Эффективность работы солнечных панелей используемых ответ

От чего зависит эффективность солнечных панелей

Популярность солнечных систем сегодня стремительно растёт. Однако, устанавливая такие батареи, многие не задумываются, от чего зависит эффективность солнечных панелей. Лишь при правильной эксплуатации затраты на монтаж системы быстро окупятся и количество получаемого тока будет максимальным.

Факторы, определяющие эффективность работы солнечных систем

Некоторые люди, начитавшись о положительных качествах и преимуществах данного способа получения электроэнергии, забывают поинтересоваться: «А как же добиться максимального КПД». Оказывается, недостаточно купить и установить фотоэлементы, нужно также обеспечить системе оптимальные условия работы. Эффективность солнечных панелей зависит от следующих факторов:

• климатические условия;
• текущее освещение (наличие или отсутствие тени);
• изменения температурного режима;
• возможные загрязнения;
• угол наклона элементов.

Чтобы КПД солнечной системы стремилось к 100%, необходимо учитывать все перечисленные моменты.

Климатические условия

От того, насколько интенсивно будет светить солнце на батареи, напрямую зависит эффективность их работы. При низком солнечном освещении либо при его полном отсутствии, система будет работать с минимальной отдачей.

В пасмурную погоду, когда идёт дождь или сильный снег, элементы вообще могут не вырабатывать ток.

Чтобы минимизировать негативные последствия отсутствия солнечного света, панели оснащают аккумуляторами. Они в течение дня накапливают энергию, а затем отдают её. Ночью люди потребляют меньше электроэнергии, поэтому запаса аккумулятора вполне достаточно.

Текущее освещение

Эффективность работы солнечных панелей будет максимальной, если обеспечить им равномерную освещённость по всей площади. В ряде случаев на отдельные элементы системы попадает меньше солнечного света, в результате общее количество вырабатываемой электроэнергии снижается. Если какой-либо из элементов находится в тени, рекомендуется его временно отключить. Необходимо в течение светового дня следить за освещённостью панелей.

Специалисты рекомендуют устанавливать фотоэлементы на солнечной стороне. Существуют также поворотные системы, они автоматически отслеживают положение Солнца и поворачиваются по мере его перемещения по небосводу.

Изменения температурного режима

Многие ошибочно считают, что чем выше поднимаются столбики термометра, тем более эффективно работают солнечные системы. Производительность панелей зависит от угла падения лучей и их освещённости. Из-за высоких температур, элементы, наоборот, могут выйти из строя.

Нередко системы работают эффективнее в зимнее время года, когда солнце светит не так сильно, зато температура на улице не критическая. Чтобы избежать перегрева панелей в летний зной, рекомендуется устанавливать их с небольшими зазорами. Циркулирующий воздух будет их немного охлаждать.

Зазоры помогают избежать перегрева батарей.

Возможные загрязнения

Пыль, грязь, опавшие листья, влага, снег – всё это загрязняет поверхности фотоэлементов. В результате эффективность солнечных панелей существенно снижается. Нужно регулярно чистить панели, протирать их, убирать снег. Кроме того, существуют специальные составы, которыми покрывают поверхность элементов, чтобы сократить загрязнения.

Угол наклона элементов

Получить максимальное КПД при работе солнечных панелей можно в том случае, если лучи солнца будут падать на них под прямым углом. Специалисты советуют в зависимости от сезона выставлять элементы так, чтобы солнце находилось перпендикулярно над ними.

Выгода от установки солнечных систем

Долговечность данных систем объясняется тем, что в них отсутствуют подвижные части. При правильной эксплуатации панели должны служить не менее 25 лет. Через какое-то время затраты на покупку и установку фотоэлементов окупятся, и владелец начнёт получать электроэнергию совершенно бесплатно.

На то, как быстро солнечные системы начнут приносить выгоду, влияют такие моменты:

1. Регион установки панелей. Там, где больше солнечных дней, система будет работать эффективнее.
2. Тип панелей, их количество.
3. Наличие дополнительного оборудования, его стоимость. При установке аккумулятора, инвертора, контроллера панели будут работать эффективнее и прослужат дольше. Естественно, стоимость всей системы возрастёт, при этом увеличится и срок её эксплуатации.

