ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ НА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЯХ И НЕ ТОЛЬКО

September 5, 2012 by admin Комментировать »

В реальном мире отождествленная с сущнос­тью форма сияет в качестве света, так же как в идеальном мире сияет сама мысль

Гегель

С каждым днем люди на планете все больше зависят от разного рода носителей энергии. Один из них, безусловно, солнце. Но что есть такое его лучи?

Весь электромагнитный спектр солнечного излучения, какую бы энергию ни несли отдельные ее участки, представляет излучение физических тел. Основные источники света – атомы – никогда не испускают его непрерывно. Напротив, их излучение носит преры­вистый, дискретный характер, ибо все атомы генерируют свет толь­ко в виде отдельных квантов электромагнитного поля – фотонов. Однако уже в простом опыте по разложению белого света с помо­щью призмы обнаруживается удивительный красочный порядок, ко­торый наглядно демонстрирует не только энергетический, но и явно семиотический (знаковый) характер спектра. Примерно такой же по многогранности спектр представляют собой и солнечные лучи, воз­действующие на кремний (заложенный в основе) фотоэлементов, соединенных в батареи.

Современный мир уже невозможно представить без электричес­тва, и аккумулирующих его устройств, в частности – солнечных батарей, а, следовательно, чтобы идти в ногу со временем, людям нужно применять новые нетрадиционные методы энергоснабжения, хотя бы для того, чтобы наш жизнь в быту и на природе стала более комфортной.

К слову, цены на солнечные батареи упали (за последние 20 лет) в 30-40 раз… Более того, они продолжают снижаться, что делает их использование весьма перспективным.

Основные принципы применения солнечных батарей

Сегодня можно самостоятельно собрать устройство для альтерна­тивного обеспечения солнечной энергией, состоящее непосредс­твенно из солнечной батареи (солнечных элементов, соединенных в батарею), аккумулятора и устройства преобразователя (инверто­ра) тока – с постоянного в переменный; таким образом иметь дома источник альтернативного питания с сетевым напряжением 220 В. На рис. 1.1 представлена блок-схема устройства источника питания от солнечной батареи.

Рис. 1.1. Блок-схема устройства источника питания от солнечной батареи.

Согласно представленной иллюстрации полезная мощность (и ее смысл) для потребителя зависит от мощности каждого элемента устройства.

Главным ценообразующим фактором солнечной батареи и ее от­дельных элементов также является полезная мощность (напряжение и выходной ток). К примеру, сегодня стоимость готовой солнечной батареи типа ТСМ-180 (12) с номинальным напряжением 12 В и по­лезной мощностью 180 Вт составит 27…2Э тыс. рублей. Для обеспе­чения работы одного современного электрочайника потребовалось бы около 2 кВт, то есть не менее 11 подобных батарей, поэтому, кроме источников питания на основе солнечных батарей, сегодня активно применяются и другие альтернативные источники, к при­меру, преобразующие кинетическую энергию ветра в электрический ток – ветрогенераторы – о которых речь пойдет в главе 2.

Солнечные батареи мощностью 1 кВт, сегодня имеет цену поряд­ка 180 тысяч руб.

Для сравнения дизельному электрогенератору для выработки 1 кВт/час электроэнергии потребуется до 0,33 литров дизельного

топлива. При стоимости топлива 18 руб./литр затраты на топливо составят примерно 6 руб./кВт/час. Приобрести такой генератор с размером, сопоставимым с системным блоком ПК, можно за 15 ООО руб. Выводы делайте сами.

Большинство солнечных элементов производятся из дорогосто­ящего кремния. Как следствие, высокая стоимость электроэнергии, производимой солнечными батареями. Однако, возможно все может измениться в будущем. Предполагается, что через 10 лет – энергоре­сурсы, добытые с помощью солнца, будут продаваться по цене на 50 % ниже добываемой при помощи угля, природного газа и ядерного топлива.

В течение года солнечные батареи теряют до 1,5% своей первона­чальной мощности из-за старения кремния. Если при изготовлении солнечной батареи был допущен брак, то он может обнаружиться через несколько месяцев, или даже лет. Именно поэтому не стоит покупать «дешевые» солнечные батареи, потому что они в результа­те могут оказаться очень дорогостоящими (скупой платит дважды и трижды). Тем не менее, мнений и соображений противников и сто­ронников солнечных батарей очень много, и пожалуй, единственное в чем все противоборствующие стороны солидарны, так это в том, что использование солнечной энергии для альтернативных источни­ков питания устройств весьма оправдано и очень перспективно.

Учитывая относительно небольшую выходную мощность, источ­ник на основе лишь одной солнечной батареи нельзя назвать удов­летворительным. Поэтому, те потребители, кто обладает серьезным финансовым ресурсом, соединяют солнечные батареи в модули, до­полняют их устройствами контроля заряда аккумуляторов, мощны­ми преобразователями энергии и в таком виде система может уже обеспечивать бесперебойное энергоснабжение дома (коттеджа), хотя окончательная стоимость соизмерима с несколькими сотнями тысяч рублей.

На рис. 1.2 представлен вид солнечного модуля мощного источ­ника питания для дома.

Полагаю, что за источниками альтернативной энергии, безуслов­но, будущее. Год от года солнечные элементы будут «дешеветь», а их полезная мощность, на радость потребителю, повышаться. Сегодня солнечные батареи массово применяются в качестве зарядных ус­тройств небольшой мощности – для сотовых телефонов и другой бытовой техники.

Главным же минусом применения солнечной батареи обычно на­

Рис 1.2. Вид солнечного модуля мощного источника питания для дома

зывают зависимость от ее питания – Солнца. Именно поэтому (см. рис. 1.1) в системе альтернативного источника питания предусмот­рена мощная АКБ, которая «отдает» ток в нагрузку в то время, когда солнечная энергия ослабевает, к примеру, ночью.

Немаловажным фактором является и то, что максимальная польза (КПД) солнечной батарей получается тогда, когда солнечные лучи падают на поверхность фотоэлектрических элементов (ФЭЭ) под углом 90°, то есть перпендикулярно. В иных случаях (земля, как известно, постоянно вращается вокруг солнца) при изменении угла падения солнечных лучей и их отражения, эффективность батареи несколько снижается даже в солнечную погоду.

В ясную погоду на 1м2 земной поверхности в среднем падает 1000 Вт световой энергии солнца. В зависимости от местности участка земли солнечная энергия поступает неравномерно из-за облачности в пасмурную погоду, есть места, где солнце светит 320-350 дней в году, а есть такие места, где солнца не бывает вообще. Исходя из этого, необходимо рассчитать эффективность их применения в каж­дом конкретном случае.

В помощь этому в табл. 1.1 приведены сведения о поступлении солнечной радиации для некоторых городов России. Таблица пост­роена по данным спутников NASA.

На широте Москвы в течение ясного солнечного дня поступает около 3 кВт/час солнечной энергии на 1 м2. В табл. 1.2 представлены сведения о суммарной солнечной радиации применительно к широ­там (по ней можно приблизительно высчитать солнечную энергию в других городах).

Справочная таблица среднемесячной суммарной солнечной радиации,

кВт/ч/мг.

* К – коэффициент суммарной солнечной радиации по отношению к г. Москва.

Таблица 1.2. Суммарная солнечная радиация на разных широтах

Таблица 1.1. Поступления солнечной радиации, для некоторых городов

Источник: Кашкаров А. П., Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструк¬ции. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 144 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты