Как работают солнечные панели: Как работают солнечные батареи

Содержание

Как работают солнечные панели и что их ждет?

Однажды ископаемые источники энергии исчерпаются, и у человечества будет два варианта: либо найти способ создания контролируемых крошечных термоядерных реакций, либо максимально эффективно использовать энергию естественного термоядерного реактора – Солнца. Плюсы солнечной энергии в том, что её можно развивать постепенно, подстраиваясь под текущие нужды и двигаясь к моменту, когда она обеспечит наши потребности в электричестве. Но, что такое солнечная батарея, центральный элемент солнечной энергии, и как она работает?

Солнечный элемент (клетка, ячейка) или фотоэлемент – это любое устройство, которое может преобразовывать энергию фотона света в электричество. Не вся солнечная энергия является фотоэлектрической, так как некоторые технологии собирают тепло поглощенных фотонов, а не их непосредственную энергию. Тем не менее, с таким определением термин «фотоэлемент» охватывает широкий спектр различных технологий.

Все они имеют одну общую черту – они используют энергию фотона, чтобы привести  электроны в полупроводниковом материале из непроводящего состояния в проводящее. Это усложняется тем, что не все фотоны одинаковы. Свет поступает в форме волн различной длины и никакой полупроводниковый материал не может поглотить его полностью. Это значит, что для повышения эффективности нужно создавать гибридные ячейки с несколькими абсорбирующими материалами. 
Каждый полупроводниковых материал имеет «запрещенную зону» или спектр энергии электронов, который материал просто не выдержит. Эта зона лежит между возбужденным и невозбужденным состоянием электрона. Электрон в спокойном состоянии должен получить достаточно энергии, чтобы перейти через этот разрыв. Кремний имеет удобную и достижимую ширину запрещенной зоны, это позволяет кремнию быстро переходить между проводящим и непроводящим состоянием, в зависимости от положения электронов.

Такой материал, как графен, может быть лучшей основой для фотоэлектрического элемента, чем кремний, благодаря невероятной электрической эффективности и возможности размещать их более плотно, но ширина запрещенной зоны создает большие проблемы – графен не может переходить между состояниями только за счет энергии фотонов. Реальный прогресс станет возможным, когда будет создан доступный суперматериал, сочетающий в себе соответствующую ширину запрещенной зоны и лучшие механические и электронные свойства, чем у кремния. А до тех пор промежуточные обновления могут постепенно повышать функциональность кремниевых панелей.
Анти-отражающие покрытия увеличивают количество поглощенного света, а химический «допинг» транзисторов может улучшить оптические свойства кремний. Некоторые солнечные установки используют зеркала, чтобы сконцентрировать солнечное излучение в конкретных точках с большой поглощающей способностью. Многие приборы захватывают свет так, что входящие лучи отражаются внутри устройства, пока не поглощаются полностью. А прошлой осенью исследователи из Университета штата Мичиган разработали полностью прозрачные солнечные элементы.
Тепло также может быть важной частью солнечных панелей, если не поглощено световое излучение будет впитываться в качестве тепла. Использование этого тепла даже для мелких целей может поднять эффективность домашних солнечных станций.

Сейчас существует ряд полуфантастических концепций, которые подразумевают постройку космических солнечных установок, захватывающих свет, прежде, чем он попадает в атмосферу Земли. Например, Япония хочет построить гигаваттную солнечную станцию и передавать энергию из космоса на поверхность Земли беспроводным путем. Для этого они собираются использовать лазеры, но никто не знает, как поведет себя такое устройство на практике.

На протяжении нескольких десятилетий ученые ищут революционный подход производства электроэнергии из солнечного света. Но реальность такова, что, скорее всего, не будет никакого мгновенного прорыва. Технология будет постепенно развиваться, пока не станет достаточно эффективной.
Все виды солнечной энергии будут иметь значение, когда экологически чистая энергия развернется в глобальном масштабе. Если термоядерная энергетика не совершит прорыв или атомные станции не станут безопасней, можно поспорить, что солнечная энергия станет существенной частью энергетики будущего.

Еще о солнечных панелях:

Как работают солнечные батареи зимой

Солнечные батареи – это модуль со специальными фотоэлементами, при помощи которых происходит захват солнечного света и преобразование его в энергию. Срок службы солнечных панелей может достигать 50 лет, в результате чего вы сможете самостоятельно обеспечивать свой дом электроэнергией. Однако главный принцип работы панелей – это генерация тока под действием солнца. Что делать в зимнее время года? Как работает солнечная станция зимой и возможно ли получать достаточное количество электроэнергии?

Содержание статьи

Насколько эффективно использование солнечных батарей зимой

Солнечные батареи работают только при попадании на них солнечного света. В связи с тем, что продолжительность светового дня зимой сокращается и количество пасмурных дней больше, то панели уже не могут вырабатывать одинаковое количество энергии. В зависимости от региона продуктивность солнечных батарей может падать до 5 раз. Чем южнее находится ваше местоположение, тем менее ощутимой будет разница в количестве получаемой электроэнергии.

Например, в восточной и южной частях эффективность работы солнечной системы снижается в 1,5-2 раза, а в северных регионах может падать до 8 раз.

Для большего понимания возьмем стандартный набор электроприборов, которыми мы пользуемся изо дня в день – телевизор, холодильник, компьютер, две-три лампы. Летом на обеспечение этих потребностей требуется не более 1кВт электричества. Если посчитать, то это 4 батареи по 250 Вт. Для такой же задачи зимой потребуется либо увеличить количество панелей на 2 штуки или купить изначально более мощные, которые будут вырабатывать минимум 2 кВт. И то данное условие соблюдается только в случае соблюдения всех правил использования солнечной системы – она должна быть очищена от снега, грязи, пыли и соблюден угол наклона батарей. Если модули зимой засыпаны снегом, то электроэнергию они и вовсе не будут генерировать.

Принцип работы панелей

То, что солнечным батареям необходим для работы солнечный свет, это так, но вот многие ошибаются и считают, что летом они производят больше тока, чем в зимний день. Смысл эффективности батарей заключается в захватывании и преобразовании солнечного света, и какая температура на улице неважно. Наоборот, если они сильно перегреваются при высоких температурах свыше 25 градусов, то КПД снижается. Поэтому яркий солнечный день с низкой температурой – это идеальные условия для работы панелей, как раз-таки зимой.

Сразу хочется отметить, что в пасмурные дни, если через тучи проникают солнечные лучи, батареи тоже работают, однако эффективность их будет в разы меньше. Такие случаи, что система на протяжении всего дня вовсе не вырабатывает ток, встречаются крайне редко. Следует только учесть такой немаловажный фактор: зимой солнце всегда низко, а значит, лучи не попадают на панели перпендикулярно и преодолевают толщу атмосферного слоя, из-за чего много энергии рассеивается, в результате чего снова падает КПД.

Работа системы в зимнее время

В зимнее время солнечная система требует соблюдения определенных правил, которые смогут сохранить показатель эффективности на должном уровне. Итак, что нужно делать?

Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению

Аккумулятор является обязательной частью солнечной станции. В его функцию входит накапливание и сохранение выработанной энергии в течение дня или нескольких дней с целью использования ее в ночное время суток, в пасмурную погоду, в результате внутреннего сопротивления солнечного элемента. Запас по напряжению также требуется для обеспечения неснижаемого уровня зарядки аккумулятора – не менее 14,4В – и исключает риск просадки напряжения, когда модуль выдает максимальную мощность.

Еще один момент, который может создать проблемы в работе солнечной системы – это ток короткого замыкания. Этот процесс связан с ростом освещенности, особенно в пасмурную погоду или в зимнее время, а в результате отсутствия запаса напряжения это может привести к снижению мощности батареи и ухудшению качественных показателей аккумулятора, а в зимнее время как раз-таки риск подобной ситуации возникает наиболее часто. Чтобы обезопасить аккумулятор от полного разряда, необходимо подключить полупроводниковый диод с односторонней проводимостью. Он выполняет функцию проведения тока только в одном направлении – от солнечной батареи к аккумулирующему устройству.

Работа солнечных панелей зимой

Выбор контроллера

Чтобы в периоды слабой солнечной радиации использовать накопленную энергию, понадобится не только аккумулятор, но и контроллер. К качественным современным контролерам можно отнести 2 вида:

  • PWM – с широтно-импульсной модуляцией.
  • MPPT – со слежением за точкой максимальной мощности.

Контроллер – это электронный модуль, в функции которого входит целый ряд процессов, контролирующих заряд/разряд аккумулятора солнечной батареи.

Первый вариант более простой и доступный. Это связано с его отдельными недоработками в системе, он недоиспользует излишнее напряжение, например, когда высокий показатель мощности у батареи и хорошее солнечное освещение. А вот второй вариант – MPPT контроллер – способен снизить излишнее напряжение даже при значительном повышении тока, сохраняя при этом мощность панели. То есть он выступает балансирующим звеном между батареей и аккумулятором. Он обеспечивает оптимальную нагрузку и тем самым исключает риски выхода системы из строя. С его помощью есть возможность получить максимальную мощность от панелей при ярком освещении, но в дни с низким показателем солнечной радиации преимущества MPPT-контроллера не реализуются.

Смена угла наклона в зависимости от сезона

Для того чтобы поддерживать максимальную эффективность в работе солнечных батарей, необходимо менять их угол наклона в зависимости от времени года – зимой он меньше, и лучи солнца уже не попадают на поверхность модулей перпендикулярно. Некоторые используют универсальные расчеты угла наклона на целый год (среднее значение между летом и зимой). При таком положении достигнуть наивысших показателей не получается, но можно поддержать необходимый объем выработки электроэнергии.

Если вы стараетесь следовать правилам и менять угол наклона, тогда с приходом зимы модули следует установить с углом 10-15 градусов. В районах с сильными снегопадами некоторым приходится устанавливать панели и вовсе вертикально, так как снег налипает на панели и не дает проникнуть солнечным лучам для генерации энергии. Независимо от того, часто выпадает снег или нет, вы должны постоянно следить за чистотой поверхности модулей, а вот вблизи расположения солнечных батарей его можно не счищать. Наоборот, снег будет охлаждать модули и тем самым не давать падать эффективности. Кроме того, окружающий панели снег обладает отражающим свойством, в результате чего модулями захватывается больше света и увеличивается производительность.

Какие солнечные батареи лучше работают зимой

Если оценить показатели панелей в разное время года, то лучше всего проявляют себя поликристаллические. Они способны выдавать большую эффективность при рассеянном свете и в пасмурную погоду, когда лучи пробираются сквозь облака. Это связано с их особым строением, а именно: кристаллы кремния ориентированы хаотично, то есть они, наоборот, в летние солнечные дни выдают на 2-3% эффективности меньше, а в зимнее время или пасмурную погоду больше, чем монокристаллические. Так же важно подобрать правильные крепления для солнечных панелей, которые позволят выбрать правильный угол наклона.

Идеальным вариантом панелей в любое время года являются модули, которые могут перерабатывать как инфракрасное излучение, так и ультрафиолетовое. Это отдельное перспективное направление в сфере солнечных батарей, которое пока еще не поставлено на конвейер и не доступно в массовом потреблении. Однако с каждым днем ведется работа, которая позволит в ближайшее время запустить в продажу такие виды модулей и получать высокий КПД даже в зимнее время.

Что такое солнечная энергия и как работают солнечные батареи, Солнечная энергетика

Использование солнечной энергии набирает обороты во всем мире, поскольку все больше стран переходят к солнечной энергетике в качестве первичного источника энергии.

Поскольку в последние годы стоимость солнечной энергии резко упала наряду с серьезными улучшениями в технической эффективности и качестве производства, многие домовладельцы начинают рассматривать солнечные батареи как жизнеспособное альтернативное энергетическое решение. Поскольку солнечная энергия поступает на основные энергетические рынки, возникает основной вопрос: «Как работают солнечные батареи?»

В этой статье мы расскажем, как солнечные батареи производят энергию для вашего дома и насколько выгодна солнечная энергия в 2018 году.

Как работает солнечная батарея?

Солнечные панели поглощают солнечный свет с помощью фотогальванических элементов, вырабатывая при этом энергию постоянного тока (DC), а затем преобразуют ее в энергию переменного тока (AC) при помощи инвертора. После этого она проходит через счетчик электроэнергии и переходит к потребителям в вашем доме.

Работа солнечных батарей в вашем доме

Стандартная солнечная панель состоит из слоя кремниевых элементов, металлической рамы, стеклянной оболочки и различной проводки, позволяющей проникать в кремниевые ячейки. Кремний (№ 14 в периодической таблице Менделеева) – неметалл, с проводящими свойствами, позволяющими поглощать и преобразовывать солнечный свет в электричество.

Свет, взаимодействуя с кремниевой ячейкой, приводит в движение электроны, что инициирует поток электрического тока. Это называется «фотогальваническим эффектом», что является основными принципом и технологией работы солнечных панелей.

В общем фотогальваническом процессе, как описано выше, кремниевая ячейка поглощает и преобразует солнечный свет в электричество постоянного тока (DC), которое затем преобразуется в электричество переменного тока с помощью солнечного инвертора. Энергия переменного тока распределяется через электрическую панель вашего дома и становится доступной для использования устройствами и приборами.

Читайте также: Разрушаем 9 мифов о солнечной энергии

В дополнение к кремниевым солнечным элементам, солнечная панель включает в себя стеклянную оболочку, которая обеспечивает долговечность и защиту кремниевых фотоэлементов. Под внешней поверхностью стекла панель имеет слой для изоляции и задний защитный лист, который защищает от рассеивания тепла и влажности внутри панели. Изоляция очень важна, потому что увеличение температуры приведет к снижению эффективности, что приведет к снижению производительности солнечных панелей в целом.

Солнечные панели имеют антибликовое покрытие, которое увеличивает поглощение солнечного света и позволяет кремниевым ячейкам получать максимальное воздействие солнечного света. Кремниевые солнечные элементы обычно делятся на два вида: монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические панели состоят из одного кристалла кремния, а поликристаллические из фрагментов или осколков кремния.

Монокристаллические панели обеспечивают больше возможностей для движения электронов и, следовательно, обеспечивают более высокую эффективность получения солнечной энергии, чем поликристаллические, хотя они, как правило, стоят намного дороже.

Как владельцы домов могут получить большую экономию

Тем, кто хочет установить комплект солнечных батарей для дачи или дома, необходимо учесть ряд факторов, включая стоимость установки, оборудования, выбор установщика и гарантии на оборудование. В дополнение к этим факторам, нужно убедиться, что вы можете приобрести солнечные батареи по выгодной цене и обеспечить высокую экономию энергии на долгосрочную перспективу.

Люди, которые не знакомы с процессом покупки и установки солнечных панелей, у нас есть несколько основных советов, которые гарантируют успех при выборе компании установщика.

Три основных совета при установке солнечных панелей

Мы хотим, чтобы наши клиенты переходили на альтернативные источники энергии. Мы готовы обсудить установку вашей солнечной электростанции и дать несколько советов, прежде чем приступить к работе.

Совет первый: Выбор солнечных панелей

Как при покупке любого оборудования, покупка солнечных панелей требует множества исследований, включая тщательный обзор компаний установщиков в вашем регионе. В недавнем докладе Национальной лаборатории по возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) потребителям было рекомендовано сравнивать как можно больше производителей и компаний по установке солнечных панелей, чтобы избежать завышенных цен.

В компании Green Solar Energy Вы можете получить советы по установке и подбору необходимого оборудования. На нашем сайте Вы можете ознакомиться и купить готовые комплекты солнечных электростанций различной мощности. Наши специалисты с радостью дадут профессиональную консультацию по выбору наиболее оптимального варианта для вашего дома.

Совет второй: выбор компании-установщика

Мы настоятельно рекомендуем домовладельцам рассмотреть все варианты, а не только те бренды, которые достаточно известны, чтобы не переплачивать за рекламу. В недавнем докладе правительства США было установлено, что установка солнечных систем в крупных компаниях на 2000 — 5000 долларов дороже, чем в небольших региональных компаниях.  

Если у вас есть предложения от некоторых крупных установщиков на солнечные батареи, сравните эти предложения с местными компаниями-инсталляторами, чтобы не переплачивать.

Также важно, чтобы компания-установщик предоставляла полный комплекс услуг, а также давала официальную гарантию на оборудование. Мы официально сотрудничаем с поставщиками оборудования на прямую, поэтому за качество и надежность вы можете не беспокоиться.

Совет третий: определиться с местом установки

Устанавливать солнечные панели необходимо на самом освещенном участке, это может быть крыша дома, кровля или наземная конструкция. Все зависит от местоположения вашего загородного дома или дачи. Самым лучшим местом для установки, является южная сторона дома или здания.

Поэтому для выбора наиболее оптимального места для установки, советуем обратиться к специалистам, которые проведут необходимые расчеты для монтажа.

При этом на место установки не должны бросать тень соседние здания, деревья или другие конструкции. Лишние помехи могут существенно снизить производительность батарей. Производительность также может снижается из-за накопленной пыли или грязи.

Поэтому, для поддержания полноценного рабочего состояния, необходимо периодически заниматься очисткой поверхности солнечных панелей.

Для выработки электричества по ночам предложены «антисолнечные» батареи

Как бы нам ни хотелось перейти на возобновляемые источники энергии, все они имеют те или иные недостатки. Солнечные панели, например, работают только в светлое время суток. Ночью они простаивают, а энергия черпается из заряженных днём аккумуляторов. Обойти это ограничение помогут придуманные учёными терморадиационные панели.

Как подсказывает интернет-ресурс ExtremeTech, исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе (University of California Davis) предложили концепцию «антисолнечных» панелей, которые могут генерировать электричество в процессе излучения накопленного самими панелями тепла (инфракрасного излучения). Поскольку инфракрасное излучение обладает меньшей энергией, чем видимое, «антисолнечные» панели будут вырабатывать примерно до 25 % электричества от возможностей обычных солнечных панелей такой же площади. Но это ведь лучше, чем ничего?

Терморадиационные панели вырабатывают электричество не так, как солнечные панели. В обычных панелях видимый свет в виде фотонов проникает в полупроводник фотоэлемента и в процессе взаимодействия с веществом передаёт ему свою энергию. Предложенные учёными терморадиационные элементы работают на подобном принципе, только используют энергию инфракрасного излучения. Физика та же, но материалы в элементах должны быть другими, как заявили учёные в соответствующей статье в журнале ACS Photonics.

Вопрос работы терморадиационного элемента в дневное время остаётся открытым, хотя условия для его работы днём тоже можно создать. В ночное время нагретый за день терморадиационный элемент активно излучает накопленное им тепло в более холодное открытое пространство. В процессе инфракрасного излучения в материале терморадиационного элемента энергия излучаемых частиц преобразуется в электрическую энергию. В принципе, такой преобразователь может начинать работать сразу же, как только температура окружающей среды становится ниже точки его нагрева.

В настоящий момент учёные не готовы показать прототип терморадиационного элемента и только приближаются к его созданию. Нет также данных, какой материал будет предпочтительным для производства терморадиационных элементов. В статье речь идёт о возможном использовании сплавов ртути, что заставляет задуматься о безопасности. В то же время, было бы заманчиво получить элементы, которые могли бы вырабатывать электричество не только днём, но также и ночью.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Как работают солнечные батареи? | SUNSAY Energy

Популярность солнечной энергетики в Украине нельзя недооценивать. В начале этого года около 22 тысяч частных домохозяйств уже использовали энергию из солнечных станций и спрос на них только продолжает расти. Солнечные батареи надежны, служат десятки лет, практически не подвержены повреждениям и износам, а также легки в обслуживании. К тому же, за последние годы цены на солнечные элементы упали в несколько раз и продолжают снижаться. Но прежде чем рассказать как работают солнечные батареи, давайте рассмотрим их разновидности.

Какие бывают панели

В настоящее время есть три вида солнечных батарей: монокристаллические, поликристаллические, а также тонкопленочные. Самыми распространенными считаются два первых вида. Рассмотрим их подробнее.

Монокристаллические — панели, изготовленные из чистого кремния. Их делают следующим способом: в специальный расплав кремния и бора опускают затравочный кристалл, а потом осторожно поднимают на несколько метров над раствором. За кристаллом вытягивается уже монокристаллическая заготовка, которую разрезают на элементы. Такие фотоэлементы имеют темно-синее или черное покрытие и квадратную форму со скругленными краями. А также самую высокую эффективность — от 18 до 23%, поэтому их стоимость на порядок выше, чем у остальных.

Поликристаллические — панели, которые изготавливают при помощи охлаждения расплава бора и кремния. Кристаллы в таком растворе имеют разную форму и ориентацию, а цвет самой панели ярко-синий или серебристо-серый. Такие панели имеют немного ниже производительность, чем монокристаллические — от 15 до 18%. Но постоянное усовершенствование технологий производства, а также более низкая стоимость делают их оптимальным вариантом для энергоснабжения.

Принцип работы солнечных панелей 

Чтобы понять, как работают солнечные батареи, необязательно углубляться в сложные технические подробности. Если говорить коротко, то солнечные панели имеют в составе фотоэлектрические преобразователи, благодаря которым энергия солнца трансформируется в электрический ток. Фотопреобразователь состоит из кремниевых пластин. Одна из них заряжена электронами, а другая имеет «дыры» —  места для них. Между пластинами есть пространство, которое не позволяет избыточным электронам попадать в ту зону, где их не хватает.

Когда солнечный свет попадает на поверхность панели, то заряженные электроны движутся по кругу в зонах в одном направлении и образуют постоянный ток. А специальный преобразователь — инвертор — трансформирует постоянный ток в переменный. 

Как можно заработать на солнечных батареях 

Для владельцев частных домохозяйств, которые хотят стать не только автономными от традиционных источников электроэнергии, но и иметь возможность получать стабильный пассивный доход, существует государственная программа «зеленый» тариф. Ее механизм заключается в том, что государство обязуется покупать излишки солнечной энергии у владельцев СЭС по завышенному тарифу. Если вы хотите подключить солнечную станцию для заработка к этой программе, компания SUNSAY Energy поможет максимально быстро и комфортно оформить «зеленый» тариф под ключ.

А чтобы получить всю необходимую информацию и рассчитать стоимость солнечной электростанции, посетите сайт SUNSAY Energy, где вы найдете ответы на все интересующие вас вопросы.

 

Как работают солнечные батареи? — Устойчивый 2021

Грунтовка по видам солнечных батарей

Автор Хизер Гамильтон, писатель

Поскольку потребители продолжают изучать альтернативные источники энергии, солнечные панели стали привлекательным вариантом для некоторых. Они видны в домах, на предприятиях и даже на солнечных батареях. Легко масштабируемые солнечные панели обеспечивают потенциальный источник энергии для самых разных клиентов.

Но как работает солнечная энергия?

Фотоэлектрическая солнечная энергия
Простое объяснение заключается в том, что солнечные панели работают, собирая энергию солнца и превращая его в полезное электричество. Солнце выпускает фотоны, которые перемещаются на Землю и могут затем использоваться в солнечной энергии. Блог SunPower объясняет, что, когда фотоны попадают в солнечную ячейку, они выбивают электроны из атомов, к которым они привязаны. Если к проводникам прикреплены положительная и отрицательная стороны ячейки, образуется электрическая цепь, и по мере прохождения электронов они генерируют электричество.

Панель солнечных батарей состоит из небольших блоков, называемых фотогальваническими ячейками, которые могут быть соединены вместе, чтобы сформировать солнечную решетку. Как и полупроводники, солнечные элементы сделаны из кремния.

Согласно Live Science, каждая ячейка представляет собой «сэндвич, состоящий из двух кусочков полупроводникового материала, обычно из кремния — того же материала, который используется в микроэлектронике». Ячейки устанавливают электронное поле, когда разделяют противоположные заряды, — давая каждый кусочек «Сэндвич» — положительный или отрицательный заряд. Производители солнечных батарей фактически высевают фосфор в верхний слой кремния, добавляя дополнительные электроны с отрицательным зарядом. На нижнем слое добавляется бор, приводящий к меньшему количеству электронов и образующийся положительный заряд, что приводит к электрическому полю на стыке слоев кремния. Когда солнечный свет освобождает электрон, электрическое поле выталкивает электрон из кремниевого перехода.

Солнечные панели генерируют электричество постоянного тока, в котором электроны движутся в одном направлении вокруг контура, а затем переходят на отрицательную сторону батареи, через что-то, наконец, возвращаясь к положительной стороне.

Затем другие компоненты превращают электроны в пригодную для использования мощность. Проводящие металлические пластины со стороны ячейки собирают и переводят электроны в провода, что позволяет им течь как с другими источниками электричества. Поскольку другие формы власти зависят от переменного тока, энергия, вырабатываемая через солнечную энергию, должна использовать инвертор.

Инвертор потребляет электроэнергию постоянного тока и создает электричество переменного тока, также обеспечивает защиту от замыканий на землю и системную статистику, такую ​​как напряжение, ток, производство энергии и отслеживание максимальной мощности.

В доме с солнечными батареями блог SunPower разбивает процесс следующим образом: солнечный свет находит солнечную панель на крыше, панель преобразует энергию в постоянный ток, и она течет к инвертору, инвертор изменяет ее от постоянного тока до переменного тока, а мощность можно использовать.

Концентрация солнечной энергии
Концентрирующая технология солнечной энергии опирается на зеркала для фокусировки света от солнца, преобразования его в высокотемпературное тепло и создания пара, который направляется через обычный генератор, создавая таким образом мощность. Заводы CSP состоят из двух частей: одна, которая собирает солнечную энергию и преобразует ее, а другую, которая преобразует тепловую энергию в электричество.

Технология CSP использует либо систему желоба, систему силовых вышек, либо систему блюд / двигателей. Системы желобов основаны на U-образных параболических отражателях с масляными трубами, которые проходят вдоль их центра. Зеркала обращены к солнцу, фокусируя солнечный свет на трубы, которые нагревают масло, которое кипит воду и заставляет пар воздействовать на паровые турбины и генераторы.

Системы силовых вышек используют большие плоские зеркала, которые отслеживают солнце и фокусируют лучи на приемник, который сидит на вершине высокой башни. Концентрированный солнечный свет нагревает жидкость, что делает пар, который можно использовать на месте или хранить для последующего использования. Система силовой башни полезна, поскольку она позволяет производить большее количество электроэнергии при погодных условиях, уменьшая потребность во время вечеров или пасмурных дней.

В системах с бочкообразным движителем используются зеркальные чашки для фокусировки и концентрации солнечного света в направлении приемника, который монтируется в фокальной точке тарелки. Блюдо отслеживает солнце по небу, чтобы максимизировать солнечную энергию и интегрировано в двигатель внутреннего сгорания, в котором есть тонкие трубки, содержащие водород или гелий. Они выходят за пределы четырех поршневых цилиндров двигателя и открываются в цилиндры. Когда солнечный свет приземляется на приемник, газ нагревается и расширяется, что приводит в движение поршни, которые поворачивают коленчатый вал, управляя электрическим генератором.

Источники: живая наука, разработка солнечной энергии
Источник изображения:
Pixabay

Что необходимо знать перед покупкой солнечных батарей

Покупка солнечных батарей — это эффективный способ сократить расходы на электроэнергию и застраховаться от растущих цен. Вы также будете меньше влиять на окружающую среду, уменьшая выбросы углекислого газа.

В последние годы цены на солнечные системы падают из-за технологических достижений и государственных субсидий. Тем не менее есть и другие важные факторы, которые необходимо учитывать, поскольку ваше решение о покупке солнечных батарей не должно основываться исключительно на цене.

Вот 4 факта, которые вам необходимо знать, прежде чем приобрести солнечные батареи.

Как работают солнечные батареи? (есть ключевик как работают батареи)

Солнечные панели вырабатывают электричество из солнечной энергии и могут вырабатывать электроэнергию даже в пасмурные дни, потому что им не нужен прямой солнечный свет. Они используют световую энергию солнца, а не тепловую энергию.

Инвертор, являющийся частью солнечной системы, преобразует постоянный ток в переменный. Вырабатываемая электроэнергия затем используется для удовлетворения ваших потребностей. Если вы производите больше электроэнергии, чем используете, она экспортируется обратно в сеть. Ночью или в случаях, когда вы используете больше энергии, чем вырабатываете, электричество обеспечивается сетью.

Пригодность крыши

Солнечные панели работают в оптимальном режиме при установке на южную сторону крыши, также приемлемо будет установить панели на западной или восточной части. Угол наклона крыши также важен, так как солнечные панели наиболее эффективны при 30-35 градусах. Необходимо проверить, затенена ли какая-либо область вашей крыши деревьями, зданиями или другими объектами.

Расходы на техническое обслуживание и эксплуатацию

Солнечные панели не требуют постоянного обслуживания. Если пыль или листья оседают на панелях, их можно легко снять. Панели обычно имеют гарантию 25 лет, а инвертор 5-10 лет. Инвертор обычно является частью, которую необходимо заменить, потому что он работает все время для преобразования постоянного тока в переменный. Как правило, период замены наступает через 10-15 лет.

Солнечные панели необходимо проверять каждые 4-7 лет.

Как и любое другое благоустройство дома, солнечные батареи могут увеличить общую стоимость вашего дома. Они делают его более привлекательным для потенциальных покупателей, если вы заинтересованы в продаже в будущем. В некоторых руководствах по продаже жилья утверждается, что дома на солнечной энергии продаются в два раза быстрее, чем дома, использующие обычное электричество.

Как работает солнечная энергия | Chariot Energy

Возобновляемая энергия — незаменимый источник энергии в Техасе и США. Она диверсифицирует энергосистему нашего штата и гарантирует, что у нас всегда будет надежный, бесконечный источник чистой энергии. Фактически, возобновляемые источники энергии производят более 21% всей чистой электроэнергии, вырабатываемой в Техасе. Более того, наш штат является лидером по производству электроэнергии с помощью ветра, производя более четверти всей выработки электроэнергии в США в 2018 году.

Несмотря на гигантский подвиг нашего штата в области ветроэнергетики и тот факт, что солнечная энергия является самым богатым энергетическим ресурсом на Земле, менее 1% энергии, производимой в Техасе, приходится на солнечную. В любой момент Солнце омывает Землю 174 000 тераватт солнечной энергии. (Отсюда и название 174 Power Global — филиал Chariot, который строит солнечные фермы коммунального масштаба.) Это более чем в 10 000 раз превышает общий объем энергии, потребляемой миром. Еще один забавный факт? Сильный ветер на самом деле является побочным продуктом нагрева Земли солнцем, а это означает, что энергия ветра — это в основном солнечная энергия!

Понятно, что наше государство научилось управлять ветром, но какое место в этой структуре энергии занимает солнечная энергия? Только в последние несколько десятилетий (с 1954 года, если быть точным) мы смогли извлечь электричество из солнца.Еще несколько лет назад солнечная энергия была слишком дорогой для большинства, чтобы оправдать ее средства.

Мы считаем, что солнечная энергия только начинается и имеет большой потенциал. Мы обсудили различные способы улавливания и использования солнечной энергии, включая фотоэлектрические технологии («активный ингредиент» солнечных панелей), которые мы разрабатываем в Chariot Energy! Теперь мы хотим рассказать о том, как мы используем нашу фотоэлектрическую технологию для улавливания солнечной энергии и преобразования ее в электричество, которое вы используете в своем доме каждый день.

Как работают солнечные панели?

Мы все думаем, что знаем, как обычно работают солнечные панели: солнечный свет попадает на солнечную панель, что-то происходит, а затем — пуф! выходит электричество. Но что именно происходит в те моменты, когда солнце падает на панель и когда вырабатывается электричество? Процесс начинается на молекулярном уровне, когда солнце попадает на фотоэлектрический материал, что является причудливым словом для солнечной панели. Вот простое руководство о том, как все это работает.

Наука за солнечными панелями: фотоэлектрические технологии
Фотоны — основа всего света

Свет состоит из маленьких «пакетов» электромагнитного излучения. Эти пакеты называются фотонами. Солнце постоянно излучает фотоны, движущиеся со скоростью света. Через 93 миллиона миль эти фотоны достигают поверхности Земли и освещают солнечную батарею. Фотоны либо проходят сквозь панель, либо отражаются от нее, либо поглощаются ею, что приводит нас к следующему шагу.

