Как работает солнечная батарея. Установка солнечных батарей: 6 важных факторов для эффективной работы системы

Как правильно расположить солнечные панели на крыше. Какие факторы влияют на эффективность солнечных батарей. На что обратить внимание при монтаже солнечной электростанции. Как избежать распространенных ошибок при установке солнечных панелей.

Оптимальное расположение и ориентация панелей

Правильное расположение солнечных панелей критически важно для максимальной выработки электроэнергии. Основные моменты, которые нужно учесть:

• Ориентация на юг (в северном полушарии) для получения максимального количества солнечного света в течение дня
• Угол наклона панелей, соответствующий широте местности (обычно 30-40 градусов)
• Отсутствие затенения от деревьев, соседних зданий и других объектов
• Возможность сезонной регулировки угла наклона для оптимизации выработки

Даже частичное затенение одной панели может значительно снизить производительность всей системы. Поэтому крайне важно тщательно проанализировать место установки и устранить все возможные источники затенения.

Состояние и прочность кровли

Перед монтажом солнечных батарей необходимо оценить состояние и несущую способность кровли. Ключевые моменты:

• Расчет дополнительной нагрузки от веса панелей и крепежной системы
• Проверка прочности стропильной системы и возможное усиление конструкции
• Оценка остаточного срока службы кровельного покрытия
• Герметизация мест креплений для предотвращения протечек

Если планируемый срок эксплуатации солнечной электростанции превышает остаточный ресурс кровли, имеет смысл заменить кровельное покрытие перед монтажом панелей. Это позволит избежать дополнительных затрат на демонтаж и повторную установку системы в будущем.

Выбор оптимальной мощности системы

Мощность солнечной электростанции должна соответствовать энергопотреблению дома и доступной площади для размещения панелей. При расчете учитываются:

• Среднемесячное и пиковое энергопотребление
• Сезонные колебания выработки электроэнергии
• Возможность подключения к общей электросети
• Планируемое увеличение энергопотребления в будущем

Правильно рассчитанная мощность позволит обеспечить дом необходимым количеством электроэнергии без лишних затрат на избыточные мощности. При этом стоит предусмотреть небольшой запас для возможного роста энергопотребления.

Интеграция с существующей электросетью

Подключение солнечной электростанции к домашней электросети требует соблюдения ряда технических требований:

• Установка двунаправленного счетчика электроэнергии
• Монтаж инвертора для преобразования постоянного тока в переменный
• Обеспечение автоматического переключения между солнечной и централизованной энергией
• Соблюдение требований электробезопасности и защиты от перенапряжений

Грамотная интеграция позволит эффективно использовать солнечную энергию, а при ее недостатке автоматически переключаться на центральную электросеть. Также это дает возможность продавать излишки энергии в общую сеть, если это разрешено местным законодательством.

Климатические особенности региона

При проектировании солнечной электростанции необходимо учитывать климатические условия местности:

• Среднегодовое количество солнечных дней
• Интенсивность солнечного излучения в разные сезоны
• Вероятность экстремальных погодных явлений (ураганы, град и т.д.)
• Снеговые и ветровые нагрузки

Эти факторы влияют на выбор типа панелей, систему креплений, необходимость дополнительной защиты оборудования. В регионах с высокой снеговой нагрузкой может потребоваться установка системы снегозадержания и регулярная очистка панелей от снега.

Долгосрочное обслуживание и модернизация

При установке солнечных батарей важно продумать вопросы их долгосрочной эксплуатации:

• Регулярная очистка панелей от пыли и загрязнений
• Периодическая проверка и обслуживание электрических компонентов
• Возможность замены отдельных панелей при выходе из строя
• Перспективы увеличения мощности системы в будущем

Хотя солнечные панели не требуют сложного обслуживания, регулярный уход поможет поддерживать их эффективность на высоком уровне в течение всего срока службы. Также стоит предусмотреть возможность постепенной модернизации системы с учетом развития технологий и изменения потребностей в электроэнергии.

Солнечные батареи: как это работает

Солнечные батареи уже сейчас используются для питания самой разнообразной техники: от мобильных гаджетов до электромобилей. Как устроены, какими бывают и на что способны современные солнечные батареи, вы узнаете из этой статьи.

История создания

Так исторически сложилось, что солнечные батареи – это уже вторая попытка человечества обуздать безграничную энергию Солнца и заставить ее работать себе на благо. Первыми появились солнечные коллекторы (солнечные термальные электростанции), в которых электричество вырабатывает нагретая до температуры кипения под сконцентрированными солнечными лучами вода.

Солнечная термальная электростанция в испанском городе Севилья

Солнечные же батареи производят непосредственно электричество, что намного эффективнее. При прямой трансформации теряется значительно меньше энергии, чем при многоступенчатой, как у коллекторов (концентрация солнечных лучей, нагрев воды и выделение пара, вращение паровой турбины и только в конце выработка электричества генератором).

Современные солнечные батареи состоят из цепи фотоэлементов – полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию напрямую в электрический ток. Процесс преобразования энергии солнца в электрической ток называется фотоэлектрическим эффектом.

Данное явление открыл французский физик Александр Эдмон Беккерель в середине XIX века. Первый же действующий фотоэлемент спустя полвека создал русский ученый Александр Столетов. А уже в двадцатом столетии фотоэлектрический эффект количественно описал не требующий представления Альберт Эйнштейн.

Беккерель, Столетов и Эйнштейн – именно этому «трио» ученых мы обязаны созданием солнечных батарей

 

Принцип работы

Полупроводник – это такой материал, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает (p-тип). Соответственно, полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с разной проводимостью. В качестве катода используется n-слой, а в качестве анода – p-слой.

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Именно лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку (в данном случае аккумулятор) и возвращаясь в n-слой.

Схема работы фотоэлемента

Первым в истории фотоэлектрическим материалом был селен. Именно с его помощью производили фотоэлементы в конце XIX и начале XX веков. Но учитывая крайне малый КПД (менее 1 процента), селену сразу же начали искать замену.

Массовое же производство солнечных батарей стало возможным после того как телекоммуникационная компания Bell Telephone разработала фотоэлемент на основе кремния. Он до сих пор остается самым распространенным материалом в производстве солнечных батарей. Правда, очистка кремния – процесс крайне затратный, а потому мало-помалу пробуются альтернативы: соединения меди, индия, галлия и кадмия.

Селен – исторически первый, а кремний – самый массовый материал в производстве фотоэлементов

Понятное дело, что мощности отдельных фотоэлементов недостаточно, чтобы питать мощные электроприборы. Поэтому их объединяют в электрическую цепь, тем самым формируя солнечную батарею (другое название – солнечная панель).

На каркас солнечной батареи фотоэлементы крепятся таким образом, чтобы их в случае выхода из строя можно было заменять по одному. Для защиты от воздействия внешних факторов всю конструкцию покрывают прочным пластиком или закаленным стеклом.

Мобильный телефон Samsung E1107 оснащен солнечной батареей

 

Существующие разновидности

Классифицируются солнечные батареи по мощности вырабатываемого электричества, которая зависит от площади панели и ее конструкции. Мощность потока солнечных лучей на экваторе достигает 1 кВт, тогда как в наших краях в облачную погоду она может опускаться ниже 100 Вт. В качестве примера возьмем средний показатель (500 Вт) и в дальнейших расчетах будем отталкиваться от него.

Наручные часы Citizen Eco-Drive с солнечной батареей вместо циферблата

Самым низким коэффициентом фотоэлектрического преобразования обладают аморфные, фотохимические и органические фотоэлементы. У первых двух типов он равен примерно 10 процентам, а у последнего – всего лишь 5 процентам. Это означает, что при мощности солнечного потока в 500 Вт солнечная панель площадью один квадратный метр будет вырабатывать соответственно 50 и 25 Вт электроэнергии.

Монтаж солнечных панелей на крыше жилого дома

В противовес вышеупомянутым типам фотоэлементов выступают солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников. Коэффициент фотоэлектрического преобразования на уровне 20%, а при благоприятных условиях — и 25% для них привычное дело. Как результат, мощность метровой солнечной панели может достигать 125 Вт.

Гоночный электромобиль Honda Dream на солнечных батареях появился еще в 1996 г.

Конкурировать по мощности с кремниевыми солнечными батареями способны разве что решения на основе арсенида галлия. Используя это соединение, инженеры научились создавать многослойные фотоэлементы с КФП свыше 30% (до 150 Вт электричества с квадратного метра).

Портативная солнечная панель Solarland мощностью 130 Вт и стоимостью $860

Если же говорить о площади солнечных батарей, то существуют как миниатюрные «пластинки» мощностью до 10 Вт (для частой транспортировки), так и широченные «листы» на 200 Вт и более (сугубо для стационарного использования).

Беспилотный самолет, разработанный NASA Ames Research Center, способен на солнечной энергии пролететь от восточного побережья США до западного

На работу солнечных батарей может негативно влиять ряд факторов. К примеру, с ростом температуры снижается КФП фотоэлементов. Это при том, что солнечные батареи как раз-то и устанавливают в жарких солнечных странах. Получается своеобразная палка о двух концах.

Солнечную батарею Voltaic можно носить у себя за спиной

А если затемнить часть солнечной панели, то неактивные фотоэлементы не только прекращают вырабатывать электричество, но и становятся дополнительной, зловредной нагрузкой.

«Солнечное дерево – культурный и одновременно научный символ австрийского городка Глайсдорф

 

Крупнейшие производители

Лидерами глобального производства солнечных батарей являются компании Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar и Sharp Solar. Первые три представляют Китай, четвертая – США, а пятая, как нетрудно догадаться, является подразделением японской корпорации Sharp.

Гольфкар на солнечных батареях – бесшумное и экологически чистое средство передвижения

Американская компания First Solar не только производит солнечные батареи, но и принимает непосредственное участие в проектировании и строительстве солнечных электростанций. Мощнейшая в мире СЭС Агуа-Калиенте, которая находится в штате Аризона, США – дело рук инженеров First Solar.

Крупнейшую же украинскую СЭС «Перово» строила и снабжала солнечными панелями австрийская компания Activ Solar.

Китайская же компания Suntech прославилась тем, что готовила к летней Олимпиаде-2008 футбольный стадион под названием «Птичье гнездо» в Пекине. Вырабатываемая на протяжении дня с помощью солнечных батарей электроэнергия аккумулируется, а затем используется для освещения стадиона, полива травы на футбольном поле и работы телекоммуникационного оборудования.

Национальный стадион в Пекине густо усеян солнечными батареями производства Suntech

 

Выводы

Еще два десятилетия назад диковинкой казались микрокалькуляторы с фотоэлементами, что позволяло не менять в них «батарейку-таблетку» годами. Сейчас же мобильные телефоны со встроенной в заднюю крышку солнечной панелью никого не удивляют. А ведь это мелочь в сравнении с автомобилями и самолетами (пусть и беспилотными), которые научились передвигаться при помощи одной лишь солнечной энергии.

Будущее солнечных батарей видится точно таким же светлым, как само солнце. Хочется верить, что именно солнечные батареи позволят наконец-то вылечить смартфоны и планшеты от «розеткозависимости».

Как работают солнечные батареи — Hi-News.

ru

Солнце есть и будет всегда! Возможно, это слишком смелое заявление, но это действительно так. По крайней мере, с точки зрения человечества. Пусть оно и взорвется через сколько-то там миллионов лет, но к тому времени мы уже покинем эту планету или сами, или в виде кучки пепла, которую развеет в космосе очередной огромный камень, налетевший на наш голубой шарик. Именно из-за такой стабильности Солнца его можно и нужно использовать для получения энергии. Люди уже давно научились это делать и сейчас продолжают совершенствовать технологии солнечной энергетики. Но как же работают солнечные панели, батареи и вообще, как можно превратить свет в электричество внутри розетки?

Солнечные панели позволяют сделать электричество чуть ли не бесплатным.

Когда появились солнечные батареи

Солнечные батареи были изобретены достаточно давно. Впервые эффект преобразования света в электричество был обнаружен Александром Эдмоном Беккерелем в 1842 году. Для создания первых прототипов потребовалось почти сто лет.

В 1948 году, а именно 25 марта, итальянский фотохимик Джакомо Луиджи Чемичан смог сделать то, что мы теперь используем и развиваем. Спустя 10 лет в 1958 году технология впервые была опробована в космосе в качестве элемента питания американского спутника, названного ”Авангард-1”. Спутник был запущен 17 марта, а уже 15 мая того же года это достижение повторили в СССР (аппарат ”Спутник-3”). То есть технологи начала массово применяться в разных странах почти одновременно.

Использование солнечных панелей в космосе — обычная практика.

Подобные конструкции применяются в космосе до сих пор, как важный источник энергии. А еще их используют на Земле для обеспечения энергией домов и даже целых городов. А еще их начали встраивать в гражданские электромобили для обеспечения большей автономности.

Как работают солнечные панели

Стоит немного уточнить, что понятие ”солнечная батарея” не очень правильное. Точнее правильное, но не имеющее отношение к тем системам питания, о которых мы говорим. Батарея там обычная, но получает энергию от солнечных панелей, которые преобразуют в электричество свет солнца.

Есть и еще одна энергия будущего - токамак. Просто о термоядерном реакторе, которого пока нет.

В основе солнечной панели лежат фотоэлектрические ячейки, которые помещены внутрь общей рамы. Для создания таких ячеек чаще всего используется кремний, но возможно использование и других полупроводников.

Энергия вырабатывается в тот момент, когда на полупроводник попадают солнечные лучи и нагревают его. В результате этого внутри полупроводника высвобождаются электроны. Под действием электрического поля электроны начинают двигаться более упорядоченно, что и приводит к появлению электрического тока.

Примерно так выглядит солнечная панель.

Для того, чтобы получить электричество, надо подключить контакты к обеим сторонам фотоэлемента. В результате этого он начнет питать электричеством подключенный потребитель или просто заряжать батарею, которая потом будет отдавать электричество в сеть, когда это понадобится.

Tesla может сделать электрическую «маршрутку» на базе Model 3

Основной упор на кремний делается из-за его кристаллических особенностей. Впрочем, в чистом виде кремний сам по себе является плохим проводником и для изменения свойств к нему делается крайне малое количество примесей, которые улучшают его проводимость. В основном в число примесей входит фосфор.

Как полупроводники вырабатывают электричество?

Полупроводник является материалом, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо их не хватает (p-тип). То есть полупроводник состоит из двух слоев с разной проводимостью.

В качестве катода в такой схеме используется n-слой. Анодом является p-слой. То есть электроны из первого слоя могут переходить во второй. Переход происходит за счет выбивания электронов фотонами света. Один фотон выбивает один электрон. После этого они, проходя через аккумулятор, попадают обратно в n-слой и все идет по кругу.

Когда энергия выработана, все начинается по кругу, а свет всегда горит.

В современных солнечных панелях в качестве полупроводника используется кремний, а начиналось все с селена. Селен показал крайне низкий КПД — не более одного процента — и ему сразу стали искать замену. Сейчас кремний в целом удовлетворяет требования промышленности, но есть у него и один существенный минус.

Как связаны коронавирус, солнечные панели и загрязнение воздуха?

Обработка и очистка кремния для приведения его к тому виду, в котором его можно будет использовать, является достаточно затратной процедурой. Чтобы снизить стоимость производства, проводят эксперименты с его альтернативами — медью, индием, галием и кадмием.

Эффективность солнечных панелей

Есть у кремния еще один минус, который не так существенен, как стоимость, но с которым тоже надо бороться. Дело в том, что кремний очень сильно отражает свет и из-за этого элемент вырабатывает меньше электричества.

Даже повесив столько панелей, все равно надо обеспечивать их нормальную работу. В том числе бороться с отражением света.

Как солнечный свет влияет на продуктивность человека?

Для того, чтобы уменьшить такие потери, фотоэлементы покрывают специальным антибликовым покрытием. Кроме такого слоя, надо использовать и защитный слой, который позволит элементу быть более долговечным и противостоять не только дождю и пыли, но даже падающим веткам небольшого размера. При установке на крыше дома это очень актуально.

Солнце -сила! Ее надо использовать!

Несмотря на общую удовлетворенность технологией и постоянную борьбу за улучшение показателей, современным солнечным панелям все равно есть куда стремиться. На данный момент массово производятся панели, которые перерабатывают до 20 процентов попадающего на них света. Но есть и более современные панели, которые пока ”доводятся до ума” — они могут перерабатывать до 40 процентов света.

А вообще, солнечная энергетика это круто! И помните, даже при таком «пАлящем» солнце система будет работать.

Устройство солнечной батареи. Теория

Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен. Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ — чтобы добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности, по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.

В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu(InGa)Se2, и даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).

Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов.

Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Кадмий – это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопросутилизации старых изделий. В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы производителя). Второй элемент – теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу – довольно призрачны.

Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии. Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:

— увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;

— использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий гораздо большим коэффициентом поглощения чем обычный кристаллический кремний (с-Si).

По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. По второму – швейцарская OerlikonSolar (которую сейчас перекупили японцы), создавшая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных — наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом.

Концентраторные солнечные модули

Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательно выращенных друг на друге слой за слоем. Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев:  Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.  

Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может применяться как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

В настоящее время экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.  

Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем

Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.

 

Трушин М. В. Ph.D

 

 

 

 

Установка солнечных батарей: 6 неожиданных факторов которые следует учесть | by Maxim Zalevski

За последние 10 лет, дома с солнечными панелями на крышах прошли путь от любопытства до обычного явления.
Эта технология была доступна в течение десятилетий — космонавты используют спутники на солнечных батареях с 1960 года, и еще во вторую мировую, пассивные солнечные системы отопления (которые превращают солнечную энергию в тепло вместо электричества) были использованы в домах США.

Правда внедрение активных солнечных систем в качестве товара широкого потребления оказалось проблемой. Активная солнечная энергия использует панели фотоэлектрических элементов для преобразования солнечного света в электричество, и это традиционно было непомерно дорогой технологией.

Преимущества жилых домов на солнечной энергии очевидны:

• энергия солнца является бесконечной (по крайней мере на ближайшие 5 миллиардов лет, плюс-минус),
• обеспечивает экологически чистую энергию,
• без выбросов парниковых газов, и это может спасти деньги людей на их электрические счета.

Но есть факторы, которые следует учитывать при принятии решения о солнечной энергии — и стоимость только одна из них.

В этой статье мы рассмотрим шесть самых важных вопросов, требующих решения, когда вы думаете об инвестировании в установку солнечных панелей. Использование фотоэлектрической энергии является очень зеленым решением и потенциально полезный шаг, но это не совсем так просто, как получать вашу энергию от обычной электросети.

Первым фактором является тот, о котором вы, возможно, и не думали:

1. Обслуживание

Включение Вашего дома в использование солнечной энергии требует больше ухода, чем при использовании обычной старой электросети. Но не намного.

Солнечные батареи не имеют движущихся частей. Они являются частью полной стационарной системы. Поэтому, как только они установлены, есть не так уж много причин, что может пойти не так. Практически единственное, что домовладелец должен делать, это сохранить чистые панели. Это важная задача, ведь — слишком много снега, пыли и птичьего помета на панелях может уменьшить количество солнечного света. Накопление на экране пыли может уменьшить количество электроэнергии, произведенной системой на целых 7 процентов.

Этот вид обслуживания нет необходимости делать раз в неделю, однако. Достаточно поливать панели из шланга от одного до четырех раз в год. Для этого не нужно взбиратся на крышу. Шланг с насадкой с земли работает отлично. Если есть строительство в вашем регионе, необходимо чистить панели чаще, чтобы избежать дополнительного накопления пыли строительного остатка.

Кроме этого, время от времени проверяйте, что все части находятся в рабочем состоянии. Кроме этого надо заменять батарейки, но это один раз в десятилетие.

2. Окрестности

Расположение вашего дома имеет большое влияние на вашу солнечную энергоэффективность. Это очевидная проблема: Если ваша электрическая мощность зависит от солнечного света, такие вещи, как тени высоких деревьев и высокие тени зданий будут проблемой.

Это еще большая проблема, чем некоторые люди понимают. Различные типы панелей-разному реагируют на тень. В то время как поликристаллические панели позволяют значительно сократить выход электроэнергии, то любая часть затенения моно-кристаллической панели остановит производство электроэнергии полностью.

Таким образом, чтобы построить дом на солнечных батареях, необходимо, убедиться, нет ли тени на панель по площади крыши во время солнечных часов в день (как правило, с 10 утра до 2 часов) и предпочтительно в течение всех солнечных часов. Чем больше часов панели подвергаются полному солнечному свету, тем эффективнее будет производство электроэнергии.

Достижение наибольшей эффективности может означать обрезку или полное удаление деревьев на вашем участке. Если ваш дом в окружении высотных зданий, которые блокируют солнце с крыши, это гораздо большая проблема.

3. Инсоляция

Солнечный свет, очевидно, играет ключевую роль, когда речь идет о солнечной энергии, и не во всех регионах созданы равные условия в этом отношении. Это важно знать, сколько солнечного света достигает земли в районе, где находится ваш потенциальный солнечный дом.

То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция — мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности.

Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе?
Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.

4. Зона покрытия

Вопреки тому, что большинство людей думают, размер солнечной энергетической установки не имеет ничего общего с размером дома.
Вместо этого, следует учесть только два параметра:

• инсоляция, которые мы только что обсуждали,
• сколько энергии вам нужно.

Чтобы получить очень грубую оценку того, насколько большая система, вам нужна, посмотрите на ваш счет за электричество и выясните, сколько вы используете кВтч в сутки.

Средний дом использует около 900 кВт-ч в месяц, или около 30 кВт-ч в день. Умножьте это на 0,25. Мы получаем 7,5, так что нам нужно 7,5 кВт системы.

Типичная солнечная панель вырабатывает до 120 ватт, или 0,12 кВт в день. Для обеспечения 7,5-кВт, вам нужно около 62 панелей. Одна панель может быть примерно 142 на 64 сантиметров, так что 62-панели будет занимать примерно 65 квадратных метров.

Также следует учесть инсоляцию и сколько часов пик солнечного света вы получаете в день, и также внести коррективы, если вы используете аккумуляторные батареи с панелями. Поэтому лучше всего обратиться к профи.

5. Расходы

В 1956 году солнечные батареи стоили около $ 300 в расчете на ватт. Систему 7,5 кВт могли бы себе позволить только очень богатые.

Сегодня цены упали значительно. В большинстве районов, солнечные батареи работают около $ 3–5 за ватт. Вы будете платить ближе к $ 3, если вы установите его самостоятельно, а ближе к $ 5, если у вас есть профессионалы, чтобы это сделать. Для панелей 7,5-кВт или 7500 ватт, вы могли бы заплатить от $ 22 500 до $ 37 500 долларов.

Если вам нужно меньше электроэнергии, конечно, число становится ниже. Если вы только потребляете 600 кВт-ч в месяц, или 20кВт/день, вы могли бы установить систему мощностью до 5 кВт., Которая будет стоить ближе к $ 15 000.

Конечно множно частично обеспечивать дом солнечной энергией. Если вы хотите инвестировать в солнечные батареи $ 10 000, вы можете дополнить электроэнергию из сети с 1,5-кВт солнечной системой.

Тем не менее, десятки тысяч долларов за солнечные батареи все еще довольно непомерные расходы — тем более, что это может занять десятилетия, пока эти деньги отобьются обратно.

Хотя на западе уже практикуют аренду солнечных батарей. Там нет авансовых платежей. Домовладельцы платять ежемесячную арендную плату за использование панелей, а компания по прокату владеет ими и поддерживает их.

6. Утилизация

Срок службы солнечных панелей 40–50 лет, контроллера и инвертера 15–20 лет, аккумуляторов в зависимости от типа и характера использования — 4–10 лет.
Хотя вопрос утилизации солнечных панелей остается открытым, только 30% всех производителей принимают обратно их обратно для переработки.
Но тем не менее спрос на отработанные солнечные панели с каждым годом растет. Так как добыча редких металлов становится все более дорогим удовольствием и переработка панелей приведет к повторному их использованию.

