Спрос на альтернативные источники энергии растет с каждым годом. Солнечные электростанции являются эффективным и экологически безопасным источником энергии. В России солнечные электростанции пока используют для обеспечения электричеством частных загородных домов. Механизм работы этих устройств нельзя назвать простым. Далее мы рассмотрим устройство этих агрегатов и то, как можно собрать солнечную электростанцию.
Как устроены
Александр Беккерель еще в 1839 году открыл принцип работы солнечной батареи. Возможность реализовать его на практике появилась только в 1873 году с изобретением полупроводника. Современные панели преобразуют лучи солнца в электричество, используя фотоэлектрический эффект полупроводников. В большинстве батарей полупроводником выступает кремний – так как он эффективен.Во время нагрева фотоэлемента (верхняя пластина преобразовательного блока) высвобождаются электроны из атомов кремния и захватываются атомами нижней пластины. Электроны (по законам физики) стремятся вернуться в изначальное положение, вследствие чего направляются по соединительным проводам в пластину верхнего уровня. По пути электроны отдают энергию для зарядки аккумуляторов.
Конструкция солнечной электростанции:
- Солнечные панели. Непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую, вырабатывая постоянное напряжение.
- Контроллеры солнечных панелей. Преобразуют напряжение, выработанное солнечными панелями в подходящее для использования аккумуляторами и инверторами.
- Аккумуляторные батареи. Основная функция - накопление выработанной солнечными панелями электроэнергии для использования в темное время суток или когда солнце скрыто за густыми облаками.
- Инверторы. Преобразуют постоянное напряжение от контроллера и аккумуляторов в переменное напряжение для питания бытовых приборов.
Виды солнечных батарей
Различаются строением кристаллов кремния
- Монокристаллические – дорогие, с максимальным КПД 25%.
- Поликристаллические. При этом способе нанесения электроны не могут двигаться прямолинейно. Дешевые, с низким КПД.
- Аморфные. Плюс таких батарей – гибкость панелей, минус – низкое кпд 4-6%.
Схема подключения
Подключение осуществляется параллельно-последовательным способом. Происходит поэтапно:
- Контроллер соединяется с аккумулятором для регулирования загрузки/разгрузки. Далее инвертор подключается к аккумулятору с другой стороны. Аккумуляторов должно быть несколько с одинаковыми параметрами для последовательного подключения. Блоки акб рекомендуется устанавливать на стеллажи из металла, покрытые полимером.
- Подключение к контроллеру. Происходит в следующем порядке:
- Блок акб подключается к контроллеру. Это делается, чтобы проверить, как прибор определит номинальное напряжение в сети (12В и 24В). Подцепляется первая пара клемм.
- Подключаются солнечные панели, с использованием 2-ой пары клемм контроллера.
- Последними подключается оборудование ночного освещения. Для этого предусмотрена 3-я пара клемм. Речь идет о низковольтном освещении в темное время суток.
- Подключение к инвертору. Прибор соединяется с системой, если приборы в помещении работают от 220 вольт. Инвертор устанавливается между блоком акб и конечным потребителем энергии (бытовыми приборами).
- Инвертор приобретается отдельно, либо может быть в комплекте СЭС. Плюс готовой системы – совместимость оборудования в целом – то есть мощность аккумулятора соответствует характеристикам панели, присутствуют все нужные провода.
При подключении следует соблюдать полярность клемм. Неправильно подцепленные клеммы приведут к поломке контроллера и батареи.Важно правильно подобрать емкость аккумулятора. Он должен быть устойчив к частым перезарядам.
Преимущества батарей
- Автономность.Нет зависимости от цен на энергоносители и экономической ситуации в стране. Установка электрических батарей незаменима там, где нет постоянного источника тока. Батарея не сможет отопить весь дом, но легко справится с задачей обеспечения энергией котла водоснабжения.
- Экологическая безопасность. Для владельцев дома и окружающей местности не опасны. Источник чистого электричества, не выделяет вредных веществ.
- Экономичность. Использует нескончаемый источник энергии, не требует подготовки специальной площадки. В паре с центральным источником тока снижает стоимость услуг отопления. Панель мощностью 800 вт способна обеспечить электричеством бытовые электроприборы. Срок службы до 25 лет.
- Возможность самостоятельного монтажа.Для установки не требуется разрешения администрации, газовиков, БТИ и других структур.
Недостатки батарей
- Низкая эффективность в пасмурную погоду.
- Требуется большая площадь панелей для полного энергоснабжения дома.
- Дороговизна и длительный срок окупаемости – около 3-х лет
Солнечная электростанция своими руками
Этапы создания:
- Первое, что потребуется – солнечные ячейки. Подойдут 4-х или 2-х амперные.
- Корпус. Состоит из стекла и алюминиевых профилей. Уголки алюминия можно купить в строительном магазине. Профиль режется под углом 90 градусов, крепится между собой шурупами. Получается рамка. К уголкам приклеивается стекло с помощью силикона. Для придания стабильности поперек рамки устанавливается еще 2 уголка.
- К ячейке солнечной панели припаиваются медные провода (витая пара) с внешней стороны. Паять лучше 40-ватным паяльником. Есть панели с уже припаянными контактами.
- Далее кремниевые элементы приклеиваются к стеклу и ячейка подпаивается с обратной стороны. Выводятся провода + и –.
- Элементы покрываются защитной пленкой от влаги и пыли.
Для полноценной работы СЭС нужен накопитель энергии, чтобы пользоваться прибором ночью и инвертор для преобразования 12В в 220В. Накопителем может быть обычный автоаккумулятор. Панель следуют установить на южной стороне дома под углом 45 градусов. Такая электростанция идеально подойдет для дачи.