Панели солнечных батарей состоят из фотоэлементов.

Фотоэлементы — это электростанции солнечных панелей. Они состоят из двух тонких пластин: один заряжен положительно, а другой — отрицательно, и оба сделаны из полупроводника, такого как кремний (важный элемент, который также присутствует в вашем компьютере и других устройствах).

Подумайте о солнечном элементе как о двух сторонах батареи: один конец — положительный, а другой — отрицательный, и когда вы их соединяете, они производят электрический ток.Солнечная панель содержит многие из этих аккумуляторных элементов, чтобы максимизировать выработку электроэнергии.

Фотоны передают энергию электронам в фотоэлектрическом материале

Как только фотоны поглощаются панелью, они отдают свою энергию электронам, вращающимся вокруг атомов кремния. Благодаря этой избыточной энергии электроны отрываются от атомов кремния. Но электричество еще не произведено! Еще один шаг.

Солнечный элемент создает ток, используя свободные электроны.

Освободившись от хватки кремния, электроны могут перемещаться по полупроводнику к высокопроводящим металлическим пластинам, которые выстилают солнечные элементы.Это создает электрический ток, и вот он: электричество!

Как солнечные панели вырабатывают электричество, которое питает ваш дом

Теперь, когда мы обсудили, как электричество вырабатывается от солнца, давайте поговорим о том, как эта энергия поступает от наших солнечных панелей в ваш дом.

Панели солнечных батарей генерируют постоянный электрический ток

Когда электрический ток генерируется в солнечной панели, он естественно течет в прямом направлении.Это называется постоянным током или DC, и он используется для питания меньшей электроники, такой как пульт дистанционного управления или любое другое устройство с батарейным питанием. Однако ваш дом и бизнес питаются от другого типа потока электроэнергии: переменного тока или переменного тока. Чтобы использовать солнечное электричество, постоянный ток необходимо преобразовать в переменный и направить на выключатель! Это делается с помощью устройства, называемого инвертором мощности.

Как солнечная энергия доставляется в ваш дом

Как только электричество преобразуется в пригодную для использования передвижную среду (AC), оно затем передается через Техас по высоковольтным линиям электропередачи.Как только эта мощность поступает в пункт назначения (рядом с потребителем), электричество проходит через несколько понижающих трансформаторов, пока не достигнет напряжения, подходящего для вашего дома или бизнеса.

Вот и все. В двух словах о солнечном электричестве!

Чтобы получить пользу от солнечной энергии, не нужны солнечные батареи

Хотя этот процесс немного (намного) сложнее, чем кажется, на самом деле получить выгоду от солнечной энергии довольно просто. Как видите, вам не нужны собственные панели, чтобы получать 100% экологически чистую электроэнергию.Если вы решите купить план на 100% солнечную энергию, работающий от солнечных ферм Chariot Energy, вы все равно будете поддерживать отрасль возобновляемых источников энергии. Мы в общих чертах говорили о том, как работают солнечные панели, но вот как работает наш процесс, который позволяет вам полностью использовать солнечную энергию.

Помните, мы упоминали кремний в солнечных батареях? Что ж, Chariot Energy и ее дочерние компании владеют всей цепочкой поставок солнечных панелей, даже песком, который используется для производства поликремния для извлечения энергии солнца.Таким образом, мы можем предложить вам энергию от наших растущих солнечных ферм по конкурентоспособным ценам. Компания Chariot занимается не только оптовой продажей солнечной энергии, но и розничным поставщиком электроэнергии. Это означает, что созданная солнечная энергия может быть приобретена вами, потребителем.

Насколько конкурентоспособны наши солнечные тарифы? Перейдите на страницу наших планов, чтобы узнать больше о наших планах на солнечную электроэнергию без использования панелей в вашем районе!

Как работает солнечная энергия?

И то, и другое генерируется за счет использования солнечных панелей, размер которых варьируется от крыш жилых домов до «солнечных ферм», простирающихся на акрах сельских земель.

Является ли солнечная энергия экологически чистым источником энергии?

Да, солнечная энергия — это возобновляемый и бесконечный источник энергии — пока солнце продолжает светить, энергия будет высвобождаться.

Еще одним положительным фактором для солнечной энергетики является то, что, в отличие от сжигания ископаемого топлива, преобразование солнечного света в энергию не создает вредных выбросов парниковых газов.

Углеродный след солнечных панелей уже довольно мал, так как они служат более 25 лет без потери эффективности.И материалы, используемые в панелях, все чаще перерабатываются, поэтому углеродный след будет сокращаться.

Когда была открыта солнечная энергия?

Солнечная энергия использовалась людьми еще в 7 веках до нашей эры, когда люди использовали солнечный свет для зажигания огня, отражая солнечные лучи на блестящие объекты. Позже, в 3 году века до нашей эры, греки и римляне использовали солнечную энергию с помощью зеркал для зажигания факелов во время религиозных церемоний.

В 1839 году, когда ему было всего 19 лет, французский физик Эдмон Беккерель открыл фотоэлектрический эффект (ФЭ), экспериментируя с ячейкой, сделанной из металлических электродов в проводящем растворе.Он отметил, что элемент вырабатывает больше электричества, когда на него воздействует свет.

В 1954 году родилась фотоэлектрическая технология, когда Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон разработали кремниевый фотоэлемент в Bell Labs в 1954 году — первый солнечный элемент, способный преобразовывать достаточно солнечной энергии в энергию для работы повседневного электрического оборудования.

Сегодня спутники, космические корабли, вращающиеся вокруг Земли, питаются от солнечной энергии.

Как именно производится электричество из солнечной энергии?

Солнечные панели обычно изготавливаются из силикона и устанавливаются в металлический каркас панели со стеклянным кожухом.Когда фотоны или частицы света попадают на тонкий слой кремния на верхней части солнечной панели, они сбивают электроны с атомов кремния.

Этот фотоэлектрический заряд создает электрический ток (в частности, постоянный или постоянный ток), который улавливается проводкой в ​​солнечных панелях. Это постоянное электричество затем преобразуется в переменный ток (AC) инвертором. Переменный ток — это тип электрического тока, который используется при включении электроприборов в обычные настенные розетки.

В чем разница между солнечными фотоэлектрическими панелями и солнечными тепловыми панелями?

Солнечные фотоэлектрические панели вырабатывают электричество, как описано выше, а солнечные тепловые панели вырабатывают тепло.Хотя источник энергии один и тот же — солнце, — технологии в каждой системе различаются.

Солнечные фотоэлектрические панели основаны на фотоэлектрическом эффекте, с помощью которого фотон (основная единица света) ударяет по полупроводниковой поверхности, такой как кремний, и генерирует выброс электрона. Солнечная тепловая энергия менее сложна и представляет собой просто прямой нагрев воды (или других жидкостей) солнечным светом. Для бытового использования солнечные тепловые панели также устанавливаются на крыше, обращенной к солнцу, нагревая воду, хранящуюся в накопителе горячей воды, и тем самым обеспечивая горячую воду и отопление.В более крупном масштабе солнечная тепловая энергия также может использоваться на электростанциях.

Что такое солнечные фермы?

Солнечные фермы, также известные как солнечные парки или солнечные поля, представляют собой большие участки земли, содержащие взаимосвязанные солнечные панели, расположенные вместе на многих акрах, для одновременного сбора большого количества солнечной энергии. Солнечные фермы предназначены для крупномасштабного производства солнечной энергии, которая подается непосредственно в сеть, в отличие от отдельных солнечных панелей, которые обычно питают отдельный дом или здание.

Можно ли вырабатывать солнечную энергию в пасмурный день?

Да, может. Великобритания может показаться не лучшей страной для производства энергии от солнца, но солнечная энергия требует лишь некоторого уровня дневного света, чтобы использовать солнечную энергию. Тем не менее, скорость, с которой солнечные панели вырабатывают электроэнергию, зависит от количества прямого солнечного света, а также от качества, размера, количества и местоположения используемых панелей.

Сколько солнечной энергии в настоящее время вырабатывает Великобритания?

Как ни странно, Великобритания является седьмым по величине производителем солнечной энергии в мире ; после Китая, США, Японии, Германии, Индии и Италии.Мы производим больше солнечной энергии, чем солнечная Испания.

Текущий рекорд пиковой выработки солнечной электроэнергии, установленный нашим Национальным центром управления электроэнергией , составляет 9680 МВт 20 апреля 2020 года — этого достаточно, чтобы сварить пять миллионов чайников!

Как работает солнечная энергия | SolarCraft

Панели солнечных батарей — как солнечный свет превращается в электричество

Фотоэлектрическая (PV) система состоит из одного или нескольких фотоэлектрических (PV) модулей. Один фотоэлектрический модуль состоит из примерно 36-72 фотоэлектрических солнечных элементов.Клетки преобразуют свет в электричество. Фотоэлектрические модули соединены в серию, называемую массивом. Поскольку фотоэлектрические массивы построены из отдельных связанных фотоэлектрических модулей, фотоэлектрические системы исключительно модульны, что обеспечивает легкую транспортировку и быструю установку, а также позволяет легко расширять их при увеличении требований к питанию.

Для фотоэлектрических систем

, подключенных к сети или «связанных с сетью» приложений, требуется инвертор или стабилизатор мощности для преобразования постоянного тока (DC), генерируемого фотоэлектрическими модулями, в переменный ток (AC) для использования в вашем доме или на объекте. .Избыточная энергия, произведенная и не использованная немедленно, «продается» обратно коммунальному предприятию для использования в кредит, когда солнечный свет недоступен. Это называется Net-Metering.

Как работают фотоэлектрические (фотоэлектрические) солнечные элементы

Фотоэлектрический элемент — это компонент, отвечающий за преобразование света в электричество. Когда солнечный свет попадает на фотоэлектрический элемент, часть световых частиц (фотонов), содержащих энергию, поглощается элементом. Поглощением фотона (отрицательный) электрон выбивается из атома кремния, и остается положительная «дырка».Освободившийся электрон и положительная дырка вместе нейтральны.

Следовательно, чтобы иметь возможность генерировать электричество, электрон и дырка должны быть отделены друг от друга. Фотоэлектрический элемент имеет слой искусственного перехода, также называемый p / n-слоем. Теперь освобожденная электроника не может вернуться к положительно заряженным дыркам. Когда электрические контакты спереди и сзади подключаются через внешнюю цепь, освобожденные электроны могут вернуться в положительно заряженные отверстия, только протекая через эту внешнюю цепь, генерируя ток.Электрическая мощность, которую можно извлечь из фотоэлектрического элемента, пропорциональна его площади и интенсивности солнечного света, который попадает на эту область, и измеряется в ваттах (Вт).

Фотоэлементы, представленные в настоящее время на рынке, преобразуют в среднем от 12% до 15% падающего на них солнечного света в электричество.

Ориентация

При истинной ориентации на юг в 180 градусов обычно производится наибольшее количество энергии в год. Но многие системы устанавливаются в ориентации, отличной от истинного юга, с небольшим снижением общей производительности.Соображения по ориентации включают в себя условия площадки, проблемы с затенением площадки, эстетику, наклон панели и графики тарифов на электроэнергию. Если вы планируете использовать тарифный график по времени использования (TOU), то система, ориентированная на запад, будет производить больше всего энергии в течение «пикового» периода времени, когда вы начисляете энергетические кредиты по более высоким пиковым ставкам.

Эти модификаторы используются для области центральной Калифорнии и могут отличаться для других областей страны или других климатических условий.

Правило номер один — никогда не проектировать и не устанавливать солнечную электрическую систему, которая обращена в любую часть дуги 180 градусов компаса, обращенной на север.Когда вам это нужно больше всего, это не сработает. Надо ли говорить, что установка солнечных батарей в тени дерева или здания тоже не будет функциональной. На производительность и, следовательно, окупаемость инвестиций (ROI) солнечной энергетической системы может серьезно повлиять затенение, особенно затенение, которое происходит регулярно из-за объекта, который отбрасывает тень в одно и то же время каждый день, когда солнце проходит по небу.

Однако более новая технология, использующая солнечные «микроинверторы», позволяет солнечным панелям работать независимо друг от друга.Таким образом, если один модуль оказывается в тени, другие просто продолжают гудеть, что приводит к гораздо более высокой средней доступности системы. Это особенно хорошая новость для солнечных батарей с непостоянными профилями затемнения.

Инверторы

Инверторы — это «мозг» солнечной электрической системы. Инвертор преобразует электричество постоянного тока в электричество переменного тока, которое используется в вашем доме или офисе. Инвертор контролирует электросеть и управляет производством ваших систем солнечной энергии, а также отключает вашу систему во время отключения электроэнергии.

Большинство современных инверторов, подключенных к электросети (также связанных с сетью), намного более эффективны, чем старые системы батарейного типа, которые были разработаны для автономных домов.

Все современные сетевые инверторы внесены в список UL для подключения к сети (UL1741). Без перечисления отдельные инверторы не могут быть законно подключены к вашей электрической системе и не имеют права на какие-либо скидки.

Как упоминалось выше, альтернативой большим центральным инверторам являются микроинверторы Enphase. Каждый маленький микро-инвертор прикреплен к каждой отдельной солнечной панели.Эти микроинверторы позволяют каждой панели работать независимо, что приводит к значительным улучшениям в производстве энергии и гибкости конструкции массива, особенно когда затенение является проблемой.

Как работает нетто-счетчик для California Solar

Закон штата Калифорния о чистых счетчиках позволяет бытовым пользователям получать кредит PG&E за дополнительную электроэнергию, произведенную их солнечными панелями, по пиковым розничным ценам в течение дня и потреблять из сети в ночное время по более низким непиковым тарифам. В течение дня электросчетчик вращается в обратном направлении, подавая излишки электроэнергии обратно в энергосистему.Ночью или в непиковое время работы электросчетчик вращается вперед, возвращая электроэнергию из сети в дом или офис клиента.

Стандартная программа измерения чистой энергии

PG&E предлагает клиентам возможность получить кредит за электроэнергию, которую они произвели сверх того количества, которое они использовали в течение данного месяца. Кредит появляется в ежемесячном отчете клиента за коммунальные услуги и применяется к расходам, связанным с электричеством, в течение каждого 12-месячного периода сверки.

Как работают солнечные панели? ДА Энергетические решения

Солнечные панели превращают световую энергию солнца, а не его тепло, в электричество. Основная часть солнечной панели, которая выполняет это, — фотоэлектрический (PV) элемент. Каждая солнечная панель имеет около 60 фотоэлементов, соединенных вместе, которые преобразуют солнечный свет в электричество.

Внутри каждого фотоэлемента находятся два тонких слоя кремния, зажатых между двумя металлическими контактами.

Когда солнечный свет попадает на верхний слой кремния, его электроны «возбуждаются» и стекают вниз к нижнему слою в виде постоянного тока (DC).С помощью металлических контактов это движение превращается в электрическую цепь.

Но этого недостаточно для питания дома. Бытовая техника не может использовать этот тип электричества, поэтому его необходимо преобразовать в другой вид тока. Здесь на помощь приходит инвертор.

Что делает инвертор

Инвертор преобразует постоянный ток (DC), вырабатываемый вашими солнечными панелями, в переменный ток (AC), необходимый для работы ваших электроприборов. Вероятно, это самая важная часть всей системы.

Небольшой блок, установленный внутри вашего дома, инвертор принимает постоянный ток и пропускает его через трансформатор, так что он, по сути, становится типичным бытовым 120-вольтовым переменным током. Оттуда ток проходит через блок предохранителей и счетчик к вашим приборам.

Любую неиспользованную электроэнергию можно вернуть в национальную сеть.

FAQs

Работают ли солнечные батареи ночью / в темноте?

Строго нет — солнечные батареи ночью не слишком эффективны. Но теперь стало проще, чем когда-либо, накапливать энергию, которую ваши панели производят в течение дня.Батареи — самый популярный способ сделать это, и они становятся все более доступными и доступными, поскольку с каждым годом продолжают дешеветь.

Работают ли солнечные батареи в пасмурные дни?

Есть. Обычного дневного света более чем достаточно, чтобы панели выполняли свою работу. Они не нуждаются в ярком солнечном свете, хотя они более продуктивны в ясные солнечные дни и летом, когда световой день больше. Они также лучше работают в местах с меньшей облачностью.

Работают ли солнечные батареи зимой?

Да. Поскольку солнечные панели преобразуют энергию солнечного света (его «солнечное излучение»), а не его тепло, в электричество, зимнего дневного света достаточно для панелей для питания вашего дома.

Работают ли солнечные батареи под снегом?

В то время как снежная, зимняя погода действительно может улучшить производительность солнечной панели — белый снег может отражать солнечный свет на панели, а холод лучше для панелей, чем сильный жар — если панели покрыты снегом, они вообще не будут работать .

Солнечные панели часто устанавливают под углом, поэтому может выпасть большая часть снега. Но если нет, вам нужно будет найти способ убрать снег с ваших панелей, иначе вы столкнетесь с ними, что будет гораздо менее продуктивно.

Работают ли солнечные батареи в тени?

Есть, но не так хорошо. На вашей крыше не должно быть теней и препятствий (например, деревьев), поскольку все, что блокирует солнечный свет, сделает ваши солнечные панели менее эффективными.

Как солнечные панели работают с батареями?

С солнечными батареями вы используете электричество по мере его производства.Однако теперь доступны солнечные батареи, которые накапливают энергию, которую ваши панели производят в течение дня, чтобы вы могли использовать ее позже.

Существуют разные типы солнечных батарей, все с разными функциями и возможностями. Некоторые из них размером с автомобильный аккумулятор, а другие могут быть размером с генератор или стиральную машину.

Большинство людей, у которых установлены солнечные панели, обходятся без батарей, поскольку они счастливы вернуться к электроэнергии из национальной сети, когда их панели сами не вырабатывают электричество.Обычно солнечные батареи решают люди, решившие жить «вне сети».

Как солнечные панели работают в автономном режиме?

Вне сети означает отключение от национальной сети. Это означает, что для работы автономных солнечных панелей требуется аккумуляторная батарея.

Автономная система должна:

  • вырабатывать достаточно электроэнергии круглый год
  • имеют достаточную емкость аккумулятора для удовлетворения потребностей домашнего хозяйства

Поскольку эти системы дороги в обслуживании из-за затрат на батареи, инверторы и резервные генераторы, их обычно можно найти только в удаленных районах, где невозможно подключение к электросети.

Эффективны ли солнечные панели?

Условия для солнечных панелей никогда не бывают идеальными, и поэтому они никогда не бывают эффективными на 100%. Фактически, большинство жилых панелей имеют КПД около 20%, что звучит мало, но на самом деле этого достаточно, чтобы покрыть большую часть (или даже все) потребление энергии домохозяйством.

По мере того, как отрасль солнечных технологий продолжает развиваться, мы можем ожидать большей эффективности от солнечных систем для жилых помещений в будущем.

Работают ли солнечные панели на плоских крышах?

В то время как большинство солнечных панелей наклонены, солнечные панели также могут работать на плоских крышах, поскольку в них используются специальные монтажные рамы, которые позволяют наклонять их под оптимальным углом.Дополнительные преимущества заключаются в том, что плоские крыши:

  • имеют более легкий доступ, что значительно упрощает установку и обслуживание панелей
  • плитку не нужно поднимать
  • сделать панели менее заметными с улицы

Поделиться этой историей


Как производится солнечная энергия? Пошаговое руководство

Больше домовладельцев в Калифорнии, чем когда-либо, пользуются налоговыми льготами и положительным воздействием на окружающую среду, обеспечиваемыми установкой солнечных батарей.Фактически, Калифорния занимает первое место в США по мощности солнечной энергии. По данным Калифорнийской ассоциации производителей солнечной энергии (SEIA), более 3,7 миллиона домов могут получать энергию от солнечной энергии, производимой на всей территории нашего штата.

Если вы один из миллионов, использующих солнечную энергию или рассматривающих возможность установки солнечных панелей, вам может быть любопытно, как солнечные панели на самом деле производят электричество. Так как же работает солнечная энергия? Это увлекательный процесс. Продолжайте читать, чтобы узнать, как солнечные панели используют энергию солнца и преобразуют ее в полезную электроэнергию.

Компоненты системы солнечной энергии

Чтобы полностью понять, как солнечная энергия питает ваш дом, важно знать компоненты системы и их функции. Каждая солнечная энергетическая система состоит из пяти основных частей, и в некоторых домах есть аккумуляторная батарея, которая накапливает избыточную энергию для использования, когда электросеть отключена. Компоненты системы солнечной энергии следующие:

Солнечная панель

Солнечные панели состоят из массива солнечных элементов, известных как фотоэлектрические элементы.Состоящие из полупроводников, которые поглощают свет и выбивают электроны, солнечные панели сильно различаются по размеру. Большинство бытовых солнечных энергетических систем состоят из ряда солнечных панелей, выстроенных в линию либо на крыше, либо на большом чистом открытом пространстве. Группа солнечных батарей называется солнечной батареей.

В большинстве современных солнечных панелей в качестве полупроводника используются кристаллические кремниевые элементы. Кремниевые элементы были представлены в 1954 году, и до сих пор не было найдено никаких других полупроводников, которые соответствовали бы эффективности кремния в конструкции солнечных панелей.

Крепление для солнечной панели

В зависимости от того, где установлена ​​ваша солнечная энергетическая система, вам понадобится крепление для солнечной панели, способное выдержать вес панелей. Большинство креплений для солнечных панелей на крыше построено из экструдированных алюминиевых реек. Как правило, на каждые 100 Вт панелей следует использовать один монтажный кронштейн для поддержки.

В случае наземной солнечной энергетической системы вам потребуется более крупная и прочная монтажная база. Заливной бетон, как правило, используется независимо от того, требуется ли для вашей системы опора, балластная опора или фундамент.

Контроллер заряда

Если вы когда-нибудь задавались вопросом, «как работает солнечная энергия», вы, вероятно, слышали о важности контроллера заряда. Без контроллера заряда вашей солнечной энергетической системе не хватает стабильности. Контроллер заряда является ключевым игроком в вашей системе, гарантируя, что система не будет перегружена.

Инвертор

Когда ваши панели собирают солнечный свет, они преобразуют его в электричество постоянного тока (DC).Однако в большинстве домов используется электричество переменного тока. Инвертор отвечает за преобразование электроэнергии постоянного тока в полезный переменный ток. Инверторы сильно различаются по размеру, а также по мощности в ватт-часах и усилителю. Когда вы обсуждаете тему «Как работают солнечные панели» со своими подрядчиками по солнечной энергии в Sandbar Solar, мы можем помочь вам выбрать подходящий инвертор для ваших нужд.

Коммунальный счетчик

Большинство домовладельцев в Калифорнии, имеющих солнечные панели, подключены к электросети.Это часто называют сеточной системой. Даже если у вас есть резервный аккумуляторный блок, в большинстве городов Калифорнии требуется, чтобы дома оставались привязанными к общественной сети. Таким образом, энергетическая компания использует счетчик коммунальных услуг для измерения и регулирования энергии, собираемой вашими солнечными панелями.

Как солнечные панели производят электричество?

По сути, процесс производства солнечной энергии состоит из пяти этапов, начиная с попадания солнечного света на ваши панели и заканчивая подачей избыточной энергии обратно в сеть.Во-первых, ваши солнечные панели собирают частицы света, называемые фотонами, которые выбивают электроны из своих атомов. В этом процессе генерируется поток энергии постоянного тока.

Как упоминалось ранее, наши дома и предприятия питаются от электричества переменного, а не постоянного тока. Поток энергии, генерируемый элементами вашей солнечной панели, направляется к инвертору, который преобразует постоянный ток в полезную электроэнергию переменного тока. Это второй шаг.

Следующим шагом будет ваш счетчик электроэнергии, который обычно находится снаружи вашего дома.После измерения энергии, потребляемой вашей системой, она возвращает излишек в электросеть. Если вы потребляете больше энергии, чем потребляете в пасмурные дни или ночью, вы можете получить назад деньги от энергетической компании.

Итак, теперь, когда вы знаете ответ на вопрос «как работает солнечная энергия», ваш следующий шаг к энергетической независимости — это связаться с надежной компанией по солнечной энергии в вашем районе, чтобы обсудить установку.

Пусть солнечные панели работают на вас

Некоторым домовладельцам солнечная энергия может показаться сродни волшебству.Однако, как вы узнали из этого руководства, солнечные панели преобразуют фотоны в энергию постоянного тока, а затем в полезную энергию переменного тока для питания наших домов и предприятий.

Компания Sandbar Solar гордится тем, что находится в авангарде революции в области солнечной энергетики. Sandbar Solar более десяти лет является ведущим поставщиком установки солнечных панелей в округах Санта-Крус и Монтерей. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших услугах или назначить консультацию.

Как работают солнечные панели

Как и большинство других источников энергии, эффективность солнечной энергии зависит от трех основных процессов; сбор, преобразование и хранение.

Коллекция

Чем больше солнечного света получает солнечная панель; тем больше мощности он способен произвести. Поэтому интегрированные солнечные системы часто устанавливают в местах, которые большую часть дня получают прямой солнечный свет, например, на открытых полях или на крышах домов, где поблизости нет деревьев или других препятствий.

Преобразование энергии

Солнечные панели состоят из фотоэлементов, которые реагируют на ультрафиолетовые лучи и преобразуют их в электричество. Каждая ячейка состоит из проводящих материалов из кремния, который очень реактивен к солнечной энергии.Из-за того, что газы и элементы Солнца обладают высокой реакционной способностью, протоны из этих материалов постоянно перемещаются в быстром темпе от Солнца к Земле. Когда эти протоны вступают в контакт с определенными элементами на Земле, такими как кремний, происходит химическая реакция. Протоны солнечных лучей заставляют электроны уходить из атомов, составляющих кремний, что генерирует электрический ток.

Энергия этих движущихся атомов может быть преобразована в чистый источник энергии с помощью проводов, протянутых через систему солнечных батарей.Эти провода преобразуют энергию движущихся электронов кремния в электричество, которое можно использовать для питания чего угодно.

Накопитель энергии

Сами по себе солнечные панели не накапливают энергию; электричество просто создается внутри клеток и затем переносится через проводники к электрическому устройству, например, лампочке. Однако системы солнечных панелей могут быть подключены к специальным батареям, которые способны накапливать эту энергию для дальнейшего использования.

Поскольку солнечные панели могут вырабатывать энергию только при контакте с ультрафиолетовыми лучами, они не генерируют энергию в ночное время.Вот почему блоки накопления энергии часто используются в сочетании с системой солнечных батарей. Эти батареи могут накапливать дополнительную электроэнергию, вырабатываемую в солнечные дни, чтобы ее можно было использовать позже или продать обратно энергетической компании.

Технические факторы
Солнечные панели

состоят из шести основных компонентов.

  1. Рамка

    Обычно изготавливается из алюминия, рама обеспечивает жесткость конструкции и защищает агрегат от внешних воздействий.

  2. Стекло

    Защищает верхнюю часть панели и позволяет ей получать оптимальный солнечный свет.

  3. EVA

    Связывает компоненты панели вместе и защищает ее от грязи, воды или чего-либо еще от повреждения ячеек.

  4. Ячейки

    Двигатели, преобразующие солнечный свет в электричество.

  5. Лист

    Задняя часть устройства, защищающая от воды и грязи.

  6. Соединение / Соединители

    Передает электроэнергию, произведенную устройством.

В самом низу панели находятся разветвительные и соединительные провода. Они отвечают за передачу солнечной энергии, производимой панелью, на устройство с питанием или батарею.

Над этими проводами расположены солнечные элементы, состоящие из очищенного кремния. Чтобы увеличить количество электронов в этих кремниевых элементах, производители солнечных панелей могут добавлять в элемент дополнительные элементы, такие как фосфор и бор, чтобы уравновесить положительные и отрицательные заряды для лучшего электрического выхода.

Между элементами и поверхностью солнечной панели находится несколько кусков стекла особой конструкции. Они предотвращают попадание загрязнений, таких как вода или грязь, в клетки. Стекло также обладает высокой отражающей способностью и отлично пропускает большое количество УФ-лучей непосредственно в солнечные элементы.

Заключение

Процесс преобразования солнечных лучей в полезную солнечную энергию может показаться сложным решением, но общая концепция довольно проста. Солнце обеспечивает неограниченный и возобновляемый источник энергии, который в сочетании с правильными элементами может быть использован для питания нашего мира.

Есть еще вопросы? Свяжитесь с Брайаном Ондьяком, P.E., CEM, LEED AP, нашим национальным директором по солнечной энергии, чтобы получить дополнительную информацию о том, как работают солнечные панели.


Ник Аллен

Национальный разработчик солнечной энергии

Как солнечные панели работают в вашем доме?

Обзор:

  • Солнечные панели содержат элементы из полупроводящего материала, обычно кремния
  • При воздействии солнечного света из-за фотоэлектрического эффекта создается электрический заряд (подробнее ниже)
  • Солнечная энергия подается в солнечный инвертор (ы) вашей системы
  • Инвертор (ы) переводит энергию в состояние, пригодное для использования, в соответствии с частотой электросети

Ниже мы более подробно разберем, как работают солнечные панели.

Как фотоэлектрический эффект работает на солнечной энергии?

Для солнечных панелей фотоэлектрический эффект возникает, когда фотоны солнечных лучей попадают на полупроводящий материал (обычно кремний) в элементе солнечного модуля. Фотоны активируют электроны, заставляя их освободиться от полупроводникового материала.

Благодаря структуре солнечной панели, свободные электроны движутся в одном направлении через стык панели. Это движение создает электрический ток, который затем отправляется на инвертор, который используется в вашем доме.

Фото: Ponor (изображение Creative Commons).

Фотоны попадают в солнечную панель, освобождая электроны во время фотоэлектрического эффекта.

Как солнечная энергия используется в вашем доме?

Энергия, вырабатываемая вашей солнечной системой, — это постоянный ток (DC). Затем ваш инвертор улавливает энергию постоянного тока и переводит (или «инвертирует») ее в переменный ток (AC), чтобы сделать его пригодным для использования в вашем доме.

Большинство домашних солнечных систем «привязаны к сети», что означает, что вы подключены к электросети коммунального предприятия и к электрической системе дома.Подключение обычно осуществляется через главную электрическую сервисную панель, хотя некоторые системы связаны с «вспомогательными» или распределительными панелями.

В дневное время электрическая мощность переменного тока, вырабатываемая солнечными инверторами, возвращается на главную сервисную панель, и эта электроэнергия используется любыми нагрузками или потребностями (светом, переменным током, вентиляторами, механизмами и т. Д.), Тем самым делая солнечные батареи работают и производят электроэнергию для вашего дома.

Какие типы материалов используются в солнечных батареях?

Наиболее распространенные солнечные модули или солнечные панели для жилых помещений содержат монокристаллические или поликристаллические (также называемые поликристаллическими) солнечные элементы.Оба типа ячеек вырабатывают электричество при воздействии солнечного света, однако между ними есть некоторые ключевые различия:

  • Монокристаллические ячейки имеют тенденцию казаться более темными по цвету, часто черными или темно-серыми
  • Поликристаллические ячейки часто выглядят темно-синими при воздействии света
  • Вы можете увидеть небольшие кристаллические кусочки кремния, сплавленные вместе, чтобы сформировать пластину в поликристаллических ячейках
  • Монокристаллические элементы обеспечивают более высокую эффективность панели
  • Монокристаллические элементы обычно дороже

Есть много производителей панелей, которые создают панели, содержащие как моно-, так и поликристаллические пластины, для формирования солнечных элементов, способных собирать энергию из более широкого спектра света.Если пространство на вашей крыше или строительной площадке ограничено, может быть предпочтительнее монокристаллическая панель с более высокой эффективностью, которая может привести к более высокой окупаемости инвестиций.

В качестве альтернативы, более дешевая, немного менее эффективная поликристаллическая панель может также хорошо справиться с этой задачей, если у вас достаточно места на крыше дома.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *