Как работают солнечные батареи в пасмурную погоду

Влияние тени на работу солнечных батарей

При монтаже солнечной станции на крыше, практически невозможно избежать затенения части поля солнечных панелей особенно в утреннее или вечернее время, когда солнце гораздо ниже. Кроме снижения генерации на самих солнечных батареях, находящемся в тени, затенённые батареи затрудняют передачу энергии по всей цепи солнечной электростанции.

В данной статье мы рассмотрим, каким образом тень влияет на генерацию электроэнергии в солнечной батареи и как это сказывается на работу фотоэлектрической системе в целом.

Как влияет затенение на отдельный солнечный элемент?

Представим цепь солнечных элементов в виде трубы, а электрический ток это вода, протекающая через эту трубу. Когда на один из солнечных элементов падает тень, он перестает генерировать электроэнергию и ток не протекает по нему. Это сравнимо с засором на некотором участке трубы. Затенённый солнечный элемент блокирует поток энергии по всей цепи.

Пример, ток в солнечной панели подобен воде движущейся в трубе

Таким образом, даже незначительное затенение одного фотоэлемента в солнечной батареи приводит к серьезному снижению генерации электроэнергии всей солнечной станции.

Затенение фотоэлементаВлияние затенения на вольт-амперную характеристику солнечного фотоэлемента при нагрузке 24 В

Влияние затенения на группу солнечных батарей

Объедения несколько модулей в один стринг (цепь) мы так же рискуем существенным снижением мощности даже при частичном затенении одной солнечной батареи. При последовательном соединение панелей в стринге, максимальный ток будет равен току самой «слабой» затененной панели. Так же как на примере с трубой, где поток воды на выходе не может быть больше потока на засорённом участке.

Рассмотрим пример: стринг с 10-ю панелями мощностью 280 Вт. При оптимальной солнечной интенсивности, стринг солнечных батарей генерирует примерно 2 798 Вт в час электроэнергии (10 [модулей] *8,8 [А] *31,8 [В] = 2 798 Вт).

Генерация электроэнергии стрингом солнечных панелей без затенения

В случае затенения даже одного модуля, производительность резко снизится. При том же напряжении, затенённая солнечная батарея выдаст не более 1 Ампер тока. Суммарная мощность в этом случае составит всего 318 Вт (10 [модулей] *1 (!) [А] *31,8 [В] = 318 Вт).

Падение генерации электроэнергии при затенении одной батареи в стринге

Шунтирующие диоды

Чтобы избежать сильного падения эффективности, в солнечные батареи встраивают шунтирующие диоды, еще их называют байпасными диодами. Их задача, отсечь модуль с низкими показателями, чтобы избежать сильного падения мощности в стринге.

Применение шунтирующий (байпасных) диодов для повышения производительности при затенении отдельных солнечных батарей

В современных батареях такие диоды уже встраиваются на производстве. Чтобы сделать систему еще эффективнее, панель оснащают сразу несколькими диодами, тогда возможно отсечь только некоторые затенённые участки одного модуля.

Спад мощности при затенении с использованием шунтирующих диодовШунтирующие (байпасные) диоды на солнечной панели

Уровень затенения

На данный момент мы говорили в основном о тени, которая попадает на солнечную батарею от близко расположенных объектов, или от предметов, непосредственно лежащих на солнечной панели, например дымоходы, опавшие листья, и т.д. Эти предметы отбрасывают «сильную» тень с явными контурами. Но существует так же понятие «слабой» тени отброшенной от других строений расположенных на некотором расстоянии или растущих неподалёку деревьев.

Под воздействием сильной тени происходит снижение напряжения на затенённой панели. При слабой затенённости, снижается сила тока, так же как при пасмурной погоде.

Влияние сильной и слабой тени на вольт-амперную характеристику солнечной батареи

На практике, при объединении батарей в стринг и подключении к MPPT трекеру, сильная тень снижает производительность панели больше чем слабая тень.

Снижение производительности солнечной панели при различных уровнях затенения с использованием шунтирующих диодов

При максимальной солнечной интенсивности, солнечная панель, рассматриваемая в качестве примера способна генерировать 190 Вт. В первом случае, наблюдается значительное уменьшение напряжения на модуле.

Однако благодаря двум включившимся шунтирующим диодам, генерация на солнечной батареи все же есть и мощность составляет приблизительно 60 Вт, при практически неизменной силе тока равной 6 А. Во втором случае, затенение не вызвало открытие диодов, однако наблюдается небольшое снижение силы тока, при там же напряжении. Мощность составляет примерно 160 Вт.

Очевидно, что сильная тень больше влияет на генерацию электроэнергии.

Влияние на производительность в стринге при различном уровне затенённости

Слабая тень, падающая только на некоторые модули в стринге, вызовет эффект “несоответствия силы тока”. В этом случае, стринг принимает самую слабую силу тока. Сильная тень вызывает снижение напряжения в затененных ячейках. Однако благодаря инвертору или контроллеру заряда с MPPT трекером и шунтирующим диодам сила тока остается неизменной в большинстве случаев.

Не смотря на то, что слабая зетененность значительно меньше сокращает мощность одной солнечной панели, она может сильнее повлиять на производительность всего стринга. Рассмотрим пример влияния на производительность электроэнергии в одном стринге при затенении одной солнечной батареи.

Снижение производительности в стринге при сильном затенении одной солнечной батареиСнижение производительности стринга при слабом затенении одной солнечной батареи

Мощность стринга в котором жесткая тень закрыла часть одного модуля, равна 1 734 Вт.

А в случае, когда лёгкая тень падает на один из модулей, мощность цепи равна 1 643 Вт.

Таким образом, снижении силы тока в солнечной батареи, под влиянием слабой тени, может повлиять значительно больше чем снижение напряжения из-за сильно затенённой одной панели.

Влияние на производительность в параллельно подключенных стрингах (цепях)

Когда тень падает на два параллельно соединенных стринга неравномерно, происходит эффект «несоответствия напряжений». Это происходит когда два стринга, соединенные параллельно, производят различное напряжение, при независимом измерении каждой отдельной цепи. Это может сбить инвертор или контроллер заряда с толку, вызывая постоянные поправки в работу системы для достижения оптимальной производительности.

Несоответствия напряжений в параллельно подключенных стрингах (цепях)

Так как точки максимальной мощности, которые рассчитывает MPPT трекер в контроллере, меняются с движением тени, контроллер заряда может ошибаться и выбирать напряжение не соответствующее максимальной мощности и работать в таком режиме продолжительное время. Это может сильно повлиять на количество производимой энергии.

Для повышения эффективности рекомендуется использовать инверторы с несколькими MPPT трекерами, или использовать несколько инверторов/контроллеров заряда. Так же есть решение применять микроинверторы на каждой солнечной батареи.

Источник: http://solarsoul.net/vliyanie-teni-na-rabotu-solnechnyx-batarej

Как работает солнечная батарея и и её устройство

Солнечные батареи стали популярным альтернативным источником электроэнергии. Преобразующие устройства позволяют заметно ее удешевить, обеспечивают бесперебойное снабжение ресурсом объектов, поэтому активно применяются в частных домовладениях, фермерских хозяйствах, коммерческих организациях и в промышленности.

Мы рассматриваем уникальную разработку человечества, и, конечно, хотелось бы узнать историю. Началось все в далеком 1839 г. Тогда Михаил Беккерель открыл возможность преобразования света солнца в электроэнергию. Ученый представил первый прототип современной солнечной батареи. К сожалению, ввиду несовершенства устройство отличалось низким КПД – 1%. Но труды над развитием и совершенствованием идеи продолжились.

В 1873 г. ученый Чарльз Фриттс выявил чувствительность селена к свету. Через четыре года удалось отметить, что вещество под действием лучей солнца вырабатывает электрический ток. Еще через три года создали первый солнечный элемент. Для изготовления применили покрытый золотом селен. Производительность также составила 1%.

Несмотря на малую производительность, Фриттс считал свою разработку эволюционной. Ученый настаивал на том, что энергию солнца целесообразно использовать как способ получения электричества. Фриттс предсказал, что со временем солнечные батареи заменят электростанции.

В 1905 г. А. Эйнштейн объяснил суть фотоэффекта. После обоснованного разъяснения появились надежды на изготовление солнечных батарей с производительностью, значительно превышающей ранее представленные показатели. Но прогресс не оправдал ожиданий.

Первый прорыв в разработках состоялся в 1954 г. Тогда Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер изготовили кремниевый солнечный элемент. Производительность составила 4%. Кремний оказался лучше селена по уровню продуктивности. После производительность изделия повысили до 15%. 

Использовать солнечные батареи начали в сельских районах, где были проблемы с инженерными коммуникациями. Сегодня разработка получила масштабное распространение, успешно применяется в развитых странах мира с целью получения дешевой электроэнергии.

Основные термины

Чтобы разбираться в теме было проще, внимательно изучите используемые в данной области термины. Они помогут улучшить понимание материала, упростить выбор оборудования при планировании покупки. К основным терминам отнесем:

• солнечная энергетика – направление альтернативной энергетики, базирующееся на применении лучей солнца для получения энергии;
• солнечная батарея – главный элемент. Это конструкция из последовательно или параллельно соединенных модулей;
• солнечные модули – фотоэлектрические элементы, объединенные в блок;
• фотоэлемент – главный компонент, используемый для создания батарей. Он преобразует энергию фотонов в электрическую;
• монтажная шина – плоский луженый проводник, изготовленный из меди, используемый для соединения фотоэлектрических элементов методом спаивания;
• ПЭТ или полиэтилентерефталатная пленка. Используется для защиты тыльной стороны фотомодуля;
• пикочасы – время, за которое модуль способен принять освещенность, равную 1000 Вт/м²;
• монокристаллический кремний – кремний, производимый методом Чохральского, цилиндрические слитки;
• поликристаллический кремний – кремний, производимый методом направленной кристаллизации, прямоугольные блоки;
• инсоляция – освещенность поверхности. Измеряется в кВтч/м².

Это основные термины, касающиеся рассматриваемых устройств. Частному потребителю пригодится половина наименований, ведь подбором и установкой батарей занимаются мастера, работающие в этой области.

Устройство 

Сама солнечная панель состоит из соединенных между собой фотоэлементов, бывает рамочной и безрамной. Рамы изготавливают из алюминия. В основе модулей, расположенных на металлической основе, лежит два вида кремния, отличающихся физическими свойствами. На этих пластинах располагаются металлические ребра жесткости, сверху – прозрачное стекло. По сути, устройство солнечной батареи не представляет собой слишком сложной для понимания темы.

Одна панель не даст никакого результата без дополнительных комплектующих:

• аккумулятор – накапливает преобразованную фотоэлементами энергию. АКБ необходима для обеспечения постоянного энергоснабжения объекта даже в пасмурную погоду и холодное время года;
• контроллер заряда – распределяет потоки электрической энергии, поддерживает стабильное напряжение на выходе;
• инвертор-преобразователь – преобразовывает постоянный ток, получаемый от установки, в переменный;
• стабилизатор напряжения – поддерживает оптимальные показатели напряжения в системе.

Чтобы солнечные панели работали стабильно и на максимуме возможностей, компоненты системы должны быть подобраны правильно, соответствовать характеристикам друг друга. Поэтому выбор и монтаж рекомендуется доверять лицам, имеющим в этой области немалый опыт.

Виды кристаллов фотоэлементов

Выше мы говорили о том, что кремний бывает монокристаллическим и поликристаллическим. Рассмотрим отличия внимательнее:

• монокристаллические пластины. Отличаются высоким КПД – 20-22% и дороговизной, обусловленной сложностью производственного процесса. Кристаллы имеют форму квадратов со срезанными углами;
• поликристаллические. Кристаллы имеют прямоугольную форму, получаются в результате постепенного охлаждения расплавленного кремния. Простое производство позволяет устанавливать на материал невысокую цену, но КПД 15%.

Этот момент следует учитывать, планируя приобретение солнечной панели.

Принцип работы

Рассматривая принцип работы солнечной батареи, отметим, что в конструкции модулей предусмотрено два типа полупроводников:

• n-слой – с лишними электронами;
• p-слой – с недостаточным количеством электронов.

При попадании лучей солнца на первый слой электроны покидают атомы и перемещаются во второй слой, где для них есть свободные места. Таким образом обеспечивается движение электронов по замкнутому кругу, сформированному фотоэлементами и аккумулятором. Пока идет этот процесс, АКБ набирает заряд.

Виды солнечных батарей

На первом месте по степени распространения и уровню популярности стоят кремниевые моно- и поликристаллические панели. Они характеризуются КПД в пределах 15-20%, доступны по цене, представлены на рынке в широком ассортименте. Если сравнить по эксплуатационным характеристикам, получим следующее:

• монокристаллические: надежнее, работают стабильно, окупаются за 2 года. Более совершенны, но дороже поликристаллических;
• поликристаллические: менее стабильны, проще в производстве, дешевле, окупаются за 3 года. 

Вышеуказанные показатели КПД нельзя назвать пределом совершенства, поэтому разработчики продолжают трудиться над поиском и воплощением в реальность новых решений. Так у кремниевых батарей появился ряд конкурентов.

Тонкопленочные панели представлены тремя видами неорганических пленочных солнечных элементов:

• кремниевые пленки на базе аморфного кремния (a-Si). КПД – 10%. Светопоглощение хорошее, устройства функционируют на прием лучей даже в пасмурную погоду. Эластичны, долговечны; 
• пленки из теллурида кадмия (CdTe). КПД 10-11%. Материал характеризуется хорошим светопоглощением. Есть информация о ядовитости вещества, но исследования показывают, что количество частиц, которое попадает в атмосферу, абсолютно безопасно для человека и окружающей среды; 
• пленки селенида меди-индия-галлия (CuInGaSe2, или CIGS). Производительность – 12-13%. Индий применяют в производстве жидкокристаллических мониторов, поэтому и заменяют часто галлием.

Полимерные солнечные батареи появились на рынке недавно, как альтернатива существующим вариантам. В качестве проводников производители используют полифенилен, фуллерены, фталоцианин меди. Пленка получается тонкой – 100 нм, КПД всего 5%. Но даже при таких показателях полимерные панели пользуются спросом, обладая рядом преимуществ:

• доступная цена;
• исключение выделения вредных веществ;
• широкое распространение.

Для небольших частных домовладений это вполне удобный вариант.

Многослойные, многопереходные или тандемные модели: ячейки включают разные материалы, образующие несколько p-n переходов. Ценятся панели тем, что могут улавливать лучи разного спектра и длины волн.

Для получения возможности преобразования всего солнечного спектра используют специальные призмы, разделяющие свет солнца. На рынке такие модели появились сравнительно недавно, до этого использовались исключительно в космосе. После поступления в свободную продажу объемы реализации приятно удивили.

Но оправдали ли панели приобретение? Из заявленных показателей КПД для разных конструкций отличается:

• с двухслойными ячейками – 42%;
• с трехслойными – 49%;
• с бесконечным количеством слоев – 68%.

Эти показатели теоретические. Зная, как работает солнечная батарея в теории, исследователи на определенном этапе разочаровались. Практика показала, что средний КПД многопереходных панелей составляет 30%. Исследования проводились при несфокусированном свете солнца.

Результат оказался слишком малым, что свидетельствовало о невозможности окупить дорогой производственный процесс. Тогда и начали применять концентраторы для фокусировки света в 500-1000 раз. Концентратор в виде линзы Френеля и параболического зеркала получает свет с площади в 1000 раз больше площади ячейки.

КПД увеличивается до 40%.

Самые крупные производители 

Сегодня удается выделить ряд фирм, являющихся крупнейшими производителями и поставщиками солнечных батарей:

• Suntech – китайская компания. Занимается производством солнечных панелей высокого класса качества. Работает с 2001 года. Имеет представительства во многих развитых странах мира. Организация ведет полный цикл производства, начиная с получения кремниевых кристаллов, заканчивая сборкой преобразовывающих конструкций. Производственные мощности находятся в Китае, Японии, Германии, США; 
• Yingli – крупная китайская корпорация, занимающаяся производством фотомодулей. Работает с 1998 года. С 2003 выпускает панели мощностью до 2 МВт. В 2012 и 2013 компания стала лидером по объемам производства в своей области;
• Trina Solar – входит в число лидеров по производству преобразовательных панелей. Главный офис и завод находятся в Китае. Работает компания с 1997 г. Выпускает продукцию, соответствующую национальным и международным стандартам. Кроме Китая заводы фирмы располагаются в Таиланде и Вьетнаме. В 2017 году руководство анонсировало строительство производственных мощностей в Индии, но позже приостановило реализацию проекта; 
• First Solar – американская компания, основанная в 1990 году. Занимается производством панелей и обеспечением профильных заводов специальным оборудованием, предоставляет услуги по обслуживанию производственных мощностей, участвует в переработке исчерпавших ресурс модулей;

Источник: https://uaenergy.com.ua/post/32473/kak-rabotayut-solnechnye-batarei-vnutrennee-ustroystvo-istoriya-i-raznovidnosti

Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей

При выборе модуля часто задается вопрос: какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая, а может аморфная? Ведь они самые распространенные в наш век. Чтобы найти ответ, было проведено множество исследований. Рассмотрим, что же показали результаты:

КПД и срок службы

Монокристаллические элементы имеют КПД около 17-22%, сроки их службы не менее 25 лет. Эффективность поликристаллических может достигать 12-18%, служат они тоже не менее 25 лет. КПД аморфных составляет 6-8% и снижается гораздо быстрее кристаллических, работают они не более 10 лет.

Температурный коэффициент

В реальных условиях использования солнечные батареи нагревается, что приводит к снижению номинальной мощности на 15-25%. Средний температурный коэффициент для поли и моно составляет -0,45%, аморфного -0,19%. Это значит, что при повышении температуры на 1°C от стандартных условий кристаллические батареи  будут менее производительными, чем аморфные.

Потеря эффективности

Деградация солнечных монокристаллических и поликристаллических модулей зависит от качества исходных элементов – чем больше в них бора и кислорода, тем быстрее снижается КПД. В поликремниевых пластинах меньше кислорода, в монокремниевых – бора.

Поэтому при равных качествах материала и условий использования особой разницы между степенью деградации тех и других модулей нет, в среднем она составляет около 1% в год. В производстве аморфных батарей используется гидрогенизированный кремний. м водорода обусловлена его более быстрая деградация.

Так, кристаллические деградируют на 20% через 25 лет эксплуатации, аморфные быстрее в 2-3 раза. Однако некачественные модели могут потерять эффективность на 20% уже в первый год использования. Это стоит учесть при покупке.

Стоимость

Тут превосходство полностью на стороне аморфных модулей – их цена ниже, чем кристаллических, из-за более дешевого производства. Второе место занимают поли, моно же самые дорогие.

Размеры и площадь установки

Монокристаллические батареи более компактны. Для создания массива требуемой мощностью понадобится меньшее количество панелей по сравнению с другими видами. Так что при установке они займут немного меньше места. Но прогресс не стоит на месте, и по соотношению мощность/площадь поликристаллические модули уже догоняют моно. Аморфные же пока отстают от них – для их установки понадобится в 2,5 раза больше места.

Светочувствительность

Здесь лидируют аморфно-кремниевые модули. У них лучший коэффициент преобразования солнечной энергии из-за водорода в составе элемента. Поэтому они, по сравнению с кристаллическими, в условиях слабой освещенности работают эффективнее. Моно и поли,  при плохом освещении работают примерно одинаково – значительно реагируют на изменение интенсивности света.

Годовая выработка

В результате тестирования модулей разных производителей было установлено, что монокристаллические за год вырабатывают больше электроэнергии, чем поликристаллические. А те в свою очередь производительнее, чем аморфные, несмотря на то, что последние вырабатывают энергию и при слабой освещенности.

Можно сделать вывод, что солнечные батареи моно и поли имеют небольшие, но важные различия. Хотя mono все-таки эффективнее и отдача от них больше, но poly все равно будут пользоваться большей популярностью. Правда, это зависит от качества продукции. Тем не менее, большинство крупных солнечных электростанций собраны на базе полимодулей. Связано это с тем, что инвесторы смотрят на общую стоимость проекта и сроки окупаемости, а не на максимальную эффективность и долговечность.

Теперь об аморфных батареях. Начнем с преимуществ: метод их изготовления самый простой и малобюджетный, потому что не требуется резка и обработка кремния. Это отражается в невысокой стоимости конечной продукции. Они неприхотливы – их можно установить куда угодно, и не привередливы – пыль и пасмурная погода им не страшны.

Однако у аморфных модулей есть и недостатки, перекрывающие их достоинства: по сравнению с вышеописанными видами, у них самый низкий КПД, они быстро портятся – эффективность снижается на 40% менее чем за 10 лет, и требуют много места для установки.

Источник: http://b-eco.ru/articles/mono_poly_amorphous/

Солнечные панели в пасмурную погоду

Солнечные панели становятся все более популярными, благодаря целому ряду преимуществ. Если углубиться в вопрос о том, по какому принципу они работают, то можно получить следующую схему. В классическом исполнении устройства имеются 2 пластины из кремния. Одна покрыта фосфором, вторая – бором.

При попадании солнечного света на панель, электроны под воздействием лучей начинают двигаться, в результате чего образуется электрический ток. Панель покрыта медными жилами, по которым полученный ток проходит либо напрямую к электроприбору, либо в накопительный аккумулятор.

Конечно, это упрощенная схема работы, но по ней становится видно, что для работы солнечной батареи необходим свет.

А что если дождь?

Если для батарей необходим свет, то, как же ведут себя солнечные батареи в пасмурную погоду и вообще в дождь? На самом деле, дождь, как таковой, никак не сказывается на работе солнечных элементов и выработке электричества. Гораздо более важное влияние оказывают сопровождающие дождь пасмурность и облачность.

Именно тучи становятся серьезным препятствием для солнечных панелей, заметно снижая КПД, который и так порой желает оставлять лучшего. Если стоят поликристаллические или аморфные панели, то их КПД и так невысок, несколько лучше обстоят дела с монокристаллическими батареями.

Однако и они не способны нормально функционировать, если над установкой нависли тучи.

До недавнего времени такое явление едва ли не ставило «крест» на развитии солнечной энергетики. В то же время ученые не прекращали поиски решений, позволяющих устранить данную проблему. И такие решения нашлись, хотя и они не являются окончательными, так как панели постоянно совершенствуются во всех направлениях – и в увеличении КПД, и уменьшении занимаемой площади, и, в частности, усовершенствовании работы в непогоду.

Как улучшить работу солнечных батарей в плохую погоду

Первое, что может сделать рядовой потребитель – это понять, какие солнечные панели лучше в пасмурную погоду, и есть ли такие вообще. Сегодня можно утвердительно ответить на этот вопрос. Это так называемые графеновые батареи. Слой графена, которым покрыты панели, способен использовать капли дождя для дополнительной выработки электричества. То есть, даже при дождливой погоде КПД солнечной батареи не снизится слишком сильно, так как будет компенсация, благодаря дождю.

Второй способ – это приобрести более емкие накопительные аккумуляторы, чтобы в солнечную погоду запастись электроэнергией в большем объеме. При этом стоит позаботиться и о том, чтобы был подходящий для этого инвертор. Выбрать требуемый по характеристикам инвертор можно на сайте производителя, которым является компания Huawei.

Источник: http://huawei.energy/useful-know/solnechnye_paneli_v_pasmurnuyu_pogodu/

Комплект

Комплект «Котедж-1600» обеспечит ежедневное электроснабжение, летний период максимальное выработка электроэнергии до 9кВт*час/в сутки/лето(июнь-солнце), в зимние время года в связи с коротким световым днем — максимальное производство электроэнергии в сутки: 2 кВт*ч, в декабре до 1кВ*ч выработка энергии за сутки, т.к.

солнечный зимний день в два раза короче летнего и кроме того солнечная радиация (Инсоляция) в декабре месяце в 8 раз меньше, чем в июне. Солнечная установка нестабильна в показаниях выработки электроэнергии. Не только Зима и Лето отличается выработкой электроэнергии до 8 раз, но и солнечный и пасмурный день будет отличатся как минимум в два раза, а то и в 10 раз.

Поэтому, если у Вас более неделе не будет Солнца, не удивляйтесь, что у вас стало не хватать энергии хотя на улице Лето.

В комплекте «Коттедж-1600» мы предлагаем Солнечные батареи 200Вт Монокристаллические, они отличаются высоким Напряжение холостого хода: 44,4 В, что позволяет при пасмурной погоде продолжать заряд Аккумуляторов, в отличии от модулей с меньшим напряжение, но более большим током и высоким КПД, по сравнению с поликристаллическими модулями..

Что бы шёл заряд в Аккумуляторы от Солнечных модулей- должно быть напряжение от Солнечных батарей не менее 58-60В (для системы на 48В). В пасмурную погоду напряжение на Солнечных модулях падает –поэтому чем оно выше в технических параметрам модуля, тем лучше для работы в пасмурную погоду. Комплект «Котедж-1600» рассчитан на работу в системе 48В. Солнечные модули нужно соединять парами последовательно — 4 пары параллельно (4 шт в два ряда).

В комплект входит:

Комплект с крепление солнечных модулей с углом 30-60 градусов стоит:  320100 руб.

Схема подключения (Модули по 4 шт в два ряда): 

Комплекты могут по желанию клиента и его задачам оснащаться разными моделями оборудования. 

Доставка по Москве и МО до 70 км. от МКАД — бесплатная!

Стоимость работ по установки: 60 000 руб. одноэтажный дом, двух этажный дом — 75 000 руб. (гарантия на монтажные работы 5 лет).

Установка 1 день. Перед монтажом установки, необходим выезд на объект, для согласования с заказчиком места установки оборудования и составления плана работ. Выезд на объект 5000 руб.

В стоимость работ входит:

1. Установка Солнечных модулей на крышу дома.
2. Скрытая проводка кабеля по крыше дома, проводка по дому до места установки Инвертора с АКБ.
3. Подключение и специализированная настройка оборудования.
4. Консультация заказчика по использованию оборудования.
5. Подключение к имеющимся электрическим коммуникациям (эл. Щитам) и заземлению в стоимость не входит.

При таком подключение как на рисунке с верху Инвертора и контролера – аккумуляторы будут равномерно заряжаться и разряжаться.

Если подключить инвертор на одну из пар аккумуляторов, то эта пара будет больше всех разряжаться, что выведет её из строя в первую очередь.

Для логистики:

Размер упаковки (картонная коробка) — 1 куб.

Вес брутто: 430 кг.

Расчет стоимости перевозки:

Источник: http://www.sunyour.ru/katalog/elektrichestvo-ot-solnca/fes-komplekty/fescomplectcotedg-detail/

Какие солнечные панели лучше в пасмурную погоду

Популярность солнечных батарей неуклонно растет из года в год. Во многом это обусловлено тем, что они стали доступнее по цене, немалую роль сыграла и реализация программы “зеленого тарифа” в разных странах мира. Это значит, что получаемое электричество от солнечных батарей можно продавать государству по выгодному тарифу.

Солнечные электростанции работают, требуя обслуживания два раза в год, заключающегося в очистке защитной поверхности от загрязнений. Основные условия для монтажа оборудования требуют наличия хорошего освещения и высокой инсоляции светового потока. Но при выборе солнечных панелей следует учитывать и тот факт, будут ли они эксплуатироваться зимой, так как при пасмурной погоде условия для нормальной работы ухудшаются и эффективность падает.

Как работают солнечные батареи при пасмурной погоде

Наивысшей эффективности от них можно добиться в хорошую солнечную погоду при температуре нагрева фотоэлектрических элементов не более 25 градусов. Когда небо затянуто тучами, эффективность работы солнечных батарей значительно снижается, но производительность не прекращается.

В самую пасмурную погоду выходная мощность составляет всего 5-20% от максимально возможной. Обусловлено это тем, что тучи закрывают доступ солнечным лучам к панелям, оставляя только рассеянный свет.

В таких условиях солнечные электростанции работают без перебоев, но с эффективностью, указанной выше.

Ошибочно мнение, что панели с поворотным механизмом неэффективны в пасмурную погоду. На самом деле, даже при отсутствии солнечных лучей, поворот фотоэлектрических элементов в сторону солнца, скрытого тучами, имеет значение.

Это обусловлено тем, что с его стороны даже рассеянный свет имеет более высокую инсоляцию. А потому, для повышения эффективности солнечной электростанции в пасмурную погоду, рекомендуется установка панелей, поворачивающихся вслед за движением солнца.

Также существуют другие критерии выбора, рассмотрим их ниже.

Какие панели выбрать

Исходя из вышесказанного, чем выше КПД батарей, тем меньше будет снижаться выходная мощность при понижении активности светового потока.

Поэтому для работы в пасмурную погоду не подходят панели с низким уровнем КПД, так как отсутствие солнечных лучей снижает выходную мощность настолько, что их эксплуатация становится нерациональной.

К таким панелям относятся аморфные и поликристаллические модели. Поэтому предпочтение следует отдать солнечным батареям на основе кремниевых монокристаллов.

При пасмурной погоде их производительность выше, соответственно, увеличивается рациональность эксплуатации. Они лучше поглощают рассеянный свет, проникающий через облака. Такой эффект достигается за счет того, что монокристаллические фотоэлектрические элементы изготовлены с использованием высокоочищенного кремния. Степень его очистки составляет 99,99 %, в сравнении с поликристаллом.

Новшества и разработки, которые повысят эффективность панелей в будущем

Новинкой в области солнечной энергетики станут панели со слоем графена на защитной поверхности. Особенность такого покрытия заключается в том, что батарея обретает способность получать энергию от попадания капель дождя на ее поверхность.

Это частично компенсирует потери энергии от отсутствия солнечных лучей. Также в скором времени ожидается появление на рынке солнечных панелей, способных генерировать электричество не только с ультрафиолетового излучения солнца, но и с инфракрасного.

Это позволит одинаково эффективно работать в любое время года, при любом освещении.

Таким образом, учитывая недоступность в настоящий момент панелей, восприимчивых к инфракрасному излучению и со слоем графена, для эксплуатации круглый год рекомендуется купить солнечную панель с кремневыми поликристаллами. Это гарантирует стабильную мощность в солнечные дни и наименьшее ее снижение при отсутствии солнечных лучей.

еще не добавлены

Источник: https://elektro.in.ua/86-kakie-solnechnye-paneli-luchshe-v-pasmurnuyu-pogodu.html

Об особенностях работы солнечных панелей зимой и летом

С солнечными батареями в Украине связано много мифов и заблуждений. Часть из них относится к осеннему и зимнему периоду эксплуатации. Покупая батареи летом, хозяева хотят знать, как работает оборудование в другое время года. Многие считают, что панели более эффективны в жаркое лето, а использование батарей в другие сезоны не оправдано. В этой статье мы расскажем, как работают батареи в течении всего года и как грамотно их настроить.

Эффективность солнечных панелей летом и зимой

Для работы панелей важно наличие солнечного света, а не температуры окружающей среды. Система функционирует даже в пасмурную погоду. Единственное время, когда батареи не вырабатывают электричество — это ночью. Время года влияет только на количество получаемой энергии.

Низкая температура воздуха положительно влияет на работу батарей. Во время жары при нагреве конструкции теряется часть энергии, поэтому панели не выдают максимально возможный объем электричества. Сочетание солнечной погоды и низкой температуры воздуха — это оптимальные условия для работы всей системы. Именно поэтому, специалисты утверждают, что самое эффективное использование панелей приходится на осень и весну.

Зимой в Украине часто наблюдается пасмурная погода. Батареи при этом продолжают поглощать солнечные лучи. Современные установки работают и за счет рассеянного света. КПД батарей снижается в среднем на 10–25%, но дом продолжает получать необходимую для жизнедеятельности электроэнергию.

В связи с тем, что продолжительность солнечного дня уменьшается, падает и эффективность панелей. В среднем по Украине показатель снижается в 2–3 раза. Поэтому перед покупкой и установкой оборудования летом следует правильно рассчитать потребности дома, чтобы обеспечивать жилье электричеством на протяжении всего года. Зимой энергии должно хватать на обеспечение нужд всей семьи, а с весны излишки можно продавать государству по «зеленому тарифу».

Основные проблемы в работе панелей с осени по весну

Чтобы использовать солнечные батареи максимально эффективно, стоит знать о всех проблемах, с которыми сталкиваются потребители во время эксплуатации. Это помогает решить любую задачу без серьезных финансовых потерь для хозяина.

• Короткий световой день. С октября количество солнца заметно падает. Зимой КПД уменьшается в 2 раза, а потребление электроэнергии возрастает. Если вы не планируете использовать городские сети, то стоит позаботиться о мощном аккумуляторе, который накопит излишки энергии, обеспечивая дом светом круглосуточно.
• Угол наклона. Обычно подбирают универсальный угол наклона, который подходит для всего года. Оптимальное значение для поздней осени и зимы — 40–45 градусов. Светоулавливающая поверхность должна максимально долго находится под солнцем, ведь в этот период светило поднимается невысоко.
• Снегопады. Осевший на панели снег снижает эффективность работы. Поэтому поверхность необходимо регулярно очищать. Для уборки наста подойдет швабра с щеткой. Заранее позаботьтесь о доступности панелей для очистки от опавшей листвы и снега.

Отметим, что снег имеет и положительное влияние на работу солнечных батарей. Белая поверхность хорошо отражает свет, поэтому сугробы вокруг улучшают работу фотопанелей. Батареи в этом случае потребляют больше энергии. Охлаждающий эффект также благоприятно сказывается на системе. Установка не перегревается и работает в нормальном режиме.

При использование возобновляемых ресурсов солнечной энергии не стоит опасаться за неравномерное получение электричества на протяжении всего года. Батареи будут работать круглогодично, потребляя рассеянный свет во время дождя, снега и пасмурного неба. Главное — грамотно рассчитать необходимое количество элементов и правильно установить панели на крышу или рядом с домом, чтобы их поверхность не попадала тень.

Источник: https://terracot.ua/blog/148-kak-rabotayut-solnechnyie-batarei-kruglyiy-god

Облачность и препятствия

Только малая доля солнечного излучения достигает поверхности земли
1.прямая  2.поглощение  

3.отражение  4.непрямая

Солнечный свет проходит свой путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть свет а преломляется, а 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)

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/м2. Для тонкопленочных модулей он немного ниже — в пределах 100-200 Вт/м2. 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/м2 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/м2  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.

Солнечные батареи за стеклом на балконе

Эта статья прочитана 5304 раз(а)!

Продолжить чтение

• Угол наклона и направление
• Интересные ссылки по солнечным батареям
• Как выбрать солнечную батарею и не пожалеть об этом?
• Срок службы солнечных батарей
• Путеводитель по теме «Солнечные батареи»

Источник: https://www.solarhome.ru/basics/solar/pv/techorient.htm

Как работают солнечные батареи зимой

Солнечные батареи – это модуль со специальными фотоэлементами, при помощи которых происходит захват солнечного света и преобразование его в энергию.

Срок службы солнечных панелей может достигать 50 лет, в результате чего вы сможете самостоятельно обеспечивать свой дом электроэнергией. Однако главный принцип работы панелей – это генерация тока под действием солнца.

Что делать в зимнее время года? Как работает солнечная станция зимой и возможно ли получать достаточное количество электроэнергии?

Насколько эффективно использование солнечных батарей зимой

Солнечные батареи работают только при попадании на них солнечного света. В связи с тем, что продолжительность светового дня зимой сокращается и количество пасмурных дней больше, то панели уже не могут вырабатывать одинаковое количество энергии. В зависимости от региона продуктивность солнечных батарей может падать до 5 раз. Чем южнее находится ваше местоположение, тем менее ощутимой будет разница в количестве получаемой электроэнергии.

Например, в восточной и южной частях эффективность работы солнечной системы снижается в 1,5-2 раза, а в северных регионах может падать до 8 раз.

Для большего понимания возьмем стандартный набор электроприборов, которыми мы пользуемся изо дня в день – телевизор, холодильник, компьютер, две-три лампы. Летом на обеспечение этих потребностей требуется не более 1кВт электричества. Если посчитать, то это 4 батареи по 250 Вт.

Для такой же задачи зимой потребуется либо увеличить количество панелей на 2 штуки или купить изначально более мощные, которые будут вырабатывать минимум 2 кВт. И то данное условие соблюдается только в случае соблюдения всех правил использования солнечной системы – она должна быть очищена от снега, грязи, пыли и соблюден угол наклона батарей.

Если модули зимой засыпаны снегом, то электроэнергию они и вовсе не будут генерировать.

Принцип работы панелей

То, что солнечным батареям необходим для работы солнечный свет, это так, но вот многие ошибаются и считают, что летом они производят больше тока, чем в зимний день.

Смысл эффективности батарей заключается в захватывании и преобразовании солнечного света, и какая температура на улице неважно. Наоборот, если они сильно перегреваются при высоких температурах свыше 25 градусов, то КПД снижается.

Поэтому яркий солнечный день с низкой температурой – это идеальные условия для работы панелей, как раз-таки зимой.

Сразу хочется отметить, что в пасмурные дни, если через тучи проникают солнечные лучи, батареи тоже работают, однако эффективность их будет в разы меньше.

Такие случаи, что система на протяжении всего дня вовсе не вырабатывает ток, встречаются крайне редко.

Следует только учесть такой немаловажный фактор: зимой солнце всегда низко, а значит, лучи не попадают на панели перпендикулярно и преодолевают толщу атмосферного слоя, из-за чего много энергии рассеивается, в результате чего снова падает КПД.

Работа системы в зимнее время

В зимнее время солнечная система требует соблюдения определенных правил, которые смогут сохранить показатель эффективности на должном уровне. Итак, что нужно делать?

Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению

Аккумулятор является обязательной частью солнечной станции. В его функцию входит накапливание и сохранение выработанной энергии в течение дня или нескольких дней с целью использования ее в ночное время суток, в пасмурную погоду, в результате внутреннего сопротивления солнечного элемента. Запас по напряжению также требуется для обеспечения неснижаемого уровня зарядки аккумулятора – не менее 14,4В – и исключает риск просадки напряжения, когда модуль выдает максимальную мощность.

Еще один момент, который может создать проблемы в работе солнечной системы – это ток короткого замыкания.

Этот процесс связан с ростом освещенности, особенно в пасмурную погоду или в зимнее время, а в результате отсутствия запаса напряжения это может привести к снижению мощности батареи и ухудшению качественных показателей аккумулятора, а в зимнее время как раз-таки риск подобной ситуации возникает наиболее часто.

Чтобы обезопасить аккумулятор от полного разряда, необходимо подключить полупроводниковый диод с односторонней проводимостью. Он выполняет функцию проведения тока только в одном направлении – от солнечной батареи к аккумулирующему устройству.

Работа солнечных панелей зимой

Выбор контроллера

Чтобы в периоды слабой солнечной радиации использовать накопленную энергию, понадобится не только аккумулятор, но и контроллер. К качественным современным контролерам можно отнести 2 вида:

• PWM – с широтно-импульсной модуляцией.
• MPPT – со слежением за точкой максимальной мощности.

Контроллер – это электронный модуль, в функции которого входит целый ряд процессов, контролирующих заряд/разряд аккумулятора солнечной батареи.

Первый вариант более простой и доступный. Это связано с его отдельными недоработками в системе, он недоиспользует излишнее напряжение, например, когда высокий показатель мощности у батареи и хорошее солнечное освещение.

А вот второй вариант – MPPT контроллер – способен снизить излишнее напряжение даже при значительном повышении тока, сохраняя при этом мощность панели. То есть он выступает балансирующим звеном между батареей и аккумулятором. Он обеспечивает оптимальную нагрузку и тем самым исключает риски выхода системы из строя.

С его помощью есть возможность получить максимальную мощность от панелей при ярком освещении, но в дни с низким показателем солнечной радиации преимущества MPPT-контроллера не реализуются.

Смена угла наклона в зависимости от сезона

Для того чтобы поддерживать максимальную эффективность в работе солнечных батарей, необходимо менять их угол наклона в зависимости от времени года – зимой он меньше, и лучи солнца уже не попадают на поверхность модулей перпендикулярно. Некоторые используют универсальные расчеты угла наклона на целый год (среднее значение между летом и зимой). При таком положении достигнуть наивысших показателей не получается, но можно поддержать необходимый объем выработки электроэнергии.

Если вы стараетесь следовать правилам и менять угол наклона, тогда с приходом зимы модули следует установить с углом 10-15 градусов. В районах с сильными снегопадами некоторым приходится устанавливать панели и вовсе вертикально, так как снег налипает на панели и не дает проникнуть солнечным лучам для генерации энергии.

Независимо от того, часто выпадает снег или нет, вы должны постоянно следить за чистотой поверхности модулей, а вот вблизи расположения солнечных батарей его можно не счищать. Наоборот, снег будет охлаждать модули и тем самым не давать падать эффективности.

Кроме того, окружающий панели снег обладает отражающим свойством, в результате чего модулями захватывается больше света и увеличивается производительность.

Какие солнечные батареи лучше работают зимой

Если оценить показатели панелей в разное время года, то лучше всего проявляют себя поликристаллические. Они способны выдавать большую эффективность при рассеянном свете и в пасмурную погоду, когда лучи пробираются сквозь облака.

Это связано с их особым строением, а именно: кристаллы кремния ориентированы хаотично, то есть они, наоборот, в летние солнечные дни выдают на 2-3% эффективности меньше, а в зимнее время или пасмурную погоду больше, чем монокристаллические.

Так же важно подобрать правильные крепления для солнечных панелей, которые позволят выбрать правильный угол наклона.

Идеальным вариантом панелей в любое время года являются модули, которые могут перерабатывать как инфракрасное излучение, так и ультрафиолетовое. Это отдельное перспективное направление в сфере солнечных батарей, которое пока еще не поставлено на конвейер и не доступно в массовом потреблении. Однако с каждым днем ведется работа, которая позволит в ближайшее время запустить в продажу такие виды модулей и получать высокий КПД даже в зимнее время.

Источник: https://www.termico-solar.com/solnechnye-batarei-zimoj/

Эффективность солнечных батарей в Украине в пасмурную погоду

В Украине, как и во всем мире, солнечная энергетика набирает все большую популярность. И не только на больших предприятиях, но и в обычных жилых домах. Однако некоторые сомневаются в эффективности солнечных батарей в пасмурную погоду, поэтому не рискуют переходить на автономное электроснабжение.

В этой статье мы подробно разберемся, какова эффективность солнечных батарей в Украине при разной погоде и достаточно ли они генерируют энергии в пасмурные дни.

Особенности и эффективность работы разных типов солнечных панелей в пасмурную погоду

Важнейшим фактором влияния на эффективность любой СЭС является тип используемого в солнечных ячейках полупроводника. Выбор его зависит от расположения и климата, в котором будет установлена электростанция. Связано это с тем, что разные полупроводниковые материалы выдают максимум генерации при поглощении электромагнитных волн разной длины – ультрафиолетового, видимого или инфракрасного света.

Самые распространенные солнечные батареи – кремниевые. Но спектр максимальной генерации кремния очень узкий. Его высокий КПД, в идеальных условиях равный 18-22%, даже при незначительном снижении яркости излучения, затенении хотя бы 10% панелей или рассеивании света облаками падает в 15-20 раз.

Тонкопленочные батареи, использующие в качестве полупроводников редкоземельные элементы, обладают примерно на 25% меньшим КПД при ярком освещении. Но при снижении солнечной инсоляции эффективность таких солнечных панелей в 1,5 раза выше, чем кремниевых. В результате на территориях со сравнительно невысоким количеством ярких солнечных дней среднегодовая выработка пленок выше, чем классических SI-модулей.

Влияние разных световых условий на эффективность солнечных батарей.

Освещенность	% солнца
Яркое солнце и идеальный угол по расположению к лучам	100
Легкая дымка	60-80
Облачный день	20-30
За оконным стеклом в 1 слой под идеальным углом по расположению к лучам	90
За оконным стеклом в 1 слой под углом 45° к лучам	65
За оконным стеклом в 2 слоя под идеальным углом по расположению к лучам	85
Искусственное освещение в помещении	0.2-1.4

Влияние на КПД наличия облаков и снежного покрова в ясный зимний день

Гелиомодуль преобразовывает солнечный свет в постоянный ток (DC) и после этого через инвертор выходит переменный ток (AC), который подпитывает все бытовые приборы и технику в доме. Чтобы устройства работали с оптимальной эффективностью, им нужен достаточно ясный день, когда лучи напрямую достигают панелей.

Эффективность солнечной батареи зимой в ясный или пасмурный день разная. Летом же в Украине практически всегда солнечно. В пасмурный день эффективность работы солнечных панелей составляет примерно 30-35% их нормальной выработки электроэнергии. Этого может быть достаточно для питания бытовых приборов в течение дня.

Если вы внимательно следите за выходной мощностью своих панелей, то, возможно, заметили странное явление: в облачный день генерация энергии может быть активнее, чем в солнечную погоду.

Этот эффект называется «край облака», когда солнце проходит над внешним краем облака, увеличивая количество солнечного света.Интенсивный свет заставляет батареи временно увеличить выходную мощность, что может помочь сбалансировать потери энергии при сильной облачности.

Аналогичная эффективность солнечных панелей возникает, когда яркий свет отражается от снега или воды.

К тому же в слишком жаркий, хотя и ясный день, выход работы фотомодулей может уменьшиться на 10-25%. Дело в том, что выходная мощность многих типов гелиопанелей снижается, если сама панель нагревается свыше 25°C. Вот почему многие производители на упаковке указывают выходную мощность с температурой панели 25degC.

Краткие выводы о степени эффективности солнечных батарей в зависимости от погоды

1. Варианты СЭС на моно- и поликристаллическом кремнии наиболее эффективны при солнечной погоде. Они хорошо поглощают и перерабатывают энергию, но в пасмурные дни их выработка резко падает.
2. Тонкопленочные панели работают лучше в пасмурных условиях, чем традиционные ячейки с кристаллическим кремнием.

   Соединения редкоземельных элементов эффективно поглощают более широкий спектр света, чем кристаллические. В первую очередь – «тепловые», или инфракрасные световые волны, которые отличаются от видимого нашим глазам излучения солнца.

   Этот поток излучения имеет другую длину волны, присутствует и в пасмурные дни, хорошо поглощается тонкопленочными солнечными батареями, и потому их эффективность в целом выше.

По этой причине почти на всей территории Украины предпочтительнее устанавливать солнечные панели повышенной эффективности на теллуриде кадмия или сульфидах индия, которые при неблагоприятной погоде генерируют большее количество энергии. Зимой, когда солнце стоит низко над горизонтом, или в дни, когда оно прячется за облаками, эта разница особо заметна.

Какие солнечные панели выбрать?

Выбирая солнечные батареи для дома, не забывайте, что их эффективность зависит от погоды и учитывайте общие плюсы и минусы. Независимо от того, какой тип панели будет установлен, вы должны получить максимально возможную отдачу от инвестиций и экономию на счетах за электроэнергию.

Тем не менее, есть целый ряд дополнительных нюансов, которые следует учитывать при выборе модулей:

• тонкопленочные гибриды на 20% дешевле, чем кристаллические;
• тонкие пленки выглядят более эстетично;
• они в несколько раз легче классических кремниевых модулей;
• они гибкие либо полужесткие, что дает больше свободы в монтаже;
• КПД самых современных тонкопленочных систем достигает 17-20%, что приближает их к эффективности кристаллических панелей;
• при одинаковой мощности тонкопленочные модули на базе редкоземельных элементов вида сульфидов германия, индия и меди стоят в два раза дороже, чем на основе теллурида кадмия от компании First Solar (США), чью продукцию в Украине реализует и обслуживает официальный дилер американцев, компания Green Tech Trade.

Важно! В настоящее время большинство крупных станций в Украине все чаще отдают предпочтение пленкам, а не обычным кристаллическим элементам. Эффективность кремниевых солнечных батарей в пасмурную погоду составляет 15-25% от полной мощности. И потому в таких климатических условиях тонкие пленки впереди классики, генерируя за год на широте Украины 1,3 МВт*ч с каждого киловатта мощности, в то время как кремниевые – в среднем 1,1 МВт*ч.

Источник: https://greentechtrade.com.ua/ru/solnechnye-batarey-v-pasmurnuyu-pogodu/

Работа солнечных батарей ночью и под тучами

В наши дни популярность панелей, преобразующих в ток энергию солнца, велика и продолжает увеличиваться, поскольку работать могут солнечные батареи ночью и ненастные дни.

Поэтому, несмотря на то, что Россия далеко не самая солнечная страна, ее жители задумываются все чаще о приобретении такого автономного источника электроэнергии.

Одни пользователи желают дистанцироваться от централизованных электросетей, поэтому покупают солнечные батареи ночью работающие, другие рассчитывают сэкономить на оплате за электроэнергию по квитанциям, третьи не имеют доступа к поставке электричества централизованным способом.

Идя навстречу желаниям россиян, в правительстве рассматриваются соответствующие законопроекты, которые помогут развиваться альтернативной энергетике, а именно, солнечные батареи ночью снабжающие электричеством.

Одним из них является тот, который разрешит продавать излишки аккумулированной энергии государству.

Область использования солнечных батарей ночью пока новая для России, но в ведущих странах Европы уже давно проводится грамотная политика этом вопросе, которая уже принесла положительные результаты.

В Австралии, Швеции, Германии владельцы дополнительных источников энергии не только ее получают для себя практически бесплатно, но и продают излишки в городскую сеть. Тем самым, в выигрыше оказываются обе стороны.

Поскольку, как говорилось, солнечные батареи ночью для россиян пока дело новое, многие колеблются, сомневаясь в эффективности такого источника, поскольку на огромной территории России в течение года чаще бывает погода пасмурная с обильными осадками. Как в таких условиях будут себя вести солнечные батареи днем и как ночью?

Эффективность солнечных батарей в пасмурную погоду

Так было при появлении первых устройств. Сегодня же модули уже за плечами имеют достаточно длинный путь. Они стали более совершенными и поглощают помимо прямых лучей, солнечные лучи рассеянные. Понятно, что в ненастье их КПД значительно ниже, чем в ясную погоду. Но все не столь критично, как может показаться.

Важно: В сильную облачность производительность падает на 25%, небольшую – на 10%.

Работа солнечных панелей в пасмурную погоду

Установка

Тем не менее, задумываясь о монтаже будущей гелио-установки, следует на крыше выбрать наиболее солнечный участок. От того, что дает тень, желательно избавиться: деревья, постройки и пр. Это послужит гарантией эффективности солнечных батарей даже ночью.

Рекомендации особенно актуальны, если предполагается установку использовать круглый год.

Виды

Видов солнечных батарей на сегодня много:

• тонкопленочные и поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Все они отлично удерживают рассеянный свет. Осадки в виде дождя и снега несколько снижают коэффициент полезного действия, но глобальным образом не отражаются на эффективности солнечного модуля.

Важно: Чтобы они работали максимально эффективно, монтаж сделать необходимо грамотно, выставив точно наклон, что позволит использовать дополнительный источник дешевой энергии и зимой. Угол наклона важен, поскольку солнце в это время года находится низко. Тогда, даже во время дождя, они продолжают накапливать энергию.

Также необходимо панели очищать от снега и наледи. Температура не ухудшает функционирование современных панелей, поэтому в морозную и солнечную погоду у них отличная производительность.

Работа в темное время суток

Понятно, что с наступлением ночи, когда солнца нет, работать устройства не могут.

И вариантов в этом случае существует два:

• подключаться всегда к общей сети, как только конструкция перейдет в режим ожидания, и получать от последней энергию;
• воспользоваться аккумуляторами, подключив их к устройству.

Применение аккумуляторов

Последние смогут в дневное время аккумулировать энергию, а в темное – отдавать ее потребителям. Решат солнечные батареи и ночью работающие проблему обеспечения энергией и в пасмурные или дождливые дни, потому что они станут сохранять энергию, чтобы отдавать ее, когда потребуется.

Использование устройств жителями разных стран

На первом месте среди стран, дано поставивших энергию солнца человеку на службу, Германия – страна, где часто достаточно пасмурно. Самый большой на планете парк электростанций, работающих на энергии солнца, там был открыт еще в 2006 году.

В развитие солнечной энергетики заинтересованы и в США, хотя в ее городах — Бостоне, Сиэтле, Сан-Франциско и др. чаще погода стоит пасмурная.

Нельзя не понимать и того, что происходит развитие и самой отрасли солнечной энергетики, где становятся более совершенными технологии, позволяющие повысить КПД. Причем, это касается даже пасмурной погоды.

Помимо этого, постоянно снижается себестоимость, что стимулирует активность населения на покупку данных систем.

Перспектива

В наши дни ученые ведут разработки, которые, возможно, совсем скоро смогут помочь в создании систем, которые способны поглощать даже ночью солнечный свет.

Если принято решение установить такую систему, нужно грамотно ее просчитать. А сделать это смогут специалисты, которые учтут все пожелания, дадут рекомендации, подберут модель с лучшим соотношением качества и цены.

Работа солнечных панелей в пасмурную погоду и белые ночи

Источник: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/solnechnye-batarei/1879-solnechnye-batarei-nochju.html

Солнечные батареи для дома и дачи, в пасмурную погоду и ночью

Многие мечтают о доме или хотя бы маленькой даче за городом. Но некоторые отказываются от возможного слияния с природой из-за отсутствия поблизости электрических коммуникаций. Выход можно найти из любой ситуации, и здесь «палочкой-выручалочкой» становятся батареи для дачи, потребляющие энергию солнца.

Энергия, производимая солнечными батареями, напрямую зависит от количества солнечного света, попадающего на панель. Максимум солнечных лучей – в ясный, погожий день.

Соответственно, и количество вырабатываемой энергии самое большое. В пасмурную погоду, когда солнце закрывают облака и тучи, продуктивность батарей понижается. Но не все так безрадостно!

Автономное существование

Солнечные панели уже не являются диковинкой. Их активно применяют для обустройства жизни за городом. Уже не имеет значения, проходят рядом линии электропередач или нет. Ультрафиолетовые лучи – это возможность создать собственную автономию семейного масштаба.

Схема питания дома от солнечных батарей

Приобретя солнечные панели и установив их на крыше особняка или карнизе, можно обеспечить себе вполне комфортную жизнь. Если выбрать батареи для частного дома достаточной мощности, то с помощью бесплатного источника энергии можно жить цивилизованно даже на значительном расстоянии от города.

Приобретаемые возможности:

1. Панелей хватает, чтобы обеспечить одновременное питание всем электрическим устройствам, в том числе и крупным бытовым приборам (холодильнику, печи, стиральной машине, телевизору), а не только утюгам и фенам;
2. Благодаря солнечной энергии бесперебойно будут функционировать спутниковые антенны и интернет;
3. Не возникнет проблем при выполнении строительных и ремонтных работ;
4. Энергия солнца обеспечит работу насосов, установленных в канализационных системах, поливных устройствах и водоснабжении.

Солнечные батареи для дачи или загородного дома не дадут замерзнуть зимой. Отопительные системы отлично функционируют на природном источнике питания, давая высокую теплоотдачу при минимальных денежных расходах.

Как отпугнуть вора от загородного дома?

Комплектующие

Чтобы перевести свое жилище на автономное солнечное питание, приобретать придется целый комплекс устройств. Только так система сможет функционировать.

Комплектующие автономной системы:

• солнечные батареи для частного дома – это аккумуляторные панели-модули. Именно они трансформируют энергию света в электричество;
• преобразованная энергия накапливается в аккумуляторных батареях;
• чтобы обеспечить стабильность работы модулей и АКБ, понадобится контроллер заряда.
• еще необходимо адаптировать электроэнергию, аккумулируемую батареями, под стандартное напряжение в 220В, от которого работают бытовые приборы и техника. Называют это устройство инвертором напряжения.

Устройство солнечной батареи

Вложив средства в солнечную станцию, обеспечить себя комфортом можно на 25 лет: такой срок эксплуатации модулей. При этом пасмурная погода никакого влияния на работу системы не оказывает. Аккумуляторные батареи достаточно долго держат накопленный заряд.

От чего зависит эффективность солнечных батарей

Эффективность работы панелей в ненастную погоду во многом зависит от материала, из которого они изготовлены.

Батареи из аморфного кремния лучше поглощают рассеянный свет, чем монокристаллические и поликристаллические панели. Поэтому для регионов с преобладанием пасмурных дней целесообразнее использовать именно кремниевые панели.

Варианты отопления для дачи

Кроме того, на результативность солнечной батареи влияет фактура поверхности – панели из рифленого стекла успешнее улавливает боковой свет. А оптимальным является волнообразный рельеф, с ярко выраженными выступами и впадинами. Рельефная поверхность способна увеличить производительность батареи на 5-10%.

«Работоспособность» солнечных батарей ночью

В ночное время солнечные панели не работают! Солнца нет в принципе, а значит батареям просто не из чего брать «топливо» для преобразования в электроэнергию. Спасти ситуацию могут аккумуляторы, которые накапливают энергию, получаемую днем, а ночью – отдают ее.

А чтобы аккумуляторы имели достаточный запас энергии, важно, чтобы днем панели получили максимально возможное количество солнечного света.

Для этого необходимо подыскать правильное место для размещения солнечных батарей – панели ни в коем случае не должны быть в тени. Все, что может дать хотя бы незначительную и непродолжительную тень, должно быть удалено. Если это невозможно, значит придется подыскивать другое место для установки панелей. А еще обязательно поддерживать чистоту поверхности батарей. Скопившиеся грязь и пыль – практически непреодолимая преграда для солнечных лучей.

Каковы перспективы

Прогресс не стоит на месте, в разных уголках планеты ведутся научные изыскания, призванные «заставить» работать солнечные батареи даже ночью. И подвижки есть. Так, в технологическом институте Массачусетса ученые решают проблему сохранения и возобновления энергии, полученной днем.

В Китае также занимаются разработкой нового типа солнечных батарей, способных не терять эффективность в пасмурную погоду и продолжать генерировать энергию ночью. Изобретатели сосредоточили внимание на невидимом глазу и обычно неиспользуемом инфракрасном спектре солнечного излучения.

Возможно, в самое ближайшее время проблема будет решена и человечество обзаведется бесперебойно работающими солнечными батареями.

Источник: https://sn-zoo.ru/solnechnye-batarei-dlya-doma-i-dachi.html

«Важнейшее изобретение человечества»: как устроены солнечные батареи

Солнечные батареи не только обеспечивают доступ к практически неиссякаемому источнику энергии, но и снижают выбросы СО2 в атмосферу, избавляя от необходимости сжигать ископаемое топливо. Popular Mechanics рассказывает, как появились солнечные батареи, как они работаю и какое будущее их ждет.

Первый шаг в долгой истории солнечной энергетики был сделан в 1839 году, когда французский физик Михаил Эдмон Беккерель открыл фотоэлектрический эффект. Более ста лет спустя химик Кельвин Фуллер, физик Джеральд Пирсон и инженер Дэрил Чапин, работавшие в компании Bell Laboratories, построили первый кремниевый фотоэлемент.

Никто из изобретателей не думал об отказе от нефти или защите окружающей среды: Чапин пытался создать источники питания для телефонов, установленных в отдаленной местности, а Пирсон и Фуллер исследовали свойства полупроводников.

Как работают солнечные батареи?

Чтобы понять принцип работы фотоэлементов, необходимо обратиться к строению атома кремния. На его внешней электронной оболочке есть вакантные места для электронов, которые атом пытается заполнить, образуя с другими атомами кристаллическую решетку. Чистый кристаллический кремний не может проводить ток, поэтому в солнечных панелях его смешивают с фосфором, на внешней электронной оболочке которого есть избыточный электрон. Полученный материал известен как кремний n-типа.

Кремний n-типа располагается на внешней поверхности солнечной панели, в внутри его сменяет кремний p-типа. В его состав добавлены такие элементы, как галлий или бор, у которых на внешней электронной оболочке не хватает электрона. Когда фотоны солнечного света возбуждают избыточные электроны в n-кремнии, те стремятся заполнить вакантные места в p-кремнии. Движение заряженных частиц генерирует электричество.

Солнечные батареи сегодня

На протяжении большей части XX века фотоэлементы планировалось использовать для энергообеспечения космических аппаратов, поэтому их старались сделать как можно более легкими. В наши дни солнечные батареи массово используются на Земле, поэтому они должны быть прочными и долговечными. Для этого слой кремния накрывают прозрачным стеклом, пропускающим ультрафиолет.

Другой важнейшей характеристикой солнечных батарей стала их эффективность — то есть количество солнечного света, упавшего на квадратный метр фотопанели и преобразованного в электричество.

Около десяти лет назад КПД фотоэлементов колебался около 13%, однако к 2019 году он возрос до примерно 20%.

Как увеличить предел эффективности кремниевых панелей?

Физическая природа кремния ограничивает теоретически возможную эффективность солнечных панелей значением в 29%. Но есть способы преодолеть это ограничение. Например, недавно исследователи из MIT доказали, что максимальный КПД кремниевых фотоэлементов можно повысить до 35%, дополнив конструкцию тонкими слоями тетрамицена и оксинитрида гафния. Они позволяют одному фотону выбивать сразу два электрона.

Другая возможность — использование новых материалов, например, перовскитов. Всего за несколько лет эффективность перовскитных солнечных элементов выросла с 10% до 20%. К сожалению, вне лаборатории результаты пока не такие впечатляющие, поскольку перовскит быстро теряет свои свойства под воздействием воды и других внешних факторов.

Как интегрировать энергию Солнца в энергосистему?

Главный недостаток Солнца в качестве источника энергии — его непостоянство. Ночью и в пасмурную погоду фотоэлементы становятся бесполезными. Естественный выход — объединение солнечных панелей с батареями для хранения энергии. Кроме того, использование солнечной энергии можно оптимизировать с помощью систем умного дома. Они могут, например, воспользоваться жарким днем, чтобы включить кондиционеры и охладить дом к приходу хозяина. 

Солнечная энергия быстро вытесняет традиционные источники из энергосистем целых стран. Например, в Германии в минувшем июне Солнце стало главным источником электричества.

Источник: https://hightech.plus/2019/07/09/vazhneishee-izobretenie-chelovechestva-kak-ustroeni-solnechnie-batarei