Как устроены и работают солнечные батареи


Как устроены и работают солнечные батареи
Вы уже знаете о преимуществах модульных зданий КОНВЕЙТ?
Выбрать здание

Сегодня люди не ограничены в выборе источников энергии для собственного пользования, поэтому получить в свое распоряжение альтернативный и независимый источник энергии не составляет труда. Солнечные батареи или фотоэлектрические источники энергии пользуются наибольшей популярностью.

Со временем дорогостоящее оборудование альтернативного источника энергии окупается, а вырабатываемый им ресурс становится бесплатным. Также важно знать, что солнечные батареи являются экологичным источником энергии. Кроме того, за последние годы стоимость фотоэлектрических установок стала более доступной, и она продолжает снижаться. Такое обстоятельство говорит о будущих больших перспективах использования энергии солнечного света.

Источник солнечной электроэнергии состоит из двух основных частей: генератора постоянного тока (солнечной батареи) и аккумулятора с прибором контроля инвертора и заряда, который преобразует постоянный ток в переменный. Сами солнечные батареи состоят из целого набора фотоэлектрических преобразователей, превращающих энергию солнца в электрическую.

Многие солнечные элементы изготавливают из кремния. Именно он является наиболее дорогостоящим компонентом всей системы и обуславливает достаточно высокую стоимость солнечных батарей. Фотоэлектрические преобразователи могут быть изготовлены из поликристаллического и монокристаллического кремния. Их основное отличие заключается в технологии изготовления. У первых коэффициент полезного действия составляет 15 %, а у вторых 17,5 %.

Самым важным техническим параметром любой солнечной батареи можно назвать полезную мощность. Именно она оказывает влияние на экономичность всей установки. Мощность определяется величиной напряжения и выхода тока. Данные параметры зависят от того, насколько интенсивно солнечный свет попадает на поверхность фотоэлемента.

Электродвижущая сила отдельных элементов солнечной батареи не зависит от площади и уменьшается при нагревании батареи солнцем приблизительно на 0,4 % или на 1 градус Цельсия. Выходной ток зависит только от интенсивности излучения солнца и размера самих солнечных элементов. Чем больше и ярче светит солнце, тем больше тока генерируют солнечные элементы. В пасмурную погоду наоборот, зарядный ток и мощность снижаются.

Если солнечную батарею замкнуть на какую либо нагрузку в электрической цепи с сопротивлением Rн, то величину электрического тока I можно будет определить по качеству фотоэлектрического преобразователя, сопротивлению нагрузки и интенсивности освещения. Выделяемая мощность в нагрузке будет равна величине тока, помноженной на напряжение в зажимах батареи.

Самая большая мощность батареи выделяется при оптимальном сопротивлении, способствующему высокому коэффициенту полезного действия. Здесь все зависит от качества и размера рабочей поверхности солнечных батарей, а также интенсивности солнечного света.

Солнечная батарея включает в себя несколько отдельных элементов, параллельно и последовательно соединенных между собой. Таким образом удается увеличить выходные параметры тока, напряжения и мощности. Последовательное соединение элементов помогает увеличить выходное напряжение, а параллельное увеличивает ток. В случае выхода из строя батареи вся цепочка элементов не прерывается, что говорит о надежности источника энергии.

Исходя из этого можно сделать вывод, что солнечная батарея представляет собой цепь элементов. Величина отдаваемого электрического тока такой цепи увеличивается до максимума в зависимости от освещенности. Она прямо пропорциональна числу включенных в цепь солнечных элементов. Таким образом можно с помощью комбинации типов соединений подобрать требуемую выходную мощность солнечной батареи.

В случае отсутствия диодов солнечные элементы подвергаются перегреву и ломаются, поскольку на время затемнения в них разряжаются аккумуляторы. Именно поэтому в фотоэлектрических установках должны присутствовать диоды для уменьшения напряжения.

Вся получаемая энергия солнца постепенно скапливается в аккумуляторе, а после отдается в нагрузку. Аккумуляторы представляют собой химические источники тока, заряд которых происходит при приложении к ним потенциала, превышающего большее напряжение.

В хорошей солнечной батарее число параллельно соединенных элементов составляют так, чтобы при падении напряжения ток солнечной батареи оставался на определенном уровне.

Процесс поддержания преобразованной энергии на требуемом уровне контролируется специальным прибором фотоэлектрической системы – контроллером. При циклическом заряде системе требуется постоянный ток или напряжение.

В период высокой освещенности аккумулятор солнечной батареи заряжает 100% номинальной емкости, а потом питает уже подключенную нагрузку. Солнечные батареи соединяются с аккумулятором через контроллер заряда. Если аккумулятор заряжен полностью и электроприборы не используются, то солнечная батарея автоматически отключается от аккумулятора с помощью контроллера заряда . Чтобы преобразовывать постоянное напряжение аккумуляторной батареи в переменное и пригодное для питания большинства электроприборов, необходимо использовать инвертер. Без него от солнечной батареи можно питать энергией только те устройства, которые не работают на постоянном напряжении. Это могут быть приемники, светодиодные лампы, энергосберегающие источники света и портативная техника.


Узнать цены и ознакомиться с типовыми проектами модульных зданий КОНВЕЙТ. Возможно производство зданий по индивидуальным проектам.