Что такое солнечные батареи

С чего все начиналось

О том, чтоб использовать солнечную энергию, люди задумывались достаточно давно. Однако ни технологические возможности, ни, тем более, представления о солнечной системе вообще, не позволяли это сделать. Можно сказать, что до XIX века сама мысль о преобразовании солнечной энергии в электрическую была даже не мечтой, а чем-то фантастическим и необъяснимым. Отправной точкой в этом направлении считается открытие фотогальванического эффекта, которое осуществил в 1839 году ученый А.Э. Беккерель. Но и это на тот момент было лишь начальным шагом.


Всерьез же о применении солнечной энергии заговорили только много лет спустя, в 1883 году, когда Чарльз Фриттс изобрел первый в мире модуль, работающий на данном источнике энергии. Ученый использовал селен, на который тончайшим слоем было нанесено золото. Сочетание именно этих материалов, и в такой пропорции, по мнению Фриттса, должно было обеспечить преобразование энергию Солнца в электричество. Первые прототипы солнечных батарей были построены во Франции, в частности, на всемирной выставке, проходящей в Париже, ученый О. Мушо продемонстрировал посетителям прибор, фокусирующий при помощи зеркал солнечные лучи на паровом котле. Прибор получил название инсолятор.  


Однако и это еще не та солнечная батарея, известная нам сегодня. Несколько десятилетий понадобилось ученым, чтобы создать аппараты, способные преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Начальные приборы были громоздкими и дорогостоящими, а их КПД на протяжении многих лет едва-едва увеличивалось с 1% до 6%. Только в 70-е годы прошлого столетия удалось добиться приемлемого КПД, равнявшемуся 10%. Это уже позволило серьезно рассматривать солнечные батареи как источник энергии. Но и то, не на Земле, так как полученное таким образом электричество обходилось слишком дорого. Поэтому батареи данного типа нашли применение только в космической отрасли. И только к 90-м годам удалось изобрести такие приборы, которые, отличаясь относительно недорогой стоимостью, могли выдавать КПД более 20%. Это уже позволило задуматься о том, чтобы применять батареи в производственных и бытовых сферах.

6915219490-43b2693b22-o-min.jpg

Что представляют собой современные солнечные батареи

О том, что такое солнечные батареи, наверное, слышали многие, но мало кто знает, из чего устроены эти приборы. На самом деле, конструкция устройств, с одной стороны, сложная, с другой – довольно проста, так как состоит всего из нескольких элементов. Если рассматривать классический вариант оборудования по преобразованию солнечной энергии в электричество, то в его устройство входят:


  • Собственно, солнечная батарея;

  • Инвертор, необходимый для преобразования постоянного тока в переменный;

  • Аккумулятор, оснащенный прибором для контроля заряда.


Сама солнечная батарея также состоит из нескольких элементов, они называются фотоэлектрическими преобразователями. Подавляющее большинство данных элементов изготовляют из кремния. Фотоэлектрические преобразователи (они же солнечные элементы, как их еще называют) соединяются между собой как последовательно, так и параллельно, что позволяет увеличить необходимые параметры, такие как мощность, напряжение и ток. Кроме того, такой способ соединения является страховкой – если один из элементов выйдет из строя, то устройство продолжит работать, хоть и с меньшей производительностью.


Для чего же можно использовать данный источник энергии? Да практически для всего, что требует электропитания. В частности – это освещение, работа бытовых электроприборов, а также отопление зданий. Во многих странах рядовые пользователи уже устанавливают на крышу частных домов солнечные панели, чтобы получить полную автономию и независимость от поставщиков электроэнергии. Но самыми крупными на данный момент потребителями, конечно же, являются коммерческие компании. Хорошее распространение солнечных батарей наблюдается в агропромышленных комплексах, так как огромная территория таких комплексов дает возможность разместить большое количество панелей, чтобы получать требуемый объем электроэнергии.

Принцип работы

Не вдаваясь в сложные технологические подробности, можно описать принцип работы солнечных батарей следующим образом. Имеются две кремниевые пластины, одна из них покрыта фосфором, что дает избыток электронов, заряженных отрицательно, вторая пластина покрыта бором, что образует некие «дыры» из-за нехватки отрицательных зарядов. При попадании солнечного света на панель с отрицательным зарядом образуются дополнительные «дыры» и отрицательные заряды. Под действием солнечных лучей электроны начинают двигаться, что и вызывает появление электрического тока в батарее. Ток, в свою очередь, при помощи медных жил, покрывающих батарею, отводится от панели и направляется непосредственно в место назначения. Это может быть либо электронный прибор, к которому напрямую подается электричество, либо же аккумулятор, в котором оно накапливается. Однако стоит знать, что напрямую электричество от солнечной панели может подаваться только к потребителю постоянного тока, например, лампочке. Но для использования данного вида энергии в электроприборах, являющихся потребителями переменного тока, необходим инвертор.

EnergyCloud.jpg

Преимущества перед другими источниками энергии

Первым, и одним из главных достоинств солнечных батарей, можно назвать тот факт, что пользователь, установивший их, получает полную независимость от поставщиков электроэнергии. Больше не придется беспокоиться о том, что внезапно могут отключить свет ввиду профилактики или аварии. А с таким явлением, как отключение, хорошо знакомы жители частного сектора, особенно – удаленных от города населенных пунктов. Да и в самом городе, если это не крупный мегаполис, нередко возникают перебои с электричеством. Самая банальная причина – вызванная бурей авария, в результате которой потребителям приходится ждать, пока ремонтники устраняют неисправность. Это может занять несколько часов, а порой – и целый день. И для кого-то это может создать определенные проблемы, если, к примеру, от электроэнергии зависит работа человека. Да и в бытовом плане такое происшествие вызывает дискомфорт. Наличие же солнечных панелей навсегда избавляет от таких неприятных ситуаций. Если сравнить их с таким автономным источником питания, как дизельный генератор, то, во-первых, расход топлива у него достаточно большой, а оно тоже постоянно растет в цене. А во-вторых, солнечные батареи работают бесшумно, в отличие от генератора. Да и в эксплуатации более безопасны.


Вторым преимуществом является цена получаемого электричества. По сути, она равняется нулю, ведь Солнце светит совершенно бесплатно. Расходы будут только при покупке и установке оборудования, что, конечно, может показаться довольно дорогим капиталовложением. Однако если рассмотреть вопрос детальнее, то становится понятным, что в будущем это окупится, и довольно хорошо. Ведь стоимость электроэнергии постоянно повышается, во многом зависит опять же от запросов поставщиков, которые могут неоправданно и резко повысить цену. Обслуживать панели вовсе не нужно, за ними необходим только небольшой уход, который заключается в протирании поверхностей от пыли и грязи. Единственное, что потребуется – помимо самих панелей надо приобрести дополнительное оборудование. Это контроллер, а также инвертор для солнечных батарей, который можно купить на нашем сайте.


Третье достоинство состоит в том, что панели можно наращивать. Это очень полезное качество, так как не все потребители готовы сразу приобрести большую установку и полностью перейти на данный источник энергии. При желании, можно установить батареи как дополнительный источник, не отказываясь пока от главного. А убедившись, что система работает, можно в течение нескольких последующих лет постепенно добавлять все новые панели. Это будет не так затратно для семейного бюджета, а пользователь не будет беспокоиться о том, что система ненадежная или не внушает доверия. В будущем же можно окончательно отдать предпочтение использованию солнечной батареи. И, что еще немаловажно, подключение новых панелей можно выполнять самостоятельно, не вызывая каждый раз специалистов.


Ну и последнее преимущество, это – экологичность. Те, кто беспокоится за окружающую среду, могут быть спокойны, используя безопасный и чистый источник электроэнергии, не нанося вред природе.