Устаткування для сонячних батарей


Сонячна батарея це джерело електричної енергії, заснований на роботі фотоелектричних перетворювачів. Перевагами сонячних батарей є відсутність рухомих елементів, їх висока надійність і стабільність. І все це практично без обмеження терміну служби. Недоліки батарей це їх висока вартість і відносно низький рівень ККД. Конструкція, що складається з модулів, дозволяє створювати вузли будь-якої потужності і різним рівнем напруги.

Сонячна батарея це фотоелектричний генератор, вражаючі дії яких засновані на фізичних властивостях напівпровідників: електрони вибиваються фотонами світла із зовнішньої оболонки атомів. Електричний струм виникає при замиканні ланцюга.

Для отримання необхідного напруги і потужності, модулі з'єднують паралельно або послідовно.

- сонячна батарея служить понад 25 років

- середній ККД сонячної батареї становить 14%

- напруга кожної пластини кремнієвого елементу складає: з навантаженням 0.5 В, без навантаження 0.6 В (при інсоляції 1 кВт на кв. Метр)

- кремній є другим за поширеністю елементом у Всесвіті, хоча на сонячну енергетику його йде всього 2%

- нестача кремнію в світі оцінюється в 10000-15000 тонн на рік

- щорічно в РФ проводиться близько 5-6 МВт сонячних батарей, на внутрішньому ринку в продаж йде всього 150кВт

- в планах Швеції на 2020 рік - повністю відмовитися від УГВ палива

- в Німеччині протягом декількох років функціонує державна програма "100000 сонячних дахів"

- в США існує аналогічний проект - "Мільйон сонячних дахів"

Види сонячних батарей

Фотоелектричні перетворювачі (фотоелементи) - це напівпровідникові пристрої, які прямо перетворять сонячну енергію в електричну. Кілька перетворювачів з'єднаних ланцюгом іменуються сонячною батареєю.

Геліоелектростанції (ГЕЕС) - це сонячні установки, які використовують сконцентроване сонячне випромінювання як джерело енергії для приведення в дію теплових агрегатів (парова, газотурбінна, термоелектрична тощо. Типи машин).

сонячні колектори (СК) - це засновані на дії сонячної енергії низькотемпературні нагрівальні конструкції.

Сучасні сонячні батареї можна розділити на кілька типів:

1) Малопотужні сонячні батареї - їх використовують для підзарядки мобільних телефонів, КПК і інших подібних речей. Вони володіють невеликою площею фотомодулів і дуже дорогі. Це більше іграшка, ніж батарея.

2) Сонячні батареї універсального типу - вони виготовлені для енергопостачання споживача в польових умовах. Імпортні батареї мають високий рівень якості виготовлення і дизайн, мають додаткові перехідниками і часто стерпним вартістю. вітчизняні сонячні батареї можуть бути як заводські, так і напівсерійні. Рівні ціни і якості варіюють. Виходячи з цього, купуючи батареї, варто розглядати їх кожну індивідуально. Цей тип сонячних батарей часто поширений серед туристів.

3) Панелі сонячних елементів - це найчастіше комплект фотопластин, які закріплені на підставі. Фактично це заготовка для побудови більш складних і практичних для споживача пристроїв на основі цих конструкцій.

Типи сонячних батарей

На території СНД найбільш поширені сонячні батареї наступних трьох типів: Електроніка МЧ / 1, БСК-1 і БСК-2. Ці сонячні батареї випускаються, або раніше випускалися багатьма радіоелектронними заводами. У продажу зустрічаються імпортні, в основному їх виробниками є Китай і Корея, сонячні батареї, аналогічні за характеристиками батареям Електроніка МЧ / 1, БСК-1 і БСК-2.

Ці типи сонячних батарей забезпечують силу зарядного струму акумуляторної батареї в межах не більше 35-50 міліампер. Причому цей струм досягається при відмінному сонячному освітленні. Таким чином, за допомогою загальнопоширених сонячних генераторів можна підзарядити малопотужні акумуляторні батареї мають ємність не більш 0,45 А / ч. Варто зауважити, що акумуляторні батареї ЦНК-0,45 володіють такою ємністю.

Потрібно врахувати, що в літній період, особливо в червні і іюлі, світловий проміжок, в який генератор ефективно виробляє електрику, в середньому триває не більше 8-9 годин. Найбільшою продуктивності сонячні батареї досягають з 9 до 17 годин. Далі сила струму сонячних батарей знижується. Знижується струм, що виробляється сонячними батареями і при похмурій погоді. Орієнтування фотоелементів на положення Сонця, допоможе збільшити генерований батареями струм, але регулювати їх з метою пошуку кращого освітлення нелегко.

Зарядка / підзарядка акумуляторних батарей

Як з'ясувалося, при необхідній кількості фотоелементів можна сконструювати сонячні батареї практично з будь-якими характеристиками, здатні забезпечити зарядом будь-який тип акумуляторів. Все впирається тільки в ціну, яку покупець готовий віддати за такі батареї. Безумовно, варто пам'ятати, що потужні сонячні батареї будуть займати значну площу для їх установки. Необхідно також відзначити, якщо сонячна батарея висвітлюється повноцінно короткий проміжок часу, то рекомендується використовувати сонячний генератор, що забезпечує прискорений зарядний струм, сила якого розташована в межах різниці 0,15-0,3 від ємності акумуляторних батарей.

Найчастіше в радіо експедиціях високопродуктивна робота є неможливою і в нічний час. У темний час доби проходження хвиль на багатьох частотних діапазонах поліпшується, включається велика кількість місцевих радіостанцій. Застосування сонячних модулів дозволяє вночі розряджати акумуляторні батареї під час ефірної роботи, а в денний час зробити їх зарядку.

Якщо сонячна батарея видає силу струму, меншу ніж необхідну зарядний струм (менше 0,08 від ємності акумулятора), то в цьому випадку мова йде не про зарядку акумулятора, а про його підзарядки. Це означає, що в світлий час доби сонячна батарея повинна постійно бути підключена до акумуляторної батареї, постійно її заряджаючи.

У цьому процесі потрібно контролювати, що б напругу на одному елементі акумулятора було не менше 1,1-1,25 вольт під час його роботи. Якщо напруга менше 1,1 вольт, то акумулятор потрібно прибрати з роботи і встановити на зарядку. Інакше за короткий проміжок часу напруга на пластинах акумуляторної батареї впаде до 1,05 вольта, а використану до такої міри батарею вже неможливо буде використовувати без тривалої і сильної зарядки. Це говорить про те, що завжди потрібно перевіряти напругу на акумуляторі під навантаженням.

Розрядні і зарядні характеристики нікель / кадмієвих акумуляторів

Для більш поглибленого розуміння процесу зарядки акумулятора сонячною батареєю варто розглянути характеристики елементів сонячних батарей. Крива залежності сили струму одного з елементів сонячної батареї типу БСК-2 від величини напруги на ньому відображається на графіку. Цей графік знімається при найбільш прийнятному освітленні сонячного фотоелемента. Такий графік можна співвіднести і до інших сонячним елементам батареї. Безумовно, значення максимальної сили струму залежить від потужності самого елемента сонячної батареї. Для зняття такого графіка до освітленого сонцем фотоелементу під'єднують змінний резистор. Змінюючи опір змінного резистора, вимірюють силу струму, що надходить в резистор і його напруга на елементі батареї.

При роботі елемента сонячної батареї в нормальних умовах і без навантаження, напруга ЕРС на ньому має становити приблизно 0,6 В. При включенні навантаження, а після цього при зменшенні опору батареї, сила струму під навантаженням почне рости. Напруга на навантаженні в цей час сатаніє падати. Напруга близько 0,45 В на навантаженні є найбільш сприятливим режимом функціонування сонячного елемента батареї. Якщо спробувати збільшити забір струму, то напруга на фотоелементі впаде, а струм, який їм генерується, продовжить залишатися майже незмінним. Все це говорить про те, що сонячні батареї є майже ідеальними джерелами струму, а це те, що необхідно для зарядки акумуляторних батарей.

