Где используются солнечные батареи. Солнечные батареи: особенности и сферы применения

Тонкопленочные солнечные элементы (аморфные солнечные элементы) состоят из осаждения полупроводника на подложку. Их основное преимущество заключается в том, что они могут быть прикреплены практически к любой поверхности и являются гибкими. Недостатком является то, что они не очень эффективны.

Солнечные батареи: сфера применения и принцип работы оборудования

Если раньше людям приходилось полагаться на централизованное энергоснабжение, то сегодня у них есть хорошая альтернатива — солнечные батареи. Эти установки идеально подходят для установки в частных домах, на дачах и промышленных предприятиях. Электростанции стали более доступными по цене и предлагают большее разнообразие типов и мощностей. В этой публикации мы подробно рассмотрим принцип работы солнечных модулей, их виды и преимущества их использования в частных домах и на производстве.

Человечество давно задумывалось об использовании неисчерпаемой энергии солнца. Первые попытки были предприняты в двадцатом веке. В то время была разработана концепция тепловой электростанции. Однако на практике она имела очень низкий КПД, поскольку концепция требовала преобразования солнечной энергии. Проанализировав первые неудачи, ученые пришли к выводу, что солнечные лучи необходимо использовать напрямую. Такой принцип был открыт в 1839 году. Его основал Александр Бехерель. Однако до появления первых полупроводников прошло много лет. Они были изобретены только в 1873 году. Этот год можно назвать началом создания современных прототипов электростанций.

Когда речь заходит о том, из чего состоит солнечный модуль, первое, что следует упомянуть, — это фотоэлектрические элементы. Их можно назвать маленькими генераторами. Именно они выполняют основную функцию — улавливают солнечную энергию. Сегодня существуют различные типы солнечных модулей, которые будут рассмотрены в следующем разделе. Однако, независимо от типа, современная панель состоит из основания определенного размера, на котором закреплены уже упомянутые фотоэлементы. Эти элементы очень чувствительны, поэтому их дополнительно защищают стеклом и полимерной подложкой.

Однако солнечные модули — это только одна часть всей электростанции. Она включает в себя и другие компоненты:

Аккумуляторная батарея.
Контролер заряда.
Инвертор.
Стабилизатор.

Каждое из перечисленных устройств выполняет свою функцию. Аккумулятор накапливает извлеченную энергию, блок управления контролирует мощность, подключает и отключает аккумулятор, анализируя состояние заряда. Инвертор также называют преобразователем. Это устройство преобразует постоянный ток в переменный. Благодаря ему электроэнергию можно использовать в бытовых целях. Последней частью электростанции является стабилизатор. Он защищает всю систему от скачков напряжения.

Какие виды солнечных батарей существуют?

Существует множество различных классификаций, согласно которым все солнечные модули делятся на разные типы:

Тип устройств.
Материал изготовления фотоэлектрического слоя.

Это интересно: Пластинчатые теплообменные аппараты: типы, устройство и принцип работы

В зависимости от типа устройства выделяют два типа: гибкие и жесткие. Первый тип характеризуется своей гибкостью. Такую панель можно легко свернуть в трубу, ничего не повредив. Жесткая панель не меняет своей формы. В зависимости от материала различают три типа: аморфный, поликристаллический, монокристаллический.

Аморфные батареи могут быть гибкими. Их легко установить, но мощность такого устройства очень низкая. Она составляет не более шести процентов. Поликристаллические изделия имеют низкую цену. Однако они более эффективны в пасмурные дни. В очень жаркую погоду их эффективность снижается несколько больше, чем у монокристаллических систем.

Если требуется максимальная эффективность электростанции, следует отдать предпочтение монокристаллическим модулям. Их эффективность достигает двадцати пяти процентов. Монокристаллические модули стоят дороже, поскольку производство монокристаллического кремния требует больше энергии и времени.

История развития

Разработка солнечных батарей началась еще в XIX веке. Предпосылкой для этого послужили революционные исследования по преобразованию солнечной энергии в осязаемый элемент.

Первые солнечные коллекторы имели КПД всего 1 %, а их химической основой был селен. А. Беккерель, В. Смит и С. Фриттс были первыми, кто внес вклад в разработку таких элементов.

Однако использование только 1 % от общей энергии, поступающей в солнечный модуль, является очень низким. Эти ячейки не могли обеспечить бесперебойное электроснабжение машин, поэтому исследования продолжались.

В 1954 году трое ученых — Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер — изобрели аккумулятор с КПД 4 %. Она работала на кремнии, а позже КПД был увеличен до 20 %.

В настоящее время солнечные батареи производят только 1 % энергии в мире. В основном они используются в труднодоступных местах для электрификации. В космической отрасли этот источник энергии часто используется. Эксперты считают, что для такой батареи открыты все пути, поскольку солнечная активность растет с каждым годом.

В наших широтах такие батареи устанавливают в частных домах для экономии энергии и защиты окружающей среды.

Плюсы и минусы солнечных батарей

У солнечных батарей есть свои преимущества и недостатки. Давайте рассмотрим их подробнее.

Преимущества:

Высокая экологичность. При эксплуатации не используются невосполнимые ископаемые, не возникает отходов.
Отсутствие шума.
Доступность. Каждый уголок Земного шара освещается Солнцем.
Постоянство. Если ископаемые могут закончиться, их выработка уменьшиться, то наcчет солнечной энергии беспокоиться не стоит. По данным ученых, нашему светилу еще долго ничего не грозит.
Обширная область использования. Панели могут применяться как в сельской местности, так и в космосе.
Новые технологии. На солнечных батареях проводят испытания, на их усовершенствование тратятся громадные суммы, данная область постоянно модернизируется, подвергается инновациям.

Это интересно: Выход из тьмы: что делать, если отключили электричество за неуплату

Недостатки:

Дороговизна. Не каждый человек может позволить себе установить достаточное количество солнечных элементов питания для обеспечения своих нужд. Электрификация небольшого дачного домика обойдется в 1000-1200 долларов, в то время как на двухэтажных особняк может уйти до 10 000 у.е.
Солнечное освещение – непостоянная единица. КПД батареи будет снижаться в ночное время, пасмурную погоду.

Цена: когда окупятся затраты

Среди тех, кто интересуется солнечными батареями, ходит шутка, что такие знания окупятся только к моменту выхода на пенсию. На самом деле многое зависит от региона, самого строительства и колебаний цен на электроэнергию. Например, уже много жалоб на то, что кому-то приходится платить 100-200 тысяч рублей за год потребления электроэнергии, в то время как полная система солнечных батарей с установкой может стоить от 400 тысяч рублей. То есть в этом случае уже можно говорить о сроке окупаемости в два года.

С другой стороны, если нет возможности оставить обычную электросеть в качестве резервной, придется покупать резервный источник питания, и тогда расходы действительно значительно возрастают — это важно учитывать. Именно поэтому многие сегодня совмещают солнечные панели с ветряными турбинами — с финансовой точки зрения такой вариант довольно выгоден, и всегда есть подстраховка.

И уже сейчас существует мнение экспертов, небезосновательное, что солнечные батареи будут иметь большое преимущество перед сетью в ближайшем будущем.

Ремонт: наши реалии

Другой момент, который волнует многих, — знают ли жители стран СНГ, как ремонтировать такие установки, ведь они относительно новые и малоразвитые. На самом деле, существует тенденция, что как только что-то появляется на рынке, появляются мастера, не говоря уже о специализированных командах из компании-продавца.

Другая проблема заключается в том, что в случае поломки придется лезть на крышу, а это уже настоящее препятствие. Поэтому большинство владельцев солнечных батарей не отключаются полностью от сети в случае аварии, но им также не приходится платить за неиспользуемый свет.

Однако за солнечными модулями необходимо ухаживать: очищать от грязи и падающих веток. Поэтому при покупке убедитесь, что у вас есть легкий доступ к крыше и что эта работа безопасна, особенно зимой.

Это интересно: Песок из скважины: в чем проблема.

Топ-10 мировых производителей солнечных батарей-панелей

При выборе производителя солнечных батарей эксперты рекомендуют обращать внимание на важные параметры: Гарантия на оборудование, обещанная производительность/производственные мощности, репутация компании, время выхода на рынок, обслуживание клиентов и ценовая политика. Также стоит обратить внимание на рейтинг Tier1, который был разработан, в частности, корпорацией Bloomberg New Energy Finance для оценки производителей солнечных модулей.

Согласно ему, в первую десятку входят: Компании, с которыми работают:

LG Energy (Южная Корея). Качественная и надежная продукция, КПД 19,3-21,7 %, средний и высокий ценовой диапазон, 30 лет на рынке, гарантия на производительность 25 лет.
REC Group (Норвегия). Качественные, высокопроизводительные и экономичные модули, КПД 18-20,7 %, 20-летняя гарантия на оборудование, на рынке с 1996 года.
SunPower (США). Самые эффективные солярные батареи с наименьшей степенью износа, 25-летняя гарантия, КПД 19-22,8 %, на рынке с 1980-х годов.
Panasonic (Япония). Инновационные, износостойкие, бесперебойные и долговечные установки, 25 лет гарантии на продукт, КПД 18-20,4 %, бренд со столетней историей.
Hanwha Q Cells (Германия-Южная Корея). Использование авторской технологии Q.ANTUM DUO для наибольшей эффективности, 12 лет гарантии на продукцию, 25 лет гарантии на производительность, КПД 16-19,9 %.
Trina Solar (Китай). Экономичные поликристаллические, современные двухфазные и эффективные ячеистые установки, 10 лет гарантии, КПД 16-19,4 %, на рынке с 1997 года.
Jinko Solar (Китай). Самые популярные экономпанели с хорошей репутацией, улучшенная производительность при пасмурной погоде, 20-30-летняя гарантия, КПД 16-19,4 %.
Longi Solar (Китай). Монокристаллические гелиопанели с высокой производительностью даже в пасмурные дни, приемлемая стоимость, КПД 18-19,6 %.
Canadian Solar (Канада). Надежная и качественная продукция, способная обеспечивать хорошую производительность даже при минимальной солнечной активности, гарантия 25-30 лет, КПД 18-23,8 %.
JA Solar (Китай). Производитель высокоэффективных модулей по авторским инновационным технологиям, 25 лет гарантии на производительность, КПД 16-19,6 %.

Среди менее известных производителей солнечного оборудования в России и Украине можно назвать: Телеком-СТВ, Хевел, Сатурн, Квант, Квазар, Пролог Семикор, Энхол, Чистые Энергетические Технологии.