оказать негативного влияния на параметры новых устройств. А новые батареи будут работать с максимальной мощностью и КПД, повышая рабочие характеристики всей системы. Такое решение позволяет комбинировать сразу несколько батарей с разными параметрами при условии, что контроллер рассчитан на одинаковое напряжение на аккумуляторе. Показатели полученного электрического тока будут равны сумме параметров всех подключенных элементов, что даст ожидаемый прирост количества электроэнергии и мощности солнечных панелей.

Обратите внимание: в стремлении всеми способами увеличить уровень напряжения в автономной сети нужно не забывать, что суммарный ток не должен превышать уровень заряда для аккумуляторной батареи. Поэтому специалисты рекомендуют не ограничивать оптимизацию системы одной лишь покупкой нового комплекта солнечных батарей, а дополнительно приобрести новый аккумулятор с повышенной емкостью.

Как увеличить мощность солнечной панели в сети без аккумулятора

Если внесение конструктивных изменений в систему не представляется возможным, а проблема увеличения мощности панели остается насущной, попробуйте реализовать на практике один из следующих способов:

• Применение поворотного механизма. Специальные трекеры обладают способностью поворачивать систему навстречу солнечному свету. Приближение угла падения к отметке 90 градусов резко увеличивает КПД батарей. Это эффективный, но затратный способ, требующих крупных расходов на покупку трекера.
• В вечерние и утренние часы, когда количество солнечных лучей незначительно, рекомендуется использовать систему зеркал. Гладкая поверхность будет отражать свет и перенаправлять его на фотоэлементы. Решение отличается ценовой доступностью и гарантирует достижение ощутимого эффекта.
• Использование линзы Френеля для концентрации света. Важное условие – линза должна быть больше площади фотоэлементов. Дополнительная ориентация стекла на солнце в два раза повысит КПД системы.
• Применение полимерной пленки, повышающей КПД солнечных панелей сразу на 10%. Ее поверхность работает по принципу линзы, аккумулируя солнечные лучи. Благодаря пленке можно не только повысить мощность панелей, но и обновить изношенные элементы, вернув им первоначальную работоспособность.

Все предложенные варианты прошли проверку временем и доказали свою эффективность. Поэтому их можно внедрять в жизнь без опасений за качество работы панелей.

Источник

Найден способ повысить эффективность работы солнечных батарей на 80%

Сегодня солнечные панели находят все большее применение в повседневной жизни. Однако у этого элемента питания есть один существенный минус. Можно сказать, ахиллесова пята. Это тепло. Дело в том, что чем более горячими становятся сонечные панели, тем больше падает их эффективность из-за нагрева элементов и рассеивания большей части энергии. Поэтому многие исследователи работают над тем, чтобы избавиться от этого недостатка. Кто-то пытается создать эффективные системы охлаждения, но учение из США пошли другим путем. И их изыскания могут повысить эффективность работы солнечных батарей на 80%.

Как увеличить эффективность солнечных батарей

Ученые из Университета Райса хотят решить проблему весьма нетривиальным сособом — превращением тепла в свет, который затем может быть использован для производства электричества. Они говорят, что их исследования могут в конечном итоге привести к созданию солнечных панелей, которые будут в четыре раза более эффективны, чем любые коммерчески доступные на сегодня солнечные элементы.

Любая горячая поверхность излучает свет в виде теплового излучения, — говорит Гурурадж Наик, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Университета Райса. Проблема в том, что тепловое излучение происходит в широком спектре, а преобразование света в электричество эффективно только в том случае, если излучение находится в узком диапазоне.

Исследовательская группа пришла к идее использования пленки из углеродных нанотрубок для создания “гиперболического теплового излучателя”, который может работать при температурах до 700 градусов Цельсия. Устройство позволяет электронам двигаться только в одном направлении. Сжимая фотоны, испускаемые в виде тепла. В итоге создается свет, который затем может быть поглощен солнечным элементом.

Иными словами, происходит сужение диапазона теплового излучения, что в конечном итоге позволяет преобразовать тепло в свет, который и пойдет в дальнейшем на выработку электричества.

«Сжимая» всю имеющуюся тепловую энергию в небольшую «спектральную область», мы можем превратить ее в электричество. Теоретически мы можем получить до 80% прироста эффективности, так как тепло от солнечного света не рассеивается, а идет на производство электроэнергии.

Когда появятся новые солнечные панели

На данный момент разработка ученых находится лишь на начальном этапе, но все теоритические рассчеты говорят о том, что при помощи нового подхода можно значительно учеличить энергоэффективность солнечных панелей. Даннные исследования обнародованы в журнале ACS Photonics. Ну а сами ученые уже в ближайшее время планируют приступить к практическим испытаниям своей технологии.

Еще больше интересных материалов вы можете найти в нашем новостном канале в Телеграм.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Пока коронавирус ещё блуждает по планете, народ сидит по домам, а некоторые компании задумываются о том, чтобы перенести работу на «удалёнку» навсегда. Но ес…

Со времен школы нам известно, что температура в космосе «абсолютный ноль». Так нас учили. А это значит, что космические аппараты практически не должны нагреваться. Но так ли это на самом деле? Ответ вас удивит.

