Как работают солнечные батареи?

Задавшись вопросом «Как работают солнечные батареи?» – вы сделали первый шаг к повышению экологичности вашего дома и решению вопроса, какие типы солнечных батарей вам подойдут.

Из этой статьи вы получите ответы на вопросы «как работают солнечные батареи?» и «как они могут помочь мне сэкономить деньги?».

Будь то фотоэлектрическая (ФЭ) система максимальной мощностью 3,5 кВт-ч или солнечная тепловая система, вырабатывающая от 1800 до 2000 кВт-ч (в зависимости от типа — см. ниже) в год в течение 25 лет, — и та, и другая будут обеспечивать Вас энергией по цене чуть более 1 рубля за кВт-ч. Сравните эти цифры с тем, сколько вы сейчас платите за газ и электричество, и вы поймете, почему солнечная энергия — это хорошая идея.

Ниже читайте наше пошаговое руководство по работе солнечных фотоэлектрических и тепловых систем, а также ответы на наиболее часто задаваемые вопросы, как работают солнечные батареи.

Как работают солнечные батареи

Солнечная фотоэлектрическая система состоит из нескольких панелей, размер которых может быть разный. Каждая панель состоит из нескольких ячеек (в зависимости от размера панели). Именно эти элементы и выполняют всю работу.

Проще говоря, физика работы фотоэлемента такова:

• Солнечный свет попадает на отрицательный слой кремния, возбуждая в нем электроны.
• Затем эти электроны перемещаются через границу раздела к расположенному ниже положительному слою кремния.
• Это создает электрический поток
• Контактные полоски сверху и снизу собирают электричество и передают его в дом.
• Количество вырабатываемой электроэнергии зависит от уровня возбуждения электронов, который является фактором интенсивности солнечного света.

Из чего состоят солнечные батареи?

В основном ячейка состоит из двух слоев кремниевого кристалла — одного положительного, другого отрицательного — с различными элементами, такими как интерфейсные слои и слои бора, чтобы все это работало и повышало эффективность.

Дают ли солнечные батареи бесплатную электроэнергию?

Из-за значительных затрат, а также эксплуатационных расходов электроэнергию, получаемую в результате установки солнечных батарей, нельзя считать бесплатной. Однако она очень дешевая по сравнению с ценами за электроэнергию.

Установка системы солнечных батарей является экономически оправданной моделью.

Альтернативный вариант — использовать избыток электроэнергии для нагрева воды. Существует несколько систем, таких как Immersun или Solar iBoost. Эти системы перенаправляют и контролируют выработанную электроэнергию на погружной нагреватель в водонагревателе, компенсируя тем самым счета за газ.

Как работают солнечные тепловые панели?

Солнечные тепловые панели производят тепло, а не электроэнергию. И в солнечные дни они могут вырабатывать большое количество тепла, достаточное для того, чтобы нагреть и наполнить 200-литровый бак менее чем за час. Солнечные тепловые системы бывают разных видов:

Плоская пластина

Как следует из названия, системы с плоскими пластинами представляют собой прямоугольную коробку с верхним слоем из закаленного стекла.

• Солнечный свет, проходя через стекло (или другой прозрачный материал), создает парниковый эффект, выделяя тепло.
• Медная или алюминиевая пластина с черным покрытием поглощает тепло.
• Медные трубы, содержащие смесь воды и гликоля, собирают тепло.
• Другие трубопроводы передают тепло в цилиндр с горячей водой.
• Изоляция помогает предотвратить утечку тепла.

Система состоит из одной или нескольких панелей, системы управления, включающей насосы при наличии тепла и выключающей их при его отсутствии, насосов и баллона с горячей водой.

Массив часто состоит из двух панелей, что позволяет собирать большое количество тепла в солнечный день. Поэтому целесообразно использовать большой баллон с горячей водой. Не редкость и 300-литровый баллон. Нелишним будет и термоаккумулятор, поскольку зимой может потребоваться хранить горячую воду в течение нескольких дней, ожидая, когда снова засветит солнце.

Эвакуированная трубка

Системы с эвакуированными трубками могут собирать больше солнечного света, чем панели с плоскими пластинами, но они стоят дороже. Кроме эвакуированных трубок, система в целом такая же, как и для плоских панелей.

Эвакуированная трубка состоит из:

• внешней стеклянной трубки, диаметр которой зависит от производителя.
• внутренней трубки, являющейся тепловым коллектором
• смеси воды и гликоля, прокачиваемой через внутреннюю трубку для отвода тепла
• вакуума, обеспечивающего сохранение тепла в трубке.
• коллектора для сбора и отвода нагретой смеси воды и гликоля.

Количество трубок в комплекте может варьироваться, как и диаметр трубок, который может составлять от 50 мм до 110 мм, хотя по эффективности оба варианта одинаковы. Правда, хороший монтажник важнее), чем диаметр устанавливаемых трубок.

Как долго служат солнечные батареи?

Солнечные фотоэлементы, как правило, не выходят из строя, но могут выйти из строя инверторы, а также электрические соединения между панелями. А их ремонт может достигать существенной суммы. Лучший совет — проверить гарантию. Многие установщики предлагают 25-летнюю гарантию на панели, вероятность поломки которых крайне мала. Другие предлагают 25-летнюю гарантию на выработку электроэнергии (по сути, это то же самое, что и гарантия на панели), что не вызывает сомнений. Лучшая комплексная гарантия, как правило, составляет 10 лет.

Солнечные тепловые установки более надежны, хотя системы с эвакуированными трубками могут быть подвержены ударам. Замена даже одной трубки может обойтись в несколько десяткой тысяч рублей. Все остальное, что может выйти из строя, — система управления или насосы — легкодоступно и относительно недорого.

Можно ли обеспечить работу всего дома солнечными батареями?

Солнечными батареями можно обеспечивать целый дом, но не без труда. Большая часть потребности в электроэнергии приходится на зимний период, когда солнце светит мало. Поэтому при определении необходимого размера солнечной батареи нужно рассчитать суточную потребность в электроэнергии в зимний период. Типичная солнечная батарея мощностью от 3,5 кВт до 4,0 кВт занимает площадь 20-30 м2. Такая система, скорее всего, будет вырабатывать около 3 кВт-ч в день зимой, когда нам, возможно, требуется 20 кВт-ч в день. Чтобы удовлетворить этот спрос, нам потребуется массив мощностью 28 кВт, который займет 140 м2 и будет производить летом гораздо больше электроэнергии, чем необходимо.

Если вы хотите, чтобы дом работал на возобновляемой электроэнергии, производимой на месте, то, как правило, для этого используются смешанные технологии, такие как солнечная и ветровая. Гибридные солнечные панели (также известные как солнечные PVT) также являются подходящим вариантом для тех, кто хочет получать и электричество, и горячую воду.

Влияет ли плохая погода на работу солнечных батарей и работают ли солнечные батареи ночью?

Плохая погода будет влиять на выработку электроэнергии в разной степени, в зависимости от того, насколько она плохая. Современные солнечные панели рассчитаны на работу в пасмурные и дождливые дни, но наилучшие результаты будут достигнуты в чистые солнечные дни.

Ночью солнечные батареи не работают, поскольку они функционируют за счет солнечного света.