Принцип солнечной батареи: Принцип работы солнечных батарей | Интернет магазин «Акваленд»

Содержание

Принцип работы и устройство солнечной батареи

Одним из источников энергии является солнечная батарея, генерирующая альтернативную энергию Солнца. Она появилась сравнительно недавно, но уже успела обрести популярность в странах Евросоюза, за счет высокой эффективности и приемлемой стоимости.

Солнечная батарея является почти неисчерпаемым источником энергии, способным накапливать и преобразовывать световые лучи в энергию и электричество. В странах СНГ новый источник энергии постепенно только набирает популярность. (Кстати, статью о том, как выбрать солнечную батарею, Вы можете прочитать здесь.)

Компоненты

Само устройство и принцип работы энергоисточника можно называть простым. Оно состоит всего из двух частей:

  • основного корпуса;
  • преобразовательных блоков.

В большинстве случаев корпус делают из пластика. Он похож на обыкновенную плитку, к которой прикреплены преобразовательные блоки.

Преобразовательным блоком является кремниевая пластинка. Она может изготавливаться двумя способами:

  • поликристаллическим;
  • монокристаллическим.

Поликристаллический способ является менее затратным, а монокристаллический считается наиболее эффективным.

Все остальные дополнительные части (например, контроллеры и инверторы), гаджеты и микросхемы присоединяют только для увеличения работоспособности и функционирования источника энергии. Без них солнечная батарея также сможет работать.

Имейте в виду: для того чтобы данный источник начал функционировать нужно правильно и аккуратно подключить все преобразовательные блоки.

С расчётом мощности солнечных батарей может помочь данная статья: https://teplo.guru/eko/solnechnyie-batarei-kpd.html

Существует два вида их подключения:

  • последовательное;
  • параллельное.

Разница лишь в том, что в параллельном соединении происходит увеличение силы тока, а при последовательном увеличивается напряжение.

Если есть необходимость в максимальной работе сразу двух параметров, то используется параллельно-последовательное.

Но стоит учитывать, что высокие нагрузки могут способствовать тому, что некоторые контакты могут перегореть. Для предотвращения этого используют диоды.

Один диод способен защитить одну четвертую часть фотоэлемента. Если их нет в устройстве, то есть большая вероятность, что весь источник энергии прекратит своё функционирование после первого же дождя или урагана.

Важный момент: ни накопление, ни сила тока совершенно не соответствуют возможным параметрам современной бытовой техники, поэтому приходится перераспределять и накапливать электроэнергию.

Для этого рекомендуется дополнительно подключать минимум два аккумулятора. Один будет являться накопительным, а второй запасным или резервным.

Приведем пример работы дополнительных аккумуляторов. Когда на улице хорошая и солнечная погода, то заряд идет быстро и через малое количество времени появляется уже лишняя энергия.

Поэтому весь этот процесс контролирует специальный реостат, который способен в определенный момент перевести всю ненужную электроэнергию в дополнительные резервы.

Познакомиться с отзывами владельцев солнечных батарей можно в данной статье: https://teplo.guru/eko/solnechnyie-batarei-dlya-doma-otzyivy.html

Принцип работы

В чем же заключается принцип работы альтернативного источника энергии?

Во-первых, фотоэлементы являются кремниевыми пластинами. В свою очередь, кремний по своему химическому составу имеет максимальную схожесть с чистым силицием. Именно этот нюанс дал возможность понизить стоимость солнечной батареи и запустить ее уже на конвейер.

Кремний в обязательном порядке кристаллизуют, так как сам по себе он является полупроводником. Монокристаллы изготавливаются намного проще, но при этом не имеют много граней, за счет чего электроны имеют возможность двигаться прямолинейно.

Важно знать, что добавлением фосфора или мышьяка повышается электропроводность. Также, одним из важных свойств силиция является невидимость для инфракрасного излучения.

Благодаря этому элементу, преобразовательные блоки поглощают только полезные части солнечного спектра.

Последовательность действий солнечной батареи:

  1. Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)

    Энергия солнца попадает на пластины.

  2. Пластины нагреваются и освобождают электроны.
  3. Электроны активно двигаются по проводникам.
  4. Проводники дают заряд аккумуляторам.

Вот мы и выяснили, из чего состоят солнечные батареи и каков их принцип действия.

Подробнее узнать об основных видах солнечных панелей можно здесь: https://teplo.guru/eko/vidyi-solnechnyih-paneley.html

В заключение хотелось бы добавить, что такую альтернативу можно сделать дома самостоятельно, при наличии всех необходимых частей.

Смотрите видео, в котором в легкой и познавательной форме объясняется принцип работы солнечных батарей:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Доступными словами принципы работы солнечных батарей



Почти 100% всей энергии, которую мы используем в повседневной жизни – это энергия солнца, так или иначе преобразованная. Уголь – это умершие растения, которые жили благодаря фотосинтезу, нефть – растения и животные, которые вымерли миллионы лет назад и росли за счет энергии солнца. Даже когда вы сжигаете дрова – вы даете выход солнечной энергии, которую в себя впитала древесина. По сути, любая тепловая электростанция преобразовывает аккумулированную в виде угля, нефти, газа и др. ископаемых солнечную энергию в электричество.

Солнечная батарея просто делает это напрямую, без участия «посредников». Электричество – наиболее удобная форма применения солнечной энергии. Весь быт человечества сейчас построен вокруг электричества, и цивилизацию без него очень сложно представить. Несмотря на то, что первые фотоэлементы появились более полувека назад, солнечная энергетика пока не нашла должного распространения. Почему? Об этом в конце статьи, а пока разберемся, как это все работает.

Все дело в кремнии

Солнечные батареи состоят из ячеек меньшего размера – фотоэлементов, которые сделаны из кремния.

Солнечная панель состоит из нескольких фотоэлементов.

Важно. Кремний – наиболее распространенный полупроводник на Земле (около 30% всей земной коры)

Кремний располагается между двумя токопроводящими слоями.

«Сэндвич» из кремния и токопроводящих слоев

Каждый атом кремния соединен с соседними четырьмя сильными связями, которые удерживают электроны на месте, поэтому так ток течь не может.

Структура атомов кремния

Для того, чтобы получить ток используют два различных слоя кремния:

  • Кремний N-типа имеет избыток электронов
  • Кремний Р-типа – дополнительные места для электронов (дырки)

Кремний Р и N типа

Там, где соединяются два типа кремния, электроны могут перемещаться через Р-N переход, оставляя положительный заряд на одной стороне и отрицательный на другой.

Чтобы это было легче представить, лучше думать о свете, как о потоке частиц (фотонов), которые ударяются о нашу ячейку настолько сильно, что выбивает электрон из его связи, оставляя дырку. Отрицательно заряженный электрон и место положительно заряженной дырки теперь могут свободно перемещаться, но т.к. мы имеем электрическое поле на Р-N переходе, они движутся только в одном направлении. Электрон – в сторону N-проводника, дырка стремится на Р — сторону пластины.

После «освобождения» электрон стремится к проводнику

Все электроны собираются металлическими проводниками вверху ячейки и уходят во внешнюю сеть, питая токоприемники, аккумуляторы для солнечных батарей или электрический стул для хомяка 🙂 . После проведенной работы электроны возвращаются к обратной стороне пластины и занимают места в тех самых «дырках».

Работа фотоэлемента

Стандартная пластина, 150х150 мм номинально вырабатывает только 0,5 вольта, но если объединить их в одну большую панель, то можно получить бо́льшую мощность и вольтаж. Для зарядки мобильника нужно объединить 12 таких пластин. Для питания дома нужно затратить гораздо больше пластин и панелей.

Благодаря тому, что в фотоэлементах единственной подвижной частью являются электроны, солнечные панели не нуждаются в обслуживании и могут служить 20-25 лет не изнашиваясь и не ломаясь.

Почему человек не перешел на солнечную энергию полностью?



Можно много рассуждать о политике, бизнесе и прочей конспирологии, но в рамках этой статьи хотелось бы рассказать о других проблемах.

  1. Неравномерное распределение солнечной энергии по поверхности планеты. Одни области более солнечные, чем другие и это тоже непостоянною. Солнечной энергии гораздо меньше в пасмурные дни и совсем нет ночью. И чтобы полностью рассчитывать на солнечную энергию, необходимы эффективные способы получения электричества для всех областей.
  2. КПД. В лабораторных условиях удалось достичь результата в 46%. Но коммерческие системы не достигают даже 25% эффективности.
  3. Хранение. Самым слабым звеном в солнечной энергетике является отсутствие эффективного и дешевого способа сохранять полученную электроэнергию. Существующие аккумуляторные батареи тяжелы и значительно снижают эффективность и без того слабые показатели солнечной системы. В целом, хранить 10 тонн угля проще и удобнее, чем 46 мегаватт, выработанных этим же углем или солнцем.
  4. Инфраструктура. Для того, чтобы питать мегаполисы – площадей крыш этих городов будет недостаточно, чтобы удовлетворить все запросы, поэтому для внедрения солнечной энергетики нужно транспортировать энергию, а для этого необходимо строить новые энергетические объекты

Видео о том, как производят солнечные батареи.

В ролике подробно описывается процесс изготовления поликристаллических солнечных батарей, принцип их работы в системе солнечных электростанций, принцип работы контроллера заряда и инвертора.



Особенности металлических кабельных лотков Power Bank с солнечной батареей — расчет на безграмотность Подбираем аккумулятор для солнечной электростанции Виды садовых светильников и фонарей на солнечных батареях, как и где использовать.

Принцип работы солнечной батареи

Пример HTML-страницы

Солнечные батареи, как источник альтернативной энергии, сегодня уже не относят к инновационным технологиям науки. Впервые, использованные уже более сорока лет назад для электропитания станций в открытом космосе, они с успехом применяются, в качестве независимого источника экологически чистой электроэнергии.

