Солнечные батареи что такое: Что такое Солнечная батарея? — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

Содержание

Как работают солнечные батареи

В рамках международных программ по устойчивому развитию и глобального «озеленения» специалисты ищут альтернативные источники энергии. Одним из таких решений являются солнечные батареи, которые все чаще используются в новых домах — в том числе в России. Т&Р рассказывают, как рассчитать необходимую для солнечных батарей энергию, и объясняют, почему их нельзя считать полностью экологичными.

Устройство солнечных батарей

Согласно данным Statista, мировая мощность солнечных батарей выросла с 5 гигаватт в 2005 году до 509,3 гигаватта к 2018 году. В одной только Германии совокупное количество солнечных батарей достигло 42,4 гигаватта. Эта технология остается одним из наиболее финансируемых возобновляемых источников, а стоимость рынка солнечной энергии продолжает расти.

Система с солнечными батареями может полностью обеспечивать электроэнергией средний дом в течение нескольких часов, если он подключен к сети. Даже если электричество отключить, батареи продолжат работу.

Система накопления солнечной энергии состоит из четырех основных частей:

Солнечные панели — они обеспечивают электричеством систему при достаточном солнечном свете.

Контроллеры заряда солнечных батарей — управляют мощностью, поступающей в батареи, и предотвращают обратный ток, который истощает батареи, когда солнце не светит.

Батареи — запасают энергию постоянного тока от солнечных панелей для последующего использования в доме.

Инвертор — преобразует мощность постоянного тока от солнечных панелей или батарей в мощность переменного тока для дома.

Две кремниевые пластины покрыты разными веществами (бор и фосфор). На пластинке с фосфором образуются свободные электроны. Они начинают двигаться под воздействием солнечного света. Образуется электрический ток, который впоследствии направляется в сами батареи, где и накапливается солнечная энергия.

Чем больше панель, тем больше энергии вы можете собрать. Иногда собирается больше энергии, чем необходимо, поэтому на более крупных панелях устанавливается стабилизатор напряжения для управления потоком энергии и предотвращения повреждения батареи. При выборе солнечной батареи нужно знать, сколько энергии она может хранить. Затем вы можете выбрать солнечную панель, которая может пополнить ваш запас энергии в батарее с учетом того, как часто вы пользуетесь какой-то техникой.

Как рассчитать солнечную энергию

Теоретически, чтобы рассчитать энергию солнечной батареи, нужно умножить ватты (солнечной панели) на количество часов нахождения на солнце. Например, если телевизор мощностью 20 Вт будет включен в течение двух часов, его батарея потребует 20×2 = 40 Вт в день.

На практике этот способ не работает, так как есть множество внешних факторов, таких как сезонные различия, климатические и так далее.

Британская организация Solar Technology International приводит пример: в средний зимний день в Великобритании период солнечного света составляет всего один час, в летние дни — около шести часов солнечного света. Таким образом, зимой 10-ваттная панель будет обеспечивать 10-ваттную энергию обратно в батарею (10 Вт x 1 = 10 Вт). А летом 10-ваттная панель будет обеспечивать 60-ваттную энергию обратно в вашу батарею (10 Вт x 6 = 60 Вт).

Солнечные батареи — это экологично?

Для изготовления солнечных панелей требуются едкие химические вещества, такие как гидроксид натрия и плавиковая кислота, а в процессе используется вода, а также электричество, при производстве которых выделяются парниковые газы.

Согласно данным National Geographic, в Китае производитель панелей Jinko Solar столкнулся с протестами, на него подали в суд, так как один из его заводов в восточной провинции Чжэцзян сбрасывал токсичные отходы в близлежащую реку.

Кроме того, до сих пор не решена проблема с переработкой солнечных батарей. Бен Сантаррис, директор по стратегическим вопросам SolarWorld, сказал, что его компания прикладывает усилия по переработке панелей, но результата пока нет. По словам Дастина Малвани, доцента экологических исследований в Государственном университете Сан-Хосе, переработка крайне важна из-за материалов, используемых для изготовления панелей, так как при попадании в мусорку они становятся опасны для окружающей среды. По данным Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation, на переработку солнечных панелей, выпущенных за все время в Японии, потребуется не менее 19 лет.

Любовь Карась

Теги

#батареи

#альтернативные источники энергии

#солнечная энергия

#энергия

Принцип работы солнечных батарей: устройство, основные виды

Солнечная батарея – это инновационное устройство, преобразующее экологически чистую возобновляемую энергию солнечных лучей в электрическую. Полученную энергию можно использовать для обеспечения питания как бытового, так и промышленного оборудования.

Активное изучение возможностей солнечных электростанций уже позволяет ряду городов, расположенных преимущественно в США, Германии, Канаде, существенно сократить потребление горючего топлива и перейти на возобновляемое энергопотребление. В России солнечные панели также получили высокую оценку пользователей и все чаще применяются для электроснабжения загородных домов. Рассмотрим, как работают солнечные батареи для дома, но для начала разберемся, как устроена солнечная батарея.

Устройство солнечной панели

Конструкция включает в себя следующие элементы:

  • основа – лист полимера;
  • нижний слой кремниевого полупроводника n-типа;
  • верхний слой кремниевого полупроводника p-типа;
  • антиотражающее покрытие, способствующее максимальному поглощению излучения;
  • тонкий контакт с проводом для замыкания сети;
  • защитное сверхпрочное закаленное стекло;
  • диоды, защищающие от неблагоприятного влияния избыточного напряжения;
  • обрамляющая рама.

При наличии аккумуляторов, солнечная электростанция будет играть роль ИБП, что даст возможность минимизировать использование электросетей или вовсе отказаться от них.

Виды солнечных батарей

  • Поликристаллические

КПД варьируется от 12 до 18%. Учитывая, что стоимость батарей невысока, можно приобрести несколько батарей для получения нужного объема энергии при наличии свободного места на крыше.

  • Монокристаллические

КПД варьируется от 18 до 24%. Эффективность монокристаллических фотоэлементов выше. Это связано с особенностями строения – благодаря меньшему числу граней электроны могут двигаться прямолинейно. Монокристаллические батареи преобразуют больше энергии, чем поликристаллические тех же размеров.

  • Гибкие

Их КПД сравним с эффективностью монокристаллических панелей, при это они стоят дороже последних в 1,5-2 раза.

Принцип работы

Работа обеспечивается за счет кремниевых полупроводников. Принцип работы солнечной батареи основан на явлении внутреннего фотоэффекта, который заключается в образовании возбуждённой электронно-дырочной пары на границе p-n-перехода.

В атомах кремниевого полупроводника есть лишние электроны n-типа, при этом электронов p-типа не хватает. N-слой используется в качестве катода, а P-слой – в качестве анода.

Фотоны света, попадая на поверхность кремниевого полупроводника, высвобождают электроны из атомов n-слоя. Далее их захватывают атомы р-слоя. Стремясь вернуться в свое изначальное положение, электроны «бегут по кругу», теряя энергию и заряжая аккумулятор.

Возможности компании REENERGO

Если у вас есть желание собрать солнечную электростанцию для дома, но нет времени разбираться в особенностях устройства и принципах работы солнечных батарей, смело обращайтесь к специалистам компании REENERGO, которые расскажут об особенностях оборудования и подберут оптимальный комплект!

Как работает солнечная энергия? | Солнечная энергия объяснила

Солнечная энергия работает путем преобразования энергии солнца в электричество. Есть две формы энергии, вырабатываемой солнцем для нашего использования – электричество и тепло.

И то, и другое генерируется за счет использования солнечных панелей, размеры которых варьируются от крыш жилых домов до «солнечных ферм», раскинувшихся на акрах сельской земли.

Является ли солнечная энергия чистым источником энергии?

Да, солнечная энергия является возобновляемым и бесконечным источником энергии, который не создает вредных выбросы парниковых газов  – пока светит солнце, будет выделяться энергия.

Углеродный след солнечных панелей уже довольно мал, так как они служат более 25 лет без потери эффективности. А материалы, используемые в панелях, все чаще перерабатываются, поэтому углеродный след будет продолжать сокращаться.
 

Когда была открыта солнечная энергия?

Солнечная энергия использовалась людьми еще в 7 веке до нашей эры, когда люди использовали солнечный свет для разжигания огня, отражая солнечные лучи на блестящие предметы. Позднее, в 39 г.0018 rd века до нашей эры, греки и римляне использовали солнечную энергию с зеркалами, чтобы зажигать факелы для религиозных церемоний.

В 1839 году, в возрасте всего 19 лет, французский физик Эдмон Беккерель открыл фотогальванический (PV) эффект, экспериментируя с ячейкой из металлических электродов в проводящем растворе. Он отметил, что ячейка производила больше электричества, когда подвергалась воздействию света — это была фотогальваническая ячейка.

В 1954 году зародилась фотоэлектрическая технология, когда Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон разработали кремниевый фотоэлемент в Bell Labs в 19 году. 54 — первый солнечный элемент, способный поглощать и преобразовывать достаточное количество солнечной энергии в энергию для работы повседневного электрооборудования.