Кроме того: существует вторичный рынок фото- и ветроэлектрических установок, на котором уже отработанное оборудование может находить дальнейшее применение.
В странах с переходной экономикой можно использовать уже бывшие в использовании солнечные модули. Благодаря более интенсивному солнечному излучению, эти модули могут вырабатывать больше электроэнергии.
Примером торговли может служить проект SecondSol — онлайн-площадка, на которой проводится купля-продажа отработанных модулей.
Источник: science.howstuffworks.com

Читайте также:
13-летний школьник увеличил производительность солнечных панелей на 50%
3 вида солнечной энергии в домах из соломы

Сайт — ‏rodovid.me

Телеграм-канал — https://t.me/Rodovidme

Группа — https://t.me/EcoChatUA

Как работает солнечная батарея?

Солнечный свет не только делает возможной жизнь на Земле, он может со временем также стать и поставщиком большого количества электроэнергии, без которой немыслима современная цивилизация. Использование солнечного света может быть не прямым, а в виде подвода энергии к турбинам.

В этом случае комплект зеркал фокусирует солнечную энергию на теплообменник, который испаряет воду или любую другую жидкость, вырабатывая пар для привода обычной турбины, соединенной с генератором. Однако возможно и прямое преобразование солнечного света в электроэнергию, например, при помощи кремниевых солнечных элементов.

Типичный солнечный элемент состоит из шести слоев. Основание (база) одновременно выполняет роль отрицательного полюса элемента; отражающий слой удерживает свет внутри рабочей части элемента, увеличивая его электрическую эффективность; два слоя обогащенного кремния (N-типа и Р-типа) образуют ядро солнечного элемента. Кремний N-типа имеет свободные отрицательные заряды, а кремний Р-типа — несвязанные положительные заряды. При отсутствии освещения эти заряды скапливаются в зоне контакта слоев; когда на элемент падает солнечный свет, заряды расходятся в стороны. Такое перемещение зарядов создает постоянный ток, если солнечный элемент является частью замкнутой цепи. Сверху кремний защищен прозрачной пленкой, на которой размещен металлический контакт положительного полюса.

Как работает солнечный элемент

Солнечный свет, падающий на элемент солнечной батареи, разделяет положительные и отрицательные заряды, которые аккумулируются в зоне контакта между пластинками кремния Р-типа и N-типа. Это разделение создает напряжение, под действием которого при включении элемента в замкнутую цепь в ней начинает течь электрический ток

Секционные солнечные батареи

Солнечные батареи (рисунок над текстом) вырабатывают постоянный ток, который может быть преобразован на электростанции в переменный. Избыточная электроэнергия, выработанная солнечными элементами, может быть запасена в аккумуляторных батареях для последующего использования.

Солнечные батареи в космосе

Для большинства космических спутников солнечные батареи являются основным источником энергии. Эти батареи (рисунок справа) отличаются от тех, что используются на Земле (рисунок слева). Если батареи, установленные вблизи земной поверхности, нуждаются в защите от дождя и пыли, то те, что функционируют в космосе, должны быть защищены от жесткого космического излучения.

Солнечная теплоэлектростанция

Солнечный свет может снабжать теплотой паротурбинную установку, приводящую во вращение генератор. Комплект зеркал фокусирует солнечный свет на башню-концентратор. Результирующий световой пучок настолько интенсивен, что может превращать натрий в пар. Пары натрия используются для превращения воды в пар, который затем приводит во вращение турбину.

Как работают солнечные батареи — принцип работы солнечных панелей

 
Популярным способом получения альтернативной энергии является установка и эксплуатация солнечных станций. Системы состоят из солнечных батарей, преобразователей, аккумуляторов и некоторых других элементов. Главная задача такого комплекта получить солнечную энергию, трансформировать ее в электрический ток, накопить электричество и при необходимости отдать его на точку забора – розетку, выключатель.
 
И хоть все составляющие системы крайне важны, большинству потребителей, которые хорошо помнят уроки физики из школьной программы, понятно, как каждый элемент работает. А как работает солнечная батарея? Этот вопрос интересует многих потребителей, кто намерен установить панели на крышу или на специальные столы наземным способом. Во всей системе, наверное, именно это конструктивное звено остается менее понятным для большинства пользователей.
 
Чтобы прояснить этот момент, эксперты «GREEN SYSTEM» решили рассказать простыми словами, как работают солнечные батареи. Если после прочтения статьи у вас останутся вопросы, специалисты компании готовы ответить на них в телефонном режиме или при личной встрече в нашем офисе. Приглашаем к сотрудничеству частных лиц, фермерские хозяйства, коммерческие организации и предприятия промышленности. Мы проектируем, устанавливаем и обслуживаем солнечные станции нужной мощности с учетом потребностей и возможностей конкретного объекта. Ну а теперь перейдем к ответу на вопрос: «Как работает солнечная батарея?».
 

Комплектация

 
Основными компонентами батареи являются солнечные панели, состоящие из кремниевых фотоэлементов. Из монокристаллического или поликристаллического кремния делаются тончайшие пластины, которые и являются элементами, способными «вбирать» солнечный свет для его последующего преобразования в традиционное электричество. Фотоэлементы соединяются параллельно-последовательным способом друг с другом в единую цепь. Модуль дополнен алюминиевой рамкой, проводами, распределительной коробкой. Все перечисленные детали соединены в один блок герметиками.
 

 
Интересная информация: Кремниевые пластины, к сожалению изобретателей, сильно отражают свет. Соответственно часть солнечной энергии отражается, не используется модулем. Для уменьшения потерь фотоэлектрические пластинки покрываются антибликовым слоем. А чтобы предотвратить повреждение пластины из кремния от ветра, дождя, града, сверху модуль закрывается ударопрочным стеклом.
 
При этом работа солнечных панелей сама по себе не даст никакого результата, если блок не будет подключен к следующим дополнительным компонентам:
 

• Аккумулятор. Его роль накопительная. Аккумулятор накапливает энергию, которую получили и преобразовали фотоэлементы. Установка АКБ позволяет использовать электричество тогда, когда возникает потребность в нем. Аккумулятор обеспечивает здание или оборудование электроэнергией в темное время суток и в пасмурную погоду, если не хватает энергии от фотомодулей. Нужно понимать, что в АКБ заряд идет постоянным током большого ампеража и низкого вольтажа. Для преобразования такого тока в переменный 200 вольт нужны специальные устройства.
• Контроллер заряда. Критически важно обеспечить правильную нагрузку и вольтаж для заряда АКБ. Часто контроллеры заряда входят в состав гибридных инверторов или блока литий ионных батарей. Это BMS контроллеры
• Инвертор-преобразователь. Важнейший элемент системы, задача которого состоит в преобразовании постоянного тока, поступающего контроль заряда АКБ, контроль нагрузки потребителей, преобразование гармоник, всплесков и других характеристик сети (у электрического тока с нашей с вами сети есть еще ряд параметров и характеристик кроме 200 вольт и 50 герц)в переменный заряд.
• Стабилизатор напряжения. Этот компонент отвечает за поддержание оптимальных показателей напряжения в сети.

 

 
Итак, без любого из перечисленных элементов, система работать не сможет. А чтобы она не просто работала, а демонстрировала надежность и стабильность, компоненты должны быть грамотно подобраны. Их характеристики должны соответствовать общим расчетам, поэтому проектирование системы нужно доверять профессионалам, работающим в данной сфере.
 

Кристаллы фотоэлементов: виды и различия

 
Уже упоминалось, что пластины солнечных панелей могут быть монокристаллическими и поликристаллическими. Чем они отличаются?
 

• Монокристаллические фотоэлементы изготавливаются из пластин кремния, которые, в свою очередь, представляют собой тончайшие срезы кремниевого кристалла, выращенного из очищенного сырья. Они демонстрируют высокий КПД до 22%. Первые фотомодули в лабораториях были из селена, который давал КПД около 1% !!! Вот такой путь от лаборатории до эффективной технологии прошли фотомодули за почти полвека Панели с монокристаллическими элементами достаточно дорогие, что объясняется дороговизной производственного процесса.
• Поликристаллические фотоэлементы производятся путем расплавления кремниевого сырья и его постепенного охлаждения. Степень очистки кремния в них ниже, производственный процесс – проще, чем в первом случае. Но и результат, который можно получить при использовании таких фотоэлементов, не такой высокий. КПД достигает всего 15%.

 
Итак, фотоэлектрические элементы выбранного типа в нужном количестве соединяется между собой последовательно-параллельно. Такой принцип соединения позволяет получить высокие показатели напряжения и тока. Кроме того, при выходе одного элемента из строя, цепь сохраняет работоспособность, и панель может функционировать без сбоя.
 
Интересно знать: Монокристаллические и поликристаллические кремниевые панели не единственные доступные. Это самые популярные варианты, которые наиболее часто используются в солнечной промышленности. Но ученые, неудовлетворенные сложность выращивания кристаллов и недостаточно высоким КПД, продолжают искать им альтернативу. К примеру, конкурентами кремниевых батарей можно считать тонкопленочные кремниевые, кадмиевые фотоэлементы, пленки селенида меди-индия-галлия. Хоть КПД у этих устройств также варьируется на показателе 10-11%, но есть у них свои плюсы. Тонкая пленка эластична, долговечна, может наноситься на поверхности с неправильной геометрией. И, как показывают тесты, пленочные фотоэлектрические элементы лучше принимают лучи в пасмурную погоду. Когда речь идет о небольших объемах необходимой альтернативной энергии, такой вариант может быть рассмотрен.
 
Крупнейшими производителями солнечных панелей являются Китай и США. Китайские батареи отличаются конкурентной ценой. При этом они полностью соответствуют мировым стандартам, сертифицированы, надежны и долговечны.
 

 

Принцип работы солнечных панелей

 
Теперь, когда мы разобрались, что такое солнечная панель, рассмотрим принцип работы солнечных батарей. Важно отметить, что в конструкции модулей есть два вида полупроводников:
 

• n-слой с избыточным числом электронов;
• p-слой с дефицитом электронов.

 

 
При попадании солнечных световых потоков на n-слой его электроны высвобождаются из атомов и под действием электрического поля перемещаются на p-слой, где изначально наблюдалась их недостача. После перенаправления выработанной энергии на АКБ они вновь перемещаются на первый слой, где для них есть свободное место. Направленное движение электронов – это и есть электрический ток. Процесс не прекращается, пока аккумулятор не наберет заряд. Мощность солнечной панели длиной в метр может достигать 125 Вт.
 
Интересно знать: Солнечная панель может иметь многослойное строение или конструкцию с несколькими p-n переходами. Многослойные блоки улавливают солнечные потоки разного спектра, лучи разной длины. Пока такие вариации используются только в космической сфере, но скоро могут появиться и в широком доступе в солнечной промышленности. Их конструктивная особенность заключается в наличии специальных призм, разделяющих разные световые потоки. Что касается эффективности, то трехслойные панели демонстрируют КПД до 49%, а модели с бесконечным числом слоев имеют КПД до 68%.
 
Важная информация: Так как батарея устанавливается, чтобы получать и преобразовывать энергию солнца, то вполне понятно, что панели монтируются на площадках, где открыт доступ к солнечному свету. Если часть конструкции оказывается затемненной, это может вызвать падение выходного напряжения. Поэтому место установки тщательно продумывается, убираются все, что может создать тень. Например, крона деревьев формируется так, чтобы она не отбрасывала тень на панели.
 

Какие плюсы получает владелец солнечных батарей

 
Солнечные батареи – это современные технологии. И все же. Какие преимущества получает владелец станции? Даже одна батарея позволяет:
 

• существенно экономить на электроэнергии, ведь ее мощности хватит, чтобы частично или полностью отказаться от тока из центральных электросетей;
• окупаемость солнечных станций 3-5 лет, далее владелец получает чистую прибыль;
• при правильно спроектированной системе энергии солнца после трансформации в электрический ток может хватать, чтобы отапливать дом и подогревать горячую воду;
• излишки электричества можно продавать по «Зеленому тарифу».

 

 
Интересно знать: Многие люди уверены, что зимой солнечная батарея не будет эффективной, так как световой день короткий, энергии солнца гораздо меньше, чем летом. Но не стоит забывать, что снег прекрасно отражает лучи. Поэтому на панели, при правильной их установке, будет попадать часть отраженного света. И мощность модуля сократиться в зимнее время незначительно. С 2019 года производители начали выпускать двухсторонние фотомодули, которые эффективно улавливают отраженное излучение. КПД таких модулей выше на 5-7 % по сравнению с обычными.
 
