Совет 1: Как работают устройства на солнечных батареях

Устройства на солнечных батареях становятся все более популярными. Солнечное излучение - возобновляемый, экологичный и экономичный источник энергии. К тому же устройства на солнечных батареях легко заряжать в походных условиях и там, где недоступна электрическая энергия.
Инструкция
1
Устройства, работающие от солнечных батарей, очень удобны в условиях, когда отсутствуют другие источники энергии, кроме солнечного света, и в длительных поездках. Также в такой ситуации полезны зарядные устройства с подобным принципом работы, т.к. они позволяют зарядить телефон, фотоаппарат, плеер и т.д. Это удачное решение для тех, кто ведет активный образ жизни - туристов, спортсменов, альпинистов. Кроме того, это хороший способ, когда имеют место перебои в электроснабжении. Если пользоваться батареей большого объема, то она будет заряжать устройства даже ночью, когда солнечный свет отсутствует.
2
Солнечная батарея состоит из последовательно и параллельно соединенных фотоэлементов, располагающихся на каркасе из непроводящих материалов. Фотоэлементы действуют за счет фотогальванического эффекта. Энергия солнечных лучей преобразуется в электрическую с помощью фотоэлементов - специальных полупроводников. Фотоэлемент состоит из двух слоев, имеющих разную проводимость. К ним подпаивают контакты с разных сторон. За счет фотоэффекта при попадании на электроны света происходит их движение. Также образуются свободные электроны, которые обладают дополнительной энергией и способны двигаться дальше остальных. За счет изменения концентрации электронов образуется разность потенциалов. Когда происходит замыкание внешней цепи, через нее начинает течь электрический ток. Фотоэлементы могут создавать разность потенциалов разной величины, в зависимости от его размера, интенсивности солнечного излучения, температуры и т.д.
3
Обычно в устройствах соединены несколько фотоэлементов, из которых получается солнечная батарея (другие названия - солнечный модуль, солнечная сборка). Причина в том, что разность потенциалов, обеспечиваемая одним фотоэлементом, недостаточна для работы устройства. Для защиты хрупких фотоэлементов используется покрытие из пластика, стекла и пленок. Основной материал, из которого производят фотоэлементы, - кремний. Это очень распространенный элемент на планете, однако его очистка трудоемкая и дорогостоящая, поэтому ищутся аналоги.
4
За счет последовательного соединения фотоэлементов достигается повышенная разность потенциалов, а за счет параллельного - ток. Комбинация последовательных и параллельных соединений позволяет получить желаемые параметры по напряжению и току, а значит и по мощности.
5
Пиковая мощность, выражаемая в Ваттах (Вт, W), - это основная рабочая характеристика солнечной батареи. Она показывает мощность батареи, которая проявляется в оптимальных условиях - температуре окружающей среды 25 градусов по Цельсию, солнечном излучении 1 кВт/м2, и солнечном спектре шириной 45 градусов. Но обычно освещенность ниже, а температура выше, поэтому пиковой мощности батареи сложно достичь.

Совет 2: Как заставить работать солнечные батареи

Солнечные батареи приобретают все большую популярность как безопасный и практически полностью автономный источник электроэнергии. Принцип их работы довольно прост, однако комплекс оборудования по производству электроэнергии из солнечного света имеет высокий уровень организации.
Систематическое загрязнение окружающей среды выбросами тепловых электростанций постепенно усиливает действие парникового эффекта, что вызывается повышение концентрации углекислого газа в атмосфере. При сохранении текущего прироста населения, уже через несколько десятков лет Мир может оказаться на грани экологической катастрофы, поэтому общественность всячески стремится развивать альтернативную энергетику. В частности, большое распространение получили солнечные электростанции, являющиеся экологически безопасным и эффективным инструментом решения энергетического кризиса.

Как работают солнечные панели


Солнечная батарея представляет собой цепь последовательно замкнутых фотоэлементов - полупроводников, способных к перераспределению заряда на полюсах под действием солнечного света. Наиболее распространенным полупроводниковым материалом для создания фотоэлементов на данный момент является кремний, однако он имеет низкий коэффициент преобразования. Все большую популярность набирают композитные материалы, включающие в состав германий с арсенидом галлия и позволяющие преобразовывать до 40% солнечной энергии в электричество. Такие фотоэлементы являются многослойными и применяются пока только в процессе лабораторных испытаний.

Устройство систем солнечной генерации электроэнергии


Связка фотоэлементов солнечной панели дает на выходе напряжение около 12 вольт и мощность порядка 100 Ватт. Каждая панель имеет несколько связок, поэтому суммарная мощность установки соответственно возрастает. Выработанное электричество транспортируется по медным проводам к блоку аккумуляторов, который размещается как можно ближе к панелям для избежания сильных потерь электричества на преодоление сопротивления проводника. Солнечные панели подключены к контроллеру через концентратор. Такая схема подключения позволяет изменять мощность потребления в зависимости от интенсивности солнечного света - это одна из основных особенностей солнечной энергетики. Контроллер подает напряжение на батарею из нескольких литий-ионных аккумуляторов высокой емкости и заряжает их. Напряжения в 12 вольт недостаточно для работы большей части техники: оно может использоваться только для освещения. Питание бытовых приборов происходит через силовой трансформатор напряжения, преобразующий постоянный ток в ток промышленной частоты с номинальным напряжением.

Особенности использования солнечных электростанций


Хотя даже в районах Европы с высокой облачностью среднесуточная интенсивность солнечной радиации составляет около 100 Вт/кв.м, панели не могут собрать и преобразовать полное количество энергии. Помимо низкого КПД, факторами, влияющими на снижение эффективности гелиоустановки, являются также потери на преобразование и транспортировку электроэнергии, изменение мощности поглощения контроллером и угол падения солнечного света, от которого зависит степень его отражения. Также одной из главных особенностей фотоэлементов является существенное падение их производительности с ростом температуры полупроводника. Если часть фотоэлементов панели находится в тени, она не вырабатывает электроэнергию, а поглощает ее, играя роль паразитного сопротивления.
Видео по теме
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500