Где используют солнечные панели

Солнечные батареи: особенности и сферы применения

Солнечные батареи – это популярный во многих странах источник дешевого электричества. Используя природные ресурсы, человек научился добывать электроэнергию не только из воды, потоков ветра и горения полезных ископаемых, но и из солнечных лучей. Стоит понимать, что солнечные панели являются частью системы, сами по себе они не будут генерировать полезный электрический ток. Разберемся, какие бывают солнечные батареи, и стоит ли их устанавливать.

История развития

Свое развитие батареи солнечные начали еще в далеком XIX веке. Предпосылкой этому стали революционные исследования о преобразовании энергии Солнца в более материальную составляющую.

Первые солнечные панели имели КПД всего 1%, а их химической основой являлся селен. Первый вклад в развитие таких элементов питания внесли А. Беккерель, У. Смит, Ч. Фриттс.

Но использование всего 1% от всей энергии, поступающей на солнечную панель – это очень мало. Данные элементы не могли обеспечить бесперебойное питание техники, поэтому исследования продолжались.

В 1954 году трое ученых – Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер – изобрели батарею уже с КПД 4%. Она работала на кремнии, а впоследствии ее КПД было увеличено до 20%.

На данный момент солнечные батареи продуцируют только 1% от всей энергии в мире. Их в основном проводят в места труднодоступные для электрификации. Широко применяют этот источник питания в космической промышленности. Специалисты считают, что такому аккумулятору открыты все пути, ведь с каждым годом солнечная активность возрастает.

В наших широтах данные элементы питания устанавливают в частных домах при экономии энергопотребления и заботе об окружающей среде.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Солнечная батарея обладает своими преимуществами и недостатками. Рассмотрим их более подробно.

Плюсы:

• Высокая экологичность. При эксплуатации не используются невосполнимые ископаемые, не возникает отходов.
• Отсутствие шума.
• Доступность. Каждый уголок Земного шара освещается Солнцем.
• Постоянство. Если ископаемые могут закончиться, их выработка уменьшиться, то наcчет солнечной энергии беспокоиться не стоит. По данным ученых, нашему светилу еще долго ничего не грозит.
• Обширная область использования. Панели могут применяться как в сельской местности, так и в космосе.
• Новые технологии. На солнечных батареях проводят испытания, на их усовершенствование тратятся громадные суммы, данная область постоянно модернизируется, подвергается инновациям.

Минусы:

• Дороговизна. Не каждый человек может позволить себе установить достаточное количество солнечных элементов питания для обеспечения своих нужд. Электрификация небольшого дачного домика обойдется в 1000-1200 долларов, в то время как на двухэтажных особняк может уйти до 10 000 у.е.
• Солнечное освещение – непостоянная единица. КПД батареи будет снижаться в ночное время, пасмурную погоду.

Комплектация батарей

О солнечных батареях множество людей думают ошибочно. Ведь сама по себе панель на крыше не может дать переменный ток.

Чтобы обеспечить жилище электричеством, придется приобрести:

1. Собственно солнечные панели. Это тот элемент конструкции, который крепится на стены или крышу дома. При попадании кванта солнечного света кремниевые кристаллы начинают колебаться, и создается электрический ток.
2. Аккумулятор. Энергия, которая не пошла на расход бытовых нужд, аккумулируется в этом приборе, и потом ночью или в ненастную погоду она расходуется.
3. Контроллер напряжения. Этот элемент является скорее не обязательным, а желательным. Он повышает продолжительность жизни аккумулятора, сообщает о его предельно низком и высоком заряде.
4. Инвертор, или преобразователь энергии. В аккумуляторе электрический ток находится в постоянном значении, а для бытовых нужд необходим переменный. Инвентор и совершает данное преобразование.

Как мы видим, солнечные панели – это лишь малая часть системы. Они сами состоят из более мелких элементов – модулей. Раз устройство данных элементов питания модульное, при необходимости посредством подсоединения составляющих вы можете добавить панели или убрать лишние.

Виды солнечных батарей

Солнечная панель состоит из компонентов, и они могут быть разными:

• монокристаллическими;
• поликристаллическими;
• пленочными.

В первом случае один фотоэлемент – это один кристалл кремния. Данные батареи имеют наибольший КПД (до 25%), но они являются очень дорогими. Пластины насыщенного синего цвета, а их края немного скругленные.

Поликристаллические фотоэлементы объединяют несколько кристаллов кремния. Они широко распространены, их КПД колеблется в районе 20-23%. Структура неоднородна, и они хуже поглощают солнечный свет, нежели монокристаллические панели. По стоимости они более доступны.