В рамках данного материала эксперты компании GREEN SYSTEM рассказали, из чего состоят солнечные панели, как работают батареи. В офисе компании в г. Запорожье бул Парковый 1ф оф 4 вы сможете увидеть образцы солнечных панелей различных типов, комплектующие солнечных электростанций. Действует реальная модель автономной СЭС. Мы покажем аналитику и статискиу по работающим объектам, построенным нашей компанией, расскажем о ньюансах этих объектов и о том как строить эффективные солнечные станции.
 
Если вы хотите узнать больше про возможные выгоды от установки солнечных батарей или про принцип действия солнечной панели, свяжитесь с нашим менеджером по телефону. Специалист даст консультацию в телефонном режиме или назначит встречу на удобное для вас время.

как устроена и работает солнечная панель

Эффективное преобразование бесплатных лучей солнца в энергию, которую можно использовать для электроснабжения жилья и иных объектов, – заветная мечта многих апологетов зеленой энергетики.

Но принцип работы солнечной батареи, и ее КПД таковы, что о высокой эффективности таких систем пока говорить не приходится. Было бы неплохо обзавестись собственным дополнительным источником электроэнергии. Не так ли? Тем более что уже сегодня и в России с помощью гелиопанелей “дармовой” электроэнергией успешно снабжается немалое количество частных домохозяйств. Вы все еще не знаете с чего начать?

Ниже мы расскажем вам об устройстве и принципах работы солнечной панели, вы узнаете, от чего зависит эффективность гелиосистемы. А размещенные в статье видеоролики помогут собственноручно собрать солнечную панель из фотоэлементов.

Содержание статьи:

• Солнечные батареи: терминология
• Внутреннее устройство гелиобатареи
  • Виды кристаллов фотоэлементов
  • Принцип работы солнечной панели
• Эффективность батарей гелиосистемы
• Схема электропитания дома от солнца
• Выводы и полезное видео по теме

Солнечные батареи: терминология

В тематике «солнечной энергетики» достаточно много нюансов и путаницы. Часто новичкам разобраться во всех незнакомых терминах поначалу бывает трудно. Но без этого заниматься гелиоэнергетикой, приобретая себе оборудование для генерации “солнечного” тока, неразумно.

По незнанию можно не только выбрать неподходящую панель, но и попросту сжечь ее при подключении либо извлечь из нее слишком незначительный объем энергии.

Максимум отдачи от солнечной панели можно будет получить, только зная, как она работает, из каких компонентов и узлов состоит и как все это правильно подключается

Вначале следует разобраться в существующих разновидностях оборудования для гелиоэнергетики. Солнечные батареи и солнечные коллекторы – это два принципиально разных устройства. Оба они преобразуют энергию лучей солнца.

Однако в первом случае на выходе потребитель получает энергию электрическую, а во втором тепловую в виде нагретого теплоносителя, т.е. солнечные панели используют для отопления дома.

Второй нюанс – это понятие самого термина «солнечная батарея». Обычно под словом «батарея» понимается некое аккумулирующее электроэнергию устройство. Либо на ум приходит банальный отопительный радиатор. Однако в случае с гелиобатареями ситуация кардинально иная. Они ничего в себе не накапливают.

Солнечной панелью генерируется постоянный электроток. Чтобы преобразовать его в переменный (используемый в быту), в схеме должен присутствовать инвертор

Солнечные батареи предназначены исключительно для генерации электрического тока. Он, в свою очередь, накапливается для снабжения дома электричеством ночью, когда солнце опускается за горизонт, уже в присутствующих дополнительно в схеме энергообеспечения объекта аккумуляторах.

Батарея здесь подразумевается в контексте некой совокупности однотипных компонентов, собранных в нечто единое целое. Фактически это просто панель из нескольких одинаковых фотоэлементов.

Внутреннее устройство гелиобатареи

Постепенно солнечные батареи становятся все дешевле и эффективней. Сейчас они применяются для подзарядки аккумуляторов в уличных фонарях, смартфонах, электроавтомобилях, частных домах и на спутниках в космосе. Из них стали даже строить полноценные солнечные электростанции (СЭС) с большими объемами генерации.

Гелиобатарея состоит из множества фотоэлементов (фотоэлектрических преобразователей ФЭП), преобразующих энергию фотонов с солнца в электроэнергию

Каждая солнечная батарея устроена как блок из энного количества модулей, которые объединяют в себе последовательно соединенные полупроводниковые фотоэлементы. Чтобы понять принципы функционирования такой батареи, необходимо разобраться в работе этого конечного звена в устройстве гелиопанели, созданного на базе полупроводников.

Виды кристаллов фотоэлементов

Вариантов ФЭП из разных химических элементов существует огромное количество. Однако большая их часть – это разработки на начальных стадиях. В промышленных масштабах сейчас выпускаются пока что только панели из фотоэлементов на основе кремния.

Кремниевые полупроводники используются при изготовлении солнечных батарей из-за своей дешевизны, особо высоким КПД они похвастаться не могут

Обычный фотоэлемент в гелиопанели – это тонкая пластина из двух слоев кремния, каждый из которых имеет свои физические свойства. Это классический полупроводниковый p-n-переход с электронно-дырочными парами.

При попадании на ФЭП фотонов между этими слоями полупроводника из-за неоднородности кристалла образуется вентильная фото-ЭДС, в результате чего возникает разность потенциалов и ток электронов.

Кремниевые пластины фотоэлементов различаются по технологии изготовления на:

Монокристаллические.

Поликристаллические.

Первые имеют более высокий КПД, но и себестоимость их производства выше, нежели у вторых. Внешне один вариант от другого на солнечной панели можно различить по форме.

У монокристаллических ФЭП однородная структура, они выполняются в виде квадратов со срезанными углами. В отличие от них поликристаллические элементы имеют строго квадратную форму.

Поликристаллы получаются в результате постепенного охлаждения расплавленного кремния. Метод этот предельно прост, поэтому такие фотоэлементы и стоит недорого.

Но производительность в плане выработки электроэнергии из солнечных лучей у них редко превышает 15%. Связано это с “нечистотой” получаемых кремниевых пластин и внутренней их структурой. Здесь чем чище p-слой кремния, тем более высокий выходит КПД у ФЭП из него.

Чистота монокристаллов в этом отношении гораздо выше, нежели у поликристаллических аналогов. Их делают не из расплавленного, а из искусственно выращенного цельного кристалла кремния. Коэффициент фотоэлектрического преобразования у таких ФЭП уже достигает 20-22%.

В общий модуль отдельные фотоэлементы собираются на алюминиевой раме, а для защиты их сверху закрывают прочным стеклом, которое нисколько не препятствует солнечным лучам

Обращенный к солнцу верхний слой пластинки-фотоэлемента делается из того же кремния, но уже с добавлением фосфора. Именно последний будет источником избыточных электронов в системе p-n-перехода.

Принцип работы солнечной панели

При падении солнечных лучей на фотоэлемент в нем генерируются неравновесные электронно-дырочные пары. Избыточные электроны и «дырки» частично переносятся через p-n-переход из одного слоя полупроводника в другой.

В итоге во внешней цепи появляется напряжение. При этом на контакте p-слоя формируется положительный полюс источника тока, а на n-слоя – отрицательный.

Разность потенциалов (напряжение) между контактами фотоэлемента появляется из-за изменения числа «дырок» и электронов с разных сторон p-n-перехода в результате облучения n-слоя солнечными лучами

Подключенные к внешней нагрузке в виде аккумулятора фотоэлементы образуют с ним замкнутый круг. В результате солнечная панель работает, как своеобразное колесо, по которому вместе белки “бегают” электроны. А аккумуляторная батарея при этом постепенно набирает заряд.

Стандартные кремниевые фотоэлектрические преобразователи являются однопереходными элементами. Переток в них электронов происходит только через один p-n-переход с ограниченной по энергетике фотонов зоной этого перехода.

То есть каждый такой фотоэлемент способен генерировать электроэнергию только от узкого спектра солнечного излучения. Вся остальная энергия пропадает впустую. Поэтому-то и эффективность у ФЭП так низка.

Чтобы повысить КПД солнечных батарей, кремниевые полупроводниковые элементы для них в последнее время стали делать многопереходными (каскадными). В новых ФЭП переходов уже несколько. Причем каждый из них в этом каскаде рассчитан на свой спектр солнечных лучей.

Суммарная эффективность преобразования фотонов в электроток у таких фотоэлементов в итоге возрастает. Но и цена их значительно выше. Здесь либо простота изготовления с невысокой себестоимостью и низким КПД, либо более высокая отдача вкупе с высокой стоимостью.

Солнечная батарея может работать как летом, так и зимой (ей нужен свет, а не тепло) – чем меньше облачность и ярче светит солнце, тем больше гелиопанель сгенерирует электрического тока

При работе фотоэлемент и вся батарея постепенно греется. Вся та энергия, что не пошла на генерацию электротока, трансформируется в тепло. Часто температура на поверхности гелиопанели поднимается до 50–55 °С. Но чем она выше, тем менее эффективно работает фотогальванический элемент.

В итоге одна и та же модель солнечной батареи в жару генерирует тока меньше, нежели в мороз. Максимум КПД фотоэлементы показывают в ясный зимний день. Тут сказываются два фактора – много солнца и естественное охлаждение.

При этом если на панель будет падать снег, то электроэнергию она генерировать все равно продолжит. Более того, снежинки даже не успеют на ней особо полежать, растаяв от тепла нагретых фотоэлементов.

Эффективность батарей гелиосистемы

Один фотоэлемент даже в полдень при ясной погоде выдает совсем немного электроэнергии, достаточной разве что для работы светодиодного фонарика.

Чтобы повысить выходную мощность, несколько ФЭП объединяют по параллельной схеме для увеличения постоянного напряжения и по последовательной для повышения силы тока.

Эффективность солнечных панелей зависит от:

• температуры воздуха и самой батареи;
• правильности подбора сопротивления нагрузки;
• угла падения солнечных лучей;
• наличия/отсутствия антибликового покрытия;
• мощности светового потока.

Чем ниже температура на улице, тем эффективней работают фотоэлементы и гелиобатарея в целом. Здесь все просто. А вот с расчетом нагрузки ситуация сложнее. Ее следует подбирать исходя из выдаваемого панелью тока. Но его величина меняется в зависимости от погодных факторов.

Гелиопанели выпускаются с расчетом на выходное напряжение, кратное 12 В – если на аккумулятор надо подать 24 В, то две панели к нему придется подсоединить параллельно

Постоянно отслеживать параметры солнечной батареи и вручную корректировать ее работу проблематично. Для этого лучше воспользоваться контроллером управления, который в автоматическом режиме сам подстраивает настройки гелиопанели, чтобы добиться от нее максимальной производительности и оптимальных режимов работы.

Идеальный угол падения лучей солнца на гелиобатарею – прямой. Однако при отклонении в пределах 30-ти градусов от перпендикуляра эффективность панели падает всего в районе 5%. Но при дальнейшем увеличении этого угла все большая доля солнечного излучения будет отражаться, уменьшая тем самым КПД ФЭП.

Если от батареи требуется, чтобы она максимум энергии выдавала летом, то ее следует сориентировать перпендикулярно к среднему положению Солнца, которое оно занимает в дни равноденствия по весне и осени.

Для московского региона – это приблизительно 40–45 градусов к горизонту. Если максимум нужен зимой, то панель надо ставить в более вертикальном положении.

И еще один момент – пыль и грязь сильно снижают производительность фотоэлементов. Фотоны сквозь такую “грязную” преграду просто не доходят до них, а значит и преобразовывать в электроэнергию нечего. Панели необходимо регулярно мыть либо ставить так, чтобы пыль смывалась дождем самостоятельно.

Некоторые солнечные батареи имеют встроенные линзы для концентрирования излучения на ФЭП. При ясной погоде это приводит к повышению КПД. Однако при сильной облачности эти линзы приносят только вред.

Если обычная панель в такой ситуации будет продолжать генерировать ток пусть и в меньших объемах, то линзовая модель работать прекратит практически полностью.

Солнце батарею из фотоэлементов в идеале должно освещать равномерно. Если один из ее участков оказывается затемненным, то неосвещенные ФЭП превращаются в паразитную нагрузку. Они не только в подобной ситуации не генерируют энергию, но еще и забирают ее у работающих элементов.

Панели устанавливать надо так, чтобы на пути солнечных лучей не оказалось деревьев, зданий и иных преград.

Схема электропитания дома от солнца

Система солнечного электроснабжения включает:

Гелиопанели.

Контроллер.

Аккумуляторы.

Инвертор (трансформатор).

Контроллер в этой схеме защищает как солнечные батареи, так и АКБ. С одной стороны он препятствует протеканию обратных токов по ночам и в пасмурную погоду, а с другой – защищает аккумуляторы от чрезмерного заряда/разряда.

Аккумуляторные батареи для гелиопанелей следует подбирать одинаковые по возрасту и емкости, иначе зарядка/разрядка будут происходить неравномерно, что приведет к резкому снижению срока их службы

Для трансформации постоянного тока на 12, 24 либо 48 Вольта в переменный 220-вольтовый нужен инвертор. Автомобильные аккумуляторы применять в такой схеме не рекомендуется из-за их неспособности выдерживать частые перезарядки. Лучше всего потратиться и приобрести специальные гелиевые AGM либо заливные OPzS АКБ.

Выводы и полезное видео по теме

Принципы работы и схемы подключения солнечных батарей не слишком сложны для понимания. А с собранными нами ниже видеоматериалами разобраться во всех тонкостях функционирования и установки гелиопанелей будет еще проще.

Доступно и понятно, как работает фотоэлектрическая солнечная батарея, во всех подробностях:

Как устроены солнечные батареи смотрите в следующем видеоролике:

Сборка солнечной панели из фотоэлементов своими руками:

Каждый элемент в системе солнечного электроснабжения коттеджа должен быть подобран грамотно. Неизбежные потери мощности происходят на аккумуляторах, трансформаторах и контроллере. И их обязательно надо сократить до минимума, иначе и так достаточно низкая эффективность гелиопанелей окажется сведена вообще к нулю.

В ходе изучения материала появились вопросы? Или вы знаете ценную информацию по теме статьи и можете сообщить ее нашим читателям? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Источник sovet-ingenera.com

Как работает накопитель на солнечных батареях?

Для работы простой солнечной системы, подключенной к сети, батареи не нужны.

Если задуматься — он действительно использует сетку как бесконечно большую батарею. Если солнечные панели на вашей крыше производят больше энергии, чем требуется вашему дому, то избыток уходит в сеть:

Моя домашняя солнечная энергетическая система экспортирует излишки солнечной энергии в сеть (снимок экрана из приложения мониторинга Tesla)

Позже, если ваши панели не могут производить достаточно электроэнергии, энергия берется из сети, чтобы компенсировать разницу:

Моя домашняя солнечная энергетическая система импортирует электроэнергию из сети, потому что я не вырабатываю достаточно солнечной энергии.

Три причины, по которым вы можете захотеть добавить батареи в солнечную систему, подключенную к сети

Причина добавления батареи # 1) Вы не хотите экспортировать всю свою избыточную солнечную энергию — вместо этого вы хотите хранить ее в батарее:

Если вы добавите аккумулятор, вы сможете зарядить его излишками солнечной энергии.

Сохранение избыточной солнечной энергии в батарее для последующего использования имеет интуитивный смысл. Но на момент написания (март 2020 г.) для большинства австралийцев это не имело смысла с экономической точки зрения.Это связано с тем, что несубсидируемые батареи по-прежнему очень дороги, а платежи, которые вы получаете за простой экспорт в сеть, на самом деле довольно щедры везде, кроме WA, TAS и регионального QLD. Чтобы узнать, сколько (или как мало) аккумулятор сэкономит вам, вы можете использовать наш калькулятор солнечных батарей и батарей. Уникально то, что он показывает вам экономию солнечной энергии и батареи отдельно для полной прозрачности (все другие солнечные калькуляторы, которые я видел, сводят экономию солнечной энергии и батареи вместе).

Причина для добавления батареи # 2) Вы хотите иметь резервное питание , если сеть выходит из строя.

Обычная солнечная энергосистема не может обеспечить электричеством ваш дом, когда сеть выходит из строя, потому что, как мы только что видели, от сети требуется либо:

а) поглощают излишки солнечной энергии или

б) недостаточно солнечной пополнения.

Но хорошая аккумуляторная система позволит вам питать часть или весь ваш дом, если сеть выйдет из строя.

Причина для добавления батареи # 3) Вы хотите побаловать себя подлым арбитражем за электроэнергию (если вы используете тариф по времени использования).

например заряжайте аккумулятор дешевым электричеством в непиковое время и используйте его в часы пик.

Прекрасно звучит в теории, не правда ли? К сожалению, я обработал цифры, и делать это с розничными ценами на электроэнергию просто не имеет экономического смысла, поэтому я не буду тратить ваше время на это.

Предупреждение: Вариант 1 (батареи для хранения солнечной энергии для использования, когда солнце не светит) и Вариант 2 (батареи для использования при отключении электросети) неразделимы.Некоторые аккумуляторные системы не поддерживают резервное копирование при отключении сети. Так что, если резервное копирование важно для вас, попросите об этом вашего установщика и обсудите, какие схемы в вашем доме необходимо резервировать.

Почему не все аккумуляторные системы предлагают резервное копирование? Поскольку отсутствие резервной копии делает систему дешевле и быстрее в установке.

Остальная часть этой статьи объяснит, почему аккумуляторные системы с резервным питанием отличаются и стоят дороже, чем системы без резервного питания.

Вещи начнут становиться немного странными, поэтому, если вы просто хотите узнать больше о батареях в целом, зайдите на мою домашнюю страницу по хранению солнечных батарей.Он содержит хорошую сводную информацию и ссылки на все, что, я думаю, вам нужно знать.

Приступим!

Солнечная аккумуляторная система без резервной копии (также известна как гибридная солнечная без резервной батареи)

Это самый простой и дешевый тип солнечной системы плюс накопитель. В электрическом отношении он обращается с аккумуляторной батареей как с другой панелью солнечных батарей. Таким образом, аккумуляторная батарея подключается прямо к резервному входу вашего солнечного инвертора.

Все, что требуется для этой интеграции батареи:

a) Аккумулятор с высоковольтным выходом постоянного тока и встроенным зарядным устройством.

b) Отдельный инвертор батареи или гибридный инвертор солнечной батареи + батареи. Оба варианта потребуют подключения к системе управления аккумулятором (BMS), чтобы аккумулятор не перезарядился.

c) Способ узнать, сколько электроэнергии дом в настоящее время импортирует или экспортирует — чтобы батарея знала, когда подходит время для зарядки (например, когда есть лишняя солнечная энергия), а когда это подходящее время для разрядки. (т.е. когда не хватает солнечной энергии для питания нома).

Как видите, это должно обеспечить относительно быструю, дешевую и легкую установку.

Система хранения солнечных батарей с резервным копированием (также известна как гибридная солнечная батарея с резервным питанием)

Этот тип системы дороже. Я расскажу, как они работают, чтобы вы поняли, почему это так.

Есть 2 основных способа снять шкуру с этой кошки: связь по переменному току и связь по постоянному току.

В системах со связью по переменному току для зарядки батарей используется 230 В переменного тока. Это наиболее распространенный способ переоборудования батарей в существующую солнечную систему, потому что все солнечные инверторы имеют выходное напряжение 230 В (включая микроинверторы).

Система с подключением по переменному току обычно имеет 2 инвертора, существующий солнечный инвертор и инвертор батареи). Инверторное зарядное устройство контролирует зарядку и разрядку аккумулятора. Он также контролирует подключение к сети, и в случае сбоя в электросети он почти мгновенно переключается на питание от батареи (+ солнечной батареи), поэтому ваш свет не гаснет. Аккумуляторный инвертор может быть отдельным ящиком или может быть включен в аккумуляторный ящик — последний известен как система «все-в-одном».

Помимо дополнительного инвертора, вам может потребоваться перемонтировать распределительный щит, чтобы отделить «основные цепи» от «второстепенных цепей».

Типичный австралийский дом может потреблять много энергии. Если ваш кондиционер работает, ваша духовка включена, и кто-то ставит чайник, чтобы выпить хорошую чашку чая, пиковая мощность может легко составить 7-8 кВт. Это мгновенно приведет к перегрузке всех аккумуляторных батарей, кроме самых больших и дорогих. Например, Tesla Powerwall рассчитана на пиковую мощность 7 кВт, но только 5 кВт в непрерывном режиме. Даже если он не перегружается, вы быстро разрядите аккумулятор.

По этой причине системы резервного питания от батарей обычно не пытаются обеспечить резервирование всего дома.Наиболее важные приборы, такие как холодильник и свет, обычно подключаются к отдельной «основной цепи», а все, что вы можете прожить, не остается в «второстепенной» цепи.

Это снижает стоимость аккумуляторной батареи и позволяет вашему дому работать намного дольше без сети.

Это блок-схема, показывающая, как все это работает:

Если ваш дом может потреблять больше энергии, чем может обеспечить ваша батарея, тогда у вас должны быть основные и второстепенные электрические цепи.Основные цепи отключаются, когда система изолируется от сети. Основные цепи остаются поддержанными вашей солнечной энергосистемой и батареей.

Как видите, это сложнее, чем дизайн без резервной копии. Вот дополнительные расходы:

1) Специальный аккумуляторный инвертор, который безопасно переключается на солнечные батареи и батареи, если сеть выходит из строя (или универсальная аккумуляторная система, которая дороже, чем другие решения для хранения).

2) Модификация проводки распределительного щита для обеспечения резервной «существенной нагрузки переменного тока» и нерезервированной цепи «несущественной нагрузки переменного тока».Часто основные нагрузки полностью подключаются к новому распределительному щиту.

3) Достаточно батарей, чтобы справиться как с пиковой мощностью , , , выбранных вами нагрузок, так и с достаточным количеством энергии накопителя для работы без подключения к сети столько, сколько вы укажете. Типичный австралийский дом потребляет около 20 кВт / ч электроэнергии в день, поэтому им, вероятно, потребуется как минимум 7 кВт / ч для хранения, чтобы проработать после отключения электроэнергии более чем на несколько часов. Установка литий-ионного накопителя на 7 кВтч обойдется примерно в 7-8 тысяч долларов, если вы не получите скидку на аккумулятор.

Техническое примечание: Представьте, что система на схеме выше работает без сети (т.е. переключатель разомкнут). Что происходит, когда батареи заряжены и солнечная энергия вырабатывает больше электроэнергии, чем нужно дому? Куда уходит излишек солнечного электричества? Ей некуда деваться. Системы солнечных батарей решают эту проблему одним из двух способов:

1) Полностью отключите солнечные панели при отключении сети.

2) Дросселируйте солнечные панели, чтобы выработать не больше энергии, чем можно использовать.

Некоторые системы выбирают вариант 1. Проблема в том, что солнечные панели не могут заряжать батареи, когда сеть отключена. Таким образом, ваши батареи не будут перезаряжаться при отключении электроэнергии и могут разрядиться до восстановления электросети. Не покупайте аккумуляторную систему, которая делает это.

Лучшие системы выбирают дросселирование солнечной энергии. Они могут сделать это одним из двух способов.

a) Они могут поговорить с солнечным инвертором и вежливо спросить.Для этого аккумуляторный инвертор должен быть совместим с солнечным инвертором. Примером может служить солнечный инвертор Fronius и аккумуляторный инвертор Selectronic.

b) Аккумуляторный инвертор может сместить частоту 230 В переменного тока настолько, чтобы при необходимости отключить солнечный инвертор. Все солнечные инверторы запрограммированы на отключение при определенной частоте — так что это работает для любого солнечного инвертора. Примером этого является Tesla Powerwall.

И последнее — давайте поговорим о слоне в комнате.А именно — если вы собираетесь покупать батареи, зачем все эти разговоры о подключении к сети? Почему бы просто не отключиться от сети? Читать дальше.

>> Далее: Следует ли использовать аккумуляторы, чтобы отключиться от сети? >>

Что такое солнечные батареи и как они работают?

Если вы изучали способы сделать ваш дом более энергоэффективным, вы, возможно, встречали термин накопление солнечных батарей. Батарея теперь просто необходима, если вы хотите максимально сэкономить на счетах за электроэнергию от солнечных панелей.Но что такое солнечные батареи и как они работают?
Чтобы вы были в курсе всей последней информации, мы составили это краткое руководство. В нем объясняется, что такое бытовые аккумуляторные батареи, как они работают и какие преимущества они могут вам принести.

Что такое бытовые солнечные батареи?

Хранение солнечных батарей — огромный шаг к энергетической независимости. Это дает вам возможность накапливать электроэнергию для использования в вашем доме, когда она вам действительно нужна.
Например, вы можете хранить электроэнергию, вырабатываемую солнечными панелями в течение дня, для использования ночью.Если у вас нет аккумулятора, электричество, которое вы не используете в течение дня, будет потрачено впустую — хотя вы можете продать его обратно в сеть через Smart Export Guarantee (SEG). С батареей электричество, которое вы не используете, будет накапливаться в батарее, готовой к использованию вечером, когда ваши солнечные панели не вырабатывают.
Накопитель на солнечной батарее может позволить вам сократить свои счета за электроэнергию более чем на 30% в дополнение к любой экономии, которую вы получаете за счет выработки собственной электроэнергии с помощью солнечных батарей. Это экономия, которую нельзя нюхать!

Как работают солнечные батареи?

Солнечные панели могут вырабатывать электричество только при наличии солнечного света. Таким образом, это создает очевидную проблему, когда темно, а вам все еще нужна энергия для вашего дома.
В этом случае вам обычно нужно покупать электроэнергию у поставщиков энергии. Однако при использовании аккумуляторной системы хранения этой проблемы можно избежать.
Когда ваши солнечные панели вырабатывают электроэнергию, которую вам не нужно использовать сразу, батарея преобразует это электричество постоянного тока в мощность переменного тока и хранит ее, готовую к использованию позже.По сути, ваши солнечные панели заряжают аккумулятор, когда вам не нужно использовать энергию, которую они производят.
Когда стемнеет и ваши солнечные панели не производят электричество, ваша система будет потреблять энергию, накопленную вами ранее, из батареи для использования вами. Это означает, что будут времена, когда ваш дом будет полностью независимым, он вообще не будет полагаться на National Grid и, следовательно, не будет платить ни копейки. Вот быстрое и простое объяснение того, как работает аккумуляторная система хранения SolaX X-Hybrid, которую Forever Green Energy может установить для вас:

Летом вы можете обнаружить, что ваша батарея полностью заряжена.В этом случае вы можете отправить любую избыточную электроэнергию, вырабатываемую вашей солнечной панелью, обратно в сеть и получить за это оплату через SEG. Когда ваша батарея разряжена, вы будете использовать электричество из сети.
Пока у вас есть солнечные панели и аккумуляторная система, которые работают в идеальной гармонии, этот цикл будет продолжаться многие годы, и вам не нужно будет обращать на него внимание.

Преимущества хранения солнечных батарей

Люди все время выбирают солнечную батарею вместе со своими солнечными панелями, а те, кто не установил ее вместе с панелями, модернизируют их. На это есть серьезная причина; наличие солнечных батарей в вашем доме дает множество преимуществ:

1. Используйте больше электроэнергии, которую вы уже производите

Вы получите максимальную выгоду от своих солнечных панелей, используя 100% электроэнергии, которую они производят, вместо того, чтобы отправлять его обратно в сетку. Энергия, которую вы не используете в течение дня, будет храниться в аккумуляторе, готовом к использованию в нерабочие часы. Если ваша потребность в электроэнергии не превышает запаса, который имеет батарея, вы можете круглосуточно использовать возобновляемые источники энергии.

2. Уменьшите свои счета за электроэнергию

Вы значительно снизите свои затраты на электроэнергию, установив солнечную батарею. Если вы работаете днем, вы будете использовать большую часть электроэнергии по вечерам, когда вернетесь домой. Но в настоящее время ваши солнечные панели не будут вырабатывать электричество, поэтому, если у вас нет батареи, вы будете полагаться на сеть, чтобы обеспечить вас энергией.
Благодаря аккумулятору вы будете заряжать аккумулятор в непиковые часы и разряжать его в часы пик, что означает, что вы не будете платить за электроэнергию своей энергетической компанией.
Плюс, вводятся повременные тарифы на электроэнергию. Это означает, что вы можете запасать электроэнергию, пока она дешевая, обычно на ночь, чтобы использовать ее в часы пик. Следите за поставщиками энергии, поскольку они начинают предлагать эти тарифы — в настоящее время Octopus Energy — единственная, кто их предлагает.

3. Зарабатывайте дополнительные деньги на своей энергетической компании

Если ваша энергетическая компания разрешает чистые измерения, вы можете зарабатывать деньги, продавая энергию, хранящуюся в вашей солнечной батарее, обратно в сеть, когда цены на электроэнергию высоки.Если вам самому не нужно электричество, это отличный способ заработать немного денег.
Вы также можете заработать дополнительные деньги, разрешив определенным фирмам использовать вашу батарею для хранения избыточной электроэнергии из сети.
Это два прибыльных варианта, но убедитесь, что вы взвесили, лучше ли вам хранить и использовать собственное электричество, прежде чем продавать его каким-либо энергетическим компаниям.

4. Будьте независимы от электросети и уменьшите выбросы углекислого газа

Положите конец своей зависимости от национальной электросети и станьте на 100% энергонезависимыми с аккумуляторной системой хранения.С солнечными батареями и батареями вы можете сократить выбросы углекислого газа на 1,6 тонны углекислого газа, но, возможно, и намного больше.

Когда мне следует устанавливать солнечную батарею?

Кажется очевидным выбор использовать аккумулятор, если у вас уже есть солнечные батареи. К счастью, если у вас уже есть солнечные батареи, довольно легко добавить батарею к вашей установке.
Тем не менее, идеально установить солнечную батарею одновременно с вашими солнечными панелями, потому что вы получите лучшую цену — в Forever Green Energy мы предоставим вам конкурентоспособное предложение для установки солнечных панелей и батареи по адресу в то же время.

Какую систему хранения на солнечных батареях выбрать?

Поскольку все больше и больше компаний производят солнечные батареи, у вас есть достаточно широкий выбор и гибкость в отношении цен и системы, которую вы выбираете.
У нас есть два лучших выбора для солнечных батарей — Tesla Powerwall и SolaX Triple Power. Доступны и другие варианты, но мы думаем, что это два надежных варианта. Вот краткий обзор их сравнения:

Тип солнечной батареи	Размер (см)	Вес (кг)	Емкость (кВтч)	Гарантия (лет)	Основные характеристики
SolaX Triple Power	33 x 45 x 11	26 или 44	5.8, но с возможностью масштабирования до 23,2	10	Контролируйте свою систему с помощью телефона и решайте, какие устройства использовать для питания
Tesla Powerwall	74 x 111 x 14	125	13,5	10	Монитор система с использованием приложения Tesla

Если вы хотите узнать цену на новую солнечную батарею или полную установку солнечных панелей с системой хранения, мы можем помочь. Введите свои данные ниже, и мы свяжемся с вами в течение 24 часов, но обычно гораздо раньше.

Как работают солнечные батареи?

Солнечная батарея — это батарея, которая накапливает энергию солнечной фотоэлектрической системы. Панели системы поглощают энергию солнца и преобразуют ее в электричество, которое затем проходит через инвертор и используется в вашем доме. Батарея — это дополнительный компонент, который может позволить вам накапливать энергию, вырабатываемую панелями, и использовать ее позже, например, вечером, когда панели больше не производят энергию.

Если у вас нет автономной системы, ваша солнечная фотоэлектрическая система подключена к электросети, что позволяет вашему дому продолжать получать электроэнергию, если ваши панели не производят достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей в энергии.Когда производство вашей системы превышает потребление энергии, избыточная энергия отправляется обратно в сеть, это процесс, называемый «нетто-учет». Когда это произойдет, вы получите кредит на ваш следующий счет за электроэнергию, который уменьшит вашу сумму платежа.

Но для тех, кто отключен от сети или предпочитает хранить избыточную энергию самостоятельно, а не отправлять ее обратно в сеть, солнечные батареи могут стать отличным дополнением к их солнечной фотоэлектрической системе.

Как работает солнечная батарея?

Как упоминалось ранее, избыточная энергия вашей солнечной фотоэлектрической системы откладывается в батарее.Это означает, что излишки энергии могут храниться в нем и могут быть легко использованы вами на месте, когда ваши солнечные батареи не вырабатывают достаточно электроэнергии.

При выборе типа батареи для хранения энергии учитывайте следующее:

1. Срок службы батареи и гарантия
2. Мощность
3. Глубина разряда (DoD)

Срок службы батареи обычно составляет от пяти до 15 лет, хотя ожидается, что он значительно увеличится, чтобы не отставать от роста солнечных панелей с годами. Гарантия на батареи обычно указывается в годах или циклах, например, sonnenBatterie имеет гарантию 10 лет или 10 000 циклов (в зависимости от того, что наступит раньше).

Емкость относится к общему количеству электричества, которое может сохранить батарея. Солнечные батареи обычно штабелируются, то есть вы можете иметь дома несколько аккумуляторных батарей для увеличения емкости.

DoD измеряет степень использования батареи по отношению к ее общей емкости.Если батарея имеет 100% DoD, это означает, что вы можете использовать полную емкость аккумулятора (например, 2,5 кВтч) для питания вашего дома. Если батарея имеет степень разряда 94%, это означает, что вы можете использовать до 94% емкости батареи (например, для батареи 2,5 кВт-ч вы можете использовать до 2,35 кВт-ч, прежде чем потребуется повторная зарядка батареи).

Общие типы солнечных батарей

1. Литий-ионный

Для обеспечения максимального срока службы и защиты от повреждений лучшим выбором для домашнего аккумулятора будет литий-ионный аккумулятор.Большинство новых домашних аккумуляторов используют эту технологию, так как они имеют более длительный срок службы и более высокую степень повреждения. Литий-ионные аккумуляторы также более компактны, хотя и дороже свинцово-кислотных аккумуляторов. Примеры литий-ионных батарей включают sonnenBatterie, LG Chem Resu и Tesla Powerwall.

2. Свинцово-кислотный

Свинцово-кислотные батареи используются в течение десятилетий и являются одними из самых дешевых вариантов домашнего накопления энергии для автономных энергосистем.Недостатком покупки этого типа технологий является то, что они устаревают и имеют более низкую степень разряда по сравнению с другими типами батарей.

Преимущества хранения батарей

Аккумуляторная батарея позволяет вам стать более энергонезависимыми. Батареи максимально увеличивают потребление солнечной энергии, уменьшая количество электроэнергии, которую вам нужно покупать из сети. Они также позволяют вашему дому продолжать использовать солнечную энергию в вечернее время, сохраняя избыточную солнечную энергию, производимую в течение дня, чтобы ее можно было использовать, когда она вам нужна.

В более крупном масштабе батареи могут помочь сбалансировать краткосрочные колебания мощности, управлять пиковым потреблением и действовать в качестве резервного для предотвращения или восстановления после отключения электроэнергии, затрагивающего всю сеть. Установка решений для хранения энергии также влияет на предложение и спрос на возобновляемые источники энергии. Более чистые источники энергии могут быть легче интегрированы в экосистему электричества, когда будут разработаны решения по хранению энергии, и они могут дать нам больше гибкости в производстве и использовании электроэнергии.

Солнечная батарея не обязательно подходит для работы со всеми солнечными фотоэлектрическими системами.Во-первых, вам необходимо убедиться, что ваша система совместима с добавленной к ней батареей, и если вы хотите добавить батарею, чтобы еще больше снизить счета за электроэнергию, вам необходимо убедиться, что ваша система вырабатывает достаточно избыточной энергии для зарядки аккумулятор после того, как он обеспечит текущую ежедневную потребность в энергии в ваш дом. В противном случае вам может потребоваться увеличить мощность солнечных панелей, чтобы обеспечить необходимую избыточную энергию.

Если вам нужна дополнительная информация о том, подходит ли аккумулятор для вашей ситуации, свяжитесь с нами сегодня.

Solar Academy Урок 1: Как работают системы хранения солнечной энергии

Солнечная система, работающая вместе с батареями, может предложить владельцу системы гораздо больше функциональных возможностей, чем солнечная система, работающая без такой дополнительной энергии. Система с батареями может полностью обеспечивать электроэнергией средний дом в течение нескольких часов, если этот дом подключен к электросети. В случае отключения электроэнергии батареи могут круглосуточно обеспечивать питание выбранных цепей в доме, поскольку днем ​​они заряжаются от солнечных батарей.Магия всей этой дополнительной функциональности осуществляется инвертором системы. В этой статье будут рассмотрены функции, предлагаемые инверторами, работающими с домашними батареями LG Chem RESU 400 Volt.

Обзор работы систем хранения солнечной энергии.

Солнечная система, привязанная к сети, обычно предназначена для производства такой же или большей энергии, как требуется дому. Без батарей вся энергия, не используемая в доме, когда светит солнце, отправляется в сеть. С домашними батареями часть энергии, которая была бы отправлена ​​в сеть, улавливается и сохраняется для дальнейшего использования.Эту накопленную мощность можно затем использовать для электроснабжения дома, когда электросеть недоступна или является дорогостоящей.

Четыре основные части системы хранения солнечной энергии

Система накопления солнечной энергии состоит из четырех основных частей:

1. Панели солнечных батарей — Обеспечивают электричеством систему с достаточным количеством солнечного света.
2. Контроллеры заряда солнечных батарей — Управляют мощностью, поступающей в батареи, и предотвращают обратный ток, который истощает батареи, когда солнце не светит.
3. Инвертор — Преобразует мощность постоянного тока от солнечных панелей или батарей в мощность переменного тока для дома или электросети.
4. Батареи — Сохраняет энергию постоянного тока от солнечных панелей для последующего использования в домашних условиях.

Разбивка того, как каждая часть системы работает в течение дня

Контроллер заряда будет заряжать аккумуляторы, когда их достаточно для зарядки. Любая дополнительная мощность, произведенная солнечными панелями, будет отправлена ​​на инвертор.Когда батареи полностью заряжены, контроллер заряда отключит заряд, идущий к батареям, за исключением небольшого плавающего заряда, предназначенного для поддержания полного заряда батарей.

Контроллер заряда и АКБ

При достаточном количестве солнечного света солнечные панели обеспечивают электричеством систему. Электроэнергия, подаваемая на солнечные контроллеры заряда от солнечных панелей, будет использоваться для подзарядки батарей. Величина напряжения, известная как номинальное напряжение, необходимое для зарядки аккумуляторов, увеличивается по мере заряда аккумуляторов.В результате контроллер заряда будет увеличивать свое выходное напряжение по мере повышения уровня заряда аккумуляторов. Когда аккумуляторы полностью заряжены, контроллер заряда поддерживает непрерывный заряд, чтобы аккумуляторы оставались полностью заряженными.

Когда солнце не светит, контроллер заряда блокирует ток от батарей к солнечным панелям. Это предотвращает разряд батарей в солнечные панели.

Процесс зарядки аккумулятора

Для простоты представьте, что мы заряжаем 12-вольтовый аккумулятор.12-вольтовая солнечная панель используется для зарядки 12-вольтовой батареи. Но эта солнечная панель на самом деле будет иметь выходное напряжение, близкое к 18 В (максимальное напряжение) [мощность], когда есть нагрузка, представленная батареями. Это связано с тем, что батареям требуется источник более высокого напряжения, чтобы принимать заряд. Если бы контроллер заряда подавал только номинальный заряд аккумулятора, аккумулятор не заряжался.

Инвертор, домашний счетчик и сеть

Электроэнергия, которая не используется для зарядки аккумуляторов, передается на инвертор.Инвертор преобразует мощность постоянного тока от солнечных панелей или батарей в мощность переменного тока. Электроэнергия, потребляемая солнечными панелями, будет либо потребляться в доме, либо отправляться в сеть.

Если количество электроэнергии, производимой системой, меньше количества электроэнергии, необходимой дому, то часть или вся мощность, производимая системой, будет использоваться в доме. Счетчик дома будет вращаться вперед, и коммунальная компания будет платить домовладельцу за использованную электроэнергию.

Если количество энергии, производимой системой, превышает количество энергии, используемой в доме и для зарядки аккумуляторов, то избыточная мощность отправляется в сеть.

Разбивка того, как работает система ночью

Когда солнце садится, система может потреблять энергию от батарей, если система настроена для этого. Это часто имеет место, если в доме выставляется счет за электроэнергию с использованием биллинга по времени использования (TOU). В Калифорнии все три основных коммунальных предприятия взимают максимальные ставки TOU с 16:00 до 21:00. Домашние аккумуляторы имеют размер (емкость заряда), чтобы обеспечить полное питание дома в течение 6 часов. На следующий день аккумуляторы заряжаются от солнечных батарей.

Контроллер заряда и аккумуляторы

Днем, когда выходная мощность солнечных панелей снижается, контроллер заряда изолирует батарею от солнечных панелей, чтобы предотвратить разряд батарей в панели. Если требуется плавающий заряд, он будет поступать от электросети.

Электропитание дома от батареек

При желании контроллер заряда подаст питание в дом от аккумуляторов. Батареи будут обеспечивать непрерывное питание до номинального уровня разряда или до тех пор, пока они не будут отключены контроллером заряда.Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку, контроллер заряда отключит батареи, если они достигнут максимальной глубины разряда. Большинство литий-ионных батарей достигают этого уровня, когда напряжение, создаваемое элементами батареи, падает до 3,0 В на элемент. Если заряд аккумуляторов израсходован, дом автоматически переключается на электросеть.

Как работает система накопления солнечной энергии при отключениях электроэнергии

При отключении электроэнергии система изолируется от сети, чтобы предотвратить электрический разряд в сеть в то время, когда линии электропередач могут находиться на ремонте или повреждены. В течение дня солнечные батареи будут заряжать батареи. Во время зарядки аккумуляторов инвертор системы имеет специальную схему, которая позволяет потреблять энергию от солнечных панелей для питания выбранных цепей. Доступной мощности обычно недостаточно для полного питания дома.

Доступная мощность зависит от инвертора

Количество энергии, доступной от системы хранения солнечной энергии, зависит от типа используемого инвертора. Высококачественные инверторы подключаются непосредственно к домашним цепям, которые предназначены для получения питания во время отключений электроэнергии.Некоторые инверторы малой мощности просто предлагают розетки, к которым вы можете подключить удлинитель.

Как рассчитать размер батарей в системе хранения солнечной энергии

Как правило, лучше иметь аккумулятор большей емкости, чем необходимо для удовлетворения домашних потребностей в электроэнергии. Чем быстрее вы разряжаете батареи, тем быстрее они изнашиваются. Если у вас достаточно емкости батареи, так что при регулярном использовании батарея разряжается только на 30-50% емкости батареи, это помогает продлить срок службы батареи и дает домовладельцу запас питания на случай чрезвычайной ситуации, если он ему понадобится.

Батареи в Freedom Forever

Freedom несет в себе Tesla Powerwall. Систему Powerwall можно «сложить», чтобы обеспечить столько емкости аккумулятора, сколько вам нужно. Вы можете установить достаточно мощности, чтобы полностью автономно работать с системой Powerwall. Каждая батарея, которую вы добавляете в свою систему Powerwall, добавляет 13,5 киловатт-часов емкости.

Freedom Forever также имеет аккумулятор LG Chem Cell. Версия LG Chem Cell, доступная в США, — 9.РЭСУ 10Н мощностью 8 киловатт-часов (полезная мощность — 9,3 киловатт-часа). Он имеет емкость 108 ампер-часов и рассчитан на 400 вольт. Две батареи RESU-10H могут быть объединены в сумме 19,6 киловатт-часов. Батарея способна непрерывно выдавать 5 киловатт или 3,5 киловатт.

Какая требуется емкость аккумулятора?

Чтобы узнать, на сколько хватит заряда аккумулятора, вам нужно знать, сколько энергии требуется от аккумулятора в доме. Для подключенной к сети системы вы можете использовать счет за электроэнергию клиента, чтобы оценить его потребности в электроэнергии.Если вам нужно питать дом от батареи во время высокой пиковой нагрузки, вы должны оценить необходимую емкость батареи на основе их почасового потребления энергии (если доступно), указанного в их счетах за коммунальные услуги.

План для глубины разгрузки 50%

Глубина разряда — это количество потребляемой емкости аккумулятора по отношению к общей емкости аккумулятора до того, как эта батарея будет заряжена. Система, рассчитанная на использование аккумуляторов до 50% глубины их разряда, помогает обеспечить длительный срок службы аккумуляторов и предоставляет покупателю подушку питания, если ему потребуется дополнительная мощность.Например:

Использование электричества с 16:00 до 21:00

• 16:00 — 17:00 = 1 кВтч
• 17:00 — 18:00 = 0,5 кВтч
• 6:00 — 19:00 = 3 кВтч
• 19:00 — 20:00 = 2 кВтч
• 8:00 — 21:00 = 1 кВтч

Общая потребность = 7,5 кВтч

Таким образом, идеальный размер батареи для этого примера будет 15 кВтч. Это оставит заказчику резервный резерв 7,5 кВтч. Большинство клиентов не будут использовать столько энергии, как показано в приведенном выше примере.Таким образом, одна камера LG Chem Cell RESU 10H в большинстве случаев обеспечит достаточную емкость.

Мощность, доступная во время отключения электроэнергии, зависит от инвертора системы.

Мощность, доступная от системы во время отключения электроэнергии, зависит от инвертора. Для LG Chem Cell RESU 10H доступно несколько различных инверторов. Вам нужно будет выяснить, какие цепи домовладелец хочет запитать во время отключения электроэнергии, и подобрать инвертор, который вы будете использовать в системе, в соответствии с их потребностями.

Импульсная мощность

Для таких устройств, как холодильники и кондиционеры, требуется скачок напряжения при запуске. Количество скачков напряжения, которое система может выдать при отключении электроэнергии, зависит от инвертора. Таким образом, вы должны оценить бытовые приборы, которые заказчик хочет включить в случае отключения электроэнергии, и выбрать инвертор, который сможет поставить.

Гибридные инверторы, которые работают с LG Chem Cell RESU 10H

Гибридный инвертор объединяет инвертор и контроллер заряда в одно устройство.Для сетевых систем хранения солнечной энергии гибридные инверторы могут быть идеальным решением.

Инвертор	Длительный кВт	Импульсный кВт	Резервный кВт
Solax Hybrid 48 В	3-5	5	Sup	5	5	3,2
Goodwe SE	4.2 — 5,4	6,8	3,6 — 4,6

Системы хранения солнечной энергии могут удовлетворить потребность в энергетической надежности

Запланированные и внеплановые отключения электроэнергии, а также высокие расценки на электроэнергию в пиковое время создают неопределенное будущее энергетики. Но правильно подобранная система хранения солнечной энергии может устранить эту неуверенность в энергетическом будущем клиента. Понимание того, как работают эти системы и как их определять, важно, если вы хотите эффективно удовлетворять потребности своих клиентов в энергии сейчас и в будущем.

Хотите перейти на солнечную батарею с батареями или модернизировать существующую систему? Позвоните нам по телефону 888-557-6431 или нажмите ниже, чтобы начать работу

Заявление об ограничении ответственности

Не все дома и солнечные системы одинаковы. Обратитесь к своему независимому официальному дилеру, который поможет найти лучшее солнечное решение для ваших конкретных обстоятельств.

Цифры, упомянутые выше, предназначены только для иллюстративных целей и не являются исчерпывающими.

Как аккумуляторные системы хранения энергии работают с солнечной батареей

Солнечная энергия стала более доступной, доступной и популярной в США, чем когда-либо прежде.В SUNation Solar Systems мы всегда ищем новые инновационные идеи и технологии, которые могут помочь нам решить проблемы наших клиентов. Аккумуляторная батарея — одна из таких технологий.

Что такое аккумуляторные системы хранения энергии?

Аккумуляторные системы хранения энергии — это аккумуляторные системы, которые накапливают энергию солнечной системы и обеспечивают ее домом или бизнесом. Благодаря передовым технологиям аккумуляторные системы хранения энергии накапливают излишки энергии, производимые солнечными панелями, обеспечивают автономное питание вашего дома или бизнеса и при необходимости обеспечивают аварийное резервное питание.

Как они работают?

Аккумуляторные системы хранения энергии работают путем преобразования энергии постоянного тока, вырабатываемой солнечными панелями, и сохранения ее в качестве энергии переменного тока для дальнейшего использования. Чем выше емкость вашего аккумулятора, тем большую солнечную систему он может заряжать.

В конечном итоге солнечные батареи выполняют следующие функции:

1. Заряд. В дневное время аккумуляторная система заряжается за счет чистой электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями.
2. Оптимизировать. Intelligent Battery Software использует алгоритмы для координации производства солнечной энергии, истории использования, структуры тарифов на коммунальные услуги и погодных условий для оптимизации использования накопленной энергии.
3. Разряд. Энергия разряжается из аккумуляторной системы хранения во время интенсивного использования, что снижает или устраняет дорогостоящие сборы.

Когда вы устанавливаете солнечную батарею как часть вашей системы солнечных панелей, вы можете хранить излишки солнечной электроэнергии вместо того, чтобы отправлять ее обратно в сеть.Если солнечные панели производят больше электроэнергии, чем используется или требуется, избыточная энергия идет на зарядку аккумулятора. Электричество вернется в сеть только тогда, когда ваша батарея полностью заряжена, а электричество будет потребляться из сети только тогда, когда батарея разрядится.

Каков срок службы солнечных батарей?

Общий срок службы солнечной батареи составляет от 5 до 15 лет. Однако правильное обслуживание также может существенно повлиять на срок службы вашей солнечной батареи.Солнечные батареи значительно зависят от температуры, поэтому защита батареи от экстремальных температур может продлить срок ее службы.

Какие бывают типы солнечных батарей?

Батареи, используемые в бытовых накопителях энергии, обычно имеют один из следующих химических составов: свинцово-кислотный или ионно-литиевый. Литий-ионные батареи часто считаются лучшим вариантом для системы солнечных батарей, хотя другие типы батарей могут быть более доступными.

1. Свинцово-кислотные батареи имеют относительно короткий срок службы и меньшую глубину разряда (DoD) *, чем батареи других типов, и они также являются одним из наименее дорогих вариантов, имеющихся в настоящее время на рынке. Для домовладельцев, которые хотят отказаться от электросети и хотят установить много аккумуляторов энергии, свинцово-кислотная может быть хорошим вариантом.
2. Литий-ионные аккумуляторы легче и компактнее свинцово-кислотных аккумуляторов. По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами они также имеют более высокий уровень DoD и более длительный срок службы.Однако литий-ионные батареи дороже своих свинцово-кислотных аналогов.

* DoD указывает процент разряженной батареи по отношению к общей емкости батареи. Например, если у вас есть Tesla Powerwall, который вмещает 13,5 киловатт-часов (кВт-ч) электроэнергии, а вы разряжаете 13 кВт-ч, DoD составляет примерно 96 процентов. Чем чаще батарея заряжается и разряжается, тем короче ее срок службы. Многие производители аккумуляторов указывают максимальную рекомендуемую степень разряда для оптимальной производительности.

Tesla Powerwall и аккумуляторная батарея

Tesla Powerwall — это солнечная аккумуляторная батарея, которая позволяет поддерживать постоянное электроснабжение днем ​​и ночью. В обычный день Powerwall удовлетворит все потребности вашего дома в энергии. Дом с автономным питанием сочетает солнечную энергию и Powerwall для независимого питания. Powerwall интегрируется с вашей солнечной системой для хранения избыточной энергии, производимой в течение дня, и делает ее доступной только тогда, когда она вам нужна. Powerwall не только защищен от атмосферных воздействий, но и является полностью автоматизированной системой, не требующей обслуживания.

Лучше всего то, что Powerwall может обнаруживать перебои в подаче электроэнергии, отключаться от сети и автоматически становиться основным источником энергии в вашем доме. Powerwall может предложить вашему дому бесперебойное резервное питание за доли секунды; Ваши светильники и приборы будут продолжать работать без перебоев. Без Powerwall солнечная энергия отключится во время отключения электроэнергии. Благодаря приложению Tesla у вас будет полная видимость вашего дома с автономным питанием.

Чем может помочь SUNation?

Рассматривая варианты накопления и солнечной энергии, вы, вероятно, столкнетесь со множеством сложных спецификаций продукта.Наиболее важные параметры, которые следует использовать при оценке, — это емкость и номинальная мощность аккумулятора, степень защиты, эффективность приема-передачи, гарантия и производитель. В SUNation Solar Systems наша команда экспертов по солнечным панелям может помочь вам выбрать лучшую систему для вашего дома или бизнеса. Позвоните нам сегодня по телефону (631) 750-9454 или свяжитесь с нами через Интернет для получения дополнительной информации о системах хранения аккумуляторов.

Solar-Plus-Storage 101 | Министерство энергетики

Размещение фотоэлектрической системы и системы хранения в одном месте, известное как совместное размещение, позволяет двум системам совместно использовать некоторые аппаратные компоненты, что может снизить затраты.Совместное размещение может также снизить затраты, связанные с подготовкой площадки, приобретением земли, трудозатратами на установку, выдачей разрешений, подключением, а также накладными расходами и прибылью застройщика.

Когда фотоэлектрические элементы и аккумуляторные батареи расположены вместе, они могут быть подключены по схеме со связью по постоянному току или по переменному току. Постоянный ток или постоянный ток — это то, что батареи используют для хранения энергии и как фотоэлектрические панели вырабатывают электричество. Переменный ток или переменный ток — это то, что используют электросети и приборы. Системе с подключением по постоянному току требуется двунаправленный инвертор для подключения аккумуляторной батареи непосредственно к фотоэлектрической матрице, в то время как системе со связью по переменному току требуется двунаправленный инвертор и инвертор PV.На выбор системы влияют различные факторы, и владелец решает, какая из них будет работать лучше всего.

При выборе между постоянным и переменным током необходимо учитывать технические факторы, влияющие на производительность системы, а также затраты. Стоимость совместно размещенной системы с соединением по постоянному току на 8% ниже, чем стоимость системы с фотоэлектрической системой и хранилищем, расположенными отдельно, а стоимость совместно размещенной системы с соединением по переменному току ниже на 7%. Новую модель затрат NREL можно использовать для оценки затрат на солнечные системы плюс накопительные системы в масштабах коммунального предприятия и помочь направить будущие исследования и разработки для снижения затрат.

Куда все это идет?

По мере того, как солнечная энергия становится более дешевой и более широко используемой, рыночный потенциал устройств хранения энергии растет. Задача состоит в том, чтобы сделать хранилище доступным с более дешевыми батареями, улучшив при этом методы управления и интеграции. Цель, конечно же, состоит в том, чтобы убедиться, что электрическая сеть США может использовать достаточно энергии для размещения всех в часы пик по доступной цене, обеспечивая надежность сети.

Узнайте больше об исследованиях солнечной энергии в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии.

Как работает технология солнечных батарей?

Возобновляемая энергия по праву набирает популярность. Согласно данным Министерства бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS), на биоэнергетику, ветровую, солнечную и гидроэнергетику приходилось 27,5% всей энергии, поставляемой в Великобританию в 2018 году, по сравнению с 23,5% в 2017 году.

Ассоциация торговли солнечными батареями также сообщает, что в Великобритании в настоящее время насчитывается более 1 миллиона домов на солнечной энергии, включая солнечную и солнечную энергию.Статистические данные Министерства энергетики и изменения климата (DECC) показывают, что в настоящее время в Великобритании 800 000 домов оснащены фотоэлектрическими панелями.

Если вы планируете установить солнечную батарею дома или в своем коммерческом помещении, очень важно хорошо поработать. Вот почему в этом посте мы отвечаем на вопросы о технологии солнечных батарей, чтобы вы понимали, как солнечные батареи работают в сочетании с солнечными панелями и государственными стимулами для экспорта энергии в сеть.

Для чего используются солнечные батареи?

Солнечные батареи используются для хранения энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями.Сохраненную мощность можно использовать, когда панели работают с недостаточной мощностью, например, в пасмурные дни, когда они работают на уровне ниже 25%, или когда они вообще не вырабатывают электричество, например, в ночное время.

Подумайте об этом в контексте обычного буднего дня. Представьте, что сегодня солнечный день, и вы на работе с 9:00 до 17:00. Поскольку вы находитесь в офисе, вас нет дома в 12 часов дня, когда солнце наиболее ярко и ваши фотоэлектрические панели наиболее эффективны. Следовательно, вы не можете сразу использовать эту солнечную энергию.

Солнечная батарея сохраняет эту энергию, созданную в часы пик, на потом. Это означает, что у вас будет возобновляемая энергия для использования, когда вы вернетесь домой днем, и вы сможете пользоваться бытовой техникой как обычно. По сути, аккумуляторные батареи означают, что вы почти всегда можете полагаться на возобновляемые источники энергии.

Как солнечная энергия сохраняется в батареях?

Солнечная энергия накапливается в солнечных батареях в виде электричества постоянного тока (DC) после того, как она вырабатывается солнечными батареями с помощью фотоэлектрических панелей.Встроенный преобразователь затем превращает электричество постоянного тока в электричество переменного тока (AC), которое используется для питания устройств и приборов.

Как долго прослужит полностью заряженная солнечная батарея?

Это зависит от модели аккумулятора и от того, для чего вы используете питание. Но во многих случаях солнечные батареи генерируют от 10 до 12 часов энергии, чего достаточно для использования зимними ночами или в пасмурные дни, когда фотоэлектрические панели не работают на полную мощность.

Среднее домашнее хозяйство в Великобритании потребляет от 13 до 14 кВтч электроэнергии в день (5000 кВтч в год), в основном утром и вечером.Диапазон солнечных батарей по емкости; от 1,2 кВтч до 16 кВтч, поэтому рассчитайте потребление энергии в вашем доме или спросите эксперта по энергетике для оценки и совета.

Как показывает опыт, чем больше бытовых приборов вы используете, тем больше вы хотите, чтобы емкость вашей солнечной батареи была. Ваше решение также будет зависеть от стоимости батареи, поскольку доступно множество различных ценовых вариантов, а это означает, что батарея будет соответствовать вашим требованиям.

Гарантии доступны, но они различаются.Некоторые производители гарантируют неограниченную плату, а некоторые предлагают определенное количество зарядов, будь то три или десять тысяч. Некоторые производители предлагают гарантированный диапазон мощности — часто от 7200 до 80 000 кВтч — с течением времени.

Помимо емкости важен и состав солнечной батареи. Свинцово-кислотный, хотя и более дешевый вариант, не работает так долго, как ион лития. Литий-ионный теперь считается наиболее популярным материалом из-за его срока службы. Батареи с соленым электролитом доступны, но остаются относительно непроверенными.

Как солнечные батареи попадают в сеть?

Солнечные батареи имеют двойное назначение, если вы подключены к сети. Во-первых, возможность экспортировать неиспользованную электроэнергию в сеть, когда она вам не нужна. Во-вторых, возможность импортировать электроэнергию в вашу собственность из самой сети, когда комбинация ваших фотоэлектрических панелей и солнечной батареи не вырабатывает достаточно электроэнергии.

Возможно, вы слышали о зеленом тарифе (FiT), в соответствии с которым малым производителям возобновляемой энергии, таким как дома или малые предприятия, платили за экологически чистую электроэнергию, экспортируемую в сеть.Однако сейчас FiT завершил свою работу с новой системой, которая должна быть внедрена в 2019 году по результатам уже закрытых консультаций: будущее для малой низкоуглеродной генерации.

Можно ли использовать солнечную батарею для отключения от сети?

Да. Хотя отдельных фотоэлектрических панелей недостаточно. Это потому, что пасмурные дни (а в Великобритании их много!) Не всегда могут дать вам достаточно солнечного света, чтобы превратиться в энергию. Однако солнечная батарея может помочь вам накапливать достаточно энергии, чтобы полностью отключиться от сети.Хотя насколько это возможно, зависит как от вашего домашнего потребления энергии, так и от модели солнечной батареи, которую вы выберете.