Устройство и работа солнечных батарей

Сфера солнечной энергетики стремительно набирает популярность во всех уголках нашей планеты. Наши коллеги, работающие на известном портале Elektrik, вместе с сотрудниками компании «СолнцеДар» детально проанализировали конструктивные особенности солнечных батарей, характеристики комплектующих элементов и основных потребителей полученной подобным способом энергии.

Сейчас практически нет ограничений для желающих смонтировать и стать собственником полностью автономного источника электрической энергии, созданного из солнечных батарей. В специальной литературе подобные элементы именуются фотоэлектрическими панелями.

Достаточно большие финансовые вложения в оборудование окупаются за непродолжительный период доступом к бесплатной электроэнергии. Важный нюанс – экологическая чистота производственного процесса и конечного продукта. Перспективность данного направления подтверждает и стабильное снижение себестоимости последних модификаций панелей фотоэлектрического типа. За несколько лет их цена уменьшилась на порядок.

Стандартный вариант комплектации – это генерирующее устройство постоянного, оригинальный аккумулятор со встроенными узлом контролирования заряда, а также преобразующий ток в переменный инвертор.

Уникальные преобразователи выполняют задачу трансформации энергии солнца в необходимую нам электрическую. Подобные детали изготавливаются из дорогостоящего кремния, что обусловило достаточно высокую цену электрической энергии, добываемой этим способом.

Устройство и работа солнечных батарей

Кремний монокристаллического и поликристаллического вида используется для производства фотоэлектрических преобразователей. Особенности технологического процесса получения двух типов кремния определяют разницу в КПД – моновариант 17,5 %, а поликремний 15%.

На первом месте по своей значимости среди всех параметров солнечной батареи всегда находится ее полезная мощность. Именно эта характеристика больше всего сказывается расчетах экономичности установки в целом. Определение данного показателя делается на основе показателей выходного тока и напряжения. В свою очередь, все приведенные параметры связаны с уровнем интенсивности получаемого света.

Площадь любого входящего в конструкцию элемента не влияет на его электродвижущие характеристики, которые в свою очередь имеет тенденцию к снижению в ходе постепенного повышения температуры – приблизительно на 0,4% на грамм веса. А вот габариты и насыщенность освещения определяют показатели на выходе. Яркость света пропорциональна объему генерируемого панелью тока. Объем зарядного тока и характеристики мощности стремительно падают вниз при облачной погоде. Происходящее обусловлено падением количества выдаваемого тока.

Появление электротока I наблюдается при условии замыкания освещенного элемента на определенную нагрузку с имеющимся сопротивлением Rн. Нагрузочное I, характеристики интенсивности светового потока и качественные показатели определяют величину I. Формула Рн = IнUн (в которой Uн показывает напряжение батарейных зажимов) применяется в расчетах выделяемой в нагрузке мощности.

Найденная величина имеет максимальное значение имеющегося сопротивлении Rопт, соответствующем пиковому подъему КПД трансформации энергии света в электрическую. Характеристика сопротивления для отдельно выбранного преобразователя формируется с учетом степени получаемого освещения, габаритов рабочей площади и его качества.

Повышение выходных параметров энергии достигается сочетанием параллельного и последовательного соединения отдельных компонентов солнечной батареи. В первом случае увеличивается значение выходного тока, а во втором – напряжения.

Комбинация двух типов способствует одновременной оптимизации и напряжения, и тока. Стоит упомянуть и о таком моменте, как повышение степени надежности, прекращение функционирования какого-либо участка не прекращает работоспособности всей системы.

Электродвижущая сила прямо пропорциональна количеству элементов, подключенных последовательно, а потенциально наибольшего тока, вырабатываемого батареей – числу включенных параллельным способом. Специалисты грамотно комбинируют все возможные варианты, что получить батарею с идеальными параметрами.

Шунтирование рабочих элементов выполняется специально предназначенными для этого диодами. Технологически процедура выглядит, как установка на четверти имеющейся батареи одного из 4 диодов, предназначенных для предотвращения выхода из эксплуатационного режима отдельно взятого участка, в силу обстоятельств превратившегося в затемненный.

Происходит генерация мощности в зоне выхода приблизительно на 25% ниже вырабатываемой при равномерном распределении света.

Перегрев и прекращение работы грозит оборудованию без наличия диодов. Ведь при затемнении такие детали из производителей преобразуются в потребителей. А применение диодов позволяет благодаря шунтированию прекратить прохождение тока в этих местах.

Происходит накапливание полученной энергии с последующей передачей в нагрузку. Подобные аккумуляторы можно охарактеризовать, как химические устройства для получения тока, а его зарядка может происходить только в ситуации с наличием приложенного потенциала с параметрами, превышающими аккумуляторное напряжение.

Оптимальная конструкция предполагает превышение напряжения батареи относительно подводимого к нему рабочего напряжения. При этом обязательно учитывается падение данного показателя в цепи зарядки. Добиться подобного результата можно при оптимальной пропорции подключенных разными способами элементов. Номинальная характеристика тока зарядки обеспечивается правильно рассчитанным током нагрузки батареи.

Пример – солнечная батарея, состоящая из 36 элементов, сможет справиться с функцией зарядки свинцового аккумулятора 12 В.

Устройство и работа солнечных батарей

Работа аккумулирующей батареи происходит в режиме подзаряда и зарядки в условиях слабой интенсивности солнца. В это время уменьшается заряд и электроприемнику передается некоторая часть электричества. Для контроля за данным процессом установлено специальное устройство. Постоянный зарядный ток или аналогичное напряжение нужны при заряде циклического вида.

Быстрый набор 90% емкости батареи наблюдается при нормальном свете. Последние 10% наполняются с меньшей скоростью. Контроллер может использоваться для установки режима медленной скорости.

Гелевые аккумуляторы с серной кислотой в батареях и выполненные по технологиям AGM свинцовые модели считаются самыми эффективными. Данные образцы неприхотливы в обслуживание и отличаются простым монтажом. При показателях глубины разряда 20% они могут прослужить до 12 лет. При эксплуатации ниже данного порога резко снижается долговечность работы оборудования.

Наблюдение за зарядом батареи происходит с помощью подсоединенного к ней контроллера. Поглотить избыточную мощность предназначен встроенный в оборудование резистор.

Преобразование напряжение в переменное – функциональная обязанность инверторов. На выходе получаем напряжение, пригодное для обеспечения практически всех видов электроприемников. В противном случае запитка возможна только для приборов постоянного напряжения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *