Как измерить мощность солнечной батареи

Как измерить мощность солнечной батареи: рекомендации

На данный момент рынок солнечных батарей представляет широкий выбор производителей с большим ассортиментом панелей и комплектующих. Но у людей, которые желают приобрести для своего пользования необходимое оборудование, самым первым вопросом является как можно измерять мощность и эффективность солнечных батарей. Для этого существует несколько методов, каждый из которых имеет свои возможности.

Главные характеристики солнечных батареи

Солнечная станция — достаточно сложная система, которая состоит не только из панелей и проводов. Одной из главных составляющих также считается аккумулятор, который концентрирует в себе накопленную электроэнергию и распределяет её во время активности потребителей. Поэтому стоит выделить главные характеристики, которые влияют на мощность батареи:

• производительная мощность панели (зависит от размера и материла);
• состояние аккумулятора (уровень его заряда, изношенность, объём);
• качество соединительных элементов (их сопротивление);
• позиция панелей к солнцу; погодные и сезонные условия.

Таким образом, мощность солнечной батареи — это итоговый результат комплексного взаимодействия всех этих факторов. Их учёт сможет не только подобрать необходимую вам мощность, но и в большинстве случаев найти оптимальный вариант, который поможет снизить расходы на комплектующие.

Способы измерения мощности

Большинство компаний чаще всего предоставляют своим клиентам солнечные станции «под ключ» с уже рассчитанной мощностью и ценой. Но всё же рекомендуется самостоятельно убедиться в достоверности данной информации. Существует несколько подходов к определению мощности, их можно разбить на две основные категории:

• теоретические;
• практические.

Теоретический подход — это сбор доступной информации о комплектующих, её сопоставление и расчёт. На сайте компании вы можете узнать заводскую мощность панелей, ёмкость аккумулятора, сопоставить это с вашим средним потреблением электроэнергии и в итоге рассчитать сколько панелей вам будет необходимо.

Например, комплект солнечных батареи мощностью 250 Вт и напряжением 12 В сможет обеспечить энергопотребление хозяйства 200 Вт/час. При условии активной нагрузки 6 часов в день и ёмкости электрического аккумулятора 16,7А/ч, который не рекомендуется разряжать ниже 75%.

Такой подход требует опыта и выдержки, так как придётся работать с математическими формулами и учитывать все важные показатели.

Практические методы проще, но требуют наличия специального оборудования. При этому, у вас должен быть доступ к батареям, которые вы собираетесь протестировать.

Метод первый

В солнечный день (весной или летом) необходимо расположить панель так, чтобы лучи максимально покрывали её площадь. Оптимальный вариант проводить тестирование в полдень — когда солнце находится на пике своего зенита.

Далее стоит взять два прибора — вольтметр и амперметр. Подключая эти приборы к разъёмам батареи, вы должны получить два значения: Voc — напряжения холостого хода (вольтметром) и Isc — ток короткого замыкания (амперметром). Зафиксировав показания, далее в документации к панели стоит узнать значение отношения базовой мощности к произведению напряжению холостого хода и тока короткого замыкания.

Допустим, что в нашем случае мы измеряем батареи с заявленной производителем мощностью в 100 Вт. Значения Voc — 22,10, значение Isc — 6,36, а третий показатель — 0,78. Таким образом, для расчёта мощности решаем формулу 22,10*6,36*0,78 = 109,63.

Результат и есть мощностью панели в момент фиксации её показателей. Следует отметить, что при расчётах возможно отклонение до 10%. Значение 109,63 Вт для панели в 100 Вт — отличный показатель.

Если же на практике в таких благоприятных условиях получается мощность ниже 70-80 Вт, то стоит засомневаться в покупке данного товара.

Метод второй

В этом случае понадобиться более сложный прибор — МРРТ-контроллер, а также аккумулятор с неполной зарядкой. Эксперимент также необходимо проводить в максимально благоприятных условиях. Далее МРРТ следует подключить к аккумулятору, а затем солнечную панель к МРРТ. В результате прибор покажет вырабатываемое напряжение панели (Vmp) и ток (Imp). Перемножив показания можно получить мощность.

Если Vmp — 18 В, а Imp — 6 А, то в результате получится мощность станции в 108 Вт.

Таким образом, измерять мощность солнечной батареи может любой человек.

Источник: https://solartime.by/novosti/kak-izmerit-moshhnost-solnechnoj-batarei-rekomendacii.html

Расчёт солнечных батарей

Приветствую вас на сайте е-ветерок.ру, сегодня я хочу вам рассказывать о том сколько нужно солнечных батарей для дома или дачи, частного дома и пр. В этой статье не будет формул и сложных вычислений, я попробую донести всё простыми словами, понятными для любого человека. Статья обещает быть не маленькой, но я думаю вы не зря потратите своё время, оставляйте комментарии под статьёй.

Самое главное чтобы определится с количеством солнечных батарей надо понимать на что они способны, сколько энергии может дать одна солнечная панель, чтобы определить нужное количество. А также нужно понимать что кроме самих панелей понадобятся аккумуляторы, контроллер заряда, и преобразователь напряжения (инвертор).

Расчёт мощности солнечных батарей

Чтобы рассчитать необходимую мощность солнечных батарей нужно знать сколько энергии вы потребляете. Например если ваше потребление энергии составляет 100кВт*ч в месяц (показания можно посмотреть по счётчику электроэнергии), то соответственно вам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали такое количество энергии. Сами солнечные батареи вырабатывают солнечную энергию только в светлое время суток.

И выдают свою паспортную мощность только при наличие чистого неба и падении солнечных лучей под прямым углом. При падении солнца под углами мощность и выработка электроэнергии заметно падает, и чем острее угол падения солнечных лучей тем падение мощности больше. В пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз, даже при лёгких облачках и дымке мощность солнечных батарей падает в 2-3 раза, и это всё надо учитывать.

При расчёте лучше брать рабочее время, при котором солнечные батареи работают почти на всю мощность, равным 7 часов, это с 9 утра до 4 часов вечера. Панели конечно летом будут работать от рассвета до заката, но утром и вечером выработка будет совсем небольшая, по объёму всего 20-30% от общей дневной выработки, а 70% энергии будет вырабатываться в интервале с 9 до 16 часов.

Таким образом массив панелей мощностью 1кВт (1000ватт) за летний солнечный день выдаст за период с 9-ти до 16-ти часов 7 кВт*ч электроэнергии, и 210кВт*ч в месяц. Плюс ещё 3кВт (30%) за утро и вечер, но пускай это будет запасом так-как возможна переменная облачность. И панели у нас установлены стационарно, и угол падения солнечных лучей изменяется, от этого естественно панели не будут выдавать свою мощность на 100%.

Я думаю понятно что если массив панелей будет на 2кВт, то выработка энергии будет 420кВт*ч в месяц. А если будет одна панелька на 100 ватт, то в день она будет давать всего 700 ватт*ч энергии, а в месяц 21кВт.

Неплохо иметь 210кВт*ч в месяц с массива мощностью всего 1кВт, но здесь не всё так просто

Во-первых не бывает такого что все 30 дней в месяце солнечные, поэтому надо посмотреть архив погоды по региону и узнать сколько примерно пасмурных дней по месяцам. В итоге наверно 5-6 дней точно будут пасмурные, когда солнечные панели и половины электроэнергии не будут вырабатывать. Значит можно смело вычеркнуть 4 дня, и получится уже не 210кВт*ч, а 186кВт*ч

Так-же нужно понимать что весной и осенью световой день короче и облачных дней значительно больше, поэтому если вы хотите пользоваться солнечной энергией с марта по октябрь, то нужно увеличить массив солнечных батарей на 30-50% в зависимости от конкретного региона.

Но это ещё не всё, также есть серьёзные потери в аккумуляторах, и в преобразователей (инверторе), которые тоже надо учитывать, об этом далее.

Про зиму я пока говорить не буду так-как это время совсем плачевное по выработке электроэнергии, и тут когда неделями нет солнца, уже никакой массив солнечных батарей не поможет, и нужно будет или питаться от сети в такие периоды, или ставить бензогенератор. Хорошо помогает также установка ветрогенератора, зимой он становится основным источником выработки электроэнергии, но если конечно в вашем регионе ветренные зимы, и ветрогенератор достаточной мощности.

Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Примерно так выглядит солнечная электростанция внутри дома Ещё один пример установленных аккумуляторов и универсального контроллера для солнечных батарей

Самый минимальный запас ёмкости аккумуляторов, который просто необходим должен быть такой чтобы пережить тёмное время суток. Например если у вас с вечера и до утра потребляется 3кВт*ч энергии, то в аккумуляторах должен быть такой запас энергии.

Если аккумулятор 12 вольт 200 Ач, то энергии в нём поместиться 12*200=2400 ватт (2,4кВт). Но аккумуляторы нельзя разряжать на 100%. Специализированные АКБ можно разряжать максимум до 70%, если больше то они быстро деградируют. Если вы устанавливаете обычные автомобильные АКБ, то их можно разряжать максимум на 50%. По-этому, нужно ставить аккумуляторов в два раза больше чем требуется, иначе их придётся менять каждый год или даже раньше.

Оптимальный запас еъёмкости АКБ это суточный запас энергии в аккумуляторах. Например если у вас суточное потребление 10кВт*ч, то рабочая ёмкость АКБ должна быть именно такой. Тогда вы без проблем сможете переживать 1-2 пасмурных дня, без перебоев. При этом в обычные дни в течение суток аккумуляторы будут разряжаться всего на 20-30%, и это продлит их недолгую жизнь.

Ещё одна немаловажная делать это КПД свинцово-кислотных аккумуляторов, который равен примерно 80%. То-есть аккумулятор при полном заряде берёт на 20% больше энергии чем потом сможет отдать. КПД зависит от тока заряда и разряда, и чем больше токи заряда и разряда тем ниже КПД.

Например если у вас аккумулятор на 200Ач, и вы через инвертор подключаете электрический чайник на 2кВт, то напряжение на АКБ резко упадёт, так-как ток разряда АКБ будет около 250Ампер, и КПД отдачи энергии упадёт до 40-50%.

Также если заряжать АКБ большим током, то КПД будет резко снижаться.

Также инвертор (преобразователь энергии 12/24/48 в 220в) имеет КПД 70-80%.

Учитывая потери полученной от солнечных батарей энергии в аккумуляторах, и на преобразовании постоянного напряжения в переменное 220в, общие потери составят порядка 40%. Это значит что запас ёмкости аккумуляторов нужно увеличивать на 40%, и так-же увеличивать массив солнечных батарей на 40%, чтобы компенсировать эти потери.

Но и это ещё не все потери. Существует два типа контроллеров заряда аккумуляторов от солнечных батарей, и без них не обойтись.

PWM(ШИМ) контроллеры более простые и дешёвые, они не могут трансформировать энергию, и потому солнечные панели не могут отдать а АКБ всю свою мощность, максимум 80% от паспортной мощности.

А вот MPPT контроллеры отслеживают точку максимальной мощности и преобразуют энергию снижая напряжение и увеличивая ток зарядки, в итоге увеличивают отдачу солнечных батарей до 99%. Поэтому если вы ставите более дешёвый PWM контроллер, то увеличивайте массив солнечных батарей ещё на 20%.

Расчёт солнечных батарей для частного дома или дачи

Если вы не знаете ваше потребление и только планируете скажем запитать дачу от солнечных батарей, то потребление считается достаточно просто. Например у вас на даче будет работать холодильник, который по паспорту потребляет 370кВт*ч в год, значит в месяц он будет потреблять всего 30.8кВт *ч энергии, а в день 1.02кВт*ч.

Также свет, например лампочки у вас энергосберегающие скажем по 12 ватт каждая, их 5 штук и светят они в среднем по 5 часов в сутки. Это значит что в сутки ваш свет будет потреблять 12*5*5=300 ватт*ч энергии, а за месяц «нагорит» 9кВт*ч.

Также можно почитать потребление насоса, телевизора и всего другого что у вас есть, сложить всё и получится ваше суточное потребление энергии, а там умножить на месяц и получится некая примерная цифра. Например у вас получилось в месяц 70кВт*ч энергии, прибавляем 40% энергии, которая будет теряться в АКБ, инверторе и пр. Значит нам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали примерно 100кВт*ч. Это значит 100:30:7=0,476кВт.

Получается нужен массив батарей мощностью 0,5кВт. Но такого массива батарей будет хватать только летом, даже весной и осенью при пасмурных днях будут перебои с электричеством, поэтому надо увеличивать массив батарей в два раза.

В итоге вышеизложенного в вкратце расчёт количества солнечных батарей выглядит так:

принять что солнечные батареи летом работают всего 7 часов с почти максимальной мощностью

посчитать своё потребление электроэнергии в сутки

Разделить на 7 и получится нужная мощность массива солнечных батарей

прибавить 40% на потери в АКБ и инверторе

прибавить ещё 20% если у вас будет PWM контроллер, если MPPT то не нужно

Пример: Потребление частного дом 300кВт*ч в месяц, разделим на 30 дней = 7кВт, разделим 10кВт на 7 часов, получится 1,42кВт. Прибавим к этой цифре 40% потерь на АКБ и в инверторе, 1,42+0,568=1988ватт. В итоге для питания частного дома в летнее время нужен массив в 2кВт.

Но чтобы даже весной и осенью получать достаточно энергии лучше увеличить массив на 50%, то-есть ещё плюс 1кВт. А зимой в продолжительные пасмурные периоды использовать или бензогенератор, или установить ветрогенератор мощностью не менее 2кВт.

Более конкретно можно рассчитать основываясь на данных архива погоды по региону.

Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

Цены на солнечные батареи и оборудование сейчас достаточно разнятся, одна и также продукция может по цене в разы отличаться у разных продавцов, поэтому ищите дешевле, и у проверенных временем продавцов. Цены на солнечные батареи сейчас в среднем 70 рублей за ватт, то-есть массив батарей в 1кВт обойдётся примерно в 70т.руб, но чем больше партия тем больше скидки и дешевле доставка.

Качественные специализированные аккумуляторы стоят дорого, аккумулятор 12в 200Ач обойдётся в среднем в 15-20т.рублей. Я использую вот такие акб, про них написано в этой статье Аккумуляторы для солнечных батарей Автомобильные в два раза дешевле, но их надо ставить в два раза больше чтобы они прослужили хотябы лет пять. А так-же автомобильные АКБ нельзя ставить в жилых помещениях так-как они не герметичны.

Специализированные при разряде не блолее 50% прослужат 6-10 лет, и они герметичные, ничего не выделяют. Можно купить и дешевле если брать крупную партию, обычно продавцы дают приличные скидки.

Остальное оборудование наверно индивидуально, инверторы бывают разные, и по мощности, и по форме синусоиды, и по цене. Так-же и контроллеры заряда могут быть как дорогие со всеми функциями, в том числе с о связью с ПК и удалённым доступом через интернет.

Источник: http://e-veterok.ru/095-solnehnye-batarei-vraschyot.php

Эффективность солнечных панелей

Данный вопрос правильно было бы разделить на две части, так как уровень выработки состоит из двух факторов — КПД и качества модулей, а также климатических условий эксплуатации. Прежде всего стоит рассмотреть уровень преобразования энергии и значимые характеристики.

Техническая производительность солнечных батарей

Большинство панелей, применяемых в украинских домашних электростанциях — поликристаллические. Их КПД составляет от 13% до 17%. Для сравнения, в монокристаллических этот показатель равен 18-22%. Огромные потери вызваны тем, что большая часть свет отражается от кремниевых пластин или идет на нагрев самой конструкции.

На уровень преобразования световой энергии влияет и материал модулей. Так, у более дешевых кадмиевых пластин КПД составляет 11%, у фотоэлементов, состоящих из смесей солей галлия, меди, индия и селена (CIGS) — 15%, а у аналогов из органических полимеров — от 5%.

В 2018 году компанией Solliance совместно с Исследовательским центром по энергетике Нидерландов была создана и испытана первая кремниево-перовскитная панель с показателем эффективности 26,3%. В массовое производство пока еще не запущена.

Тем не менее такой показатель считается очень высоким, так как до недавнего времени пределом было 18%. Но, применение новых материалов и фотогальванического стекла сделало этот показатель еще выше.

«Всепогодные» панели

В 2017 году китайские ученые создали так называемые всепогодные солнечные батареи, работающие не только в любую погоду, но и ночью. Секрет разработки в том, что стекло покрытое люминофором длительного послесвечения (LPP), сохраняющем инфракрасный и ультрафиолетовый спектр, невидимый для человеческого глаза. Ночью LPP высвобождает монохроматический свет, и он преобразуется в электроэнергию.

Благодаря такой технологии панель работает круглосуточно.

Еще одно направление для технического совершенствования — сохранение начального уровня преобразования, по сути базового КПД, на протяжении длительного времени. Дело в том, что кремниевые фотоэлементы деградируют и со временем теряют производительность.

Тем не менее этот показатель постоянно растет, и даже появились аналоги, устойчивые к деградации. Но, пока это только экспериментальная технология, она еще не доказала свою эффективность на практике.

Эффективность панелей с «пробегом»

В странах Европы популярный сервис покупки дешевых б/у-шных панелей. Помните, если Вы купите подержанную модель, скорее всего ее номинальная мощность будет ниже заявленной. Для максимальной продуктивности, лучше всё таки новые батареи. Тем более с каждой новой серией, благодаря увеличению КПД, растет номинальная мощность при сохранении размеров.

Как времена года влияют на эффективность

Помимо базового увеличения КПД, выработка батарей возрастает с приходом лета. Длинный летний день по сравнению с зимой в разы увеличивает время работы, а значит и объем выработанного электричества. Но, из-за жары падает номинальная производительность. Например, вместо заявленного КПД 16%, по факту будет 14-15%.

Зимой же наоборот, на квадратный метр площади будет падать меньше света, но уровень переработки достигнет 18-19%.

На этот показатель влияет и наклон. Дело в том, что зимой Солнце находится низко над горизонтом и панель необходимо немного приподнять, а летом — наоборот, опустить. При этом лучше, чтобы панели были повернуты к Солнцу.

Если вы уже читали статью про установку панелей, то знаете, что нет смысла размещать панели с других сторон, кроме как южной, так как там выработка будет минимальной.

Лучший вариант, когда в односкатная крыша направлена на юг и её площади хватает для размещения. В двускатных крышах, расположенных с севера на юг, полезной будет только половина кровли.

Например, Вам необходимо разместить те же 30 панелей общей площадью 48,9 м2. Для этого понадобится приблизительно 50 м2. Даже если у Вас крыша на 150м2, но только 40 м2 из нее «смотрят» на юг, ее не хватит.

Но, даже если весь скат повернут в правильную сторону, это еще не значит что батареи будут работать как часы. Например, если в определенное время суток на панели упадет день от соседнего дерева, снизится общая производительность.

Почему частичная затененность хуже полной

Особенность работы инверторов такая, что если часть панелей будет в тени это негативно повлияет на выработку всех модулей, даже тех, что находятся под Солнцем. Они как бы будут работать, но всего лишь на половину от реального потенциала.

От этого не только падает эффективность, но и страдают сами панели. Нагреваются кремниевые ячейки, увеличивается износ токоведущих частей. Если в таком режиме СЭС проработает несколько суток, то ничего страшного, а вот при регулярной частичной затененности будет снижаться базовый КПД и ослабнут контакты между элементами, что выльется в отказ определенных зон батареи.

Вопрос решается подключением одинаково освещенных блоков электростанции к отдельным МРРТ (трекеров поиска точки максимальной мощности) клеммам инвертора, но в большинстве моделей таких трекеров редко встречается больше двух, а в маломощных моделях даже одного.

Если на одной из панелей падает выработка, инвертор подстраивается под ее токовое характеристики из-за чего возникают потери в остальных — принцип слабого звена. МРРТ трекер меняет параметры инвертора, за счет чего потери электричества снижаются.

Например, если вдруг на одну из панелей упадет тень, потери на остальных участках могут достигать 40%. МРРТ снижает этот показатель до 2%.

Для недопущения таких ситуаций, важно чтобы все панели были расположены на одном участке под одинаковым углом.

Как Вы помните, угол падения солнечных лучей влияет на производительность. Батареи наиболее эффективные, когда лучи падают под прямым углом.

Такое происходит только на экваторе, у нас же лучи падают на землю под средним наклоном 56-57°. Соответственно, чтобы они падали под прямым углом на поверхность, она должна быть под наклоном 33-34° относительно земли.

Угол падения солнечных лучей меняется от времени года. Летом Солнце находится высоко и лучи падают под углом до 69°, а зимой оно снижается и наклон составляет всего 14°.

Чтобы компенсировать наклон крыши, применяют специальный каркас, увеличивающий или уменьшающий угол крепления фотоэлементов. Он выглядит менее эстетично, чем обычный, но зато так Вы не потеряете ценные киловатты.

В проектах новых домов с солнечными батареями наклон крыши обычно планируется еще на этапе строительства. Если у Вас старый дом и не хватает кровли для размещения всей конструкции, не останавливайтесь только на классическом варианте.

Как увеличить КПД

Что делать, если крыша не подходит для солнечных панелей. Решением такого вопроса станет установка на опору. В отличие от кровли, здесь ничего не ограничивает пространство вокруг панели, что делает возможным ее вращение. А чтобы оно было автоматическим — поставьте поворотный трекер.

Он вращает панели на 360°, одновременно меняя угол и направление. Принцип работы достаточно простой: индикатор определяет место положения Солнца, дает сигнал на электромотор, вращающий трекер и он плавно поворачивает фотоэлементы на него. Вся система автономная и запитана от самой батареи.

Поворотный трекер увеличивает эффективность на 30-40%, но из-за высокой стоимости чаще применяется в промышленных электростанциях, чем домашних.

Сама установка — очень сложный и точный процесс, потому его лучше доверить специалистам. А вот как определиться с каркасом и мощностью солнечных батарей читайте тут.

Климатический фактор производительности

Эффективность панелей зависит от интенсивности света. Чем лучше освещенность, тем больше мощности будет выработано. Соответственно погодные и климатические условия — не менее весомый фактор, влияющий на продуктивность.

Большинство панелей рассчитаны для работы в температурном режиме от -40°C до +80°C, и чем меньше температура, тем выше уровень преобразования. Стандартной температурой считается +25°C, именно при ней измеряется номинальная мощность. С каждым градусом эффективность теряется или повышается на 0,41%.

Например, если Вы поставили 270-ваттную панель, жарким летом при +35°C ее мощность составит примерно 257Вт, а зимой при -20°C — 298 Вт.

В полярных широтах моментальная эффективность за счет пониженной температуры больше чем на экваторе, но за счет меньшего количества света — в целом эффективность ниже. Поэтому в жарких странах солнечные электростанции более популярны.

Источник: https://axiomplus.com.ua/news/effektivnost-solnechnyh-panelej/

Как проверить солнечную батарею

В наши дни популярность альтернативных источников питания создает необходимость обладать определенными знаниями относительно их эксплуатации или настройки. Одной из главных преимуществ, для пожелавшего выбрать источник питания данного типа, является способность разбираться в том, как проверить работу солнечной батареи. Визуальная процедура проверки такой батареи основывается на сравнении цветовых оттенков, а также на наличие возможных повреждений поверхности.

Как проверить солнечную панель

Все батареи, которое сегодня можно купить по своему качеству относятся к классу А, В, или С. Человек, разбирающийся в том, как проверить солнечную батарею на соответствие одному из этих классов, понимает что нужно смотреть по количеству и размеру рабочих элементов, которые определяются мощностью источника питания.

Например, рассмотрев оригинальную монокристаллическую батарею А класса, имеющую мощность в пределах 80-100 Ватт можно понять, что она состоит из 36 частей, размерами 125 x 125 мм. Бываю случаи, когда вам предлагают товар с маркировкой данного класса, которая состоит из 72 элементов, с размеры которых 62 x 125 мм. Конечно же, по качеству данный источник питания следует отнести к классу B или C. Любому понятно, что никакой производитель не одобрит идею поделить 36 секторов класса А пополам.

Как проверить сколько ампер выдает солнечная панель самостоятельно

Перед тем, как проверить сколько ампер выдает солнечная панель, следует учесть следующие особенности работы данного вида приборов:

• так как элементы данного источника питания не выйдут из строя в результате короткого замыкания, вы можете измерять, как напряжение на любом отдельном секторе, так и всей поверхности целиком;
• производить любой замер лучше при нормальном дневном свете, так как при плохом освещении не удастся достичь желаемого результата.

Учитывая упомянутые особенности, проверку такого источника питания следует производить следующим способом:

• произвести измерение с помощью вольтметра показания при холостом ходе (Voc);
• измерять с помощью амперметра ток при коротком замыкании (Isc)
• произвести расчет по формуле P = Voc * Isc * 0.78

Особенности конструкции солнечных батарей, влияющие на их качество

При поверке купленной батареи на соответствие качества нужно обратить внимание на следующие особенности ее конструкции:

• Метод, по которому соединены отдельные фрагменты. В продажу поступают варианты поверхности с ручной пайкой, а также сборкой на автоматической линии. Отличительной особенностью первого варианта товара является неравномерное распределение пайки, которое можно легко определить визуально.
• Особенность сборки оригинальной панели батареи предусматривает применение структурированного закаленного стекла. Неровность поверхности данного элемента является причиной уменьшения отражения солнечных лучей.

Многие люди, которые не могут самостоятельно разобраться в том, как проверить при выборе солнечную панель, обращают внимание на сертификаты качества. Стоит отметить, что в нашей стране производство данных источников питания осуществляется согласно следующих государственных стандартов:

• ГОСТ 12.2.007.0-75 для электротехнических изделий.
• ГОСТ Р 51597-2000 для солнечных фотоэлектрических элементов;

Также если вы заинтересованы в установке водной гелиосистемы, вам понадобится изготовление резервуаров. Емкость накопительного резервуара должна быть больше среднего дневного потребления воды в три-пять раз. Это стоит учесть.

Также стоит учесть стоимость монтажа резервуара, которая определяется в каждом конкретном случае отдельно, так как она зависит от многих различных факторов.

Можно говорить усреднено что монтаж обойдется в 50 % от стоимости накопительного резервуара и его навесного оборудования.

Источник: https://www.solar-battery.com.ua/kak-proverit-solnechnuyu-batareyu/

Солнечные батареи для яхты

Стоимость электрической энергии на катере или яхте очень высока. Особенно, если во время стоянки владелец заряжает аккумуляторы двигателем, на котором не установлен ни внешний регулятор напряжения ни DC-DС зарядное устройство. В этом случае любое оборудование, вырабатывающее электричество дешевле, чем ДВС становится экономически выгодным и быстро окупается.

Типы солнечных панелей

Солнечные батареи преобразуют в электричество бесплатный свет солнца, а с учетом того, что цена полупроводников, из которых они сделаны, с каждым годом снижается на яхте или катере панели окупаются в течении нескольких месяцев — года. Их экономически выгодно устанавливать на лодку как можно больше. Однако результат разочарует, если не правильно подобрать мощность батарей или смонтировать их не в тех местах.На катерах и яхтах используется три типа солнечных панелей:

В монокристаллических панелях каждая ячейка вырезана из одного кристалла кремния. Хотя некоторые полугибкие модели также используют монокристаллические ячейки, как правило панели этого типа жесткие и не переносят изгибов. Коэффициент преобразования света в электрическую энергию у них достигает 22%, но чаще всего составляет 16 — 18%.

У большинства монокристаллических панелей сплошная жесткая задняя стенка. Недавно появились двухсторонние модели, позволяющие собирать свет обоими сторонами. Это удобно, когда под панелью расположена отражающая поверхность, например, белая верхняя часть кабины.

Эффективность ячеек, %	22,2-22,4
Мощность в рабочей точке (Pmpp), Wp	310
Напряжение холостого хода (Uoc), B	23,1
Напряжение в рабочей точке (Umpp), B	18,8
Ток в рабочей точке (Impp), А	16,46
Ток короткого замыкания, (Isc), A	17.54
Тип	Монокристаллические.Гибкие. Материал поверхности ETFE или PET
Количество ячеек, вес, габаритные размеры	Панели изготавливаются под заказ исходя из требований заказчика и размеров предполагаемого места установки

Сделанные под ваши требования на заказ высокоэффективные морские солнечные модули зарядят аккумуляторные батареи,и вам не придется заводить для этого двигатель. Гладкие, легкие и гибкие морские солнечные панели предназначены для бесшумной генерации энергии даже в условиях низкой освещенности. Они устойчивы к соленой воде, неблагоприятным погодным условиям и даже к пожару

Получить расчет солнечных панелей для катера или яхты

В поликристаллических солнечных батареях каждая ячейка состоит из нескольких небольших кристаллов. Такие панели менее эффективны, чем монокристаллические, особенно при низких уровнях освещенности, но зато легче и дешевле.

Во время производства аморфных пластин, испаренный кремний осаждается на подложке. Аморфные панели самые дешевые и очень гибкие, однако их эффективность наименьшая.

Каждая кремниевая ячейка, независимо от размера, при попадании на нее прямого солнечного света создает напряжение около 0,6 вольт. Напряжение всей батареи можно приблизительно определить умножив 0,6 на количество ячеек. Например, напряжение солнечной панели, состоящей из 30 ячеек —  18,0 вольт.

Выходной ток ячейки зависит от ее типа, качества и площади занимаемой поверхности. Поэтому чтобы получить одинаковую выходную мощность с помощью аморфных и монокристаллических панелей, аморфными придется занять в два раза большую площадь. Кроме того, мощность аморфных батарей примерно на 10% меньше номинальной в течение одного – двух лет после производства. В дальнейшем она стабилизируется.

Характеристики солнечных батарей

В спецификации на солнечную батарею производитель указывает следующие характеристики:

• Voc — напряжение разомкнутой цепи. Это напряжение отсоединенной от аккумулятора солнечной батареи
• Isc — ток короткого замыкания. Максимальный ток, который выдает панель, если замкнуть между собой ее клеммы. Выходное напряжение батареи в этом случае равно нулю
• Imp — максимальный ток нагрузки
• Vmp — напряжение при максимальной мощности
• Pmax — максимальная мощность солнечной батареи. Это произведение двух предыдущих параметров. Иногда приводят только максимальную мощность и соответствующее напряжение на нагрузке. В этом случае ток нагрузки можно найти, разделив мощность на напряжение.

Ни одна из приведенных характеристик не описывает реальную производительность солнечной батареи – выходной ток при напряжении зарядки аккумулятора

Напряжение панели при максимальной мощности зависит от количества ячеек и их температуры. Оно всегда выше, чем рекомендуемое напряжение зарядки, но при подключении к аккумулятору снижается. Из-за этого даже при стандартных условиях тестирования выходная мощность при напряжении зарядки аккумулятора всегда меньше номинальной на 20-25%.

Солнечные батареи испытывают в стандартных условиях.

С точки зрения владельца катера или яхты наиболее важные из них — это предположение о том, что лучи солнца падают на батарею под углом 90 градусов, а ее температура составляет 25 ° C. Результаты испытаний изображают в виде вольтамперной характеристики. Иногда производители приводят данные для нескольких разных температур.

Максимальная мощность солнечной батареи соответствует изгибу вольтамперной характеристики при 25 ° C.

Два способа подключения солнечных панелей к электрической системе катера или яхты. Слева — распределительная коробка обеспечивает безопасное и надежное электрическое соединение и гарантированно выдерживает атмосферные воздействия. Устанавливается с тыльной стороны панели. Если предполагается поверхностный монтаж, распределительную коробку можно установлена на передней стороне панели.

Справа — два кабеля с силиконовой изоляцией и пластиковый кабельный ввод, расположены сзади панели. Электрическая полярность четко указана цветом изоляции. Альтернатива распределительной коробке.

Напряжение панели при максимальной мощности зависит от количества ячеек и их температуры. Оно всегда выше, чем рекомендуемое напряжение зарядки, но при подключении к аккумулятору снижается.

Из-за этого даже при стандартных условиях тестирования выходная мощность при напряжении зарядки аккумулятора всегда меньше номинальной на 20-25%.

Точно узнать насколько падает мощность, можно если измерить ток, отдаваемый солнечной батареей во время зарядки аккумулятора. Например, 50-ваттная панель с номинальным напряжением 17 вольт обеспечивает ток 2,94 ампера (Вт / вольт = ампер).

По вольтамперной характеристике при температуре 25-градусов находим, что при напряжении 13,0 вольт выходной ток солнечной батареи составляет 3,0 А (Напряжение 13 вольт подходит для зарядки разряженного аккумулятора и аккумулятора с подключенной нагрузкой).

Хотя выходной ток изменился незначительно по сравнению со значением при номинальном напряжении, выходная мощность снизилась до 13,0 вольт × 3,0 ампер = 39 Вт. Это на 22% меньше номинальной мощности.

Существуют и другие потери, которые необходимо учесть перед установкой солнечных батарей на яхту или катер. На суше панели монтируют на опорах, расположенных под углом к горизонту. В этом случае на поверхность попадает максимальное количество лучей солнца.

