Новые солнечные батареи без солнца: Ученый создал солнечные панели, генерирующие электричество «без Солнца» (видео)

Новые технологии развития солнечных панелей — повышение производительности и эффективности | Публикации

Солнечные электростанции давно стали необъемлемой частью энергобаланса крупнейших экономик мира. По данным IRENA, за последние 10 лет установленная мощность солнечных электростанций мире выросла более чем в 17 раз — с 41,6 ГВт до 714 ГВт. При этом, только в 2020 г. было установлено 127 Гвт новых мощностей. Производство солнечных панелей в мире, соответственно, также неуклонно растет. По данным американской консалтинговой компании Clean Energy Associates (CEA), глобальные мощности по производству самих солнечных панелей к концу 2021 года достигали примерно 400 ГВт, а мощности по выпуску новых элементов для панелей составляет 325 ГВт.

Больше солнца и технологий

Рост спроса на солнечную энергию, порожденный стремлением дифференцировать источники получения энергии и частично заменить ископаемые энергоресурсы, поставил перед разработчиками панелей несколько важных технологических задач: повышение производительности и эффективности при одновременном расширении географии и вариантов их использования.

«Существует два типа солнечных панелей: панели первого типа преобразуют солнечную энергию в тепло, а второго типа — в электричество. Первый тип уже широко используется для получения с помощью солнечного света горячей воды. Данная технология хорошо отработана и внедрена в производство. Второй тип использует фотоэлектрические элементы, и их применение переживает в настоящее время очень быстрый рост. Так, в 2020 году с помощью фотоэлектрических элементов было произведено 855 тераватт-часов (ТВтч) электроэнергии или 855 миллиардов кВт·ч электроэнергии. Хотя это ошеломляющая цифра, она соответствует лишь 0,5 % от общего мирового потребления энергии, — отмечает лауреат премии «Глобальная энергия», заведующий лабораторией фотоники и интерфейсов Швейцарского федерального и технологического института Лозанны Михаэль Гретцель. — Для выполнения обязательств Парижского соглашения по климату, то есть ограничения глобального потепления из-за парниковых газов на уровне ниже 2 °C, необходимо увеличить к 2070 году ежегодное производство электроэнергии из солнечного света в 163 раза, т. е. до 140160 ТВт·ч. Хотя это и достижимо, но требует разработки новых тонкопленочных технологий, таких как перовскитные солнечные элементы, которые будут использоваться наряду с доминирующими в настоящее время на рынке традиционными кремниевыми элементами».

Технологии в стиле Twix

Новаторским решением в области использования энергии солнца, способным перевернуть текущие представления об гелиоэнергетике, может стать использования кремния в тандеме с другим дополнительным материалом, поглощающим солнечные лучи.

Основной технологией производства большинства современных фотоэлектрических солнечных панелей является применение ячеек с пассивным излучателем и задним контактом (PERC). Она обеспечивает КПД модулей от 10 до 21 %. Благодаря технологиям туннельно-оксидного пассивирующего контакта TOPcon, КПД гелео-модуля может приблизиться к 25 %. Но чтобы выйти за рамки 20-25 % КПД, нужен принципиально иной подход.

«Одним из перспективных подходов является использование тандемных элементов, которые объединяют, например, кремниевый элемент (снизу) и перовскитный солнечный элемент (сверху). Такие многопереходные элементы имеют более высокий КПД в сравнении с солнечными панелями на однопереходных элементах, изготовленных из одного полупроводникового материала. Использование тандемных элементов дает перспективу дальнейшего снижения стоимости солнечной электроэнергии, что является необходимым условием для обеспечения конкурентоспособности солнечных панелей без необходимости государственных субсидий», — подчеркнул Михаэль Гретцель.

«Лучшими материалами для сочетания с кремнием с точки зрения эффективности являются полупроводники III-V групп, особенно GaAs, при использовании которых лабораторные образцы элементов продемонстрировали КПД более 32 %, или перовскиты на основе галогенидов металлов, для которых лабораторные образцы показали эффективность в 29,8 %, — отмечает эксперт «Глобальной энергии» профессор физики в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета Генри Снайт. — Полупроводники III-V групп до сих пор производятся с помощью очень дорогой и медленной молекулярно-лучевой эпитаксии, что делает их непомерно дорогими. Напротив, перовскиты из галогенидов металлов могут быть получены очень быстро при низкой температуре с использованием обычных процессов производства тонких пленок, что делает их очень привлекательными с экономической точки зрения».

По словам Гретцеля, в перспективе, использование тандемных технологий может увеличить КПД солнечных панелей до 50 %. Однако пока развитие этих технологий тормозят несоизмеримо высокие затраты на внедрение массовых разработок.

«КПД панелей на однопереходных солнечных элементах, изготовленных из одного полупроводникового материала, достигает при естественном солнечном освещении значений в 29-30 %, в то время как для многопереходных тандемных элементов КПД более высокий, достигающий при концентрированном солнечном свете значений более 50 %. Отслеживание солнца является обязательным для таких высокоэффективных элементов, но это требует дополнительных затрат», — пояснил учёный.

Как говорит Снайт, в мире уже создан первый стартап по внедрению тандемных технологий, результат работы которого пока непредсказуем.

«Пока еще ни один тандемный элемент с перовскитом не вышел на рынок, но компания Oxford PV сообщила в прошлом году о завершении строительство завода для первой линии по производству тандемных элементов «перовскит на кремнии», поэтому следует ожидать, что эта технология станет доступной в течение года», — отметил он.

Технологии по системе «Подсолнух»

Еще одним, но уже более простым способом повышения эффективности работы солнечных панелей может стать массовое внедрение технологий солнечных трекеров, которые подобно природным механизмам у подсолнуха, поворачивают панели вслед за солнцем. Специальная программа учитывает местоположение панели (координаты и высоту), просчитывает, где именно будет находиться солнце в каждый отрезок времени, и, исходя из этого, трекер поворачивается в наиболее выгодное положение. Это позволяет увеличить эффективность использования солнечных панелей примерно на 25-30 %, а в некоторых регионах — на целых 40-50 % по сравнению с модулями с фиксированным углом. На сегодняшний день применяются как простые одноосные, так и двухосные трекеры.

«Для расширения временных границ выработки электроэнергии с раннего утра и до позднего вечера можно использовать трехосный механизм слежения за солнцем или просто устанавливать модули на фиксированной оси с чередующейся ориентацией восток-запад. Последняя конфигурация позволяет получить фактически одни из самых высоких значений выходной мощности на квадратный километр», — отметил Г. Снайт.

Впрочем, подобная технология, повышая эффективность работы солнечной панели, сама по себе является энергозатратной.

Мороз и солнце, день чудесный

Популярность солнечных батарей приводит к постепенному расширению географических границ их использования. Еще несколько лет назад считалось, что гелиоэлектростанции — это удел лишь солнечных стран с мягким климатом. Поэтому стандартной базовой температурой работы солнечной панели считается 25 °C. Однако сейчас все активнее внедряются технологии по их использованию в экстремальных условиях морозной Арктики или жарких пустынь.

«Солнечные панели могут работать в любых условиях, в них нет движущихся частей, а солнечные электростанции спроектированы так, чтобы выдерживать суровые погодные условия. Однако количество генерируемой энергии прямо пропорционально количеству солнечного света — как рассеянного, так и прямого, и понятно, что в ненастный пасмурный день яркость будет ниже, — говорит Г. Снайт. — Все солнечные панели снижают эффективность при повышении температуры, а оценка их КПД проводится с помощью температурного коэффициента, который соответствует процентному снижению КПД при повышении температуры на 10°C. Поэтому в периоды экстремальной жары происходит снижение полного КПД, но при этом данные периоды сопровождаются обычно ярким солнечным светом, поэтому выходная мощность солнечной электростанции будет высокой. Эти факторы легко учесть, но надо знать, что разные технологии имеют разные температурные коэффициенты: от -0,4 % для худшего случая до -0,25 % для лучшего».

Также учёный добавил, что низкие температуры, напротив, благоприятны для солнечных панелей. При них они работают намного эффективнее. Также необходимо учитывать, что все они проходят циклические испытания в диапазоне температур от -40 до +85 °C, поэтому сильные морозы не должны быть проблемой. Двухсторонние солнечные панели, позволяющие поглощать отраженный солнечный свет на тыльной стороне, также будут генерировать энергию и нагреваться при покрытии снегом их лицевой стороны. Преимуществом данных панелей заключается в том, что снег, соприкасающийся с панелью, тает в достаточной степени для своего соскальзывания, в результате чего панели самоочищаются.

«Солнечные панели широко используются в северных широтах. Они выдерживают большие колебания температур, характерные также для космоса. Однако они должны иметь надежную оболочку, предотвращающую попадание внутрь воды, которая при замерзании может повредить элементы. Кроме того, существуют определенные типы солнечных панелей, использующие, например, сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые особенно хорошо работают при освещении, значительно ниже наибольшей интенсивности солнечного излучения», — отметил М. Гретцель.

Водород в помощь

Решить проблему краткосрочных перепадов выработки электричества во время пасмурных, ненастных дней возможно за счет повсеместного внедрения систем хранения электроэнергии. Однако в Арктике есть еще один природных феномен — полярный день, чередующийся с полярной ночью. В этих условиях ни одна современная аккумуляторная система не справляется. Но помощь могут прийти новейшие водородные технологии.

«Проблема, возникающая при широком внедрении солнечных панелей, заключается в отсутствии в энергосистеме дополнительных мощностей, обеспечивающих ее адаптацию к большим колебаниям поступающей в нее электроэнергии из-за значительных суточных и сезонных перепадов производимой солнечной энергии. Одним из способов решения этой проблемы является децентрализованное производство электроэнергии и преобразование ее в солнечное топливо. При использовании данного подхода с помощью солнца электричества может быть получен водород, ключевой вектор развития чистой энергии будущего, используемый в дальнейшем для создания электрохимических элементов», — сказал М. Гретцель.

«Другими словами, солнечные панели будут генерировать много энергии полярным летом и явно не будут производить ее полярной зимой. В этом сценарии они должны быть объединены с производством «зеленого» водорода путем электролиза воды, который затем сжигается на обычной (но соответствующим образом адаптированной) газовой электростанции в зимние месяцы или используется для питания топливных элементов», — добавил Г. Снайт.

Ни пяди лишней земли

Одним из минусов солнечных электростанций, по которому они серьезно проигрывают, например, АЭС, является необходимость выделение больших незанятых площадей земли. Если все 100 % мировой энергии будет вырабатываться солнечными панелями с КПД модуля в 20 %, требуется от 1 до 2 % всей земной суши. Это сопоставимо с долей земли, покрытой сегодня дорогами, правда, намного меньше площади, используемой для сельского хозяйства, которая приближается к 50 %. Новые технологии создания панелей позволят снизить количество занимаемых площадей.

«Переход ко все более и более высокой эффективности очень важен для минимизации использования площадей, необходимых для фотоэлектрических систем. С такими технологиями, как тандемные или «трехпереходные» элементы, в течение следующих двух десятилетий мы ожидаем, что модули будут иметь КПД, близкий к 40 %. Это в два раза превышает современный средний КПД модулей и, следовательно, сразу же уменьшит требуемое использование земли вдвое. Кроме того, развертывание трехосного отслеживания или, возможно, плотно расположенных модульных массивов, ориентированных на восток/запад, еще больше увеличит плотность энергии и, следовательно, уменьшит требуемую для использования площадь», — сказал Г. Снайт.

Таким образом, применение новых технологий развития солнечных панелей позволяет решить не только проблему их более дешевого и эффективного использования, но и улучшить экологические условия на Земле.

«Использование земли, уже предназначенной для строительства зданий, дорог и других техногенных объектов, также является ключевой стратегией минимизации любого негативного воздействия на окружающую среду и землепользование. Кроме того, двойное использование земли для ведения сельского хозяйства и производства электроэнергии в «агроэнергетике» также является прогрессивным средством сведения к минимуму нашего негативного воздействия на Планету», — резюмировал эксперт.

Новые технологии повысят КПД солнечной генерации

В ближайшее десятилетие изготовление тонкопленочных солнечных модулей в стоимостном измерении будет прирастать на 10 процентов ежегодно, констатируют авторы обзора Информационно-аналитического центра «Новая энергетика», подготовленного по заданию Фонда инфраструктурных и образовательных программ Группы РОСНАНО. В гигаваттах мощности прирост будет сопоставим с темпами, которые демонстрирует бурно развивающаяся солнечная энергогенерация на основе кристаллического кремния.

При этом гибкая фотовольтаика, к которой относятся тонкопленочные технологии производства электроэнергии, имеет ряд преимуществ перед кремниевой солнечной генерацией, в том числе меньший углеродный след.