Солнце — гигантский источник энергии. Всего за один час она проливается на Землю в таком количестве, что человечеству хватило бы ее для всех своих потребност…

Источник

Добавляем мощность солнечной электростанции

Солнечная электростанция состоит из нескольких солнечных панелей. Можно ли в одной солнечной станции использовать разные солнечные батареи? Можно ли коммутировать разные солнечные модули вместе в последовательные или параллельные цепочки? Можно ли сочетать солнечные модули разных типов или все модули в солнечной станции должны быть одинаковыми? Давайте разбираться вместе.

Если у вас уже есть солнечная электростанция, то вы уже наверняка уменьшили ваши счета за электричество или вообще продаёте произведённое электричество энергокомпаниям по «Зелёному тарифу». Но рано или поздно наступает момент, когда вы хотите добавить еще мощности в вашу солнечную энергосистему — может быть, для того, чтобы экономить еще больше, а, может быть, у вас появился электромобиль и теперь нужно больше солнечных батарей, чтобы заряжать его бесплатной электроэнергией. А, может быть, вы просто изначально хотели попробовать, как работают солнечные батареи и есть ли от них польза, и теперь, увидев их эффективность, хотите закрепить успех и увеличить мощность солнечной станции.

Теоретически, при выполнении определенных условий, разные панели можно соединять в одну солнечную систему. На практике же, мы не рекомендуем так делать. И есть несколько причин, по которым разные солнечные панели не нужно смешивать в одной солнечной станции:

• Во-первых, выходная мощность солнечных панелей изменяется с течением времени. Если у вас в солнечной электростанции есть фотопанели, которые уже проработали несколько лет, то их выходная мощность уже наверняка немного деградировала, и они не выдают те параметры, которые заявлены в их спецификациях. Поэтому на практике невозможно подобрать одинаковые панели по их спецификации, даже если по документам основные параметры (токи и напряжения в точке максимальной мощности, напряжения холостого хода и токи короткого замыкания) практически совпадают. Новые панели не будут точно совпадать со старыми, уже частично выработавшими свой ресурс, панелями.
• Во-вторых, напряжение солнечных панелей складывается при последовательном соединении. Чтобы общее напряжение цепочки не изменилось, к каждой цепочке из «старых» солнечных панелей нужно последовательно добавить одинаковое количество «новых» солнечных панелей. Недостатком такого варианта является то, что разные батареи в цепочке будут производить разный ток, и общий ток будет равен току панели с наименьшим током. Поэтому, если вы добавите в цепочку панели, которые могут производить ток больше, чем уже имеющиеся в цепочке модули, то вы потеряете разницу в мощности между новыми и худшим из старых модулей.
• В-третьих, ток солнечный панелей складывается при параллельном соединении. Допустим, вы добавляете к существующим цепочкам солнечных панелей еще одну, полностью состоящую из новых солнечных панелей. В то время, как каждая из цепочек будет производить максимально возможный ток, разница в напряжениях разных цепочек становится проблемой. Если цепочка с новыми солнечными панелями имеет в точке максимальной мощности напряжение больше, чем цепочка из старых панелей, то 2 параллельных цепочки будут работать при каком-то одном, неоптимальном для обеих цепочек, напряжении. Рабочая точка может сместиться как в сторону большего, так и меньшего напряжения от точки максимальной мощности цепочки. Вы и в этом случае переплатите за мощность солнечных панелей, которую никогда не получите.
• В-четвёртых, если вы используете MPPT контроллер, использование различных солнечных панелей будет иметь отрицательные последствия на всю систему. Разные модули не позволяют контроллеру точно определить положение точки максимальной мощности, т.к. она разная для разных цепочек солнечных панелей.

Так что же делать, когда нужно добавить новые солнечные панели к существующей солнечной системе?

Ответ на самом деле очень простой. В любой солнечной энергосистеме с аккумуляторами одна из известных констант — это напряжение на аккумуляторной батарее. Лучшим методом скомбинировать старые и новые солнечные панели — это соединить их на стороне аккумуляторной батареи. Единственный способ этого добиться — соединить новые солнечные панели с аккумулятором через отдельный солнечный контроллер.

Разные солнечные панели заряжают одну аккумуляторную батарею через отдельные контроллеры

С отдельным солнечным контроллером цепочка из новых солнечных панелей становится отдельной частью общей солнечной электростанции, на которую старые панели не могут повлиять. Каждый солнечный контроллер будет обеспечивать работу своей части солнечной станции («старой» и «новой») в оптимальной точке с максимальной мощностью. При таком подходе вы можете комбинировать 2 или больше источников энергии с разными параметрами — главное, чтобы контроллеры все были рассчитаны на одинаковое напряжение на аккумуляторе. Ток заряда при этом будет складываться.