Но если таким образом установить панели на катере или яхте, после каждого поворота они будут терять солнце. Чтобы избежать этого панели на лодках почти всегда устанавливают в фиксированном месте горизонтально. Однако даже в тропиках солнечный полдень (время, когда солнце находится прямо над головой) продолжается всего несколько часов в день.

В остальное время лучи солнца падают на панель при меньших углах и количество передаваемой ими энергии заметно уменьшается.

Мощность солнечных панелей

Связь между температурой и мощностью для трех солнечных панелей. Кривые представляют максимальную выходную мощность при ярком солнечном свете, а не реалистичный выход в нормальных условиях эксплуатации. При температуре поверхности 50 ° C выход панели с 36 ячейками уменьшается на 15 вольт, а на 30-элементной панели на 11 вольт.

Это слишком мало для эффективной зарядки аккумулятора в жарком климате.

Реальная мощность панели снижается еще больше, если облако заслоняет солнце или на поверхность батареи падает тень от такелажа, парусов или мачты. Даже частичное затенение одной ячейки в цепи соединенных последовательно значительно уменьшает выходной ток.

Резкие тени влияют на выходную мощность сильнее, чем тени с нечеткими краями. Если на ячейках не установлены шунтирующие диоды, то резкая тень на одной ячейке уменьшит выходной ток всей панели пропорционально затененной площади (например, 50% затенения только одной ячейки снизят выход всей панели на 50%). Ячейка, оказавшаяся в тени, потребляет ток от соседних и перегревается.

Шунтирующие диоды уменьшают проблемы от затенения. Они изолируют попавшую в тень ячейку и останавливают развитие «горячих точек». Однако каждая изъятая из общей цепи ячейка уменьшает напряжение всей панели. Поскольку из-за нагрева выходное напряжение панели снижается, то может возникнуть ситуация, когда оно окажется ниже уровня пригодного для зарядки аккумулятора. В этом случае выгода от шунтирующих диодов исчезает.

Резких теней, падающих на поверхность солнечной батареи на яхте или катере необходимо избегать

Даже в солнечном климате, энергия, реально генерируемая панелью в течении дня, редко превышает уровень 4-5 часов работы при максимальной мощности. Часто это значение еще меньше. Расчеты лучше основывать на предположение, что дневная выработка электричества соответствует 3-4 часам работы батареи на номинальной мощности.

Источник: https://fisherninja.ru/knowlege-base/solnechnye-batarei-katera/

Инверторы и контроллеры мощности в солнечной энергетике

Солнечная энергетика развивается стремительными темпами и недаром рассматривается многими как энергетика будущего. Мы продолжаем знакомить читателей с основными принципами работы систем, которые генерируют электроэнергию за счет энергии солнца.

Одним из основных элементов таких систем является аккумулятор. Но не менее важны и другие устройства — контроллеры мощности и инверторы. В этой статье мы обсудим особенности контроллеров мощности и инверторов, используемых в солнечной энергетике.

Зачем же нужны данные устройства? Дело в том, что ток, вырабатываемый фотоэлементами, постоянный, а большинство бытовых электроприборов питаются от переменного тока. Задачу преобразования постоянного в переменный ток решает инвертор. А контроллер мощности позволяет добиться, чтобы производительность фотоэлементов была близка к максимальной.

Конструкция инвертора

Инвертор, наряду с аккумулятором, является «обязательным» элементом солнечных энергетических систем. Инверторы используются для преобразования постоянного тока в переменный.

Инвертор с ЖК-индикатором СибКонтакт ИС1-24-2000

Основными компонентами инверторов являются коммутационные или переключающие элементы. В зависимости от их состояния, постоянный ток от источника, например, от солнечной панели, идет к нагрузке (потребителю) то по одному, то по другому контуру. Коммутационные элементы постоянно переключаются, чередуя направление тока в каждой последовательности переключения.

В качестве переключающего элемента обычно используются полупроводниковые переключатели (в основном, транзисторы). На практике МОП-транзисторы (MOSFET, англ.) широко используются в инверторах с выходной мощностью до 5 кВт.

В системах с большей мощностью обычно используются биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT, англ.).

IGBT-транзисторы быстро вытесняют популярные некогда тиристоры из высоковольтных схем преобразования частоты и позволяют создать импульсные источники вторичного электропитания с качественно лучшими характеристиками.

Принципиальная схема однофазного инвертора (слева) и трехфазного инвертора (справа)

Самый простой инвертор генерирует переменный ток прямоугольной формы. Ниже показан принцип работы такого инвертора (создание сигнала переменного тока прямоугольной формы, направление движения тока отмечено красным цветом).

Этот инвертор может использоваться для подачи тока на простые устройства, такие как спиральные обогреватели, но не годится для большинства более сложных бытовых приборов, поскольку он вызывает значительные гармонические искажения. Более сложные типы инверторов работают по сходному принципу, но выдают потребителю сигнал с формой, приближенной к классической синусоидальной.

На рынке сегодня имеется множество инверторов различных конструкций, которые способны выдавать переменный ток от простых прямоугольных до почти идеальных синусоидальных волн. «Продвинутые» инверторы в процессе преобразования используют много стадий переключения для создания как можно более гладкой волны, а фильтры, установленные в них, позволяют получить синусоиду правильной формы.

Последовательность операций инвертора для создания прямоугольного сигнала

Основные характеристики инвертора

Однофазные инверторы обычно устанавливаются в системах с низким энергопотреблением, например, в частных домах. Трехфазные инверторы, как правило, используются в солнечных установках большой мощности, которые обслуживают несколько домовладений или иных потребителей энергии. Такие солнечные установки высокой мощности обычно имеют дополнительно трансформаторы для повышения напряжения, передаваемого по сети.

Одной из основных характеристик инвертора является его мощность. Мощность инвертора определяется мощностью фотоэлементов, генерирующих постоянный ток за счет солнечной энергии.

Другими важными характеристиками выступают напряжение переменного тока на выходе инвертора и его частота.

Для полноценной работы солнечной системы выходное напряжение и частота должны всегда оставаться стабильными, а само устройство обязано выдерживать ограниченную по времени перегрузку и высокие пусковые или пиковые токи.

Информация о том, какую перегрузки и в течение какого времени может выдержать инвертор заносится в паспорт устройства. Следует помнить, что вход и выход инвертора должны быть гальванически изолированы.

Еще одним важным параметром инвертора является его эффективность. Эффективность инвертора — это величина, характеризующая потери энергии в инверторе, когда он преобразует постоянный ток в переменный. Она определяется как соотношение полезной выходной мощности ко входу.

Как видите, инвертор способен на многое, но при этом не лишен недостатков. Пожалуй, главным из них является то, что обычный простой инвертор выкачивает накопленную аккумулятором энергию, даже если она не нужна потребителю, просто в силу своих конструктивных особенностей. Это снижает общую эффективность солнечной системы.

Поэтому в больших системах используются инверторы «спящего режима», оборудованные специальными датчиками, предотвращающими «холостые» потери. Такой датчик обнаруживает, нужно ли подать питание на нагрузку и только после этого активирует инвертор. В противном случае инвертор спокойно «спит» и не крадет энергию из аккумулятора.

Необходимо отметить, что технологии производства солнечных систем прогрессируют невиданными темпами. И сегодня на рынке доступны инверторы, имеющие эффективность на уровне 95%, а лучшие образцы могут обеспечить даже 98% эффективность.

Особенности солнечного инвертора

Как уже отмечалось, фотоэлектрические солнечные системы генерируют постоянный электрический ток, а инвертор преобразует его в переменный, который применяется в большинстве современных бытовых приборов и систем.

Современные инверторы, применяемые в солнечной энергетике, на выходе дают синусоидальную волну переменного тока и рассчитаны на высокую мощность нагрузки вплоть до сотни киловатт. Но и это далеко не все — в отличие от простых электронных инверторов, солнечные инверторы предоставляют потребителям и множество дополнительных. Например, они позволяют измерить потребление энергии, вести мониторинг этого потребления, производить настройку и обеспечивать защиту солнечной энергетической системы.

Существует несколько способов реализации солнечных систем. Так, солнечные энергетические системы могут быть спроектированы как сетевые или внесетевые (локальные) системы.

Внесетевые системы предназначены для работы независимо от внешней электрической сети, в то время как сетевые системы могут выдавать произведенную электроэнергию в общую сеть.

Сетевые системы, в свою очередь, могут иметь системы хранения энергии в виде аккумуляторных батарей, которые могут использоваться для резервного питания, или не иметь хранилищ энергии и питаться в ночное время от общей сети. Но инверторы являются обязательным компонентом во всех типах солнечных систем.

Солнечная энергетическая система

Энергия во внесетевой солнечной системе течет в разных направлениях. Например, в дневное время генерация электроэнергии происходит за счет солнечных панелей, и ток течет от них. Если же солнечного света недостаточно, нагрузка может питаться как от панелей, так и от аккумуляторных батарей, или только от аккумуляторов — например, в ночное время.

Зачем нужен контроллер мощности

Контроллер мощности представляет собой регулирующее устройство, которое следит за тем, чтобы аккумуляторные батареи в системе не перезаряжались и не недозаряжались. Напомним, что работа «не в режиме» плохо отражается на «здоровье» аккумуляторов и снижает срок их службы, а также ухудшает характеристики.

Инвертор СибКонтакт СибВольт 40110 110В/4000Вт

Если установить контроллер мощности между солнечной панелью и аккумуляторными батареями, это значительно увеличит срок эксплуатации батарей, обеспечивая оптимальных режим их работы.

В зависимости от энергетического состояния солнечных панелей, контроллер мощности будет направлять выработанную ими электроэнергию или пользователям, или для зарядки аккумулятора, или в общую сеть. Нужно помнить, что напряжение аккумуляторных батарей не стабильно и настраивается автоматически в зависимости от типа батареи, ее текущего состояния и температуры, в то время как напряжение в домашней сети должно быть постоянным, без скачков. Именно такую задачу и решает контроллер мощности.

Еще одна важная задача солнечного контроллера — обеспечить защиту и безопасность. Это особенно важно для сетевых систем, когда локальная солнечная система подключена к общей сети. В этом случае контроллер мощности должен синхронизировать выработанные локальной системой напряжение и частоту с параметрами общей сети. Он также должен обеспечивать устойчивость работы локальной системы при отключении от общей сети во время сбоев.

С безопасностью могут возникнуть серьезные проблемы, если локальная солнечная система продолжит выдавать энергию в общую сеть, несмотря на то, что та больше не используется. Это может быть опасно для обслуживающего персонала, который может случайно прикоснуться к силовому кабелю, который, как он думает, обесточен. Коллектор мощности позволяет вовремя обнаружить такую ситуацию и отключить солнечную систему от внешней сети.

Отслеживание максимальной мощности солнечной панели

Отслеживание максимальной мощности солнечной панели (Maximum power point tracking, англ., MPPT) — очень специфический параметр контроллера мощности в солнечных системах. Солнечные энергетические системы вырабатывают в течение суток разное количество энергии, которое зависит от интенсивности падающего на солнечные элементы света. Метод MPPT позволяет всякий раз найти то состояние (или точку, т.к.

данное состояние можно представить на графике), в котором фотоэлементы обеспечивают максимальную выработку электроэнергии. MPPT-контроллер постоянно отслеживает ток и напряжение, выдаваемые солнечной панелью, перемножает их значения и определяет соотношение ток-напряжение, при которых мощность этой панели будет максимальной.

Встроенный в контроллер процессор одновременно отслеживает, на какой стадии заряда находится аккумулятор (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка) и на основании этого определяет, какой ток должен подаваться в аккумуляторную батарею.

Максимальная точка питания

цель метода MPPT состоит в том, чтобы управлять нагрузкой, в зависимости от энергетического состояния солнечной панели, чтобы обеспечить наиболее эффективную передачу мощности от солнечных панелей.

Энергия будущего

Сегодня существуют все предпосылки, что наше поколение действительно будет последним, использующим для генерации электроэнергии ископаемые виды топлива, поэтому каждый должен знать основные принципы, используемые в системах с возобновляемыми источниками энергии, т.к. за ними будущее. Это необходимо для правильного выбора решений по обеспечению энергией своего дома.

Источник: http://www.topclimat.ru/publications/inverters_and_contorllers_in_solar_energy.html

Физические величины в ветровых и солнечных электростанциях

Искушенным нашим читателям данная статья вряд ли будет интересна. Речь пойдет о физических величинах, что они означают и в чем измеряются. Мы рассмотрим ряд вопросов, которые, без сомнений, уже обсуждались в средней школе, тем не менее, по прошествии лет бывает очень полезно повторить и закрепить ценные знания.

Часто, ведя речь о солнечных системах, используют понятие мгновенной мощности. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) или киловаттах (кВт) и равняется совершенной работе за единицу времени либо изменению энергии системы за единицу времени.

Нетрудно понять, что мощность характеризует систему исключительно в определенный момент времени.

Допустим, если мы включим в розетку чайник мощностью 2 кВт, то в какой-то момент времени из сети потребляется действительно 2кВт, но в следующий момент времени чайник может закипеть и отключиться, тогда потребляемая мощность будет равняться нулю. 

В каких величинах измерять энергию солнечных электростанций?

Характеризовать систему, используя понятие мощности, конечно можно, и в случае с бытовой сетью это крайне удобно. Если к розетке можно подключать нагрузку в 2кВт, то это можно делать сколь угодно долго, электричество в розетке не кончится. Поэтому про нашу розетку можно смело утверждать: «система на 2 кВт». С солнечными и ветровыми электростанциями ситуация немного иная.

В отличие от розетки, система может выдать ровно столько электроэнергии, сколько было собрано от солнца или ветра (АИЭ). В данном случае оперировать понятием мощности неудобно, потому что всегда нужно будет делать оговорки. Допустим, солнечная электростанция имеет фотоэлектрические панели мощностью 400Вт и инвертор мощностью 2кВт.

Какой физический смысл имеют эти цифры? Если солнечные батареи освещены надлежащим образом 1000Вт/м², то они вырабатывают 400Вт и это при условии, если энергия кем-то потребляется, аккумулятором или нагрузкой. К инвертору мы можем подключить нагрузку с максимальной мощностью 2кВт (чайник).

Сможет ли чайник работать сколь угодно долго? Нет, не сможет, если мощность источника энергии значительно меньше – 400Вт. Рано или поздно разрядится аккумулятор и инвертор отключиться.

Ведя речь об АИЭ гораздо удобнее использовать понятие произведенной или потребленной энергии за какой-то большой промежуток времени, чаще всего за сутки. В энергетике принято измерять энергию в Ватт-часах (Втч) или киловатт-часах (кВтч).

Данная величина получается при произведении мощности электроприбора на время его работы.

Допустим, если наш чайник 2кВт каким-то образом работал 1час, то энергия, кот которую он «сжег», составляет 2кВтч, и электрический счетчик добавит 2кВтч к общим показаниям.

Говоря о выработке,  обычно указываю энергию в кВтч*сутки, то есть количество «собранной» энергии в сутки. Вернемся к нашей СЭС с солнечными батареями 400Вт.

Используя специальный онлайн калькулятор получаем выработку для Санкт – Петербурга в летний период 2кВтч*сутки. Это означает следующее: за день будет собрано такое количество энергии, которого хватит нашему чайнику 2кВт на 1 час работы.

Конечно, крайне неразумно растратить ценную энергию на чайник, который отлично можно нагреть на газовой плите.

Таким образом, при описании системы с АИЭ дневная выработка является гораздо более информативной величиной, чем мощность инвертора или СБ. В нашем примере следует говорить «системы с  выработкой 2кВтч в летний период».

Читать другие полезные статьи..

Вы можете приобрести готовые комплекты солнечных электростанций

С полным ассортиментом готовых решений вы можете ознакомиться в разделе Солнечные электростанции

Источник: http://www.helios-house.ru/fizicheskie-velichiny-v-vetrovykh-i-solnechnykh-elektrostantsiyakh.html

Солнечная батарея GingerTea для походов

Главное, что отличает солнечную батарею GingerTea от других батарей — высокотехнологичный преобразователь с согласованием нагрузки, высокой эффективностью и маленьким собственным потреблением.

Мы сами давно ходим в походы и испробовали множество моделей солнечных зарядок. Даже дорогие брендовые модели в реальности выдавали гораздо меньше энергии, чем это возможно при их площади и текущей освещенности, не говоря уже о китайских.

И этому есть причина: чтобы получить максимум батарее нужен очень нетривиальный преобразователь с согласованием нагрузки. Поэтому я сконструировал его сам, сначала для себя.

Он позволил получать в среднем вдвое больше энергии за ходовой день и одной батареей на клапане рюкзака заряжать гаджеты нескольких участников горного похода.

В преобразователь солнечной зарядки GingerTea встроен и повербанк 10000 мАч. Без этого нельзя: он действует как буфер между телефоном и зарядкой.

Если преобразователь без буфера:

• На ярком солнце батарея выдает ток больше, чем гаджет может использовать для зарядки. Излишек теряется.
• Если небо закрыто тучами, электричества от солнца так мало, что не хватает даже для минимальной скорости зарядки гаджета, и она прерывается.
• Если случайно закрыть солнце, доступная мощность резко уменьшается: некоторые умные гаджеты от этого считают, что подключены к маломощному заряднику, и переходят на медленную зарядку. Даже когда мы снова выйдем на солнце, зарядка останется медленной, а избыток энергии будет теряться (пока мы вручную не отключим и не подключим провод).

В батарее GingerTea весь излишек идет в буфер, и недостаток восполняется из него же. Он позволяет запасать всю возможную энергию солнца независимо от того, какой гаджет подключен, и заряжать гаджет с той скоростью, которую он требует независимо от погоды. Пока буфер не разрядится, зарядка не прервется. То, что сразу идет в гаджет, попадает в него напрямую, без буфера.

Все это управляется автоматически. Схема не перезарядит, не разрядит и не навредит ни смартфону, ни аккумулятору.

В городе повербанк можно зарядить и от входа micro-USB, подключив к обычному USB-заряднику.

Технические характеристики
Сравнение с двумя другими батареями
На что можно рассчитывать в разную погоду
Что можно заряжать
Где закрепить солнечную батарею в походе
Цена
Вопросы и ответы

Технические детали:

Результаты теста в походных условиях
Солнечная батарея
Преобразователь-повербанк
Сколько солнечной энергии возможно получить

Скачать инструкцию

Технические характеристики

Эффективность батареи	22%
Электрическая мощность	12 Вт
Размер в рабочем состоянии	28.5 х 31 см (квадрат с длинной стороной листа А4)
Размер в сложенном виде	28.5 х 15 см
Герметичная	да
Вес батареи	290 г
Емкость	10000 мАч
КПД преобразователя батарея-выход	> 90%
Размер	13 х 7 х 2 см
Вес	240 г
Выход USB	5 В, 18 Вт (3.5 A).
Вход Micro USB	5 В, 12 Вт (2.5 A)
Разряд аккумулятора( без потребителей)	3 года (0.0002 А) рабочий режим10 лет (0.00007 А ) режим хранения
Дополнительные функции	Согласование нагрузки (MPPT) Компенсация температуры солнечной батареи Синхронный преобразователь напряжения Мониторинг безопасной зарядки Автоматический режим USB-выхода Индикатор емкости

Сравнение с двумя готовыми батареями

GingerTea 12	Батарея 7 Вт	Батарея 14 Вт
номинальная мощность	12 Вт	7 Вт	14 Вт
размер	28.5×31 см	33×22.3 см	31×40 см
вес батареи	290 г	357 г	635 г
технология батареи	монокристаллические 2 поколения	монокристаллические 1 поколения	монокристаллические 1 поколения
эффективность батареи	22%	15%	15%
прочность	прочная	хрупкая	хрупкая
можно использовать без преобразователя	нет	да	да
преобразователь	в комплекте 10000 мАч	отдельный повербанк7800 мАч	отдельный повербанк 7800 мАч
технология преобразования	MPPT (согласованное)	DC-DC (без согласования)	DC-DC (без согласования)
компенсация температуры	есть	нет	нет
синхронное преобразование	да	неизвестно	неизвестно
вес преобразователя	240 г	193 г	193 г
время зарядки аккумулятора от солнца	4-10 часов	8-16 часов	6-12 часов
вес батареи с преобразоваителем	530 г	550 г	828 г

На что можно рассчитывать с батареей 30×30 см при разной освещенности

Обычно производители приводят данные о работе батареи только в хороших условиях — на ярком солнце (как в первом столбце ниже). Но в реальности приходится заряжать в разную погоду. По таблице можно увидеть, на что можно рассчитывать. Данные приведены при напряжении выхода 4В.

Ясно днем 1000Вт/м2	Облачно днем	Пасмурно днем или вечер
Батарея GingerTea 22%, преобразователь с согласованием GingerTea	2.7 A	1 A	0.25 A
Батарея 15%, без согласования (обычная)	1А	0.4A	0.09 А

Как подсчитать КПД солнечных батарей по формуле? Рекорды показателей в мире

Гелиосистемы – самое перспективное на сегодня направление альтернативной энергетики. И главная проблема современных инженеров заключается в поиске способов увеличить КПД солнечных батарей – на 2018 год для массовых потребительских вариантов не превышающий 25%.

Необходимость нахождения экономически выгодных решений связана с прямой зависимостью цены электроэнергии от коэффициента полезного действия устройства-преобразователя. Но с момента получения первого патента в 1954 году данный показатель вырос лишь в 4 раза – хотя теоретический предел КПД солнечных батарей близок к 90%.

Эта статья – о правилах расчета КПД, технологических сложностях его повышения, а также достигнутых и потенциальных рекордах.

Что такое КПД солнечной панели? Современные показатели

Численно кпд солнечной батареи – это процентное отношение выдаваемой системой энергии к полной энергии лучистого потока, падающего на рабочую площадь панелей.

Величина потерь связана:

• с физическими принципами функционирования полупроводников;
• особенностями материалов для улавливания максимально широкого спектра излучения;
• внешними атмосферными условиями.

По перечисленным причинам кпд солнечных панелей даже в 2018 году составлял всего:

• для дешевых пленок на аморфном кремнии – около 5%;
• для современных гибридных пленочных вариантов на комбинации двух и более редкоземельных элементов – от 10 до 18%;
• у модулей на поли- и монокристаллическом кремнии – от 16 до 25%;
• у экзотических и дорогостоящих многослойных прототипов солнечных батарей с дополнительными устройствами концентрации солнечного потока кпд равен почти 50%.

Взаимосвязь КПД с материалами и технологиями – от чего зависит эффективность?

Полупроводниковые материалы, являющиеся основой любой гелиосистемы, используют физические принципы ph-перехода. Электрический ток в замкнутой цепи СЭС возникает за счет электронов, выбитых с внешних орбит атомов частицами света.

Но кпд почти 80% современных солнечных батарей – кремниевых – не превышает и четверти потенциально возможного. Причина в том, что этот материал работает только с инфракрасной частью спектра, а энергия УФ-излучения ему недоступна.

Но пока в массовом производстве именно кремний лидирует из-за своей дешевизны.

Прочие факторы (так, кпд солнечной панели зимой намного отличается от ее же эффективности в летнее время), влияющие на КПД, не связаны прямо с физическими законами, и потому их негативное влияние стараются по возможности уменьшить. Это:

• угол расположение панелей относительно вектора падения света (в идеале ≈ 90°±15°);
• погодные условия (день/ночь, зима/лето, ясно/пасмурно);
• состояние поверхности панелей (установка обычно проводится под углом, чтобы вода, снег и грязь не накапливались естественным образом, и падения кпд солнечных панелей по этим причинам не происходило);
• тень (если элементов много, то их всегда располагают так, чтобы тень не падала на соседний ряд).

Насколько сильное влияние перечисленных факторов?

1. Лучи, падающие под большими углами, а также рассеянный свет лучше улавливается современными тонкопленочными панелями на базе, например, пары химических элементов теллур-кадмий. Несмотря на то, что кремниевые солнечные батареи с большим кпд эффективнее в идеальных условиях, при их отсутствии потери у «классики» выше, чем у гибридных батарей.
2. Осадки снижают эффективность работы незначительно.

   Так, кпд солнечных батарей в пасмурную погоду снижается всего на 10-25% (роль играет плотность облаков). Намного хуже тень любых предметов – деревьев, вышек, столбов, соседних строений и пр. Устанавливать панели в таких местах не рекомендуется.

3. КПД солнечных батарей зимой также зависит от освещенности больше, чем от температуры воздуха или количества снега.
4. Единственный неустранимый фактор – ночное время.

   Без солнечного потока выработки электроэнергии не происходит, и даже солнечные панели с самым высоким кпд вынужденно простаивают, а владельцы переходят на питание от сети или аккумуляторов.

Теоретически, высокую выработку можно получить, не совершенствуя материалы и не подбирая определенные места для установки электростанций, а кратно увеличивая мощность самого потока.

Правда, на Земле это сделать невозможно, но за ее пределами данный факт успешно используется.

Так, несмотря на то, что кпд солнечных батарей в космосе равен такому же на поверхности планеты, мощность лучей светила на орбите достигает 1,37 кВт/м2. Это в 2-3 раза больше, чем в самых солнечных регионах, и потому даже раскрывающиеся на космических аппаратах легкие пленочные панели с КПД 10-12% достаточно эффективны.

Формула КПД солнечной батареи

На практике вычисление КПД фотоэлектрических модулей производится следующим образом.

1. На опытный образец направляется поток света от источника (например, галогенной лампы).
2. С помощью люксметра производится уровень интенсивности излучения на поверхности каждого отдельного модуля, входящей в состав панели.
3. Вычисляется среднее арифметическое значение и с помощью коэффициента перевода (например, для «галогенок» он равен 30 Люкс*м2/Вт) фотометрические величины переводятся в энергетические.
4. Полученное значение Eср. (например, 200 Вт/м2) фиксируется.
5. Далее измеряют площадь поверхности модульного «кирпичика». Если принять длину за 25 см, а ширину – 40 см, то по формуле S = a*b получим S = 0,25 * 0,40 = 0,1м2.
6. Умножив площадь на среднее значение падающей на квадрат энергии, получают общее для всего модуля значение падающей энергии: W = S* Eср., или 20 Вт.
7. Далее для включенной в сеть батареи производят замеры уже выдаваемой мощности солнечной батареи. В зависимости от того, насколько высокотехнологичным является изделие, получают разные значения «на выходе» и, как следствие, эффективность (например, для солнечных батарей с кпд 40% выдача в приведенном примере будет равна 8 Вт).

В виде таблицы это выглядит следующим образом:

Мощность светопотока, Вт	Выдаваемая мощность, Вт	КПД
20	2	10%
20	4	20%
20	8	40%
20	18	90%

Очевидно, что последняя строка в таблице – солнечные панели с 90% кпд – приведена только в качестве теоретически допустимого предела.

Разработки новых типов фотоэлементов и их КПД

Независимо от того, последовательно или параллельно соединяются вместе отдельные элементы (это делается для получения на выходе заранее заданного напряжения или силы тока) кпд современных солнечных батарей от метода компоновки деталей не меняется. Поэтому главные направления повышения их эффективности – поиск новых материалов и вспомогательного оборудования.

В настоящий момент проводятся успешные эксперименты с многослойными конструкциями, где каждый слой улавливает излучение волн различной длины. На практике это уже привело к созданию солнечных батарей с кпд более 40%, и цифра приближается к 50%. Однако только использование в конструкции соединений редкоземельных галлия, индия, а также меди и некоторых видов сульфидов недостаточно. Дополнительными условиями являются:

• фокусирование света на каждую панель с помощью специальных линз;
• внедрение в конструкцию отражающих мини-зеркал;
• создание отдельных диэлектрических прослоек между полупроводниками и т.д.

Но даже с помощью таких сложных схем до теоретического предела пока еще далеко.

Рекорды показателей солнечных батарей

Фотоэлементами-рекордсменами на сегодня считаются любые солнечные панели с кпд выше 40%.

В их числе можно отметить:

1. Продукция компании Sharp (43,5%). Рост эффективности достигнут за счет фокусирования прямо на элемент пучка света так называемой линзой Френеля. Панели – пятислойные:

• индия арсенид;
• слой диэлектрика;
• галлия арсенид;
• слой диэлектрика;
• индий фосфид.

2. Панели «Soy-Tech» (44,7%). Увеличение кпд солнечных панелей достигнуто за счет концентрация излучения на фотоэлемент по принципу лазера, с применением вогнутого зеркала. Конструкция – четырехслойная, медь/индий/галлий/сульфид (CIGS).

3. Элементы от института Фраунхофера, Германия (47,0%). Применили ту же технологию, что и их коллеги из «Шарпа» — фокусировка пучка с помощью линзы. На данный момент это солнечные батареи с самым высоким кпд.

Отдельно следует упомянуть британских специалистов, нашедших способ не разработки гелиоустановки-рекордсмена, а метод повышения отдачи энергии вообще любыми многослойными конструкциями.

Метод решения – напыление на гибкие солнечные батареи алюминиевых «шипов» размером всего в несколько нанометров. За счет рассеивания излучения они повышают кпд в среднем на 20%.

Из более доступных и массовых вариантов лидирует пока продукция от «Solar Sity» Илона Маска – 24%.

Варианты экономически выгодных панелей на украинском рынке

Очень высоким потенциалом в повышении эффективности сегодня считается комбинация кадмий — теллур (Cd-Te). В Украине установкой солнечных батарей занимается компания Green Tech Trade. Кроме того, в наличии тонкопленочные конструкции фирмы First Solar, которые хорошо улавливают энергию рассеянного света и лучей с широким диапазоном углов падения.

Источник: https://greentechtrade.com.ua/ru/kpd-solnechnyh-batarej-raschet/

Несколько практических советов по ремонту сонячних батарей

Существует много способов повредить солнечную панель: стекло можно разбить камнем, крупным градом, пулей, она может упасть. Возможно, панель будет работать даже с разбитым стеклом, хотя и с меньшим выходом тока. Поэтому не стоит выбрасывать разбитую панель, по крайней мере ее нужно проверить.

Распространенной проблемой является плохая пайка. Обнаружить потерю контакта и отключение панели можно резким постукиванием по лицевой стороне панели. Чтобы получить доступ к пайке, необходимо прорезать мягкий силикон на тыльной стороне панели.

Солнечные панели довольно трудно паять. Упрощает пайку самоклеющаяся витражная лента: она удерживает на месте контакты во время пайки. Необходимо использовать припой, содержащий 2% серебра.

Одна сторона панели положительная (+), другая отрицательная (-).

Существуют разные мнения о допустимости использования во время ремонта солнечной панели токопроводящей эпоксидной смолы (для соединения проводника и металлической пленки). В частности, утверждается, что она теряет токопроводящие свойства после высыхания. К тому же после затвердения ее очень трудно удалить. Скорее всего отсутствие проводимости определяется плохим качеством смолы (несоответствием характеристикам, заявленным производителем).

Определение неисправности части элементов солнечной батареи. Селективный тест затенения

При последовательном или последовательно-параллельном соединении элементов в батарее неисправность можно найти без отключения каких-либо проводов. Используется достаточно большой предмет, который может затенить не менее 4 клеток. После затенения нескольких элементов ток от исследуемого модуля должен существенно упасть. Отсутствие падения говорит об неисправности электропроводки этого модуля или другого, который соединен последовательно с данным.

Падение мощности батареи в жаркое время года Нужен ли ремонт солнечных элементов

Периодически появляются жалобы на снижение мощности солнечной батареи в летнюю жару. Производители солнечных панелей заявляют о свойственном им незначительном падении напряжения при высоких температурах (номинальная мощность указывается для 25 ° C). Если же падение напряжения существенно, оно вызывается плохими элементами либо плохими проводниками, плохими контактами или потерями в контроллере.

Как точнее определить причину

Во-первых, во время работы системы можно охладить массив водой, контролируя уровень тока.

Растет ли ток, нормален ли этот рост? Можно отключить массив солнечных панелей от контроллера, подключить непосредственно к нему вольтметр и определить напряжение холостого хода.

Если оно меньше 18 В (при номинальных 12 В), то массив (или его часть) может быть неисправен. Селективный тест затенения поможет найти слабые элементы в массиве.
Во-вторых, следует проверить наличие ржавых соединений в батарее и протестировать контроллер.

Плохие клеммы

Годы эксплуатации в условиях циклического изменения температуры вызывают ослабление винтовых соединений и утрату проводимости металлических материалов (коррозия и окисление приводят к росту электрического сопротивления). Имеет смысл замена сильно окисленных металлических частей или обход обуглившихся клемм солнечных элементов припаиванием провода непосредственно к металлической пленке фотоэлемента.

Диоды

В большинстве фотоэлектрических модулей есть обходные диоды в распределительных коробках, защищающие элементы от перегрева. Редко, но диод может быть пробит, что резко уменьшает напряжение модуля (в таком диоде сопротивление в обоих направлениях будет около нуля Ом). Такой диод можно заменить кремниевым диодом с номинальным напряжением 400 В и максимальным током, равным максимальному току модуля.

В публикации использован материал сайта www.otherpower.com

Источник: https://radiofishka.in.ua/ru/content/specifika-remonta-solnechnyh-batarey