Прибор работает от солнечной батареи

Приборы, работающие на солнечных батареях

Дата публикации: 20 декабря 2013

Существует огромное количество самых разнообразных бытовых приборов, которые облегчают нам жизнь. Не нужно часами стоять у плиты или нарезать овощи на салат, все это за нас делают умные устройства: комбайны, пароварки, мультиварки. Выбирай по своим потребностям и возможностям, так сказать. Вот только, если время они экономят, то финансы, наоборот, тратят пропорционально своей работе, а именно «питаются» за счет электроэнергии, расходы на которую растут постоянно. Выхода два: отказаться от удобств или найти способ снизить затраты на электричество. Если Вы предпочитаете второй вариант, то солнечные батареи Вам в помощь. Сумка с солнечной батареей, напольные весы, холодильники – все это доступно теперь каждому.

Согласитесь, не все инновационные разработки «приживаются». Какие-то из них забываются через некоторое время, а использование других, наоборот, становится массовым. Так произошло и с солнечными батареями, о которых раньше никто и не слышал, сейчас же использование солнечной энергии – это не просто модно, но и выгодно. Именно поэтому они нашли широкое применение в быту.

Начнем с малого…

Современные квартиры до отказа «забиты» всевозможными электронными и электрическими приборами. Каждый из них потребляет незначительное количество энергии, но общая сумма затраченных киловатт набегает приличная. Без чего точно не обходится ни один дом, так это без электронных устройств, а именно мобильных телефонов, ноутбуков, планшетов. Если посчитать, сколько энергии тратиться для их зарядки, Вы будете неприятно удивлены. А ведь можно решить эту проблему, совершив всего одну покупку. Сумка с солнечной батареей – вот оптимальный вариант. К тому же она отлично подойдет тем, кто привык пользоваться электроникой не только дома, но и за его пределами. Сложил в такую сумку все необходимые гаджеты и вперед на прогулку.

Есть еще один потрясающий образец – это сумка, которая предназначена не только для зарядки гаджетов, но одновременно с этим является еще и холодильником. То есть если Вы отправляетесь куда-то на пикник, подобная сумка-холодильник решит сразу 2 проблемы:

1. Отсутствие на природе возможности подключиться к электросети.
2. Сохранность продуктов.

Цена и на первую, и на вторую разновидность сумки на батареи около 5000-6000 рублей. Конечно, если Вы не планируете пользоваться ею постоянно, то покупка вряд ли будет оправдана, но тем, кто часто выезжает на природу, стоит задуматься о ее приобретении. Встроенные в сумку солнечные батареи облегчат Ваше путешествие – это без сомнений.

Еще один очень полезный прибор – это напольные весы. Современная жизнь ко многому обязывает, в том числе и к тому, что мы вынуждены тщательно следить за своим внешним видом и весом соответственно. Для таких людей напольные весы становятся чуть ли ни главным предметом во всем доме. В этом случае использование весов на солнечных батареях может быть очень даже выгодным. Не нужно заботиться о батарейках, разместил весы на солнечной поверхности, и вопрос с их работоспособностью решен.

Напольные весы, работающие от солнечных батарей, не редкость. Средняя цена порядка 50$. За эти деньги Вы получаете весы с максимальной нагрузкой 150 – 180 кг, точностью измерения до 100 гр., оснащенные ЖК-дисплеем. Достойные характеристики за доступные деньги. Существуют, конечно, и более дорогостоящие модели, но они и по своему функционалу более «продвинутые» и напичканы различными «фишками».

Закончим более габаритным…

О холодильниках на солнечных батареях, которые являются переносными и с виду напоминают обычную сумку, мы уже поговорили. Теперь время перейти к стационарным моделям, хотя они достаточно и редки. Для их работы требуется большое количество энергии, и поэтому использование солнечных батарей не всегда оправдано. Солнечные холодильные установки могут найти себе применение лишь в развивающихся странах, где электроэнергия является слишком дорогим удовольствием.

Главное достоинство использования энергии солнца для работы холодильников – это снижение до минимума вредного воздействия от его эксплуатации на окружающую среду. В этом заключается вторая причина, по которой их применение будет рациональным – изменение климата, ведь обычные холодильники наносят неоценимый урон озонового слою и вносят большую лепту в процесс глобального потепления.

Одним из примеров холодильника на солнечных батареях является модель, разработанная английской студенткой Эмили Камминс. В свои 23 года она уже является создателем простого и выгодного холодильного устройства. Ее разработка в течение нескольких дней способна обеспечивать температуру в 6°С. Этого вполне достаточно, чтобы хранить скоропортящиеся продукты. Главной целью студентки была помощь бедным африканским семьям. Радует, что среди нас все еще остались неравнодушные к чужому горю люди.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Солнечные батареи могут размещаться даже на рюкзаке:

Источник

Как работают солнечные батареи: принцип, устройство, материалы

Солнечные батареи считаются очень эффективным и экологически чистым источником электроэнергии. В последние десятилетия данная технология набирает популярность по всему миру, мотивируя многих людей переходить на дешевую возобновляемую энергию. Задача этого устройства заключается в преобразовании энергии световых лучей в электрический ток, который может использоваться для питания разнообразных бытовых и промышленных устройств.

Правительства многих стран выделяют колоссальные суммы бюджетных средств, спонсируя проекты, которые направлены на разработку солнечных электростанций. Некоторые города полностью используют электроэнергию, полученную от солнца. В России эти устройства часто используются для обеспечения электроэнергией загородных и частных домов в качестве отличной альтернативы услугам централизованного энергоснабжения. Стоит отметить, что принцип работы солнечных батарей для дома достаточно сложный. Далее рассмотрим подробнее, как работают солнечные батареи для дома подробно.

Немного истории

Первые попытки использования энергии солнца для получения электричества были предприняты еще в середине двадцатого века. Тогда ведущие страны мира предпринимали попытки строительства эффективных термальных электростанций. Концепция термальной электростанции подразумевает использование концентрированных солнечных лучей для нагревания воды до состояния пара, который, в свою очередь, вращал турбины электрического генератора.

Поскольку, в такой электростанции использовалось понятие трансформации энергии, их эффективность была минимальной. Современные устройства напрямую преобразуют солнечные лучи в ток благодаря понятию фотоэлектрический эффект.

Современный принцип работы солнечной батареи был открыт еще в 1839 году физиком по имени Александр Беккерель. В 1873 году был изобретен первый полупроводник, который сделал возможным реализовать принцип работы солнечной батареи на практике.

Принцип работы

Как было сказано раньше, принцип работы заключается в эффекте полупроводников. Кремний является одним из самых эффективных полупроводников, из известных человечеству на данный момент.

При нагревании фотоэлемента (верхней кремниевой пластины блока преобразователя) электроны из атомов кремния высвобождаются, после чего их захватывают атомы нижней пластины. Согласно законам физики, электроны стремятся вернуться в свое первоначальное положение. Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину.

Эффективность фотоэлементов, созданных при помощи монокристаллического метода нанесения кремния, является существенно выше, поскольку в такой ситуации кристаллы кремния имеют меньше граней, что позволяет электронам двигаться прямолинейно.

Устройство

Конструкция солнечной батареи очень проста.

Основу конструкции устройства составляют:

• корпус панели;
• блоки преобразования;
• аккумуляторы;
• дополнительные устройства.

Корпус выполняет исключительно функцию скрепления конструкции, не имея больше никакой практической пользы.

Основными элементами являются блоки преобразователей. Это и есть фотоэлемент, состоящий из материала-полупроводника, которым является кремний. Можно сказать, что состоят солнечные батареи, устройство и принцип работы которых всегда одинаковый, из каркаса и двух тонких слоев кремния, который может быть нанесен на поверхность, как монокристаллическим, так и поликристаллическим методом.

От метода нанесения кремния зависит стоимость батареи, а также ее эффективность. Если кремний наносится монокристаллическим способом, то эффективность батареи будет максимально высокой, как и стоимость.

Если говорить о том, как работает солнечная батарея, то не нужно забывать об аккумуляторах. Как правило, используется два аккумулятора. Один является основным, второй — резервным. Основной накапливает электроэнергию, сразу же направляя ее в электрическую сеть. Второй накапливает избыточную электроэнергию, после чего направляет ее в сеть, когда напряжение падает.

Среди дополнительных устройств можно выделить контроллеры, которые отвечают за распределение электроэнергии в сети и между аккумуляторами. Как правило, они работают по принципу простого реостата.

Очень важными элементами солнечной назвать диоды. Данный элемент устанавливается на каждую четвертую часть блока преобразователей, защищая конструкцию от перегрева из-за избыточного напряжения. Если диоды не установлены, то есть большая вероятность, что после первого дождя система выйдет из строя.

Как подключается

Как было сказано раньше, устройство солнечной батареи достаточно сложное. Правильная схема солнечной батареи поможет добиться максимальной эффективности. Подключать блоки преобразователей необходимо при помощи параллельно-последовательного способа, что позволит получить оптимальную мощность и максимально эффективное напряжение в электрической сети.

Разновидности солнечных батарей

Существует несколько разновидностей фотоэлементов для солнечных батарей, которые отличаются между собой строением кристаллов кремния.

Выделяют три вида фотоэлементов:

• поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Первый вид панелей является более дешевым, но менее эффективным, поскольку, если кремний нанесен поликристаллическим способом, то электроны не могут двигаться прямолинейно.

Монокристаллические фотоэлементы отличаются максимальным КПД, который достигает 25 %. Стоимость таких батарей выше, но для получения 1 киловатта нужна существенно меньшая площадь фотоэлементов, чем при использовании поликристаллических панелей.

Из аморфного кремния изготавливают гибкие фотоэлементы, но их КПД самый низкий и составляет 4-6 %.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества солнечных батарей:

• солнечная энергия абсолютно бесплатная;
• позволяют получать экологически чистую электроэнергию;
• быстро окупаются;
• простая установка и принцип работы.

• большая стоимость;
• для удовлетворения потребностей небольшой семьи в электроэнергии нужна достаточно большая площадь фотоэлементов;
• эффективность существенно падает в облачную погоду.

Как добиться максимальной эффективности

При покупке солнечных батарей для дома очень важно подобрать конструкцию, которая сможет обеспечить жилище электроэнергией достаточной мощности. Считается, что эффективность солнечных батарей в пасмурную погоду составляет приблизительно 40 Вт на 1 квадратный метр за час. В действительности, в облачную погоду мощность света на уровне земли составляет приблизительно 200 Вт на квадратный метр, но 40 % солнечного света – это инфракрасное излучение, к которому солнечные батареи не восприимчивы. Также стоит учитывать, что КПД батареи редко превышает 25 %.

Иногда энергия от интенсивного солнечного света может достигать 500 Вт на квадратный метр, но при расчетах стоит учитывать минимальные показатели, что позволит сделать систему автономного электроснабжения бесперебойной.

Каждый день солнце светит в среднем по 9 часов, если брать среднегодовой показатель. За один день квадратный метр поверхности преобразователя способен выработать 1 киловатт электроэнергии. Если за сутки жильцами дома израсходуется приблизительно 20 киловатт электроэнергии, то минимальная площадь солнечных панелей должна составлять приблизительно 40 квадратных метров.

Однако, такой показатель потребления электроэнергии на практике встречается редко. Как правило, жильцы израсходуют до 10 кВТ в сутки.

Если говорить о том, работают ли солнечные батареи зимой, то стоит помнить, что в данную пору года сильно снижается длительность светового дня, но, если обеспечить систему мощными аккумуляторами, то получаемой за день энергии должно быть достаточно с учетом наличия резервного аккумулятора.

При подборе солнечной батареи очень важно обращать внимание на емкость аккумуляторов. Если нужны солнечные батареи работающие ночью, то емкость резервного аккумулятора играет ключевую роль. Также устройство должно отличаться стойкостью к частой перезарядке.

Несмотря на тот факт, что стоимость установки солнечных батарей может превысить 1 миллион рублей, затраты окупятся уже в течении нескольких лет, поскольку энергия солнца абсолютно бесплатна.

Видео

Как устроена солнечная батарея, расскажет наше видео.

Источник