Тонкопленочные (аморфные) фотоэлементы представляют собой напыление полупроводника на подложку. Основное преимущество в том, что их можно расположить буквально на любой поверхности, они гибкие. Недостаток – небольшая производительность.

По техническому принципу электрификацию солнечными элементами делят на:

• открытые системы;
• закрытые системы (автономные);
• комбинированные.

Открытой система называется, когда солнечная панель подключена к общей электросети. В таком случае необходимость приобретения аккумулятора и контролера отпадает. Солнечные батареи подсоединяются к общей сети с помощью инвертора. Если потребляемая бытовыми приборами мощность не превышает ту, которую производят панели, то из общей электросети ток не берется. В случае, когда вы включили приборы повышенного энергопотребления, и батареи не могут их обеспечить током, электричество берется из общей сети. Особенностью является то, что если тока не будет в основной сети, то батареи работать не станут.

С автономными системами все понятно: они замкнутые и не требуют внешней сети. Энергия накапливается в аккумуляторе и расходуется по мере необходимости.

Комбинированные сети не получили широкого распространения, так как они дороги. Сложная конструкция объединяет тип открытой и закрытой системы. При излишке электроэнергии, вырабатываемой батареями, ее можно перенаправить в общую сеть.

Применение солнечных батарей

Кроме космонавтики и обеспечения частных домов электроэнергией, панели или батареи солнечные применяют в следующих сферах:

• Автомобилестроение. Экологичный транспорт приобретает популярность, ведь выхлопы бензина и газов загрязняют атмосферу, а цены на топливо постоянно растут. Машины на солнечной энергии способны развивать скорость до 140 км/ч.
• Эксплуатация водного транспорта (барж, катеров, яхт). Такой транспорт можно встретить в Турции. Лодки развивают небольшую скорость (до 10 км/ч), и это позволяет туристом осмотреть достопримечательности и роскошные пейзажи этой страны.
• Энергообеспечение зданий. В развитых странах Европы многие муниципальные здания и сооружения полностью обеспечивают свои нужды с помощью энергии, которую выделяют солнечные панели.
• Самолетостроение. Благодаря наличию батарей, самолет в полете может длительное время не расходовать топливо.

Отрасль постоянно развивается. Уже изобрели зарядки для телефонов и ноутбуков, работающие от энергии Солнца.

На что обратить внимание при покупке солнечных батарей для дома

Данная информация будет полезна, если вы решили перейти на солнечный источник энергии. Приобретая все комплектующие для такой системы, нужно знать, где можно сэкономить, а на что обратить особое внимание:

1. Покупайте составляющие (панели, аккумулятор, инвертор) в конце зимы-начале весны . Как правило, магазины в это время предоставляют большие скидки.
2. Не покупайте сразу много солнечных батарей. Помните, что эта система модульная, и добрать необходимое количество для обеспечения нужд бытовой техники очень просто.
3. Желательно заменить все лампы накаливания в доме на светодиодные или LED . Они потребляют меньше энергии, а срок службы у них дольше.
4. Для дома приобретайте с олнечные батареи с выходным напряжением в 12 В . Именно такие значения подойдут для бытовой техники, очень мало приборов используют 24 В и 48 В. Все показатели напряжения вы можете найти в паспорте устройств.

При выборе солнечных батарей обратите внимание, что каждая должна быть помещена в защитный корпус из алюминия. Этот металл легкий, прочный, стойкий к коррозии. Сверху защитное стекло должно быть матовым, не давать глянца и бликов.

Обеспечивать свой дом уютом, теплом и не платить за электричество вполне возможно. Для этого нужно установить такую систему энергоснабжения. Но стоит учитывать, что она тоже требует значительных вложений и обладает рядом нюансов. Изучив все положительные и отрицательные стороны, мы надеемся, что вы сделаете правильный выбор.

Источник

Где применяются солнечные батареи?

Возможности гелиоэнергетики, благодаря новейшим разработкам в этой сфере, становятся все обширнее. Увеличивается КПД фотоячеек, снижается их себестоимость, расширяется производство. А значит, становится возможным применение солнечных батарей там, где до недавнего времени это было нецелесообразным. К примеру, если ранее фотопанели использовались в основном для энергоснабжения домов в отдаленной местности, то сегодня никого не удивляют обычные зарядки для мелкой электроники, работающие от энергии солнца. Стали реальностью автомобили, катера и даже самолеты, питающиеся от фотобатарей.

Однако в целом в России солнечные батареи применяются реже, чем во многих европейских странах. Связано это прежде всего с климатическими особенностями. Дело в том, что для обеспечения хорошей производительности и окупаемости таких батарей необходим определенный уровень инсоляции (энергии солнца, приходящейся на единицу площади).

Далеко не во всех российских регионах инсоляция достаточна для организации, например, автономного энергоснабжения коттеджа. Поэтому задействуют гелиопанели обычно в летний период, когда солнце наиболее активно.

Что же касается общего применения фотобатарей, то можно выделить следующие направления:

• Энергоснабжение домов в отдаленной или слабо электрифицированной местности. Для многих регионов, например, труднодоступных горных областей, солнечные батареи являются наиболее рациональным и экономически выгодным, а, зачастую, и единственным доступным способом получения электричества.
• Энергоснабжение жилых и административных зданий, частных коттеджей.
• Фотопанели используются и в городских условиях в качестве вспомогательного источника электричества. Это позволяет значительно снизить общие затраты на энергоносители.
• Энергоснабжение дач. Использование фотопанелей позволяет электрифицировать дачу и не зависеть от перебоев с энергией.
• Энергоснабжение сельскохозяйственных объектов. Солнечные батареи устанавливают на теплицах, оранжереях, овощехранилищах, животноводческих комплексах и т.д.
• Получение электричества в туристических походах и экспедициях. В походных условиях мобильные складные батареи являются наиболее рациональным способом генерации энергии.
• Энергоснабжение туристических и спортивных объектов. Фотопанели обеспечивают энергией многие гостинцы, пансионаты и спорткомплексы, расположенные в южных регионах.
• Зарядка мелкой бытовой техники. «Солнечные» зарядки для ноутбуков, планшетов, телефонов, камер и т.д. позволяют не зависеть от стационарных электросетей.
• Организация автономного освещения. Фотобатареями оснащают и уличные городские светильники, и остановочные павильоны, и парковые светильники. Широко используются они и в ландшафтном дизайне (гирлянды, фонари на солнечных элементах).

Кроме того, получает все большее распространение портативная техника со встроенными фотоячейками. Например, светодиодные фонарики. А некоторые производители даже дополняют фотоячейками мобильные телефоны. Ну а «солнечные» калькуляторы уже давно стали настоящей «классикой жанра».

Энергоснабжение дома

Энергоснабжение частного дома за счет фотопанелей подразделяют на несколько типов:

• Полностью автономное. Этот вариант рационален только в ситуациях, когда центральная сеть отсутствует, а ее проведение невозможно в силу разных причин. Организация потребует установки дополнительного оборудования (инверторов, аккумуляторов, контроллеров), полной оптимизации всех нагрузок и использования только энергосберегающей техники и освещения.
• Резервное. Оптимальный вариант для домов с частым отключением электричества. Также требуется установка АКБ, контроллера и инвертора. Однако гелиосистема задействуется не круглосуточно, а лишь при отключении центрального питания.
• Соединенное с сетью. Система без аккумуляторов. Устанавливается сетевой инвертор, причем опорным для него будет центральносетевое напряжение. Инвертор синхронизирует собственное напряжение с центральным, солнечные модули при этом вырабатывают энергию согласно текущей нагрузке. В итоге количество электричества, отбираемого из сети, динамически варьируется в зависимости от производительности гелиомодулей в данный момент.
• Гибридное. Система, объединяющая достоинства резервного и соединенного с сетью вариантов. Работает по принципу последнего, но оснащена аккумуляторами, за счет чего нагрузки не обесточиваются при отключении центрального питания.
• Выбирается та или иная система организации в зависимости от нужд энергоснабжения, специфики местных условий и имеющегося бюджета.

Энергоснабжение дачи

Во многих дачных поселках электричество либо отсутствует, либо подается со значительными перебоями. В такой ситуации лучший выход – оснащение дачного дома солнечными панелями. Поскольку дачи используются сезонно, а количество бытовых приборов в них обычно невелико, для них подойдут менее мощные системы, обустройство которых не требует значительных затрат.

Причем можно организовать как общую, так и раздельную систему, например, запитав от солнечных батарей только освещение. Отлично подойдут фотопанели и для снабжения энергией теплицы или оранжереи. За счет этого можно организовать автоматизированные системы полива или регулировки температуры. Параметры систем, равно как и дополнительное оборудование, подбираются индивидуально.

Источник