Устройство солнечной батареи
Применение солнечных батарей является приоритетным направлением в развитии автономной электроэнергетики. При этом необходимо учесть, что проектирование, установка и обслуживание солнечных батарей весьма сложное мероприятие, которое должно выполняться квалифицированными специалистами с учетом всех индивидуальных особенностей объекта.
Сущность солнечной батареи заключается в том, что она представляет из себя фотоэлектрический генератор, вырабатывающий постоянный ток. Здесь происходит преобразование лучистой энергии солнца в электрическую составляющую. В целом принцип работы солнечных батарей основан на том, что световые лучи, при попадании на пластины полупроводников, выполненных на базе кристаллов кремния, с внешней орбиты атома выбивают электрон. Это способствует созданию достаточного числа свободных электронов для возникновения электрической энергии.
Безусловно, производительность таких кремниевых элементов не позволит обеспечить потребителей необходимой мощностью. Именно поэтому их и набирают в панели с параллельным, либо последовательным подключением. Такая структура позволяет получить необходимые выходные параметры по току и напряжению. В настоящее время подобные панели могут обладать общей площадью от нескольких сантиметров до десятков квадратных метров. Причем, увеличивая общую площадь, панелей солнечных батарей можно существенно увеличить и производительность всей системы. Однако необходимо помнить, что количество энергии, производимой солнечными батареями, зависит не только от размеров применяемых панелей, но и от географического расположения объекта, времени года и периода суток.
Конструктивно солнечная батарея представляет собой стальной каркас, в который вмонтированы одна или несколько панелей с заламинированными монокристаллами кремния либо галлия или арсенида. В зависимости от предъявляемых требований данные панели могут соединяться между собой последовательно или параллельно. Для обеспечения механической защиты плоскости панели от воздействия атмосферных осадков применяется специальное стекло, плотно покрывающее всю плоскость фотоэлементов. Внутренняя сторона солнечной батареи оснащается силовыми контактами, для электрического подключения к цепям потребителей энергии.
Установка солнечных батарей наиболее часто выполняется на крышах сооружений, так как эти места обычно максимально открыты для прохождения солнечных лучей, однако встречаются и методы установки, при которых монтаж конструкции производится на поверхности земли или на фасадах различных сооружений. Безусловно, для этих целей должны применяться специальные кронштейны, обеспечивающие не только определенный угол наклона панели относительно поверхности, но и крепко удерживающие всю батарею при порывах ветра и прочих катаклизмах.
При этом необходимо не только правильно побрать удерживающий элемент, но и удостовериться в надежности непосредственного места крепежа (крыши, фасада). Причем при установке солнечных батарей требуется сооружение закрытого, вентилируемого помещения, необходимого для защиты аккумуляторных батарей от влаги и осадков.
Стоимость солнечных батарей напрямую зависит от их производительности, конструктивных особенностей и предприятия – изготовителя. Но в целом ценовая составляющая увеличивается по мере возрастания мощности установки. Так, к примеру величина стартовых затрат для получения 1 Вт электроэнергии составляет порядка 5 у.е., а чтобы полностью перекрыть потребности в электрической энергии семье из 4 человек потребуется израсходовать около 10 тыс. у.е. Естественно подобные вложения кажутся весьма внушительными, но после тщательного анализа рынка энергетики, можно с легкостью подсчитать, что эти инвестиции окупятся уже в ближайшие 5- 10 лет (без учета удорожания ресурсов).
Метод подключения солнечных батарей зависит от принципов использования полученной энергии. На сегодняшний день наиболее часто применяется две методики электромонтажа:
— Прямое подключение к электросети обосновано в такой ситуации, когда необходима бесперебойная подача электричества к объекту и имеется возможность ее избыточного накопления. Эффективна данная схема при высокой солнечной активности региона. Подобный метод подключения позволяет реализовывать излишки электроэнергии и получать дополнительный доход.
— Автономное подключение применяется в местах, не оснащенных централизованными электросетями. Для работоспособности солнечных батарей запитанных по данной схеме необходимо комплектовать установку дополнительным оборудованием. Это связано с тем, что такая система находится на самостоятельном обеспечении, а ее работоспособность зависит как от активности солнца, так и от ресурсов аккумуляторных батарей.
