Как использовать солнечные батареи зимой

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

Эффективность солнечных батарей зимой

Солнечные батареи – это модуль со специальными фотоэлементами, при помощи которых происходит захват солнечного света и преобразование его в энергию. Срок службы солнечных панелей может достигать 50 лет, в результате чего вы сможете самостоятельно обеспечивать свой дом электроэнергией. Однако главный принцип работы панелей – это генерация тока под действием солнца. Что делать в зимнее время года? Как работает солнечная станция зимой и возможно ли получать достаточное количество электроэнергии?

Насколько эффективно использование солнечных батарей зимой

Солнечные батареи работают только при попадании на них солнечного света. В связи с тем, что продолжительность светового дня зимой сокращается и количество пасмурных дней больше, то панели уже не могут вырабатывать одинаковое количество энергии. В зависимости от региона продуктивность солнечных батарей может падать до 5 раз. Чем южнее находится ваше местоположение, тем менее ощутимой будет разница в количестве получаемой электроэнергии.

Для большего понимания возьмем стандартный набор электроприборов, которыми мы пользуемся изо дня в день – телевизор, холодильник, компьютер, две-три лампы. Летом на обеспечение этих потребностей требуется не более 1кВт электричества. Если посчитать, то это 4 батареи по 250 Вт. Для такой же задачи зимой потребуется либо увеличить количество панелей на 2 штуки или купить изначально более мощные, которые будут вырабатывать минимум 2 кВт. И то данное условие соблюдается только в случае соблюдения всех правил использования солнечной системы – она должна быть очищена от снега, грязи, пыли и соблюден угол наклона батарей. Если модули зимой засыпаны снегом, то электроэнергию они и вовсе не будут генерировать.

Принцип работы панелей

То, что солнечным батареям необходим для работы солнечный свет, это так, но вот многие ошибаются и считают, что летом они производят больше тока, чем в зимний день. Смысл эффективности батарей заключается в захватывании и преобразовании солнечного света, и какая температура на улице неважно. Наоборот, если они сильно перегреваются при высоких температурах свыше 25 градусов, то КПД снижается. Поэтому яркий солнечный день с низкой температурой – это идеальные условия для работы панелей, как раз-таки зимой.

Сразу хочется отметить, что в пасмурные дни, если через тучи проникают солнечные лучи, батареи тоже работают, однако эффективность их будет в разы меньше. Такие случаи, что система на протяжении всего дня вовсе не вырабатывает ток, встречаются крайне редко. Следует только учесть такой немаловажный фактор: зимой солнце всегда низко, а значит, лучи не попадают на панели перпендикулярно и преодолевают толщу атмосферного слоя, из-за чего много энергии рассеивается, в результате чего снова падает КПД.

Работа системы в зимнее время

В зимнее время солнечная система требует соблюдения определенных правил, которые смогут сохранить показатель эффективности на должном уровне. Итак, что нужно делать?

Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению

Аккумулятор является обязательной частью солнечной станции. В его функцию входит накапливание и сохранение выработанной энергии в течение дня или нескольких дней с целью использования ее в ночное время суток, в пасмурную погоду, в результате внутреннего сопротивления солнечного элемента. Запас по напряжению также требуется для обеспечения неснижаемого уровня зарядки аккумулятора – не менее 14,4В – и исключает риск просадки напряжения, когда модуль выдает максимальную мощность.

Еще один момент, который может создать проблемы в работе солнечной системы – это ток короткого замыкания. Этот процесс связан с ростом освещенности, особенно в пасмурную погоду или в зимнее время, а в результате отсутствия запаса напряжения это может привести к снижению мощности батареи и ухудшению качественных показателей аккумулятора, а в зимнее время как раз-таки риск подобной ситуации возникает наиболее часто. Чтобы обезопасить аккумулятор от полного разряда, необходимо подключить полупроводниковый диод с односторонней проводимостью. Он выполняет функцию проведения тока только в одном направлении – от солнечной батареи к аккумулирующему устройству.

Работа солнечных панелей зимой

Выбор контроллера

Чтобы в периоды слабой солнечной радиации использовать накопленную энергию, понадобится не только аккумулятор, но и контроллер. К качественным современным контролерам можно отнести 2 вида:

• PWM – с широтно-импульсной модуляцией.
• MPPT – со слежением за точкой максимальной мощности.

Первый вариант более простой и доступный. Это связано с его отдельными недоработками в системе, он недоиспользует излишнее напряжение, например, когда высокий показатель мощности у батареи и хорошее солнечное освещение. А вот второй вариант – MPPT контроллер – способен снизить излишнее напряжение даже при значительном повышении тока, сохраняя при этом мощность панели. То есть он выступает балансирующим звеном между батареей и аккумулятором. Он обеспечивает оптимальную нагрузку и тем самым исключает риски выхода системы из строя. С его помощью есть возможность получить максимальную мощность от панелей при ярком освещении, но в дни с низким показателем солнечной радиации преимущества MPPT-контроллера не реализуются.

Смена угла наклона в зависимости от сезона

Для того чтобы поддерживать максимальную эффективность в работе солнечных батарей, необходимо менять их угол наклона в зависимости от времени года – зимой он меньше, и лучи солнца уже не попадают на поверхность модулей перпендикулярно. Некоторые используют универсальные расчеты угла наклона на целый год (среднее значение между летом и зимой). При таком положении достигнуть наивысших показателей не получается, но можно поддержать необходимый объем выработки электроэнергии.

Если вы стараетесь следовать правилам и менять угол наклона, тогда с приходом зимы модули следует установить с углом 10-15 градусов. В районах с сильными снегопадами некоторым приходится устанавливать панели и вовсе вертикально, так как снег налипает на панели и не дает проникнуть солнечным лучам для генерации энергии. Независимо от того, часто выпадает снег или нет, вы должны постоянно следить за чистотой поверхности модулей, а вот вблизи расположения солнечных батарей его можно не счищать. Наоборот, снег будет охлаждать модули и тем самым не давать падать эффективности. Кроме того, окружающий панели снег обладает отражающим свойством, в результате чего модулями захватывается больше света и увеличивается производительность.

Какие солнечные батареи лучше работают зимой

Если оценить показатели панелей в разное время года, то лучше всего проявляют себя поликристаллические. Они способны выдавать большую эффективность при рассеянном свете и в пасмурную погоду, когда лучи пробираются сквозь облака. Это связано с их особым строением, а именно: кристаллы кремния ориентированы хаотично, то есть они, наоборот, в летние солнечные дни выдают на 2-3% эффективности меньше, а в зимнее время или пасмурную погоду больше, чем монокристаллические. Так же важно подобрать правильные крепления для солнечных панелей, которые позволят выбрать правильный угол наклона.

Идеальным вариантом панелей в любое время года являются модули, которые могут перерабатывать как инфракрасное излучение, так и ультрафиолетовое. Это отдельное перспективное направление в сфере солнечных батарей, которое пока еще не поставлено на конвейер и не доступно в массовом потреблении. Однако с каждым днем ведется работа, которая позволит в ближайшее время запустить в продажу такие виды модулей и получать высокий КПД даже в зимнее время.

Источник