Солнечные панели в современном мире: обзор разновидностей и области применения
Век высоких технологий подарил людям не только компьютеры и автомобили совершенно нового типа. Ветряные и паровые генераторы известны давно, а вот источники электричества на основе солнечного света появились только в пятидесятых годах прошлого столетия.
Это обусловлено не только желанием улучшить экологию по всему миру, но и стремлением к экономии. В России солнечные панели получили распространение в восьмидесятых годах, но их широкое использование в быту, а не в производственных целях, насчитывает не больше 10 лет.
Где используют
Самым первым распространенным применением панелей можно считать их установку на калькуляторах, фонариках и наручных часах.
В настоящее время существует огромное разнообразие солнечных панелей, в зависимости от их размеров и мощности, благодаря которым можно зарядить телефон, планшет, ноутбук или обеспечить электричеством частный дом или дачу.
Отдых на природе тоже нуждается в электрическом питании и здесь на помощь в освещении, подключении электроприборов тоже приходят солнечные источники питания. Поэтому они так охотно используются любителями туристических походов и рыбаками.
Набирает обороты применение панелей владельцами дачных участков. В таком случае дачники устанавливают целые комплексы из них, которые легко можно купить в любом городе. (Об особенностях покупки и установки готовых комплектов солнечных батарей для дачи читайте эту статью).Помимо освещения помещений панели легко справляются с нагреванием воды для душа и хозяйственных целей, а также с подключением электрического инструмента для стройки и ремонта.
Новшеством в сфере использования солнечной энергии стало производство японских автомобилей.
Несколько моделей авто, оснащенных солнечными панелями на крыше машины, с легкостью преодолевают 7-10 км пути без топлива.
Из чего делают
Любой источник питания от солнечного света имеет основу – поверхность с фотоэлектрическим преобразователем.
Несмотря на то, что в настоящее время известно уже более десяти видов различным материалов, на основе которых работают панели, все же самыми распространенными являются два вида:
- полимерные;
- кремниевые.
Кремниевые панели при попадании на пластину из кремния или кремневодорода солнечных лучей вырабатывают ток. Несмотря на высокое качество и эффективность, такие панели очень дорогие.
Существует несколько видов:
- монокристаллические (Светочувствительные ячейки направлены только в одну сторону);
- поликристаллические (ячейки направлены в разные стороны);
- аморфные (напыление слоев кремния);
- гибридные (сочетание аморфных и поликристаллических).
Плюс таких панелей в том, что они накапливают энергию даже при слабом солнечном свете, улавливают его в любом часовом спектре, а также наполняются не только благодаря прямому ультрафиолету, но и инфракрасным излучением.
Полимерные панели, в отличие от кремниевых, состоят из пленки, на которой находится активный полимерный слой и электроды из алюминия. Они соединены между собой и имеют гибкую подложку. Поэтому выпускаются в рулонах.
Плюс таких панелей состоит в компактности и возможности закрепить их на любой поверхности, а также меньшая стоимость.
Принцип работы
Чтобы понять, как работает солнечная панель, нужно представить обычный генератор.
Только в данном случае генератором выступает поверхность, которая улавливает солнечные лучи. На этой поверхности при попадании солнца происходит фотоэлектрическая реакция, благодаря материалу, из которого изготовлена панель.
При наполнении энергией происходит нагревание тел, которые в дальнейшем электроны преобразовывают в электричество. При установке блоков панелей применяют накопитель. Им обычно выступает аккумулятор, в котором сосредотачивается весь ток, поданный с панелей.
Следующим этапом подключается распределитель, который уже напрямую обеспечивает электропитанием приборы, технику и элементы освещения.
Мощность и ВАХ
Напрямую от количества фотоэлементов, а также от того, сколько панелей соединены в цепь для зарядки накопителя, зависит их мощность и вольт – амперные характеристики (ВАХ). По мере того как заряжается аккумулятор от солнечной панели, его напряжение растет, соответственно мощность, выдаваемая панелью должна быть максимальной для полной зарядки.
КПД панели увеличивается благодаря точке максимальной мощности, а эта мощность зависит от цепи панелей. Соответственно, если напряжение панели выдается в 12В, то для полной зарядки носителя в 24В потребуется вдвое больше подключаемых панелей.
То есть, если две панели выдают 12В, то их будет недостаточно, а их количество должно увеличиться вдвое. Стоит помнить, что максимальная зарядка происходит при температуре в 25°С. Соответственно, если панели используются в зимнее время, то их количество должно быть намного больше.
Целесообразность использования
Безусловно, люди, радеющие за повышение экологии на принципе использования альтернативных источников питания, высказывают только положительные отзывы в пользу их применения в разнообразных сферах жизни.
При обеспечении электричеством от панелей больших помещений (домов, дачных участков), важно знать, что без специалиста, который поможет правильно рассчитать количество солнечных источников и профессионально подключит цепь, производить работы бессмысленно.
Высокая стоимость панелей оправдывается только необходимостью их использования. Например, солнечные коллекторы или переносные зарядные устройства достаточно широко используются в быту.
Так как солнечные панели достаточно успешно используются и на производстве, то многие владельцы, вложив средства на покупку и установку панелей в масштабных проектах, рады их использованию уже не один год.
Смотрите видео, в котором подробно рассказывают, как и из чего делают солнечные панели:
