Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Автономное электроснабжение, Электрообзоры » Характеристики солнечных батарей
Количество просмотров: 45811
Комментарии к статье: 12


Характеристики солнечных батарей


Солнечные батареи, которые также называют солнечными панелями или солнечными модулями, строятся из отдельных фотоэлектрических преобразователей (так называемых солнечных элементов), которые соединяются друг с другом в последовательные и параллельные цепи, в совокупности работающие как единый источник тока.

Собственно одна панель может рассматриваться как источник тока. Несколько солнечных панелей образуют автономную солнечную электростанцию, которая может быть малой (если речь идет например о частном доме) или большой (если речь идет о промышленной солнечной электростанции) мощности. Размер солнечной станции зависит от ее назначения и от нужд ее потребителя.

Характеристики солнечных батарей

Одна солнечная панель обычно содержит количество элементов кратно 12, а именно: 12, 24, 36, 48, 60 или 72 солнечных элемента. Номинальная мощность одной такой панели обычно лежит в диапазоне от 30 до 350 ватт. Соответственно размер и вес панели тем больше, чем больше ее номинальная мощность.

Размер солнечных панелей

На сегодняшний день реальный КПД солнечных батарей, доступных широкому потребителю, лежит в пределах от 17 до 23%. Есть отдельные экземпляры, декларирующие КПД до 24%, но это скорее исключения и преувеличения. Лаборатории по всему миру стремятся разработать солнечные элементы, КПД которых хотя бы приблизился к 30% - это было бы очень хорошим результатом для источника энергии данного типа, если смотреть на вещи реально.

Солнечные батареи на базе кремния, как альтернативный источник электрической энергии, проверены временем, они отличаются надежностью и безопасностью, компактностью и относительной доступностью. Срок их нормальной эксплуатации доходит до 30 лет и даже превышает. Хотя, справедливости ради стоит отметить, что кремниевые фотоэлектрические элементы со временем деградируют, это выражается в снижении получаемой при полном освещении мощности примерно на 10% от первоначального номинала за каждые 10 лет активной эксплуатации.

То есть если в 2020 году приобреталась новая солнечная панель на 300 Вт, то к 2040 году она будет способна выработать максимум 240 Вт. По этой причине следует вычислять установленную мощность системы с определенным запасом по току. Что касается тонкопленочных элементов, то они временем не проверены, но специалисты утверждают, что скорость деградации в первые же годы у них многократно выше чем у монокристаллических и поликристаллических кремниевых элементов.

При нормальной эксплуатации ни замена элементов, ни какое бы то ни было иное специальное обслуживание монокристаллическим и поликристаллическим солнечным панелям не требуется. Они просты в установке, не содержат движущихся частей, их поверхность обращенная к солнцу всегда имеет защитное механически прочное покрытие.

Вольт-амперная характеристика солнечных батарей снимается в лабораторных условиях при производстве и приводится в спецификации. Стандартный тест проводится при солнечной радиации 1000 Вт/кв.м при температуре окружающего воздуха 25°С, как на широте 45°.

ВАХ солнечной панели из 72 элементов

Здесь можно видеть крайние точки ВАХ, в которых снимаемая с батареи мощность обращается в ноль. Напряжение холостого хода — Voc - это максимально доступное напряжение на выходе батареи при разомкнутой цепи нагрузки. Ток при коротко замкнутой цепи нагрузки — Isc – это, соответственно, ток при нулевом выходном напряжении.

Практически батарея всегда работает в неком оптимальном режиме где-то посередине между этими двумя точками. В оптимальной точке MPP - максимальная мощность нагрузки. Номинальное напряжение для точки максимальной мощности обозначается Vp, а номинальный ток для данной точки — Ip. В этой точке определяется и КПД солнечной панели.

Контроллер заряда с технологией MPPT

В принципе солнечная батарея способна работать в любой точке ВАХ, однако для получения максимальной эффективности полезно использовать точку наивысшей мощности, поэтому солнечные панели никогда не питают нагрузку напрямую. Для достижения лучшей эффективности, между солнечной батареей и аккумуляторами (инвертором) следует подключить контроллер заряда с технологией MPPT, который всегда будет работать в точке максимума доступной мощности при любой текущей интенсивности солнечного освещения.

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Автономное электроснабжение, Электрообзоры

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как устроены и работают солнечные батареи
  • Что такое MPPT-контроллер для заряда солнечных батарей
  • Двусторонние солнечные элементы
  • Способы преобразования солнечной энергии и их КПД
  • Контроллеры для солнечных батарей
  • Полимерные солнечные батареи
  • Солнечная черепица Тесла, фотоэлектрическая плитка - Tesla Solar Roof
  • Солнечные батареи с рекордным КПД
  • Самодельные солнечные батареи и их промышленные аналоги
  • Солнечные батареи из перовскита
  • Категория: Автономное электроснабжение, Электрообзоры

    Солнечная энергия, Солнечные панели, Технические характеристики, Бесперебойное питание, Контроллеры управления, Источники энергии, Фотоэлемент, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Антон |

    При выборе солнечных панелей нужно смотреть на следующие характеристики: Мощность в условиях NOCT (PMAX [Вт]) - то есть пиковая мощность в условиях, аналогичных реальным, чем выше ее значение по отношению к пиковой мощности тем лучше. Температурный коэффициент мощности (PMPP [% / K]) - информирует о том, как повышение температуры фотоэлемента влияет на его КПД - чем меньше абсолютное значение этого коэффициента, тем лучше (перед ним стоит знак минус). Ведущие производители солнечных панелей достигают параметров порядка -0,26. В свою очередь, хороший модуль должен достигать параметров от -0,38; до -0,36. Важным определяющим фактором является гарантия линейного падения мощности. Это называется эффект старения, то есть уменьшение пиковой мощности с течением времени. Минимум в настоящее время составляет не менее 80% пиковой мощности после 25 лет эксплуатации установки. С другой стороны, лучшие производители элементов достигают значений 92-94% выходной мощности. Последним, но не менее важным параметром должен быть срок гарантии.

      Комментарии:

    #2 написал: Павел |

    Солнечный элемент - это полупроводниковый элемент, образующий pn переход. Под действием падающего на него солнечного излучения (фотонов) создается электродвижущая сила, потому что электроны перемещаются в область n, при этом дырки в область P. Результатом этого движения зарядов является создание разности потенциалов, то есть электрического тока. Одиночный элемент самого популярного типа, то есть сделанный на основе кремния, дает напряжение всего около 0,5 В. Соединяя их последовательно, мы получаем соответственно более высокое полезное значение. Мы получаем постоянный ток в панелях, а подавляющее большинство бытовой техники питается от переменного тока. Поэтому его нужно обрабатывать, что требует дополнительных устройств (инвертора).

      Комментарии:

    #3 написал: Иван Марков |

    Панели всегда должны быть водонепроницаемыми и воздухонепроницаемыми. Компоненты панели, такие как задний лист, солнечные элементы и слои стекла, должны быть ламинированы в условиях полного вакуума. Однако, если процесс не был проведен должным образом или был непродолжительным, может произойти расслоение. Обычно это место отслаивания ламинированных компонентов и даже образования пузырей и влаги. Влага вызывает коррозию фотоэлектрических панелей, и они выглядят как черные пятна на вашей панели. Обычно он начинается с краев панелей и распространяется повсюду в зависимости от степени тяжести. Коррозия металла на токопроводящих частях может привести к значительному сокращению срока службы. Уменьшение будет происходить в зависимости от размеров более темных областей, которые корродируют. Безрамные фотоэлектрические панели, а также стеклянные панели также могут страдать от коррозии и влаги.

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей Серомашенко |

    Мощность панелей уже далеко не 350 Вт))), к сожалению. И тенденция увеличения мощности панели все еще растет. Крайний объект собирали на 540 Вт модулях, при размере 2250х1130 мм. Крайне неудобный монтаж получается. Но, как не крути, снимаемая мощность с 1 кв метра остается примерно на одном уровне + -. На подходе уже модули 600 + Вт. 

      Комментарии:

    #5 написал: Виталий Курочкин |

    Большинство людей ассоциируют солнечную энергию в основном с летними месяцами, высокими температурами и сильным солнечным светом. Но не все знают, что солнечные батареи работают даже зимой. Они используют световую составляющую солнечного света, поэтому для них не проблема вырабатывать электричество, даже если свет рассеивается из-за облаков или в более холодную погоду. С физической точки зрения их производительность даже выше, чем летом. Панели имеют отрицательный температурный коэффициент, что означает, что с понижением температуры их напряжение увеличивается, а значит, и их рабочие характеристики. Однако это явление работает и наоборот, поэтому в жаркие летние дни производительность панелей может снизиться. Эффективность солнечных панелей постепенно снижается с повышением температуры. Фотоэлектрические электростанции наиболее эффективны весной и в горах. В лабораторных условиях панель теряет 10% эффективности при каждом повышении на 25 ° C. Правда в том, что производство намного меньше, чем в солнечные месяцы. Но это неправда, что панели вообще не производят. Солнце светит под меньшим углом, и если панели находятся на обычной крыше семейного дома (угол наклона 30 градусов), солнечный свет будет падать на них под неидеальным углом. Это, однако, не означает, что панели следует ставить под большим углом, потому что тогда летом они будут производить меньше. В общем, зимой панели работают примерно на 20% своей мощности. 

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей Сергеевич |

    В большинстве солнечных модулей используется кристаллическая кремниевая мембрана ячейки или тонкопленочная ячейка на основе теллурида кадмия или кремния. Токопроводящие провода, отводящие ток от панелей, могут содержать серебро, медь или другие проводящие (но не магнитные) металлы. Ячейки солнечсных модулей должны быть электрически связаны друг с другом и с остальной частью системы. Ячейки должны быть защищены от механических повреждений и влаги. Большинство солнечных панелей бывают стационарными, твердыми, полугибкими и переносными. Электрические соединения выполняются последовательно для достижения требуемого выходного напряжения или параллельно. Отдельные диоды необходимо поворачивать для предотвращения обратного тока, при частичном или полном затенении и в ночное время. Точка Pn ячейки из монокристаллического кремния может иметь соответствующие свойства обратного потока, которые не являются необходимыми. Обратные потоки отработанной энергии также могут привести к перегреву экранированных ячеек.

    Солнечные элементы становятся менее эффективными при более высоких температурах, поэтому монтажные компании стараются обеспечить хорошую вентиляцию солнечных панелей. Разработчики солнечных панелей проектируют концентраторы, в которых свет фокусируется на более мелких элементах с помощью линз или зеркал. Это позволяет экономично использовать дорогостоящие единицы на единицу площади (например, арсенид галлия). В зависимости от конструкции фотогальванические панели могут генерировать электричество из диапазона световых частот, но обычно не могут охватывать весь солнечный диапазон (в частности, ультрафиолетовый, инфракрасный и низкий или рассеянный свет), поэтому солнечные панели теряют много энергии от падающего солнечного света. Они могут быть намного эффективнее, если освещаются монохромным светом. Поэтому еще одна концепция дизайна состоит в том, чтобы разделить свет на разные длины волн и направить лучи на разные клетки, настроенные на эти диапазоны. Планируется, что они смогут повысить эффективность на 50%. Предложение использовать инфракрасные фотоэлектрические элементы было для повышения эффективности и, конечно же, для производства энергии в ночное время. Коэффициенты преобразования солнечного излучения (КПД солнечных панелей) могут варьироваться в пределах 5 - 18%, тогда как коммерческие продукты обычно имеют более низкий КПД своих ячеек в отдельности. Эффективность солнечных панелей описывается с точки зрения пиковой выходной мощности на единицу площади.

      Комментарии:

    #7 написал: Антон |

    Нагрузочная характеристика — это стандартная характеристика, дающая основную информацию о работе фотогальванического элемента как источника электроэнергии. Его значимыми (крайними) точками являются напряжение «холостого хода» и ток «короткого замыкания». Напряжение «без нагрузки» представляет собой напряжение на облучаемой ячейке, когда к ячейке не подключено никаких приборов. Напротив, ток «короткого замыкания» представляет собой максимальный ток, который ячейка способна обеспечить при данном освещении. Нагрузочная характеристика представляет собой график зависимости выходного напряжения ячейки от принятого тока (конечно при заданном постоянном освещении). Если рассматривать солнечную батарею как источник электроэнергии, то понятно, что важной точкой характеристики является точка максимальной мощности. Нас также может заинтересовать зависимость этой мощности от потребляемого тока. Другими характерными значениями для солнечной батареи (используемой в качестве источника) являются коэффициент заполнения и эффективность η. Коэффициент нагрузки характеризуется как отношение максимально достижимой мощности и максимальной мощности (теоретической), которая определяется напряжением «холостого хода» и током «короткого замыкания». При длительном солнечном освещении или ухудшении условий охлаждения элемента (например, без ветра) температура поверхности элемента может достигать 80°С. Из-за повышенной температуры происходит небольшое увеличение фототока (прирост практически незначителен), более значительным в данном случае является снижение напряжения холостого хода. При таких температурах происходит изменение электрических свойств ячейки, что приводит к снижению нагрузочных характеристик в сторону более низкого напряжения, это снижение вызывает снижение мощности и КПД η.

      Комментарии:

    #8 написал: Voltek |

    Очень полезная статья. Спасибо!

      Комментарии:

    #9 написал: Мухиддин ака |

    Было на много эффективнее если сольнечный панели работали совместно с водонагревателем,тоесть нижный поверхности циркулировало воды .

      Комментарии:

    #10 написал: Алина |

    Какую мощность должна иметь солнечная батарея для обеспечения нужд дома?

      Комментарии:

    #11 написал: Андрей Повный |

    Цитата: Сергей Серомашенко
    Мощность панелей уже далеко не 350 Вт))), к сожалению. И тенденция увеличения мощности панели все еще растет. Крайний объект собирали на 540 Вт модулях, при размере 2250х1130 мм. Крайне неудобный монтаж получается. Но, как не крути, снимаемая мощность с 1 кв метра остается примерно на одном уровне + -. На подходе уже модули 600 + Вт. 

    Спасибо за информацию! Действительно, технологии солнечных панелей постоянно совершенствуются и мощность панелей увеличивается. Важно отметить, что мощность солнечной панели зависит от ее эффективности, которая может быть разной в зависимости от производителя и технологии производства. Также мощность панели может варьироваться в зависимости от интенсивности солнечной радиации, угла наклона панели и других факторов. В любом случае, при выборе солнечных панелей важно учитывать не только их мощность, но и другие параметры, такие как КПД, надежность и долговечность.

    Цитата: Мухиддин ака
    Было на много эффективнее если сольнечный панели работали совместно с водонагревателем,тоесть нижный поверхности циркулировало воды .
     Действительно, комбинация солнечных панелей и водонагревателя может быть очень эффективной. Эта система называется солнечно-тепловая установка и работает по следующему принципу: солнечные панели собирают тепло от солнечных лучей и передают его воде, которая циркулирует в трубах на нижней поверхности панелей. Затем нагретая вода направляется в водонагреватель, где ее температура поднимается до нужного уровня.

     



    Цитата: Алина
    Какую мощность должна иметь солнечная батарея для обеспечения нужд дома?

    Для определения мощности солнечной батареи, необходимой для обеспечения нужд дома, необходимо учитывать множество факторов, таких как потребление энергии, климатические условия, географическое расположение, угол наклона и направление к солнцу и другие факторы. Обычно, солнечные батареи устанавливаются совместно с другими компонентами, такими как контроллер заряда, инвертор и батареи для хранения энергии. Размер и мощность каждого из этих компонентов будут зависеть от требуемой потребности энергии для конкретного дома. Чтобы определить необходимую мощность солнечной батареи, необходимо провести тщательный анализ потребления энергии в доме. Это может включать в себя измерение мощности каждого прибора и расчет среднего времени использования каждого прибора в день, а также анализ пиковых потребностей в энергии в разное время суток. Также необходимо учитывать среднее количество часов солнечного света в регионе, где находится дом, и угол наклона и направление к солнцу солнечных панелей.

      Комментарии:

    #12 написал: Сергей |

    Для повышения эффективности фотоэлементов и получения большей выходной мощности используется их объединение в солнечные батареи. Эти батареи представляют собой массив фотоэлементов, установленных на специальной подложке. Чтобы обеспечить долгий срок службы и надежность такой установки, она защищается с помощью стекла. Процесс преобразования солнечной энергии в электрическую начинается с тем, что фотоэлементы в батарее поглощают свет от солнца. Важно отметить, что они способны преобразовывать не только видимую часть солнечного спектра, которую мы видим как свет, но и ультрафиолетовую часть, которая невидима для человеческого глаза. Это делает солнечные батареи более эффективными, так как они используют широкий спектр солнечного излучения. Чтобы защитить фотоэлементы и обеспечить надежную работу солнечной батареи, ее покрывают стеклом. Однако не любое стекло подходит для этой цели. Необходимо выбирать стекло, которое способно пропускать ультрафиолетовую часть излучения, так как именно она является важной для работы фотоэлементов. Таким образом, выбор подходящего стекла является неотъемлемой частью процесса создания солнечных батарей, которые эффективно преобразуют солнечную энергию в электрическую.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.