Элементы солнечных батарей изготавливают из материалов, преобразующих солнечный свет в электричество. Фотоэлектрическая батарея конструктивно состоит из нескольких модулей, электрически и механически соединенных между собой. Каждый солнечный модуль – это устройство, объединяющее несколько фотоэлектрических элементов и выходные клеммы для подключения электроприемников. Фотоэлектрический элемент состоит из 2-х пластин полупроводникового материала. Основную часть, выпускающихся промышленностью элементов батарей, изготавливают из чистого кремния. На одну пластину, с целью придания ей свойств проводника отрицательных зарядов (n-область), наносят бор. Вторую же, с целью создания проводника положительных зарядов, покрывают фосфором (р – область).

Под воздействием солнечных лучей в зоне соприкосновения двух пластин возникает электродвижущая сила, которая способна создавать электрический ток во внешнем контуре, электрически соединенном с р- и n-областями. Для того, чтобы снять ток с батарей их пропаивают тонкими полосами меди. Спаянные друг с другом пластины спаивают, ламинируют, а затем закрепляют на стекле. Для придания конструкции прочностных свойств соединенные пластины размещают в алюминиевую раму.

Явление, в основе которого лежит принцип работы солнечных батарей, имеет название «внешний фотоэффект». Мощность, вырабатываемая батареей, напрямую зависит от площади ее поверхности. На эффективность работы солнечных батарей оказывает влияние также положение относительно Солнца модулей и интенсивность излучения. Таким образом, КПД батарей зависит от времени года, места установки, погоды.

Энергия, генерируемая фотоэлектрической установкой, не предназначена для непосредственного подключения потребителей. Между электрогенерирующей установкой и потребляющей сетью необходимо подключать инвертор, с целью трансформирования напряжения в стандартные величины одно или трехфазного номинала (220 или 380В).

Солнечные фотоэлектрические модули способны вырабатывать электроэнергию в течение 25 и больше лет. Технический износ в большинстве случаев возникает вследствие влияния окружающей среды, поскольку в таких установках отсутствуют подвижные механизмы, а также нет никаких термодинамических процессов. Грамотно смонтированная солнечная батарея станет экологически безопасным, бесшумным и надежным источником электроэнергии на долгие годы.

Принцип работы солнечной батареи

Прежде, чем перейти к объяснению основных принципов получения электричества с помощью солнечных батарей, давайте кратко рассмотрим, что же такое электричество.

Все вещества во вселенной состоят из атомов, в состав которых входят протоны, нейтроны и электроны. В центре атома – ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов.

Ядро окружено отрицательно заряженными электронами, заряд которых равен заряду протонов, но противоположен ему по знаку. Количество совпадает с количеством протонов в ядре.

Равное соотношение противоположно заряженных частиц в ядре делает атом нейтральным и стабильным.

Когда на атом воздействует внешняя сила, равновесие между протонами и электронами нарушается. Эта внешняя сила вызывает потерю или присоединение электронов. Когда атом теряет электрон, он может свободно перемещаться. Именно это перемещение и называют электрическим током.

Что такое солнечное электричество?

Это образование свободных электронов при падении лучей солнца на поверхность полупроводникового материала, например, кремния.

Можно сказать, что это процесс преобразования энергии солнца в электрическую.

Как работает батарея? Полупроводники, такие как кремний, имеют свойство пропускать через себя электроток, когда на него попадают лучи солнца. Этот процесс также называют «фотоэлектрическим эффектом».

Когда фотоны (частицы, составляющие излучение солнца и имеющие определенную энергию) достигают поверхности полупроводника, его ячейки поглощают энергию фотона, которая переходит к электронам и заставляет их уходить со своих орбит, вызывая электрический ток — этот принцип лежит в основе солнечного электричества.

Множество полупроводниковых ячеек спаиваются между собой и заключаются в закаленное, хорошо пропускающее свет стекло. Это и есть солнечная батарея.

Солнечная панель – ключевой элемент электростанции, производящий электричество из света. Можно соединить любое количество батарей, чтобы получить желаемое количество электричества. Их можно установить в любом месте, благодаря чему мы имеем мобильный источник энергии.

Электрический ток, вырабатываемый солнечной панелью – это постоянный ток, однако большая часть устройств в доме потребляет переменный ток. Именно поэтому требуется устройство, которое преобразовывает постоянный в переменный — инвертор.

С помощью системы из батарей и инвертора можно получить переменный ток подходящий для дома, чтобы пользоваться электроприборами, такими как вентилятор, освещение, телевизор, холодильник и т.д.

У солнечных панелей, в отличие от угля и углеводородного топлива, существует ряд значимых преимуществ:

  • экологичность
  • отсутствие вредных выбросов
  • бесшумная работа
  • практически не требуют обслуживания
  • срок службы 20-25 лет

Принцип устройства солнечной батареи — HTML, CSS, JavaScript, Perl, PHP, MySQL: Weblibrary.biz

Солнечная батарея — это элемент, который преобразует солнечный свет в постоянный электрический ток. Альтернативные источники получения возобновляемой энергии – главный тренд современности. И чтобы следовать ему, достаточно установить солнечную электростанцию — https://solar-electro.com/.

Принцип работы

В основе принципа работы солнечной батареи лежит элементарный физический процесс под названием «фотоэлектрический эффект». Открыт он французским физиком А.Э. Беккерелем в 19 веке. А на практике фотоэлектрический эффект подробно изучил и превратил в фотоэлемент русский ученый А.Столетов, а также количественно описал всем известный А.Энштейн.

С тех пор за полтора столетия фотоэлементы и солнечные батареи претерпели значительную эволюцию. В наши дни созданы фотоэлементы для солнечных батарей с огромной мощностью, способные обеспечить автономной электроэнергией большие частные дома (до 300 м2).

Пластинки фотоэлементов крепятся на солнечную батарею, которые могут быть разных форм и размеров.

Где применяют

Область применения солнечных батарей растёт каждый день.

Если раньше мы могли наблюдать небольшие пластинки фотоэлементов в настольных калькуляторах, то сейчас их применяют абсолютно везде, где требуется постоянный электрический ток.

Широко используются солнечные батареи в космонавтике для обеспечения энергией космических станций. В самолётостроении солнечные батареи используются для экономии топлива при нахождении самолета в небе. Автономное электроснабжение домов, уличных фонарей, светофоров и так далее. В автомобильной и воднотранспортной промышленности — за счёт солнечных батарей автомобили и лодки передвигаются днём, а ночью используют энергию накопленную специальными аккумуляторами. А также во многих других областях.

Экономичность такого применения очевидна. Мы получаем электричество «из воздуха», при этом сохраняя экологию нетронутой.

В настоящее время самый популярный вид использования в быту — в качестве зарядного устройства для мобильного телефона. Такой зарядник выигрывает даже у пауэрбанка, потому что прекращает зависимость владельцев гаджетов от электроэнергии. Останется только выбрать качественную солнечную батарею у проверенного производителя.

Где производят

Крупнейшие производители фотоэлементов и солнечных батарей расположились в Китае, США и Японии. В России производством солнечных батарей занимаются в Зеленограде, Рязани, Рязани, Москве, Брянске и др.

Принцип работы современных солнечных батарей

Сегодня энергия солнца используется повсюду, от мобильных устройств, до питания домов. Первым вариантом использования солнечной энергии были солнечные коллекторы, однако современные солнечные батареи справляются с этим намного лучше. Принцип работы солнечных батарей не так сложен, как может показаться. После прочтения этой статьи вы узнаете больше о том, как же работает солнечная батарея.

1. Виды солнечных батарей.

1.1. Принцип работы солнечной батареи

Для начала нужно уточнить, что современные солнечные батареи бывают 3-х видов:

  • Монокристаллические
  • Поликристаллические
  • Тонкопленочные (аморфные)

Самыми распространенными видами солнечных батарей считаются монокристаллические и поликристаллические батареи. Они обладают достаточно высоким КПД, а так же имеют относительно низкую цену, однако у таких батарей есть недостаток — конструкции с их использованием не обладают гибкостью, которая необходима в некоторых случаях.

Именно в таких случаях используются тонкопленочные солнечные батареи. Толщина активного элемента аморфных солнечных батарей составляет от 0,5 до 1 мкм, тогда как толщина активного элемента в кристаллических батареях 300 мкм.

Светопоглащаемость аморфного кремния в 20 раз больше, чем у кристаллического, однако КПД аморфных солнечных батарей составляет приблизительно 10%, против 15% у поликристаллических, и 17% у монокристаллических.

Невозможно однозначно сказать какие солнечные батареи лучше. Например тонкопленочным солнечным батареям не нужен прямой солнечный свет, тогда как поли и монокристаллические должны находиться именно на улице под прямыми солнечными лучами.

1.2.  Из чего сделана солнечная батарея?

Солнечные батареи обычно изготавливаются из кремния. Однако чистый кремний практически никогда не используют при их производстве. На характеристики солнечных батарей влияют материалы, из которых изготовлены пластины. Для положительного заряда в качестве примеси к кремнию чаще всего используют бор, а для отрицательного – мышьяк.

Так как солнечные батареи работают зимой так же, как и летом – в пластины добавляют специальные примеси, такие как галлий, медь, арсенид, кадмий, теллурид, селен для того, чтобы сделать их менее чувствительными к перепадам температуры. Это делает элементы солнечной батареи зимой более надежными, и снижает риск их поломки.

2. Принцип действия солнечных батарей.

Многие из вас еще в школе проводили опыт, который описывает принцип работы солнечной батареи. Суть опыта в том, что на n-p переход транзистора со спиленной верхней крышкой падает свет, и если подключить вольтметр, то можно зафиксировать ток. Соответственно чем больше площадь n-p перехода, тем больше ток.

Так как атомы в p-слое полупроводника имеют лишние электроны, а в атомах n-слоя наоборот их недостает – то под воздействием лучей света электроны из p-слоя вбиваются и стремятся перейти в n-слой. В солнечной батарее между слоями находится диэлектрик, поэтому электроны проходят через нагрузку (аккумулятор), и только тогда достигают n-слоя.

3. Где используются солнечные батареи?

Наверное, многие впервые встретились с солнечными батареями около 20 лет назад, когда повсюду стали появляться калькуляторы с

фотоэлементами, что позволяло не менять батарейки в них годами. С тех пор солнечные батареи можно встретить где угодно. Ими оснащают дома в солнечных странах, их устанавливают на машины, их встраивают в мобильные телефоны, существует даже беспилотный самолет, который работает за счет одних только солнечных батарей. Существуют так же и солнечные электростанции, которые вырабатывают электричество для целых городов.

В Пекине в честь летней олимпиады был построен стадион, который аккумулирует солнечную энергию в течении дня, а потом тратит ее же на освещение стадиона, поливку газонов, работу телекоммуникационного оборудования.

В настоящее время в данной отрасли ведутся активные исследования. В начале 2013 года компания Sharp разработала солнечную батарею с КПД 44%.

4. Как устроены солнечные батареи: Видео

Ассоциация солнечной энергетики России

Автономное питание, которое получают от такого источника, как батарея, является очень важным в наше время прогресса и технологий. Основная функция батареи состоит в непосредственной подаче самой энергии для работы прибора в совершенно любом месте. Основной принцип солнечной батареи лежит в подачи энергии приборов в любом месте, при этом пополняется энергией солнечная батарея от прямых лучей солнца, дневного освещения.

Где используют солнечные батареи Получение электроэнергии от солнечных лучей считается альтернативным источником энергии. Солнечная батарея может быть встроенной в прибор, или являться дополнительным источником питания. Приборы, которые используют альтернативный источник питания, в виде солнечной батареи, могут быть, как бытовыми (часами, обогревателями, лампами, мобильные телефоны и другие), так и производственными. Многие больницы или клиники переходят на альтернативные источники питания, чтобы внешние факторы, которые могут приводить к перебоям в электросетях, не влияли на лечение и поправку здоровья. Каждый врач или доктор лечебного заведения знает, на сколько, важным может быть постоянный поток электричества. Израильские клиники оснащены новейшими современными медицинскими приборами и оборудованием. Это позволяет лечить даже сложные заболевания и проводить реабилитации. Например, методы лечения рака яичников в Израиле самые эффективные в мировом здравоохранении. Экономность солнечной батареи Принцип работы солнечной батареи заключается в переработке энергии солнечных лучей в электроэнергию при помощи полупроводников, которые называются фотоэлементы. Используя солнечную батарею, она заряжается исключительно солнечными лучами, что помогает экономить ресурсы полезных ископаемых земельных запасов, не влияет на здоровье и не приносит вред окружающей среде. Альтернативное питание солнечных батарей может использоваться во всех отраслях и сферах деятельности человека, даже в лечении серьезных заболеваний, что может использовать врач или доктор. Солнечные лучи абсолютно бесплатные, что все знают. На основе этого, альтернативное питание солнечной батареи не нуждается в вложении денежных средств. Такое питание больницы или клиники может сэкономить огромный бюджет. Заряжение солнечной батареи абсолютно безопасно для жизни и деятельности человека, что позволяет делать его мобильным и удобным для использования в любом месте.

Принцип работы солнечных батарей

Идея энергонезависимого дома весьма заманчива для любого домовладельца. Он имеет множество преимуществ, главное из которых — отсутствие влияния колебаний тарифов на коммунальные услуги. Кроме того, вы будете продвигать кампанию «зеленой энергии», которая в настоящее время рекомендуется как способ сохранения окружающей среды. К счастью, это достижимая мечта, учитывая стремительное развитие технологий хранения энергии. Все, что вам нужно, это набор солнечных панелей или источник солнечной энергии, а также резервный аккумулятор для удовлетворения ваших потребностей.

Солнечные батареи

являются неотъемлемой частью этой установки, поскольку они обеспечивают непрерывную подачу электроэнергии в случае сбоя в электросети. В этой статье кажущаяся сложной работа этих устройств хранения данных будет разбита на несколько простых для понимания шагов. Обсуждение будет вращаться вокруг батареи, которая уже соединена с солнечной системой, а не с автономным хранилищем солнечной батареи.

Питание солнечной энергией

Когда солнечные лучи попадают на панели, видимый свет преобразуется в электрическую энергию.Электрический ток поступает в аккумулятор и сохраняется в виде постоянного тока. Стоит отметить, что существует два типа солнечных батарей: со связью по переменному току и со связью по постоянному току. Последний имеет встроенный инвертор, который может преобразовывать электрический ток в постоянный или переменный. Таким образом, солнечное электричество постоянного тока будет поступать от панелей к внешнему преобразователю мощности, который преобразует его в энергию переменного тока, которая может либо использоваться вашими бытовыми приборами, либо храниться в батарее переменного тока. В этом случае встроенный инвертор будет преобразовывать переменное электричество обратно в постоянное для хранения.

Что касается системы со связью по постоянному току, батарея не имеет встроенного инвертора. Таким образом, электричество постоянного тока от солнечных панелей поступает в аккумулятор через контроллер заряда. В отличие от установки переменного тока, инвертор мощности в этой системе подключен только к домашней проводке. Таким образом, электричество от солнечных панелей или вашей аккумуляторной батареи преобразуется из постоянного тока в переменный перед тем, как поступить в вашу бытовую технику. Что определяет, сколько энергии хранится в аккумуляторе? Читай дальше, чтобы узнать больше.

Процесс зарядки

Поскольку энергия поступает от солнечных батарей, установка электричества в вашем доме будет иметь приоритет. Таким образом, электричество напрямую питает ваши приборы, такие как холодильники, телевизоры и осветительные приборы. Часто этой энергии от солнечных батарей может быть больше, чем вам нужно. Например, в жаркий полдень вырабатывается много энергии, но ваш дом почти не использует ее. В таком сценарии происходит чистое измерение, при котором дополнительная энергия возвращается в сеть. Тем не менее, вы можете использовать это переполнение, чтобы зарядить свои батареи.

Количество электроэнергии, хранящейся в аккумуляторе, зависит от того, насколько быстро он заряжается. Если, например, ваш дом потребляет не слишком много энергии, то процесс зарядки будет быстрым. Также, если вы подключены к огромным панелям, то в ваш дом будет поступать много электроэнергии, а значит, батареи будут заряжаться гораздо быстрее. Как только ваша батарея будет полностью заряжена, контроллер заряда предотвратит ее перезарядку.

Если вы активно ищете чистую, бесплатную энергию, но не имеете достаточно денег, чтобы инвестировать в солнечные панели, вам определенно следует подумать о покупке солнечного генератора.Солнечные генераторы используют солнечные батареи, улавливая солнечную энергию. Солнечная энергия хранится в тесте. Солнечный генератор состоит из четырех компонентов, включая солнечные панели, контроллер, инвертор и солнечную батарею.

Солнечные генераторы не требуют топлива для работы — все, что вам нужно сделать, это настроить солнечную панель, и вы получите чистую, возобновляемую энергию. Поскольку солнечные генераторы не выделяют загрязняющих веществ, вы можете защитить здоровье своей семьи и защитить окружающую среду. Солнечные генераторы предпочтительнее традиционных генераторов, потому что они тихие, не требуют особого обслуживания и экономичны.

Зачем вам солнечная батарея?

Домовладельцы могут использовать солнечный калькулятор Plico Energy или любой аналогичный онлайн-инструмент, чтобы определить, сколько солнечной энергии им нужно. Но даже если у вас есть приблизительное представление о том, сколько солнечной энергии вам нужно для выполнения повседневных задач, все равно важно купить солнечную батарею. Вот несколько причин, по которым вам стоит инвестировать в солнечную батарею:

1. Чтобы защитить вас от перебоев в подаче электроэнергии

Если вы подключены к сети, всегда будет несколько моментов, когда система передачи дает сбой или отключается на техническое обслуживание.Как только это произойдет, система изолирует ваш дом от сети и активирует резервный источник. В этом случае батарея будет работать как резервный генератор.

Наличие резервного питания от солнечных батарей может предотвратить неудобства, связанные с отключениями электроэнергии. Следовательно, вы можете продолжать использовать свою технику для работы по дому, развлечений, учебы или работы дома. Прежде всего, если у вас есть больной член семьи, нуждающийся в медицинском оборудовании, таком как кислородный баллон или респиратор, у вас не возникнет проблем с поиском генератора или резервного источника питания.

2. Повременные тарифные планы

В рамках этих планов с вас будет взиматься плата в зависимости от количества потребляемой электроэнергии, а также времени, в течение которого вы ее используете. TOU заявляет, что мощность, получаемая из сети ночью, более ценна, чем дополнительная энергия, вырабатываемая в течение дня. Таким образом, сохраняя дополнительную энергию и используя ее ночью, вы снизите общую стоимость электроэнергии в вашем доме.

Правительства всего мира признают преимущества солнечных батарей.Настолько, что они предлагают домовладельцам скидки, чтобы помочь с первоначальными затратами на покупку солнечной батареи. Эти скидки на солнечные батареи становятся все более и более популярными и являются признаком огромных преимуществ, которые батареи предоставляют домовладельцам и всему миру. Скидки на солнечные батареи помогают продвигать внедрение систем солнечной энергии во многих странах.

Заключительные замечания

По мере того, как мир осваивает «зеленую энергию», солнечные панели постепенно заменяют традиционные источники электроэнергии.Солнечные батареи играют решающую роль в обеспечении надежного электроснабжения вашего дома. Аккумуляторы переменного тока имеют встроенный инвертор, который преобразует электрический ток в постоянный или переменный, в зависимости от направления.

С другой стороны, батарея с парой постоянного тока не имеет этой функции. Однако обе батареи хранят электроэнергию в постоянном токе независимо от настройки. Скорость, с которой электричество накапливается в батареях, зависит от размера панелей и количества, используемого вашей бытовой техникой.

Принцип солнечной батареи | О солнечной энергии | Наш дух солнечной энергии | Солнечная энергия | Продукция

  Преобразование солнечного света в электричество

Солнечная батарея
(поликристаллический кремний)
Фотоэлектрические модули, обычно называемые солнечными модулями, являются ключевыми компонентами, используемыми для преобразования солнечного света в электричество. Солнечные модули изготавливаются из полупроводников, очень похожих на те, что используются для создания интегральных схем для электронного оборудования.Наиболее распространенный тип полупроводников, используемых в настоящее время, состоит из кристаллов кремния. Кристаллы кремния ламинированы в слои n-типа и p-типа, уложенные друг на друга. Свет, падающий на кристаллы, вызывает «фотоэлектрический эффект», который генерирует электричество. Произведенное электричество называется постоянным током (DC) и может быть использовано немедленно или сохранено в батарее. Для систем, установленных в домах, обслуживаемых коммунальной сетью, устройство, называемое инвертором, преобразует электричество в переменный ток (AC), стандартную мощность, используемую в жилых домах.

  Производство электроэнергии с использованием P-N вентиля
Кристаллы кремния высокой чистоты используются для производства солнечных элементов. Кристаллы перерабатываются в солнечные элементы методом плавления и литья. Отливка в форме куба затем разрезается на слитки, а затем нарезается на очень тонкие пластины.

Обработка пластин
Атомы кремния имеют четыре «руки». В стабильных условиях они становятся идеальными изоляторами.При объединении небольшого количества пятилучевых атомов (с избыточным электроном) возникает отрицательный заряд, когда солнечный свет (фотоны) попадает на избыточный электрон. Затем электрон выбрасывается из руки, чтобы свободно перемещаться. Кремний с такими характеристиками проводит электричество. Это называется полупроводником n-типа (отрицательным) и обычно возникает из-за того, что кремний «легирован» фосфорной пленкой.

Напротив, объединение трехлучевых атомов, у которых отсутствует один электрон, приводит к образованию дырки с отсутствующим электроном.В этом случае полупроводник будет нести положительный заряд. Это называется полупроводником p-типа (положительным) и обычно получается при легировании кремния бором.


P-n-переход образуется путем размещения полупроводников p-типа и n-типа рядом друг с другом. P-тип, с одним электроном меньше, притягивает лишний электрон от n-типа, чтобы стабилизировать себя. Таким образом, электричество вытесняется и генерирует поток электронов, иначе известный как электричество.

Когда солнечный свет падает на полупроводник, электрон вылетает и притягивается к полупроводнику n-типа. Это вызывает больше негатива в полупроводниках n-типа и больше плюсов в p-типе, тем самым генерируя более высокий поток электричества. Это фотоэлектрический эффект.




 Региональные офисы

Дополнительная информация

Что такое солнечная батарея? Структура и принцип работы

Солнечная энергия – это лучистая энергия и тепло, выделяемое солнцем.Солнечная энергия создает возобновляемую энергию на планете. Человек, как и все существа на земле, не смог бы существовать без солнца и источника солнечной энергии. Так что же такое солнечная батарея?

Что такое солнечная батарея?

Солнечные панели, также известные как фотоэлектрические элементы (солнечные панели), включают в себя множество фотоэлектрических элементов (солнечных элементов) — полупроводниковый элемент, содержащий большое количество датчиков света на поверхности, представляющих собой фотоэлектрические диоды, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую энергию.Сила тока (I), напряжение (U) или сопротивление (R) солнечных элементов изменяются в зависимости от количества падающего на них солнечного света.

Фотогальванические элементы собираются в блоки, чтобы стать солнечными элементами (обычно 60 или 72 фотоэлемента на солнечной панели). Фотогальванические элементы способны работать при солнечном или искусственном освещении. Их можно использовать в качестве датчиков света (например, инфракрасных датчиков), электромагнитных излучений вблизи порога видимого света или для измерения интенсивности света.

Это преобразование осуществляется на основе фотоэффекта. Работа солнечных батарей делится на 3 этапа:

  • Стадия 1: Сначала энергия световых фотонов поглощается и образует электронно-дырочные пары в полупроводнике.
  • Стадия 2: Затем электронно-дырочные пары разделяются перегородкой из разных типов полупроводников (p-n переход). Этот эффект создает напряжение солнечного элемента.
  • Этап 3: Затем солнечный элемент подключается непосредственно к внешней цепи и генерирует электрический ток.

Характеристики солнечных панелей

Вот некоторые характеристики солнечной панели:

  • Имеет компактный дизайн, тонкую, квадратную или прямоугольную пластину, черного (обычно лист Mono) или синего цвета (обычно лист Poly), с высокой эстетикой, между элементами батареи будет белое пространство.
  • С точки зрения эффективности солнечных элементов, батареи Mono будут иметь лучшее качество, более высокую эффективность преобразования энергии и будут идти рука об руку с более высокой стоимостью, чем панели Poly.
  • Они работают непрерывно, сохраняя высокую производительность даже в условиях низкой освещенности.
  • Качественный продукт способен к самоочищению поверхностей, адаптации к любым погодным условиям без влияния на энергопотребление.
  • Разработаны с повышенной водостойкостью, пыленепроницаемостью для длительного использования, до нескольких десятков лет.
  • Солнечные панели поглощают максимальное количество источников света, чтобы служить жизни от жизни до производства.

Преимущества солнечных панелей

Создание зеленой энергии : Солнечный свет — естественный источник энергии, знакомый каждому.Благодаря солнечным панелям этот природный источник энергии преобразуется в электричество, необходимое для жизни человека.

Безвредность для окружающей среды : Преимущество солнечных панелей в том, что они создают чистый, безвредный для окружающей среды источник энергии.

Конструкция и принцип работы солнечной батареи

Солнечные элементы работают на фотогальваническом эффекте для преобразования фотогальванической энергии в электрическую. Солнечная панель состоит из основных компонентов, таких как:

  • Переднее стекло : Это самый тяжелый компонент панели, стеклянный слой толщиной 2-4 мм, закаленное стекло для обеспечения долговечности, играет защитную роль для всей панели, особенно аккумуляторных элементов внутри.Этот слой должен быть прозрачным, чтобы пропускать спектр и свет.
  • Слой фотогальванического элемента : Это основной компонент батареи, который поглощает солнечный свет для выработки электроэнергии. Сегодня на рынке в нашей стране используется много популярных типов солнечных панелей, которые представляют собой поли (поликристаллические) и моно (монокристаллические) батареи, кроме того, есть последний тип батарей. Тонкопленочные солнечные панели также используются в некоторых электрических и электромагнитных устройствах.
  • Задняя панель : Белый слой, расположенный на задней стороне, обычно состоит из пластикового покрытия, которое действует как электрическая изоляция и защита фотоэлементов от воздействия влажности или погодных условий, снижая срок службы и производительность батареи фотоэлементов. панели.
  • Распределительная коробка : За панелью находится распределительная коробка фотоэлектрических модулей, которая действует как выходной интерфейс. Внешние соединения для большинства фотоэлектрических модулей используют разъемы MC4 для простого подключения к остальной части системы.
  • Рама : Рама изготовлена ​​из металла, обычно из алюминия, для обеспечения легкости и прочности

3 способа соединения солнечных панелей:

  • Метод последовательного соединения солнечных элементов
  • Способ параллельного соединения солнечных элементов
  • Смешанный метод сопряжения батарей

Подробнее:

Что такое солнечные фонари?

Лучшие солнечные фонари

Что такое фотогальваническая технология

Типы аккумуляторов и принцип работы | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы

Батареи — это электрохимические устройства, преобразующие химическую энергию в электрическую.Батареи классифицируются как первичные и вторичные батареи .

Первичные батареи
  • Преобразует химическую энергию в электрическую и не может быть перезаряжен.
  • Примеры включают угольно-цинковые батареи и щелочные батареи.
Аккумуляторы
  • Аккумуляторы AKA преобразуют химическую энергию в электрическую и перезаряжаются, когда химическая реакция обращается вспять с использованием принудительной электрической энергии.
  • Примеры включают свинцово-кислотные батареи и литий-ионные батареи.
Обзор:

Чтобы узнать больше о технологиях аккумуляторов, см. EME 812 (9.3. Хранение аккумуляторов). (Примечание: ссылка также находится на странице обзора этого урока.)

Отражение

Какой тип батареи подходит для фотоэлектрических систем? Первичный или вторичный?

Нажмите, чтобы ответить…

ОТВЕТ: Поскольку фотоэлектрические системы требуют более многократного накопления энергии в течение дня, мы заинтересованы в технологии вторичных батарей.

Существует несколько доступных технологий вторичных аккумуляторов, которые можно использовать для различных приложений, таких как свинцово-кислотные и литий-ионные аккумуляторы. В свинцово-кислотных батареях используется самая старая и наиболее зрелая из доступных технологий, хотя литий-ионные батареи активно изучаются (но их стоимость все еще неконкурентоспособна).

Итак, как мы сравниваем батареи для лучшего кандидата для фотоэлектрических приложений?

Давайте посмотрим на график Рагона для доступных батарей.Это немного отличается от графика Рагона, показанного ранее. На рис. 3.3 показано сравнение различных аккумуляторных технологий с точки зрения гравиметрической плотности энергии и объемной плотности энергии. Если мы сравним аккумуляторные технологии, основанные как на энергии на объем, так и на энергии на вес, мы увидим, что свинцово-кислотные батареи имеют меньшую плотность энергии, чем литий-ионные батареи. При движении по оси «х» гравиметрическая плотность энергии увеличивается. Другими словами, батарея предлагает более высокую энергию на единицу веса.По оси «y» объемная плотность энергии увеличивается по мере подъема. Другими словами, количество энергии выше на единицу объема.

Рисунок 3.3: График Рагона, показывающий объемную энергию в зависимости от гравиметрической энергии для различных типов батарей

Объемная плотность энергии — это количество энергии, запасенное на единицу объема батареи. Типичная единица измерения – Втч/л. Мы можем заметить, что чем выше объемная плотность энергии, тем меньше размер батареи.

Гравиметрическая плотность энергии — это количество энергии, запасенной на единицу массы батареи. Типичная единица измерения – Вт/кг. Мы также можем заметить, что чем больше гравиметрическая плотность энергии, тем легче батарея.

Как показано на рис. 3.3, свинцово-кислотные аккумуляторы имеют самую низкую объемную и гравиметрическую плотность энергии среди аккумуляторов, в то время как литий-ионные демонстрируют наилучшее сочетание.

Отражение

Поскольку литий-ионные батареи обладают лучшими свойствами с точки зрения энергии и удельной мощности, почему они не являются наиболее распространенной технологией для фотоэлектрических приложений?

Нажмите, чтобы ответить…

ОТВЕТ. Литий-ионные батареи имеют идеальные свойства материала, что делает их оптимальным выбором для хранения, но стоимость по-прежнему является основным фактором, определяющим целесообразность использования литий-ионных аккумуляторов как наилучшего выбора для более широкого применения фотоэлектрических систем.

Тем не менее, давайте более подробно рассмотрим свинцово-кислотную батарею.

Подобно большинству аккумуляторов, свинцово-кислотный аккумулятор состоит из нескольких отдельных элементов, каждый из которых имеет номинальное напряжение около 2 В.Свинцово-кислотные аккумуляторы могут иметь различные типы сборки. Например, обычное напряжение блока свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 12 В, что означает, что 6 элементов соединены последовательно.

Когда батарея перезаряжается, поток электронов меняется на противоположный, так как внешняя цепь не имеет нагрузки, но источник с более высоким напряжением, чем батарея, может вызвать обратную реакцию. В фотоэлектрической системе этот источник представляет собой не что иное, как фотоэлектрический модуль или массив, обеспечивающий солнечную энергию и способный заряжать аккумулятор, когда доступно солнце.Как мы узнали ранее в Уроке 1, использование хранилища более распространено в автономных фотоэлектрических системах, потому что нет другого источника энергии для поддержки фотоэлектрической батареи, когда солнце недоступно. Другими словами, нагрузки зависят от наличия солнца. В этом случае вариант хранения энергии, такой как батареи, может быть очень полезным. В качестве примера на рис. 3.4 показан типичный дневной профиль солнечной радиации. Если мы посмотрим на оранжевую кривую, которая представляет суточную солнечную радиацию, мы увидим, что значительное количество энергии вырабатывается в дневное время, в то время как в ночное время энергия не вырабатывается.С другой стороны, ежедневная потребность в энергии, представленная синей кривой, показывает, что энергия требуется в течение всего дня с более высокими потребностями в определенные периоды времени. Если мы поместим кривую суточного потребления нагрузки (также называемую профилем дневной нагрузки) на тот же рисунок, мы увидим, что значительный спрос на энергию существует, когда нет солнца.

Рисунок 3.4: Ежедневная солнечная радиация (оранжевый) и профиль дневной нагрузки (синий) для State College, PA.

Кредит: разработан с использованием SAM

Для коммунально-интерактивных систем избыточная энергия возвращается в сеть, в то время как потребность нагрузки может обеспечиваться из сети, когда солнце недоступно.

Что касается автономной системы без накопителя, то даже несмотря на то, что солнца в течение дня более чем достаточно, система не может использовать эту избыточную энергию для питания нагрузки, когда солнце недоступно.

С появлением аккумуляторов избыточная энергия солнца в течение дня может храниться в аккумуляторе, а затем использоваться для удовлетворения потребности в нагрузке, когда солнце недоступно. Это представлено в выделенных областях A1 и A2 на Рисунке 3.5 ниже для избыточной солнечной энергии и спроса на вечернюю нагрузку соответственно.

Идеальное совпадение происходит, когда площадь A1 равна площади A2, и это может быть достигнуто путем идеального подбора солнечной фотоэлектрической системы для удовлетворения среднего суточного спроса на энергию нагрузки. Кроме того, избыточная солнечная энергия может быть сохранена с помощью аккумуляторных систем.

Рисунок 3.5: Избыток солнечной энергии выделен (зеленым цветом) и ежедневная нагрузка выделена (красным цветом) для Государственного колледжа, Пенсильвания.

Кредит: разработан с использованием SAM

Таким образом, мы рассмотрели различные типы аккумуляторных технологий и обсудили, почему свинцово-кислотные аккумуляторы являются предпочтительными для большинства современных фотоэлектрических систем.Подробно о параметрах батареи мы поговорим в следующей теме. Мы также увидим, что управление параметрами батареи само по себе является совершенно новой задачей оптимизации.

Солнечная батарея: принцип работы и конструкция (схемы включены)

Что такое солнечная батарея?

Солнечный элемент (также известный как фотоэлектрический элемент или фотоэлектрический элемент) определяется как электрическое устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую посредством фотогальванического эффекта. Солнечная батарея — это, по сути, диод с p-n переходом.Солнечные элементы — это форма фотоэлемента, определяемая как устройство, электрические характеристики которого, такие как ток, напряжение или сопротивление, изменяются под воздействием света.

Отдельные солнечные элементы могут быть объединены в модули, широко известные как солнечные панели. Обычный кремниевый солнечный элемент с одним переходом может создавать максимальное напряжение холостого хода примерно от 0,5 до 0,6 вольт. Само по себе это немного, но помните, что эти солнечные элементы крошечные. При объединении в большую солнечную панель можно генерировать значительное количество возобновляемой энергии.

Конструкция солнечной батареи

Солнечная батарея представляет собой диод с переходом, хотя по своей конструкции он немного отличается от обычных диодов с p-n переходом. Очень тонкий слой полупроводника p-типа выращивается на относительно более толстом полупроводнике n-типа. Затем мы наносим несколько более тонких электродов на верхнюю часть слоя полупроводника p-типа.

Эти электроды не препятствуют доступу света к тонкому слою p-типа. Непосредственно под слоем p-типа находится p-n переход.Мы также предоставляем токосъемный электрод в нижней части слоя n-типа. Мы герметизируем всю сборку тонким стеклом, чтобы защитить солнечный элемент от любого механического удара.

Принцип работы солнечной батареи

Когда свет достигает p-n перехода, световые фотоны могут легко проникнуть в переход через очень тонкий слой p-типа. Энергия света в виде фотонов поставляет в соединение достаточно энергии для создания ряда электронно-дырочных пар.Падающий свет нарушает условие теплового равновесия перехода. Свободные электроны в обедненной области могут быстро попасть на n-сторону перехода.

Точно так же отверстия в истощении могут быстро прийти к p-типу стороны соединения. После того, как вновь созданные свободные электроны переходят на сторону n-типа, они не могут далее пересечь переход из-за барьерного потенциала перехода.

Точно так же вновь созданные дырки, оказавшись на стороне p-типа, не могут далее пересекать соединение, становясь таким же барьерным потенциалом соединения.Поскольку концентрация электронов становится выше с одной стороны, т. е. со стороны n-типа перехода, а концентрация дырок становится больше с другой стороны, то есть со стороны p-типа перехода, p-n-переход будет вести себя как маленькая аккумуляторная батарея. Устанавливается напряжение, известное как фотонапряжение. Если мы подключим небольшую нагрузку к переходу, через него будет протекать крошечный ток.

V-I Характеристики фотогальванического элемента

Материалы, используемые в солнечном элементе

Материалы, используемые для этой цели, должны иметь ширину запрещенной зоны, близкую к 1.5эв. Обычно используемые материалы:

  1. Кремний.
  2. GaAs.
  3. CdTe.
  4. CuInSe 2

Критерии для материалов, используемых в солнечных батареях

  1. Должна иметь ширину запрещенной зоны от 1 до 1,8 ev.
  2. Должен иметь высокое оптическое поглощение.
  3. Должен иметь высокую электропроводность.
  4. Сырье должно быть в изобилии, а стоимость материала должна быть низкой.

Преимущества солнечной батареи

  1. Отсутствие загрязнения окружающей среды.
  2. Должно хватить надолго.
  3. Без затрат на обслуживание.

Недостатки солнечной батареи

  1. Высокая стоимость установки.
  2. Имеет низкую эффективность.
  3. В пасмурный день энергия не вырабатывается, а ночью мы не получаем солнечную энергию.

Использование систем солнечной генерации

  1. Может использоваться для зарядки батарей.
  2. Используется в экспонометрах.
  3. Используется для питания калькуляторов и наручных часов.
  4. Может использоваться в космическом корабле для получения электроэнергии.

Вывод: хотя солнечный элемент имеет некоторые недостатки, связанные с ним, но ожидается, что недостатки будут преодолены по мере развития технологии, поскольку технология развивается, стоимость солнечных пластин, а также стоимость установки будут уменьшаться. так что каждый может попытаться установить систему. Кроме того, правительство уделяет большое внимание солнечной энергии, поэтому через несколько лет мы можем ожидать, что каждое домашнее хозяйство, а также каждая электрическая система питаются от солнечной или возобновляемой энергии.

Солнечные батареи (Полное руководство)

Храните солнечную энергию в солнечных батареях !

Каждая энергетическая революция способствовала развитию человечества, от использования дерева в каменном веке до древесного угля и нефти в 19 веке.

Мы покидаем эру электричества.

Электричество определяется как поток заряженных частиц – электронов.

В отличие от других природных видов топлива, доступных на Земле, электричество должно производиться из первичных ресурсов (уголь, нефть, ветер, солнце). В настоящее время производство электроэнергии в основном происходит из невозобновляемых источников (64%):

  • Уголь (38%)
  • Газ (23%)
  • Нефть (3%)

Прочие источники производства:

  • Атомная (10%)
  • Гидро (16.2%)
  • 8

  • Солнечная (2,1%)

    8

  • Biofuels (2,4%)
  • Другие возобновляемые источники (0,5%)
Preweword

Мы поставили много работы по разработке, исследованию, написанию, редактированию и рецензированию этих статей. Пожалуйста, поддержите нас, совершив покупку по одной из партнерских ссылок, указанных в этом посте.

DIY Solar Blueprints профессиональный дизайн

Мы знаем, насколько страшной может быть работа с электричеством, поэтому наш старший инженер-электрик разработал 3 надежные схемы подключения солнечных панелей специально для вас!

С 70-х годов мировое производство электроэнергии увеличилось в 5 раз и продолжает расти со скоростью 4% в год.

За последние 20 лет ветряные и солнечные технологии показали самый быстрый рост производства электроэнергии.

Аккумулятор энергии необходим для использования по требованию или для мобильных приложений. Хранить природные источники энергии, такие как древесный уголь, нефть или газ, в резервуаре очень просто.

С другой стороны, хранение вторичного источника энергии, такого как электричество (электроны), представляет собой техническую проблему. Очевидно, что мы не можем поместить электроны в контейнер!

Электричество в природе

Для среднесрочного и долгосрочного хранения ученые и исследователи разработали химическое хранилище электронов, называемое батареей.

Разработано множество различных типов батарей для всех видов использования. Вы найдете от самых маленьких электронных гаджетов (например, хранящихся в банках солнечной энергии) до сверхмощных накопителей электроэнергии.

В этой статье мы подробно рассмотрим различные типы батарей, доступных для хранения солнечной энергии: солнечная батарея.


Что такое солнечная батарея?

Солнечная батарея — это батарея, предназначенная для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями.

Солнечная батарея для уличных фонарей

Батарея является важным компонентом вашей солнечной системы, давайте посмотрим, почему.

Основные принципы работы аккумуляторной батареи

Каждая батарея состоит из следующих четырех основных компонентов:

  • Два электрода: анод (-) и катод (+)
  • Пористая мембрана, разделяющая электроды
  • Электролит

Природа этих компонентов зависит от технологии батареи.

Аноды и катоды обычно изготавливаются из металла. Они соединены проволокой и погружены в электролит.

Электролит представляет собой жидкость, которая содержит заряженные частицы, называемые ионами, мембрана является пористой для ионов.

Давайте вспомним наши уроки химии, с реакциями окисления и восстановления:

Во время разряда на аноде происходит реакция окисления , которая генерирует электроны.

Тем временем на другом электроде (катоде) происходит реакция восстановления с использованием электронов.Таким образом, между двумя электродами создается поток электронов (электричества). Это выход батареи.

Солнечная батарея постоянно сохраняет электрическую нейтральность благодаря обмену ионами в электролите.

Основной принцип работы аккумулятора (на примере Li-ion)

При зарядке происходит обратная реакция. Окисление на катоде и одновременно восстановление на аноде. Поток электронов идет в противоположном направлении по сравнению с режимом разряда.

Солнечная энергия – переменный источник энергии

Фотоэффект, описанный А. Эйнштейном в 1905 году, является датой рождения наших современных солнечных батарей.

Солнечная панель преобразует видимый свет (фотоны) в электричество (электроны). Благодаря ученым у нас теперь есть высокоэффективные и надежные солнечные батареи.

Массив солнечной панели

Наше солнце является естественным источником энергии, поэтому оно непостоянно. Вы увидите, как его интенсивность колеблется в течение дня.Следовательно, ваше производство солнечной электроэнергии всегда будет меняться.

Вы, безусловно, предпочитаете постоянно использовать электричество, поэтому вам нужно хранить свое производство. Самый универсальный и надежный способ хранения солнечной энергии — аккумулятор.

Это солнечная батарея.

Зачем подключать аккумуляторы к солнечным панелям

В реальных условиях потребление энергии предсказуемо. Пик потребления приходится на утро около 7 часов утра, когда мы просыпаемся, и вечером около 19 часов.

Бытовая нагрузка и мощность, вырабатываемая солнечными панелями

К сожалению, эти пиковые нагрузки далеки от пиковой выработки ваших солнечных панелей. Самое большое производство происходит, когда солнце ярко светит в полдень.

Это привело к широкому использованию аккумуляторов.

В сочетании с солнечными батареями они позволяют нам использовать солнечную энергию в любое время и в любых условиях.

Емкость аккумулятора должна соответствовать вашим потребностям. Он также должен соответствовать производству ваших солнечных батарей.

Давайте посмотрим, какие аккумуляторные технологии доступны на рынке.


10 самых полезных терминов для аккумуляторов

Если вы посмотрите на технические условия коммерческого аккумулятора, вы можете потеряться! Не волнуйтесь, ниже вы найдете список 10 самых актуальных из них.

Энергия

Аккумуляторы хранят энергию в виде химической энергии.

Энергия определяется как определенная мощность, подаваемая в течение определенного времени.

Энергия измеряется в кВтч. Например, 1 кВтч энергии равен 1 кВт мощности, отдаваемой все время в течение 1 часа.

Энергия = Мощность * время

В вашем счете за электроэнергию энергетическая компания взимает ежемесячно потребленные кВтч. Например, 0,20 доллара США за кВтч в Калифорнии.

Мощность

Аккумулятор подает электроэнергию. Мощность измеряется в ваттах (Вт). Каждая нагрузка, подключенная к вашей батарее, будет запрашивать определенную мощность для работы с номинальной мощностью.

Мощность определяется как ток (А) * напряжение (В)

Напряжение

Напряжение вашей батареи будет колебаться от номинального значения в зависимости от состояния заряда вашей батареи, мгновенной нагрузки, температуры. Колебание обычно составляет около 20% от номинального значения.

Во время зарядки, например, батарея на 12 В достигает 14,4 В, а при полной разрядке — 10 В.

У вас также будут мгновенные колебания напряжения, если вы подключите большую нагрузку к своей батарее.

Текущий

Электрический ток измеряется в Амперах. Это поток электронов (электричества), который ваша батарея может высвобождать (разряжать) или восстанавливать (хранить). Это значение тесно связано с мощностью вашей батареи.

Зарядка и разрядка

Зарядка — хранение электроэнергии в аккумуляторе.

Разрядка — это подача электроэнергии аккумулятором.

Вместимость

Ваша батарея хранит ограниченное количество энергии, определяемое как ее емкость.

Емкость аккумулятора выражается в кВтч, но вы также можете найти емкость в Ач (ампер-час) или амперах.

На емкость вашего аккумулятора влияют несколько факторов:

  • Температура
  • Состояние заряда
  • Подключенная электрическая нагрузка

Высокая скорость разряда резко снижает емкость аккумулятора.

Давайте посмотрим на пример ниже:

Вы можете увидеть следующую характеристику емкости аккумулятора:

Номинальное напряжение 12 В

100 Ач в течение 20 ч при 25°C

Это означает, что ваша батарея на 12 В может обеспечить суммарную мощность 100 Ач в течение 20 часов.

С точки зрения энергии это эквивалентно 1,2 кВтч в течение 20 часов: 100 Ач*12 В= 1200 Втч

Здесь важна цифра 20 часов. Это означает, что 1,2 кВт·ч подается напрямую в течение 20 часов (без пиковой нагрузки, без отключения).

Таким образом, это будет эквивалентно 60 Вт нагрузки в любое время в течение 20 часов: 60 Вт * 20 часов = 1,2 кВтч.

В конце концов, если вы превысите в среднем это значение в 60 Вт в течение 20 часов, вы быстрее разрядите аккумулятор и уменьшите общую емкость.

DC Аккумуляторы

работают только с постоянным током (DC) для зарядки и разрядки.

АС

Все наши бытовые электроприборы используют переменный ток (AC).

DOD (глубина разряда)

Для увеличения срока службы аккумулятора производители не рекомендуют полностью разряжать аккумулятор. Рекомендуемый DOD может варьироваться в зависимости от типа батареи: для свинцово-кислотных: 50% и для литиевых: 80%.

Срок службы

Срок службы — это количество раз, которое вы можете полностью разрядить и зарядить аккумулятор, пока его номинальная емкость не упадет ниже 70%.


Какие существуют типы аккумуляторов So l ar?

В качестве солнечных батарей доступны две основные технологии батарей:

  • Свинцово-кислотный аккумулятор
  • Литий-ионный аккумулятор

Оба они имеют одинаковый принцип работы.Однако они отличаются своим активным веществом.

Одной из самых важных характеристик, на которую стоит обратить внимание, является плотность энергии. Это энергия, которую ваша батарея может хранить на килограмм (кВтч/кг). Чем выше это значение, тем лучше.

Обе технологии доступны с различной емкостью накопления энергии. Номинальное напряжение свинцово-кислотного аккумулятора обычно составляет 12 В. С другой стороны, для литий-ионного аккумулятора оно может составлять 12 В, 24 В или 48 В.

Давайте подробнее рассмотрим различные технологии и посмотрим, что лучше всего подходит для солнечной батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Наша старейшая технология перезаряжаемых аккумуляторов была разработана более 150 лет назад французским ученым Гастоном Планте. Знаете ли вы, что первым автомобилем, разогнавшимся до 100 км/ч, был электромобиль со свинцово-кислотными аккумуляторами, построенный в 1899 году?

Схематическое изображение свинцово-кислотного аккумулятора (мокрого типа)

Плотность энергии свинцово-кислотного аккумулятора низкая, в среднем 35 Втч/кг. В основном это связано с большим весом свинцовых электродов.

Ниже приведен краткий обзор основных компонентов свинцово-кислотного аккумулятора:

Компонент Материал
(PB)
Катод (+) свинца (PB)
Электролит Серновая кислота (H 2 SO 4 )
Мембрана/сепаратор В зависимости от технологии (стекловолоконный мат, резина…)

Батарея глубокого цикла

Свинцово-кислотные аккумуляторы в основном использовались для запуска автомобилей.Они производят импульсы высокого тока и не подвергаются глубокому разряду.

Напротив, солнечная батарея требует постоянного тока разряда с течением времени с более глубокой глубиной разряда (DOD).

Для увеличения глубины разряда в батареях глубокого цикла используются более толстые свинцовые электроды и сепараторы.

Свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла делятся на 2 группы:

  • Влажный или залитый аккумулятор (многоразового использования)
  • Свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном (VRLA)

Влажный/залитый свинцово-кислотный аккумулятор Аккумуляторы

с жидкостным электролитом содержат жидкий электролит, за которым необходимо следить, чтобы электроды были полностью погружены.

Влажная батарея (затопленного типа) с дистиллированной водой для выравнивания уровня электролита

Их необходимо повторно наполнить дистиллированной водой и хорошо проветрить, так как они могут выделять водород при перезарядке.

Правильно обслуживаемые жидкостные аккумуляторы имеют несколько более длительный срок службы по сравнению с аккумуляторами VRLA. Тем не менее, не рекомендуется приобретать этот тип батареи.

Влажные батареи неудобны в использовании.

Требуют соблюдения мер предосторожности при обслуживании и эксплуатации и имеют более длительное время перезарядки.

На рынке жидкостные батареи заменяются батареями типа VRLA.

Свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном (VRLA) Аккумуляторы

VRLA — это герметичные и необслуживаемые аккумуляторы.

Они доступны под названием аккумуляторов Gel и AGM, что подчеркивает некоторые их технологические особенности. Они доступны в двух формах — AGM и Gel. Давайте посмотрим на некоторые из их особенностей:

Аккумулятор AGM Абсорбирующий стеклянный мат (AGM)

— это материал, из которого состоит сепаратор батареи AGM.В свинцово-кислотных батареях этого типа электролит поглощается матом из стекловолокна. Поэтому они являются герметичными и необслуживаемыми батареями.

Аккумулятор VRLA – тип AGM. Эта батарея не требует обслуживания.
Безопасны ли аккумуляторы AGM?

Аккумуляторы этого типа безопасны в эксплуатации и не требуют обслуживания, поскольку их не нужно заправлять. Они герметизированы для предотвращения любого выброса газа.

Как долго служат аккумуляторы AGM?

Общий срок службы аккумуляторов AGM сильно зависит от глубины разрядки (DOD).Срок службы батареи AGM может варьироваться от 200 до 1000 циклов. Обычно конструктор рекомендует глубину разряда 50%, что позволяет в общей сложности от 500 до 700 циклов.

Являются ли батареи AGM хорошим выбором в качестве солнечных батарей? Аккумуляторы

AGM — хороший выбор в качестве солнечных батарей для малобюджетных систем. Они могут подвергаться глубокому разряду и более долговечны, чем автомобильные аккумуляторы.

Возможно, вы захотите взглянуть на нашу сравнительную таблицу, чтобы выбрать лучшую технологию, которая будет соответствовать вашим потребностям и вашему бюджету.

Гелевые батареи

В этой батарее к сернокислотному электролиту добавляется диоксид кремния, чтобы он превратился в гель.

Аккумуляторы

Gel представляют собой свинцово-кислотные аккумуляторы с полутвердым (гелевым) электролитом.

Батарея VRLA – гелевого типа. Герметичный и не требующий обслуживания.
Безопасны ли гелевые батареи?

Они удобны в использовании и поэтому безопасны в эксплуатации.

Имеют герметичные аккумуляторы без жидкого электролита. Гелевые аккумуляторы герметичны и не выделяют токсичных паров во время зарядки.

Как долго служат гелевые батареи? Аккумуляторы

Gel имеют такой же срок службы, как и аккумуляторы AGM.

Их общий жизненный цикл во многом зависит от глубины разряда. Конструкторы всегда рекомендуют 50% глубины разряда для достижения максимального срока службы 700 циклов.

Являются ли гелевые батареи хорошим выбором в качестве солнечных батарей?

Ищете малобюджетную, но при этом эффективную технологию?

Гелевые аккумуляторы

— хороший выбор.Однако имейте в виду, что они будут хорошо работать в течение 2 лет, а затем резко упадут в производительности.

Взгляните на нашу сравнительную таблицу, чтобы узнать, какая технология является наиболее надежной и экономичной.

Литиевая батарея Литий-ионные аккумуляторы

являются перезаряжаемыми. Они были разработаны в 80-х годах и стали доступны в начале 90-х. Таким образом, эта зеленая технология все еще довольно нова и постоянно совершенствуется.

Плотность энергии коммерческого литий-ионного аккумулятора составляет в среднем 120 Втч/кг.

Ниже приведен краткий обзор основных компонентов литиевой батареи

.
Компонент Материал
Анод (-) углерода
Катод (+), оксид Металл
Электролит литий соль
Мембрана Пористый лития -Ion

В настоящее время существует 6 типов литий-ионных аккумуляторов.Однако мы сосредоточимся только на литий-железо-фосфатных батареях (LFP). Это наиболее широко представленный на рынке.

Литий-железо-фосфатная (LFP) батарея

Давайте посмотрим на батареи LFP как на солнечные батареи:

Литий-железо-фосфатные батареи

относятся к перезаряжаемым литий-ионным типам. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, которые представляют собой единую уникальную систему, литиевые аккумуляторы состоят из набора элементов меньшего размера цилиндрической формы.

Промышленным стандартом является литиевый элемент 18650.

18650 Ячейка литиевой батареи – 18 мм *65 мм

Количество ячеек может быть отрегулировано для достижения необходимого напряжения и энергоемкости аккумуляторной батареи.

Безопасны ли литий-железо-фосфатные батареи?

Благодаря множеству компонентов безопасности литий-железо-фосфатные батареи безопасны в использовании.

Металлический литий в чистом виде легко воспламеняется при контакте с воздухом или водой.

Таким образом, литиевые батареи имеют несколько компонентов безопасности.Каждый уникальный аккумуляторный элемент тщательно запечатан в воздухонепроницаемом цилиндрическом формате.

Сборка элементов, из которых состоит литий-ионный аккумулятор, контролируется системой управления батареями (BMS).

BMS постоянно обеспечивает сбалансированный уровень заряда каждой ячейки аккумулятора. Он также предотвращает перезарядку и разрядку.

Как долго служат литий-железо-фосфатные батареи? Аккумуляторы

LFP имеют номинальный срок службы от 2000 до 4500 циклов при 80% глубине разряда.

Почему литий-железо-фосфатные батареи такие дорогие?

Аккумуляторы этого типа поначалу дороже, чем свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла, потому что их технология более поздняя.

Литиевой батарее всего 20 лет, по сравнению со 150 годами для свинцово-кислотных батарей.

Однако их доля на рынке быстро растет благодаря электромобилям. Следовательно, их цена снижается из года в год.


Есть ли солнечная батарея лучше, чем литиевая? Литиевые батареи

, такие как LFP (литий-железо-фосфат), в настоящее время являются лучшими солнечными батареями, доступными на рынке.

Я перечислил ниже некоторые из их основных преимуществ:

  • Легкий вес

  • Высокая емкость для хранения

    8

  • Толерантно до быстрого и прерывистого зарядки
  • может поставить высокую текущую нагрузку
  • Низкие самостоятельные выгрузки
  • Полный разряд возможен

Они по-прежнему имеют более высокую первоначальную стоимость, но в конечном итоге демонстрируют надежность и надежность в контексте переменной солнечной зарядки.

Кроме того, вы обнаружите, что в долгосрочной перспективе их использование дешевле по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами.


Сколько стоят солнечные батареи?

Стоимость аккумулятора зависит от его емкости и технологии. Следовательно, мы можем дать оценку цены за полезный кВтч:

Мы учитываем их полезную емкость.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов производители рекомендуют разряжать их на 50 % от их максимальной емкости, а для литиевых аккумуляторов — на 80 %.

В среднем при той же доступной энергии литиевая батарея в 2,5 раза дороже, чем свинцово-кислотная батарея глубокого цикла.

Хорошей новостью является то, что срок службы литиевой батареи в 3 раза превышает срок службы глубокого цикла.

В конце концов, в течение срока службы (2000 циклов) ваша литиевая батарея будет стоить меньше, чем батарея глубокого цикла.

0
Стоимость загрузки на использование Общая стоимость жизни (2000 циклов)
батарея из лития фосфата (80% DOD) 899 USD / кВтч 899 USD / кВтч
глубокий цикл батарея (гелевая, AGM) (50% глубина разряда) 367 долларов США/кВтч 1065 долларов США/кВтч

Какой тип батареи лучше всего подходит для солнечной системы? Литий-железо-фосфатные батареи

гораздо лучше приспособлены для зарядки от солнечной энергии, чем свинцово-кислотные батареи глубокого цикла (затопленного/мокрого типа, AGM, гелевые).

Основная причина в том, что свинцово-кислотные аккумуляторы требуют гораздо более длительного времени зарядки, до 16 часов. В большинстве случаев это невозможно с использованием солнечной энергии.

Например, во многих тропических странах солнце светит всего 12 часов в день.

И наоборот, литиевые батареи устойчивы к быстрой и переменной зарядке. Например, в полдень, когда солнечные панели работают на пике производительности, литиевая батарея легко поглощает большой ток в режиме быстрой зарядки.В то время как свинцово-кислотная батарея глубокого цикла будет ограничена своей технологией.

Что касается цены, то литиевые батареи поначалу будут дороже. Но посмотрите на весь срок их службы, они будут рентабельными, по крайней мере, на 20% дешевле, чем свинцово-кислотные.

Вы можете взглянуть на нашу сравнительную таблицу ниже, которая суммирует основные характеристики каждой технологии:

Литиевый железо фосфат мокрый тип AGM GEL
120 WH / KG 45 WH / KG 35 WH / KG 35 35 WH / KG
Средний жизненный цикл 80% DOD 1000-2000 250-350 200-300 200-300
Стоимость за счет использования KWH 900 USD 300 USD 370 USD 370 USD
Самоустановочный 5% 10% 5% 5%
Rapid Charging 1 H 8-16H 8 -16h 8-16h

Обратите внимание, что если ваш аккумулятор достиг своего номинального жизненного цикла, вы все еще можете его использовать, но его емкость снизится до нуля.

Для достижения нулевой емкости литиевой батареи требуется больше времени, чем для свинцово-кислотных батарей.


Стоит ли приобретать солнечные батареи?

Получите солнечную батарею для хранения производства солнечных панелей в течение дня и используйте ее в любое время!

Наше солнце является естественным источником энергии, поэтому оно изменчиво. Его производительность меняется в течение дня и в случае климатических явлений.

Пик солнечной активности приходится на 12 часов дня, однако пик потребления электроэнергии приходится на утро около 7 утра и вечером на 8 вечера.

Таким образом, наше потребление не связано со временем производства. Теперь вы видите необходимость хранения солнечной энергии, чтобы полностью использовать потенциал вашей системы.

Если вы путешествуете в автофургоне, оборудованном солнечными батареями, вам обязательно понадобится электричество для освещения в вечернее время. Следовательно, вы будете накапливать электроэнергию, произведенную вашей монокристаллической солнечной панелью в течение дня, чтобы высвобождать ее ночью.

Уличное освещение – одно из лучших применений солнечных батарей

Сколько стоит солнечная батарея для дома?

Аккумулятор емкостью 2 кВтч с пиковой мощностью 2 кВт для бытового использования стоит 1000 долларов США.Прежде всего, поставляется с 10-летней гарантией (или 4500 циклов) при 70% номинальной мощности.

Этой емкости хватит для работы всего бытового прибора в течение 1 дня. Вы можете связать несколько батарей, чтобы увеличить общую емкость вашей системы.

Вам потребуется приобрести инвертор для преобразования постоянного тока в переменный ток, используемый вашим устройством.

За последние десять лет стоимость литиевых батарей для бытового использования резко снизилась, а это означает, что технология теперь доступна для всех и заменяет топливный генератор в автономных системах.


Можно ли использовать автомобильные аккумуляторы для получения солнечной энергии?

Если у вас ограниченный бюджет, вы можете использовать автомобильные аккумуляторы в качестве солнечных батарей. Даже бывшие в употреблении автомобильные аккумуляторы по-прежнему будут работать при маломощной нагрузке (фары).

Автомобильный аккумулятор на 12 В

Автомобильные аккумуляторы представляют собой свинцово-кислотные аккумуляторы на 12 В, которые могут обеспечивать большой ток в течение ограниченного времени.

Соединение солнечных панелей и автомобильных аккумуляторов будет работать. Однако ваша система не будет оптимизирована, так как автомобильные аккумуляторы не предназначены для глубокого разряда или прерывистой зарядки.Кроме того, продолжительность жизни вашей батареи будет низкой.


Пять лучших солнечных батарей на рынке

При поиске солнечной батареи можно ориентироваться на 4 основных параметра:

  • Используемая емкость аккумулятора или глубина разряда
  • долговечность (количество циклов)

    8

  • адаптивность к солнечной энергии зарядки

    8

  • Цена
  • Price

    Мы выбрали для вас 5 лучших солнечных батарей рынок:

    Лучшая солнечная батарея для интенсивного бытового использования Tesla Powerwall

    Стена Tesla Power

    • Огромный 13.Емкость накопителя 5 кВтч
    • Конструкция Plug-and-play со встроенным инвертором для подачи переменного тока (AC)
    • Достаточно энергии для 3 дней полной автономной работы
    • Самая продолжительная гарантия: 10 лет при 70% начальной емкости
    • Самая низкая стоимость за кВтч в течение всего срока службы

    Лучшая гелевая батарея для бортового и бытового использования Гелевая батарея Renogy 12 В, 100 Ач

    Гелевая батарея Renogy Глубокий цикл, 12 В, 100 Ач

    • Полезная емкость 0,6 кВтч
    • Необслуживаемая
    • Выдерживает высокий ток разряда
    • Имеет самую низкую скорость саморазряда (3% в месяц)
    • Может работать при температуре ниже нуля градусов

    Совет и бытовое использование Аккумулятор Renogy AGM, 12 В, 100 Ач

    Аккумулятор Renogy AGM глубокого цикла, 12 В, 100 Ач

    • 0.6 кВтч полезной емкости
    • Не требует технического обслуживания
    • Увеличенный срок службы: 750 циклов при 50% DOD
    • Самая низкая скорость саморазряда (3% в месяц)
    • Безопасность в эксплуатации

    Лучший литий-железо-фосфатный аккумулятор для домашнего использования 90 Renogy 48 В, 50 Ач, литиевая батарея повышенной прочности

    Renogy Smart Литий-железо-фосфатная батарея, 48 В, 50 Ач

    • 2 кВтч полезной энергии
    • Экстремальный срок службы: 4500 циклов или 10 лет
    • Поддержка быстрой зарядки/разрядки до 50 А
    • Высокая устойчивость к прерывистой солнечной зарядке
    • Объединение нескольких аккумуляторов для увеличения емкости вашей системы

    Лучшая литий-железо-фосфатная батарея для бортового использования Аккумулятор Renogy LFP, 12 В, 50 Ач

    Литий-железо-фосфатный аккумулятор Renogy, 12 В, 50 Ач

    • 0.8 кВт·ч полезной энергии
    • Долгий срок службы: 2 000 циклов
    • Поддержка быстрой зарядки/разрядки до 50 А
    • Высокая устойчивость к прерывистой солнечной зарядке
    • Объединение нескольких аккумуляторов для увеличения емкости вашей системы
    • Легкий вес для бортового использования

    Заключительные мысли

    Солнечная батарея на любой вкус и кошелек. Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM и Gel хорошо адаптированы к малобюджетным системам и системам малой емкости.

    С другой стороны, литий-железо-фосфатные батареи лучше всего подходят для хранения солнечной энергии. Они идеально подходят для домашнего использования и использования на борту (лодка, дом на колесах…).

    Получение энергии от разницы температур между фотогальваническим элементом и окружающим воздухом приводит к жизнеспособному возобновляемому источнику электроэнергии в ночное время — ScienceDaily

    Около 750 миллионов человек в мире не имеют доступа к электричеству в ночное время. Солнечные батареи обеспечивают электроэнергию в течение дня, но для сохранения энергии для последующего использования требуются значительные аккумуляторные батареи.

    В Applied Physics Letters , опубликованном AIP Publishing, исследователи из Стэнфордского университета сконструировали фотогальванический элемент, который собирает энергию из окружающей среды в течение дня и ночи, полностью исключая необходимость в батареях. Устройство использует тепло, утекающее с Земли обратно в космос, — энергия того же порядка, что и поступающее солнечное излучение.

    Ночью солнечные батареи излучают и отдают тепло в небо, достигая температуры на несколько градусов ниже температуры окружающего воздуха.Разрабатываемое устройство использует термоэлектрический модуль для генерации напряжения и тока из температурного градиента между клеткой и воздухом. Этот процесс зависит от тепловой конструкции системы, которая включает в себя горячую сторону и холодную сторону.

    «Вы хотите, чтобы термоэлектрический элемент имел очень хороший контакт как с холодной стороной, которая является солнечным элементом, так и с горячей стороной, которая представляет собой окружающую среду», — сказал автор Сид Ассававоррарит. «Если у вас этого нет, вы не получите от этого много энергии.»

    Команда продемонстрировала выработку энергии на своем устройстве днем, когда оно работает в обратном направлении и дает дополнительную энергию обычному солнечному элементу, и ночью.

    Установка недорогая и, в принципе, может быть встроена в существующие солнечные батареи. Это также просто, поэтому возможно строительство в отдаленных местах с ограниченными ресурсами.

    «Что нам удалось здесь сделать, так это построить все это из готовых компонентов, иметь очень хороший тепловой контакт, а самой дорогой вещью во всей установке был сам термоэлектрический элемент», — сказал автор Зунаид Омайр.

    Использование электричества в ночное время для освещения требует мощности в несколько ватт. Текущее устройство генерирует 50 милливатт на квадратный метр, а это означает, что для освещения потребуется около 20 квадратных метров фотоэлектрической площади.

    «Ни один из этих компонентов не был разработан специально для этой цели», — сказал автор Shanhui Fan. «Итак, я думаю, что есть возможности для улучшения в том смысле, что если бы каждый из этих компонентов был действительно спроектирован для нашей цели, я думаю, что производительность могла бы быть лучше.»

    Команда стремится оптимизировать теплоизоляцию и термоэлектрические компоненты устройства. Они изучают технические усовершенствования самого солнечного элемента, чтобы повысить эффективность радиационного охлаждения, не влияя на его способность собирать солнечную энергию.

    Источник истории:

    Материалы предоставлены Американским институтом физики . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.