Использование солнечной панели: 9 Основных способов использования солнечной энергии в доме

Содержание

9 Основных способов использования солнечной энергии в доме

от Aleksey | Инструменты Советы Декор Мастерская Сад и огород | Пятница, 22 октября 2021

Подпишитесь на Make-Self.net в Facebook или Telegram и читайте наши статьи первыми.

Солнечная энергия — получение энергии солнца с помощью фотоэлектрических панелей или других методов сбора энергии — больше не просто «зеленая мечта» или концепция, с которой экспериментируют университеты и предприятия. Сегодня есть практические способы использования солнечной энергии в своем доме. Как и в случае любого технологического прогресса, необходимо учитывать инвестиционные затраты, но все больше и больше домовладельцев начинают ежедневно использовать этот основной источник возобновляемой энергии.

«Переход на солнечную энергию» больше не означает, что вам нужно вкладывать десятки тысяч долларов, чтобы покрыть крышу солнечными панелями. В настоящее время существует множество автономных устройств на солнечной энергии, которые служат важным практическим целям, а также комплекты солнечных панелей, подходящие для самостоятельного использования, которые позволяют любому человеку создать небольшую солнечную электростанцию для индивидуального использования.

Читайте также: 30 Элементов, которые способны перевоплотить сад в райское место

Полная автономность дома

Да, солнечная энергия может привести в действие весь ваш дом. Хотя это звучит сложно и дорого, концепция такой системы относительно проста. Солнечные панели, облицованные поликристаллическим кремнием, который реагирует на солнечный свет, генерируя небольшой электрический заряд, соединены вместе на крыше или на открытой местности, обращенной к солнцу. Когда солнечный свет преобразуется в электричество, генерируемый постоянный ток направляется в инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный.

Эта мощность переменного тока подается в вашу главную электрическую панель, где она используется для питания всех устройств в доме — точно так же, как электричество коммунальной компании. Благодаря использованию  устройств безопасности ваш чистый возобновляемый источник энергии может питать дом, квартиру или любое другое строение.

В большинстве мест вы можете продавать лишнюю произведенную энергию. Если вы полностью отключены от сети, вы можете установить большой блок батарей для хранения энергии для использования ночью или в пасмурные дни или оснастить свою систему резервным генератором, который срабатывает, когда нет солнечного света.

Подогрев воды

Есть два типа систем, которые можно использовать для замены традиционных водонагревателей, работающих на газе или электричестве. Активные системы горячего водоснабжения используют механические циркуляционные насосы, которые перекачивают воду или другую жидкость от панелей сбора тепла на крыше в резервуар для хранения.

Пассивные системы горячего водоснабжения не имеют компонентов механических насосов и работают по простому способу естественного нагрева.

Очевидно, что установка солнечного водонагревателя может потребовать значительных инвестиций. Тем не менее, выполнив математические расчеты может доказать, что это рентабельная идея, если вы подсчитываете затраты на электроэнергию для эксплуатации стандартного водонагревателя в течение 20 или более лет.

Отопление дома

Энергия солнца также может быть использована для обогрева всего дома одним из двух способов. Это системы для домовладельцев, действительно серьезно относящихся к возобновляемым источникам энергии, поскольку они требуют значительных инвестиций.

Солнечные системы горячего водоснабжения. Системы горячего водоснабжения для всего дома — это крупномасштабная версия такой же системы, которая может заменить водонагреватель, обеспечивающий горячей водой ваш дом. Подобно этой системе, в системах отопления всего дома используются солнечные коллекторные панели для нагрева воды, которая циркулирует по трубам, проходящим через коллекторные панели. Но вместо того, чтобы храниться в относительно небольшом резервуаре для использования в сантехнике, эта горячая вода также циркулирует по трубам, которые обеспечивают тепло радиаторам или теплому полу по всему дому. Эти системы часто служат обеим целям: нагрев воды для использования в кранах, а также обеспечение отопления всего дома.

Это крупномасштабные системы, в которых используются довольно большие солнечные панели на крыше, сложные резервуары и циркуляционная техника. Солнечные системы водяного отопления чаще используются на предприятиях, но они также подходят для использования в жилых помещениях.

Солнечные системы с горячим воздухом. Существуют также системы отопления дома, в которых в качестве способа для перемещения тепла по дому используется горячий воздух, а не вода или другая жидкость. Эти системы работают, собирая воздух, нагретый солнцем, падающим на крышу или открытую стену, и циркулирует по дому. Например, в глиняную черепицу могут быть встроены воздушные каналы, позволяющие циркулировать нагретому воздуху. Дома, в которых используется солнечное отопление горячим воздухом, часто имеют крышу или обшивку, предназначенную для поглощения тепла. Многие системы имеют ту или иную форму циркуляционного вентилятора с приводом для распределения теплого воздуха. Эти системы часто предназначены только для обогрева небольших комнат.

Вы можете рассматривать этот тип системы как гораздо более сложную версию старомодного солярия, который отапливался теплом за счет солнечного света, падающего через большие окна и нагревающего пол из камня или керамической плитки.

Освещение в саду

Вполне возможно обеспечить хорошее ландшафтное освещение с помощью индивидуальных осветительных приборов, каждый из которых имеет свой небольшой солнечный элемент и аккумуляторную батарею. Когда-то это были довольно маленькие и тусклые осветительные приборы, но сегодня, благодаря светодиодной технологии и улучшенным батареям, вы можете получить вполне адекватное ландшафтное освещение, даже точечное, с помощью светильников, работающих на солнечной энергии, которые вообще не требуют подключения проводов. Солнечные панели заряжают батареи в течение дня, и заряда часто бывает достаточно, чтобы свет работал всю ночь.

Читайте также: 18 Потрясающих примеров садового освещения

Доступны и другие системы, в которых используется большая центральная солнечная панель, которая может питать несколько ландшафтных источников света, расположенных вокруг дома, на террасах или патио.

Вентиляция

Вентиляция любого типа — хорошая идея, поскольку она помогает снизить затраты на охлаждение за счет отвода горячего воздуха из чердаков и других помещений. Традиционно эти системы подключаются к домашнему электрическому току, что в некоторой степени противоречит цели экономии энергии. Однако теперь вы можете купить автономные вентиляционные системы с небольшой панелью фотоэлементов, которые управляют двигателем вентилятора без необходимости в бытовом электрическом токе. Небольшие навесные агрегаты идеально подходят для поддержания прохлады летом в гараже, сарае, собачьей будке или курятнике. Есть также отдельно стоящие вентиляторы на солнечных батареях, которые можно использовать во внутреннем дворике, патио или на детской игровой площадке.

Зарядка аккумуляторов

Практически любое устройство, работающее от батареи, можно заряжать солнечной энергией с помощью какой-либо системы фотоэлектрических панелей. Природа фотоэлектрических солнечных панелей состоит в том, чтобы вырабатывать постоянный ток, который используется в большинстве батарей.

Многие базовые и недорогие комплекты солнечных панелей имеют разъемы, которые позволяют подключать сотовые телефоны, планшеты и ноутбуки для прямой зарядки. А добавив простой инвертор, преобразующий постоянный ток в 220-вольтный переменный, вы также можете подключить зарядные устройства для других батарей.

Насосы на солнечной энергии

Недостатком некоторых систем водяного отопления, описанных выше, является то, что они требуют насоса для циркуляции воды из солнечного коллектора в накопительный бак. Обычно эти насосы питаются от бытовой электросети, и это в некоторой степени потребляет часть энергии, которую вы надеялись сэкономить, установив систему в первую очередь.

Но для максимального энергосбережения вы также можете запустить эти циркуляционные насосы на солнечной энергии с помощью фотоэлектрических панелей, которые будут вырабатывать энергию для запуска двигателей постоянного тока на циркуляционных насосах. 

Как и в любой фотоэлектрической системе, солнечная энергия может накапливаться в батареях, так что вы все равно можете включать циркуляционные насосы в ночное время или в пасмурные дни.

Безопасность

Защита вашего дома от вандалов, пиратов на крыльце и даже бродячих животных важна для обеспечения безопасности вас и вашей семьи. Однако проводные камеры видеонаблюдения могут отключаться при отключении питания, оставляя вас без защиты. Камеры видеонаблюдения с питанием от батарей могут быть хорошим вариантом для предотвращения этой проблемы, но, если они не заряжаются постоянно, эти устройства в конечном итоге станут столь же бесполезными.

Камеры видеонаблюдения с питанием от солнечных батарей используют внутреннюю батарею для хранения энергии, полученную от солнечного света, независимо от того, пасмурно на улице или ярко светит солнце. 

Приогтовление пищи

С другой стороны, вы также можете использовать солнечную энергию просто для приготовления еды. Хотя это что-то новое, приготовление пищи на солнечной энергии намного проще, чем вы думаете. С коробкой, сковородой, алюминиевой фольгой, мешком для готовки, изолентой (лучший друг человека), пенополистиролом и термометром вы сможете готовить в кратчайшие сроки.

Суть солнечной плиты состоит в том, чтобы создать емкость, покрытую фольгой или другим отражающим материалом, чтобы фокусировать солнечные лучи в камере для приготовления пищи. Десятки планов солнечных плит доступны в интернете.

Подписывайтесь на нас в Pinterest, где вы найдете еще больше интересных статей.

Полезные короткие видео от Make-Self.net

Подписывайтесь на наш уютный Telegram канал

СВЕЖИЕ СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНЫЕ СТАТЬИ

Солнечные батареи зимой — насколько эффективно и выгодно их использовать в России?

Солнечные батареи могут быть великолепной частью вашего дома. Они определённо позволяют экономить вам деньги в течение длительного срока и постоянно могут снижать ваши счета за электроэнергию. Мы все знаем, что солнечные батареи преобразуют энергию Солнца, однако зимой солнечных дней в России немного, поэтому закономерно возникает вопрос: сколько энергии выработают солнечные батареи или коллекторы зимой?

Нужно понимать, что влияние низких температур на фотоэлектрические батареи и на солнечные тепловые коллекторы разное.

Солнечным фотоэлектрическим батареям нужен свет, а не тепло

Многие думают, что в жаркий солнечный день солнечные батареи вырабатывают больше энергии, чем в морозный солнечный день. Это не так. Для выработки электричества солнечных батареям нужен свет, а вот температура наоборот снижает их эффективность. Поэтому яркое солнце и низкая температура — идеальные условия для солнечных батарей. Конечно, в пасмурную погоду панели будут вырабатывать меньше света чем обычно, но в целом редко бывают случаи, когда в правильно рассчитанной системе аккумуляторная батарея на протяжении дня не успевает заряжаться. Зато в солнечную морозную погоду батареи будут очень эффективны. 

Чем ниже солнце над горизонтом, тем меньше энергии достигает солнечных панелей, т.к. солнечным лучам нужно пройти толщу атмосферы. Зимой Солнце всегда низко, а дни короче, поэтому энергии от него можно получить гораздо меньше, чем летом.  Зимой очень важен уровень наклона солнечных батарей. Часто выставляется универсальный угол, на целый год. Про исследование влияния угла наклона на эффективность работы солнечных батарей см. статью «Оптимальный угол установки солнечной батареи для максимальной выработки энергии в северных широтах«

Продуктивность солнечных панелей зимой может падать от 2 до 8 раз в зависимости от региона, чем южнее, тем продуктивность выше. Поэтому чем больше площадь самих батарей, тем больше энергии они смогут собирать. Если летом для работы холодильника, компьютера и освещения дома нужен 1 кВт энергии (это 4 панели по 250 ватт), то зимой для надежности лучше запастись 2 кВт.

Насколько меньше? Расчёты показывают, что система, ориентированная строго на юг и производящая около 300 кВт*ч в июне и июле, будет производить около 50-60 кВт*ч в декабре и январе, т.е. примерно в 5-6 раз меньше, чем летом. Это при условии, что солнечные панели очищены от снега. Если ваши панели будут занесены снегом, то солнечная батарея вообще не будет вырабатывать электроэнергию. Для более точной оценки выработки энергии солнечной фотоэлектрической системы при разных углах наклона можно использовать калькулятор PVWatts на сайте NREL. Калькулятор хорош тем, что рассчитывает выработку энергии с учетом потерь на загрязнение модулей, их нагрев, потерь в проводах, инверторе и проч.

Ниже пример расчёта для Самары для солнечной электростанции мощностью 1 кВт.

Пример расчета выработки энергии для солнечной фотоэлектрической станции мощностью 1 кВт, при угле наклона панелей 38 градусов, потерях в системе 15% и стоимости электроэнергии 5 руб/кВт*ч.

Работают ли солнечные коллекторы зимой?

Мы выше показали, что фотоэлектрические батареи будут производить энергию и зимой, хотя и намного меньше, чем летом. А будут ли солнечные коллекторы греть зимой воду?

Ожидаемо, что зимой мы сможем получить от солнечных коллекторов гораздо меньше тепловой энергии, чем летом. И это связано не только с меньшим приходом солнечной энергии, а также и с тем, что зимой больше потери тепла как в самом коллекторе, так и в трубах, соединяющих их с баком-аккумулятором. 

Вакуумные солнечные коллекторы в среднем могут производить до 60% тепловой энергии, которая требуется вам для горячего водоснабжения. Можно получить около 90% требуемого для ГВС количества  энергии в летние месяцы, и около 25% — зимой. Для плоских солнечных коллекторов цифра летом будет примерно такая же, но вот зимой доля энергии для ГВС от Солнца будет гораздо меньше, и связано это с бОльшими теплопотерями плоских коллекторов при низких температурах воздуха.

Для солнечных коллекторов важно следить, чтобы трубки, по которым проходит жидкость зимой не замерзала. Хотя номинально они могут нагревать воду и при -30 градусах до 10-15 градусов и дальнейший нагрев делают уже другие приборы.

Для работы в круглогодичном режиме для минимизации потерь тепла в элементах системы нужно устанавливать сплит системы с размещением бака-аккумулятора в доме. Тогда потери будут только в трубопроводах, расположенных снаружи; их нужно максимально утеплить, чтобы тепло, выработанное солнечным коллектором, дошло до бака-теплоаккумулятора.

Теплопотери через солнечный коллектор и трубопроводы — не единственная проблема при работе солнечных коллекторов зимой. В сильные морозы теплоноситель (обычно специальный «солнечный» на основе пропиленгликоля) может загустеть до такой степени, что циркуляционный насос не сможет продавить его по трубам. В нашей практике даже были случаи, когда на морозе в солнечную погоду вакуумные коллекторы закипали из-за того, что насос не мог прокачать загустевший в трубах теплоноситель. Это нужно учитывать при проектировании и эксплуатации солнечной системы теплоснабжения.

В отличие от фотоэлектрических панелей, которые на морозе работают лучше, а тепловых потерь на пути от панелей до инвертора практически нет, у солнечных тепловых систем есть потери энергии, причем они тем больше, чем холоднее.

Можно ли оптимизировать солнечные панели для работы зимой?

Зимой оптимальный угол наклона к горизонту как солнечных батарей, так и солнечных коллекторов будет больше, из-за того, что Солнце зимой более низко над горизонтом. Для того, чтобы получать максимальное количество энергии и зимой, нужно менять угол наклона солнечных батарей или коллекторов. В нашем ассортименте есть специальные монтажные конструкции для солнечных батарей, которые позволяют менять угол наклона в пределах 15-30 или 30-60 градусов. Еще больше энергии можно получить при помощи трекеров, которые следят за ходом Солнца в течение дня. Однако, большинство систем установлены с фиксированным углом наклона (особенно это относится к солнечным коллекторам, т.к. у них сложнее менять угол наклона из-за трубопроводов). Значения углов наклона для максимальной выработки энергии в различные сезоны года и в среднем за год рассматривается в статьях  Угол наклона и направление и Натурные испытания оптимального угла установки СБ.

Калькулятор PVWATTS также дает интересные результаты для различных углов наклона. Считается, что оптимально устанавливать солнечные панели под углом, равным широте местности. Действительно, для более равномерного распределения выработки энергии при не очень большом снижении годовой выработки этот угол является оптимальным. Если же нужно получить максимальную генерацию энергии в течение года, то угол наклона должен быть примерно «широта местности — 15 градусов«. То есть для Московской области угол наклона для максимальной выработки равен 38-42 градуса.

Влияние снега на работу солнечных батарей

Проблемы, которые может причинить снег солнечным батареям, обычно минимальны. Однако, нужно обратить внимание на следующие моменты, если в вашем регионе снежные зимы и у вас на крыше установлены солнечные батареи:

Чистка солнечных батарей от снега — при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек
  1. Все солнечные панели рассчитаны выдерживать определенный вес, и снеговая нагрузка обычно гораздо меньше максимально допустимой. Все солнечные панели тестируются под давлением на производстве, чтобы быть уверенным в их сроке службе и качестве. Посмотрите на характеристики солнечной панели, обычно в спецификации указывается максимальный вес, который может выдержать солнечная панель.
  2. Если снег закрывает солнечные панели, они не могут производить электричество — но для решения этой проблемы достаточно почистить солнечную батарею специальным оборудованием. Солнечным панелям нужен солнечный свет, чтобы производить электроэнергию. В большинстве случаев солнечные панели устанавливаются под определенным углом, который обеспечивает естественный сход снега с солнечных панелей. Вы можете ускорить этот процесс при помощи ручной очистки снега специальными щетками, которые не повреждают и не царапают солнечные панели.
  3. Морозная солнечная погода повышает выработку энергии солнечными батареями.  Пока светит солнце на панели, они вырабатывают электроэнергию, зимой даже лучше, чем летом. Это значит, за 1 час солнечной погоды ваши солнечные панели зимой выработают больше энергии, чем за тот же час, но летом. Общее количество энергии, конечно же, будет меньше, потому что зимой день намного короче, чем летом, и солнечных дней меньше.  

Можно ли надеяться на солнечные батареи зимой?

К сожалению, солнечные батареи и коллекторы не смогут обеспечить вас достаточным количеством энергии в зимнее время. Но некоторые системы работают на удивление эффективно и зимой.

Не надо надеяться на то, что солнечные батареи или коллекторы обеспечат ваши потребности в горячей воде или отоплении, но они помогут существенно сэкономить вам на счетах за электричество. Настолько, что ваша система окупится менее, чем за 10 лет. А если вы не подключены к электросетям и используете генератор для получения электричества, то фотоэлектрическая система окупится за срок от нескольких месяцев до 2-3 лет в зависимости от стоимости топлива и ваших затрат на капитальный ремонт или замену топливного генератора.

Даже с учетом того, что зимой на большей части России приход солнечной радиации снижается, вложения в солнечную энергосистему продолжает оставаться доходным. Более того, есть регионы, где приход солнечной радиации зимой даже больше, чем летом (например, Дальний Восток). В любом случае, солнечные батареи позволяют экономить на платежах за электроэнергию круглый год. 

Эта статья прочитана 43531 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 73

    Классификация солнечных фотоэлектрических электростанций — Автономные, соединенные с сетью, резервные. Солнечные батареи в системах электроснабжения.
  • 69

    Фотоэлектрические комплекты: Состав Для того, чтобы использовать солнечную энергию для питания ваших потребителей, одной солнечной батареи недостаточно. Кроме солнечной батареи нужно еще несколько составляющих. Типичный состав автономного фотоэлектрического комплекта следующий: фотоэлектрическая батарея контроллер заряда аккумуляторной батареи аккумуляторная батарея провода, коннекторы,…
  • 64

    Преимущества использования солнечных батарей в автономных и резервных системах электроснабжения Очень часто приходится сталкиваться с мнением, что применять солнечные батареи нецелесообразно, что они дороги и не окупаются. Многие думают, что гораздо легче поставить бензогенератор, который будет обеспечивать энергией ваш дом.…
  • 62

    Автономные фотоэлектрические энергосистемы Типы фотоэлектрических систем описаны на странице Фотоэлектрические системы. Рассмотрим более подробно один из видов — автономную ФЭС. Наиболее простая солнечная электростанция имеет на выходе низкое напряжение постоянного тока (обычно 12 или 24В). Такие системы применяются для обеспечения…
  • 60

    Есть ли выгода от приобретения солнечных батарей? Узнайте, когда ваши вложения окупятся и начнут приносить прибыль Автор: Каргиев В.М., к.т.н. Ссылка на источник при перепечатке обязательна. Солнечные батареи часто рекламируются как способ сэкономить электроэнергию и сократить счета на электричество. Это…
  • 57

    Влияние препятствий солнечным лучам на выработку энергии солнечными панелями Только малая доля солнечного излучения достигает поверхности земли 1.прямая  2.поглощение   3.отражение  4.непрямая Солнечный свет проходит свой путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть свет а преломляется, а…

Личный опыт использования портативных солнечных батарей в путешествии

В наше время у каждого человека появилось большое количество различных электронных гаджетов. У кого-то больше а у кого-то меньше, но не суть. Все эти устройства требуют постоянной подзарядки. Меня как человека часто находящегося в дали от электросети и имеющего больше количество электронных девайсов, мучил один вопрос. Так как же я буду это все заряжать? Раньше, когда техники было меньше, я мог обходится покупкой дополнительных аккумуляторов, но с увеличением ее количества, покупка дополнительных источников питания стала просто не выгодной. Когда я стал собираться на Байкал, вопрос зарядки стал еще более острым. Я начал спрашивать поисковики на это тему, просмотрел множество обзоров различных устройств. И пришел к самому верному на мой взгляд решению, солнечные батареи. Дальше оставалось найти хорошую панель за доступные деньги и узнать о ее эффективности. Тут оказалось все намного сложнее, русскоязычных обзоров я не нашел. И в магазинах выбор был очень маленький а цены высокими. Плюс ко всему не один из товаров не удовлетворял мои требованиям. Как то раз, я наткнулся на очень интересную контору GoalZero. Мне очень понравилось их продукция. Она разительно отличалась от российских продуктов ( да такие есть, например в Томске, солнечные панели выпускает Микран ( если не ошибаюсь )), а про китайские и думать не хотелось их низкие цены вызывали только лишь недоверие. Так вот, я начал активно изучать продукцию представленную на сайте GoalZero. Мой выбор пал на GoalZero Sherpa 50 Solar Recharging Kit. Все характеристики полностью подходили моим требованиям. Да, цена была значительно выше китайских аналогов. Зато, панели были в наличии и не только на сайте производителя. Также панели можно было купит на ebay. В интернете сразу же нашлись отзывы и обзоры на данный продукт. И я решил написать производителю, что бы уточнить некоторые волнующие меня моменты. Ответ пришел очень быстро и я был полностью удовлетворен. Все подумал я, буду брать. В дополнение к Sherpa 50 Solar Recharging Kit в комплект которого входил внешний аккумулятор и солнечная панель NOMAND 13, я захотел докупить еще одну панельку NOMAND 13, так как от двух панелей зарядка будет идти значительно быстрее. Связался еще раз с продавцом, что бы уточнить цену за доставку. И был неприятно удивлен. Доставка в Россию осуществлялась только DHL. А цена доставки была сопоставима цене самой посылки. После этого я начал смотреть цены на ebay. Нашел продавца, у которого было все, что мне нужно. Продавец обещал, что товар приедет ко мне в течение 5 дней. Я сделал заказ и стал ждать. Но все сразу же пошло не так. Прошло два или три дня и продавец написал мне. Я не могу отправить посылку на ваш адрес. После долгих споров выяснилось, он что-то напутал и посылка была отправлена. Дальше было еще интереснее. Прошли обещанные пять дней и оставалось два дня до отъезда на Байкал, было совершенно ясно, что панель получить я не смогу. И мне нужно было срочно вернуть деньги. Возврат прошел успешно, мне все вернули.
Так к чему же я все это рассказывал?
А вот к чему, пока я возился с GoalZero, мой напарник Женя, решил пойти другим путем. Ему хотелось экспериментов и при этом не тратить много денег. Покапавшись на aliexpees, он нашел такой вот девайс и быстренько его заказал. Устройство представляло из себя пластиковую коробку размером с Ipad, только в два раза толще. На ее лицевой части находится маленькая солнечная панель. На корпусе есть USB порт, для зарядки телефонов или плееров. А так же выход для зарядки ноутбуков и порт для подключения дополнительных солнечных панелей. И даже фонарик. Внутри корпуса располагается плата управления и аккумуляторы. После осмотра начались первые тесты. Первым делом было решено зарядить этот девайс от розетки, что бы проверить сколько устройств можно зарядить от него. Первая проверка показала, что можно зарядить пару ноутбуков и телефонов. Дальше были тесты зарядки от встроенной солнечной панель. Как только устройство попадало на солнце, сразу же загорался индикатор зарядки. Но мощность и размер встроенной панели были слишком малы, что бы быстро зарядить встроенный аккумулятор. Если прикинуть на вскидку, встроенная панелька смогла бы зарядить встроенный аккумулятор, где то за неделю и то не факт. Дальше устройство было вскрыто, что бы посмотреть что же там внутри. Как и я говорил все просто, плата управления и аккумуляторы. Из за некоторых манипуляций получилось так, что часть аккумуляторов сгорели. И были заказаны новые, только более емкие (Отдельно нужно сказать, что бы установить эти аккумуляторы, нужно из них вытащить плату защиты от короткого замыкания иначе работать не будет). Параллельно была заказана внешняя солнечная панель. Как только все компоненты пришли и были собраны воедино как раз подошло время ехать на Байкал а так как моя Sherpa 50 не была доставлена, вся надежда была только на ее китайского собрата.

А теперь самое интересное.
Если честно, я думал максимум, что мы сможем зарядить в походных условиях так это два телефона. Мне не верилось, что даже внешняя солнечная панель сможет зарядить встроенные аккумуляторы внешнего источника питания . Но я был не прав, панель с успехом заряжала внешний аккумулятор часов за пять. Во время езды по трассе на велосипеде , панель просто крепилась к сумке установленной на багажнике. И двигаясь по трассе с юга на север Байкала, солнце все время светило в спину. В результате, к вечеру внешний аккумулятор был полностью заряжен, и можно было спокойно подзарядить нужные нам устройства. От одной зарядки внешнего аккумулятора, мы могли подзарядить два ноутбука, два телефона, и пару аккумуляторов от Canon 5D Mark 2. А добираясь на место, ближе к вечеру света оставалось еще достаточно много, что бы продолжалась зарядка внешнего источника питания.
И так, получается , что внешняя панель с успехом может зарядить внешний аккумулятор. Но как обстоят дела с зарядкой устройств непосредственно от самой панели ( на прямую)? Если подключить не большое устройство вроде телефона или плеера, все проходит успешно, зарядка идет. Но вот с ноутбуками такой фокус не прошел. Зарядка идет, но слишком медленно. Ах да, для того, что бы заряжать usb устройства на прямую от панели, нужен преобразователь тока. Он выглядит как стандартная USB флешка и идет в комплекте с солнечной батареей. Еще забыл добавить, что зарядка идет даже в пасмурную погоду, но  КПД значительно падает.

И так,резюмируя все выше сказанное. Солнечная панель, это удобное средство в руках путешественника, которое с легкостью может покрыть почти все ваши нужды в электричестве.  Да это дополнительный вес вашего рюкзака, но оно того стоит. А для любителей использовать мобильный интернет и инстаграм на смартфоне, это просто незаменимая вещь. А низкие цены китайских продуктов, делают эту вещь еще более доступной и привлекательной.

И небольшой совет, лучше иметь свое индивидуальное устройство, тогда вы точно не будете нуждаться в электричестве.

Применение солнечных батарей для электроснабжения дачи или дома

Солнечная панель может быть, как дополнительным источником электрической энергии, так и альтернативным, который сможет полностью заменить традиционный источник. Они активно используются в промышленности, а в последнее время все чаще панели можно встретить и в быту.

Поскольку оборудование стоит немало, то не следует спешить с покупкой солнечных панелей. Для начала нужно подобрать конструкцию с оптимальными характеристиками и достаточной мощностью.

С каждым днем сфера использования оборудования, преобразующего солнечный свет в электроэнергию, увеличивается. Уже сегодня большое количество частных домов обеспечиваются электричество благодаря солнечным панелям. В качестве дополнительного источника энергии, устройство используется и в многоквартирных домах. В хозяйстве солнечные панели применяются для обогрева и освещения теплиц, построек, придомовой территории.

Когда мысль об установке солнечных панелей становится здравым решением проблемы:

  • Есть немало отдаленных поселений, куда еще не добралось традиционное электричество и энергия вырабатывается благодаря жидкотопливным генераторам. Если посчитать, то единоразовое вложение в установку панелей окупится уже на втором месяце эксплуатации;

  • Проблема электроснабжения сельской местности в том, что здесь часто выключают свет, либо слабое напряжение в сети не дает возможности включать электроприборы. Когда есть автономный источник электричества, перебои с энергией не страшны и можно наслаждаться полноценной жизнью;

  • В многоквартирных домах панели пока используются только, как резервный источник питания. Но уже находятся в стадии разработки проекты по обеспечению домов теплой водой с использованием солнечных панелей гибридной конструкции.

Срок службы солнечных панелей

Согласно данным паспорта оборудования, выдаваемого производителем, срок полезного использования солнечной панели варьируется от 20 лет до 25 лет. В некоторых моделях указывается срок 30 лет. Но практика показывает, что конструкции способна работать значительно дольше, если соблюдать рекомендации, выданные тем же производителем:

  • Не допускать физическое повреждение солнечного модуля. Убирать ветки, предупреждать срыв ветром, избегать царапин на поверхности панели;

  • Регулярно производить чистку и обслуживание;

  • Если в районе эксплуатации панели сильные ветра, то стоит задуматься над установкой ветрозаградительных конструкций.

Интернет магазин солнечных панелей: https://invertory.ru/category/solnechnye-batarei/

Что не так с солнечной энергетикой

Тренды
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

Николай Верховский,  Станислав Соболев

Борис Локшин,  Коринн Пост,  Кристоф Бун

Белл Кэтрин взяла Интервью

Войдите на сайт, чтобы читать полную версию статьи

Энергетика Татарстана потянулась к солнцу — РБК

В Татарстане все чаще используют солнечные батареи для энергоснабжения коттеджей и элементов дорожной инфраструктуры. Но в промышленности энергию солнца будут использовать не скоро, — считают эксперты РБК-Татарстан

Солнце для дачников

В Татарстане одним из предприятий, занимающихся производством солнечных панелей, является компаний «Луна1». Компания принадлежит бизнесмену Фанилю Баймухаметову. Уволившись с нефтеперерабатывающего завода, он занялся производством солнечных батарей, способных работать как на большую мощность, так и для подзарядки сотовых телефонов. По словам предпринимателя, в Татарстане активно развивается рынок решений на базе солнечных элементов для городской инфраструктуры. В Казани, к примеру, реализован проект по освещению с помощью солнечных элементов. Однако, пока это единичные проекты, массовым спросом техника для альтернативной энергетики не пользуется. Компания производит панели, которые устанавливают на автомобили, чтобы пользоваться бытовой техникой в авто на стоянках во время путешествий. Солнечными панелями также очень интересуются фермеры и дачники.

Как считает Баймухаметов, инициатива развития альтернативной энергетики Татарстана и популяризации экологичного вида энергии должна исходить от властей. Этим вопросом необходимо заниматься Министерству экологии республики и ведомствам, отвечающим за энергетический комплекс в Татарстане. «Самый простой способ использования таких панелей – это размещение их на крышах ангаров, промышленных зданий. Здесь панели могли бы работать на то, чтобы освещать это здание. Люди бы поняли, насколько использование солнечной энергии выгодно. От государства нужна инициатива по проектированию автодорог с такими солнечными панелями. Когда само полотно принимает солнечную энергию и затем, на заправочных станциях, ее получают автомобили, которые, в свою очередь, работают от солнечной энергии», — считает Баймухаметов. Кстати, сейчас подобную технологию использует компания Tesla. На заправочной станции электрокаров можно получить бесплатную зарядку. Электростанция же получает энергию с собственных крыш, где установлены солнечные панели.

По словам бизнесмена, альтернативные источники энергии важны для сохранения экологии, так как автотранспорт загрязняет окружающую среду городов. В связи с этим возникает необходимость перехода на электродвигатели, которые могли бы подпитываться от солнечной энергии с дорожного полотна. На производство электрокаров переключаются мировые производители автомобилей – BMW, Volvo, Nissan и другие.

«Главная проблема – это выхлопные газы, которые создают так называемый фотохимический смог. Это смесь выхлопных газов, энергетических выбросов котельных ТЭЦ, газовых станций, которые под лучами создают реакционную смесь, которая, помимо всего прочего, очень канцерогенна», — уточнил Баймухаметов.

В данный момент компания Фаниля Баймухаметова работает над очередной инновацией в сегменте альтернативной энергетики – ученые создают краску-солнечную батарею. То есть эта краска, нанесенная на любую поверхность, станет одновременно и приемником солнечной энергии и ее трансформатором в энергию для любых устройств. После первых опытов решено продолжить научные исследования, чтобы повысить КДП краски, сообщил Баймухаметов. В мире подобные технологии разрабатываются всего в трех странах – Франции, Швейцарии и Канаде.

Как экономить на солнечных батареях — VINUR

Для любого украинского потребителя электроэнергии как география, так и условия климата, которые характерны для территории его проживания, позволяют с выгодой использовать солнечные батареи. Особенно в тех случаях, когда необходимо подключение электричества к вновь построенному дому, который находится на удалении от существующей сети. Например, при установке 40-50 опор электропередачи по воздуху или для прокладки кабеля потребуется столько же средств, как и для покупки топливной электростанции автономного типа, а в некоторых случаях эти затраты будут стоить столько же, сколько солнечная электростанция.

Однако для источников энергии, работающих на топливе, в процессе их эксплуатации потребуется нести постоянные издержки на топливо, тогда как электростанция на кремниевых элементах не требует таких расходов.

Расчеты показывают, что средний показатель излучения Солнца на метр квадратный площади составляет не менее 5000 МДж в год, что равнозначно получению не менее 120 Вт электрической мощности с квадратного метра современной кремниевой батареи. Поэтому для украинской семьи, у которой среднемесячное потребление находится в пределах 150 – 200 КВт, вполне будет достаточным приобретение такой батареи площадью до 10 метров квадратных.

Солнечные батареи: преимущества и недостатки

Преимущественными особенностями энергии, которую дает солнечная электростанция, являются:

  • Фактор возобновляемости. Если энергия из ископаемого топлива не может восстанавливаться, то энергия Солнца имеет неограниченный ресурс.
  • Фактор безопасности для окружающей среды или экологичности. Кремниевая электростанция не осуществляет выбросы веществ в окружающую среду в отличие от источников энергии традиционного типа.
  • Фактор экономности, а также низких расходов на эксплуатацию. Что касается первого параметра, то экономность заключается в том, что пользователь один раз несет расходы на приобретение и установку альтернативной электростанции. Относительно издержек на эксплуатацию, то они заключаются лишь в периодической очистке фотоэлементов от загрязнений, снижающих КПД плоской панели, тогда как производители гарантируют ее работу в течение 20 и даже 25 лет.

Что касается недостатков, которыми обладают солнечные батареи, то это:

  • Фактор высокой цены. Для того, чтобы оборудовать дом солнечной энергетической установкой на кремниевых фотоэлементах, придется единовременно выложить 4 или более тысяч долларов.
  • Фактор непостоянства. Этот источник энергии нельзя считать стабильным из-за того, что электричество не может вырабатываться в ночное время, а также в пасмурные или в дни, когда выпадают осадки. Поэтому, чтобы ее накопить и сделать определенный запас, необходимо иметь для этого специальное дополнительное оборудование.
  • Фактор малой плотности мощности солнечных батарей. Для того, чтобы выработать, например, 1 кВт электричества, требуется значительная площадь кремниевых элементов, и из-за этого проблемой становится использование энергоемких бытовых приборов, начиная с утюга и заканчивая электробойлером.
  • Факторы дополнительной защиты. Так как на территории Украины довольно часто бывает град и происходят бури, то фотоэлементы батарей нуждаются в дополнительных затратах на их защиту.

Как экономить, используя солнечные батареи

В том случае, если рассматривать солнечные батареи по фактору экономической эффективности, то с одной стороны, такой вид получения электроэнергии напрямую не может решить вопрос экономии на ее оплате, так как срок окупаемости собственной электростанции на фотоэлементах составляет от 30 до 40 лет при сохранении теперешних тарифов электричества. А с другой стороны, если рассматривать конкретные ситуации, то, например, при использовании фотоэлементов с дополнительным оборудованием в качестве резервного источника электроснабжения, а также, если документально оформить такую электростанцию и оборудовать счетчиком учета «зеленого» тарифа, то экономический эффект здесь налицо.

В качестве примера для расчетов возьмем солнечную электростанцию мощностью 3 кВт. Этой мощности вполне хватит для автономного обеспечения электроэнергией среднестатического украинского дома для освещения, телевидения, интернета и подачи воды с помощью насосной станции. Такая альтернативная установка вместе со счетчиком «зеленого тарифа» и расходами на оформление документации будет стоить в пределах 100 тыс. гривен. Теперешняя стоимость электроэнергии при месячном расходе до 100 кВт*час составляет 0,90 грн. А если потребление превышает 100 кВт*час, то 1, 68 грн. за 1 кВт. Стоимость «зеленого тарифа» равна 0,18 евро, что по актуальному курсу сейчас составляет 5,8 грн.

Схема получения экономии такова. Если ориентироваться на комбинированное потребление электроэнергии из центральной сети, а также с помощью собственного альтернативного источника в соотношении 50 на 50, то при использовании в месяц 100 кВт*час придется выплатить поставщику электроэнергии 50 × 0,90 = 45 грн., а получить «по зеленому тарифу»: 50 × 5,8 = 290 грн. Итого ежемесячный экономический эффект составляет: 290 — 45 = 245 грн.

В таком случае вопрос о том, как экономить на солнечных батареях становится риторическим, так как эта инвестиция, по сути, ничем не отличается от помещения денег на депозит в банке с целью получения прибыли в течение 25-30 лет.

Что такое солнечная панель? Как работает солнечная панель?

Солнечная энергия начинается с солнца. Солнечные панели (также известные как «фотоэлектрические панели») используются для преобразования солнечного света, состоящего из частиц энергии, называемых «фотонами», в электричество, которое можно использовать для питания электрических нагрузок.

Солнечные панели могут использоваться для самых разных применений, включая системы удаленного питания для кабин, телекоммуникационное оборудование, дистанционное зондирование и, конечно же, для производства электроэнергии бытовыми и коммерческими солнечными электрическими системами.

На этой странице мы обсудим историю, технологию и преимущества солнечных батарей. Мы узнаем, как работают солнечные батареи, как они изготавливаются, как вырабатывают электричество и где можно купить солнечные панели.

Краткая история солнечных панелей

Развитие солнечной энергетики насчитывает более 100 лет. В первые дни солнечная энергия использовалась в основном для производства пара, который затем можно было использовать для привода машин. Но только после открытия Эдмоном Беккерелем «фотогальванического эффекта», который позволил преобразовывать солнечную электрическую энергию солнечного света.Затем открытие Беккереля привело к изобретению Чарльзом Фриттсом в 1893 году первого настоящего солнечного элемента, который был образован путем покрытия листов селена тонким слоем золота. И из этого скромного начала возникло устройство, известное нам сегодня как солнечная панель .

Рассел Ол, американский изобретатель, работающий в Bell Laboratories, запатентовал первый в мире кремниевый солнечный элемент в 1941 году. Изобретение Ола привело к производству первой солнечной панели в 1954 году той же компанией.Солнечные панели нашли свое первое широкое применение в космических спутниках. Для большинства людей первая солнечная панель в их жизни, вероятно, была встроена в их новый калькулятор — примерно в 1970-х годах!

Сегодня солнечные панели и полные системы солнечных панелей используются для питания самых разных приложений. Да, солнечные батареи в виде фотоэлементов до сих пор используются в калькуляторах. Однако они также используются для обеспечения солнечной энергией целых домов и коммерческих зданий, таких как штаб-квартира Google в Калифорнии.

Как работают солнечные панели?

Солнечные панели собирают чистую возобновляемую энергию в виде солнечного света и преобразуют этот свет в электричество, которое затем можно использовать для питания электрических нагрузок. Солнечные панели состоят из нескольких отдельных солнечных элементов, которые сами состоят из слоев кремния, фосфора (обеспечивающего отрицательный заряд) и бора (обеспечивающего положительный заряд). Солнечные панели поглощают фотоны и при этом инициируют электрический ток.Результирующая энергия, генерируемая фотонами, ударяющими о поверхность солнечной панели, позволяет электронам сбиваться с их атомных орбит и высвобождаться в электрическое поле, создаваемое солнечными элементами, которое затем втягивает эти свободные электроны в направленный ток. Весь этот процесс известен как фотоэлектрический эффект. Средний дом имеет более чем достаточную площадь крыши для необходимого количества солнечных панелей для производства достаточного количества солнечной электроэнергии для обеспечения всех его потребностей в электроэнергии.

В хорошо сбалансированной конфигурации с подключением к сети солнечная батарея вырабатывает электроэнергию в течение дня, которая затем используется в доме ночью. Программы чистого измерения позволяют владельцам солнечных генераторов получать оплату, если их система производит больше энергии, чем необходимо в доме. В автономных солнечных батареях необходимыми компонентами являются аккумуляторная батарея, контроллер заряда и, в большинстве случаев, инвертор. Солнечная батарея посылает электричество постоянного тока через контроллер заряда в аккумуляторную батарею.Затем энергия поступает от аккумуляторной батареи к инвертору, который преобразует постоянный ток в переменный ток (AC), который можно использовать для устройств, не использующих постоянный ток. С помощью инвертора размеры массивов солнечных панелей могут соответствовать самым высоким требованиям к электрической нагрузке. Переменный ток может использоваться для питания нагрузок в домах или коммерческих зданиях, транспортных средствах и лодках для отдыха, удаленных кабинах, коттеджах или домах, удаленном управлении дорожным движением, телекоммуникационном оборудовании, мониторинге потока нефти и газа, RTU, SCADA и многом другом.

Преимущества солнечных панелей

Использование солнечных панелей — очень практичный способ производства электроэнергии для многих целей. Очевидным было бы жить вне сети. Жизнь вне сети означает проживание в месте, которое не обслуживается основной электросетью. Удаленные дома и хижины хорошо выигрывают от систем солнечной энергии. Больше не нужно платить огромные суммы за установку электрических столбов и прокладку кабеля от ближайшей точки доступа к основной сети. Солнечная электрическая система потенциально менее дорога и может обеспечивать электроэнергию более трех десятилетий при правильном обслуживании.

Помимо того факта, что солнечные панели позволяют жить вне сети, возможно, самое большое преимущество, которое вы получите от использования солнечной энергии, заключается в том, что это чистый и возобновляемый источник энергии. С глобальным изменением климата стало более важно делать все возможное, чтобы уменьшить давление на нашу атмосферу из-за выбросов парниковых газов. Солнечные панели не имеют движущихся частей и требуют минимального обслуживания. Они прочно построены и служат десятилетиями при правильном обслуживании.

Последним, но не менее важным преимуществом солнечных панелей и солнечной энергии является то, что после того, как система оплатит свои первоначальные затраты на установку, электроэнергия, которую она будет производить в течение оставшегося срока службы системы, который может достигать 15- 20 лет в зависимости от качества системы, абсолютно бесплатно! Для владельцев систем солнечной энергии, подключенных к сети, преимущества начинаются с того момента, когда система подключается к сети, потенциально устраняя ежемесячные счета за электроэнергию или, что самое приятное, фактически получая дополнительный доход владельца системы от электрической компании. Как? Если вы используете меньше энергии, чем производит ваша солнечная электрическая система, эта избыточная мощность может быть продана, иногда с премией, вашей электроэнергетической компании!

Существует множество других применений и преимуществ использования солнечных батарей для выработки электроэнергии — слишком много, чтобы перечислять их здесь. Но, просматривая наш веб-сайт, вы получите общее представление о том, насколько универсальной и удобной может быть солнечная энергия.

Сколько стоят солнечные панели?

Цены на солнечные панели существенно снизились за последние пару лет.Это здорово, потому что в сочетании с федеральной налоговой льготой на инвестиции в солнечную энергетику в размере 30 долларов и другими применимыми стимулами СЕЙЧАС самое лучшее время для инвестиций в систему солнечной энергии. И учтите: система солнечной энергии стоит примерно столько же, сколько автомобиль среднего размера!

Где я могу купить солнечные панели?

Ну, прямо здесь, на этом сайте, конечно!

Наши бренды солнечных панелей включают наиболее уважаемых производителей в сфере производства солнечных панелей. Эти бренды включают такие названия, как BP Solar, General Electric и Sharp, среди прочих.Мы предлагаем только солнечные панели самого высокого качества от производителей с проверенной репутацией в области технологий солнечных панелей. Имея более чем 30-летний опыт работы в сфере производства солнечных панелей, вы можете быть уверены, что в MrSolar.com мы разбираемся в солнечных панелях!

Сохранить

Сохранить

Как работают солнечные панели

Подобно большинству других источников энергии, производительность солнечной энергии зависит от трех основных процессов; сбор, преобразование и хранение.

Коллекция

Чем больше солнечного света получает солнечная панель; тем больше мощности он может произвести.Поэтому интегрированные солнечные системы часто устанавливаются в местах, которые получают прямой солнечный свет большую часть дня, например, на открытых полях или на крышах, где нет деревьев или других препятствий.

Преобразование энергии

Солнечные панели состоят из фотогальванических элементов, которые реагируют на ультрафиолетовые лучи и преобразуют их в электричество. Каждая ячейка состоит из проводящих материалов из кремния, который сильно реагирует на солнечную энергию. Из-за того, что газы и элементы Солнца обладают высокой реакционной способностью, протоны из этих материалов постоянно быстро движутся от Солнца к Земле.Когда эти протоны вступают в контакт с некоторыми элементами на Земле, такими как кремний, происходит химическая реакция. Протоны солнечных лучей заставляют электроны покидать атомы, из которых состоит кремний, что генерирует электрический ток.

Энергия этих движущихся атомов может быть преобразована в чистый источник энергии с помощью проводов, протянутых через систему солнечных панелей. Эти провода преобразуют энергию движущихся электронов кремния в электричество, которое можно использовать для питания чего угодно.

Аккумулятор энергии

Солнечные батареи сами по себе не хранят энергию; электричество просто создается внутри клеток, а затем транспортируется по проводникам к электрическому устройству, такому как лампочка. Однако системы солнечных панелей могут быть подключены к специальным батареям, способным накапливать эту энергию для последующего использования.

Поскольку солнечные панели могут вырабатывать энергию только при контакте с УФ-лучами, ночью они не вырабатывают энергию. Вот почему аккумуляторы энергии часто используются в сочетании с системой солнечных батарей.Эти батареи могут накапливать дополнительную электроэнергию, вырабатываемую в солнечные дни, чтобы ее можно было либо использовать позже, либо продать обратно энергетической компании.

Технические факторы
Солнечные панели

разработаны и состоят из шести основных компонентов.

  1. Рама

    Каркас, обычно изготовленный из алюминия, обеспечивает жесткость конструкции и защищает устройство от внешних воздействий.

  2. Стекло

    Защищает верхнюю часть панели и позволяет ей получать оптимальное количество солнечного света.

  3. Ева

    Связывает компоненты панели вместе и защищает ее от грязи, воды или чего-либо еще от повреждения ячеек.

  4. Ячейки

    Двигатели, преобразующие солнечный свет в электричество.

  5. Нижний лист

    Задняя часть устройства, защищающая от воды и грязи.

  6. Соединение/соединители

    Передает электроэнергию, произведенную устройством.

В самом низу панели находятся соединительные и соединительные провода.Они отвечают за передачу солнечной энергии, вырабатываемой панелью, на питаемое устройство или аккумулятор.

Над этими проводами находятся солнечные элементы, состоящие из очищенного кремния. Чтобы увеличить количество электронов в этих кремниевых элементах, производители солнечных панелей могут добавлять в элемент дополнительные элементы, такие как фосфор и бор, чтобы сбалансировать положительные и отрицательные заряды для лучшей электрической мощности.

Между ячейками и поверхностью солнечной панели находится несколько кусков стекла специальной рецептуры.Они предотвращают попадание примесей, таких как вода или грязь, в клетки. Стекло также обладает высокой отражающей способностью и отлично пропускает большое количество УФ-лучей непосредственно в солнечные элементы.

Заключение

Процесс преобразования солнечных лучей в полезную солнечную энергию может показаться сложным решением, но общая концепция довольно проста. Солнце является неограниченным и возобновляемым источником энергии, который в сочетании с правильными элементами может быть использован для питания нашего мира.

Есть еще вопросы? Свяжитесь с Райаном Стаутом, нашим национальным разработчиком солнечной энергии, чтобы получить дополнительную информацию о том, как работают солнечные панели.

 


Райан Стаут

Национальный разработчик солнечной энергии

Для чего используются солнечные панели?

Солнечные панели позволяют нам производить электроэнергию, которую мы затем можем использовать различными способами. В этой статье мы объясним, для чего используются солнечные батареи.

Использование солнечных панелей

В следующих разделах мы объясняем различные области применения солнечных батарей.Если вас больше интересуют преимущества, см. нашу статью о плюсах и минусах солнечной энергии.

Производство электроэнергии

Мы можем использовать солнечные батареи для производства электроэнергии. Этот процесс может происходить как в бытовых, так и в промышленных масштабах. Бытовая система солнечной энергии может помочь вам при питании вашего дома. В промышленных масштабах мы можем использовать солнечные панели для обеспечения населения электроэнергией. В этом случае инженеры устанавливают большую солнечную батарею, которая образует солнечную электростанцию.

Дистанционный источник питания

Основным преимуществом солнечных панелей является их способность производить электроэнергию в удаленных местах. При наличии достаточного количества солнечной энергии солнечные панели могут обеспечивать электроэнергией отдаленные районы. Это может помочь удаленным сообществам, не имеющим прямой связи с национальной электросетью. Это также может помочь обеспечить питанием удаленные исследовательские центры, к которым может быть невозможно или нецелесообразно прокладывать силовые кабели.

Портативный блок питания

Подобно удаленному источнику питания, солнечные панели можно использовать в качестве портативного источника питания.Это, как правило, более полезно для развлекательных мероприятий. Если вы хотите зарядить телефон во время похода или посещения пляжа, портативное зарядное устройство для телефона на солнечных батареях станет идеальным решением.

Водяное отопление

Большинство людей знают, что солнечную энергию можно использовать для производства электричества. Но знаете ли вы, что их также можно использовать для нагрева воды? Вы можете сделать это с помощью специального устройства, известного как «солнечная панель с горячей водой».

Солнечные панели с подогревом воды более популярны в домашних условиях.Домовладельцы могут установить эти устройства для получения горячей воды прямо от солнца. Поскольку горячая вода может быть востребована в оживленном домашнем хозяйстве, в дополнение к таким системам часто используются резервные нагреватели. Эти резервные нагреватели особенно полезны ночью, когда солнца недостаточно для нагрева воды.

Зарядка аккумулятора

Еще одно ключевое применение солнечных батарей — зарядка аккумуляторов. Инженеры могут оснастить домашние солнечные электрические системы системой резервного питания от батарей. Затем солнечные панели могут заряжать аккумулятор в течение дня, чтобы обеспечить источник электроэнергии ночью.Это важный процесс, поскольку солнечные батареи не могут генерировать электричество ночью, когда темно.

Тот же принцип применим к солнечному освещению сада. В течение дня солнечные осветительные приборы могут заряжать внутренние аккумуляторы. В результате, когда солнце садится, у них будет достаточно электричества, чтобы питать лампочку в темноте.

Солнечные зарядные комплекты — это современный взгляд на принцип использования солнечной энергии для зарядки аккумуляторных батарей. Эти комплекты широко доступны для небольших портативных устройств, таких как смартфоны и планшеты.Они бывают разных форм и позволяют заряжать устройства на ходу. Конечно, это зависит от мощности зарядного комплекта и наличия достаточного количества солнечной энергии в вашем регионе.

Уменьшение счетов за электроэнергию

Хотя первоначальная стоимость системы солнечных батарей может быть довольно высокой, она может помочь сократить ваши счета за электроэнергию. Чем больше солнечной энергии вы используете, тем меньше электроэнергии вам нужно будет покупать у поставщика энергии. Как прямой результат, вы получите выгоду от сокращения ежемесячных счетов за электроэнергию и сможете сэкономить деньги.

Делать деньги

Проницательные домовладельцы могут зарабатывать деньги на солнечных батареях. Однако это зависит от того, где они живут, и от емкости их системы. В некоторых странах домовладельцам разрешается продавать избыточную электроэнергию, которую они вырабатывают, обратно в сеть. Эта схема, известная как «зеленый тариф», иногда может обеспечить стабильный поток доходов. Этот процесс может помочь ускорить возврат инвестиций и, в конечном итоге, получить прибыль.

Уменьшение вашего углеродного следа

Мы также можем использовать солнечные батареи, чтобы уменьшить углеродный след.Используя больше солнечной энергии, мы потребляем меньше ископаемого топлива. Когда мы сжигаем ископаемое топливо, мы производим углекислый газ — вредный парниковый газ. Из-за этого, когда мы используем солнечные панели, мы также уменьшаем количество углерода, которое мы производим в результате нашей повседневной жизни.

Снижение зависимости от ископаемого топлива

Подавляющее большинство потребляемой нами энергии невозобновляемо. Это происходит из ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ, которые однажды закончатся. Из-за этого нам следует рассмотреть возможность использования большего количества технологий возобновляемой энергии, таких как солнечные фотоэлектрические элементы.Если бы все так поступали, мы значительно уменьшили бы нашу зависимость от ископаемого топлива.

Снижение зависимости от ископаемого топлива может иметь много положительных эффектов. Это может не только помочь сохранить запасы природных ресурсов, но и помочь очистить окружающую среду.

Повышение энергетической безопасности

Солнечные панели и другие технологии использования возобновляемых источников энергии могут способствовать повышению энергетической безопасности. Многие страны мира покупают природные ресурсы у других стран.Война, политика и общий спрос и предложение могут повлиять на этот процесс. В результате этого страна не может гарантировать непрерывную поставку ресурсов. Это может привести к нехватке энергии и отключениям электроэнергии, пока страна адаптируется к проблемам с поставками.

Чем больше энергии мы производим сами, тем меньше нам приходится полагаться на зарубежные страны, поставляющие необходимую нам энергию.

Как работают солнечные панели?

Каковы некоторые преимущества солнечной энергии?
  • Есть 6.14 ГВт установленных солнечных батарей на крышах домов в Великобритании — это вдвое больше мощности крупнейшей британской электростанции, работающей на ископаемом топливе.
  • Солнечные панели можно устанавливать в различных местах. От крупных сельских солнечных ферм, которые могут поддерживать местное биоразнообразие, обеспечивая нетронутую среду обитания для пчел, бабочек и гнездящихся птиц, до панелей на крышах в городских центрах, которые могут помочь в борьбе с нехваткой топлива.
  • Солнечные панели не создают шумового загрязнения при выработке электроэнергии.Это означает, что установки не будут навязчивыми — будь то в людных городских районах или в тихих сельских районах.
  • Солнечные панели очень безопасны. Они в основном сделаны из силиконовых листов, и нет никакой опасности, что фотогальванические элементы протекают или выделяют какие-либо токсины или пары.

Работают ли солнечные батареи в пасмурные дни?

Солнечные панели реагируют на спектр видимого света. Это означает, что если света достаточно, чтобы видеть, то света достаточно для того, чтобы солнечные панели начали вырабатывать электричество.Но чем сильнее солнечный свет, тем больше энергии будут генерировать солнечные панели.


Должна ли быть жара для работы солнечных батарей?

Солнечные батареи производят больше электроэнергии летом, из-за чего может показаться, что им нужна более теплая погода для работы. Но это не так — просто сильный солнечный свет и более высокая температура часто идут рука об руку. На самом деле, если температура становится слишком высокой (или слишком низкой), солнечные панели становятся менее эффективными.

Поскольку мы получаем более 8 часов солнечного света в день круглый год и не часто сталкиваемся с экстремальными температурами, Великобритания хорошо подходит для использования солнечной энергии.


Сколько солнечных площадок принадлежит Good Energy?

У нас шесть собственных солнечных ферм . Мы позаботились о том, чтобы они приносили пользу местной окружающей среде и сообществу, от повышения биоразнообразия до предоставления фондов для пособий сообществу.

Мы также покупаем электроэнергию, вырабатываемую солнечными батареями, по нашим контрактам с независимыми производителями возобновляемых источников энергии. И, как администратор льготного тарифа  , мы помогаем более чем ста тысячам домохозяйств и предприятий получать платежи за электроэнергию, которую они вырабатывают с помощью собственных солнечных батарей.,

Узнайте больше часто задаваемых вопросов о солнечных панелях здесь.

Яркое будущее солнечной энергетики

Эмили Керр
фигурки Абагейл Буррус

Каждую секунду Солнце излучает на Землю достаточно энергии, чтобы удовлетворить потребности человечества в энергии более чем на два часа. Учитывая легкодоступность и возобновляемость, солнечная энергия является привлекательным источником энергии. Однако по состоянию на 2018 год менее двух процентов мировой энергии приходилось на солнечную энергию.Исторически сбор солнечной энергии был дорогим и относительно неэффективным. Однако даже это скудное использование солнечной энергии является улучшением по сравнению с предыдущими двумя десятилетиями, поскольку количество энергии, получаемой от солнечной энергии, во всем мире увеличилось более чем в 300 раз с 2000 по 2019 год. на солнечную энергию за счет снижения затрат, а новые технологические разработки обещают увеличить использование солнечной энергии за счет дальнейшего снижения затрат и повышения эффективности солнечных панелей.

Солнечные элементы: стоимость, проблемы и конструкция

За последние 20 лет расходы, связанные с солнечными батареями, конструкциями, способными преобразовывать световую энергию в электричество, неуклонно снижались. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, лаборатория правительства США, изучающая технологию солнечных батарей, оценивает вклад в повышение доступности солнечной энергии. По их оценкам, реальные затраты, затраты на физическое оборудование солнечных батарей и косвенные затраты, которые включают оплату труда или затраты на получение необходимых государственных разрешений, примерно равны (рис. 1).Мягкие затраты снизились, потому что появилось больше потенциальных потребителей и больше специалистов по установке новых солнечных элементов, поэтому компании могут производить солнечные элементы оптом и легко их устанавливать. Затраты на «железо» составляют менее половины того, что было в 2000 году, в основном из-за снижения материальных затрат и увеличения способности клеток улавливать свет. Разработка более экономичных и эффективных солнечных элементов потребовала тщательного изучения физики, связанной с улавливанием солнечной энергии, в дополнение к инновационному дизайну.

Рисунок 1: Затраты, связанные с солнечной энергией. Солнечные элементы становятся менее дорогими, когда стоимость рабочей силы и материалов, используемых для их создания, снижается или когда они лучше превращают поступающий свет в электричество.

Поскольку солнечные элементы используются для преобразования света в электричество, они должны состоять из материала, способного улавливать энергию света. Этот материал может быть зажат между двумя металлическими пластинами, которые передают электричество, полученное из энергии света, туда, где оно необходимо, например, к светильникам в доме или машинам на фабрике (рис. 2).Выбор правильного материала для улавливания света включает измерение разницы между двумя энергетическими уровнями, называемыми валентной зоной и зоной проводимости. Валентная зона с более низкой энергией заполнена множеством маленьких отрицательно заряженных частиц, называемых электронами, но зона проводимости с более высокой энергией в основном пуста. Когда электроны сталкиваются с частицами света, называемыми фотонами, они могут поглотить достаточно энергии, чтобы перепрыгнуть из низкоэнергетической зоны проводимости в высокоэнергетическую валентную зону. Оказавшись в валентной зоне, дополнительная энергия электрона может быть собрана в виде электричества.Это как если бы электроны сидели у подножия холма (зона проводимости) и сталкивались с фотоном, который давал им энергию для прыжка на вершину (валентная зона).

Количество энергии, необходимое электронам для перехода в валентную зону, зависит от типа материала. По сути, размер метафорического холма варьируется в зависимости от свойств данного материала. Размер этого энергетического разрыва имеет значение, потому что он влияет на то, насколько эффективно солнечные элементы преобразовывают свет в электричество.В частности, если фотоны сталкиваются с электронами с меньшей энергией, чем требуется электрону для перехода из валентной зоны в зону проводимости, энергия света не захватывается. В качестве альтернативы, если у света больше энергии, чем необходимо для преодоления этого промежутка, тогда электрон захватывает именно ту энергию, которая ему нужна, а остаток тратит впустую. Оба этих сценария приводят к неэффективности сбора солнечной энергии, что делает важным выбор материала для солнечных элементов.

Исторически наиболее популярным материалом для солнечных элементов был кремний (рис. 2).Одна из причин такой популярности заключается в размере зазора между кремниевой зоной проводимости и валентной зоной, поскольку энергия большинства легких частиц очень близка к энергии, необходимой электронам кремния для преодоления энергетической щели. Теоретически около 32% световой энергии можно преобразовать в электрическую с помощью кремниевого солнечного элемента. Это может показаться немного, но это значительно эффективнее, чем большинство других материалов. Кроме того, кремний недорог. Это один из самых распространенных элементов на Земле, и стоимость его переработки резко снизилась с 1980 года.Производство солнечных батарей и электроники способствовало снижению затрат на очистку, поскольку они изучили более совершенные методы массовой очистки, чтобы стимулировать спрос на солнечные элементы и бытовую электронику.

Рис. 2: Улавливание энергии света солнечными элементами. Когда свет попадает на солнечный элемент, он заставляет электроны прыгать в зону проводимости, позволяя собирать световую энергию. Здесь желтые электроны (обозначенные e) движутся через атомы кремния (обозначенные Si) в солнечном элементе при попадании фотона.

