Сонячні батареї, принцип роботи та особливості використання

Привіт усім нашим читачам :) сьогодні в цій статті ми коротко розглянемо:

1. Принцип роботи фотомодуля;
2. Типи фотомодулів;
3. Області використання;
4. Переваги та недоліки сонячних електростанцій;

Принцип роботи фотомодуля

Фотомодуль, а в народі сонячна панель, називають напівпровідникову пластину n-p типів різної провідності. В результаті попадання певного світлового потоку на панель, промені світла вибивають електрони з напівпровідникової пластини. Тому якщо таке коло замкнути вольтметром у нас виникне напруга з певною силою струму. Сила цього струму, а відповідно потужність буде залежати від будови, типу та фізичних розмірів самої сонячної панелі. Якщо не вдаватися в подробиці фотоелектричного процесу та будови таких сонячних систем, то цього буде достатньо для розуміння роботи цієї системи.

Типи фотомодулів

На даний час в основному використовують два типи сонячних панелей полікристалічні та монокристалічні. Кожен з цих фотомодулів складається з окремих фотоелектричних елементів які з’єднуються разом щоб набути необхідної потужності.

Полікристалічні сонячні панелі

Полікристалічні панелі найбільш поширені через їхню низьку вартість, ККД таких установок сягає приблизно 12-14%. Полікристалічній панелі характерний неоднорідний яскраво синій колір та квадратна форма елемента.

 Такі панелі характеризуються нижчою енерго ефективністю у порівнянні з монокристалічними панелями. Причина нижчої ефективності пов’язана з процесом створення полікристалічної панелі. Кремній тут використовується не самого вищого степеня очищення, також використовують вторинну використану сировину (кремнієві відходи, перероблені сонячні панелі) Все це призводить до появи різних дефектів, та відповідно заниженої вартості. Но існують багато проектів де реалізовують полікристалічні панелі, це переважно великі сонячні електростанції, як для дому так і для невеликого міста. Одна з таких систем розташована у Львівській області. За даними в США та Європі полікристалічних панелі за 20 років неперервної роботи втрачають свою потужність приблизно на 10 %.

Монокристалічні сонячні панелі

Монокристалічним сонячним панелям характерна скручена форма (краї обрізані), однорідний темно-синій колір, який викликаний однорідним вирощуванням кристалу. Такі панелі мають найвищу енерого-ефективність порядку 22 %. Ці показники обумовлені високою степеню очистки сировини (99,999%)

Конструктивно, монокристалічна панель складається з десятків силіконових фотомодулів, зібраних в єдину панель. Дані фотоелектричні елементи, змонтовані в склопластиковий, надійний і довговічний корпус, який надає хороший захист цим фотомодулям, як від пилу, так і від атмосферної вологості.  Переваги таких систем полягають у компактних розмірах, можливості гнутись в розумних межах та кращою ефективністю у похмурий день у порівнянні з полікристалами. За різними даними термін придатності монокристалічних пенелей складає від 25 років у подальші роки енерго-ефективність панелі буде повільно спадати.

Область використання

В наш час сонячні панелі широкого використання набувають як у мобільних пристроях, так і в якості альтернативної енергетики на приклад міні електростанції.

Для побудови такої станції одних фотомодулів буде замало, отриману сонячну енергію необхідно кудись нагромаджувати. Для цього і використовують акумуляторні (АКБ) батареї за звичай гелеві. На далі щоб уникнути перезарядки чи недозарядки АКБ, використовують контролери заряду. В наш час використовують два типи таких контролерів це ШІМ (Широтно імпульсної модуляції) найбільш розповсюджені та дешеві, та більш надійні і відповідно дорожчі МРРТ. Докладніше про контролери ми зупинимося у наступній статті. Коли ми вже маємо фотомодуль, АКБ, контролер виникає необхідність перетворити напругу з 12, 24 чи 48 В ( в залежності від конфігурації фотомодуля ) у змінну напругу 220 В 50 Гц. Тут на допомогу приходить перетворювач напруги. Також у світі практикують додаткові серво системи які в залежності від положення сонця змінюють направлення  фото системи. Але такі установки зазвичай дорогі та ненадійні, потребують додаткового догляду за ними. Тому доцільнішою буде закупити ще декількох фотомодулів.  

Переваги та недоліки сонячних електростанцій

Сонячна альтернативна енергетика стрімко розвивається, а ціна на таку систему поступово спадає за рахунок постійних інвестицій закордонних партнерів та великого попиту серед споживачів. Ще до недавна сонячна енергетика здавалась чимось недосяжним, а тепер все більше та більше споживачів переходять на такий тип енергії. Особливо це розуміють власники заміських домівок або новобудівель, де відсутня можливість в прокладці електромережі оскільки весь цей процес займе немало часу та фінансових затрат, часто в туристичних кемпінгах, мисливські і рибальські будиночки, для приватних будинків як додаткове джерело електроенергії і інше.

До переваг сонячної альтернативної енергетики слід віднести такі фактори:

• Загальнодоступність і невичерпність джерела;
• Теоретично, повна безпека для навколишнього середовища;
• Повна або часткова енерго незалежність від зовнішніх джерел електропостачання;
• Відсутність скачків в електромережі, які призводять до поломки техніки.

Як Ви розумієте тут і є своя темна сторона медалі:

• Залежність від погодних умов і часу доби;
• Необхідність додаткових елементів ( АКБ, інвертор, контролер зараду);
• Необхідність періодичного очищення від пилу.

Надіюся дана інформація є для Вас корисною і допоможить у вирішені проблем електропостачання.

Якщо у Вас виникли запитання чи пропозиції, сміло можете телефонувати нам за вказаними телефонами!

P.S. Як виготовляються сонячні фотомодулі: