Как увеличить мощность солнечного батареи

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 писался данный текст, самолет на солнечной энергии Solar Impulse, вероятнее всего, уже совершил посадку в аэропорту штата Гавайи (США) и завершил рекорд…

Около 5 тысяч лет назад в Древнем Египте произошло нечто, что в корне изменило мир. Судя по археологическим находкам, примерно в это время египтяне изобрели …

Уровень моря поднимается, ледники тают, а экстремальные погодные условия становятся нормой. Негативные последствия антропогенного изменения климата никуда не…

Источник

Как повысить производительность солнечных батарей

Когда каждый ватт на счету, важно, чтобы солнечные панели работали по полной. К сожалению, добиться максимальной производительности в реальных условиях сложно, однако есть доступные способы увеличить генерацию до 50%.

В зависимости от количества фотоэлементов и типа кремния кристаллические солнечные панели выдают от 10 до 360 Вт в час. Впрочем, на полную мощность электрогенерирующие устройства работают лишь в том случае, когда на их поверхность падают прямые солнечные лучи и нет никакого затенения. На производительность модулей влияет также степень загрязнения и изношенности. Все эти факторы нужно учитывать при подборе, монтаже и эксплуатации оборудования. Так как же повысить доходность солнечной электростанции под «зеленый» тариф?

Способ первый – простой и доступный

Установленные на крыше или наземных фермах солнечные модули, естественно, припадают пылью. На стеклянной поверхности устройств появляются грязные разводы после дождя. Зимой поглощение света затрудняет слой снега и льда. Причиной ухудшения работы солнечных батарей могут быть опавшие листья и ветки. Снижение генерации из-за загрязнений, как правило, невелико, но оно все-таки есть. Ученые выяснили, что содержание панелей в чистоте увеличивает выработку на 3,5–5%, поэтому наш совет – мойте PV модули хотя бы раз в год, регулярно убирайте листья и прочий мусор, счищайте снег.

Способ второй – интеллектуальный

Не экономьте на инверторе! При сложных кровельных конструкциях или сильной затененности крыши солнечные модули зачастую приходится размещать на нескольких скатах. Чтобы общая производительность станции не снижалась, разнонаправленные PV поля подключают к преобразователю через разные входы. Таким образом, лучшее решение для станций со сложной конфигурацией – солнечный инвертор с 2 и более МРРТ( m aximum power point tracker) .

Впрочем, несколько встроенных контроллеров, отслеживающих точку максимальной мощности, не единственное преимущество умных преобразователей. Они могут автоматически перераспределять энергопотоки, оптимизируя выработку и потребление электричества, выводить данные по генерации в режиме реального времени на онлайн портал.

Способ третий – продвинутый

Используйте передовые достижения силовой электроники – оптимизаторы мощности. Это компактные модульные устройства, которые фиксируют напряжение. Их устанавливают на раму фотоэлектрической панели и подключают к одной или двум солнечным батареям. Самыми востребованными силовыми оптимизаторами на нынешний день являются модели SMATigo и SolarEdge.

Первые взаимодействуют с инверторами любых производителей. Их можно устанавливать выборочно – на проблемные панели: затененные, грязные, устаревшие, поврежденные. Силовые оптимизаторы SolarEdge – комплексное, а потому и более дорогое решение. Ими нужно оснащать всю систему: приборы устанавливают либо на каждый фотомодуль, либо на пару соседних электрогенерирующих устройств. Израильские оптимизаторы совместимы только с родными инверторами – SolarEdge. В то же время они долговечнее Tigo -TS4- R — O , обеспечивают полный мониторинг станции на модульном уровне. В случае аварии или другой чрезвычайной ситуации могут автоматически отключить панели. Если сравнивать эффективность оптимизаторов, то SolarEdge увеличивают генерацию на 25%, SMATigo – на 20–36%.

Способ четвертый – самый эффективный

Солнечные батареи можно разместить на трекере – динамической крепежной конструкции, являющейся, по сути, системой слежения за солнцем. Такая установка состоит из опорной трубы и подвижного рамочного стола, на который собственно и монтируются панели. Трекеры оснащены датчиками иррадиации, что позволяет им отслеживать ярчайшую точку на небосводе и менять положение стола вслед за ней.

Благодаря датчикам ветра система слежения чутко реагирует на ветровую нагрузку флюгированием. Тем самым она исключает повреждения солнечных батарей от сильных порывов ветра. Подвижные станции меньше пылятся и покрываются снегом, практичнее в уходе. Эффективность трекеров зависит от маневренности: одноосные установки дают прирост генерации на 15–20%, двухосные – на 35–50%.

Подведем итоги. Чистые панели генерируют на 3,5–5% больше электричества, чем грязные и заснеженные. Если электростанция имеет сложную конфигурацию, повысить ее производительность позволяет «умный» инвертор с несколькими МРРТ. В случаях, когда снижение генерации вызвано затенением или дефектами нескольких панелей, целесообразно использовать оптимизаторы мощности. Размещение солнечных батарей на трекере увеличивает продуктивность системы на 15–50%.

Источник