Как работает светильник на солнечной батареи в пасмурную погоду
Обновлено: 14.05.2024
Как работает светильник на солнечной батарее: устройство, виды, плюсы и минусы
Существование современной цивилизации невозможно представить без электричества. Оно используется во всех сферах человеческой деятельности. Конечно, были времена, когда электричество еще не было изобретено, но насколько были ограничены возможности человека той эпохи. Сегодня прекращение энергообеспечения даже на минимальное время приводит к полному параличу жизнедеятельности человека. А что говорить об удаленных регионах, куда еще не дотянулись линии электропередач? Это оправдывает многочисленные и давние попытки ученых использовать бесплатную энергию солнца для получения электричества. От случайного обнаружения французским физиком А. Беккерелем в 1839 году явления фотогальванического эффекта и изобретения в 1873 году первой фотоэлектрической ячейки до начала коммерческого производства солнечных батарей во второй половине двадцатого века было десятки открытий. Зато сегодня устройства, преобразующие солнечный свет в электричество, все настойчивее входят в наш быт и служат прекрасной альтернативой централизованному энергоснабжению.
Существуют целые города, которые полностью обеспечивают свою потребность в электричестве, преобразуя солнечную энергию. В России осветительные приборы на солнечных батареях часто используются в загородных и частных домах. Такой тип светильников применяется также на автомагистралях, городских улицах и других труднодоступных для подводки электричества местах.
Как работает светильник на солнечной батарее
Основой светильника, обеспечивающей его функциональность, является солнечная батарея. На сегодняшний день это его самая дорогая составная часть. Солнечная панель представляет собой набор фотогальванических ячеек, которые под воздействием солнечного света вырабатывают электрический ток с использованием фотоэлектрического эффекта.
Конструкция выполнена из двух слоев кремниевых полупроводников с разной проводимостью. При нагревании солнечным светом верхнего «солнечного» слоя, выступающего в качестве катода, электроны из атомов кремния «выбиваются» фотонами света. После чего они перетекают к атомам нижней пластины, которая служит анодом. С нижней пластины электроны двигаются по соединительным проводникам через аккумулятор, заряжая его, и возвращаются в верхнюю пластину.
В зависимости от строения кремниевых кристаллов различают три типа фотоэлементов для солнечных панелей:
- поликристаллические;
- монокристаллические;
- аморфные.
Производство поликристаллических панелей наименее затратное, но такие фотоэлементы имеют низкий коэффициент полезного действия при преобразовании энергии света в электричество. Монокристаллические фотоэлементы отличаются максимальным КПД в 25%. В этом случае кристаллы кремния имеют меньше граней, что позволяет электронам перемещаться с большей скоростью. Стоимость таких батарей, соответственно, выше, но зато для выработки одинакового количества электроэнергии используется меньшая площадь фотоэлементов, чем в случае применения поликристаллических моделей. Для производства аморфных панелей требуется в несколько раз меньше кремния, чем для производства кристаллических аналогов. При этом они способны вырабатывать электроэнергию при недостаточной освещенности, поэтому считаются более эффективными в регионах с небольшим количеством солнечных дней.
Следующий важный элемент в составе солнечной батарее – аккумулятор. Он предназначен для накопления энергии, которую производит панель. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые модели, которые выдерживают большое количество циклов заряда-разряда.
Для исключения перезаряда аккумулятор в состав светильника входит контроллер заряда. В зависимости от уровня заряда он производит подключение или отключение солнечной панели. Контроллер может выполнять функцию автоматического включения света с наступлением сумерек. На некоторых моделях эта опция дублируется механическим выключателем. Более сложные типы устройства способны контролировать максимальный уровень мощности.
В перечень элементов солнечной панели может входить инвертор - преобразователь постоянного тока в переменный. Обеспечить защиту системы от возможных скачков напряжения призван стабилизатор.
Источники света в светильниках на солнечных батареях чаще всего изготавливаются с использованием светодиодов. Они потребляют небольшое количество энергии, не нагреваются и имеют длительный гарантийный срок эксплуатации.
Все перечисленные компоненты размещаются в корпусе, устойчивом к воздействию прямых солнечных лучей, атмосферным осадкам и пыли. Иногда конструктивно солнечная батарея размещается отдельно от самого светильника.
Достоинства и недостатки светильников на солнечных батареях
Для того чтобы знать, как правильно выбрать светильник на солнечной батарее нужно грамотно оценить их достоинства и недостатки.
Это оборудование имеет следующие преимущества перед обычными светильниками.
- Автономность. Нет необходимости прокладывать провода от центральной электросети до светильника. Светильники на солнечных батареях не требуют регулярной замены батареек.
- Компактность. Бытовые модели таких осветительных приборов обладают незначительным весом, малыми размерами и универсальным креплением, что позволяет перемещать их без специальной техники.
- Экономичность. Нет необходимости платить за электричество. Светодиодные лампы, используемые в современных светильниках, имеют весьма длительный срок эксплуатации.
- Простота и легкость монтажа. При установке светильников не требуются специальные профессиональные навыки и особые инструменты.
- Электро- и пожаробезопасность. Оборудование не подключается к электросети. В процессе эксплуатации исключается вероятность контакта с электрической начинкой прибора, а лампы не нагреваются.
Важно учитывать не только плюсы, но и минусы этого типа осветительных элементов.
- Зависимость функционирования от климатических факторов. Чем больше географическая широта, тем короче световой день. Количество солнечных дней в большинстве регионов нашей страны тоже невелико. Солнечные батареи могут не добирать энергии для полной зарядки аккумулятора и эффективной работы фонарей в ночное время. Использовать такие светильники в средней полосе России целесообразно только в летнее время.
- Нестабильный уровень освещения. Во время работы яркость ламп постепенно снижается по мере разряда аккумулятора. Особенно это заметно во время длинных ночей.
- Вероятность сбоев в работе светильника в экстремальных погодных условиях. При чрезмерных морозах могут возникать проблемы с функционированием аккумуляторных батарей, а в сильную жару не исключен перегрев и выход из строя полупроводников.
- Повышенные требования к обслуживанию. Солнечные панели в процессе эксплуатации могут засоряться, что приведет к снижению производительности светильников. В случае выхода из строя аккумулятора или светодиодной лампы ремонт не целесообразен. Изделие придется утилизировать и заменять.
Как правильно выбрать светильник на солнечной батарее
При устройстве освещения прежде всего нужно проанализировать технические характеристики понравившейся модели, чтобы понять какую площадь и насколько ярко может осветить прибор. Это напрямую влияет на требуемое количество светильников и на расстояние между ними. Не все могут сходу разобраться в номинальной мощности светодиодных ламп, вот почему обычно в паспорте светильника указывается соответствующее число для аналогичной лампы накаливания.
Покупатели, хорошо учившие физику в школе, могут попробовать по справочникам перевести ватты мощности в люксы, люмены на метр или фоты. Для маркировки дорожек или садовых объектов, а также в качестве декора используются приборы небольшой мощности, обеспечивающие освещенность до 100 Лм. Для полноценного освещения участка территории подбираются светильники с более мощными лампами, гарантирующими значение от 700 Лм и выше.
Для длительной и надежной эксплуатации светильники на солнечных батареях должны иметь корпус и плафон, защищенные от пыли и влаги. О степени защиты от влияния внешних факторов говорит индекс IP, указанный в паспорте прибора. Для уличных фонарей значение индекса должно быть не ниже IP44.
Также следует уделить внимание материалу, из которого изготовлен прибор. Чаще всего это ударопрочный пластик, алюминий, бронза или нержавеющая сталь. Такие светильники не покрываются ржавчиной и сохраняют внешний вид длительное время. При выборе прибора по материалу корпуса принято ориентироваться на концепцию ландшафтного дизайна и условия эксплуатации светильника. Светильник может иметь и деревянный корпус, но тогда его придется периодически обрабатывать защитными средствами.
При покупке светильника на солнечной батарее надо обратить внимание на параметры аккумулятора, которым укомплектован прибор. Чем больше ёмкость, тем дольше будет работать светильник ночью и дольше заряжаться в светлое время суток.
В качестве дополнительных опций светильники могут иметь в своем составе датчики, отслеживающие уровень освещённости и датчики объема, реагирующие на движение. Эти элементы обеспечивают рациональный расход заряда аккумуляторной батареи, автоматически включая освещение с приходом темноты и отключая утром. Также прибор будет включаться, реагируя на приближение движущегося объекта и отключаться через некоторое время.
Учитывая различные принципы установки, светильники можно классифицировать по следующим группам.
- Грунтовые. Такие светильники имеют небольшую высоту и монтируются на стойке с заострённым концом, которая просто втыкается в грунт. Они идеально подходят для маркирования дорожек или подсветки цветников и без особых усилий могут переноситься в другое место.
- Светильники-столбы. Модели с высотой стойки выше 1,5 метров. Из-за своей массивности требуют некоторых земляных работ при установке. Есть светильники для установки на дорожную плитку, асфальт или другое твердое покрытие. Стойка в этом случае имеет фланец на нижнем конце.
- Светильники для вертикальных поверхностей. Монтируются на стену или забор. Ассортимент моделей поражает разнообразием стилей — от классического газового городского фонаря до моделей в стиле хай-тек.
- Подвесные светильники. Сюда входят модели с креплением к потолку, выносной балке и даже к деревьям. Применяются в качестве декоративной подсветки зон отдыха и беседок.
- Встраиваемые светильники. Монтируются внутрь вертикальных или горизонтальных поверхностей. Идеально подходят для подсветки лестниц на уровне ступеней.
- Декоративные светильники. Выглядят как сказочные фигурки для ландшафтного декора.
Правила установки
Грамотный выбор места установки светильника на солнечной батарее — это залог его длительной эксплуатации с заявленными производителем параметрами.
Главная задача заключается в обеспечении максимальной освещенности в течение светового дня. Даже незначительная тень, падающая на поверхность полупроводниковой панели, не позволяет батарее заряжаться полностью и, в конечном счете, сказывается на работе аккумулятора. Выбирайте максимально открытое место без высоких деревьев, кустарников и строений, отбрасывающих тень. В этом случае вы сможете в полной мере оценить всю прелесть светильника.
Как включить светильник на солнечной батарее
В розничных торговых сетях светильники должны продаваться с полностью заряженной аккумуляторной батареей. При долгом хранении, даже если прибор не включался на короткое время и не стоял на демонстрационной полке, аккумулятор все равно потеряет часть заряда. Чтобы продлить ему срок эксплуатации и сохранить паспортные параметры емкости, желательно сначала выполнить цикл разрядки, а потом зарядить до максимального значения.
Солнечная энергия – это энергия будущего. Выбирая освещение с фотопанелями, вы выбирайте независимость и экологичность. Оборудуйте свет на даче или во дворе коттеджа и оцените возможности таких светильников.
Смотрите также
Правильный подбор света – это залог уюта и комфорта как в помещении, так и вне его. Главная задача функционального уличного освещения для частного загородного дома сводится к обеспечению безопасности. Участок с подсветкой менее привлекателен для непрошеных гостей, нежели неосвещенный участок.
Кухня всегда считалась центральным местом в доме, где вся семья собирается вместе. Правильно спланированный интерьер этой зоны поможет создать комфорт и в небольшой квартире, и в загородном доме.
Во всех сферах жизни современного человека, и на рабочем месте, и в быту, используется искусственное освещение, так как света от природных источников чаще всего недостаточно. Дополнительные источники призваны не просто обеспечить освещённость в соответствии с санитарными нормами, но и создать комфорт и уют в помещении.
Купили беспроводной светодиодный фонарь на солнечной батарее с датчиком движения. Рассказываю, как это работает.
В начале марта я увидела рекламу светодиодного светильника на солнечной батарее да ещё с датчиком движения, и захотелось мне купить себе на дачу такой. Давно уже у меня была идея взять маленькие светильнички для клумбы, подвесить где-нибудь и решить проблему освещённости места, не имеющего электрической подводки.
И тут готовое решение. На тот момент в открытой продаже, чтобы руками потрогать, светильников таких не было. Только через интернет. А это, как известно, кот в мешке. На фотографии – одно, а на деле откроешь коробочку и диву дашься. Вся сеть пестрит интернет-обманами. Но завести такой светильник, который и ночью подсвечивает, когда надо, и электричество не употребляет, очень хотелось.
Так это выглядит в действительности. Так это выглядит в действительности.В рекламе всё было «вкусно»: светильник не требует электрической подводки, не боится дождей, включается и выключается сам благодаря датчику движения и светит ярко. Движение улавливает в радиусе двух метров.
И вот посылка пришла. В дурной картонной коробке лежал криво сделанный светильник из хлипкого пластика с потёками застывшего клея. Да, вид неказистый. На рекламной фотографии светильник выглядел куда лучше.
Инструкция крайне лаконичная, я бы даже сказала, скупая. Инструкция крайне лаконичная, я бы даже сказала, скупая.Инструкция к светильнику оказалась крайне лаконичной: включить, выключить, снова включить. Вдобавок инструкция была написана на английском. Как хочешь, так и понимай. Крепилась вся эта конструкция одним саморезом к стене. Так что вешать светильник где-нибудь над калиткой со стороны улицы я бы не стала.
К тому же, несмотря на то, что светильник вроде бы для улицы, оставлять под дождём его я бы не рискнула из за крайне слабой защиты от воды.
Пришлось искать ему место «с крышей». И такое место мы нашли над дверью отдельной комнаты, которую для себя облюбовали дети.
Но прежде, чем светильник заработает, его нужно определённым образом включить. Из английской инструкции мы поняли, что для начала нужно два раза нажать кнопку (она единственная) на передней панели. После этого его нужно поместить на весь день на солнце, чтобы батарея зарядилась. После этого можно пользоваться.
Заряжаем на подоконнике. Заряжаем на подоконнике.Мы так и сделали. С нетерпением ждали вечера, чтобы проверить. Смерклось. Мы подошли к двери под светильником. Темнота. Попрыгали, помахали руками. То же самое. Муж нажал на кнопку. Светильник зажёгся, но гаснуть ни через обещанные 15 секунд, ни через час не желал. Хотя мы и отошли подальше. Мы выключили светильник и отправились спать. Фокус с датчиком движения не удался. Жаль.
На следующий день я попробовала снова включить его днём. Свет не зажёгся. Но вечером на светильнике сработал датчик движения, когда я подошла к комнате. Выключился он не через обещанные 15, а через 30 секунд. Но ведь выключился. С тех пор он у нас работает.
Чем больше светодиодов, тем ярче свет. на нашем светильнике их 20. Нам хватает. светит достаточно ярко в радиусе 3 метров. Чем больше светодиодов, тем ярче свет. на нашем светильнике их 20. Нам хватает. светит достаточно ярко в радиусе 3 метров.Что сказать… Вещь удобная, но абсолютно «сырая». Хлипкий, пропускающий воду, корпус. Крайне лаконичная инструкция на чужом языке. Видимо, составляли китайцы, знающие английский «со словарём».
И что самое неприятное, светильник способен в тёмное время включиться сам по себе. Как-то это неприятно, знаете ли. Точно знаешь, что там никого быть не может, и вдруг светильник включается. Возможно, он реагирует на кота или подобную мелочь. Один раз он включился и по непонятной причине не выключался всю ночь. Утром я застала его на стадии угасания. Вылечила я светильник, нажав два раза кнопку.
Ещё неприятно то, что светильник сам собой включается во время грозы. И, естественно, уже сам не выключается.
Сколько раз нажимать кнопку, чтобы светильник заработал, я так и не поняла. Судя по всему, это подбирается «методом научного тыка». Если вечером светильник не включился, на следующий день жмёте кнопку.
В остальном вещь, бесспорно удобная. Провода тянуть не нужно, включается и выключается светильник сам. Но, честно говоря, второй раз я бы такой светильник не купила. На мой взгляд, проще всё-таки протянуть надёжный проводной с датчиком движения.
Работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду
Солнечная батарея (панель) является наиболее распространенным прибором, используемым для получения бесплатной электрической энергии для бытового и промышленного использования.
А о том, работают ли солнечные батареи зимой и в пасмурную погоду, мы расскажем в настоящей статье нашего проекта.
Солнечная батарея – это техническое устройство, представляющее собой определенное количество фотоэлектрических преобразователей соединенных в единую цепь и служащих для преобразования солнечной энергии в электрическую.
[caption align="aligncenter" width="500"] Использование солнечных батарей для электроснабжения жилого дома круглый год - это реально[/caption] [caption align="aligncenter" width="500"] Использование солнечных батарей для электроснабжения жилого дома круглый год - это реально[/caption]Как работают солнечные батареи зимой
В силу того, что зимой продолжительность светового дня снижается, то и эффективность работы солнечных батарей в это время года также понижается.
К сведению! В зависимости от места размещения солнечной электростанции и погодных условий, показатель эффективности работы солнечных панелей может понизиться в несколько раз. В числовом выражении это может составить от 20 до 80 % от номинальной мощности.
Низкие температуры не оказывают влияние на производительность подобного оборудования, как считают некоторые пользователи, а вот расположение по отношению к солнцу, выражающееся в угле наклона панелей по отношению к поверхности земли, очень важно в этот период года.
Кроме этого, важным фактором, оказывающим влияние на производительность солнечных батарей зимой, является отсутствие снега на их рабочей поверхности, т.к. при его наличии, работа фотоэлектрических преобразователей невозможна.
Важно! Для обеспечения должной производительности солнечной электростанции необходимо регулировать угол наклона панелей по отношению к солнцу, а также очищать их рабочую поверхность от снега и наледи.
Только убирая снег с рабочей поверхности солнечных панелей можно добиться эффективности их использования в зимний период
К сведению! Для того, чтобы рассчитать производительность солнечной установки, в зависимости от угла размещения по отношению к солнцу, можно воспользоваться калькулятором типа «PVWatts», размещенном на сайте NREL
Использование солнечных батарей зимой
Используя специальное оборудование, каковым являются трекеры, можно упростить обслуживание солнечных батарей зимой.
Солнечный трекер – это техническое устройство, позволяющее отслеживать расположение солнца на небосоводе и перемещать солнечную панель в оптимальное положение, для наиболее эффективного поглощения солнечных лучей.
При использовании трекеров производительность гелио оборудования возрастает на 40 – 45 %, что особенно важно при его использовании в зимний период.
Использование трекеров хоть и повышает эффективность использования солнечных батарей, но, тем не менее, очищать наружную поверхность оборудования все равно приходиться вручную
Одним из вариантов упрощения обслуживания солнечных панелей зимой, особенно если они смонтированы на крыше дома, является укладка на их наружной поверхности греющего кабеля, который можно приобрести в торговых организациях или через интернет.
Солнечные батареи в пасмурную погоду
Фотоэлектрические преобразователи, являющиеся основным элементом солнечной батареи, способны вырабатывать электрический ток даже в пасмурную погоду, когда нет прямых солнечных лучей. Однако в такой ситуации производительность солнечного оборудования значительно снижается.
Так при незначительной облачности эффективность работы понизиться на 20 – 40 % от номинальной, а в пасмурную погоду – на 70 – 80 %.
Какие солнечные панели работают лучше в пасмурную погоду
Разные по конструкции солнечные панели по-разному работают при снижении освещенности, что обусловлено пределом чувствительности фотоэлементов входящих в их состав.
Для кремниевых преобразователей данный показатель составляет 150 – 200 Вт/м2, а для тонкопленочных – 100 – 150 Вт/м2.
К сведению! Панели из аморфного кремния лучше поглощают рассеянный свет, чем монокристаллические аналоги и изготовленные из поликристаллов.
Солнечная батарея в пасмурную погоду хоть и менее эффективна, чем при солнечной погоде, тем не менее она способна обеспечить требуемый заряд аккумуляторов, правда за более продолжительное время
Кроме этого на КПД использования гелио панелей влияет фактура наружной поверхности.
Если эта поверхность рифленая или волнообразная, то производительность увеличивается на 10 -15%. Это обусловлено увеличением площади поверхности улавливающей солнечный свет, особенно если это рассеянные лучи, обеспечивающие работу солнечных приборов в пасмурную погоду.
Как работают солнечные батареи в пасмурную погоду
Может показаться странным, но в пасмурную погоду, когда небо затянуто не полностью, присутствуют лишь отдельные облака в просветы между которыми проникают лучи солнца, производительность солнечных батарей может даже увеличиться.
Причиной такого эффекта является то, что фотоэлементы получают свет не только от нашего светила, но и отраженный от облаков. Соответственно количество лучистой энергии увеличивается, и как следствие, увеличивается и КПД гелио устройств.
При правильном расположении солнечных панелей можно добиться получения максимального количества электрической энергии даже в пасмурную погоду и в зимний период
Для снижения влияния облачности на работоспособность солнечных установок, можно применить несколько способов, вот некоторые из них:
В заключение настоящей статьи хочется отметить, что как бы не противились скептики развитию альтернативной энергетики в нашей стране, она тем не менее развивается по всем направлениям.
Солнечные электростанции работают в Крыму и на Алтае, Республике Башкортостан и Хакасии, в Оренбургской, Саратовской и Белгородской области, а также в Хабаровском крае и Волгоградской области. Во всех этих регионах климат различен, но, тем не менее солнечные станции успешно справляются с поставленными перед ними задачами.
Установленная мощность солнечных электростанций в нашей стране составляет более 800 МВт.
О том, сколько станций используется на бытовом уровне информации в настоящее время нет, но количество желающих установить солнечные батареи у себя на даче или в загородном доме постоянно увеличивается.
Влияние препятствий солнечным лучам на выработку энергии солнечными панелями
Солнечный свет проходит свой путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть свет а преломляется, а часть достигает земли по прямой линии. Другая часть света поглощается атмосферой. Преломлённый свет – это то, что обычно называется диффузной радиацией, или рассеянным светом. Та часть солнечного света, которая достигает поверхности земли без рассеяния или поглощения – это прямая радиация. Прямая радиация – наиболее интенсивная.
Солнечные модули производят электричество даже когда нет прямого солнечного света. Поэтому, даже при облачной погоде фотоэлектрическая система будет производить электричество. Однако, наилучшие условия для генерации электроэнергии будут при ярком солнце и при ориентации панелей перпендикулярно солнечному свету. Для местностей северного полушария панели должны быть ориентированы на юг, для стран южного полушария – на север.
Влияние различных световых условий на выработку фотоэлектрических модулей (в % от полной мощности)
| Условие | % от “полного” солнца |
| Яркое солнце – панели расположены перпендикулярно солнечным лучам | 100% |
| Легкая облачность | 60-80% |
| Пасмурная погода | 20-30% |
| За оконным стеклом, один слой, стекло и модуль перпендикулярны солнечным лучам | 91% |
| За оконным стеклом, 2 слоя, стекло и модуль перпендикулярны солнечным лучам | 84% |
| За оконным стеклом, один слой, стекло и модуль под углом 45° солнечным лучам | 64% |
| Искусственный свет в офисе, на поверхности письменного стола | 0.4% |
| Искусственный свет внутри яркого помещения (например, магазин) | 1.3% |
| Искусственный свет внутри жилого помещения | 0.2% |
Солнечные батареи в пасмурную погоду работают далеко не так хорошо, как в солнечную. Вырабатываемое солнечным элементом напряжение зависит от падающего на него светового потока, а именно: напряжение с ростом освещенности возрастает лишь до определенного предела, а дальше уже не растет. Для кремниевого элемента это напряжение составляет 0,6 В, и для повышения напряжения солнечной батареи (панели) элементы соединяют последовательно. Так, для заряда автомобильного аккумулятора номинальным напряжением 12 В необходима батарея из соединенных последовательно 36 элементов с общим напряжением холостого хода 36 х 0,6 = 21,6 (В).
Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению? Запас по напряжению обеспечивает заряд аккумулятора при падении светового потока в пасмурную погоду или заходе солнца за облака и вследствие наличия у солнечного элемента внутреннего сопротивления, снижающего напряжение на выходе при подключении нагрузки, а также для обеспечения зарядки аккумулятора до требуемых 14,4 В. Кроме того, элемент выдает максимальную мощность при нагрузке, обеспечивающей просадку напряжения до 0,47-0,5 В, и при оптимальной нагрузке батарея из 36 элементов выдает напряжение 17-18 В.
Следует учитывать также, что солнечные элементы имеют нижний предел чувствительности по освещению, ниже которого он вообще перестает вырабатывать энергию. Для кремниевых кристаллических солнечных модулей этот предел – примерно 150-200 Вт/м 2 . Для тонкопленочных модулей он немного ниже – в пределах 100-200 Вт/м 2 . Поэтому считается, что тонкопленочные солнечные панели работают в пасмурную погоду лучше, чем кристаллические.
Эффект такой действительно наблюдается. Но при принятии решения о выборе типа солнечной батареи для вашего дома нужно понимать, что энергии солнечных лучей в пасмурную погоду очень мало. Номинальную мощность солнечные батареи вырабатывают при освещенности 1000Вт/м 2 и температуре панелей 25С. Более того, КПД солнечных элементов при низкой освещенности падает (см. ВАХ солнечного элемента при различной освещенности). Поэтому разница пороговой освещённости в 50-100 Вт/м 2 мало повлияет на общую выработку электроэнергии солнечной батареи.
Какие солнечные модули работают лучше при пониженной освещенности и рассеянном свете?
В спецификациях на солнечные модули указаны параметры при STC (стандартных тестовых условиях). Реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от STC. Обычно солнечные батареи в России работают при освещенности ниже, чем 1000 Вт/м² и погода бывает облачная или даже пасмурная. Солнечные модули разных типов и даже одного типа, но разных производителей работают по-разному в реальных условиях эксплуатации.
Поэтому возникает вопрос – какие солнечные модули лучше купить, чтобы они работали наиболее эффективно при облачной погоде и рассеянном свете? Основным параметром, который нам важен при оценке эффективности солнечных батарей, является количество вырабатываемой энергии за промежуток времени (сутки, неделю, месяц, год). Какие же модули вырабатывают больше энергии при малой освещенности? Рассмотрим основные типы модулей – монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные аморфные кремниевые, монокристаллические PERC модули – это основные модули, представленные сейчас на российском рынке.
Часто задают вопрос – какие модули работают лучше при облачной погоде и рассеянном свете? При пониженной освещённости и частичном затенении лучше работают тонкопленочные модули. Также, лучше чем обычные моно и поликристаллические модули при пониженной освещённости работают модули, изготовленные по технологии PERC (у нас в ассортименте есть такие модули).Для стандартных модуле точно сказать, какой модуль – монокристаллический или поликристаллический – будет больше вырабатывать в облачную погоду нельзя. Тут все зависит от качества производителя. Только брендовые модули будут гарантировать максимальную выработку при различных условиях работы. Обязательно смотрите, присутствует ли производитель или бренд в списке модулей, которые прошли тестирование независимой лаборатории на параметра PCT
Дешевые модули делаются со стеклом без антибликового покрытия (один из популярных в России поставщиков продает именно такие модули). Они выдают заявленные параметры при тестировании на заводе, когда модули облучаются под прямым углом к плоскости. Но как только угол падения солнечных лучей становится не перпендикулярным поверхности элемента, значительная часть солнечного света отражается некачественным стеклом. Также, очень плохо такие модули работают и на рассеянном свете. В итоге выработка энергии таким модулем может быть меньше раза в 2 по сравнению с выработкой энергии модулем такой же номинальной мощности, но сделанным известным брендом и производителем, отвечающим за свое качество.
