Як влаштовані та працюють сонячні батареї?

У сучасних умовах кожен намагається знайти собі вигідне джерело електроенергії, в даному випадку ми розглянемо незалежне джерело на сонячних батареях або фотоелектричних панелях.

Незважаючи на досить високу вартість обладнання, компенсація та окупність порівняно швидкі, а в результаті Ви зможете отримувати безкоштовну електроенергію.

Важливим аспектом є екологічність даних джерел, що надає досить перспективні шляхи розвитку.

Класичний вид цього джерела енергії є сукупністю наступних складових елементів:

Сонячні батареї складаються з низки фотоелектричних перетворювачів, мета яких перетворити сонячну енергію на електричну.

Сонячні елементи виробляються з кремнію, досить дорогого за собівартістю матеріалу, що пояснює високу вартість сонячних панелей.

Найбільш поширеними є 2 типи фотоелектричних перетворювачів: з монокристалічного та полікристалічного кремнію. Вони відрізняються за технологією виробництва та за ККД (незначно) – 17,5% та 15% відповідно.

Як влаштовані сонячні батареї

Найважливішим технічним параметром, що визначає характеристики сонячної батареї, є потужність.

Вона визначається напругою та вихідним струмом.

Ці параметри залежать від інтенсивності сонячного світла, яке потрапляє на батарею. Якщо освітлена сонцем батарея замкнута на навантаження з опором Rн, то ланцюга з’являється електричний струм I, величина якого визначається якістю фотоелектричного перетворювача, інтенсивністю освітлення і опором навантаження.

Потужність Pн, що з’являється в навантаженні на установку, визначається добутком Pн = In * Uн, де Uн напруга на затискачах батареї.

Сонячні батареї складаються із сонячних елементів, які можуть бути з’єднані послідовно або паралельно, залежно від того, які вихідні параметри необхідно отримати (напруга, потужність та струм). При паралельному з’єднанні збільшується вихідний струм, а при послідовному вихідна напруга.

Щоб збільшити струм, і напругою, підключення (послідовне і паралельне) комбінують.

Додатковою перевагою такого з’єднання є те, що при виході з ладу сонячного елемента вся сонячна батарея функціонує коректно без збоїв.

Елементи сонячної батареї шунтують діодами, які запобігають виходу з ладу частини батареї, на яку тимчасово не потрапляє сонячний рахунок, і вона залишилася затемненою.

При цьому батарея тимчасово генерує на 25% менше енергії, ніж за умови повного освітлення всієї поверхні.

Відсутність діодів буде призводити до перегрівання сонячних елементів і швидкого виходу їх з ладу як результат, оскільки на час затемнення вони перетворюються на споживачів струму, а при використанні діодів через них не йде струм. Електрична енергія, що отримується, спочатку накопичується в акумуляторі, а потім передається в навантаження.

Заряд акумулятора відбувається тоді, коли до нього прикладено потенціал, який більший за напругу акумулятора. Для заряджання свинцевого акумулятора 12В потрібна сонячна батарея, що складається з 36 елементів.

Якщо сонячне освітлення слабке, заряд акумулятора зменшується, а батарея віддає електричну енергію.

Акумулятори сонячних батарей

Акумулятори постійно працюють у режимі розряду-підзаряду. Найбільш ефективні гелеві та свинцеві батареї, виготовлені за AGM-технологією. Їхній термін служби 10-12 років при розряді не більше 20%.

Акумулятор під’єднується до сонячної батареї через контролер, який контролює заряд. При заряді батареї на повну потужність сонячної батареї підключається резистор, який поглинає надмірну потужність.

Для того щоб перетворити постійну напругу від акумулятора в змінну напругу, яким можна використовувати для живлення більшості електроприймачів разом із сонячною батареєю, можна використовувати спеціальні пристрої – інвертори.

Без використання інвертора від сонячної батареї можна живити електроприймачі, що працюють на постійній напрузі, в т.ч. різну портативну техніку, енергозберігаючі джерела світла, наприклад, самі світлодіодні лампи.