Для вимірювання сили струму одного елемента сонячної батареї був збудований графік залежності розсіюються потужностей при опорі навантажень сонячних елементів. Цей графік був знятий при необхідній освітленості сонячного фотоелемента. Щоб побудувати графік потрібно виміряти навантажувальний опір фотоелемента при різноманітних напружених в ньому. Після чого, виходячи з значень навантажувального опору, і сили струму, що протікає в навантаження, був збудований графік потужності, що розсіюється під навантаженням. З нього видно, що гранична потужність, яку віддає в навантаження сонячний елемент, буде дорівнювати при напрузі і навантаженні 0,45 В. Найбільш сприятливе напруга при навантаженні (0,45 вольт) відмінно від напруги по ЕРС (0,6 В) в 0 , 75 раз.

Звідси випливає, що для зарядки акумуляторних батарей існує можливість застосування генератора сонячної енергії, який має величину максимального генерується струму рівну приблизно силі струму зарядки акумуляторів. В такому випадку сонячна батарея в автоматичному режимі буде заряджати акумулятори за потрібне зарядним струмом при власному освітленні. Сонячну батарею слід підключати до акумулятора через світлодіод. Це потрібно для того, щоб при низькому рівні сонячного освітлення напруга на елементах сонячної батареї може впасти нижче рівня напруги на заряджає акумулятор. При цьому акумулятор замість того щоб заряджатися, стане розряджатися завдяки внутрішньому опору сонячного електрогенератора. Буферний конденсатор C1 незамінний, якщо, акумуляторні батареї будуть використані для роботи в той час, коли заряджаються або заряджаються.

Підключення сонячної батареї до акумуляторів

Міліамперметр включається з сонячною батареєю послідовним з'єднанням. Його включення в ланцюг дуже бажано. Тому що він відображає, яку величину струму споживає акумуляторна батарея від сонячного генератора, що надає можливість визначати, чи знаходиться акумуляторна батарея під зарядним або тренувальним струмами і функціонує в цей момент сонячна батарея. Замість миллиамперметра можна використовувати записуючий індикатор від старого аудіомагнітофонів.

Шунт для такого індикатора виготовити досить легко. На типовий резистор «МЛТ-0,5» намотується 1м дроту ПЕЛ-0,1. До мікроамперметра паралельним з'єднанням підключається шунт і вимірюється величина максимального струму, який він може вимірювати. Припустимо, вийшло 100 мА. А для зарядки акумулятора використовується батарея з максимально допустимим струмом 40 мА. Відповідно шкалу в 50 мА мати набагато зручніше. Для того, щоб досягти таку максимальну силу струму відхилень микроамперметра, опір шунта потрібно вдвічі збільшити. Для цього має бути подовжити провід шунта до 2м. Відповідно до цього можна зробити практичний підгін шунта і для інших величин відхилення миллиамперметра.

У польових умовах можна вважати акумулятор зарядженим, якщо напруга на його пластинах під навантаженням дорівнює величині не меншою 1,25 вольт на елемент, і їх ЕРС дорівнює не менше 1,36 вольт на елемент.

Якщо сонячну батарею використовувати тільки для підзарядки акумулятора, то її потрібно здійснювати в міру потреби - в міру розряду акумуляторної батареї. При негативних умовах підзаряд батарей може тривати весь день. У нічний час немає необхідності відключати сонячну батарею від акумулятора, тому що він буде відключений автоматично за допомогою світлодіода «VD1».

Розрахунки параметрів сонячних батарей

Можна навести приклад розрахунків сонячного електрогенератора, необхідного для зарядки акумуляторних батарей. Як зображено на графіках, в процесі зарядки акумуляторів напруга на них буде коливатися в межах 1,4 В. Для електроживлення різної апаратури в похідних умовах, найчастіше застосовується напруга в 12В. Така напруга забезпечать 10 нікель / кадмієвих акумуляторів, укладених в послідовний ланцюг. Для заряду батареї складається з 10 нікель / кадмієвих акумуляторів, з'єднаних послідовним колом, потрібно забезпечити напругу, яка буде рівним 14 В (10 * 1,4 = 14). При найвищому ККД сонячної батареї, коли напруга на одному світловому елементі стане 0,45 вольт, напруга в 14 В може видати сонячна батарея, яка буде складатися з 31 модуля (14 / 0,45 = 31).

Варто врахувати зниження напруги на світлодіоді, що дорівнює 0,7 В. Звідси випливає, що сонячній батареї необхідно мати ще два додаткові елементи. Сума кількості светоелементом в батареї стане одно 33 (31 + 2 = 33). Напруга світло-ЕРС сонячної батареї складається з 33 модулів буде рівним 19,8 В. Отже, для заряду акумулятора напругою в12 вольт, потрібна сонячна батарея з напругою фото ЕРС практично в 20 вольт. Батарею такого типу можна побудувати своїми силами застосовуючи окремі фотоелементи або ланцюг з декількох батарей.

В документації на сонячну батарею вказується напруга фото ЕРС. Продаються батареї напругою фото ЕРС рівним 12 і 9 вольт. Так що, при оптимальному опорі, напруга сонячних батареях складе приблизно 6,75 В, для 9 В батареї, і відповідно 9 В для 12 В батареї.

Ланцюг складається з двох послідовно приєднаних сонячних батарей, які мають напругу світло-ЕРС в 9 і 12 В можна успішно застосовувати для зарядки 12 В акумулятора. Перевищення суми напруги на 1 В допустимо. Воно буде покрито деяким зниженням вихідної напруги сонячного генератора, яке буде через нерівномірної освітленості світлових елементів, з яких складається батарея. Також, не варто забувати, про те що сила струму сонячної батареї не повинен бути вище сили зарядного струму акумуляторної батареї.

Ланцюг, в складі якої дві сонячних батареї напругою в 9 вольт забезпечить глибоку зарядку акумулятора. Вони здійснять тільки його підзарядку, на рівень не більше 20-25% від бажаного заряду. Але підключений до 12 В акумуляторної батареї сонячний електрогенератор з фото ЕРС в18 В допомагає "розвантажити" роботу цього акумулятора. Він допоможе згладити високі струмові навантаження і зможе забезпечити в міру можливості підзарядку акумулятора.

Новости

Цена гидроизоляции крыши
Во-1-х, этот комплекс действий защищает сооружение от разрушительного воздействия осадков. Без гидроизоляции в строении возникают протечки (а гидроизолирующее покрытие держит воду даже при резких перепадах

Гидроизоляция пола в ванной
Процесс выполнения гидроизоляции Гидроизоляционный раствор следует наносить в 2 этапа: первый слой раствора следует нанести на пол, а через 4-6 часов второй . Как правило, выполняется она специальными

Гидроизоляционная пленка для кровли
Основные разновидности пленочных гидроизоляционных материалов Для защиты крыши от негативного воздействия влаги, могут применяться следующие виды материалов: Именно мембраны считаются оптимальным выбором

Гидроизоляция пола перед стяжкой
В повседневной жизни рано или поздно все сталкиваются с «несанкционированным» проникновением воды из или в помещения проживания. Мы топим, нас топят, или в своем доме на первом этаже появляются непредусмотренные

Гидроизоляционная пленка: Что это, какие бывают пленки, инструкция по монтажу, цены за рулон
Гидроизоляционная пленка – это материал, который используется для защиты здания от влаги, конденсата и атмосферных осадков. Позволяет существенно продлить эксплуатацию не только здания, но и его основных

Организация кровельного пирога - пароизоляция, утепление, гидроизоляция кровли
Принципиально увидеть, что, беря во внимание подобные тенденции, строй компании сразу строят новые дома с мансардой жилого плана, но и обладатели уже построенных особняков также хотят переоборудовать

Обмазочная гидроизоляция для бетона: виды, требование и применение
Задачей строительства является не просто построить здание, но и защитить поверхности от проникновения воды. Фундамент, подвал, полы, крыша всегда соприкасаются с водой. Защиты требуют не только места,

Пароизоляция и гидроизоляция: отличие и назначение
Каждому человеку хочется, чтобы условия проживания в доме были одинаково комфортны как в летний зной, так и в зимнюю стужу. Но что нужно, чтобы создать в доме благоприятную атмосферу? Конечно же, в условиях

Мастика гидроизоляционная: история появления, многообразие видов
Нет необходимости говорить, что гидроизоляция продлевает срок эксплуатации конструктивных элементов зданий и сооружений. Видов защиты от проникновения влаги большое количество. Нас же в этой статье

Гидроизоляция стен от фундамента: материалы, правила
Так как фундамент является основой всего дома, то особое внимание необходимо уделить его гидроизоляции. Она будет надежно защищать строение от попадания внутрь как грунтовых вод, так и поверхностных вод