Поэтому повторим наш настоятельный совет, которые мы даем в нашем Руководстве покупателя солнечных батарей – не покупайте солнечные модули под брендом российского импортера! Вы сэкономите на покупке, но потеряете в выработке энергии (а это главный показатель качества солнечный батарей). В итоге стоимость электроэнергии от вашей солнечной батареи будет дороже, чем если бы вы купили качественную солнечную панель известного производителя.
Солнечные батареи за стеклом
Часто нас спрашивают, насколько снизится выработка солнечных батарей, если их установить за стеклом – внутри балкона, веранды и т.п. Многие дачники боятся, что установленную снаружи солнечную батарею украдут. Некоторые пытаются сделать установку солнечных батарей неприметной.
В солнечных панелях применяется специальное стекло с повышенной прозрачностью, которая достигается пониженным содержанием железа в стекле, но даже оно снижает мощность солнечной панели на несколько процентов. Как видно из таблицы выше, оконное стекло в один слой снижает выработку солнечной панели на 9%, а двойное стекло – на 16%. Это при условии, что эти стекла – идеально чистые и солнечные лучи падают на них перпендикулярно. В реальности же стекла бывают пыльными или даже грязными, что дополнительно снижает их прозрачность. При падении солнечных лучей под углом, отличным от 90 градусов, на передней и задней поверхности каждого стекла возникают переотражения, которые также отводят солнечные лучи от солнечного элемента. Поэтому мы не рекомендуем устанавливать солнечные батареи за оконными стеклами.
Эта статья прочитана 13710 раз(а)!
Продолжить чтение
Эффективность работы солнечных батарей и коллекторов зимой
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.
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 .
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Освещение от солнечных батарей: для чего нужно, популярные модели, декоративные решения
Альтернативные источники электроэнергии получают все большее распространение. Одним из самых популярных стало использование солнечной энергии для зарядки солнечных батарей.
Устройство и принцип работы светильников на солнечных батареях
Основные элементы солнечного светильника
Светильник состоит из следующих конструктивных частей.
Солнечная батарея (или панель). Основной элемент светильника, самый дорогой. Панель состоит из фотогальванических ячеек, в которых энергия солнечных лучей преобразуется в электрический ток за счет фотогальванических реакций. Материал электродов используется разный. Именно от них зависит эффективность батареи.
Аккумулятор. Он накапливает электрический ток, который производит панель. Аккумулятор подсоединяется к батарее при помощи специального диода. Диод проводит электричество только в одну сторону. В темное время суток он становится источником энергии для лампочек, а в светлое – питает контроллер и другую автоматику. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые аккумуляторы. Они хорошо справляются с многочисленными циклами заряд-разряд.
Источник света. Чаще всего используются светодиодные лампочки. Они расходуют минимальное количество энергии, выделяют мало тепла, долго служат.
Корпус. Все перечисленные компоненты заключены во внешний корпус. Он должен быть устойчивым к прямым солнечным лучам, осадкам, пыли и грязи. Иногда солнечная батарея размещается отдельно, а сам светильник в другом месте. Часто сверху корпуса размещается плафон, который выполняет защитные функции и рассеивает световой поток в пространстве.
Опора светильника. Корпус размещается на металлической опоре: столбе или иной ножке. В зависимости от назначения опора изготавливается разной высоты.
Принцип действия заключается в следующем: солнечные лучи попадают на фотогальванические элементы и преобразуются в электрический ток. Ток через диод поступает в аккумулятор, который накапливает заряд. Днем, когда светло, фотореле (или ручной выключатель) препятствуют разряду аккумулятора. Но с наступлением темноты аккумулятор начинает работать: накопленная днем электроэнергия начинает поступать на источник света. Светодиоды начинают освещать пространство вокруг себя. На рассвете фотореле снова срабатывает, светильник перестает работать.
Схематичный принцип действия
Читайте также: