Солнечная батарея (панель)
Солнечная батарея или солнечная панель — это самый доступный способ получать энергию от солнца.
Типы солнечных ячеек
В основном в солнечной промышленной энергетике выделяют два типа ячеек — это поликристаллические ячейки, а также монокристаллические ячейки.
Про плюсы и минусы моно- и поликристаллических панелей можете прочитать. Одно скажу точно, солнечная батарея из монокристалла лучше по всем характеристикам, хотя и дороже по цене.
Что такое солнечная батарея
Солнечная батарея представляет из себя множество солнечных ячеек, которые соединены в определенной последовательности. Они могут быть соединены последовательно, параллельно, или даже последовательно-параллельно.
Вот так выглядит солнечная панель на 100 Вт
Вид панели с обратной стороны
Сзади на этикетке параметры этой панели:
Основные параметры солнечной батареи
Максимальная мощность (Maximum power)
Этот параметр солнечной панели показывает, какую максимальную мощность может выдать такая панель в солнечный день, при условии, что солнце будет в зените и панель будет полностью освещаться солнечными лучами.
Максимальное напряжение при нагрузке (Maximum power voltage)
Максимальное значение напряжение при условии, что панель выдает в нагрузку максимальную мощность. То есть этот параметр также учитывает, что панель должна быть под солнцем в зените в яркий солнечный день.
Максимальный ток, который может выдать солнечная панель в нагрузку (Maximum Power Current)
Этот параметр показывает, какой максимальную силу тока может выдать панель в нагрузку.
Напряжение в холостом режиме (Open Circuit Voltage)
Это напряжение на клеммах солнечной панели в яркий солнечный день, при условии, что к клеммах не подсоединяется никакая нагрузка.
Ток короткого замыкания ( Short Circuit Current)
Это сила тока, которая будет течь в цепи солнечной панели, если ее клеммы соединить между собой, при условии, что панель находится под солнцем.
Солнечная батарея в ясный день
Итак, в нашей статье мы будем ставить опыты с солнечной панелью на 100 Вт и посмотрим, целесообразно ли ее было покупать. Так как я живу в Удмуртии, это получается 57 градусов северной широты. Лето теплое солнечное, зима умеренно-холодная.
Приятный солнечный денек 10 июня. На небе ни тучки, солнце в зените.
Направляю панель на солнышко и смотрю напряжение на клеммах в холостом режиме.
А теперь смотрим ток короткого замыкания. Для этого ставим мультиметр в режим измерения силы тока и соединяем выводы солнечной панели.
Все прям почти как по описанию).
Берем галогенную автомобильную лампу и цепляем к панели
Горит так, что даже глаза слепит.
Давайте замеряем напряжение на клеммах панели с нагрузкой-лампочкой.
Смотрим силу тока, которую кушает наша автомобильная лампочка:
Давайте посчитаем, какую мощность кушает лампочка от панельки. Вспоминаем, что мощность — это произведение силы тока на напряжение. То есть получаем P=IU=5,45 x 16,2 = 88,3 Ватта. Как видите, панелька в легкую питает нагрузку, которая кушает 88,3 Ватта при напряжении в 16,2 Вольта. Честно говоря, более чем 14,4 Вольт подавать на лампочку не стоило бы, так как она автомобильная. Но вроде осталась жива.
Солнечная батарея в пасмурный день
Все бы хорошо, но сказка рано или поздно заканчивается. На следующий день солнышко зашло и на небе стали появляться грозовые тучки:
Замеряем напряжение на клеммах без нагрузки:
Напряжение вроде бы есть.
Замеряем силу тока короткого замыкания:
Даже меньше Ампера…. На то она и солнечная батарея).
Что внутри солнечной батареи
Распределительная коробка имеет уровень защиты IP67, что говорит о том, что она пыленепроницаемая и водонепроницаемая:
Внутри стоят два мощных диода, скорее всего диоды Шоттки
Они нужны для того, чтобы электрический ток шел только от солнечной панели к нагрузке.
Как сделать мини-электростанцию на солнечных батареях
Сейчас с Али мне идет солнечный контроллер
Будем делать миниэлектростанцию для своей лаборатории по классической схеме:
Синяя коробочка — это и есть контроллер. Черная коробочка под ним — это инвертор, который преобразует 12 Вольт постоянного тока от аккумулятора в 220 Вольт переменного тока (в напряжение в вашей домашней розетке). Остальные части схемы вам уже известны. Эта схема полностью автономная и требует минимального обслуживания.
Стоит ли брать солнечные батареи?
Давайте посчитаем вместе. Сама 100 Ваттная панель стоит 5000 руб. Хотя, на Алибабе (отец Алиэкпресса) оптом можно затариться дешевле, хотя и по доставке еще надо будет решать вопрос:
Моя панель выдает 0,1 Киловатт. Допустим у нас солнце светит в среднем в год по 8 часов в день. Получается, за день панель может производить энергию в количестве 0,1 х 8 = 0,8 Киловатт х часов.
Сорри читатель, типа рекламный блок: ne555 — читай.
У нас в селе Киловатт в час стоит 2,5 рублей. Стоит ли игра свеч? Я думаю, что нет. По крайней мере у меня в Удмуртии. В южных странах, где солнце «поливает» по 12 часов в день — это будет лучшим решением.
Но теперь давайте рассмотрим другой случай.
Ваш маленький домик находится в глуши. Хватит ли одной такой панели, чтобы поддерживать маломальский комфорт, типа освещения, питания ноутбука, телефона и ловли интернета? Вполне. Думаю, будет даже выгоднее, чем дизель-генератор. Поэтому, в данном случае солнечные батареи будут наилучшим решением.
Как соединять солнечные батареи?
Солнечная панель — это простой источник питания, как аккумулятор или батарейка. Поэтому, для них действуют все те же законы, что и для источников питания. Солнечные панели можно соединять с друг другом последовательно, параллельно или даже последовательно-параллельно. Более подробно про виды соединений источников питания читайте в этой статье.
Последовательное соединение
Вот так выглядит параллельное соединение солнечный панелей. В этом случае суммируется выдаваемая сила тока, а напряжение остается таким же
параллельное соединение солнечных панелей
Параллельное соединение
Если же вы хотите увеличить напряжение, то следует соединять панели последовательно. В этом случае у вас напряжения, получаемые с каждой солнечной панели будут суммироваться.
Последовательно-параллельное соединение
Если вы хотите увеличить и напряжение и выдаваемую силу тока, то в этом случае соединяют панели последовательно-параллельно
последовательно-параллельное соединение солнечных панелей
Заключение
Использование альтернативной энергии бывает иногда очень полезно в некоторых случаях, особенно для питания автономных устройств, типа уличного освещения, радиопередатчиков, питания различных GSM-сигнализаций в садоогороде и тд.
Ну а если кто-то сомневается в будущем солнечной энергетики, просто взгляните на эти солнечные батареи, которые вырабатывают Мегаватты энергии за день!
