В тему дачников и дачного сезона, поговорим о солнечных батареях. На даче, зачастую хочется получить такой же комфорт, как и в городе, посмотреть телевизор, после того, как участок перепахан, посидеть в интернете вечером, когда уже на улице ничего не видно, а спать еще не хочется. Постирать одежду, запачканную на огороде. Для всего этого требуется электричество, а не к каждому дому его проведешь быстро, хоть за окном и XXI век, но электричество в дачный сезон может и пропасть от непогоды, может быть дорогим, если нужно пользоваться электрообогревателем или электроплиткой на постоянной основе, например живя на даче зимой.
Установка солнечных панелей в единую батарею
А так хочется хоть капельку, но не зависеть от причуд природы и большого количества пользователей электросетей, которые в час пик, могут выбить счетчики на подстанции. Вот бы его иметь, без проводов! Электричество повсюду, ты пойди его и возьми только! Оно разлито в воздухе и там и тут, а собрать его можно, но мало кто умеет, да и удовольствие это не из дешевых.
И сама технология не нова — технология солнечных батарей. Первая солнечная батарея была спроектирована в 50-х годах, в 1954 году построен опытный образец, а в 1958 появились космические спутники с первыми солнечными батареями, питающие бортовую электронику и приборы управления.
Пример структуры фотоэлемента солнечной панели.
Схема работы солнечной батареи заключается в построении солнечной панели. Панель состоит из солнечных фотоэлементов, напоминающих, как и в статье про сенсорные экраны — слоеный пирог. Этот пирог, состоит из двух контактов-проводников между которыми располагаются два слоя с разными уровнями проводимости, разделенными промежуточным слоем. Слои с разным уровнем проводимости производятся из кремния, с добавлением разных примесей, под воздействием солнечного света, лучи проходящие через стекло воздействует на слои разных уровней проводимости, в результате чего положительные и отрицательные заряженные электроны начинают смещаться к контактам, в результате между ними возникает разность потенциалов с постоянным напряжением. Если к данной схеме подключить лампу, то в образовавшейся цепи возникает ток. Сила тока в цепи будет зависеть от нескольких факторов: сила солнечного света, размера солнечного элемента, температуры поверхности солнечной батареи и сопротивлению подключенного элемента.
Поэтому для эффективной работы солнечной батареи ее необходимо обслуживать — поддерживать поверхность в чистом состоянии, охлаждать в случае нагрева для избежания потери эффективности и для долгой бесперебойной работы.
Поверх этого пирога, обычно располагают пропускающую свет поверхность, такие, как прозрачный пластик, прочный полиэтилен или стекло. Так же, сам состав поглощающих слоев не идеален. В результате не весь солнечный свет перерабатывается в электричество, некоторое количество солнечных лучей отражается поверхностями и рассеиваются «впустую». Максимальная эффективность солнечных батарей в настоящий момент составляет около 45% и продолжается совершенствоваться с каждым годом, но и цена таких эффективных солнечных батарей будет весьма дорогостоящей.
В отличии от лампочек, различные электроприборы требуется не постоянный, а переменный ток, по-этому, если хочется полностью перейти, на энергонезависимость от электросетей, потребуется реализовать схему подключения через преобразователь, к преобразователю подключаются аккумуляторы, через контроллер заряда, которые накапливают энергию и в случае необходимости отдают ее потребляющим приборам, обратно, через преобразователь постоянного тока в переменный.
В настоящее время солнечные батареи производятся по следующим технологиям:
— тонкопленочные;
— монокристаллические;
— поликристаллические.
Тонкопленочные солнечные батареи представляют из себя пленки, они гибкие и их можно расположить в любом удобном месте, но для эффективной выработки электричества потребуется большой объем материалов и как результат большая площадь расположения батареи.
Монокристаллические солнечные батареи будут эффективны на солнечных местах, без сильного затемнения. Их можно расположить на крышах домов, на катерах, яхтах и машинах, поверх залив их прозрачным водоотталкивающими покрытиями, силиконом, жидким стеклом и прочими материалами.
Поликристаллические солнечные батареи будут самыми эффективными, это обусловлено их структурой состоящих из разнонаправленных кристаллов, которые в результате могут улавливать и рассеянный свет и тем самым меньше зависеть от прямых солнечных лучей и солнечной погоды.
Сейчас развитие альтернативной энергетики подстегивает топливно-экономические кризисы, заставляющие компании и государства искать независимые источники энергии. В результате возросшего интереса, подогреваемого общественностью множество компаний борются за лидирующие позиции данного рынка. Но так как ничего поистине нового у них нет, то технология солнечных батарей находится в своей колыбели и лишь начинает делать свои первые шаги. Кроме того, этапы развития технологии связывают еще и технические ограничения материалов. То есть современные солнечные батареи могут прослужить до 25 лет, но при этом максимальной производительности можно добиться в пустынях, где климатические условия способствуют чистому солнечному небу на протяжении всего года, но возникает проблема постоянного охлаждения солнечных панелей. В других условиях эффективность солнечных станций будет сильно зависеть от ясной погоды в течение дня.
Будем верить, что современные нано-технологии положат новый виток в развитии еще более эффективных солнечных батарей и помогут применить их в тех областях жизни, где ранее не представлялось возможным или считалось фантастикой. Начиная от создания вечных солнечных панелей и заканчивая поглощением солнечных лучей с эффективностью в 100%, что должно побочно решить вопрос о невидимых материалах, из-за того, что они не будут отражать видимый глазу свет.
Материалы:
- http://www.pleska.info/novosti/vojna-na-solnechnoj-storone
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея
- http://ekobatarei.ru/energia/teoriya-solnechnyx
- http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/110777
- http://thedifference.ru/kak-rabotaet-solnechnaya-batareya/
- http://electrik.info/main/news/401-kak-ustroeny-i-rabotayut-solnechnye-batarei.html
- http://postroy-sam.com/solnechnye-batarei-dlya-chastnogo-doma.html
- http://www.dom-spravka.info/_alt_energo/gl_04.html
- http://www.220vsegda.ru/faq_sun.htm
- http://electroandi.ru/alternativnaya-energetika/solnechnye-batarei.html
- http://www.freeseller.ru/2804-solnechnaja-batareja-svoimi-rukami.html