Преимущества использования солнечных батарей

Солнечная батарея – преимущества и недостатки, принцип работы, устройство конструкции

Устройство солнечной батареи и принцип работы

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэлектрическом эффекте, или эффекте полупроводников. Это способность преобразовывать солнечные лучи в электрический ток.

Наиболее эффективным из всех известных полупроводников является кремний. Из него и изготавливают верхний слой/ пластину (n-слой (-) и p-слой (+)).

Работа конструкции начинается с того, что на фотоэлементы попадает солнечный свет. Кремниевые пластины нагреваются, и начинают высвобождаться электроны, которые захватываются атомами нижней пластины. Затем электроны направляются по проводникам к аккумуляторам, а потом снова возвращаются наверх.

Устройство солнечной батареи:

1.Корпус панели – для скрепления конструкции.

2.Блоки преобразования – кремниевые фотоэлементы (солнечная панель). Преобразовывают лучи солнца в ток. Подключают параллельно-последовательным способом. Это способствует получению наибольшей мощности и напряжения в электросети.

3.Аккумуляторы – основной и резервный. Накапливают электрический ток. Основной аккумулятор сразу снабжает дом током, а резервный – копит ресурс и включается при снижении напряжения.

4.Дополнительные устройства – контролеры, диоды. Контролеры следят за уровнем заряда аккумулятора. Диоды защищают от перегрева.

Источник

Плюсы и минусы солнечной энергии

Как снабжать человечество электроэнергией без вреда для окружающей среды – главный вопрос, которым не так давно задавались современные исследователи. Мы уже научились добывать энергию с помощью сооружения волновых, приливных, геотермальных, ветряных и солнечных электростанций. Прогресс технологий подарил нам уникальную возможность использовать Солнце с помощью установленной системы либо же портативных батарей в индивидуальных целях. В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы солнечной энергии, а также коротко расскажем о том, что собой представляют гелиопанели и где их используют.

Устройство солнечных батарей

Возможность использования солнечной энергии подарила нам такая наука, как гелиоэнергетика. Именно она исследует и разрабатывает устройства, которые занимаются преобразованием излучения Солнца в электрическую и тепловую энергию.

К таким устройствам относится солнечная батарея. Это плоская, с защитным покрытием конструкция из фотоэлементов, являющихся полупроводниками. Они обеспечивают процесс преобразования солнечной энергии в электрическую. Благодаря разнообразию размеров, их применяют в различных сферах жизнедеятельности.

Например, для обеспечения электричеством частного дома потребуется установка, которая включает следующие составляющие:

С помощью инвертора постоянный ток, который создается в ясный день, проходит процесс преобразования в переменный, а далее распределяется на потребителей электричества. Нерасходуемое электричество накапливается в аккумуляторах и используется ночью или в непогоду. Контроллер следит за зарядом аккумуляторов.

Рассмотрим подробно плюсы и минусы солнечных батарей.

Преимущества

Использование солнечных батарей имеет следующие преимущества:

• доступность источника энергии;
• постоянное и независимое энергоснабжение;
• бесплатное потребление;
• экологичность;
• бесшумность;
• высокая износостойкость.

Каждое из этих достоинств мы опишем более подробно.

Доступность источника энергии

Солнце освещает практически каждый участок поверхности Земли. Поэтому человек может воспользоваться преимуществами использования солнечной энергии. Также следует отметить, что потенциал этого типа энергии в рамках всемирного масштаба многократно превышает потребность в ней.

Постоянное и независимое энергоснабжение

В отличие от полезных ископаемых, энергия Солнца неисчерпаемая и всеобъемлющая. Конечно, как и все на нашей планете имеет свой конец, так и Солнце может иссякнуть. Но когда это произойдет – никто наверняка не знает. Помимо этого, ни солнечная панель, ни сам источник не требует каких-либо затрат на содержание. Этот факт делает вас абсолютно независимым от цен и транспортировки электроснабжения.

Бесплатное потребление

Как мы уже упоминали, Солнце – источник бесплатной энергетики. Некоторые затраты потребуются лишь на установку системы, которая обеспечит вас электричеством. Но в данном случае их можно отнести к долгосрочным инвестициям.

Экологичность

Глобальное потепление – серьезная проблема. Использование солнечных батарей помогает снизить расход природных ресурсов, а их производство и принцип работы не сопровождаются выбросом вредных веществ в атмосферу. Поэтому они являются абсолютно экологичными.

При установке системы, перерабатывающей солнечную энергию в электричество, вы можете быть уверенны в ее безопасности для окружающей среды и своих родных и близких.

Бесшумность

Генерация электроэнергии происходит совершенно бесшумно по причине отсутствия движущихся деталей в конструкции солнечных панелей. Устанавливая систему на крыше своего дома, можно не беспокоиться о постоянном гуле, который, например, издают электрические столбы.