Если на первое поколение фотовольтаики на основе технологии кремниевой подложки человечество потратило более 50 лет, то разработка и производство альтернативного поколения солнечных панелей ведется с большей интенсивностью. Так, лидирующей технологией в солнечной энергетике сейчас становится третье поколение тонкопленочных материалов на основе галогенидных перовскитов. Научные группы разных стран приступили к этим разработкам в начале 1990-х. Сегодня их КПД показывает 25 процентов в лабораторных условиях. Это выше эффективности микрокристаллического и поликристаллического кремния и вплотную приблизилось к КПД монокристаллического кремния с его 26 процентами эффективности.

При этом для изготовления перовскитной солнечной батареи не нужны кварцевый песок и перевод его в силан, множественные вакуумные процессы и лабораторно чистые производственные помещения. Достаточно только группы инженеров и специальных принтеров, которые могут печатать солнечные панели на стекле, на гибких подложках, а также в полупрозрачном виде, например, для изготовления энергоэффективных окон.

«Слой фотоэлектрических материалов у тонкопленочных модулей имеет толщину от нескольких нанометров до нескольких микрометров, что в 300-350 раз меньше, чем у стандартных солнечных панелей из кристаллического кремния. Они гораздо легче, обладают гибкостью, благодаря чему их можно интегрировать в верхний слой кровли зданий, стеновые панели и даже в остекление. Они могут быть основой для мобильных электростанций, в том числе на крышах автомобилей и другого транспорта. Кроме того, их производство требует меньшего расхода энергии, а значит, дает более низкий углеродный след, то есть оказывается более экологичным», — отмечает директор Информационно-аналитического центра «Новая энергетика» Владимир Сидорович.

Тонкопленочная солнечная энергетика, как ожидается, будет расти на 10 процентов в год

Таким образом, главным преимуществом технологии солнечных панелей из перовскита является относительная технологическая простота. Помимо изготовления солнечных батарей, перовскитные полупроводники демонстрируют ряд свойств, которые либо превосходят, либо показывают такие же значения, как и у давно зарекомендовавшей себя индустрии соединений кремния. Поэтому из перовскитов также можно делать как солнечные батареи, так и высокоэффективные светодиоды, матрицы транзисторов, чувствительные фотодетекторы, детекторы гамма-излучений и проч. Так же на их основе можно создавать волоконно-оптические устройства для квантовой коммуникации. Устройство на основе перовскита представляет собой сэндвичную структуру, и их можно изготавливать в режиме непрерывной печати.

«Солнечный» бизнес уже оценил перспективы развития этого направления. Как считает научный сотрудник лаборатории «Перспективная солнечная энергетика» НИТУ «МИСиС» Данила Саранин, любые инвестиции в энергетику носят достаточно долгосрочный характер, и здесь переход от топливной энергетики к альтернативной будет учитывать специфику страны, отдельного ее региона, особенности развития электросетей и состояние мощностей. «Сейчас бум альтернативной энергетики в развитых странах в значительной мере связан с имиджевыми показателями. Появление перовскитной технологии дает мотивацию для увеличения рентабельности солнечной энергетики и ее удешевления для потребителей», — отмечает он.

По словам эксперта, вопреки расхожему мнению, в России есть немало регионов, где использование солнечной генерации имеет хорошие перспективы, причем не только на юге. Один из наиболее высоких показателей облучения поверхностей солнечным светом наблюдается, например, в Якутии.

Появление на рынке гибких, тонких и легких солнечных модулей позволит применять их практически на любых поверхностях зданий

Еще одним стимулом использования нового поколения солнечных панелей является, по мнению эксперта, необходимый для рентабельности производства эффект масштаба. Массовость производства может привлечь большие инвестиции в короткие сроки. Наряду с этим развитие электроники создает и большое количество ниш применения новой «солнечной» технологии. В частности, фотовольтаика для зарядки датчиков беспроводной связи и устройств телекоммуникации. Первые шаги в развитии тонкопленочной фотовольтаики уже сделаны.

Как сообщили в Группе РОСНАНО, в РФ собственное производство развивает компания Solartek из Группы «ТехноСпарк». Сейчас она строит первый в России завод по производству гибких солнечных панелей, которые будут выпускаться в Центре нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия. Основным рынком сбыта станет сегмент коммерческого строительства и реконструкции России и других стран Евразийского экономического союза, а также дальнее зарубежье.

«Появление на рынке гибких, тонких и легких солнечных модулей SteelSun позволит применять их практически на любых поверхностях зданий, повышая их энергоавтономность. Мы работаем над заводской интеграцией таких модулей в материалы кровли и фасадов, чтобы применение солнечной генерации в городах стало стандартным и массовым явлением», — отметил руководитель Solartek Дмитрий Крахин. При этом компания планирует усовершенствовать европейскую технологию для снижения стоимости производства ячеек и модулей, а также повышения их КПД. Это снизит стоимость выпускаемой продукции и повысит ее конкурентоспособность.

На помощь производству готовы прийти ученые. Разработкой технологий тонкопленочной фотовольтаики — перовскитной, органической и CIGS занимается совместный стартап Северо-Западного центра трансфера технологий и Университета ИТМО Flex Lab в Санкт-Петербурге.

Ультрафиолетовые солнечные панели для пасмурной погоды

Солнечные панели есть двух основных типов: моно- и поликристаллические. Монокристаллические работают чуть лучше поликристаллических за счёт большего КПД, но есть продавцы панелей, которые говорят, что у них «специальные» солнечные панели, разработанные для северных широт и таким панелям не нужно прямое солнечное излучение, т.к. они работают от ультрафиолета (УФ). Работают даже в пасмурную погоду, когда небо свинцового цвета, якобы потому что УФ не задерживается облаками, а свободно проходит сквозь них.

Давайте разбираться так-ли это на самом деле и насколько эффективно солнечные панели работают от ультрафиолетового излучения.

Сначала немного о Солнце

Наше Солнце – это гигантский естественный термоядерный реактор в небе, который непрерывно высвобождает огромное количество энергии. Если сравнивать Солнце с другими “небесными” термоядерными реакторами, то оно затмевает 85% звёзд нашей галактики.

Насколько оно мощное?

Например, если взять:

• всю энергию, которое человечество производит за счёт сжигания угля, нефти и природного газа
• всю энергию от деления урана в ядерных реакторах на атомных электростанциях
• всю энергию ветра

и просуммируем всё это за год, это полученное значение приблизительно равно энергии, которую Земля получает от Солнца за 7 секунд! При этом, нужно сказать, что на Землю попадает только 0.00000005% энергии вырабатываемой Солнцем.

Эта энергия достигает Земли в виде фотонов и эти фотоны имеют разную длину волны, чем короче длина волны, тем больше энергии он несёт. Так, “фиолетовый” фотон (длина волны 360нм, где нм – нанометр – 10^-9м) несёт в 2 раза больше энергии чем “красный” фотон (длина волны 720нм). Если чуть-чуть углубиться в физику, то формуле Планка энергия фотона равно E=hν=hc/λ, где h – постоянная Планка, ν – частота, а λ – длина волны.

Наши глаза способны видеть фотоны только из видимого диапазона, с длинами волн 360 – 720нм. Всё что видим глазами – это видимый свет, если у фотонов не хватает энергии, то это инфракрасные фотоны и наши глаза не способных из увидеть, если слишком много энергии, то это ультрафиолетовые фотоны, наши глаза также не могут их увидеть.

Что от Солнца достигает поверхности Земли

Если посмотреть состав солнечного света достигающего Земли, то 4% от него составляет ультрафиолет, 43% видимый свет и 53% из инфракрасного диапазона. Солнечные панели по большей части работают в видимом диапазоне, также захватывают приблизительно половину инфракрасного диапазона и только самую малую часть ультрафиолетового диапазона.

Почему УФ солнечные батареи – это обман?

Потому что ультрафиолетовое излучение – это малый процент солнечной энергии, поэтому если кто-то попытается вам продать солнечную панель, работающую от УФ-света и УФ-свет это всё что она может “переработать”, то это откровенная ерунда (мягко говоря) по сравнению “обычной” панелью. Если же она каким-то образом работает и как обычная солнечная панель и также использует ультрафиолет, то увеличение генерирующей способности будет не такое большое и составит ~5%. В результате, солнечная панель с КПД 20% станет всего-навсего солнечной панелью с КПД 21%.

Поскольку в реальности солнечных панелей, способных хорошо использовать ультрафиолет не существует, даже такое скромное улучшение будет нереалистичным. Хотя, вы можете найти солнечные панели которые более-менее эффективно “перерабатывать” ультрафиолетовое излучение в космосе, но солнечные элементы таких панелей не используются в панелях, которые размещаются на крышах домов.

Солнечный свет в космосе

Как вы уже знаете, Солнце – это гигантский неконтролируемый ядерный реактор и можно подумать, что оно создаёт огромное количество опасной радиации. И вы, чёрт возьми, будете правы. Только есть одно НО. Ядерные реакции происходят глубоко в ядре Солнца и из-за его гигантских размеров радиация просто не может выйти наружу.

Свет сам по себе может с трудом выбраться из солнечного ядра. Так, фотону может понадобиться 100 000 лет, чтобы добраться от ядра до поверхности Солнца. А вот уже оттуда фотону требуется 8 минут и 20 секунд чтобы встретиться с чей-то солнечной панелью.

По сравнению с суммарной излучаемой энергией, Солнце производит лишь незначительное количество высокоэнергетического излучения, такого рентгеновское или гамма-излучение. Но для хрупких органических существ ( то бишь людей),  даже незначительное количество такого излучения может стать существенным.

Солнечный свет на поверхности Земли

К тому времени, когда солнечное излучение достигнет верхнего слоя земной атмосферы, его интенсивность составит приблизительно 1366Вт/м² (ссылка на данные, спутник). После прохождения через атмосферу интенсивность излучения уменьшится на 18% и составит 1120Вт/м². Только нужно иметь ввиду, что такая интенсивность будет только в полдень, только на экваторе и только в ясный день.

Поскольку условия редко бывают идеальными, Стандартные Тестовые Условия (STC, Standart Test Conditions) для солнечных панелей – это интенсивность излучения 1000Вт/м². Это означает, что есть у вас есть солнечная панель с номинальной мощность 300Вт, то такое количество ватт она выдаст при интенсивности солнечного излучения 1000Вт на квадратный метр.

Но не переживайте с вашей солнечной электростанцией ничего не случится, в ней ничего не сгорит и не взорвётся даже есть интенсивность солнечного света превысит 1000Вт/м². Производители оборудования и проектировщики солнечных электростанций учитывают это. Они также учитывают, что интенсивность солнечного света будет еще выше, если свет будет светить как бы сквозь отверстие в облаках, а солнечные панели будут одновременно подвергаться воздействию как прямых солнечных лучей, так не прямых лучей, рассеянных окружающими облаками.

Солнечный спектр

Диаграмма ниже взята из Википедии. Она показывает какое количество солнечного излучения достигает поверхности Земли. Жёлтая область диаграммы показывает количество солнечного света попадающего в верхнюю границу атмосферы, а красная показывает какое количество достигает земной поверхности.

Источник: Википедия

В полдень, в районе экватора атмосфера задерживаем ~18% процентов проходящей через неё солнечной энергии. Однако график выше – это не мгновенный снимок, снятый на экваторе в полдень при идеальных погодных условиях, а репрезентативный снимок солнечного излучения, в целом падающего на Землю. Поэтому из графика видно, что атмосфера поглощает больше, чем только 18% проходящего света. Утром и вечером солнечные лучи должный пройти более толстый слой атмосферы прежде чем достигнут земли, т.к. лучи падают по касательной к Земле. Также более высокие координаты широт имеют аналогичный эффект.

Из УФ области приведённого графика видно, что атмосфера поглощает более половины ультрафиолетового света, в основном благодаря тонкому озоновому слою (O3 в нижнем левом углу графика). Если двигаться правее по графику, то в видимой области спектра атмосфера задерживает более четверти солнечного света, двигаясь дальше по графику увидим, что из инфракрасной области атмосфера “забирает” несколько больших кусков излучения. Такие большие куски, отсутствующие в ИК области, являются результатом того, что газы в атмосфере поглощают специфические полосы энергии солнечного света.

Видимая область спектра

Если мы отдельно рассмотрим только видимую область солнечного спектра, то обнаружим, что эта область состоит из красивой радуги цветов, как видно из картинки ниже.

Видим, что видимый свет состоит из 7 основных цветов, двигаемся справа налево по спектру: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, фиолетовый. Но эти цвета можно разделить на громадное число оттенков и назвать их как душе угодно.
Многие из вас, наверное, знают еще из садика мнемоническое правило для запоминания цветов радуги: Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан.

Спектр солнечного света, поглощаемого солнечной панелью

Ниже показан спектр, который мы любезно взяли с сайта University of NSW, этот спектр похож спектр солнечного излучения достигающего поверхности земли, только отличие в том, что грязно-зелёным цветом указана часть спектр, который может поглощать кремниевый солнечный элемент и переводить его в электричество.

У этого графика есть небольшая неточность, которая заключается в том, что согласно ему ~49% поглощаемого солнечного света преобразовывается в электричество. На сегодняшний день максимальная эффективность кремниевых солнечных батарей составляет 23%, что более чем в 2 раза меньше, чем  из графика. Поэтому ниже показан немного дополненных график, в котором фиолетовым цветом отметили поглощение, соответствующее КПД современных солнечных панелей. (Примечание: горизонтальный участок спектра в диапазоне 500-1100нм – это исключительно предполагаемый вид спектра).

Как вы можете увидеть из левой области графика солнечных панели могут поглощать и преобразовывать часть ультрафиолетовых лучей и эта часть становится немного больше по мере движения в видимую область. Из графика также отчётливо видно, что солнечные панели значительную часть электричества получается из фотонов видимой области солнечного спектра.

В отличие от УФ-области, в инфракрасной части спектра видим вертикальный провал в поглощении или можно сказать отсечку на длине волны 1100нм. Такая отсечка в поглощении связана с тем, что длина волны света становится больше размеров атома кремния и волны просто проходят на сквозь. Те есть кремний становится прозрачным для длины волны 1100нм и выше.

Многопереходные солнечные элементы

Многопереходные или солнечные элементы из нескольких p-n-переходов – это по сути несколько солнечных элементов объединённых в один, каждая часть из которого ориентирована на поглощение определённой части солнечного спектра. На графике ниже (справа) показан спектр поглощения такого солнечного элемента, разными цветами показы области поглощения, за которые отвечают разные p-n-переходы солнечного элемента. Слева показа структура многопереходного солнечного элемента.

Источник фото: Википедия (https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-junction_solar_cell)

При обычном солнечном свете КПД таких элементов может достигать 35% и более, а при концентрированном солнечном свете – более 45%. Однако, ввиду дороговизны таких солнечных панелей они они не подходят для использования на крышах домов, а вместо этого используются, в основном, на космических аппаратах, а также специализированных солнечных проектах и исследованиях.

Ультрафиолетовых панелей не существует

На сегодняшний день кремниевые солнечные батареи составляют более 97% мирового производства солнечных панелей. Остальная часть – это почти полностью теллуридно-кадмиевые тонкопленочные панели, производимые, например, такими компаниями, как First Solar. Этот тип панелей использует чуть больше инфракрасного излучения, чем кремниевые, но приблизительно в таком же количестве преобразовывают излучение из УФ области.

В настоящее время учёные работают над тем, чтобы увеличить использование УФ области спектра солнечными панелями. Несмотря на этом, все доступные в настоящий момент солнечные панели – это, во-первых панели видимого света, во-вторых, панели инфракрасного света и только самая малая треть – ультрафиолетовые панели. Как мы выяснили, это связано с тем, что на Землю попадает очень мало УФ-излучения, поэтому соотношение вряд ли изменится. Если какой-либо продавец солнечных панелей говорит, что у него есть ультрафиолетовые панели, то здесь одно из двух, либо он просто пытается обмануть вас, либо просто не понимает о чём говорит.

Мощность и эффективность – вот что на самом деле имеет значение при выборе панели

Поскольку ультрафиолет составляет лишь малую часть энергии в солнечном свете, поэтому количество используемого ультрафиолета в солнечной панели не будет сильно влиять на её конечную производительность. При прочих равных, чем больше солнечная батарея поглощает УФ, тем немного больше её выходная мощность и эффективность, и этими цифрами вы можете оперировать если сравниваете различные панели, но нужно ставить во главу угла то, сколько та или иная панель поглощает ультрафиолет.

КПД солнечных батарей подбирается к верхней границе – Наука – Коммерсантъ

Совокупная установленная мощность солнечных модулей на Земле за последние десять лет возросла более чем в 15 раз, достигнув 700 ГВт. Но этот сегмент энергетики совсем небольшой — в 2020 году солнечные панели на Земле произвели всего около 3% мирового электричества. А десять лет назад было на порядок меньше — около 0,2%.

Фото: Артем Краснов, Коммерсантъ

Фото: Артем Краснов, Коммерсантъ

В 1883 году американский инженер Фриттс создал прототип солнечной батареи из позолоченного селена с КПД 1%.

Итальянский ученый армянского происхождения Джакомо Чамичан в 1912 году представил проект своей солнечной батареи.

В 1930-х годах в СССР сернисто-таллиевые фотоэлементы были созданы под руководством академика Абрама Иоффе.

Близкие к современным солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников впервые изготовили в компании BellLaboratories. КПД их батарей составлял всего 4%. Тем не менее и с такими батареями в 1958 году в космос отправился американский спутник Vanguard 1. В том же году полетел в космос советский «Спутник-3» с кремниевыми солнечными батареями на борту.

Коэффициент полезного действия (КПД) серийных промышленных солнечных батарей (оснащенных электроникой кремниевых модулей) за последние 10–15 лет вырос от 16% до 20%, а в лабораторных экземплярах (не инкапсулированных элементах) — до 24–26%. Теоретический предел кремниевых монокристаллических батарей — 29,4%. Этот тип солнечных элементов по-прежнему остается самым популярным, как и десятки лет назад. Он занимает около 95% современного рынка фотовольтаических элементов для преобразования солнечной энергии.

Самые «солнечные» страны

Оценивать развитие солнечной энергетики в среднем на планете очень непросто. В одних странах ее нет совсем, в других она присутствует чисто символически, зато в некоторых уже составляет заметную долю от общей выработки энергии. Лидером в этой области, несомненно, является Китай, где с 2010 по 2020 год суммарная номинальная электрическая мощность всех модулей источников преобразования солнечной энергии составила 253 ГВт. Это в полтора раза больше, чем во всех странах ЕС, вместе взятых. Почти вчетверо меньше составляет установленная мощность солнечных элементов, появившихся за тот же период в США (73,8 ГВт) и Японии (67 ГВт). Недалеко от них Германия (53,8 ГВт), Индия (39 ГВт), Италия (21,6 ГВт), Австралия (17 ГВт), Вьетнам (16,5 ГВт), Франция (11,7 ГВт). Остальные страны, включая солнечные Бразилию и Таиланд, произвели за десять лет оборудования с номинальной мощностью солнечных электростанций менее 10 ГВт, а некоторые, например Аргентина,— менее 1 ГВт. Докладывая о развитии сектора солнечной энергетики, эксперты редко прибегают к абсолютным значениям, поскольку в большинстве государств эти цифры выглядят очень невыгодно. Чаще всего называют рекордные темпы роста, которые действительно такими являются во многих государствах. Так, например, с 2015 года Россия увеличила выработку энергии на солнечных элементах в 14 раз — с 0,1 ГВт до 1,4 ГВт. Причем только за 2020 год это значение выросло на 39% (с 1,1 ГВт до 1,4 ГВт). Цифры пока крошечные, зато темпы отличные.

Солнечные элементы монокристаллического типа (тонкие пластины из куска кремния) — надежные, «кондовые», долговечные, со своими очевидными плюсами и минусами. Недолгое время они проигрывали в цене тонкопленочным солнечным элементам, где слои из аморфного (без кристаллической структуры атомов) кремния, нанесенного на обычное стекло или другую подложку.

Но КПД таких элементов составлял всего 10%, а цены на монокристаллический кремний снижались, и вскоре тонкопленочные солнечные элементы заняли свою небольшую нишу — дешевый сегмент легких мобильных батарей, например, для подзарядки телефонов на природе. Основной упор по усовершенствованию технологии в качестве перспективной зеленой альтернативы углеводородным топливам сегодня делается на монокристаллическую технологию, где центральный элемент представляет собой тонко нарезанные пластины-слайсы из цельного кремниевого «бруска».

Весь покрытый пленками

Лаборатории экспериментируют с разными соединениями, каждое со своими преимуществами и недостатками. Получая превосходный результат по одним параметрам, исследователи неизбежно проигрывают по другим, и этот бесконечный процесс борьбы за техническое превосходство при сохранении экономической целесообразности похож на мировую гонку — кто быстрее и дешевле придумает оптимальное решение. Сейчас основная ставка в этой гонке — на гетероструктуры. Они относятся к подложечным устройствам, поскольку в них в качестве подложки используется пластина монокристаллического кремния. Она покрыта с обеих сторон множественными пленками из разных материалов, у каждого из которых своя функция. Обычно с обеих сторон монокристалла тонкие пленки из аморфного кремния. Кристаллический и аморфный кремний — это два материала с различной структурой, отсюда и термин «гетеро».

«Счет в индустрии в терминах эффективности идет на единицы и даже на десятые доли процента. В качестве примера — увеличение средней эффективности солнечной панели стандартного размера с 15% до 20% привел к росту ее номинальной мощности с 250 Вт до 370 Вт, то есть в полтора раза»,— объяснил кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН Александр Замчий взаимосвязь «небольших» побед по увеличению КПД солнечного элемента с революционными практическими результатами.

Александр работал над повышением эффективности солнечных элементов в Институте энергетических исследований исследовательского центра Юлиха в Германии в рамках стажировки по стипендии DAAD в составе большой международной группы. Работа, опубликованная в NatureEnergy, выполнена с коллегами из Нидерландов, России, Китая и Эквадора. Исследователям удалось выяснить, что слои из карбида и диоксида кремния, используемые в качестве лицевой пленки-контакта для солнечных элементов из монокристаллического кремния, могут сочетать исправление абсолютно большей части структурных дефектов, которые снижают проводимость поверхности кремниевой пластины и обеспечивают высокую оптическую прозрачность.

Прозрачнее невидимого

Пластина кремния толщиной 200 микрон (производители стараются сделать потоньше, чтобы снизить себестоимость) — это моноструктура, в которой происходит поглощение фотонов (частиц света) и рождение носителей заряда. Пока промышленность (в основном китайская) улучшает качественные характеристики серийной продукции, ведущие лаборатории мира заняты экспериментами с совершенно новыми подходами к архитектуре солнечных элементов. Три главных параметра, за которые ведется упорная борьба,— прозрачность, проводимость и пассивация лицевых тонкопленочных покрытий. Ученые подбирают сочетания материалов, покрывая ими пластину монокристалла кремния с разных сторон.

Например, за счет пленок полупроводника с обеих сторон кристалла ученые научились корректировать дефекты на поверхности кристалла кремния, где в кристаллической решетке часто не хватает атома кремния, что затрудняет протекание тока. Пленочные покрытия из различных полупроводниковых соединений прекрасно решают эту проблему — физики называют пассивацией эффект «коррекции» проводимости монокристалла с помощью пленок. Для пассивации на лицевой (верхней) стороне панели солнечного элемента исследователи использовали вместо традиционного аморфного кремния пленку из диоксида и двухслойного карбида кремния, где один слой — с высоким содержанием водорода (гидрогенизированный). Тонкий слой (1,5 нм) из диоксида кремния (стекло) отлично пассивирует контакты. Невидимая глазу пленка диоксида — это вынужденная мера, поскольку толстое стекло не проводит электричество.

Водород в слое карбида кремния выполняет функцию пассивации или связывания, то есть «ремонтирует» оборванные связи для протекания тока. Конечно, не так хорошо, как с этим справляется аморфный кремний, но в отличие от него карбидная пленка имеет еще и высокую прозрачность и проводимость. Однако водородсодержащий слой карбидной пленки не обладает требуемой электропроводимостью и прозрачностью. Для решения этой проблемы ученые сделали двухслойную структуру карбидно-кремниевой пленки. Одна, совсем тоненькая (3 нм), отвечает за хорошую пассивацию, другая (25 нм) — за сверхвысокую прозрачность и отличную электропроводимость. Для этого при выращивании слоя пленки температуру металлической нити (активатора газовой смеси, из которой осаждается пленка) поднимают с 1775 до 2000 градусов, и в итоге получается единая двухслойная структура со всеми необходимыми свойствами.

Для человеческого глаза все покрытия пластины кремния кажутся прозрачными. Но в оптике прозрачное прозрачному рознь. Чем больше фотонов от солнечного света попадет на пластину, тем больше электронов побегут по ее электродам и тем выше КПД солнечного элемента. Итак, прозрачность обеспечила максимальный захват энергии, а пассивация помогла току не оборваться и по электродам выйти из солнечного элемента без потерь.

Доля рынка устройств на основе пассивирующего контакта сегодня составляет единицы процентов, но, по прогнозу экспертов, к концу десятилетия возрастет до 20% и более. В нашей стране производством солнечных батарей занимается компания «Хевел», которая в 2009 году в Новочебоксарске запустила завод по выпуску фотоэлектрических модулей на основе гетероструктурной технологии. В 2020 году мощность завода увеличилась с 260МВт  до 340 МВт солнечных панелей в год, что примерно равно текущей совокупной мощности всех солнечных батарей Оренбургской области. Солнечные панели этого производителя покрывают обширные территории Республики Алтай, Бурятии, Башкирии, Калмыкии, Саратовской и Астраханской областей, а также Адыгеи и Казахстана. В конце 2021 года солнечная электростанция мощностью 30 МВт была открыта в Омской области, а в 2022 году планируется построить еще две солнечные электростанции, Читинскую и Черновскую, по 35 МВт в Забайкалье.

Борьба за каждый электрон

Новые прозрачные пассивирующие пленки-контакты из карбида и диоксида кремния, покрывающие солнечные элементы с фронтальной стороны, повысили КПД солнечной батареи до 24%. На графиках в статье видно, что в определенных диапазонах энергии, поступающей на солнечный элемент, уровень прозрачности пленки из карбида кремния в десять раз превышает параметры пленок из аморфного кремния, то есть при одинаковой толщине пленки она пропустит в десять раз больше солнечного света, который преобразуется в электрическую энергию. Это не повысит КПД в десять раз, разумеется, поскольку КПД складывается не только из прозрачности, но еще из пассивации и проводимости. Меняя один параметр, к сожалению, нельзя зафиксировать все остальные. У пленок из аморфного кремния пассивация выше, а с прозрачностью не очень хорошо, поэтому этот слой размещен снизу пластины.

За последние полгода со времени выхода статьи в NatureEnergy ученые провели целый ряд расчетов с различными покрытиями, пытаясь не потерять прозрачность и увеличить пассивацию пленки из карбида кремния. Проанализировав все результаты своих экспериментов, они создали целую «дорожную карту», согласно которой у них есть все шансы гарантированно повысить КПД солнечных элементов еще на 1% в ближайшие полтора года, то есть довести его до 25%.

Поверх уже имеющихся пленок ученые нанесли антиотражающие антибликовые покрытия из фторида магния, стараясь, чтобы еще меньше фотонов отразилось от поверхности солнечного элемента.

Помимо увеличения многослойности авторы работы приняли решение сократить занимаемую площадь мельчайших металлических электродов, густая сеть из которых покрывает солнечный элемент, разделяя его на узенькие сегменты. Снизу солнечного элемента электрод выглядит как сплошная серебряная пленка из термопасты, которую наносят методом трафаретной печати, раскаляя ее до 200 градусов. Тем же методом поверх всей тонкопленочной структуры наносят узенькие серебряные дорожки. Авторы статьи посчитали, что дорожки существенно затеняют панель, занимая слишком много «места под солнцем».

Оптимизировав процесс металлизации, они вдвое сократят ширину проводящих серебряных контактов (от 60 до 30 микрон) и тем самым еще немного повысят КПД.

Мария Роговая

Солнце на дне океана

Проект стоимостью свыше $22 млрд предусматривает прокладку кабеля длиной 4,2 тыс. км по дну Индийского океана. Через этот кабель энергия, выработанная на солнечных станциях в Австралии, будет передаваться в Сингапур. Преодолено очередное бюрократическое препятствие на пути этого кабеля: Индонезия выдала разрешение на работу в ее территориальных водах.

Северные территории Австралии — это бескрайние просторы и жаркое солнце; в Сингапуре места мало, но ему хотелось бы перевести энергоснабжение на возобновляемые источники. Эти две страны вскоре смогут объединиться в одном из крупнейших и самых амбициозных проектов в области возобновляемых источников энергии из когда-либо предпринимавшихся.

Проект называется PowerLink, ведет его австралийская компания Sun Cable, она собирается создать гигантский энергетический парк в районе Пауэлл-Крик. Солнечные батареи займут 12 тыс. га засушливых земель примерно в 800 км к югу от города Дарвина — это одно из самых солнечных мест на Земле.

Эта солнечная станция будет на пике вырабатывать 17–20 ГВт энергии, которую можно будет накопить в аккумуляторах емкостью 36–42 ГВт.

Станция Пауэлл-Крик будет почти в десять раз больше, чем нынешний рекордсмен — солнечный парк Бхадия в Индии с мощностью всего 2,245 ГВт. А емкость будущих аккумуляторов превышает предыдущий рекордный проект более чем в 30 раз!

Австралия явно мотивирована огромным успехом гигантской батареи Tesla емкостью 150 МВт, построенной в Южной Австралии в 2017 году. Соседний штат Виктория объявил, что в конце 2021 года начнет работать установка емкостью 300 МВт. Следом штат Новый Южный Уэльс анонсировал строительство самой большой батареи — 1,2 ГВт. Но все эти аккумуляторы выглядят гномиками в сравнении с PowerLink.

Высоковольтный кабель с солнечной энергией будет удовлетворять 15% всей потребности Сингапура в электричестве. Кроме того, солнечная станция будет снабжать светом и город Дарвин, через который пройдет электропередача.

Ожидается, что в эксплуатацию кабель будет введен в 2028 году. Пока же Дэвид Гриффин, гендиректор Sun Cable, поблагодарил индонезийское руководство: «Одобрение проекта приближает нас к началу новой эпохи, когда начнутся генерация и передача доступной, управляемой возобновляемой энергии в гигантских количествах».

Это не первая, но, видимо, наиболее продвинутая идея транснациональных поставок энергии из возобновляемых источников. В частности, известны проекты генерации солнечной энергии в Северной Африке с передачей ее в Южную Европу, а также в Монголии с передачей в Японию и Южную Корею.

Солнечные батареи, солнечные панели — Энергия солнца Юг, Краснодар

ТОВАР ДНЯ

РАСПРОДАЖА

Посмотреть все

Акция!

гибридный инвертор Axpert MAX

К товару

-10% Готовь тепловой насос летом! Грандиозная распродажа тепловых насосов -5% Скидки постоянным клиентам при регистрации в личном кабинете -5% на монтаж Солнечные электростанции любой мощности «под ключ»

Комплекты солнечных электростанций

Солнечные панели

Инверторы

Контроллеры заряда

Аккумуляторы

Солнечные водонагреватели

Солнечные коллекторы

Гелиосистемы

Баки косвенного нагрева

Тепловые насосы

Самое популярное

Товар

Параметры

Цена

Кол-во

Купить

Новые поступления

Товар

Параметры

Цена

Кол-во

Купить

Скидка

Товар

Параметры

Цена

Кол-во

Купить

Скидка 20 % на инвертор SOFAR 1600TL-G3

Всего за

33750

₽

К товару

СОЛНЕЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

от

35250

р.

К товару

AXPERT VM II-3000-24

за

48000

р.

К товару

Скидка 10% на тепловой насос

К товарам

Мы предлагаем качественное оборудование, из первых рук, для генерации в электрическую и тепловую энергию посредством:

• Солнечных панелей с гарантированным положительным толерансом мощности(заявленная мощность) от 0 до +5%! На каждой ячейке по девять токосъемных шин!

• Российских тепловых насосов «вода-вода» с отличными техническими характеристиками СОР=6

• Аккумуляторов различной емкости Тяговые, AGM, GEL, Литий-Железо-Фосфат (LiFePO4)!

• Инверторов автономных, гибридных, сетевых, ИБП

• Контроллеров с набором различных функций для реализации поставленной задачи, возлагаемой на ту или иную систему

• Солнечных коллекторов повышенной мощности с технологией Heat Pipe из ударопрочного боросиликатного стекла и трехслойного покрытия: ALN-AIN-SS/Cu

• Солнечных водонагревателей для сезонного и круглогодичного горячего водоснабжения

• Большое количество периферийных комплектующих для систем электрификации и теплоснабжения

Наша команда профессионалов, имея огромный опыт и индивидуальный подход к каждому объекту, произведет установку, запуск и наладку системы в кратчайшие сроки, предлагаемое оборудование у нас В НАЛИЧИИ- Мы не заставим Вас ждать!

Большой опыт работы

Только качественное оборудование, гарантия

Система скидок постоянным клиентам

Доставка по РФ любым способом

Что не так с солнечной энергетикой

Что не так с солнечной энергетикой | Большие Идеи Тренды
Статья, опубликованная в журнале «Гарвард Бизнес Ревью Россия»

Аталай Атасу , Люк Ван Вассенхов , Серасу Дюран

Фото: HollenderX2/Getty Images

Солнечная энергетика переживает солнечные времена. В США количество установок солнечных панелей вернулось на допандемический уровень, и аналитики прогнозируют, что общая мощность установок превысит 19 ГВт, в то время как в конце 2019 года этот показатель равнялся 13 ГВт. По данным отраслевых исследований, в течение следующих 10 лет общий объем мощности установок может вырасти в четыре раза. И это без учета возможного влияния новых норм и стимулов, вводимых администрацией Байдена, выступающей за зеленые инициативы.

Устойчивость отрасли во время пандемии в значительной степени обусловлена налоговым кредитом на инвестиции в солнечную энергетику, который покрывает 26% расходов, связанных с солнечной энергией, для всех бытовых и коммерческих потребителей (что составляет чуть менее 30% в период за 2006—2019 год). После 2023 года налоговая льгота снизится до 10% для коммерческих установщиков и больше не будет действовать для покупателей жилья. Таким образом, в ближайшие месяцы продажи солнечных панелей, вероятно, вырастут еще больше, поскольку покупатели будут гнаться за скидкой, пока она еще есть.

Налоговые субсидии не единственная причина солнечного бума. Эффективность конверсии панелей росла на целых 0,5% каждый год в течение 10 последних лет, и это несмотря на то, что производственные затраты (а следовательно, и цены) резко упали в результате нескольких волн инноваций, в основном запущенных доминирующими в отрасли китайскими производителями. Для конечных потребителей это означает намного меньшие первоначальные вложения в пересчете на киловатт генерируемой мощности.

Все это прекрасные новости не только для отрасли, но и для всех, кто осознает необходимость перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии во имя будущего нашей планеты. Однако есть серьезная загвоздка, о которой мало кто упоминает.

Панели, панели, везде панели

Экономические инициативы подгоняются под то, чтобы побуждать клиентов быстрее менять существующие панели на более новые, дешевые и эффективные образцы. В отрасли, где решения в сфере переработки и вторичного использования остаются глубоко неадекватными, огромный объем выброшенных панелей вскоре создаст риск разрушительного масштаба.

Разумеется, информацию об этом не получишь из официальных отраслевых и государственных источников. По официальным прогнозам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (International Renewable Energy Agency, или IRENA), «к началу 2030-х годов ожидается ежегодное накопление большого количества отходов», их объем к 2050-му может составить 78 млн тонн. Масштабы, конечно, впечатляют. Но поскольку у нас есть столько лет на подготовку, в документе это преподносится как возможность повторного использования ценных материалов на миллиард долларов, а не как страшная угроза. Угроза скрывается в том, что прогнозы IRENA основаны на предположении, что клиенты не будут менять свои панели в течение всего 30-летнего цикла. Они не берут в расчет вероятность повсеместной замены панелей на ранней стадии использования.

В нашем исследовании мы учли этот фактор. Используя реальные данные по США, мы смоделировали инициативы, влияющие на решения потребителей о замене панелей при различных сценариях. Мы предположили, что при принятии решения о замене панелей особенно важны три переменные: цена установки, уровень компенсации (то есть текущая ставка по солнечной энергии, продаваемой в сеть) и модульная эффективность. Если стоимость замены достаточно низка, а эффективность и уровень компенсации достаточно высоки, мы полагаем, что рациональные потребители осуществят замену независимо от того, прослужили ли их текущие панели положенные 30 лет или еще нет.

В качестве примера рассмотрим гипотетического потребителя (назовем ее г-жа Браун), проживающего в Калифорнии и установившего солнечные панели в своем доме в 2011 году. Теоретически она могла бы пользоваться этими панелями 30 лет, то есть до 2041-го. На момент установки общая стоимость панелей составила $40,8 тыс. , 30% которых подлежали налоговому вычету благодаря налоговой льготе для инвестиций в солнечную энергетику. В 2011 году г-жа Браун могла ожидать, что за год ее установка произведет 12 тыс. КВт энергии, что эквивалентно объему электроэнергии примерно на $2,1 тыс. Каждый следующий год эффективность панелей должна прогнозируемо снижаться примерно на один процент из-за деградации модуля.

А теперь представьте, что в 2026 году, на полпути жизненного цикла оборудования, г-жа Браун возвращается к размышлениям о солнечной установке. Она слышала, что панели последнего поколения дешевле и эффективнее, и, проведя собственное исследование, она делает вывод, что это действительно так. Исходя из текущих прогнозов, к 2026 году г-жа Браун обнаружит, что расходы, связанные с покупкой и установкой солнечных панелей, упали на 70% по сравнению с 2011-м. Более того, панели нового поколения будут приносить $2,8 тыс. годового дохода, что на $700 больше, чем ее текущая установка в первый год использования. Получается, что, если модернизировать панели сейчас, а не через 15 лет, то чистая приведенная стоимость (NPV) солнечной установки вырастет более чем на $3 тыс. по покупательной способности доллара на 2011 год. Если г-жа Браун — рациональный потребитель, то она выберет вариант с ранней заменой. А если бы она была особенно прозорлива в денежных вопросах, то пришла к такому решению еще раньше: наши расчеты для сценария г-жи Браун показывают, что NPV замены превысит NPV сохранения текущих панелей в 2021 году.

Волна солнечного мусора

Согласно нашему исследованию, как показано на этом графике, кумулятивный уровень отходов вырастет быстрее и резче, чем предполагает большинство аналитиков. Зеленая линия «без отказов» отражает утилизацию панелей при условии, что за 30-летний жизненный цикл изделие не выйдет из строя; голубая линия отражает прогноз Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), который предполагает некоторое количество замен на более ранних этапах жизненного цикла; а красная линия отражает прогнозы по отходам, сделанные в результате нашего исследования.

Если панели будут заменяться на ранних стадиях жизненного цикла, как предсказывает наша модель, то за четыре года объем отходов может оказаться в 50 раз больше, чем прогнозируют в IRENA. Эта цифра соответствует примерно 315 тыс. метрических тонн отходов, исходя из оценки соотношения массы к мощности на уровне 90 тонн/МВт.

Как бы ни тревожили эти данные, они не могут в полной мере отразить масштабы кризиса, поскольку наш анализ ограничивается лишь установками на жилых домах. Если добавить к рассмотрению панели, установленные в коммерческом и промышленном секторах, объем замен может быть намного, намного больше.

Во что обойдется солнечный мусор

Имеющиеся у отрасли мощности по переработке и вторичному использованию ресурсов не предполагают такого наплыва отходов, который может случиться в будущем. Объем финансового стимулирования инвестиций в переработку вторичного сырья солнечной энергетики сложно назвать высоким. Несмотря на то что панели содержат небольшое количество таких ценных материалов, как серебро, по большей части они делаются из стекла — очень дешевого материала. Долгий срок службы солнечных панелей также сдерживает инновации в этой области.

советуем прочитать

Маркетинг через кожу: как тело реагирует на вирусную рекламу

Джейкоб Джонс,  Келси Либерт,  Мэттью Гиллеспи

Упраздните бюрократию в своей команде

Крис Фуссел

Собеседование: когда лучше всего упомянуть об отпускных планах

Джон Лис

Битва за истину

Синан Арал

Войдите на сайт, чтобы читать полную версию статьи

советуем прочитать

Об инертности мышления — в жизни и в бизнесе

BrandMaker-Russia развитию по директор,  Воробьев Александр

Гендиректор Valentino: «Мы совершили бренд-революцию»

Александр Губский / «Ведомости»

Как убедить, не убеждая: три приема, которые помогут во время пандемии и не только

Джона Бергер

Шесть искусств для бизнеса

Евгения Чернозатонская

Могут ли солнечные батареи работать без солнечного света? Давайте узнаем

«Могут ли солнечные панели работать без прямого солнечного света или с искусственным светом?»

«Солнечные батареи работают ночью или в пасмурные дни?»  – или 

«Солнечные панели работают в тени?»

Это общие вопросы, которые возникают, когда речь идет о солнечных батареях.

Это потому, что большинство людей знают о том, что способность солнечных батарей производить электричество заключается только в улавливании солнечного света.

Мы можем использовать произведенную электроэнергию для удовлетворения наших повседневных потребностей в энергии, включая охлаждение, нагрев воды и работу других бытовых приборов.

В этом посте мы найдем ответы на вопросы, с которых мы начали, в самом начале.

Солнечные батареи работают без солнечного света или ночью?

Ответ на первый вопрос: да; солнечные панели могут работать без прямого солнечного света.

Дело в том, что солнечные панели используют энергию дневного света для производства электричества, и им не нужен прямой солнечный свет для работы. Удивительный ответ, не так ли?

Дело в том, что фотоны естественного дневного света преобразуются солнечными панелями в электричество. Вот почему тепло от Солнца не полностью влияет на производство электроэнергии.

Как правило, солнечные панели состоят из таких материалов, как кремний, который создает электрический ток при контакте с естественным дневным светом. Затем этот ток используется в качестве стандартного электричества на объектах.

Тогда как насчет ночи? Работают ли солнечные панели ночью, когда нет естественного дневного света?

Ответ на этот вопрос тоже «да».

Это возможно двумя способами — первый — это чистый учет, а второй — технология накопления солнечной энергии, которая позволяет солнечным панелям получать доступ к электричеству ночью, когда солнечные панели находятся в относительно пассивном состоянии.

Во время бездействия производства солнечной электроэнергии панели могут быть подключены к электрической сети или аккумулятору. В результате солнечные панели обеспечивают устойчивое энергетическое решение 24×7.

Работают ли солнечные батареи в пасмурные дни?

Солнечные батареи могут работать даже в пасмурные дни. Однако панели не производят столько электричества, сколько при солнечном свете.

В очень пасмурные дни солнечные панели производят 10% того, что они обычно производят днем ​​при солнечном свете.

С другой стороны, важно знать, что если погода слишком жаркая, мощность солнечных панелей по производству электроэнергии падает на 10-25%.

Было замечено, что выходная мощность большинства солнечных панелей снижается, если погода очень жаркая, особенно когда температура панелей превышает 25°C. По этой причине в спецификациях солнечных панелей указывается 25°C как оптимальная температура для выработки солнечной энергии.

Это означает, что общее представление о том, что солнечные панели плохо работают при более низких температурах, неверно. Например, большинство из нас может подумать, что сухие пустынные регионы идеальны для производства солнечной энергии, а облачные местности не подходят для той же цели, что не соответствует действительности.

На самом деле, солнечные панели лучше работают при более низких температурах, так что выход электроэнергии довольно значителен. Причина в том, что туман и облака уменьшают воздействие прямых солнечных лучей, и, таким образом, тепло остается в пределах безопасной температуры.

Использование солнечной системы в жилых домах в этих регионах может сэкономить семье около 1500 долларов США в год на счетах за коммунальные услуги.

Идеальным примером может служить американский город Бостон, где температура в основном ниже. Тем не менее, солнечные панели работают эффективно и значительно экономят на счетах за электроэнергию.

Инновационные технологии, благодаря которым солнечные элементы работают в пасмурную погоду

Ученые из Университета Британской Колумбии разработали устойчивый и экономичный метод изготовления солнечных элементов с использованием определенного типа бактерий, способных преобразовывать свет в энергию!

Эти солнечные батареи на бактериях могут работать даже в пасмурную погоду.

Первоначальные эксперименты показали, что солнечные элементы могут эффективно работать как при тусклом, так и при ярком свете. Кроме того, эти клетки могут генерировать ток, который сильнее любого подобного события, зарегистрированного в прошлом.

Эта уникальная технология идеально подходит для использования в таких регионах, как Северная Европа и Канада, где обычно пасмурная и холодная погода. Другие среды, в том числе глубоководные и шахты, также могут быть рассмотрены для реализации.

Это новшество, возможно, сделало большой шаг к более широкому внедрению солнечной энергии в таких областях, как Британская Колумбия, где облачное небо является обычным явлением.

Еще одна инновационная технология была разработана учеными Китая. Они создали солнечные панели с графеновым покрытием, которые могут производить электричество из капель дождя.

Чтобы сделать эти солнечные панели, китайские ученые нанесли тонкий слой графена, чтобы панели могли получать энергию от дождя.

Капли дождя содержат такие природные элементы, как соль, которая расщепляется на формы ионов: аммоний, кальций и натрий. Ионы вместе с графеном и водой составляют подходящую комбинацию для выработки электроэнергии.

Тонкие слои, которые используют ученые, имеют разницу между собой, и эта разница достаточно сильна, чтобы генерировать электричество.

По мнению ученых, эта новая технология может привести к крупному прорыву в разработке передовых всепогодных солнечных элементов.

Статья по теме: 10 главных технологических прорывов в солнечной промышленности 2019

Как солнечные батареи работают в других погодных условиях?

Снег

Будут ли солнечные панели работать, когда идет снегопад, а на улице очень холодно? Это еще один важный вопрос, который может возникнуть у потребителей.

В частности, после сильных снегопадов снег может скапливаться на солнечных панелях и блокировать их.

Верно. Однако даже после сбора снег обычно тает довольно быстро, так как панели обращены к солнцу.

Гроза/молния

Солнечные батареи являются электрическими устройствами и могут быть подвержены риску поражения высоковольтной молнией.

В этом случае установщик солнечных батарей должен убедиться, что солнечная система правильно заземлена, чтобы предотвратить скачки напряжения.

Может потребоваться дополнительная защита, и модернизация панелей системой молниезащиты может оказаться мудрым решением.

Град

В наши дни солнечные панели были улучшены, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды, такие как град.

Компании, производящие солнечные панели, часто проводят испытания на выносливость, чтобы проверить, смогут ли панели выдержать град со скоростью около 70 миль в час. Также проводятся испытания, чтобы посмотреть, как панели реагируют на механическое воздействие града.

Сильный ветер

Сильный ветер является серьезной проблемой для потребителей. Например, в нескольких городах США в течение всего года наблюдается сильный ветер и штормовая погода.

Производители солнечных батарей заверяют потребителей в безопасности солнечных панелей в таких условиях.

В наши дни производители солнечных батарей должны получить сертификат, подтверждающий, что их солнечные панели могут выдерживать скорость ветра до 140 миль в час, что эквивалентно урагану 4-й категории.

Чтобы противостоять суровому ветру, исследователи разработали инновационные продукты, такие как Солнечный цветок (или Smartflower).

Днем, когда солнечные цветы работают, их датчики постоянно следят за скоростью ветра. Если скорость ветра превышает 54 км/ч, солнечные цветы автоматически складываются в безопасное положение, чтобы избежать повреждений.

Если скорость ветра превышает 63 км/ч и более, солнечные цветы занимают второстепенную позицию безопасности, полностью складывая свои лепесткообразные панели.

Однако датчики продолжают работать, и когда скорость ветра падает ниже опасного уровня, системы снова разворачиваются и начинают производить электричество.

Все ли солнечные панели одинаково эффективны при отсутствии солнечного света?

Ответ: «Нет». Все солнечные панели работают лучше всего при оптимальном уровне солнечного света. Это означает, когда состояние не слишком жаркое или холодное.

В таких регионах, как Европа и Северная Америка, лето — идеальное время года для лучшего солнечного света. Однако, как обсуждалось ранее, солнечные батареи работают и зимой, даже с меньшей эффективностью.

Способность солнечных панелей улавливать солнечный свет зависит от их размера и мощности.

Меньшим солнечным панелям требуется больше времени для захвата и выработки солнечной энергии. Поэтому для эффективной работы требуется установка большего количества агрегатов.

С другой стороны, для захвата того же количества солнечного света и производства электроэнергии требуются более крупные солнечные панели в меньшем количестве.

Эффективность солнечных батарей также зависит от типа солнечных батарей. Например, три типа солнечных панелей, аморфные, поликристаллические, монокристаллические, имеют разную эффективность.

Аморфным солнечным панелям требуется очень мало света для производства солнечной энергии, и они могут работать даже в затененных местах. Однако эти панели довольно неэффективны по сравнению с моно- и поликристаллическими панелями, и их требуется большее количество для обеспечения той же энергии.

Поликристаллические солнечные панели более эффективны, чем аморфные панели, и могут хорошо работать в изменчивых погодных условиях. Хотя уровень эффективности этих панелей намного ниже, чем у поликристаллических панелей.

Монокристаллические солнечные панели являются наиболее эффективными. Они могут генерировать максимальную энергию из минимального пространства и имеют самый долгий срок службы. Однако эти панели плохо работают в пасмурных или тенистых условиях.

Статья по теме: Двусторонние солнечные панели: большое повышение эффективности солнечной технологии

Прежде чем мы пойдем

Подводя итог, все сводится к тому, что солнечные панели не работают наилучшим образом, когда облака блокируют солнце, и они не будут генерировать такое же количество электроэнергии ночью. Тем не менее, панели по-прежнему будут функциональными и работать, хотя и с меньшей эффективностью.

Все солнечные панели работают на оптимальном уровне в открытых южных местах, куда попадают прямые солнечные лучи. Таким образом, миф о том, что солнечные панели полностью не работают в пасмурные или дождливые дни, а также в ночное время, вовсе не соответствует действительности.

Итак, в следующий раз, когда кто-то будет говорить на эту тему, расскажите ему эти факты. Установщикам солнечных батарей важно знать эти факты, чтобы они могли предоставить своим клиентам правильную информацию.

Сумит Чакрабарти

С самого начала Сумит глубоко беспокоился о климатическом кризисе и всегда чувствовал себя обиженным, видя, как вмешательство человека нарушает экологический баланс. Он на 100% уверен, что солнечная энергия — недостающая головоломка для нашего перехода на энергию, и мы должны приложить все усилия, чтобы внедрить это энергетическое решение во всем мире. Если вы хотите опубликовать свои статьи в журнале SolarFeeds, нажмите здесь.

Этим солнечным панелям не нужно солнце для производства энергии

Этим солнечным панелям не нужно солнце для производства энергии

News

Impact

Podcasts

Video

Innovation Festival 360

Subscribe

Help Center

fastco works

• AWS

• Deloitte

• Dept

• Elevate Prize

• EY

• IBM

• Klarna

• Visa

• FastCo Works

  Удостоенная наград команда журналистов, дизайнеров и видеооператоров, которые рассказывают истории брендов через призму Fast Company

Исполнительный совет FC

коллекции

• Быстрое правительство

  Будущее инноваций и технологий в правительстве для общего блага Влияние

• Самые творческие люди

  Лидеры, творчески формирующие будущее бизнеса

• Идеи, меняющие мир

  New workplaces, new food sources, new medicine—even an entirely new economic system

• Innovation By Design

  Celebrating the best ideas in business

Newsletter

Events

• Innovation Festival

Курсы и обучениеРекламаТекущий выпуск

ПОДПИСАТЬСЯ

Следуйте за нами:

Нейт Берг 3 минуты Прочитано

Когда дело доходит до возобновляемых источников энергии, солнечные батареи великолепны. Их эффективность повысилась, а их стоимость снизилась до такой степени, что стало бы возможным перевести каждый дом в США на солнечную энергию и сэкономить при этом деньги.

Но затем надвигаются тучи. Непостоянство неба было одной из главных проблем для этого ценного возобновляемого источника энергии. Хотя мы не можем контролировать облачный покров, новое изобретение нашло способ обойти непостоянство солнечной энергии, собирая невидимый ультрафиолетовый свет, который присутствует независимо от погоды. Вскоре он может превратить окна и стены зданий в новый богатый источник электричества.

Carvey Ehren Maigue [Фото: предоставлено Фондом Джеймса Дайсона] Концепция называется AuREUS (от Aurora Renewable Energy and UV Sequestration) и была изобретена Карви Эреном Мэйгом, студентом-электротехником с Филиппин. Он включает в себя комбинацию органических люминесцентных частиц, которые поглощают ультрафиолетовый свет и преобразуют его в видимый свет, и солнечную пленку, которая затем преобразует этот видимый свет в энергию. «Это похоже на то, как мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ», — говорит Майг. «Он поглощает ультрафиолетовый свет, а затем через некоторое время излучает его в виде видимого света».

Произведенная в виде смолы, аналогичной той, которая используется в пуленепробиваемом стекле, эта технология сбора света может использоваться для создания окон, стен или любой другой части экстерьера здания, развивая традиционную солнечную батарею на крыше. Изобретение недавно было выбрано победителем первой премии Джеймса Дайсона в области устойчивого развития с призом в размере 35 000 долларов.

Maigue разработал AuREUS, превратив отходы фруктов и овощей в люминесцентный материал, который может преобразовывать ультрафиолетовый свет. Смешав его со смолой и покрыв солнечной пленкой, он создал стеклоподобные панели, которые могут производить удивительное количество электричества. Его прототипом является единая панель размером 3 на 2 фута, которую он установил на окне в своей квартире. Тестовая панель светло-зеленого оттенка, но прозрачная, может генерировать мощность, достаточную для зарядки двух телефонов в день. По его словам, в увеличенном масштабе эти панели могли бы позволить зданиям производить всю собственную электроэнергию.

[Фото предоставлено Фондом Джеймса Дайсона] Мэйг говорит, что гибкость материала позволит дизайнерам интегрировать формы, создающие электричество, практически в любой дизайн. «Мы можем создавать изогнутые панели, более сложные формы для стен или дизайн, который они хотят, без потери эффективности», — говорит он. «Это один из способов, которым мы можем позволить архитекторам и инженерам больше выражать себя и быть более артистичными».

Проект был выбран для награждения Джеймсом Дайсоном, маститым изобретателем и одним из самых творческих людей Fast Company и группа инженеров. По словам Тома Кроуфорда, глобального директора Dyson по устойчивому развитию и одного из судей, AuREUS выделился среди примерно 1800 участников, потому что у него есть такой явный коммерческий потенциал для решения глобальной проблемы. «Я думаю, что это изменит правила игры в отрасли», — говорит Кроуфорд. «Я ожидаю, что солнечные компании будут стучать в его дверь».

Мэйг говорит, что следующим шагом будет создание пилотного проекта по использованию панелей в большем масштабе. Первая масштабная установка будет установлена ​​в небольшой медицинской клинике на отдаленном острове Джомалиг, в четырех часах езды на лодке от материковой части Филиппин. Один из друзей Мэйг — врач на острове, и клиника часто остается без электричества во время штормов. «Это позволит критически важным инфраструктурам, таким как клиники, работать, даже если в сети острова нет электричества», — говорит Мэйг.

Он также надеется, что эту технологию можно будет использовать в более широком спектре продуктов. Смолу можно использовать, например, в нитях, и Мейг говорит, что есть возможность использовать ее для создания тканей, генерирующих энергию. Он считает, что использование солнечной энергии от крупных солнечных ферм и массивов на крышах и размещение ее в окнах, на стенах или даже в одежде людей может помочь большему количеству людей понять потенциал возобновляемых источников энергии.

«Если мы сможем демократизировать возобновляемую энергию, мы сможем приблизить ее к людям как физически, так и психологически», — говорит Майг. «Это дало бы им ощущение доступа к нему, что они ближе к нему, что им не обязательно быть крупными учреждениями, способными собирать солнечную энергию с помощью своих крыш».

Tech

Tech

Метавселенная «действительно опасна», когда речь идет о конфиденциальности, говорит адвокат Джей Эдельсон

Tech

Вот почему инвесторы сохраняют оптимизм в отношении технологии Web3

Tech

18 вещей, которые нужно знать перед покупкой складного телефона Samsung

Новости

Новости

Индекс Доу-Джонса упал до самого низкого уровня с 2020 года, поскольку страхи перед рецессией растут

Новости

Курица NyQuil в стороне, неправильное использование продуктов может породить инновации в продуктах

Новости

Будет ли нехватка пива? Недостаток углекислого газа подвергает пивоваров риску

Совместный дизайн

Совместный дизайн

Как инвалидность влияет на улучшение продуктов и организаций

Совместный дизайн

Может ли реклама Heineken 2017 года действительно стать ключом к снижению партийной враждебности?

Co. Design

Это дерево владеет собой и борется за свое выживание

Work Life

Work Life

Это следующая крупная ставка Amazon

Work Life

Как попросить своего босса о более значимой работе

Work Life

The невысказанная причина, по которой женщины уходят с работы

Нужен ли солнечный свет для работы солнечных панелей?

Во многих случаях на солнечные панели не попадают прямые солнечные лучи. Они могут быть закрыты тенью от окружающих зданий или деревьев, отвернуты от солнца или просто затронуты погодными условиями, такими как облака, дождь или снег.

Что происходит, когда солнечные панели, также известные как фотоэлектрические (PV) модули, не получают прямого солнечного света? И какое значение вы должны придавать тени и погодным условиям, пытаясь решить, стоит ли вам приобретать солнечные батареи?

Мы ответим на оба эти вопроса в этом блоге.

На этой странице

… Показать больше

Нужны ли солнечным батареям прямые солнечные лучи?

Солнечные панели лучше всего работают под прямыми солнечными лучами, но могут работать и без них.

Солнечные панели производят электричество, используя комбинацию прямого и непрямого солнечного света в качестве входных данных. Обе формы солнечного света несут фотоны, которые солнечные панели преобразуют в электрический ток.

Если прямого солнечного света нет, солнечные панели будут производить электричество, используя только непрямой солнечный свет.

Однако при отсутствии прямого солнечного света производительность может снизиться. Это связано с тем, что солнечным панелям требуется 1000 Вт/м2 солнечного света для достижения максимальной мощности; столько солнечного света можно получить только при прямом солнечном свете.

Вы можете узнать больше о прямом солнечном свете (технически, «прямом солнечном излучении») и непрямом солнечном свете (или «рассеянном солнечном излучении») в этом ресурсе Министерства энергетики.

Работают ли солнечные панели в тени?

Да, солнечные батареи могут работать в тени, но они будут генерировать меньший электрический ток, чем в оптимальных условиях.

Точное воздействие затенения на вашу солнечную энергосистему зависит от следующих факторов:

• Продолжительность затенения : Чем дольше ваши солнечные панели находятся в тени, тем больше падение производства электроэнергии. Имейте в виду, что уровни солнечного света и тени будут меняться изо дня в день из-за постоянно меняющегося пути солнечных лучей.
• Технология, используемая в солнечных панелях : Новые солнечные панели, в которых используется технология половинчатых фотоэлектрических элементов, предназначены для уменьшения воздействия полутени. Однако это не относится к стандартным солнечным панелям (т. е. к тем, в которых не используются половинчатые фотоэлементы).
• Настройка инвертора : Если используется инвертор центральной цепочки, затенение одной панели снизит выходную мощность всей солнечной батареи. Напротив, в системах, использующих MLPE — микроинверторы или оптимизаторы мощности постоянного тока — затемнение на одной панели не влияет на другие панели и вызывает лишь небольшое снижение количества производимой энергии. (Разница между строковыми инверторами и MLPE объясняется здесь).

Если вы планируете установить солнечные панели, вам следует сначала определить, насколько тень будет на вашей крыше. Если вы ожидаете ограниченное или частичное затенение, сведите к минимуму потери на выходе, установив солнечные панели, в которых используются половинчатые солнечные элементы и которые подключены к MLPE. И если на вашей крыше густая тень, вы можете оценить, стоит ли вообще устанавливать там солнечные батареи.

Профессиональный установщик солнечных панелей может рассчитать, сколько тени будет получать конкретная секция крыши в течение года, а также помочь вам рассчитать мощность солнечной панели и период ее окупаемости на основе этого.

Погодные условия также могут влиять на доступность солнечного света

Погодные условия могут оказывать большое влияние на производство солнечных батарей. Облака, дождь и снег могут уменьшать как прямой, так и непрямой солнечный свет, препятствуя производству солнечной энергии.

Работают ли солнечные батареи в пасмурные дни?

Да, солнечные панели работают в пасмурные дни, но не так эффективно, как в солнечный день. Это потому, что облака блокируют часть солнечной энергии от попадания на землю (или, в данном случае, на вашу крышу).

В пасмурную погоду ваши солнечные панели будут производить от 10% до 60% своей обычной выходной мощности, в зависимости от толщины облачного покрова.

Работают ли солнечные батареи в дождь?

Дождь сам по себе не влияет на мощность солнечных батарей, но плотный облачный покров, сопровождающий дождь , влияет . Когда дождевые облака блокируют солнечный свет и затемняют небо, производительность системы снижается на 40–90 %.

Несмотря на это, несмотря на то, что осадки могут привести к краткосрочным потерям мощности, на самом деле они имеют положительный побочный эффект: они помогают очищать солнечные батареи. Если вы живете в пыльном климате, увеличение солнечной мощности от хорошего ливня может быть значительным.

Работают ли солнечные панели, когда идет снег?

Да, солнечные батареи вырабатывают энергию в снежных условиях, если снег не слишком сильный.

Солнечный свет может проходить сквозь легкую снежную пыль, поэтому ваша система солнечных батарей будет генерировать солнечную электроэнергию во время небольшого снегопада. А холодная погода на самом деле хороша для солнечных батарей, так как не дает им перегреваться и терять эффективность.

С другой стороны, сильное скопление снега блокирует солнечный свет и значительно снижает производство энергии. Хорошая новость заключается в том, что такая ситуация возникает редко: солнечные батареи отлично сбрасывают снег. Это потому, что они гладкие, нагреваются, поглощая тепло, и обычно устанавливаются под углом.

Министерство энергетики также отмечает, что, подобно дождю, снег эффективно очищает панели, так как тает.

Сколько солнечного света требуется солнечным панелям, чтобы быть экономичным?

Общее эмпирическое правило заключается в том, что в среднем четырех часов пикового солнечного света в день достаточно для того, чтобы система солнечной возобновляемой энергии окупилась.

Четыре пиковых часа равны 4000 ватт-часам совокупного солнечного излучения в течение дня. В этом блоге мы объясняем пиковые солнечные часы и цифры для каждого штата.

Однако количество солнечного света — не единственный фактор, который домовладельцы должны учитывать при оценке экономической эффективности солнечной энергии. Вы также захотите принять во внимание местные тарифы на коммунальные услуги и государственные льготы при расчете периода окупаемости.

Узнайте, какие налоговые льготы, скидки и поощрения для солнечной энергетики вам доступны здесь.

Чем выше местные тарифы на коммунальные услуги и чем лучше местные стимулы, тем выше потенциальная экономия от солнечной энергии. Фактически, эти факторы делают Массачусетс, который получает в среднем всего три пиковых солнечных часа в день, одним из лучших мест в стране для перехода на солнечную энергию с периодом окупаемости всего 3,2 года.

Основные выводы

• Хотя солнечные панели лучше всего работают под прямыми солнечными лучами, они все же могут производить солнечную энергию в тени, в пасмурную погоду, под дождем и во время снегопада. Производительность пострадает, но ненамного.
• Воздействие тени можно смягчить, используя полуэлементные солнечные панели и MLPE (микроинверторы и оптимизаторы мощности).
• Среднее количество солнечного света, которое вы получаете, является важным фактором при определении того, стоит ли вам использовать солнечные панели.
• Калькулятор SolarReviews может оценить мощность солнечной энергии на вашей крыше в зависимости от направления вашей крыши и солнечного света в вашем местоположении.

Можно ли заряжать солнечные панели без солнечного света?

Независимо от того, хотите ли вы уменьшить выбросы углекислого газа или сэкономить деньги на счетах за электроэнергию, использование солнечной энергии — отличный вариант. Солнечные батареи преобразуют свет и другие формы электромагнитного излучения в электричество. Но что делать, когда солнце садится? Может ли искусственный источник света заряжать солнечную батарею? В этой статье мы ответим на этот вопрос и дадим некоторое представление о том, как солнечные панели улавливают свет.

Могут ли солнечные панели заряжаться без солнечного света?

Это может стать неожиданностью, но технически да. Солнечные панели могут заряжаться другими формами видимого света, помимо солнечного света. Искусственное освещение, такое как люминесцентные лампы накаливания, можно использовать для зарядки солнечных элементов при условии, что свет достаточно сильный.

То, какой свет может быть преобразован в солнечную энергию, определяется определенным диапазоном длин волн света, которые присутствуют как при прямом солнечном, так и при искусственном освещении. Поэтому да, технически возможно заряжать солнечные батареи без солнечного света.

ОДНАКО (и я думаю, вы подозревали, что это произойдет), современная технология солнечных батарей не может эффективно преобразовывать искусственный свет в сколько-нибудь полезное количество электричества. Чтобы объяснить, почему нет, давайте посмотрим, как солнечные батареи улавливают свет.

Солнечные панели специально разработаны для улавливания солнечного света.

Когда свет попадает на фотогальванический (PV) элемент, также называемый солнечным элементом, этот свет может отражаться, поглощаться или проходить прямо через элемент.

Фотоэлемент состоит из полупроводникового материала. Когда полупроводник подвергается воздействию света, он поглощает энергию света и передает ее отрицательно заряженным частицам в материале, называемому электронами. Эта дополнительная энергия позволяет электронам течь через материал в виде электрического тока. Этот ток извлекается через проводящие металлические контакты — сеткообразные линии на солнечном элементе — и затем может использоваться для питания вашего дома.

Эффективность солнечной батареи определяется количеством энергии, которое она может извлечь из источника света. Это во многом зависит от характеристик света, таких как его интенсивность и длина волны. Более длинные волны имеют меньше энергии, а более короткие — больше.

Ширина запрещенной зоны фотоэлектрического полупроводника является ключевой характеристикой, определяющей, какие длины волн света он может поглощать и преобразовывать в энергию. Это приведет к ограниченному диапазону длин волн, при этом ячейка будет игнорировать более длинные и короткие длины волн. Если ширина запрещенной зоны полупроводника соответствует длинам волн света, падающего на фотоэлемент, он может эффективно использовать доступную энергию.

Солнечные элементы были специально разработаны для поглощения солнечного света. Стандартный кремниевый солнечный элемент реагирует на большую часть видимой части спектра солнечного света, примерно на половину инфракрасного света и часть ультрафиолетового света (но не на большую его часть, что делает УФ-излучение одним из наименее эффективных источников света для зарядки аккумулятора). солнечный свет с).

Высокоэффективные солнечные элементы

Для повышения эффективности солнечных элементов существуют многослойные конструкции, в которых кремний смешивается с примесями, каждая из которых имеет собственную кривую отклика. Верхний слой поглощает более короткие волны, а нижний преобразует более длинные. Результатом является значительно более высокая эффективность преобразования и лучшая выходная мощность.

Искусственный свет — плохой выбор для зарядки солнечных батарей

Поскольку искусственные источники света, такие как лампы накаливания и люминесцентные лампы, имитируют солнечный спектр, они могут до некоторой степени заряжать солнечные батареи и даже питать небольшие устройства, такие как калькуляторы и часы. Тем не менее, искусственное освещение никогда не сможет зарядить солнечный элемент так же эффективно, как прямой солнечный свет. Это связано с рядом факторов:

Преобразование потерь:  Искусственный свет должен сначала преобразовывать электричество в свет, чтобы солнечные элементы могли его поглощать и снова преобразовывать в электричество. Во время этого процесса преобразования процент энергии теряется. Это означает, что количество энергии, генерируемой этим методом, всегда будет меньше исходного количества используемой энергии.

Спектральная интенсивность: Спектральное излучение Солнца чрезвычайно сильное и постоянное, охватывающее широкий спектр длин волн света, что обеспечивает максимальную эффективность поглощения света солнечными элементами. Искусственные источники света не только имеют более слабую спектральную освещенность, чем солнечный свет, они также испытывают резкие колебания спектральной освещенности, которые уменьшают их общее поглощение энергии.

Барьеры для света:  Искусственные источники света часто содержат барьеры, такие как лампочки и балласты, которые снижают их интенсивность и заставляют часть излучаемого ими света либо поглощаться стеклом, либо рассеиваться в помещении.

Зарядка солнечных батарей при искусственном освещении — пустая трата энергии.

Короче говоря, нет реальной эффективной или логической причины пытаться питать солнечные батареи искусственным светом.

Никакой искусственный свет не может имитировать силу и сияние настоящих солнечных лучей, и уж точно не на уровне, необходимом для эффективной работы. Точно так же, как вы не будете использовать свечу для приготовления пищи (если вы не на диете с фондю), вы будете тратить свое время и буквальную энергию, пытаясь зарядить свои солнечные батареи искусственным светом.

Если вы ищете способы максимизировать выработку и потребление солнечной энергии в условиях ограниченного солнечного света или его отсутствия, стоит подумать о высокоэффективных солнечных панелях и солнечной батарее для хранения вырабатываемой солнечной энергией электроэнергии для использования в ночное время или в пасмурные дни.

Компания Energy Matters помогла более 30 000 австралийцев перейти на экологически чистую энергию. Мы можем помочь вам найти решение для хранения на солнечных батареях и/или батареях, которое соответствует вашему образу жизни и бюджету. Получите до 3 бесплатных предложений от нашей надежной сети аккредитованных установщиков солнечных батарей. Это быстро, бесплатно и избавляет от хлопот по магазинам.

Проверка солнечных панелей без солнца (ответы)

«Солнечные панели работают ночью или в пасмурные дни?» вы можете удивиться. « Солнечные панели работают в тени?» или «Работают ли солнечные батареи в дождь?»

Вот некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов о солнечных панелях. Это потому, что большинство людей знают, что солнечные панели могут генерировать энергию только за счет солнечного света.

Вот краткое изложение того, чем вы будете руководствоваться в этой статье:

• Если солнечные батареи могут работать без солнечного света.
• Их эффективность без солнечного света.
• Важность прямых солнечных лучей для солнечных батарей.
• Роль лунного света в работе солнечных батарей.
• Как проверить работу солнечной батареи.

Солнечные батареи без солнца — актуальный вопрос для многих пользователей, и ответы на все эти вопросы мы найдем в этой статье.

Солнечные панели ночью с огнями города на расстоянии

Могут ли солнечные батареи работать в отсутствие солнечного света?

Да, солнечные панели могут работать без воздействия прямых солнечных лучей.

Солнечные панели в действительности вырабатывают электричество, используя энергию дневного света, и для их работы не требуется прямой солнечный свет. Причина этого в том, что солнечные батареи преобразуют фотоны естественного солнечного света в электричество. В результате солнечное тепло не оказывает существенного влияния на выработку энергии.

Как правило, солнечные панели состоят из таких элементов, как кремний, который при воздействии естественного света генерирует электрический ток. Затем, в пределах свойств, этот ток используется как обычное электричество.

Могут ли солнечные панели работать ночью?

Да, могут. Это возможно двумя способами: первый — с помощью чистого измерения, а второй — с помощью технологии накопления солнечной энергии, которая позволяет солнечным панелям получать энергию, когда они находятся в относительно пассивном состоянии ночью.

Панели могут быть подключены к электрической сети или аккумулятору во время неактивного состояния выработки солнечной энергии.

В результате солнечные панели обеспечивают надежный источник энергии, доступный 24 часа в сутки, семь дней в неделю.

Когда нет солнечного света, все ли солнечные панели одинаково эффективны?

Нет, когда ярко светит солнце, все солнечные панели работают в полную силу. Он обозначает температуру, которая не является ни слишком горячей, ни слишком холодной.

Лето — лучшее время года, чтобы получить как можно больше солнечного света. Солнечные батареи, с другой стороны, можно использовать зимой, но с меньшей эффективностью.

Способность солнечных панелей улавливать солнечный свет определяется их размером и мощностью. Улавливание и выработка солнечной энергии займет больше времени с меньшими солнечными панелями.

Поэтому для эффективной работы необходимо установить большее количество блоков. Чтобы собрать такое же количество солнечного света и выработать энергию, требуются большие солнечные панели в меньшем количестве.

Типы солнечных панелей и их эффективность

Эффективность солнечных панелей также определяется их видом. Например, аморфные, поликристаллические и монокристаллические солнечные панели имеют разные уровни эффективности.

Аморфные солнечные панели производят солнечную энергию с относительно небольшим количеством света и могут работать в тенистых местах. Однако по сравнению с моно- и поликристаллическими панелями эти панели неэффективны и требуют большего количества панелей для обеспечения того же количества энергии.

Поликристаллические солнечные панели более эффективны, чем аморфные панели, и могут выдерживать воздействие меняющихся погодных условий. Хотя эти панели имеют меньший КПД, чем поликристаллические панели.

Наиболее эффективные солнечные панели являются монокристаллическими.

Они могут создавать больше энергии при минимальном пространстве и имеют самый долгий срок службы. Однако в пасмурную или мрачную погоду солнечные батареи работают плохо.

Обязательно ли устанавливать солнечные панели под прямыми солнечными лучами?

Чтобы в полной мере использовать солнечную энергию, вы должны установить солнечные панели прямо на солнце. Сведите к минимуму затенение солнечных панелей ранним утренним или вечерним солнцем, чтобы максимально использовать потенциал.

Вы заметите значительные потери, если ваши солнечные батареи частично затенены. Соседняя собственность может отбрасывать тень в разгар солнечного света.

Хотя прямой солнечный свет идеально подходит для солнечных систем, вы все равно можете получить значительную выгоду от солнечной энергии, даже если в вашем доме нет идеальных условий для улавливания прямого солнечного света.

Разместите солнечные батареи в максимально высокой точке с минимальным затенением, чтобы получить полный солнечный свет. Бывают ситуации, когда деревья в весенний и летний сезоны уменьшают количество солнечного света — рекомендуется обрезать любые ветки, которые мешают вашим солнечным батареям.

Как можно заряжать солнечные фонари без прямого солнечного света?

Солнечный свет — наиболее эффективный способ зарядки солнечных ламп. Вы все еще можете заряжать свои солнечные фонари другими способами, если у вас нет доступа к прямому солнечному свету.

Вы можете просто заряжать солнечные фонари непрямым солнечным светом в мрачных или холодных условиях. Кроме того, вы можете заряжать свои солнечные фонари, даже когда нет солнечного света, используя только искусственное освещение, хотя эти методы могут быть не такими эффективными, как при реальном солнечном свете.

Зарядка солнечных фонарей искусственным светом

Солнечные панели специально предназначены для сбора солнечного света. Однако для зарядки панелей можно использовать и другие источники видимого света.

Искусственный свет может исходить из различных источников, хотя зачастую он значительно менее мощный и эффективный, чем естественный солнечный свет.

Хотя зарядка электрического фонаря другим электрическим фонарем может показаться противоречивой, есть несколько сценариев, когда это может быть выгодно.

Например, вы можете сэкономить электроэнергию, заряжая солнечные фонари, занимаясь повседневными делами дома.

Вы можете легко вернуть их на улицу после захода солнца. Если у вас нет доступа к розетке или солнцу, вы можете заряжать свои фонари в хорошо освещенном общественном месте.

С точки зрения обычного бытового освещения, лампы накаливания излучают волны, наиболее близкие к солнечному свету.

К сожалению, поскольку все больше людей переходят на более энергоэффективные светодиодные лампы, лампы накаливания становятся менее распространенными.

Если в вашем доме есть лампа накаливания, постарайтесь расположить солнечную панель как можно ближе к ней.

Зарядка солнечных фонарей с помощью непрямого солнечного света?

Вы можете удивиться, обнаружив, что солнечные фонари не требуют для зарядки прямых солнечных лучей. Ваши солнечные панели все еще могут давать некоторую энергию из непрямого источника.

Если прямых солнечных лучей нет, достаточно светлого, но затененного места.

Размещение отражающих поверхностей или зеркал вокруг ваших солнечных панелей — один из подходов к повышению эффективности при непрямом солнечном свете.

Они помогут направить больше солнечного света на ваши панели, не требуя их перемещения вручную. Идеально подойдет зеркало, но можно использовать и большой плоский предмет белого цвета.

Выбирайте зеркала, которые по крайней мере в два раза превышают размер ваших солнечных батарей при их использовании. Это гарантирует, что панель получит максимально возможное количество солнечного света.

Также рекомендуется вращать зеркала по мере движения солнца в течение дня.

Будут ли солнечные панели работать при лунном свете?

Учитывая, что лунный свет — это просто солнечный свет, отраженный от Луны, вы с облегчением узнаете, что да, солнечные панели могут работать с лунным светом.

Ваши солнечные панели, однако, будут производить очень мало энергии ночью, даже если луна светит прямо на них и на небе нет облаков.

Вы должны рассчитывать только на 0,3% энергии, вырабатываемой прямым солнечным светом в ясную ночь при полной луне.

Это означает, что если ваши солнечные панели обычно производят 300 ватт в течение дня, то при полном лунном свете они будут производить только около одного ватта.

Это даже близко не соответствует количеству энергии, необходимому для питания сверхэффективной светодиодной лампочки — на самом деле, для работы одной лампы со светодиодной лампой потребуется почти в 18 раз больше электроэнергии. И это при полной луне!

Ваши солнечные панели будут производить еще меньше электроэнергии от лунного света до конца каждого лунного цикла.

Когда дело доходит до ответа на вопрос, могут ли солнечные батареи работать при лунном свете, возникает еще одна сложность.

Ночью большинство бытовых систем солнечных панелей переходят в «спящий режим», что означает, что они перестают производить энергию. Кроме того, если ваши солнечные панели производят такое небольшое количество электроэнергии, ваш солнечный инвертор может отключиться.

Другими словами, количество энергии, вырабатываемой вашими солнечными панелями ночью, недостаточно для большинства систем.

Какое значение имеет мультиметр для проверки работы солнечной панели?

Мультиметр — это инструмент для определения напряжения и силы тока любого устройства, в том числе солнечных батарей. Мультиметры делятся на две категории.

Мультиметр с переключателем

Для получения наиболее точных показаний этот тип мультиметра переключается между диапазонами вручную. Выберите правильную функцию при использовании этого мультиметра. Он предлагает функции для измерения различных величин.

Установите его на ток постоянного тока, чтобы контролировать силу тока. Установите его на напряжение постоянного тока, чтобы контролировать напряжение. Показания часто забиваются.

Мультиметр с автоматическим определением диапазона

Автоматически переключается между диапазонами для получения оптимальных показаний. Поскольку автоматический выбор диапазона определяет только напряжение и ток, изменения будут внесены только в эти значения. В большинстве случаев показания точны.

Помимо различий, оба мультиметра используются для измерения силы тока и напряжения солнечных батарей.

При осмотре солнечных батарей рекомендуется, чтобы вы знали, как пользоваться мультиметром.

Неправильное использование мультиметра может привести к повреждению панелей, что никому не нужно .

Если вы хотите убедиться, что ваши панели хорошего качества, вы можете проверить их с помощью мультиметра.

Источники;

• Чакрабарти, С. (2019). Могут ли солнечные панели работать без солнечного света? Давай выясним. Получено с https://www.solarfeeds.com/mag/can-solar-panels-work-without-sunlight/
• Фидс, С. (2021). Как проверить солнечную батарею мультиметром. Получено с https://www.solarfeeds.com/mag/how-to-test-a-solar-panel-with-a-multimeter/
• Габай, Г. (2020). Как заряжать солнечные фонари без солнца. Получено с https://www.wikihow.com/Charge-Solar-Lights-Without-Sun#qa_headline
• Grimwood, M. (2021). Как заряжать солнечные фонари без солнца. Получено с https://ecavo.com/charge-solar-without-sun/
• Power, L. (2021). Будет ли солнечная панель работать с лунным светом? Получено с https://www.lgcypower.com/will-a-solar-panel-work-with-moonlight/
• Solutions, HE (2021). Нужно ли устанавливать солнечные панели под прямыми солнечными лучами? Получено с https://www. harrisonsenergy.co.nz/article/do-solar-panels-need-to-be-installed-in-direct-sunlight

Солнечные панели — 20 вещей, которые вам нужно знать

Зеленая энергия быстро набирает популярность, а солнечная энергия является одним из лучших экологически чистых вариантов для домовладельцев. Солнечная панель представляет собой группу электрически соединенных солнечных элементов, заключенных в раму, которая преобразует солнечный свет в электричество. Переход на солнечную энергию имеет много преимуществ, позволяя вам сэкономить деньги, помогая окружающей среде, и может иметь несколько ограничений, связанных с расположением вашего дома и погодными условиями. Давайте более подробно рассмотрим 20 фактов о солнечных панелях:

1. Концепция использования солнечной энергии не нова

Первым, кто предсказал, что это может стать реальностью, был Леонардо да Винчи в 15 веке. Первый солнечный элемент был разработан в 19 веке, но его солнечная эффективность составляла всего 1%.

2. Солнечная энергия полностью бесплатна и возобновляема

После того, как первоначальные затраты на солнечные батареи будут покрыты, вам не нужно будет тратить ни цента на электроэнергию, которую они производят. Кроме того, вы уменьшите свой углеродный след, используя солнечную энергию, поскольку она полностью экологична и возобновляема.

Пользователи солнечной энергии ежегодно экономят до 75 миллионов баррелей нефти и 35 миллионов тонн углекислого газа. Кроме того, от солнца можно получить огромное количество энергии: всего за один час Земля получает больше энергии, чем потребляет за целый год (примерно 120 тераватт).

3. Изготовлен из земных материалов.

Подавляющее большинство доступных фотоэлектрических модулей используют кремний в качестве основного компонента. Это хорошо, потому что там много кремния — это второй по распространенности элемент в земной коре. Кремниевые элементы, изготовленные из одной тонны песка, производят столько же электроэнергии, сколько сжигают 500 000 тонн угля.

В качестве альтернативы традиционные источники топлива создали множество проблем для окружающей среды и здоровья человека, включая выбросы углекислого газа, ведущие к изменению климата, кислотным дождям, загрязнению воздуха, смогу, загрязнению воды, быстрому заполнению мест захоронения отходов и разрушению среды обитания из-за разливы нефти и аварии.

4. Существует два типа солнечных панелей

Фотоэлектрические (солнечные фотоэлектрические) панели преобразуют солнечный свет в электричество, а солнечные тепловые панели нагревают воду, поглощая солнечное тепло, и могут использоваться для обогрева домов или бассейнов.

5. Первоначальная стоимость

Стоимость установки солнечных панелей не следует переоценивать, потому что, несмотря на высокие цены, период окупаемости довольно короткий из-за экономии на счетах за электроэнергию и государственной помощи. Дома, оборудованные солнечными панелями, продаются быстрее и дороже, чем дома без них.

Технический прогресс и увеличение количества установок, вероятно, приведут к снижению цен из-за эффекта масштаба и более низкой стоимости материалов. Затраты на фотоэлектрическую энергию резко упали, и теперь солнечная энергия и ветер являются самыми дешевыми источниками электроэнергии в большинстве стран мира.

6. Низкая потребность в обслуживании

После установки солнечная панель почти не требует обслуживания. Вам нужно будет только убедиться, что они чистые и ничем не затенены. Наклонная крыша потребует меньше уборки, так как дождь помогает удалить грязь. Кроме того, солнечные панели имеют очень долгий срок службы. На них распространяется стандартная 25-летняя гарантия, но они могут прослужить до 30-40 лет.

Фотоэлектрические панели имеют чрезвычайно низкие эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание. Для небольших систем в домах большинства людей эта стоимость незначительна по сравнению с затратами на другие системы возобновляемой энергии и обычные электростанции. Фотоэлектрические системы, как правило, просто не требуют частых проверок или обслуживания любого рода.

7. Солнечные панели не нуждаются в прямом солнечном свете для работы

Несмотря на то, что максимальная эффективность достигается, когда светит солнце, электричество вырабатывается в пасмурные дни и зимой. С другой стороны, электричество не может быть произведено ночью, но система хранения может решить эту проблему. Стоимость системы хранения солнечных батарей может быть оплачена за счет продажи избыточной энергии в национальную сеть и за счет того, что вы станете на 100% независимыми от энергии. Вы все равно должны учитывать, что солнечные батареи производят бесплатную электроэнергию в течение дня, когда она дороже и, следовательно, более ценна.

8. Возможные проблемы

Перед установкой солнечных панелей следует учитывать форму и наклон крыши, а также расположение самого дома. Чтобы получить наилучшие годовые показатели, крыша должна быть обращена на юг примерно под углом 30 градусов. Это не строгие требования, так как солнечные панели также работают в разных условиях, если установка свободна от теней с 10:00 до 16:00. Важно держать панели подальше от кустов и деревьев по двум причинам: они могут затенять установки, а ветки и листья могут царапать поверхность, снижая их эффективность.

Чрезмерное воздействие ветра и дождя также может ухудшить рабочие характеристики в долгосрочной перспективе, поэтому при оценке места размещения следует учитывать укрытие от ветра. Однако, как упоминалось ранее, солнечные панели имеют 25-летнюю гарантию, которая гарантирует, что выходная мощность не должна быть ниже 80% в течение этого периода времени. Плюс, как ни странно, солнечные панели не работают лучше в более жарком климате. Это связано с тем, что солнечные элементы используют солнечный свет, а не тепло, и их эффективность снижается при высоких температурах.

9. Универсальность технологии

Солнечные панели можно использовать на любом типе зданий, дорог, мостов и даже на космических кораблях и спутниках. Солнечная энергия проникает во все аспекты жизни: легкие портативные панели уже присутствуют на солнечных жалюзи на ваших окнах и в небольших устройствах, таких как зарядные устройства для телефонов.

Кроме того, автомобили и лодки нового поколения обновляются до солнечных батарей. Большие пустые территории все чаще используются для размещения солнечных ферм. Самый большой из них находится в пустыне Мохаве в Калифорнии и генерирует 90% мировой коммерческой солнечной энергии.

Фотоэлектрические системы являются гибкими и могут быть разработаны для различных приложений и эксплуатационных требований и могут использоваться как для централизованного, так и для распределенного производства электроэнергии.

10. Разрешения

Вам не нужно обращаться за разрешением на строительство для установки солнечных панелей внутри дома, если ваша установка не выступает более чем на 200 мм. Поэтому вам потребуется разрешение, если ваша система слишком велика или по другим причинам, таким как размещение на защищенных сайтах.

11. Высокая надежность и отсутствие движущихся частей

Даже в самых суровых условиях фотоэлектрические системы сохраняют электроэнергию. Для сравнения, традиционные технологии часто не обеспечивают электроэнергию в самые критические моменты.

12. Надежность и длительный срок службы

Фотоэлектрические модули очень прочны и имеют длительный срок службы. Как правило, модули имеют гарантию 80% от их номинальной мощности в течение 20 и более лет. Таким образом, в худшем случае ожидается снижение производительности на 1% в год.

Было проведено несколько исследований, показывающих, что в реальном мире деградация еще меньше – около 0,2%-0,5% в год. Можно ожидать, что фотоэлектрические панели прослужат до тридцати лет или дольше.

13. Фотоэлектрические панели абсолютно бесшумны

Фотоэлектрические панели абсолютно бесшумны, что снижает шумовое загрязнение, если они компенсируют генераторы. Это также делает PV превосходным решением для жилых и других помещений, таких как библиотеки и школы, где ценится тишина, которые в настоящее время питаются от дизельного генератора (следует отметить, что инверторы производят небольшой гул).

14. Модульность и простота расширения

В отличие от обычных энергосистем, в фотогальванические системы можно добавлять модули для увеличения доступной мощности. Недавние улучшения в микроинверторах и оптимизаторах постоянного тока делают это проще, чем когда-либо прежде.

15. Фотоэлектрические системы безопасны

Поскольку фотоэлектрические системы не требуют использования горючих видов топлива, они очень безопасны при правильном проектировании и установке.

16. Может использоваться для уменьшения пиковых нагрузок

Доступность солнечной энергии совпадает с потребностью в энергии для охлаждения. Жаркие солнечные летние дни — это когда нагрузка на кондиционирование воздуха (AC) высока, а фотоэлектрические панели производят электроэнергию для их питания. Таким образом, фотоэлектрические системы обеспечивают эффективное решение пикового спроса на энергию, особенно в жаркие летние месяцы в регионах с высоким спросом на энергию. Это также приносит пользу электросети, поскольку снижает рыночные цены на традиционную электроэнергию из-за снижения пикового спроса.

17. Отлично работает на больших высотах

При использовании солнечной энергии выходная мощность оптимизируется на больших высотах. Это очень выгодно для высокогорных, изолированных населенных пунктов, где дизельные генераторы должны быть снижены из-за потери эффективности и выходной мощности.

18. Наличие фотоэлектрических систем, привязанных к сети, также помогает улучшить сеть.

Фотоэлектрические системы могут повысить надежность сети, что полезно для электроэнергетики, обеспечивая регулирование напряжения, динамическое управление, работу инвертора и улучшение качества электроэнергии.

Небольшие децентрализованные электростанции снижают вероятность перебоев в подаче электроэнергии, которые часто случаются в электросети. Точно так же подробные исследования отключений электроэнергии на военных базах США показывают, что микросети на фотоэлектрических батареях могут повысить национальную безопасность.

19. Предлагает снижение ответственности для производителей электроэнергии

Многие традиционные источники энергии имеют существенные внешние эффекты, и растет число судебных исков, находящихся на рассмотрении, чтобы компенсировать жертвам этих внешних факторов.