Солнечные панели

Солнечная панель

Со́лнечная батаре́я или солнечная фотоэлектрическая панель — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий. Обычно в состав солнечной электростанции входит одна или более солнечная панель, инвертор, а также в некоторых случаях аккумулятор и солнечный трекер.

История создания

В 1839 году Александр Эдмон Беккерель открыл эффект преобразования света в электричество. Чарльз Фриттс (англ. Charles Fritts) начал использовать селен для превращения света в электричество. Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фото-химиком Джакомо Луиджи Чамичаном.

25 апреля 1954 года специалисты компании «Bell Laboratories» заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это открытие было произведено тремя сотрудниками компании — Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller), Дэрилом Чапином (Daryl Chapin) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson). Эффективность их солнечной батареи составила 6 %[1]. Во время пресс-конференции батарея успешно служила источником энергии для игрушечного «колеса обозрения» и радиопередатчика

Типы солнечных панелей

Наиболее популярными во всем мире являются кремниевые элементы трех видов:

• Монокристаллическая панель

Монокристаллические солнечные панели, цена которых более дорогая, имеют более высокий КПД, до 25%, отличаются небольшой площадью, низкими потерями мощности и долговечностью. Производятся из (с-Si) кремниевых подложек псевдоквадратной формы, вырезанных из слитков сверхчистого кремния, выращенного по сложной технологии. Кремний легируют донорными и акцепторными примесями для снижения отражающих свойств, текстурирования поверхности и создания омических контактов

• Поликристаллическая панель

Поликристаллический аналог служит также долго и стоит дешевле, однако требует больше места. Изготавливаются из квадратных кремниевых подложек, вырезанных из поликристаллических слитков, выращенных в кварцевых тиглях. Для этой цели применяется слитки (mc-Si) кремния невысокой степени очистки или отходов сверхчистого кремния

• Тонкопленочные солнечные панели

Панели из тонкой пленки – решение самое легкое и бюджетное, но имеет короткий срок эксплуатации (до 3 лет) и гораздо более скромную производительность. На изготовление которых берут a-Si некристаллический аморфный кремний, характеризующийся только ближней упорядоченностью структуры

Кристаллические кремниевые фотоэлементы обеспечивают наивысшую продуктивность преобразования энергии среди всех коммерческих модулей.

Детальная информация

Солнечные панели

Инвертор

Солнечная панель выдает исключительно постоянный ток, но в быту и на производстве большая часть оборудования, бытовых приборов и электротехники использует переменный ток. Для того чтобы преобразовать: необходим будет инвертор. Инвертор - электрический преобразователь, который преобразует постоянный ток (DC) на выходе солнечной панели в переменный (AC), с дальнейшей подачей потребителям или в стационарную сеть. Другими словами, он адаптирует электрическую энергию к параметрам бытовой нагрузки и энергосистемы. Он является обязательным элементом солнечной станции наряду с самими панелями, накопителями, контроллерами. Необходимо определить нужную вам модель с необходимым функционалом

Виды солнечных инверторов

Классификация преобразователей фотоэлектрического оборудования производится, исходя из типа самой электростанции.

• Автономный инвертор для солнечной электростанции работает исключительно с электрическими потребителями, не подключенными к централизованному энергоснабжению. Такие модели инверторов обычно помечены маркировкой off-grid.
• Сетевой — напротив, подключается к станциям, работающим параллельно с централизованными электросетями и поставляющими электроэнергию в общую сеть по специальному «зелёному тарифу». Он одновременно служит преобразователем постоянного тока в переменный и регулирует частоту напряжения в общей сети.
• Аккумуляторно-сетевой (гибридный) сочетает в себя качества обоих предыдущих видов. Он имеет перечень настроек, подходящих для использования как в автономных, так и в сетевых станциях.

Также различаются преобразователи и по типу выходящего сигнала.

• Инвертор для солнечных панелей с синусоидальным выходным сигналом дороже, но они обеспечивают питание для оборудования с любой нагрузкой переменного тока, в том числе асинхронных двигателей, насосного оборудования, холодильных установок или трансформаторов.
• Преобразователь с квазисинусоидальным выходным сигналом (меандром) имеет ограничения по нагрузке переменного тока. Цена на него ниже, но потери выше, а качество электроэнергии немного н

Дополнительные параметры инвертора

• Номинальная выходная мощность преобразователя: она должна быть не меньше суммарной мощности всех нагрузок, а лучше, если вы решите купить инвертор для солнечных панелей с выходной мощностью выше суммы максимальных нагрузок.
• Правильное охлаждение: если инвертор оснащён вентилятором, важно, чтобы его работа была не постоянной. У качественных моделей вентилятор включается при перегрузках, а при низких нагрузках отключается, обеспечивая низкий уровень шума оборудования.
• Наличие защиты от перепадов напряжения, короткого замыкания, перегрузок и перегревания.
• КПД не ниже 90% - если КПД менее 90%, потери энергии нивелируют саму пользу от гелиосистемы.
• Диапазон рабочих температур — чем он шире, тем больше возможностей для эксплуатации фотоэлектростанции.

Характеристики солнечной панели Jinko Solar

Характеристика солнечной панели

	JKM590N-72HL4-V
Максимальная мощность, Вт	590
Тип панели	Монокристалл N-Type
Напряжение при максимальной мощности, В	43.71
Ток при максимальной мощности, А	13.50
Напряжение холостого хода, В	52.63
Ток короткого замыкания, А	14.13
Количество ячеек, шт	144 [6*24]
Степень защиты	IP68
Рамка материал / цвет	Анодированный алюминий/серебро
Цвет панели	темно-синий
Стекло	3,2 мм , антибликовое покрытие, высокая светопропускаемость, низкое содержание железа, закаленное;
Рабочая температура, °С	-40 +85
КПД. не менее, %	22.45
Габаритные размеры, мм	2278x1134x35
Вес брутто, кг	28.6
Вес, кг	27
Количество в упаковке, шт	36

Мощность инвертора и солнечных батарей

Номинальная мощность на стороне переменного тока AC определяет максимальную мощность потребителей, которые могут быть подключены к инвертору, или максимальный объем энергии, который может быть подключен к сети. Этот параметр всегда указывается в техническом паспорте. Инвертор для оптимальной эффективности должен работать как можно ближе к номинальной мощности. Эффективность преобразования может составлять до 98% в зависимости от модели. Если мощность генерируемого тока от солнечных батарей падает, например, в пасмурный день, когда солнечная интенсивность не превышает 200 Вт/м², эффективность инвертора резко падает.

Мощность по постоянному току DC, как правило не фиксированная и определяется на основании выходной мощности. Оптимальный диапазон мощности массива солнечных батарей составляет от 80 до 120% от номинальной выходной мощности инвертора. Производители инверторов обычно рекомендуют немного «перегружать» инвертор по стороне постоянного тока, поскольку мощность солнечных батарей редко достигают максимума достигаются на практике. Энергия максимальная солнечных батарей в течение всего года составляет всего от нескольких дней до нескольких часов, что составляет всего 1-2% от общего времени солнечного излучения. Это означает, что 98% времени солнечные батареи работают максимум на 80-90% от их мощности.

Повышение эффективности солнечной станции

Повышение эффективности панелей может помочь снизить затраты на электроэнергию и повысить рентабельность всей солнечной установки. Кроме того, повышение эффективности также может продлить срок службы панелей и снизить затраты на техническое обслуживание.

КПД солнечных батарей — почему он такой низкий и что с этим делать? Это связано с тем, что солнечный свет отдает максимум энергии при падении на панели под определенным углом. Если бы панели всегда располагались под идеальным углом, они бы генерировали наибольшую мощность и отличались бы высоким коэффициентом полезного действия.

• Правильно регулируя угол наклона солнечных панелей, можно увеличить выходную мощность, сводя к минимуму возможные ее потери. При этом возможности по регулировке углов наклона могут быть сильно ограничены, если панели устанавливаются на крыше или на стене здания. Также существуют устройства, солнечные трекеры, которые отслеживают положение Солнца и поворачивают панель в необходимое положение. Но такеи трекеры очень дороги, потребуют увеличить массу несущей конструкции. И чем больше двигающихся частей, тем чаще они выходят из строя. Потому не рекомендуем использовать солнечные трекеры в коммерческих целях.

• Следующий способ повысить эффективность — по возможности увеличить расстояние между отдельными рядами панелей. Если ряды панелей расположены слишком близко друг к другу, они могут перекрывать солнечный свет и препятствовать передаче максимальной мощности. Эмпирическое правило — стараться выстраивать ряды на расстоянии 150-180 см. Естественно, добиться этого довольно сложно на ограниченной площади кровли, например. Однако для крупных промышленных солнечных станций это условие является обязательным.

• Настройка правильной ориентации панелей также может повысить производительность. Мало правильно выставить угол наклона, необходимо, по возможности выбрать южную ориентацию при установке панелей. Это связано с тем, что солнечный свет будет максимально эффективен именно при таком расположении.

• Регулярная очистка от пыли, песка, листьев и прочих загрязнений. Производительность солнечной установки напрямую зависит от того, насколько чистыми будут фотоэлектрические элементы на панелях.

• Препятствия на пути солнечного света напрямую влияют на эффективность использования ваших панелей. Деревья, здания, строения и сооружения могут отбрасывать тени на фотоэлектрические панели, что уменьшит их производительность. Особенно это критично в зимний период, когда интенсивность солнечного излучения снижается.

• Крайне важно убедиться в том, что в течение всего дня на панели попадает свет по всей их площади. Чаще всего проблемы с затенением могут возникать при установке системы на свободном участке земли возле вашего частного дома.

• Использование исключительно качественные компоненты при построении системы, начиная от кабелей питания и заканчивая инверторами. Экономия на комплектующих может стать причиной недополучения вами ожидаемой эффективности от солнечных панелей.

Если говорить об Украине, то чем южнее установлены электростанции, тем они эффективнее. Кроме того, восток страны более освещён, нежели её запад. Во всех остальных регионах наиболее продуктивны шесть месяцев - с мая по август. И пару слов о панелях, бывших в употреблении. Не рекомендуется их приобретать, поскольку их мощность будет ниже заявленной. Новые панели более эффективны и экономически целесообразны.

Руководство по установке и обслуживанию солнечной панели Jinko Solar

Установка солнечной панели

• Выбор наиболее подходящего места для установки: солнечную панель следует устанавливать в месте, где она будет полностью освещена солнечным светом и не будет затенена.
• Установка кронштейна в зависимости от размера и веса солнечной панели
• Установка инвертора или аккумулятора в наиболее подходящем месте в соответствии с руководством по установке, предоставленным производителем
• Подключение кабеля к инвертору или аккумуляторной батарее.
• Закрепление солнечной панели

Руководство по обслуживанию солнечных панелей

• Во время установки и технического обслуживания обязательно отключите электропитание между солнечной панелью и инвертором или аккумуляторной батареей, чтобы избежать несчастных случаев, связанных с поражением электрическим током.

• Регулярно очищайте поверхность солнечной панели от пыли, грязи, птичьего помета и другого мусора, чтобы поддерживать ее эффективную работу.

При чистке солнечной панели используйте мягкую ткань или губку, чтобы протереть ее, и избегайте использования твердых предметов или химических чистящих средств, чтобы не поцарапать или не повредить поверхность солнечной панели.

Регулярное техническое обслуживание

• Проверяйте кабельное соединение между солнечной панелью и инвертором или аккумуляторной батареей, чтобы убедиться, что соединение надежное и не ослаблено.

• Проверяйте кронштейны и крепления солнечной панели, чтобы убедиться в их устойчивости и надежности.

• Проверяйте рабочее состояние инвертора или аккумуляторной батареи, чтобы убедиться, что они оптимально функционируют

Солнечные инновации и перспективы

Исследовательские институты работают над повышением эффективности солнечных панелей для увеличения производства электроэнергии на заданную площадь. Ученые и инженеры рассматривают несколько перспективных направлений:

• Выбор различных материалов, таких как CdTe, GaN, SiGaAs, Ge, InP, a-SiH, cSi, приведет к изменению ширины запрещенной зоны и повышению продуктивности фотоэлемента. *
• Создание многослойных, многопереходных элементов с большим количеством материалов, которые могут эффективно использовать полный солнечный спектр для преобразования в электричество путем изменения пределов запрещенной зоны. Например, наслоение на кремний полупроводникового материала фосфида арсенида галлия. Оба материала успешно преобразуют энергию видимого света, а кремний хорошо поглощает еще и инфракрасную часть спектра.
• Возможность 20-процентного увеличения производительности фотоэлектрической станции в летний сезон благодаря использованию отражателей. Исследования показали, что более высокий выход энергии может быть достигнут без существенного влияния на температуру модуля. Предложенная модель, по словам ее создателей, была задумана также для определения оптимальных углов наклона для отражателей, при которых солнечная панель получает максимум излучения в течение дня, как в летние, так и в зимние месяцы.

Высокая эффективность преобразования энергии и низкая стоимость обработки могут быть достигнуты одновременно только за счет разработки новейших технологий, которые могут привести к КПД более 25% и коммерчески оправданным производственным затратам.