Сегодня спутники, космические корабли, вращающиеся вокруг Земли, питаются от солнечной энергии.
 

Как именно производится электричество из солнечной энергии?

Солнечные панели обычно изготавливаются из кремния, установленного в металлическом каркасе панели со стеклянным корпусом. Когда фотоны или частицы света попадают на тонкий слой кремния в верхней части солнечной панели, они выбивают электроны из атомов кремния.

Этот фотоэлектрический заряд создает электрический ток (в частности, постоянный ток или постоянный ток), который улавливается проводкой в ​​солнечных панелях. Это электричество постоянного тока затем преобразуется инвертором в переменный ток (AC). Переменный ток — это тип электрического тока, используемый при подключении приборов к обычным настенным розеткам.

 

В чем разница между солнечными фотоэлектрическими панелями и солнечными тепловыми панелями?

Солнечные фотоэлектрические панели вырабатывают электроэнергию, как описано выше, а солнечные тепловые панели вырабатывают тепло. Хотя источник энергии один и тот же — солнце — технологии в каждой системе разные.

Солнечная фотоэлектрическая энергия основана на фотогальваническом эффекте, при котором фотон (основная единица света) сталкивается с поверхностью полупроводника, такой как кремний, и вызывает высвобождение электрона. Солнечная тепловая энергия менее сложна и представляет собой прямое нагревание воды (или других жидкостей) солнечным светом. Для бытового использования солнечные тепловые панели также устанавливаются на крыше, обращенной к солнцу, нагревают воду, хранящуюся в баке с горячей водой, и таким образом обеспечивают горячее водоснабжение и отопление. В более широком масштабе солнечная тепловая энергия также может использоваться на электростанциях.
 

Что такое солнечные фермы?

Солнечные фермы, также известные как солнечные парки или солнечные поля, представляют собой большие участки земли, содержащие взаимосвязанные солнечные панели, расположенные вместе на многих акрах, для одновременного сбора большого количества солнечной энергии. Солнечные фермы предназначены для крупномасштабного производства солнечной энергии, которая подается непосредственно в сеть, в отличие от отдельных солнечных панелей, которые обычно питают один дом или здание.
 

Можно ли вырабатывать солнечную энергию в пасмурный день?

Да, может — солнечной энергии требуется лишь некоторый уровень дневного света, чтобы использовать солнечную энергию. Тем не менее, скорость, с которой солнечные панели вырабатывают электроэнергию, зависит от количества прямого солнечного света и качества, размера, количества и местоположения используемых панелей.
 

Кто является крупнейшим производителем солнечной энергии в мире?

Китай является крупнейшим производителем солнечной энергии в мире , произведя 261 659 ГВтч в 2020 году. США занимают второе место, производя 119329 ГВтч в том же году, за ней следуют Япония, Индия и Германия.

Текущий рекорд пиковой выработки солнечной электроэнергии, зарегистрированный нашим Национальным центром управления электроэнергией  в Великобритании, составляет 9680 МВт на 20 апреля 2020 года — этого достаточно, чтобы вскипятить пять миллионов чайников!
 

Что мы делаем, чтобы увеличить количество солнечной энергии в сети в Великобритании?

Национальная электросеть ESO готовит британскую электроэнергетическую систему к тому, чтобы к 2025 году она могла работать на электроэнергии с нулевым выбросом углерода, готовой приспособить любое количество возобновляемой электроэнергии, включая солнечную энергию.

Чтобы поставлять в сеть постоянно увеличивающееся количество возобновляемой энергии и снижать затраты для клиентов, они работают над решением двух взаимосвязанных задач; обеспечение того, чтобы спрос на электроэнергию уравновешивался вырабатываемой электроэнергией, и обновление основ системы электроснабжения. Электричество исторически зависело от ископаемого топлива, поэтому они разрабатывают новые подходы и внедряют новые технологии.

В недавнем успешном тесте , как часть 9В рамках проекта 0009 Power Potential инверторы на солнечной электростанции были модернизированы таким образом, чтобы, помимо обеспечения электроэнергией в солнечный день, электростанция могла также обеспечивать использование в ночное время, сглаживая колебания напряжения и поддерживая стабильность сети.

Солнечная энергия также играет роль в обеспечении частотной характеристики, одного из инструментов балансировки, которые ESO использует для поддержания баланса системы электроснабжения.

В ходе недавнего судебного разбирательства был заключен контракт, полностью заключенный с домашними пользователями, что позволяет им получать оплату за экспорт своей избыточной энергии в сеть и одновременно помогает сбалансировать спрос и предложение с более чистой, децентрализованной энергией.

Ознакомьтесь с нашими обязательствами по защите окружающей среды

 

Объяснение дополнительных источников энергии

Как работает ветряная турбина?

Системы солнечной энергии: что такое солнечные панели?

Узнайте о солнечной энергии  | Солнечная 101

Последнее обновление 13.01.2023

С 1954 года, когда ученые из Bell Telephone обнаружили, что кремний — элемент, содержащийся в песке — создает электрический заряд при воздействии солнечного света, солнечные технологии развились и были приняты более чем в 2 миллионах домов по всей стране. Сегодня системы солнечных панелей представляют собой очень привлекательный вариант для домов и предприятий в качестве чистой и доступной энергии.

Системы солнечных панелей: основы

Благодаря разработке солнечных панелей мы можем использовать энергию неисчерпаемого источника энергии — солнца. Системы солнечных панелей работают очень просто: 

  • В течение дня солнечные элементы в ваших солнечных панелях поглощают энергию солнечного света;
  • Цепи внутри клеток собирают эту энергию и превращают ее в энергию постоянного тока (DC);
  • Электроэнергия постоянного тока проходит через устройство, называемое инвертором, для преобразования его в полезную электроэнергию переменного тока (AC), которая выходит из ваших стенных розеток;
  • Все это означает, что вы можете использовать это электричество в своем доме, хранить его с помощью солнечной батареи или отправлять обратно в сеть.

 

Ниже мы рассмотрим краткий обзор систем солнечных батарей, а также оборудования, которое вам понадобится для производства энергии с использованием солнца.

Уже разбираетесь в том, как работает солнечное оборудование? Большой! Ознакомьтесь со следующими статьями в нашем разделе «Солнечная энергия 101» или перейдите к следующему разделу, чтобы узнать о преимуществах солнечной энергии.

Что такое солнечная панель?

Солнечная панель — это устройство, которое собирает солнечный свет и превращает его в полезную электроэнергию . Солнечные панели обычно состоят из солнечных элементов (сделанных из кремния), электропроводки, металлического каркаса и стеклянного покрытия. Типичная солнечная панель имеет ширину около четырех футов и высоту шесть футов.


Какие компоненты составляют систему солнечных батарей?

Солнечные панели — очень простые системы. Любая система солнечных панелей состоит всего из четырех основных компонентов и не содержит движущихся частей, что делает их очень эффективными в установке и обслуживании. Четыре компонента системы солнечных батарей: 

  1. Солнечные фотоэлектрические панели – для преобразования солнечной энергии в электричество
  2. Инверторы – для преобразования электричества постоянного тока в электричество переменного тока
  3. Стеллажи и монтажные системы – для крепления солнечных панелей к крыше (или к земле, в зависимости от типа установки)
  4. Системы контроля производительности – для отслеживания и контроля производительности и состояния ваших солнечных панелей и инверторов

Солнечные панели

Солнечные панели состоят из ряда кремниевых солнечных элементов, покрытых листом стекла и удерживаемых вместе металлическим каркасом, с проводкой и схемой внутри и позади элементов для сбора потока электрического тока, выходящего из солнечной батареи. клетки. Каждая солнечная панель, также называемая солнечным модулем, обычно имеет размер около 4 на 6 футов и весит около 30 фунтов.

Несмотря на отсутствие движущихся частей, «активный» компонент солнечной панели находится в самих кремниевых элементах: когда солнечный свет попадает на кремниевые солнечные элементы, он активирует электроны, которые начинают течь через элемент. Провода в ячейках улавливают этот поток электронов, который затем объединяется с выходом других ячеек в солнечной панели. Для более подробного ознакомления с тем, как на самом деле работают солнечные панели и солнечные элементы, ознакомьтесь с нашей статьей на эту тему.

Как правило, солнечные батареи имеют формат 60 или 72 элемента. Тем не менее, многие компании экспериментируют с новыми способами повышения эффективности солнечных элементов при преобразовании солнечного света в электрический ток, так что теперь вы увидите множество «полуразрезанных» солнечных панелей, где каждая ячейка разрезается пополам, так что вы получаете двойную мощность. количество ячеек на солнечном модуле (например, 120 или 144).

Не все панели созданы одинаковыми

Чтобы выбрать солнечные панели, подходящие для вашего дома и вашего кошелька, необходимо учитывать множество критериев, включая качество продукции, долговечность и долгосрочную работу. Узнайте больше о том, как оценивать солнечные панели, в Руководстве покупателя EnergySage по солнечным батареям.

Инверторы

Элементы ваших солнечных панелей собирают солнечную энергию и превращают ее в электричество постоянного тока. Однако в большинстве домов и предприятий используется переменный ток (AC). Инверторы превращают электроэнергию постоянного тока с ваших панелей в полезную электроэнергию переменного тока. Существует два основных типа солнечных инверторов: струнные (или централизованные) инверторы и микроинверторы. Струнные инверторы также могут добавлять оптимизаторы мощности, чтобы они работали аналогично системе микроинверторов.

Цепной (или централизованный) инвертор: Один инвертор соединяет весь массив солнечных панелей с вашей электрической панелью. Струнные инверторы часто являются наименее дорогим вариантом инвертора и представляют собой очень надежную технологию, которая исторически была наиболее часто устанавливаемым типом инвертора. К каждому инвертору можно подключить несколько рядов панелей; однако, если производство электроэнергии одной из панелей в цепочке падает (что может произойти из-за затенения), это может временно снизить производительность всей этой цепочки.

Микроинверторы: Если вы выбираете микроинверторы, они (обычно) устанавливаются на каждую солнечную панель, что позволяет каждой панели максимизировать производительность. Если некоторые из ваших панелей затенены в разное время дня или если они не все установлены в одном направлении, микроинверторы сведут к минимуму проблемы с производительностью. Стоимость микроинверторов, как правило, выше, чем стоимость струнных инверторов.

Оптимизаторы мощности:  Системы, в которых используются оптимизаторы мощности, представляют собой гибрид систем микроинверторов и струнных инверторов. Как и микроинверторы, на каждой панели установлены оптимизаторы мощности. Однако вместо того, чтобы преобразовывать электричество постоянного тока от солнечных панелей в электричество переменного тока, оптимизаторы «кондиционируют» электричество постоянного тока перед отправкой его в централизованный инвертор. Как и микроинверторы, они хорошо работают, когда одна или несколько панелей затенены или если панели установлены в разных направлениях. Системы оптимизатора мощности, как правило, стоят больше, чем системы струнных инверторов, но меньше, чем системы микроинверторов.


Стеллажные и монтажные системы

Солнечные стеллажные и монтажные системы — это оборудование, которое прикрепляет солнечные панели к крыше или к земле.

Для оптимальной работы солнечные панели должны быть направлены на юг и устанавливаться под углом от 30 до 45 градусов (в зависимости от того, насколько далеко вы находитесь от экватора). Панели, обращенные на восток или запад и расположенные под углом в пять и более градусов, по-прежнему будут работать хорошо, но будут производить на 10–20% меньше электроэнергии, чем панели, установленные в идеальных условиях. Для бытовых солнечных батарей большинство систем, устанавливаемых на крыше, являются «лежачими» системами, что означает, что наклон ваших солнечных панелей параллелен уклону вашей крыши. В некоторых случаях, однако, вы можете использовать стеллажи, чтобы наклонить или расположить панели под углом, который лучше всего подходит для захвата солнечных лучей.

Существует два типа креплений: фиксированные крепления, в которых панели остаются неподвижными, и следящие крепления, которые позволяют панелям «следовать» за солнцем, когда оно движется по небу в течение дня (одноосные направляющие крепления) и во время смена времен года (двухосные крепления гусениц). Крепления для трекеров подходят только для наземных солнечных батарей.

Системы мониторинга производительности

Системы мониторинга производительности предоставляют вам подробную информацию о производительности вашей системы солнечных батарей. С помощью системы мониторинга вы можете измерять и отслеживать количество электроэнергии, вырабатываемой вашей системой каждый час.

Все инверторы, наиболее часто используемые на бытовом рынке, поставляются с приложениями для мониторинга производства , чтобы вы могли отслеживать производительность своих панелей. В некоторых случаях приложение также предоставляет мониторинг потребления , чтобы помочь вам отслеживать общую экономию от вашей системы солнечных батарей. Примечание: этот дополнительный мониторинг потребления может осуществляться за дополнительную плату.

Мониторинг вашей системы солнечных панелей может помочь вам выявить любые проблемы с производительностью, чтобы обеспечить максимальное производство электроэнергии и финансовую отдачу от вашей системы солнечных панелей.

Существует два основных типа систем мониторинга:

  • Мониторинг на месте: Устройство мониторинга физически находится на вашем участке и регистрирует количество произведенной электроэнергии.
  • Удаленный мониторинг:
    Ваша солнечная фотоэлектрическая система передает данные о своей производительности в службу мониторинга, к которой вы можете получить доступ через Интернет или с помощью мобильного устройства.
РубрикаРазное