При этом необходимо следить за тем, чтобы суммарный максимальный ток заряда от нескольких контроллеров не превысил допустимого зарядного тока для аккумуляторной батареи. Поэтому обычно увеличение мощности солнечной электростанции производится одновременно с увеличением емкости аккумуляторной батареи. Но в этом случае возникает еще большая проблема — соединять параллельно или последовательно аккумуляторы разной емкости, напряжения и с разным износом нельзя. Тем более, нельзя соединять в одну аккумуляторную батарею аккумуляторы разных типов.

Такой метод подходит, если у вас есть в системе аккумуляторная батарея. А что делать, если у вас сетевой фотоэлектрический инвертор и нет аккумуляторов?

Добавление солнечных панелей в сетевую фотоэлектрическую систему

Принцип для добавления мощности солнечной станции аналогичен. Единственное отличие — соединение будет на стороне переменного напряжения основной сети, а не постоянного на аккумуляторной батарее.

При выполнении определенных условий можно добавить солнечные панели к существующему сетевому солнечному инвертору. Если он не загружен полностью (а часто люди покупают инверторы «с запасом» с учетом последующего увеличения мощности солнечной батареи), то можно добавить еще одну цепочку солнечных панелей к существующей. Обычно сетевые солнечные инверторы допускают подключение солнечной системы мощностью больше, чем номинальная мощность инвертора — типичное превышение 20-25%, некоторые модели (например, инверторы Fronius) допускают превышение до 35%. Идеальным вариантом будет инвертор с несколькими MPPT трекерами — в этом случае можно сначала установить солнечные панели на 1 трекер, а потом добавить панели на второй трекер. В нашем магазине есть модели сетевых фотоэлектрических инверторов с двумя, тремя и большее MPPT трекерами.

Что, если у вашего сетевого инвертора только 1 MPPT трекер? К сожалению, лучшим выходом в этой ситуации будет покупка дополнительного сетевого солнечного инвертора, который нужно будет соединить параллельно старому на стороне переменного тока. В этом случае вы снова получаете систему с 2 или более источниками, которые соединены параллельно на стороне с одинаковым напряжением.

Можно, конечно, просто заменить ваш солнечный сетевой инвертор на другой, более мощный. Многие сейчас интересуются солнечной энергетикой и ищут, как с наименьшими затратами приобрести солнечную электростанцию. Покупка бывших в употреблении солнечных панелей и б/у инвертора — хороший способ влиться в ряды «солнечных энергетиков».

Факторы, которые нужно рассмотреть при принятии решения о добавлении солнечных панелей в существующую солнечную электростанцию

1. Потребности в энергии

Сколько дополнительных солнечных панелей вам нужно? Это один из первых вопросов, на который нужно получить ответ при принятии решения о расширении вашей солнечной электростанции. Посмотрите на ваши счета за электроэнергию, а также информацию по выработке энергии вашей существующей солнечной станции (логи в сетевом инверторе, или солнечном контроллере дадут вам цифры о выработке энергии солнечными батареями за день, месяц, год).

Определив требуемое количество энергии, вы можете посчитать, сколько солнечных панелей вам нужно добавить. Если вы испытываете затруднения при таких расчетах — просто позвоните нам, и наши инженеры помогут вам подобрать необходимое оборудование, совершенно бесплатно!

1. Доступное место для новых панелей

Если у вас есть еще место на крыше, которое можно использовать для установки солнечных панелей — это будет самым оптимальным и недорогим вариантом. Если же на вашей крыше нет достаточного места, или она ориентирована так, что нельзя установить солнечные батареи, — не опускайте руки. Можно установить дополнительные солнечные панели на отдельно стоящей конструкции, на навесе, беседке, веранде и т.п. Любое хорошо освещенное и не затеняемое место подходит для установки солнечных батарей.

1. Совместимость солнечных панелей

Ваши существующие солнечные панели наверняка еще не выработали свой ресурс — типичные солнечные батареи работают по 30 и более лет. Поэтому обычно их не заменяют, а добавляют новые солнечные панели к существующим. Как правильно добавить солнечные модули к существующей электростанции — написано выше. Но попросите установщика дополнительно посчитать, что нужно докупить из монтажных конструкций, проводов и креплений — это мелочи, но для неискушенных потребителей они обычно представляют трудность.

1. Найдите хорошего установщика

Вполне возможно, что вы имели не очень хороший опыт с вашим первым установщиком, поэтому не хотите к нему обращаться при расширении вашей системы. Может быть, фирма, которая вам делала установку, уже не существует. Нет проблем — ситуация на рынке сейчас такая, что найти нового установщика не составляет труда. Однако, будьте внимательны — подавляющее большинство из них не имеет достаточных знаний и опыта. Поэтому мы, конечно же, рекомендуем обратиться к нам — мы поможем вам правильно и за минимальные деньги расширить вашу солнечную электростанцию. Как это сделать — вам объяснит наш инженер-консультант после обследования вашего объекта.

Источник