Как можно заметить, получить выгоду от установки солнечной системы удастся лишь при её правильной эксплуатации. Если соблюдать все рекомендации, следить за состоянием фотоэлементов, обеспечить им хорошие условия работы – вложения быстро окупятся, а панели будут служить верой и правдой вплоть до 50 лет. В противном случае КПД системы может существенно упасть, и смысл от её установки потеряется.

Источник

Эффективность работы солнечных панелей разных типов и способы ее повышения

Солнечные батареи – не новое изобретение. Уже больше полувека человечество использует излучение солнца для снабжения электроэнергией самых разных приборов и устройств. Тем не менее, аккумуляторы такого типа до их пор не получили повсеместного распространения и не вытеснили с рынка другие энергоносители. Одна из причин этого – не всегда достаточная эффективность работы солнечных панелей.

Общая информация

Солнечной панелью или батареей называют устройство, способное перерабатывать энергию, содержащуюся в солнечном излучении, в электричество.

КПД солнечной батареи зависит от многих факторов:

• материалы;
• погодные условия;
• тип батареи.

Стандартной эффективностью солнечных панелей, широко используемых для личных нужд, считается величина примерно равная 20%. У некоторых типов устройств этот показатель будет выше, у некоторых — ниже. Но среднее значение таково. Эта величина показывает, какой процент от попавшего на аккумулятор света был переработан в электроэнергию.

Конечно, это весьма приблизительное определение, но в целом верное. В лабораториях уже были созданы батареи с эффективностью в 50 и даже 100%. Но пока что это только опытные образцы.

Кремниевые панели

Идеальная эффективность работы солнечных панелей, в которых в качестве полупроводника используется чистый кремний, равна 34% от всего полученного света. При этом необходимо иметь ввиду, что в условиях недостаточной освещенности, при рассеянном свете батареи уловят меньше света, и количественный показатель этих 34% уменьшится.

• Монокристаллические кремниевые панели хорошо проявляют себя при ярком свете, но малоэффективны при рассеянном.
• Поликристаллические обладают меньшим КПД, но хорошо проявляют себя в условиях недостаточной освещенности.
• Аморфные (тонкопленочные) панели также достаточно эффективны при рассеянном свете.

Гибридные панели

КПД кремниевых устройств сравнительно невысок, так как они могут получать энергию только в красной части спектра. Энергия же синего, самого энергетически насыщенного фотона, остается неиспользованной. Ученые во всем мире активно работают над решением этой задачи.

Один из предложенных вариантов – использование ароматического углерода пентацена и химического соединения PbS. Это сочетание позволяет получать большее количество электронов и, как следствие, вырабатывать больше энергии.

Самые эффективные солнечные панели — многослойные ячейки, в которых каждый слой выполняет свою задачу. Эффективность этих батарей может достигать 87%. Но в массовом производстве эти технологии пока не используются. С увеличением количества слоев увеличивается и стоимость аккумулятора. Для достижения 87% КПД придется сделать очень дорогую солнечную батарею.

Весьма перспективны устройства, в основе которых есть минерал перовскит. Сейчас они менее эффективны, чем кремниевые, но это в большей степени связано с новизной технологии. Имеющиеся результаты испытаний перовскитно-кремниевых батарей позволяют предположить, что в будущем они способны занять первое место на рынке альтернативной энергетики.

Рекомендации по установке

Эффективность солнечных батарей напрямую зависит от их расположения. Они должны быть обращены на юг рабочей поверхностью и наклонены под углом, равным широте той точки, на которой находятся. Панели нельзя ставить так, чтобы на них падала тень от соседнего здания, например.

Проблема, с которой можно столкнуться зимой – снег, закрывающий рабочую поверхность. Вариантов решения здесь, в общем-то, немного: либо чистить вручную, либо менять угол наклона. Полезное устройство, способное увеличить КПД аккумуляторов – трекер, поворачивающий панель следом за солнцем.

Важно следить за тем, чтобы система не сильно нагревалась, так как перегрев ослабляет фотоэффект. Этого можно избежать, установив вентилируемый аккумулятор. Пыль на рабочей поверхности также снижает количество выработанной энергии. Протирать систему нужно не реже, чем каждые два года.

Отзывы

Искать ответы на вопрос, достаточно ли эффективны батареи, использующие энергию солнца, можно в интернете, изучая отзывы тех, кто уже установил у себя в доме систему, включающую такие аккумуляторы. Если подводить итог большинству отзывов, получится, что пик производительности аккумулятора наступает примерно с февраля по сентябрь . В это время много солнечных дней, так что даже самые простенькие устройства будут добывать много электричества.

В остальное время придется использовать дополнительные источники электроэнергии или приобретать дополнительные аккумуляторы, контроллеры и прочие полезные изобретения.

Кроме объективных показателей эффективности панелей, есть еще и субъективный показатель. А именно, эффективность устройства для отдельно взятого пользователя. Например, даже самые эффективные солнечные батареи, установленные в регионе с большим количеством пасмурных дней, будут относительно бесполезны для владельца. Поэтому, прежде чем устанавливать у себя такую дорогостоящую вещь, стоит тщательно просчитать все плюсы и минусы этого решения.

Источник

Солнечные батареи для умного дома: основные виды и анализ их эффективности

Содержание

1. Принцип работы солнечных батарей
2. Классификация солнечных батарей
3. Солнечная энергия для отопления
4. Принцип работы панелей с фотоэлементами
5. Эффективность использования фотоэлементов
6. Виды солнечных батарей
7. Монокристаллические
8. Поликристаллические
9. Тонколистовые
10. Установка солнечных батарей на крыше
11. Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы

Солнечная энергетика на сегодня является одним из наиболее экологически чистых способов получения электричества и тепла. Интерес к этой сфере растёт с каждым годом, в том числе и с точки зрения автономного энергообеспечения «умного дома». Разберём подробнее, выгодны ли солнечные батареи в частном доме, какие их виды имеются в продаже, каковы нюансы их использования для получения электричества и отопления помещений.

Принцип работы солнечных батарей

Принцип работы солнечной энергоустановки основывается на полупроводниковом эффекте. Впервые данный эффект был открыт французским физиком Беккерелем ещё в первой половине 19 века. Реально действующий полупроводник был создан в 1873г., однако, до середины ХХ века не удавалось создать эффективно работающей солнечной батареи, способной вырабатывать значительное количество электричества.

Основу конструкции составляет кремний, как один из наиболее эффективных полупроводников. Из него изготавливаются фотоэлементы, составляющие верхний слой пластин батареи. Под воздействием солнечных лучей в блоке преобразователя начинается высвобождение из атомов кремния отрицательно заряженных частиц. Высвободившиеся электроны захватываются атомами нижерасположенной пластины. В соответствии с физическими законами они стремятся вернуться в своё первоначальное положение.

Возвращаясь в верхнюю кремниевую пластину, они перемещаются по тонким проводам, при этом частью своей энергии заряжая аккумулятор, подключённый к фотоэлементам. Работа солнечных батарей, созданных на основании монокристаллической методики нанесения кремниевого слоя, намного эффективней. Это связано с тем, что в данном случае образуемая кремнием кристаллическая решётка имеет меньшее число граней, а это даёт электронам возможность прямолинейного передвижения.

Классификация солнечных батарей

На сегодня существует большое количество преобразователей солнечной энергии, которые условно классифицируются по нескольким признакам. По количеству вырабатываемой электроэнергии солнечные панели бывают:

• Маломощные, предназначаемые для электропитания и подзарядки различных гаджетов – ноутбуков, смартфонов, переносных приборов, небольших телевизоров и т.д.
• Универсальные. Способны обеспечить энергией не только маломощные устройства, но и некоторые бытовые приборы, например, лампы освещения.
• Собственно солнечные батареи, состоящие из целого ряда фотоэлементов, закреплённых на подложке. Такие панели могут применяться для энергообеспечения коттеджа , подсобных надворных построек, для дачи .

По своей конструкции электрогенераторы, работающие на солнечной энергии, подразделяют на:

• Фотоэлектрические. Представляют собой полупроводниковую конструкцию, в которой происходит преобразование тепловой энергии солнца прямиком в электроэнергию. Несколько фотоэлементов объединяются в единую батарею, действующую по принципу полупроводников, описанному выше.
• Гелиоэлектростанции. Генерирующие устройства данного типа концентрируют энергию солнца, направляя её на движение турбин или прочих устройств, вырабатывающих ток. Принцип концентрации состоит в использовании линз, либо зеркальных поверхностей вогнутой формы. Сфокусированный солнечный луч направляется на некую ёмкость с теплоносителем, который закипает и превращается в перегретый пар. Далее пар пропускается через турбины, вращая их, и вырабатывая электрический ток. В данном случае работа солнечных батарей менее эффективна, так как значительная часть энергии тратится на нагрев и испарение теплоносителя.
• Тепловые коллекторы – солнечные батареи для отопления частного дома . Относятся к классу низкотемпературных устройств. Принцип действия их прост: аккумулируемая энергия солнечного излучения преобразуется в тепловую, идущую на нагрев воды в системе горячего водоснабжения и отопительном контуре дома. Эффективность работы солнечных батарей подобного типа напрямую зависит от их площади: чем она больше, тем до высших показателей они разогревают воду.

Солнечная энергия для отопления

Одна из областей применения гелиоустановок в системе «умный дом», это отопление помещений в холодное время года, а также нагрев воды, используемой для бытовых нужд в системах горячего водоснабжения. Современные модели солнечных панелей и коллекторов могут функционировать и в зимнее время, когда температура воздуха опускается до -30о С. Таким образом, они могут составить достойную конкуренцию традиционным способам обогрева частного дома.

Принцип работы панелей с фотоэлементами

Отопление дома от солнечных батарей может производиться двумя способами:

1. Методом непосредственного нагрева теплоносителя (воды, антифриза) в отопительной системе. Производится это с помощью концентрации солнечных лучей на баках-накопителях, или трубчатых контурах, по которым перемещается вода.
2. С помощью солнечных панелей, вырабатывающих электроэнергию. В данном случае работа солнечных батарей по обогреву жилья аналогична действию электроэнергии из общей энергосети.

Действуют панели с фотоэлементами при нагреве воды в отопительном контуре по следующему принципу — комплекты солнечных батарей, превращая энергию лучей солнца в электроэнергию, заряжают аккумуляторные батареи. От них ток поступает в инверторы, преобразующие его по напряжению, частоте, силе. Оттуда электричество подаётся непосредственно на нагревательные приборы, например, на электрокотел.

Эффективность использования фотоэлементов

Преимущество солнечных панелей перед гелиоколлекторами состоит в возможности аккумуляции электричества. А это, в свою очередь, позволяет интегрировать водонагревательную систему, основанную на солнечных батареях, в комплекс «умный дом». Для этого можно использовать датчики и реле, самостоятельно запускающие электроподогрев отопительной системы при снижении температуры ниже установленных показателей.

Также возможно подключение внешнего управления процессом поддержания тепла в доме при помощи интернет-соединения и любого гаджета, имеющего выход во всемирную паутину – смартфона, ноутбука, ПК. Эффективность использования фотоэлементов, по сравнению с гелиоколлекторами состоит в возможности автономной или управляемой регулировки их работы. Наличие заряжаемой аккумуляторной батареи позволяет меньше зависеть от капризов погоды, всегда поддерживать комфортную температуру во внутренних помещениях.

Виды солнечных батарей

Сегодня существует несколько видов солнечных батарей, различающихся по своей конструкции и эксплуатационно-техническим показателям.

Источник