Солнечная энергия – один из самых перспективных и быстроразвивающихся источников электричества. Это безграничный ресурс, доступный во всех точках планеты, не загрязняющий окружающую среду. Хорошо бы иметь собственный альтернативный источник электроэнергии.
Теперь возможно преобразование солнечной энергии в электричество непосредственно в жилом помещении. Вместо массивных и хрупких каркасных панелей всё чаще используются гибкие солнечные батареи. Как осуществить это на практике?
В статье представлена информация об устройстве гибких солнечных панелей и принципе их работы. Здесь же даются полезные рекомендации по выбору и монтажу конструкций. Для лучшего понимания материал дополнен фотографиями и видео.
Что такое солнечные батареи?
Чтобы понять, подойдут ли вам гибкие панели для получения энергии, изучите теорию.
Что представляет собой солнечная батарея, в чём отличие конструкции гибких моделей от других? До приобретения необходимо изучить плюсы и минусы конкретного вида солнечных элементов.
Конструкция и функционирование гибких панелей.
Солнечная батарея функционирует по принципу фотовольтаики. Свет можно рассматривать как волну и как поток частиц – фотонов. Преобразование энергии фотонов в электричество и составляет суть фотовольтаики.
Полупроводник обладает уникальной структурой атома. В n-типе его структура содержит избыток электронов, а в p-типе – недостаток. Для создания фотоэлемента соединяют два типа полупроводников, формируя двухслойное устройство.
Фотоэлементы собираются в панели. Панели могут быть изготовлены из прочного металла. В настоящее время популярна тенденция создавать более легкие панели. Набирают популярность гибкие и легкие фотоэлементы.
Как работает солнечная батарея?
- Фотоэлемент освещается солнечным светом с стороны слоя n.
- При столкновении фотонов с атомами полупроводника извлекаются лишние электроны.
- Электроны перемещаются к слою R и соединяются с атомами, имеющими дефицит частиц.
- В итоге сверху расположен катод, снизу – анод.
- Постоянным током можно просто заряжать аккумулятор.
Кремний, селен и ряд других, более дорогих материалов применяют в качестве полупроводников.
Для гибких пленочных солнечных батарей используют полимерное напыление с алюминиевыми проводниками. Это строение делает панели удивительно тонкими и легкими.
Технология находится на начальном этапе развития, однако её потенциал огромен. Однако в данном случае под гибкими панелями подразумевается широкий спектр решений.
Чтобы узнать подробнее о работе солнечных батарей, пройдите по ссылке. ссылке.
Преимущества гибких солнечных элементов
Гибкие солнечные панели обладают рядом преимуществ, что делает данный способ получения электроэнергии одним из самых перспективных.
- вес;
- размер;
- эластичность;
- производительность;
- универсальность;
- экономичность;
- экологичность;
- простота эксплуатации.
Геометрические и физические характеристики панелей, например, размер и масса, важны, так как для электроснабжения всего дома понадобится много таких устройств. Использование громоздких моделей может потребовать усиления конструкции здания, что существенно повысит затраты на монтаж.
Кремниевые батареи обладают высокой производительностью. Оценить их КПД сложно, но солнечные батареи из полупроводников в среднем преобразуют свет в электричество на 20%.
Если мощность солнечного излучения будет равна 200 Вт, то вырабатываемой электроэнергии будет примерно 40 Вт.
Аморфные солнечные панели изгибая под воздействием давления обладают большей устойчивостью к пасмурный дню по сравнению с традиционными кремниевыми панелями.
Стандартные солнечные батареи в условиях облачной погоды функционируют всего на 10% от своей полной мощности, тогда как гибкие панели обеспечивают около 50%.
Солнечное излучение — бесценный и безграничный ресурс. Этим объясняется эффективность солнечных батарей.
Этот способ производства энергии абсолютно безопасен для природы, не оказывает никакого воздействия на окружающую среду и не причиняет ей вреда. Переход от распространённой альтернативы – тепловых электростанций – к такой технологии снижает загрязнение атмосферы.
Недостатки флексибельных фотоэлектрических панелей.
У гибких солнечных панелей есть и недостатки. Технология пока развивается и не достигла своего максимума по производительности. Гибкие аморфные батареи слабее жестких поли- или монокристаллических.
Во-вторых, тонкая фольга и небольшой слой покрытия быстро теряют работоспособность. Срок гарантии на такие панели составляет примерно три года.
С течением времени фотоэлементы изнашиваются и нуждаются в замене.
Другие недостатки характерны для всех видов солнечных батарей.
- длительность окупаемости;
- высокая стоимость;
- Много высокотехнологичного оборудования задействовано помимо батарей.
- зависимость от погодных условий.
Гибкая панель мощностью приблизительно 150 Вт обойдется примерно в 40 тысяч рублей или дороже, при этом цена может зависеть от производителя. Двадцать батарей, комплект аккумуляторов и дополнительное оборудование потребуют внушительных затрат. С учётом цены одного киловатта-часа электроэнергии окупаемость системы займет не один год.
Где и как применяют солнечную энергию?
Плотность солнечных панелей определяет область их применения. Перед составлением проекта энергообеспечения дома с использованием таких панелей изучите области их применения и особенности функционирования в нашем климате.
Область применения солнечных батарей
Гибкие солнечные батареи применяются в разных областях: от электроники до космоса.
В строительстве эти панели применяют для электроснабжения жилых и промышленных сооружений.
Портативные зарядки с гибкими солнечными панелями широкодоступны и продаются везде. Гибкие туристические панели для получения энергии популярны у путешественников, так как позволяют восполнять заряд устройств в любой точке мира.
Идея использования дорожного полотна в качестве основы для гибких батарей очень необычна, но при этом практична.
Идея воплощена в жизнь. Солнечная дорога снабжает электроэнергией близлежащие деревни без использования дополнительной площади.
Применение гибких аморфных панелей.
Планирующие использовать гибкие солнечные панели в качестве источника электроэнергии для дома должны знать особенности их эксплуатации.
Гибкие солнечные панели с металлической основой используются в условиях, требующих высокой прочности мини-электростанций.
Пользователей прежде всего интересует вопрос о том, как действовать зимой при коротком световом дне и ограниченном количестве электроэнергии для работы всех приборов.
В дождливую или темную пору работа панелей уменьшается. При наличии возможности подключаться к общему источнику электричества это не так критично. Без таковой требуется предусмотреть резерв энергии. аккумуляторами и заряжать их в те дни, когда погода благоприятная.
Нагревание фотоэлементов солнечных батарей приводит к заметному снижению их производительности.
Количество солнечных дней меняется в зависимости от места проживания. На юге применение гибких батарей более практично, так как солнце там светит больше времени.
Из-за изменения положения Земли относительно Солнца в течение суток панели следует располагать универсально: с южной стороны под углом примерно 35-40 градусов. Это оптимально как утром и вечером, так и днем.
Руководство по установке солнечных панелей на кровлю.
Если вы выбрали гибкие солнечные панели из аморфного кремния для электроснабжения частного дома, начните планировать работы.
Выберите соответствующее оборудование и оцените приблизительное число панелей. Изучите инструкции по монтажу и дальнейшему уходу за солнечными элементами.
Однако не забывайте о том, что применение привычных кремниевых поли- и монокристаллических материалов по-прежнему более результативно.
Шаг #1. Расчет количества панелей
Любая работа начинается с проекта. Для разработки проекта требуется выполнить расчеты.
- суточное потребление электроэнергии;
- суммарную необходимую мощность фотоэлементов;
- емкость аккумуляторов;
- количество панелей.
Для подсчета потребления электроэнергии необходимо учитывать все электроприборы, которыми пользуетесь или могли бы пользоваться.
Простой пример:
- холодильник – 200 Вт;
- компьютер — 300 Вт;
- телевизор – 150 Вт;
- лампочки экономные – 5 штук по 20 Вт.
Мощность каждого устройства указана в сопроводительной документации или на корпусе. Сложив все показатели, получим 750 Вт. На основе этого значения подбирают… инвертор Устройство, меняющее постоянный ток на переменный заданной частоты.
Создайте резервный запас энергии и выберите инвертор с мощностью на 0,5 кВт больше рассчитанной величины. Для общей мощности в 0,75 кВт подходят устройства не менее 1,25 кВт.
Следующим шагом является выбор аккумуляторных батарей. Емкость аккумулятора (например, 200 А⋅ч) указывает на силу тока, которую сможет выдавать аккумулятор при определённом напряжении в течении часа.
Для расчета необходимой емкости следует разделить общую мощность потребителей на выходное напряжение солнечной панели. В данном примере применяются аккумуляторы с напряжением 12 вольт. 750 / 12 = 62,5 А·ч.
Такая формула не всегда точна, потому что большую часть аккумуляторов нельзя полностью разряжать до нуля. Существует предел, например, 40%. Если заряд снижается ниже этого уровня, это оказывает заметное влияние на срок службы и работоспособность батареи.
Данный показатель также следует включить в формулу.
750 Вт/(12Вх0,4)=156,25 А∙ч.
Для получения такой емкости можно соединить в систему две батареи по 100 А·ч каждую.
Количество панелей определяется мощностью выбранной модели и регионом установки. Важность региона трудно переоценить. Лучше всего определить дневной уровень солнечной радиации для вашей местности. Для точности берётся минимальное значение за год, примерно в конце декабря.
Умножив этот показатель на число дней месяца, получаем количество киловатт, приходящееся на 1 м² гибкой солнечной батареи за декабрь. К примеру, в Москве это 0,33х31=10,23 кВт/м², а для Сочи – 1,25х31=38,75 кВт/м². Этот показатель называется количеством пикочасов.
Из максимальной мощности в 0,75 кВт, которую потребляют все приборы одновременно, высчитываем среднемесячное потребление – около 25 кВт. За месяц гибкие батареи должны выработать не менее 25 000 Вт, а лучше изготовить небольшой запас и округлить до 30 кВт.
В Москве за пикочас получается 30/10,23 = 2,93 кВт. При мощности панелей в 150 Вт их нужно взять 2,93/0,15 = 20 штук.
После простых подсчётов можно выбрать нужный инвертор. контроллерАккумулятор, а также гибкие фотоэлектрические панели требуемого количества.
Шаг #2. Правила монтажа
Вы можете установить гибкие солнечные элементы самостоятельно.
Для достижения желаемого результата следует решить, куда установят панели.
- на крыше здания;
- на фасаде дома;
- на отдельно стоящей конструкции;
- комбинированная схема.
Наиболее распространённое место для установки – кровля. Если форма крыши не подходит для этого, целесообразнее построить дополнительный каркас под батареи. Это стоит дороже, но при затененной или сложной крыше – более практично.
Гибкие солнечные фотоэлектрические элементы снабжены с обратной стороны клейким смолянистым слоем.
Снимите защитную пленку и приклейте панель на желаемое место. Перед установкой очистите и промойте поверхность.
Модуль солнечной батареи имеет два выведенных кабеля. Панели расположены таким образом, что провода можно соединить впоследствии одной шиной для последовательной сборки.
Предлагаем ознакомиться с другим нашим материалом, в котором изложены подробные схемы монтажа и подключения солнечных батарей. здесь.
Шаг #3. Уход за системой после установки
Следует регулярно убирать гибкие солнечные элементы и следить за их состоянием, иначе эффективность может резко уменьшиться. Главное — поддерживать панели в чистоте. Пыль, грязь, птичий помет — все это снижает производительность системы, так как ограничивает поглощение солнечного света фотоэлементами.
По мере загрязнения солнечные батареи требуют протирания, что делает неуместным их размещение в недоступных местах на сложном строении крыши.
Если ваша система нуждается в обслуживании, которое вы выполнить не можете, найдите исполнителя с необходимым оборудованием. Это обойдётся дороже.
В наших регионах еще одна актуальная проблема – снег. Зимой батареи могут засыпаться снегом и выйти из строя. Необходимо регулярно убирать осадки, но делать это аккуратно, чтобы не повредить оборудование.
Выводы и полезное видео по теме
Видео с обзорами гибких панелей от ведущих производителей подскажут верное решение.
Вы увидите внешний вид дома после монтажа, специалисты подберут нужное число батарей и расскажут о правилах установки.
Что представляют собой гибкие солнечные батареи и как их создают?
Установка гибкой батареи возможна даже на фасаде многоэтажного дома.
Несколько слов о производстве и достоинствах гибких компонентов.
Солнечные панели позволяют обрести энергетическую независимость, избавляясь от зависимости от цен на топливо и коммунальные тарифы. отопления дома Подзарядка батареи электромобиля. Всё больше людей выбирают альтернативные источники энергии, поскольку будущее за ними.
Владеете ли знаниями или опытом по теме нашего материала? Поделитесь ими с читателями.
Может быть, вы сами устанавливали солнечные батареи? Опишите процесс установки. Комментарии можно дополнить фотографиями.