Высокая износостойкость

Срок службы такой системы электроснабжения составляет около 25 лет. С течением времени КПД панелей начинает снижаться. В виду простоты конструкции, ее всегда можно заменить на новую.

Недостатки использования солнечных батарей

Солнечная энергия, а именно ее использование, предусматривает также и минусы, не смотря на вышеописанные плюсы.

К недостаткам относят следующие факторы:

• высокая цена;
• низкий КПД;
• большая площадь, занимаемая системой;
• зависимость работы от погодных условий.

Стоимость монтажа системы, которая сможет удовлетворить индивидуальные потребности человека, непомерно высока. Не говоря уже о том, чтобы снабдить электроэнергией целый дом. Это объясняется следующим пунктом.

Низкий КПД

Продуктивность солнечных батарей намного ниже, по сравнению с традиционными источниками электроэнергии. Например, панель средней работоспособности, площадью в 1 м 2 производит мощность около 120 Вт. Этого должно хватить только для зарядки планшета или телефона. Из этого вытекает следующий пункт.

Большая площадь, занимаемая системой

Чтобы обеспечить ваши минимальные потребности в электроэнергии, вам понадобится очень большая площадь. Если, конечно же, речь не идет о зарядке телефонов, планшетов или работы приборов с потреблением низкой мощности.

Зависимость работы от погодных условий

КПД солнечных батарей снижается в пасмурный, облачный день, зимой, при низких температурах и т.д. Ночью, в отсутствие Солнца, источника энергии, производство электричества прекращается. На работу панелей также влияет расположение вашего дома и окон.

Использование солнечной энергии

Помимо удовлетворения индивидуальных запросов потребителей электричества, солнечную энергию используют в различных сферах жизнедеятельности:

1. Авиация. Благодаря солнечной энергии, самолеты могут не расходовать топливо на протяжении некоторого времени.
2. Автомобилестроение. Панели могут использоваться для зарядки электромобилей.
3. Медицина. Благодаря разработкам южнокорейских ученых, мир увидел солнечную батарею, которую используют для приборов, поддерживающих функциональность организма человека, путем вживления под кожу.
4. Космонавтика. Гелиопанели устанавливаются, например, на спутниках и космических телескопах.

Это всего лишь несколько примеров. Кроме этого, солнечные панели широко используют для обеспечения электроэнергией зданий, а также целых населенных пунктов.

Надеемся, что вышеописанные преимущества и недостатки использования солнечных батарей помогут вам определиться с решением, стоит ли вам обратиться к альтернативным источникам энергии.

Источник

Достоинства и недостатки солнечных батарей

В настоящее время солнечные батарейки обладают плюсами и минусами, делающими их особенно популярными и востребованными. Очевидно, что данные источники энергии являются наиболее перспективными. В ближайшем будущем можно будет убедиться в этом. Так, что такого хорошего и интересного в солнечной энергии? Что позволяет смело говорить о преимуществах использования батарей, как в домашних условиях, так и в крупных компаниях? В статье будут освещены их явные достоинства, также, раскрыты недостатки, о которых предпочитают умалчивать производители. Что на самом деле входит в комплект солнечных батарей? Попробуем разобраться.

Комплект солнечных батарей: достоинства

Самым первым плюсом, говорящим в пользу данного энергетического источника, является неиссякаемость и доступность в любом месте. Известно, что солнце присутствует пойти в любой точке земли, в ближайший период не намерено исчезать. Даже если оно однажды пропадет, человечество будет волновать совершенно другой вопрос, об электроэнергии никто не станет даже думать.

Экологически безопасно

Следующее достоинство заключается в том, что комплект солнечных батарей абсолютно экологичен. Любой человек, неравнодушный к здоровью планеты, конечно же, посчитает своим долгом купить именно безвредные энергетические источники. Многие останавливаются на ветряках или тех самых солнечных панелях. Однако, здесь ситуация обстоит подобно как с электромобилями. Батареи являются экологичными, но есть один отрицательный нюанс. В процессе их производства, также, производства аккумуляторов, электростанций, разнообразных проводников, употребляются токсичные вредные вещества. Они и загрязняют среду. В сравнении с ветряками солнечные панели гораздо тише. Они не издают особых звуков, что предоставляет удобства в момент использования.

Долгий срок службы

Батареи изнашиваются медленно. Поскольку не располагают подвижными частями. Конечно, если не используются специальные приводы, поворачивающие элементы в сторону энергетического источника. Однако, при наличии такой системы панели способны прослужить на протяжении двадцати пяти лет и более. Лишь по окончанию данного срока, при хорошем качестве батарей, начинает понижаться КПД. Тогда необходима замена на новый вариант. Кто может предположить, какие именно технологические новшества будут изобретены через четверть столетия? Может сложиться так, что следующих батарей хватит надолго, до конца жизни.

Автономность

Для пользователя установка подобного энергетического источника надежна. Нет опасений, что однажды поставщик отрежет энергоснабжение по техническим причинам. Это позволяет чувствовать себя уверенно, ведь система подачи электроэнергии никогда не иссякнет. Также, не возникнут затруднения с резким увеличением цен или транспортировкой энергии.

Когда окупится энергетическая электростанция, в доме будет, практически, бесплатная энергия. Естественно, за определенное время необходимо покрыть первоначальные вложения.

Возможность наращивания мощностей

Следующее преимущество данных электростанций — это наличие возможности наращивания можности. И здесь вопрос будет стоять только в доступности нужной площади. Модульность солнечных батарей дает возможность, если понадобиться, беспрепятственно повышать мощность системы. Для этого следует добавить новые панели и запитать в систему. Надо сказать, что такие преимущества перекрываются серьезной проблемой: необходимо искать и готовить большие площади. Большие площади означает квадратные километры солнечных элементов.

Солнечной панели не нужна подпитка. А это означает, что человек не зависит от изменения стоимости топлива, его поставок. Еще, плюсы батарей состоят в беспрерывной и стабильной подаче энергии.

Минусы солнечных батарей

Несмотря на множество плюсов батарей, имеют место и многочисленные недостатки. Их следует знать, прежде чем выбрать источник энергии. Очень важно понимать ситуацию, минусы до совершения покупки, чтобы впоследствии быть приготовленным к разным обстоятельствам. Есть причины, согласно которым солнечные панели применяют в качестве вспомогательного источника, не основного.

Главным недостатком считается необходимость первых инвестиций, достаточно больших. В условиях подключения к простой центральной электросети подобные расходы не нужны. Кроме того, период окупаемости вкладов в солнечные батареи размытый. Поскольку многое зависит от случайных факторов, не зависящих от потребителя.

Низкий КПД

Еще можно отметить незначительный уровень КПД. Квадратный метр батареи, имеющей среднюю производительность, выдает только 120 Вт. Этого не хватит даже для нормальной работы за лэптопом. В случае с солнечными панелями имеет место намного меньший КПД. Если сравнить с обычными энергетическими источниками — приблизительно 14-15%. Но такой изъян условный. Потому что новоизобретенные технологии не перестают увеличивать данный показатель, присутствует постоянный прогресс. Сегодня выжимается максимум энергоэффективности из площадей.

В государствах СНГ эти батареи являются достаточно дорогостоящими, в некоторых обстоятельствах считаются роскошью. Причина в том, что власти не особо поддерживают покупку алтернативных источников энергии. Они не пытаются мотивировать и поддержать стремление граждан к, так называемой, «зеленой» энергии. За рубежом совсем иная ситуация. Она в разы лучше. Например, Соединенные Штаты заинтересованы в переменах в виде перехода на экологически чистые энергетические источники.

Зависимость от погоды

Имеется еще заметный минус — плодотворность работы зависит от погоды и климатических условий. К примеру, эффективность солнечных батарей может существенно снизиться в период тумана или пасмурной погоды. При наличии низкой температуры, зимой, КПД падает. Этот показатель понижается, даже в условиях повышенной температуры, если используются некачественные панели. По этой причине следует поддерживать батареи главными энергетическими источниками или практиковать гибридные варианты. Что еще представляет важность? Солнечные панели способны функционировать по-разному в различных местах планеты. Другая местность – другое количество энергии потребляется, что позволяет сделать конкретные выводы. Плодотворность солнечной системы зависит от местоположения дома. А такжеот времени суток — ночью солнце отсутствует, значит энергия не вырабатывается.

Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.

Батареи нельзя использовать в качестве энергетического источника для техники, потребляющей большое количество мощности.

Система снабжения энергией от солнца предполагает вмешательства множества вспомогательных устройств. Это, например, аккумуляторы, накапливающие энергию, инверторы, еще требуется помещение, специально предназначенное для установки всей системы. Никель-кадмиевые приборы теряют мощность, если температура показывает ниже нуля.

Необходимость наличия больших площадей

Чтобы получить максимальную мощность от солнца, требуются платформы больших размеров. В случае с солнечной электростанцией промышленного масштаба понадобятся квадратные километры. Если комплект солнечных батарей просто используются в быту, подобные территории не нужны. Однако, следует учесть надобность расширятся в будущем. Надеемся, подробное описание достоинств и недостатков солнечных батарей, поможет выбрать подходящий вариант.

Источник