Как устроены и работают солнечные батареи

Как устроены и работают солнечные батареи

Дорогое оборудование со временем окупается возможностью получения бесплатной электроэнергии. Что немаловажно, солнечные батареи & ndash; это экологически чистый источник энергии. За последние годы цены на фотоэлектрические панели упали в несколько десятков раз и продолжают снижаться, что говорит о большой перспективности их использования.

В классическом виде такой источник электричества будет состоять из следующих частей: прямого, солнечного элемента (генератора постоянного тока), аккумулятора с устройством контроля заряда и инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный.

Большинство солнечных элементов изготовлено из кремния, стоимость которого довольно высока. Этот факт определяет высокую стоимость электроэнергии, производимой солнечными коллекторами.

Обычно используются два типа фотоэлектрических преобразователей: из монокристаллического кремния и поликристаллического кремния. Они различаются технологией производства. Первые из них имеют КПД до 17,5%, а вторые — & ndаsh; 15%.

Важнейшим техническим параметром солнечного коллектора, оказывающим большое влияние на эффективность всей установки, является его полезная мощность. Он определяется напряжением и выходным током. Эти параметры зависят от интенсивности солнечного света, падающего на аккумулятор.

Если подключить к освещенной солнцем батарее какую-либо нагрузку с сопротивлением Rn, в цепи появится электрический ток I, величина которого зависит от качества фотоэлектрического преобразователя, интенсивности освещения и сопротивления нагрузки. Мощность Pn, подаваемая на нагрузку, определяется произведением Pn = PnUn, где Pn — напряжение на клеммах батареи.

Максимальная мощность передается на нагрузку с определенным оптимальным сопротивлением Ront, которое соответствует максимальной эффективности преобразования световой энергии в электрическую. У каждого преобразователя есть свое значение Ropt, которое зависит от качества, размера рабочей поверхности и степени освещенности.

Солнечная панель состоит из отдельных солнечных элементов, которые соединены последовательно и параллельно для увеличения выходных параметров (тока, напряжения и мощности). Последовательное соединение ячеек увеличивает выходное напряжение, а параллельное & ndаsh; выходной ток.

Эти два метода подключения комбинируются для увеличения как тока, так и напряжения. Кроме того, при таком способе подключения выход из строя одного из солнечных элементов не приводит к выходу из строя всей цепи, что увеличивает надежность всей батареи.

Солнечные элементы в батарее блокируются диодами. Обычно их 4 & ndаsh; по одному для каждого & frac14; части аккумуляторной батареи. Диоды предотвращают повреждение тех частей батареи, которые по какой-то причине были закрыты, то есть когда на них в данный момент не попадает свет.

Батарея временно вырабатывает на 25% меньше энергии, чем если бы вся ее поверхность обычно освещалась солнцем.

В отсутствие диодов эти элементы перегреваются и выходят из строя, потому что они превращаются в приемники тока при затемнении (батареи разряжаются солнечными элементами), а благодаря диодам они обходятся, и через них не проходит электричество.

Количество последовательно и параллельно соединенных солнечных элементов должно быть таким, чтобы рабочее напряжение, подаваемое на батареи, с учетом падения напряжения в цепи зарядки немного превышало напряжение батареи, а ток заряда батареи обеспечивал требуемый ток зарядки.

Например, для зарядки свинцово-кислотной батареи 12 В требуется 36-элементная солнечная батарея.

Этот процесс контролируется специальным драйвером. В случае циклической зарядки требуется постоянное напряжение или постоянный зарядный ток.

Наиболее эффективно использовать специальные батарейки & ndаsh; гель (серная кислота используется в качестве электролита в аккумуляторе) и свинцово-кислотный, которые производятся по технологии AGM. Эти батареи не требуют особых условий для установки и обслуживания. Номинальный срок службы таких аккумуляторов составляет 10-12 лет при глубине разряда не более 20%.Батареи никогда не должны разряжаться ниже этого значения, иначе срок их службы резко сократится!

Батарея подключается к солнечной панели с помощью контроллера, который контролирует состояние ее заряда.Когда аккумулятор полностью заряжен, к солнечной панели подключается резистор для поглощения избыточной энергии.

Без использования инвертора солнечная батарея может использоваться для питания электроприборов постоянного тока, включая различные портативные приборы и энергосберегающие источники света, такие как светодиодные лампы.

Ссылка на основную публикацию