Помимо снижения материальных затрат, хитрые инженерные приемы приближают эффективность кремниевых солнечных элементов к их теоретическому максимуму. Чтобы фотоны преобразовались в энергию, они должны сначала столкнуться с электроном. Один из способов повысить вероятность столкновения фотонов и электронов заключается в том, что кремний в солнечных батареях образует микроскопические пирамиды. Когда свет поглощается пирамидой, он распространяется дальше, увеличивая вероятность того, что свет столкнется с электронами в кремнии, прежде чем покинуть ячейку.

Придерживаясь аналогичной тактики, химики и ученые-материаловеды разработали антиотражающие покрытия для нанесения на переднюю часть солнечных элементов, чтобы предотвратить отражение полезного света обратно в космос без столкновения с электронами в солнечном элементе. Точно так же размещение отражателя на задней части солнечного элемента также позволяет собирать больше света. Свет, который достигает солнечного элемента и проходит весь путь до задней части, не задев электрон, отражается к передней части элемента, давая ячейке еще один шанс собрать свет.

В настоящее время стоимость солнечных элементов на основе кремния продолжает снижаться, и, несмотря на прогнозы об обратном, стоимость самого кремния продолжает снижаться. Кремниевые солнечные элементы, вероятно, останутся популярными в течение следующих нескольких лет. Были разработаны альтернативы кремниевым солнечным элементам, но они еще недостаточно продвинулись, чтобы стать коммерчески жизнеспособными.

Будущее солнечных батарей

  Чтобы превзойти существующие солнечные элементы, новая конструкция должна улавливать больше света, более эффективно преобразовывать световую энергию в электричество и/или быть менее дорогой в производстве, чем существующие конструкции.Производители и потребители энергии с большей вероятностью примут солнечную энергию, если энергия, которую она производит, такая же или менее дорогая, чем другие, часто невозобновляемые, формы электричества, поэтому любое улучшение существующих конструкций солнечных элементов должно снизить общие затраты, чтобы получить широкое распространение. .

Первый вариант, добавляющий оборудование, позволяющее солнечным элементам улавливать больше света, на самом деле не требует отказа от существующих конструкций солнечных элементов. Электроника может быть установлена ​​с солнечным элементом, который позволяет ячейке отслеживать движение солнца по дневному небу.Если солнечный элемент всегда направлен на солнце, на него попадет гораздо больше фотонов, чем если бы он был направлен только на солнце около полудня. В настоящее время разработка электроники, которая может точно и последовательно отслеживать положение солнца в течение нескольких десятилетий по разумной цене, является постоянной проблемой, но инновации в этом направлении продолжаются. Альтернативой перемещению самого солнечного элемента является использование зеркал для фокусировки света на меньшем и, следовательно, более дешевом солнечном элементе.

Еще один способ повысить производительность солнечных элементов — повысить их эффективность, чтобы они лучше преобразовывали энергию солнечного света в электричество.Солнечные элементы с более чем одним слоем светоулавливающего материала могут захватывать больше фотонов, чем солнечные элементы с одним слоем. Недавно протестированные в лаборатории солнечные элементы с четырьмя слоями могут улавливать 46% поступающей на них световой энергии. Эти элементы все еще в основном слишком дороги и сложны для коммерческого использования, но продолжающиеся исследования могут однажды сделать возможным внедрение этих сверхэффективных элементов.

Альтернативой повышению эффективности солнечных батарей является простое снижение их стоимости.Несмотря на то, что обработка кремния за последние несколько десятилетий стала дешевле, она по-прежнему вносит значительный вклад в стоимость установки солнечных элементов. Использование более тонких солнечных элементов снижает материальные затраты. Эти «тонкопленочные солнечные элементы» используют слой материала для сбора световой энергии толщиной всего от 2 до 8 микрометров, что составляет всего около 1% от того, что используется для изготовления традиционных солнечных элементов. Подобно элементам с несколькими слоями, тонкопленочные солнечные элементы немного сложны в производстве, что ограничивает их применение, но исследования продолжаются.

В ближайшем будущем кремниевые солнечные элементы, вероятно, продолжат снижаться в цене и будут устанавливаться в больших количествах. Ожидается, что в Соединенных Штатах это снижение затрат приведет к увеличению производства солнечной энергии как минимум на 700% к 2050 году. Между тем, исследования альтернативных конструкций более эффективных и менее дорогих солнечных элементов будут продолжаться. Через несколько лет мы, вероятно, увидим, что альтернативы кремнию появятся на наших солнечных фермах и крышах, помогая обеспечить чистые и возобновляемые источники энергии.Эти улучшения стали и будут возможными за счет увеличения объемов производства солнечных элементов и новых технологий, которые делают элементы более дешевыми и эффективными.


Эмили Керр, аспирант кафедры химии и химической биологии.

Абагайль Буррус учится на третьем курсе органической и эволюционной биологии, изучает развитие элайофоров.

Для получения дополнительной информации:

Эта статья является частью нашей серии SITN20, написанной в ознаменование 20-летия SITN и посвященного наиболее заметным научным достижениям последних двух десятилетий.Ознакомьтесь с другими нашими произведениями SITN20!

Использование солнечных панелей – объяснение, солнечная энергия, использование и часто задаваемые вопросы

Мы используем солнечные панели для выработки электроэнергии. Этот процесс может иметь место как в бытовых, так и в промышленных целях. Домашние солнечные батареи можно использовать для выработки электроэнергии в домашних условиях.

А в промышленной панели мы используем его для массового производства электроэнергии. Для этого инженерам необходимо установить массив солнечных панелей от солнечной электростанции. Солнечные панели могут использоваться для выработки большого количества электроэнергии, и этот процесс может происходить как в солнечных, так и в промышленных масштабах.Ключевым преимуществом солнечных панелей является то, что их можно использовать для обеспечения электроэнергией и отдаленных районов, при условии, что там достаточно солнечной энергии. Это поможет живущим там людям.

 

Что такое солнечные панели?

Солнечная энергия — это энергия, которую Солнце отдает Земле, прежде всего в виде видимого света, а затем в виде электромагнитного излучения. Солнечная энергия была разработана почти 100 лет назад. Ранее солнечная энергия использовалась для создания ручьев, которые затем использовались для привода машин.

Эдмон Беккерель открыл фотоэлектрический эффект, позволивший сохранить электрическую энергию солнечного света. Солнечная энергия улавливается солнечными панелями, и они преобразуют этот свет в электричество, которое затем используется для питания электрических нагрузок.

Такие панели содержат несколько отдельных солнечных элементов, состоящих из множества слоев кремния, фосфора и бора. Солнечные панели поглощают фотоны, и при этом вырабатывается электрический ток.

Энергия, возникающая в результате этого удара о поверхность солнечных панелей, позволяет электронам сбиваться с их атомных орбит и высвобождаться в электрическое поле, создаваемое солнечным элементом.Это втягивает свободные электроны в направленный ток. Весь этот процесс известен как фотоэлектрический эффект.

Для необходимого количества солнечных панелей средний дом имеет более чем достаточную площадь крыши для производства достаточного количества солнечной электроэнергии для удовлетворения потребностей в электроэнергии.

Материалы, используемые в солнечных панелях

Солнечный элемент является наиболее важным компонентом любой солнечной панели. Например, одна солнечная панель состоит из нескольких солнечных элементов. Эти клетки являются компонентом технологии, преобразующей солнечный свет в энергию.В большинстве солнечных панелей используются солнечные элементы из кристаллического кремния. Эти элементы состоят из слоев кремния, фосфора и бора (хотя существует несколько различных типов фотоэлектрических элементов). После создания эти ячейки располагаются в виде сетки. Поскольку существует так много возможностей различных размеров, количество необходимых ячеек обычно определяется размером строящейся панели.

После установки ячеек панель герметизируется и покрывается неотражающим стеклом для защиты находящихся внутри ячеек.Это неотражающее стекло защищает солнечные элементы от повреждений, но в то же время позволяет солнечному свету достигать их. Эта панель затем запечатывается и вставляется в прочную металлическую раму. Эта рама сделана так, чтобы избежать деформации, и имеет дренажное отверстие для предотвращения скопления воды на панели, что может снизить эффективность панели. Во избежание повреждений задняя часть панели также герметизируется.

Работа с солнечными панелями

Солнечные панели используются для установки ряда солнечных элементов, чтобы использовать их уникальные свойства для выработки энергии.Фотогальванический эффект возникает, когда отдельные клетки поглощают фотоны Солнца, что приводит к генерации электрического тока в клетке. Солнечная панель вырабатывает постоянный ток, который с помощью инвертора преобразуется в переменный. Когда эти две технологии объединяются, они образуют фотоэлектрическую систему. При установке солнечной панели выбирается оптимальная ориентация, чтобы солнечная панель была обращена в наиболее подходящем направлении для применения. Обычно это делается для получения наибольшей годовой энергии, хотя это не всегда так.

Строительство солнечной панели или солнечной фотоэлектрической панели

Фотоэлектрические модули используют фотоэлектрический эффект для выработки электричества из световой энергии (фотонов) Солнца. В большинстве модулей используются кристаллические кремниевые элементы на основе пластин или тонкопленочные элементы. Верхний слой или задний слой модуля может быть конструктивным (несущим) элементом. Следует избегать механического и влагоповреждения клеток. Большинство модулей являются жесткими, хотя также доступны полугибкие модули на основе тонкопленочных ячеек.Электрически ячейки обычно соединяются последовательно для получения необходимого напряжения, а затем параллельно для увеличения тока. Математическое произведение напряжения модуля (в вольтах) и тока (в амперах) дает мощность модуля (в ваттах).

Производственные параметры солнечных панелей получены при нормальных условиях, которые не соответствуют реальным условиям эксплуатации солнечных панелей на месте установки.

Выходной интерфейс солнечной панели представляет собой фотоэлектрическую распределительную коробку, которая крепится к задней части панели.Большинство фотогальванических модулей имеют разъемы MC4 снаружи, чтобы обеспечить легкое защищенное от непогоды соединение с остальной частью системы. Также возможно использовать интерфейс питания USB.

Энергия и использование

Лучистый свет и тепло Солнца известны как солнечная энергия.

Для нагрева воды солнечные системы горячего водоснабжения используют солнечный свет. В средних географических широтах, расположенных на 40 градусах северной широты и 40 градусах южной широты, за счет системы солнечного отопления можно обеспечить 60-70% потребления горячей воды для бытовых нужд при температуре воды 60 градусов по Цельсию.

Вакуумные коллекторы тепла являются наиболее распространенным типом солнечных водонагревателей, а застекленные плоские коллекторы также считаются хорошими солнечными водонагревателями.

Общая установленная мощность солнечной системы горячего водоснабжения по состоянию на 2007 г. составляла около 154 тепловых гигаватт. Лидером является Китай, поскольку в 2006 г. его мощность составила 70 гигаватт, а в 2020 г. – 210 гигаватт. Израиль и Кипр также являются лидерами в расчете на душу населения. использование солнечных систем горячего водоснабжения.

Солнечная энергия используется не только для нагрева воды, но и для многих других целей в доме, таких как приготовление пищи, технологическое отопление, водоподготовка, производство электроэнергии, отопление, охлаждение, вентиляция и т. д.

Использование солнечных батарей в сельском хозяйстве

Поскольку нам известно о многих видах использования солнечной энергии в различных областях, одна из этих областей включает также сельскохозяйственную деятельность. Солнечная энергия является дополнением многих видов энергии фермы. Солнечная энергия также очень полезна в сельскохозяйственной деятельности. Солнечная энергия используется для сушки сельскохозяйственных культур и зерна, и это один из старейших и наиболее широко используемых методов в сельскохозяйственной деятельности.

Основными компонентами солнечной сушилки являются экранированные сушильные лотки или стеллажи и солнечный коллектор, ограждение или навес.Солнечная энергия также используется для обогрева помещений и воды. Требования к нагреву воздуха и воды часто больше в молочных хозяйствах, современные птицефабрики выращивают животных в закрытых помещениях, где очень важно контролировать температуру и качество воздуха.

Следующее применение – обогрев теплиц. Теплица зависит от солнца в своих потребностях, они полагаются на масляные и газовые обогреватели, чтобы поддерживать температуру, необходимую растениям для роста зимой.

Использование солнечных панелей для производства электроэнергии

(Изображение будет обновлено в ближайшее время)

Самым чистым источником возобновляемой энергии является Солнце.Его можно использовать во многих формах, чтобы помочь питать наш дом и бизнес. Солнечные фотоэлектрические панели преобразуют солнечные лучи в электричество. В этом процессе электроны возбуждаются в кремниевой ячейке с помощью фотонов солнечного света. Это электричество обеспечивает возобновляемую энергию.

Солнечные панели размещаются на крыше домов в большинстве солнечных систем. На идеальной площадке не будет тени со стороны панелей, особенно с 9:00 до 15:00. Установка на южную сторону обеспечивает оптимальный потенциал системы.При размещении солнечных панелей мы должны позаботиться о нескольких факторах, таких как деревья не должны быть рядом с домом, чтобы солнечный свет не блокировался и чтобы солнечные панели использовались в полной мере.

В солнечных батареях даже если одна из 36 панелей будет закрыта, то она будет очень менее производительной. Вот несколько факторов, о которых следует позаботиться при размещении набора солнечных батарей.

Заключение

Солнечная энергия – это энергия, которую Солнце отдает Земле в видимой и электромагнитной формах.Мы используем солнечные батареи для преобразования этого света в электричество, которое затем используется для питания электрических нагрузок. Процесс может происходить как в солнечном, так и в промышленном масштабе.

Солнечные элементы, использующие израсходованный свет

Существующие солнечные элементы могут преобразовывать в электричество только часть солнечной энергии. Cambridge Photon Technology надеется исправить это. Предоставлено: View Stock / Getty

.

Cambridge Photon Technology — дочерняя компания Кембриджского университета, Великобритания, и одна из восьми финалистов премии The Spinoff Prize 2021.

Поскольку мир все больше внимания уделяет возобновляемым источникам энергии, производители солнечных элементов стремятся выжать из своих панелей все возможное количество электричества. К сожалению, производители сталкиваются с ограничениями в том, насколько эффективными они могут сделать устройства. Британская компания Cambridge Photon Technology считает, что нашла способ значительно увеличить количество электроэнергии, которую может производить фотогальванический материал в солнечных батареях.

Все солнечные элементы работают примерно одинаково: свет падает на устройство и возбуждает электроны в ячейке, вызывая протекание электрического тока.Предпочтительным фотогальваническим (PV) материалом является кремний, который может поглощать большую часть падающего солнечного света и преобразовывать его в электричество. Но кремний лучше всего работает с фотонами в красной и ближней инфракрасной части спектра. Фотоны с более длинной длиной волны и меньшей энергией — дальний инфракрасный диапазон, микроволны и радиоволны — не дают достаточно энергии для протекания тока. Зеленые и синие фотоны с более короткой длиной волны содержат больше энергии, чем может выдержать кремний, а избыточная энергия теряется в виде тепла.

Компания Cambridge Photon Technology заявляет, что нашла способ остановить эту трату: преобразование фотонов с более высокой энергией в фотоны с более низкой энергией, которые может использовать солнечный элемент.«Мы пытаемся решить эту проблему, как улучшить производительность солнечной фотоэлектрической энергии и значительно снизить затраты, не отказываясь от устоявшейся кремниевой технологии», — говорит Дэвид Уилсон, глава отдела развития бизнеса в компании.

Максимальная эффективность определяется явлением, называемым пределом Шокли-Квиссера. Все фотоэлектрические материалы обладают свойством, называемым шириной запрещенной зоны, которое определяет, сколько энергии может передаться отдельным электронам; для кремния это 1,1 электрон-вольт. Это соответствует фотонам в ближней инфракрасной части спектра.Фотоны с более высокой энергией, чем эта ширина запрещенной зоны — весь спектр видимого света — могут генерировать электроны, но любая дополнительная энергия фотона за пределами ширины запрещенной зоны материала высвобождается в виде тепла. Из-за этого ограничения обычный солнечный элемент, работающий в идеальных условиях, может преобразовать в электричество в лучшем случае 29% солнечной энергии.

Новый метод, основанный на явлении, называемом делением синглетного экситона, был разработан физиком Акшаем Рао и его командой из Кембриджского университета.Рао также является главным научным сотрудником стартапа. Когда свет попадает на фотоэлектрический материал, он создает экситон, в котором отрицательно заряженный электрон и положительно заряженная электронная вакансия связаны электростатическим зарядом. Но если материал представляет собой органический полимер-полупроводник, фотон может создать не один, а два менее энергетических экситона, оба из которых могут быть преобразованы в электрический ток. «Вы сохраняете общую энергию, которая входит и выходит, но вы заставляете кремний получать более высокий поток фотонов в той части спектра, которую он хорошо преобразует в электричество», — говорит Уилсон.

Идея расщепления фотонов не уникальна. «В течение многих лет у людей было подозрение, что вы можете использовать это явление деления синглетного экситона в органических полупроводниках, чтобы обойти этот предел Шокли-Квиссера», — говорит Уилсон. Но только в 2014 году Рао и его коллеги, работая в лаборатории физика Ричарда Френда в Кембридже, впервые разработали практический способ сделать это 1 .

С самого начала планировалось коммерциализировать эту работу, — говорит Клаудио Маринелли, инженер-электрик и предприниматель, исполнительный директор компании.Рао поговорил с производителем солнечных панелей, чтобы понять, что нужно отрасли и как его технология может помочь, а затем обратился к людям с деловым опытом, в том числе к Маринелли и Уилсону, с просьбой помочь создать рыночный продукт.

Рао разработал пленку фотонного умножителя, состоящую из слоя органического полимера под названием пентацен, усеянного квантовыми точками селенида свинца — маленькими светоизлучающими комками неорганического материала. Полимер поглощает синие и зеленые фотоны и превращает их в пары экситонов.Эти экситоны перетекают в квантовые точки, которые поглощают их и излучают фотоны красного или инфракрасного излучения с меньшей энергией. Когда пленку помещают поверх кремниевого солнечного элемента, свет от квантовых точек падает на кремний (см. «Сдвиг цвета»). Между тем, красные и инфракрасные волны непосредственно от Солнца проходят через полимерную пленку и попадают на кремний, как обычно. В результате на кремний попадает больше пригодных для использования фотонов, увеличивая производство электрического тока.

Рао подсчитал, что этот метод двойного экситона теоретически может увеличить потенциальную эффективность преобразования солнечных элементов до 35% 2 .По словам Уилсона, компания еще не приблизилась к этому уровню, но к концу 2022 года она надеется создать прототип, который преобразует около 31% солнечного света в электричество.

Более простое решение

Другие подходы также могут повысить эффективность фотоэлектрических систем. Тандемные солнечные элементы, например, используют материалы, такие как группа кристаллов, известных как перовскиты, которые могут улавливать фотоны с более короткой длиной волны. Материалы можно использовать для создания солнечных элементов, которые затем можно соединить с кремниевыми элементами, создав гибридное устройство, производящее больше электроэнергии.Но сложность с такой установкой, утверждает Уилсон, заключается в том, что заставить два устройства работать вместе, производя разные токи, может быть сложно. Создание солнечных элементов из другого материала также требует дополнительного производственного процесса и нового оборудования, что может привести к росту затрат. «Весь наш подход заключался в том, чтобы избежать этих проблем и сделать простой, нетоксичный материал без электрических соединений, что очень мало усложняет существующую конструкцию», — говорит Уилсон.

Идея Cambridge Photon Technology кажется осуществимой, говорит Кристофер Бардин, химик из Калифорнийского университета в Риверсайде, не связанный с компанией.«Это многообещающая технология, которая обеспечивает простую альтернативу тандемным элементам», — говорит он.

Пленка фотонного умножителя компании может легко вписаться в существующие производственные процессы, говорит Уилсон. Готовую пленку можно продавать производителям солнечных панелей для размещения на их фотоэлектрических модулях. Более простой подход может состоять в том, чтобы продать предварительное решение компаниям, которые производят слой винилацетата, покрывающий кремний, или стеклянные панели, покрывающие солнечные элементы. Затем производители панелей собирали уже обработанные компоненты в готовое устройство.Каким бы ни был подход, Уилсон надеется, что продукт будет готов к выпуску на рынок примерно через три года.

В Cambridge Photon Technology работает около дюжины человек, и компания привлекла 1 миллион фунтов стерлингов (1,4 миллиона долларов США) в виде акционерного капитала. Он также имеет ряд исследовательских грантов и имеет доступ к исследователям и объектам Кембриджского университета для дальнейшего развития технологии. Он получил лицензию на четыре ключевых патента университета.

Хотя компания сделала прототипы пленки и квантовых точек, чтобы показать, что они достаточно эффективны для работы в продукте, она не собрала все части в работающий солнечный элемент с повышенной эффективностью.По словам Уилсона, как только компания докажет, что ее технология жизнеспособна, потенциальная отдача может быть большой. «Действительно ясно, что существует довольно острая необходимость», — говорит он. «И эта технология, если она будет работать, как обещано, будет иметь большое значение для удовлетворения этой потребности».

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.