Как работает солнечная батарея: Солнечные батареи: все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Принцип работы солнечной батареи для дома: устройство, схема, эффективность

Содержание

Как устроены и работают солнечные батареи

Солнечная энергетика становится все более популярной во всем мире. Вместе с коллегами из специализированного портала Elektrik мы разбирались, как устроена солнечная батарея, из чего она состоит и куда отправляется получаемая энергия.

В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (в научной литературе они называются фотоэлектрическими панелями).

Дорогостоящее оборудование со временем компенсируется возможностью получать бесплатную электроэнергию. Важно, что солнечные батареи – это экологически чистый источник энергии. За последние годы цены на фотоэлектрические панели упали в десятки раз и они продолжают снижаться, что говорит о больших перспективах при их использовании.

В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), аккумулятора с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный.

Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей), которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую.

Большинство солнечных элементов производят из кремния, который имеет довольно высокую стоимость. Этот факт определят высокую стоимость электрической энергии, которая получается при использовании солнечных батарей.

Распространены два вида фотоэлектрических преобразователей: сделанные из монокристаллического и поликристаллического кремния. Они отличаются технологией производства. Первые имеют кпд до 17,5%, а вторые – 15%.

Наиболее важным техническим параметром солнечной батареи, которая оказывает основное влияние на экономичность всей установки, является ее полезная мощность. Она определяется напряжением и выходным током. Эти параметры зависят от интенсивности солнечного света, попадающего на батарею.

Электродвижущая сила отдельных солнечных элементов не зависит от их площади и снижается при нагревании батареи солнцем, примерно на 0,4% на 1 гр. С. Выходной ток зависит от интенсивности солнечного излучения и размера солнечных элементов. Чем ярче солнечный свет, тем больший ток генерируется солнечными элементами. Зарядный ток и отдаваемая мощность в пасмурную погоду резко снижается. Это происходит за счет уменьшения отдаваемой батареей тока.

Если освещенная солнцем батарея замкнута на какую либо нагрузку с сопротивлением Rн, то в цепи появляется электрический ток I, величина которого определяется качеством фотоэлектрического преобразователя, интенсивностью освещения и сопротивлением нагрузки. Мощность Pн, которая выделяется в нагрузке определяется произведением Pн = IнUн, где Uн напряжение на зажимах батареи.

Наибольшая мощность выделяется в нагрузке при некотором оптимальном ее сопротивлении Rопт, которое соответствует наибольшему коэффициенту полезного действия (кпд) преобразования световой энергии в электрическую. Для каждого преобразователя имеется свое значение Rопт, которая зависит от качества, размера рабочей поверхности и степени освещенности.

Солнечная батарея состоит из отдельных солнечных элементов, которые соединяются последовательно и параллельно для того, чтобы увеличить выходные параметры (ток, напряжение и мощность). При последовательном соединении элементов увеличивается выходное напряжение, при параллельном – выходной ток.

Для того, чтобы увеличить и ток и напряжение комбинируют два этих способа соединения. Кроме того, при таком способе соединения выход из строя одного из солнечных элементов не приводит в выходу из строя всей цепочки, т.е. повышает надежность работы всей батареи.

Таким образом, солнечная батарея состоит из параллельно-последовательно соединенных солнечных элементов. Величина максимально возможного тока отдаваемого батареей прямо пропорциональна числу параллельно включенных, а электродвижущая сила - последовательно включенных солнечных элементов. Так, комбинируя типы соединения, собирают батарею с требуемыми параметрами.

Солнечные элементы батареи шунтируются диодами. Обычно их 4 – по одному, на каждую ¼ часть батареи. Диоды предохраняют от выхода из строя части батареи, которые по какой-то причине оказались затемненными, т. е. если в какой-то момент времени свет на них не попадает.

Батарея при этом временно генерирует на 25% меньшую выходную мощность, чем при нормальном освещении солнцем всей поверхности батареи.

При отсутствии диодов эти солнечные элементы будут перегреваться и выходить из строя, так как они на время затемнения превращаются в потребителей тока (аккумуляторы разряжаются через солнечные элементы), а при использовании диодов они шунтируются и ток через них не идет.

Получаемая электрическая энергия накапливается в аккумуляторах, а затем отдается в нагрузку. Аккумуляторы – химические источники тока. Заряд аккумулятора происходит тогда, когда к нему приложен потенциал, который больше напряжения аккумулятора.

Число последовательно и параллельно соединенных солнечных элементов должно быть таким, чтобы рабочее напряжение подводимое к аккумуляторам с учетом падения напряжения в зарядной цепи немного превышало напряжение аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи обеспечивал требуемую величину зарядного тока.

Например, для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи 12 В необходимо иметь солнечную батарею состоящую из 36 элементов.

При слабом солнечном свете заряд аккумуляторной батареи уменьшается и батарея отдает электрическую энергию электроприемнику, т.е. аккумуляторные батареи постоянно работают в режиме разряда и подзаряда.

Это процесс контролируется специальным контроллером. При циклическом заряде требуется постоянное напряжение или постоянный ток заряда.

При хорошей освещенности аккумуляторная батарея быстро заряжается до 90% своей номинальной емкости, а затем с меньшей скоростью заряда до полной емкости. Переключение на меньшую скорость заряда производится контроллером зарядного устройства.

Наиболее эффективно использование специальных аккумуляторов – гелевых (в батарее в качестве электролита применяется серная кислота) и свинцовыех батарей, которые сделанны по AGM-технологии. Этим батареям не нужны специальные условия для установки и не требуется обслуживание. Паспортный срок службы таких батарей – 10 - 12 лет при глубине разряда не более 20%. Аккумуляторные батареи никогда не должны разряжаться ниже этого значения, иначе их срок службы резко сокращается!

Аккумулятор подсоединяется к солнечной батарее через контроллер, который контролирует ее заряд. При заряде батареи на полную мощность к солнечной батареи подключается резистор, который поглощает избыточную мощность.

Для того чтобы преобразовать постоянное напряжение от аккумуляторной батареи в переменное напряжение, которой можно использовать для питания большинства электроприемников совместно с солнечной батарей можно использовать специальные устройства – инверторы.

Без использования инвертора от солнечной батареи можно питать электроприемники, работающие на постоянном напряжении, в т.ч. различную портативную технику, энергосберегающие источники света, например, те же светодиодные лампы.

Автор текста: Андрей Повный. Текст впервые опубликован на сайте Electrik.info. Перепечатано с согласия редакции.

Как работают солнечные батареи — Naked Science

Войти Регистрация Написать
  • Журнал
  • Мероприятия
  • Блоги
  • Live
  • Астрономия
  • Hi-Tech
  • Антропология
  • Палеонтология
  • Long Read
  • Видео
  • Физика
  • Химия
  • Биология
  • Интервью
  • История
  • Космонавтика
  • Медицина
  • Оружие и техника
  • Геология
  • Психология
  • С точки зрения науки
  • Sci-Fi
  • Концепты
  • Фотогалерея
  • Все статьи
  • Журнал
  • Мероприятия
  • Блоги
  • Live
  • Астрономия
  • Hi-Tech
  • Антропология
  • Палеонтология
  • Long Read
  • Видео
  • Физика
  • Химия
  • Биология
  • Интервью
  • История
  • Космонавтика
  • Медицина
  • Оружие и техника
  • Геология
  • Психология
  • С точки зрения науки
  • Sci-Fi
  • Концепты
  • Фотогалерея
  • Все статьи
  • ...
  • Искать Войти Регистрация Написать

    Как работают солнечные батареи?

    Сколько энергии мы можем получить от Солнца?

    Солнечная энергия удивительна. В среднем на каждый квадратный метр поверхности Земли поступает 164 Вт солнечной энергии (цифру мы объясним более подробно ниже). Другими словами, вы могли бы поставить действительно мощную (150 Вт) настольную лампу на каждый квадратный метр поверхности Земли и осветить всю планету энергией Солнца! Или, другими словами, если бы мы покрыли всего один процент пустыни Сахара солнечными батареями, мы могли бы генерировать достаточно электричества, чтобы питать весь мир. Это хорошо в солнечной энергии: ее очень много — гораздо больше, чем мы могли бы когда-либо использовать.

    Но есть и обратная сторона. Энергия, которую посылает Солнце, прибывает на Землю как смесь света и тепла . И то, и другое невероятно важно: свет заставляет растения расти, обеспечивая нас пищей, в то время как тепло сохраняет нас достаточно теплыми, чтобы выжить, — но мы не можем использовать ни солнечный свет, ни тепло непосредственно для управления телевизором или автомобилем. Нам нужно найти какой-то способ преобразования солнечной энергии в другие виды энергии, которые мы могли бы использовать более легко, например, электричество. И это именно то, что делают солнечные элементы.

    Основные солнечные элементы

    Чтобы узнать, как работают солнечные панели, вам нужно понять, как они сделаны. Многие солнечные панели используют кремний, один из самых распространенных элементов планеты. Но поскольку создание кристаллов кремния подходящего качества сложно и дорого, домашние солнечные системы обычно строятся из аналогичных, но менее дорогих материалов, таких как медь, индий, галлий и селенид (CIGS). Они не так эффективны, как высококачественный кремний, но все же обеспечивают достаточную мощность при разумных затратах.

    Кремний — это материал, из которого сделаны транзисторы (крошечные переключатели) в микросхемах, и солнечные элементы работают аналогичным образом. Кремний — это материал, называемый полупроводником . Некоторые материалы, особенно металлы , позволяют электричеству проходить через них очень легко; они называются проводниками. Другие материалы, такие как пластик и дерево , вообще не позволяют электричеству течь через них; они называются изоляторами. Полупроводники, такие как кремний, не являются ни проводниками, ни изоляторами: они обычно не проводят электричество, но при определенных обстоятельствах мы можем заставить их это делать.

    Солнечный элемент представляет собой сэндвич из двух разных слоев кремния, которые были специально обработаны или легированы, чтобы они могли электричеством проходить через них определенным образом. Нижний слой легирован, поэтому в нем слишком мало электронов. Он называется кремнием p-типа или положительного типа (потому что электроны заряжены отрицательно, и их в этом слое слишком мало). Верхний слой легирован противоположным образом, чтобы дать ему немного слишком много электронов. Эт

    Как работают солнечные батареи | Журнал Популярная Механика

    Солнечная батарея представляет собой устройство, которое преобразует солнечный свет в электрическую энергию, используя для этого множество объединённых в общую цепь фотоэлементов. Принцип фотоэлектрического эффекта, лежащий в основе фотоэлементов, был открыт ещё в XIX веке и используется до сих пор.

    Редакция ПМ

    Полупроводниковые фотоэлементы состоят из двух слоёв с разной проводимостью — катода (материал с лишними электронами в атомах, n-тип) и анода (материал с недостающими электронами в атомах, p-тип). Попадающие на фотоэлемент солнечные лучи из n-типа атомы «выбивают», а их улавливает p-тип. Электрическое поле заставляет атомы двигаться в определённом направлении, что позволяет получать энергию.

    Поскольку процесс этот продолжается бесконечно, вырабатывающаяся во время него энергия запасается в аккумуляторах и в дальнейшем используется для нужд человека. Таким образом солнечная батарея представляет собой экологически чистый источник возобновляемой энергии.

    Наиболее распространённым в современной промышленности фотоэлементом является фотоэлемент на основе кремния, но не в чистом виде, а с определёнными примесями. Кроме того, кремний хорошо отражает свет, что плохо для солнечной батареи, поэтому фотоэлементы покрывают антибликовым покрытием. А сами пластины батарей дополнительно защищают от внешнего воздействия.

    Солнечные батареи отличаются относительно небольшим коэффициентом полезного действия (около 10−25% и лишь немногие имеют КПД порядка 40%, но в перспективе он может вырасти до 85%), а кроме того такие панели имеют ряд существенных недостатков.

    Поскольку для работы батарей нужно солнце, их размещают там, где есть доступ к солнечным лучам, но при этом нагревание самих фотоэлементов приводит к снижению их производительности. А если какая-то часть батареи оказывается в тени, то она становится паразитной нагрузкой для всей цепи, вызывая падение выходного напряжения.

    Кроме того солнечные батареи должны быть достаточно большими по площади, чтобы вырабатывать достаточную энергию. При этом батареи абсолютно бесполезны в тёмное время суток и малоэффективны в сумерки или плохую погоду.

    Тем не менее работы по совершенствованию солнечных батарей продолжаются, но даже в нынешнем виде эти элементы используются в портативной электронике, в энергообеспечении зданий и транспортных средств, включая самолёты, а также космических аппаратов.

    Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками / Хабр

    Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно. Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.



    Исходные данные: частный дом площадью около 200 м2 подключен к электросетям. Трехфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт. В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее. Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение 6 дней подряд на период от 2 до 8 часов.

    Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

    Какие могут быть бонусы: Максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус, после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть, начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

    С чего начать?


    Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку. Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги. Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

    На фото пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены ЗА деревом – таким образом, свет на них не попадает, и они просто не работают.

    Типы солнечных электростанций


    Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности. То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моем доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

    Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счету, их всего три, но бывают вариации. Расположу, по росту стоимости каждой системы.

    Сетевая Солнечная Электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220В/380В в доме и потребляется домашними энергосистемами. Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети, солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества. Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети, работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счетчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счетчик посчитает, как потребленную, и за нее еще придется заплатить. Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

    Гибридная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанции. Состоит из 4 элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор. Основа всего – это гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергии подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритезации потребляемой энергии. В идеале, дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при ее недостатке, добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасенной в аккумуляторах. Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать. Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

    Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

    Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети. При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

    Что такое солнечный контроллер?


    Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечной электростанции, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут запросы в комментариях.

    Солнечный контроллер – это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12В. И АКБ изготавливаются кратно 12В, так уж повелось. Простые системы на 1-2 кВт мощности работают от 12В. Производительные системы на 2-3 кВт уже функционируют от 24В, а мощные системы на 4-5 кВт и более работают на 48В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

    Итак, допустим у нас есть система на 48В и солнечные панели на 36В (панель собрана кратно 3х12В). Как получить искомые 48В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой. Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передает в АКБ. Это упрощенно. Есть контроллеры, которые могут со 150-200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи и контроллер работает с худшим КПД. Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

    Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking – отслеживание точки максимальной мощности). Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT – контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно бОльшим КПД, но и стоят дороже.

    Как выбрать солнечные панели?


    На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.

    Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.

    Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

    Мой выбор солнечной электростанции


    Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

    Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

    Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.
    Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:

    1. Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно – 9 шт
    2. Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
    3. Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт

    Дополнительно, мне было предложено приобрести профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить. Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.

    Что даёт солнечная электростанция?


    Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

    Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

    Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

    Начинаю собирать


    Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня порядка 25-30 метров и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 кв.мм, так как по ним будет передаваться напряжение до 100В и ток 25-30А. Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями. Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30мм болтов, и они являются своеобразным «крючком» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

    Солнечные панели были собраны в три блока по 3 панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115В без нагрузки и снизить ток, а значит можно выбрать провода меньшего сечения. Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения – называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надежный контакт и быстрое замыкание\размыкание цепи для обслуживания.

    Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее, они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм кв. Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально – в инверторе установлены довольно емкие конденсаторы и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам. Максимальная мощность инвертора – 5000 Вт, а значит ток, который может проходить по проводу от АКБ будет составлять 100-110А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ, можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам. Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении, солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности, от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора. Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

    Всё подключено, один щелчок выключателя и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм… После этого наступает самое интересное.

    Эксплуатация гибридной солнечной электростанции


    После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.

    Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.

    Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

    1. Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
    2. При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
    3. Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

    Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.

    Заключение


    Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый Год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило. Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие цифры выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать – это приятно. Ну а когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги. В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция – это игрушка.

    «Как вырабатывается солнечная энергия?» – Яндекс.Кью

    Получение электричества из энергии солнца работает по следующему принципу:

    Солнечные панели состоят из фотоэлектрических ячеек, запакованных в общую рамку. Каждая из них сделана из полупроводникового материала, например, кремния, который чаще всего используется в солнечных батареях.

    Когда лучи падают на полупроводник, тот нагревается, частично поглощая их энергию. Приток энергии высвобождает электроны внутри полупроводника. К фотоэлементу прилагается электрическое поле, которое направляет свободные электроны, заставляя их двигаться в определенном направлении. Этот поток электронов и образует электрический ток.

    Если приложить металлические контакты к верху и к низу фотоэлемента, можно направить полученный ток по проводам и использовать его для работы различных устройств. Сила тока вместе с напряжением ячейки определяют мощность электроэнергии, производимой фотоэлементом.

    Картинка ниже иллюстрирует этот процесс

    Получение тепловой энергии строится на следующем принципе:

    Солнечные лучи нагревают теплоноситель, который по тонким трубкам поступает в заполненный водой бак. Трубки с теплоносителем проходят через весь внутренний объем бака и нагревают находящуюся в нем воду. В дальнейшем эта вода расходуется на бытовые нужды (отопление, ГВС и т.д.). Температура воды в баке контролируется специальными датчиками, при ее охлаждении ниже заданного минимума автоматически включается резервный подогрев (обычно – газовый или электрокотел).

    Как хранится солнечная энергия в 2019 году?

    Последнее обновление 15.07.2020

    Системы солнечных панелей стали одними из самых быстрорастущих источников энергии в США. По данным Ассоциации производителей солнечной энергии, ожидается, что к 2023 году рынок солнечной энергии увеличится вдвое и к тому времени станет рынком на 4,5 миллиарда долларов.

    Популярность солнечной энергии привела к появлению другой возобновляемой технологии: солнечных батарей, которые могут накапливать дополнительную солнечную энергию для дальнейшего использования.Такие компании, как Tesla, разрабатывают батареи, которые можно установить с солнечными панелями, чтобы создать системы «солнечная энергия плюс накопители» для вашего дома. Читайте дальше, чтобы узнать больше о солнечных батареях для жилых помещений и узнать, стоит ли вам подумать об установке системы солнечной энергии и накопления в вашем доме.

    Solar plus storage: описание солнечных батарей для дома

    Чтобы понять, почему вы можете выбрать установку солнечной системы с накоплением в своем доме, вам сначала нужно понять, как работает стандартная домашняя солнечная фотоэлектрическая система.

    Типичная солнечная энергетическая система включает солнечные панели, инвертор, оборудование для установки панелей на крыше и систему мониторинга производительности, которая отслеживает производство электроэнергии. Солнечные панели собирают энергию солнца и превращают ее в электричество, которое проходит через инвертор и преобразуется в форму, которую вы можете использовать для питания вашего дома.

    Подавляющее большинство бытовых солнечных энергетических систем подключены к электросети (или «привязаны к сети»). Когда ваши панели производят больше электроэнергии, чем нужно вашему дому, избыток возвращается в электросеть.И наоборот, когда вашему дому требуется больше электроэнергии, чем вырабатывают солнечные батареи, вы можете получать электроэнергию из электрической сети.

    В большинстве случаев вы получаете кредит на счет за электроэнергию, которую вы отправляете обратно в сеть. Позже, когда вы потребляете больше электроэнергии, чем произведено вашими солнечными панелями, вы можете использовать эти кредиты вместо того, чтобы платить больше коммунальному предприятию. Этот процесс известен как чистое измерение.

    s

    Как солнечная энергия хранится в батареях?

    Солнечные батареи работают, накапливая энергию, произведенную вашими солнечными панелями, для дальнейшего использования.В некоторых случаях солнечные батареи имеют собственный инвертор и предлагают интегрированное преобразование энергии. Чем выше емкость вашего аккумулятора, тем больше солнечной энергии он может хранить.

    Когда вы устанавливаете солнечную батарею как часть вашей системы солнечных панелей, вы можете хранить излишки солнечной электроэнергии у себя дома, а не отправлять ее обратно в сеть. Если ваши солнечные панели производят больше электроэнергии, чем вам нужно, избыточная энергия идет на зарядку аккумулятора. Позже, когда ваши солнечные панели не производят электричество, вы можете использовать энергию, которую вы ранее хранили в батарее, для использования в ночное время.Вы будете отправлять электричество обратно в сеть только тогда, когда ваша батарея полностью заряжена, и вы будете получать электричество из сети только тогда, когда ваша батарея разряжена.

    На практике это означает, что дома с солнечной батареей и накопителем могут накапливать излишки солнечной энергии на месте для использования позже, когда солнце не светит. В качестве бонуса, поскольку солнечные батареи хранят энергию в вашем доме, они также предлагают краткосрочное резервное питание на случай отключения электричества в вашем районе.

    Домашний накопитель энергии может быть полезен даже без солнечной энергии

    Хотя батареи обычно используются вместе с домашними солнечными энергетическими системами, они также могут быть полезны домовладельцам без солнечных панелей.Маломасштабное накопление энергии, технология, используемая в системах солнечного накопления и накопления, также может заряжаться электричеством из сети для обеспечения резервного питания без использования резервного генератора с дизельным двигателем.

    Стоит ли устанавливать у себя дома солнечную батарею?

    Сможете ли вы сэкономить деньги, установив солнечную батарею, зависит от того, каким образом ваше коммунальное предприятие компенсирует вам солнечную энергию. Большинство коммунальных предприятий предлагают полное нетто-измерение, что означает, что вы получаете кредит на счет за электричество за каждый киловатт-час электроэнергии, производимой вашими солнечными панелями (даже если вы не используете их сразу).Это означает, что вы не получите дополнительной экономии на ежемесячном счете за электроэнергию, если установите солнечную батарею.

    Однако есть много ситуаций, когда солнечная батарея может улучшить экономику солнечных панелей для вашего дома или бизнеса. Если ваша коммунальная компания имеет тарифы на время использования или плату за потребление или не предлагает нетто-учет, солнечные батареи могут помочь вам сэкономить больше , когда вы перейдете на солнечную энергию.

    Хранение в солнечной сети: как солнечные батареи вписываются в более широкую экосистему электроэнергии

    s

    Солнечные батареи и другие технологии хранения энергии, возможно, еще не стали обычным явлением, но так будет ненадолго.GTM Research и Ассоциация по хранению энергии ожидают, что к 2020 году он станет рынком в США с оборотом 2,5 млрд долларов.

    Почему ожидается, что накопление энергии будет расти такими быстрыми темпами? Те же преимущества, которые солнечные батареи предлагают домовладельцам, а именно возможность хранить возобновляемую электроэнергию для последующего использования, также могут быть применены в более широком масштабе для всей электросети. Технологии хранения энергии, такие как солнечные батареи, предоставляют электроэнергетическим компаниям и потребителям энергии большую гибкость в том, как они производят и используют электричество, особенно электричество, получаемое от солнца и ветра.

    У электроэнергетических компаний и руководителей сетей сложная задача. Им необходимо предоставить своим клиентам постоянный и надежный доступ к электричеству, от которого питаются их дома и предприятия. Для этого они должны убедиться, что в сети достаточно электроэнергии для удовлетворения спроса. Если в данный момент в системе слишком мало или слишком много электроэнергии, клиенты с большей вероятностью будут отключены.

    Этот тщательный баланс спроса и предложения становится еще более сложной задачей, поскольку в сеть добавляется больше возобновляемых ресурсов, таких как солнечная и ветровая энергия.Солнечные панели производят электричество, когда светит солнце, а ветряные турбины производят электричество, когда дует ветер. В отличие от традиционных электростанций, работающих на угле или природном газе, мощность солнечных панелей и ветряных турбин нельзя быстро увеличить для удовлетворения спроса - мы не можем заставить солнце выходить в ночное время!

    Установив больше технологий хранения энергии, таких как солнечные батареи, электроэнергетические компании и операторы сетей смогут легче управлять потоками электроэнергии из возобновляемых источников.В долгосрочной перспективе это означает, что в структуру электроэнергетики нашей страны будет интегрировано больше возобновляемых источников энергии, включая домашние системы солнечных батарей.

    Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

    EnergySage - это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы соединяем вас с солнечными компаниями в вашем районе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными к вашим потребностям. Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее.Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

    .

    Как работают солнечные батареи?

    Солнечные батареи - неотъемлемая часть энергетической независимости дома. Здесь мы подробно рассмотрим, как именно работают солнечные батареи. В этом примере мы предположим, что батарея работает в паре с солнечной системой, а не просто с отдельной батареей.

    Шаг 1: Солнечная энергия

    Процесс начинается с солнечной батареи на крыше, производящей энергию.Солнечный свет попадает на панели, которые преобразуют видимый свет в электрический ток.

    Электроэнергия постоянного тока, производимая солнечной системой, затем может быть преобразована в мощность переменного тока или сохранена как мощность постоянного тока, в зависимости от того, использует ли система аккумулятор переменного или постоянного тока. Подробнее об этом чуть позже.

    Шаг 2: Зарядка аккумулятора

    Дом будет иметь первостепенное значение для солнечной энергии. Электроэнергия, производимая панелями, будет напрямую питать главную электрическую панель дома и питать все в доме, от телевизоров и освещения до кондиционирования воздуха и зарядки электромобилей.

    Часто солнечные системы могут производить больше энергии, чем требуется дому в данный момент. Представьте себе прекрасный весенний день, когда погода умеренная и дом не потребляет много электроэнергии, но панели вырабатывают много энергии. В таких условиях мощность солнечной системы может легко превысить потребности дома.

    Без батареи эта дополнительная энергия будет возвращаться в сеть через процесс, известный как чистое измерение. Фактически, эта дополнительная мощность будет «вращать счетчик в обратном направлении» и предоставить домовладельцу кредит по счетам, который поможет компенсировать мощность, потребляемую из сети, когда система не удовлетворяет все потребности дома (например, ночью).

    С батареей, вместо того, чтобы идти в сеть, дополнительное электричество, производимое солнечной системой, поступает в батарею и заряжает ее. Скорость зарядки аккумулятора зависит от количества производимой дополнительной энергии, что само по себе зависит от множества факторов, таких как размер солнечной системы и текущая потребность в электроэнергии в доме.

    Off Grid Solar System

    Off Grid Solar System

    Шаг 3: зарядка постоянным током и переменным током

    В то время как дома работают от переменного тока (переменного тока), все батареи нуждаются в постоянном токе для зарядки.Вот почему на кабеле вашего ноутбука есть такая большая коробка - он преобразует мощность переменного тока, идущую от стены, в мощность постоянного тока для зарядки аккумулятора ноутбука.

    Если все батареи требуют для зарядки постоянного тока, то что же такое батарея переменного тока?

    Аккумулятор переменного тока - это аккумулятор, который может принимать входящую мощность переменного тока, и он использует встроенный инвертор для преобразования его в мощность постоянного тока, который затем заряжает аккумулятор. Когда аккумулятор подает электроэнергию в дом, инвертор затем преобразует мощность постоянного тока, поступающую от аккумуляторного блока, обратно в переменный ток, который затем подается в дом.

    Большинство современных солнечных батарей, включая Tesla Powerwall, являются батареями переменного тока. Самым большим преимуществом батарей переменного тока является то, что их можно использовать с любой солнечной системой. С ними можно сопрягать любой солнечный инвертор, включая микроинверторы, поскольку они могут принимать выход переменного тока от любой системы. Это делает их очень гибкими и легкими для модернизации существующих солнечных систем.

    tesla powerwall 2

    tesla powerwall 2

    Напротив, батареи постоянного тока не имеют встроенного инвертора. В результате их необходимо заряжать напрямую от источника постоянного тока.Для этого требуется специальный инвертор, который может передавать мощность постоянного тока, вырабатываемую солнечными панелями, непосредственно в батарею, не преобразуя ее сначала в переменный ток. Когда аккумулятор нуждается в питании дома, мощность постоянного тока из источника питания подается во внешний солнечный инвертор, где она преобразуется в мощность переменного тока, которая затем питает дом.

    Самым большим преимуществом батарей постоянного тока является то, что они имеют более высокую эффективность при прохождении цикла приема-передачи. Каждый раз, когда электричество переключается с постоянного тока на переменный (или наоборот), примерно 5% мощности теряется на тепло.Следовательно, чем больше раз вы инвертируете мощность, тем больше энергии вы потеряете. В результате батареи постоянного тока более эффективны, чем батареи переменного тока, поскольку они реже инвертируют мощность. Батареи постоянного тока также обычно дешевле, поскольку в них нет дополнительного инверторного оборудования.

    LG Chem Battery

    LG Chem Battery

    Шаг 4: Разрядка аккумулятора

    Теперь, когда аккумулятор заряжен дополнительной солнечной энергией, будь то переменный или постоянный ток, эта накопленная энергия может быть использована в доме позже.Есть две основные причины, по которым домовладелец хотел бы иметь дополнительную энергию, запасенную для дальнейшего использования.

    Первая причина заключается в том, что в доме отключено электричество из сети. Как только произойдет отключение электроэнергии, резервный шлюз аккумуляторной системы изолирует дом от сети и активирует аккумулятор, чтобы немедленно обеспечить питание цепей, к которым он подключен. В этом отношении аккумулятор будет работать как обычный генератор, за исключением того, что аккумуляторы намного лучше генераторов во всех важных аспектах.

    Вторая причина хранить энергию для дальнейшего использования - это воспользоваться тарифными планами по времени использования (TOU) от коммунальных компаний. Многие коммунальные предприятия переводят домовладельцев на тарифы TOU, потому что эти планы более точно отражают изменения оптовых цен на электроэнергию в течение дня. В Калифорнии домовладельцы крупных коммунальных предприятий, принадлежащих инвесторам (PGE, SCE, SDGE), должны переходить на тарифный план TOU при установке солнечных батарей.

    Согласно тарифному плану TOU, дополнительная энергия, которую панели производят в середине дня, менее ценно, чем мощность, потребляемая из сети в ночное время.В результате использование солнечной батареи может помочь домовладельцам сэкономить больше денег, так как они не будут платить за коммунальные услуги в вечернее время. Вы можете узнать больше о ставках TOU и экономии здесь.

    Заключение

    Это действительно так просто! Солнечные батареи улавливают излишки солнечной энергии и позволяют использовать ее, когда это наиболее выгодно для домовладельца, например, во время отключения электричества или для дополнительной экономии на счетах за электричество. Поговорите с одним из наших консультантов по энергетике, чтобы увидеть вашу индивидуальную солнечную и аккумуляторную систему!

    .

    Все, что вам нужно знать о зарядных устройствах для солнечных батарей

    Солнечная энергия - это преобразование солнечного света в полезные формы энергии. Солнечная фотоэлектрическая энергия (PV), солнечное тепловое электричество и солнечное отопление и охлаждение - все это хорошо зарекомендовавшие себя солнечные технологии.

    Эти технологии становятся все более распространенными. Хотя солнечная энергия в настоящее время составляет только около 3% мирового производства энергии, ее использование быстро растет.

    В настоящее время наибольшая мощность солнечной энергии в Китае составляет 130 гигаватт , а в Соединенных Штатах - более 62 гигаватт .Однако многие другие страны также работают над быстрым расширением своих мощностей по производству солнечной энергии.

    СВЯЗАННЫЙ: НОВОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ СЛЕДУЕТ СОЛНЦЕ

    Как работает солнечная зарядка?

    Чтобы уловить энергию, исходящую от солнца, и преобразовать ее в электрическую, необходимо выполнить несколько шагов.

    Фотоны солнечного света несут достаточно энергии, чтобы вытолкнуть электроны со своей орбиты в некоторых элементах, особенно в кремнии, материале, который используется в большинстве солнечных элементов.Способность фотонов распутывать электроны называется фотоэлектрическим эффектом.

    Первым шагом является создание дисбаланса между положительно заряженными и отрицательно заряженными частицами в кремнии. Это делается путем добавления бора и фосфора. Дисбаланс, создаваемый добавлением этих примесей, создает электрическое поле в кремнии. Когда фотоны сталкиваются с кремнием, электрическое поле подталкивает электроны к передней части солнечного элемента, создавая отрицательно заряженную сторону. Протоны, которые остались на другой стороне поверхности клетки, создают положительный заряд.

    Когда две стороны соединены с использованием непрямой цепи, такой как клеммы зарядного устройства солнечной батареи, электроны перетекают в нагрузку и создают электричество.

    Зарядные устройства для солнечных батарей не заряжают напрямую литий-ионную батарею в вашем мобильном телефоне или iPad. Вместо этого они обычно заряжают внутреннюю аккумуляторную батарею. Он заряжается через солнечные модули, а затем их заряд перераспределяется на ваш гаджет, так что внешний источник электричества не требуется.

    Эффективны ли зарядные устройства для солнечных батарей?

    Преимущества зарядных устройств для солнечных батарей легко увидеть - они позволяют заряжать гаджеты и даже автомобильные аккумуляторы без внешнего источника электроэнергии.

    Есть и более тонкие преимущества. Например, после изготовления солнечные элементы не производят никаких выбросов, отходов или побочных продуктов.

    Хотя солнечные зарядные устройства работают очень хорошо, у них есть некоторые ограничения. Во-первых, мощность зарядного устройства на солнечной батарее нельзя сравнить с обычным зарядным устройством.Эти зарядные устройства не такие мощные, поэтому для зарядки аккумуляторов требуется больше времени.

    Во-вторых, солнечное зарядное устройство выдает минимальный ток, поэтому оно более полезно для поддержания заряда, чем для зарядки полностью разряженного аккумулятора. Итак, вы должны быть осторожны, если думаете полностью полагаться на зарядное устройство для солнечных батарей.

    Использовать зарядные устройства на солнечных батареях в небольших устройствах по-прежнему удобнее, чем в более крупных.

    Solartab - отличный пример такого продукта.Он имеет батарею 13000 мАч , что больше, чем у любого среднего смартфона, и имеет выходную мощность, которая является минимальным количеством, которое использует смартфон. Это современное солнечное зарядное устройство хранит достаточно энергии, чтобы использовать ее в дальнейшем. Устройство можно легко носить с собой, поскольку оно плоское и легко помещается рядом с iPad. Более того, солнечное зарядное устройство для телефона Solartab настолько хорошее, что полностью разряженный iPhone 6 можно полностью зарядить всего за два часа.

    Однако для полной зарядки зарядного устройства потребуется 12 часов прямых солнечных лучей.

    Solartab эффективен в качестве зарядного устройства для телефона на солнечных батареях, но для зарядки аккумулятора 12 В и все работает немного иначе. Для зарядки 12-вольтовой батареи вам потребуется около 10 ампер постоянного тока на входе каждый раз, когда на выходе будет 100 ватт .

    Зарядному устройству 10 А потребуется около 6 часов для зарядки полностью разряженной батареи. Точно так же требования будут выше для батареи 24 В .

    Тем не менее, солнечные зарядные устройства имеют много преимуществ.Одна из их лучших особенностей может заключаться в том, что они маломощны, поэтому они хорошо работают в качестве зарядных устройств для обслуживания.

    Зарядное устройство на солнечной батарее также может спасти вас в случае внезапной разрядки аккумулятора. Это может помочь продлить срок службы аккумулятора неподвижного автомобиля. И, конечно же, они экологичны, поэтому могут помочь вам уменьшить углеродный след.

    В конце концов, это может стоить вложений.

    Некоторые из лучших зарядных устройств для аккумуляторов 12 вольт - это морское зарядное устройство для солнечных батарей DuraVolt 20 Вт, солнечное зарядное устройство для тендера, устройство для обслуживания магнитных аккумуляторов DuraVolt и некоторые другие.Другими хорошими из них являются зарядные устройства NOCO Battery Life 2.5-Watt и ALLPowers Portable Solar Battery для автомобилей.

    Как правильно выбрать солнечное зарядное устройство?

    При таком большом количестве солнечных зарядных устройств, доступных на рынке, бывает сложно выбрать хорошее. Некоторые особенности, на которые следует обратить внимание при выборе солнечного зарядного устройства в соответствии с вашими требованиями к питанию:

    Эффективность

    Эффективное зарядное устройство быстро использует солнечную энергию, поэтому вам не нужно беспокоиться, даже если солнца недостаточно. .Следовательно, они полезны и зимой, когда у вас сравнительно меньше солнца.

    Размер

    Солнечные зарядные устройства доступны в различных размерах. Однако чем больше мощности вам нужно, тем больше размер зарядного устройства. Если вы хотите зарядить автомобильный аккумулятор, вы можете выбрать зарядное устройство 12 В , потому что оно легкое и обычно удобное для переноски.

    Их легко хранить в машине, и вы можете легко носить с собой. Более того, у него достаточно мощности, чтобы выдерживать большие вещи, такие как автомобили, велосипеды, лодки и т. Д.

    Power

    Обычно зарядные устройства солнечных батарей имеют мощность от до 18 вольт . Те, что имеют более высокую мощность, можно заряжать быстро, но те, которые имеют более низкую мощность, не представляют опасности для вашей батареи.

    Кабели и соединители

    Наличие солнечной батареи с несколькими разъемами дает вам различные варианты на выбор. Вы также должны выбрать размер кабеля питания.

    Если он слишком мал, вам может быть трудно подключить его к зарядному устройству.

    Зарядное устройство для солнечных батарей - отличное изобретение, которое может помочь нам стать более экологичными за счет использования солнечной энергии. Таким образом, вложение в него может быть правильным шагом к сокращению выбросов углекислого газа и максимально эффективному использованию солнца.

    .

    Преимущества солнечных батарей для домашнего использования

    Последнее обновление 15.07.2020

    Технология накопления энергии существует уже несколько десятилетий, но солнечные батареи, используемые в домашних системах «солнечная энергия плюс накопитель», являются относительно новыми для рынка. Хотя солнечные батареи могут принести значительную экономическую выгоду домовладельцам в определенных ситуациях, их цена означает, что они не имеют финансового смысла для всех.Читайте наше краткое изложение того, что солнечные батареи могут и чего не могут сделать для вашего дома.

    s

    Лучшее применение солнечных батарей

    Когда вы устанавливаете солнечную батарею как часть вашей домашней солнечной энергетической системы, вы фактически можете хранить дополнительную энергию, производимую вашими солнечными панелями дома, вместо того, чтобы подавать ее обратно в электрическую сеть. С солнечными батареями вы максимально увеличиваете свою способность использовать электричество, вырабатываемое вашими солнечными панелями, на ежедневной основе.В то время, когда вам нужно больше электричества, чем вырабатывают ваши солнечные батареи (днем или ночью), вы можете использовать накопленную солнечную энергию.

    s

    Сэкономите ли вы больше денег, установив систему «солнечная энергия плюс накопитель», зависит от того, как ваша электроэнергетическая компания взимает плату со своих клиентов. В штатах с нетто-счетчиком вы обычно получаете кредит на счет за коммунальные услуги за каждый киловатт-час (кВтч) солнечной энергии, который вы отправляете обратно в сеть. Вы можете использовать эти кредиты позже, когда вам потребуется больше электроэнергии, чем вырабатывают ваши солнечные батареи.Для домовладельцев в этой ситуации установка солнечной батареи не увеличит их сбережения: электрическая сеть дает такую ​​же финансовую выгоду, как и солнечная батарея.

    Тем не менее, некоторые электроэнергетические компании меняют свои тарифы таким образом, что солнечные батареи становятся разумным вложением средств для домовладельцев. Если тарифная политика вашей компании включает в себя что-либо из следующего, накопление энергии может помочь вам сэкономить больше с помощью солнечных батарей.

    s

    Как тарифы на электроэнергию в зависимости от времени использования (TOU) влияют на экономику солнечных батарей

    Если у вашего коммунального предприятия установлены тарифы на условные единицы, тариф за кВт / ч, который вы платите за электроэнергию, будет меняться в зависимости от времени суток.Электроэнергия будет стоить дороже в «часы пик», когда спрос на электроэнергию высок, обычно во второй половине дня и вечером. Тарифы на электроэнергию ниже в дневное время, когда потребление электроэнергии в доме ниже, а солнечные батареи наиболее эффективны. Если ваша коммунальная компания использует ставки TOU, вы можете получить выгоду от домашнего накопления энергии, используя электричество от ваших солнечных батарей в часы пик, когда ставки на электроэнергию коммунальные услуги являются самыми высокими.

    Ставки

    TOU становятся все более распространенными в США.S., где Калифорния лидирует: все домовладельцы в Золотом штате постепенно переводятся на тариф TOU вместо единой ставки за кВт / ч.

    s

    Как плата за потребление влияет на экономику солнечных батарей

    Если ваша коммунальная компания взимает плату за потребление для бытовых потребителей, с вас будет взиматься плата, размер которой зависит от того, сколько электроэнергии вы потребляете. Плата может зависеть от того, сколько электроэнергии вы покупаете в часы пик, когда спрос на электроэнергию самый высокий. Это также может быть определено общим количеством электроэнергии, которое вы потребляете за месяц.Если ваша коммунальная компания использует плату за электричество, вы получите выгоду от солнечных батарей, потому что вы сможете избежать более высокой платы, полагаясь вместо этого на свою систему хранения энергии.

    В то время как плата за потребление более обычна для коммерческих потребителей с большими счетами за электроэнергию, некоторые штаты и коммунальные предприятия рассматривают возможность добавления платы за потребление к своим тарифам на электроэнергию, чтобы побудить людей сократить потребление электроэнергии. Коммунальные предприятия в Аризоне и Иллинойсе, среди прочего, оценивают плату за спрос на жилье.

    s

    Как сокращение или отсутствие чистых счетчиков влияет на экономику солнечных батарей

    В штатах с истинным нетто-счетчиком вы получите кредит за кВт-ч, равный стоимости электроэнергии, указанной в вашем счете, за энергию, производимую вашими солнечными панелями. Например: если вы платите 0,11 доллара за киловатт-час за электроэнергию от коммунального предприятия, вы получите кредит в размере 0,11 доллара за каждый киловатт-час солнечной энергии, который ваши панели производят и отправляют обратно в сеть.

    Однако в некоторых штатах вы получите кредит на оптовую ставку или ставку «предотвращенных затрат», которая обычно равна ставке, которую ваше коммунальное предприятие заплатило бы за покупку электроэнергии в другом месте.В результате денежная стоимость одного кВтч солнечной энергии, которую вы используете дома, выше, чем стоимость, которую вы отправляете обратно в сеть. Например, если вы платите 0,11 доллара за киловатт-час за электроэнергию от вашего коммунального предприятия, но ваше коммунальное предприятие предлагает кредит только на 0,04 доллара за электроэнергию, возвращаемую в сеть, ваша солнечная электроэнергия будет стоить на 0,07 доллара меньше, если вы не будете использовать ее дома. В этих штатах установка солнечных батарей имеет экономический смысл, потому что вы можете максимизировать ценность энергии, которую вы производите в своей собственности.

    В конце 2015 года Комиссия по коммунальным предприятиям штата Невада (PUC) проголосовала за изменение своей политики чистых измерений на политику, основанную на норме затрат на предотвращение, - один из первых штатов, сделавших такое изменение. На Гавайях, где более 10 процентов домов имеют солнечные панели на крышах, PUC также сократила чистые кредиты на счетчики таким образом, что хранение энергии стало выгодным вложением.

    s

    Резервное питание: еще одно преимущество солнечных батарей

    Солнечные батареи по-прежнему стоят дороже, чем стандартный дизельный генератор, но они могут обеспечивать резервное питание без выбросов парниковых газов.Если у вас есть стандартная система солнечных батарей, вы все равно потеряете электроэнергию во время отключения электроэнергии из-за того, как ваши панели подключены к электросети. Однако, когда вы добавляете батарею в свою систему, ваш дом может расходовать солнечную энергию, которую вы сохранили, в случае, если сеть выйдет из строя.

    Чего не могут (большинство) солнечной энергии плюс накопители: отключить вас от сети

    По мере того как на рынке появляются технологии хранения энергии, все больше домовладельцев думают о том, чтобы выйти «из сети» - полностью прекратить подключение к электросети - с использованием солнечных батарей.Хотя в определенных ситуациях отключение от сети возможно (или даже необходимо), большинство солнечных батарей не предназначены для использования в качестве единственного источника энергии. Они обеспечивают большую ценность для среднего домовладельца, когда они подключены к электрической сети, и их следует рассматривать как продукт хранения солнечной сети.

    s

    Ваши солнечные батареи будут производить больше электроэнергии в течение долгих летних дней, чем в зимние месяцы. Чтобы полностью отключиться от сети, вам понадобится система аккумуляторов, которая может хранить значительное количество дополнительной энергии в летние месяцы, чтобы вы могли удовлетворить свои потребности в электроэнергии зимой.Типичная домашняя солнечная батарея, такая как Tesla Powerwall, недостаточно велика для этого - большинство продуктов, доступных сегодня, рассчитаны на получение энергии всего на несколько часов, так что вы можете максимально эффективно использовать солнечную электроэнергию в час.

    Поскольку большинство бытовых солнечных батарей на рынке имеют емкость только для нескольких часов электричества, одна батарея не может работать в стандартном американском доме в течение нескольких дней. Однако они могут предоставить вам временное резервное питание. Их также можно откалибровать так, чтобы они питали только предметы первой необходимости в случае отключения электроэнергии, что может продлить срок их службы.Если вы действительно хотите полностью отключиться от сети, вы должны быть готовы потратить десятки тысяч долларов и выделить часть своего дома или гаража для большой системы накопления энергии с несколькими батареями.

    Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

    EnergySage - это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы соединяем вас с солнечными компаниями в вашем районе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными к вашим потребностям.Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее. Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

    .

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о