Ультрафиолетовые солнечные панели для пасмурной погоды


Производительность солнечных батарей значительно снижается в условиях пасмурной погоды. Как решить эту проблему? Ответ в нашей статье!

Важные характеристики фотогальванической установки

Запас по напряжению призван обеспечить заряд аккумулирующего прибора в условиях незначительного светового потока в пасмурную погоду или суточных изменениях уровня освещенности. Также это важно в связи со снижением напряжения при подключении нагрузки, которое происходит под воздействием механизма внутреннего сопротивления.

Другой важной характеристикой альтернативного источника является ток короткого замыкания, который прогрессирует параллельно уровню естественного света. В пасмурную погоду его потенциал минимален, что обуславливает малую мощность солнечной установки.

Примечательно, что мощность фотоустановки в пасмурный день ухудшается в 15-20 раз, в облачную погоду в 10-15 раз. В условиях предельно низкой освещенности потенциал устройства альтернативной энергии падает ниже уровня напряжения аккумулятора. В таких случаях включают полупроводник, который призван пропускать ток исключительно от модуля к аккумулятору.

Резервное электроснабжение|Автономное электроснабжение|Бесплатный монтаж*|Солнечные батареи|Солнечное тепло и ГВС|Тепловые насосы|Ветроустановки|Контроллеры заряда|Инверторы и ББП|Аккумуляторы|Устройства защиты

Мы предлагаем самые оптимальные решения для автономного и резервного электроснабжения загородных домов, дач и производственных объектов. Решения на основе возобновляемых источников энергии, тепловых насосов, энергоэффективных систем отопления

Помощь в выборе Интернет-магазин

Сначала немного о Солнце

Наше Солнце – это гигантский естественный термоядерный реактор в небе, который непрерывно высвобождает огромное количество энергии. Если сравнивать Солнце с другими “небесными” термоядерными реакторами, то оно затмевает 85% звёзд нашей галактики.
Солнце - это термоядерный реактор

Насколько оно мощное?

Например, если взять:

  • всю энергию, которое человечество производит за счёт сжигания угля, нефти и природного газа
  • всю энергию от деления урана в ядерных реакторах на атомных электростанциях
  • всю энергию ветра

и просуммируем всё это за год, это полученное значение приблизительно равно энергии, которую Земля получает от Солнца за 7 секунд! При этом, нужно сказать, что на Землю попадает только 0.00000005% энергии вырабатываемой Солнцем.

Эта энергия достигает Земли в виде фотонов и эти фотоны имеют разную длину волны, чем короче длина волны, тем больше энергии он несёт. Так, “фиолетовый” фотон (длина волны 360нм, где нм – нанометр – 10-9м) несёт в 2 раза больше энергии чем “красный” фотон (длина волны 720нм). Если чуть-чуть углубиться в физику, то формуле Планка энергия фотона равно E=hν=hc/λ, где h – постоянная Планка, ν – частота, а λ – длина волны.

Наши глаза способны видеть фотоны только из видимого диапазона, с длинами волн 360 – 720нм. Всё что видим глазами – это видимый свет, если у фотонов не хватает энергии, то это инфракрасные фотоны и наши глаза не способных из увидеть, если слишком много энергии, то это ультрафиолетовые фотоны, наши глаза также не могут их увидеть.

Что от Солнца достигает поверхности Земли

Если посмотреть состав солнечного света достигающего Земли, то 4% от него составляет ультрафиолет, 43% видимый свет и 53% из инфракрасного диапазона. Солнечные панели по большей части работают в видимом диапазоне, также захватывают приблизительно половину инфракрасного диапазона и только самую малую часть ультрафиолетового диапазона.

Принцип работы

Солнечные батареи ночью

В основе функционирования всех модулей, в том числе солнечных батарей эффективных и ночью, лежат такие процессы:

  • на лицевую часть панели, выставленной под соответствующим углом, светят лучи;
  • свет поглощается фотоэлементами;
  • преобразуется в электроток.

Понятно, что, чем большее количество света попадет на панель, тем выше будет ее эффективность (КПД). Тогда получается, что, когда солнца нет, то и конструкция не работает? Значит, солнечные батареи не эффективны ночью?

Эффективность солнечных батарей в пасмурную погоду

Солнечные батареи ночью

Так было при появлении первых устройств. Сегодня же модули уже за плечами имеют достаточно длинный путь. Они стали более совершенными и поглощают помимо прямых лучей, солнечные лучи рассеянные. Понятно, что в ненастье их КПД значительно ниже, чем в ясную погоду. Но все не столь критично, как может показаться.

Важно: В сильную облачность производительность падает на 25%, небольшую – на 10%.

Видео: Работа солнечных панелей в пасмурную погоду

Установка

Солнечные батареи ночью

Тем не менее, задумываясь о монтаже будущей гелио-установки, следует на крыше выбрать наиболее солнечный участок. От того, что дает тень, желательно избавиться: деревья, постройки и пр. Это послужит гарантией эффективности солнечных батарей даже ночью.

Рекомендации особенно актуальны, если предполагается установку использовать круглый год.

Перспективные виды батарей, вырабатывающих электричество из энергии солнца

Новое поколение энергетических установок, преобразующих в электрический ток как УФ, так и ИК излучение солнца, позиционируется в качестве перспективного ресурса для работы в климатических условиях с низким уровнем естественной освещенности. Отмечают высокий потенциал кремниевых поликристаллических панелей. Устройствам свойственно эффективное поглощение рассеянного света, проникающего через облака, наряду с прямым излучением солнца.

Виды

Солнечные батареи ночью

Видов солнечных батарей на сегодня много:

  • тонкопленочные и поликристаллические;
  • монокристаллические;
  • аморфные.

Все они отлично удерживают рассеянный свет. Осадки в виде дождя и снега несколько снижают коэффициент полезного действия, но глобальным образом не отражаются на эффективности солнечного модуля.

Важно: Чтобы они работали максимально эффективно, монтаж сделать необходимо грамотно, выставив точно наклон, что позволит использовать дополнительный источник дешевой энергии и зимой. Угол наклона важен, поскольку солнце в это время года находится низко. Тогда, даже во время дождя, они продолжают накапливать энергию.

Также необходимо панели очищать от снега и наледи. Температура не ухудшает функционирование современных панелей, поэтому в морозную и солнечную погоду у них отличная производительность.

Работа в темное время суток

Солнечные батареи ночью

Понятно, что с наступлением ночи, когда солнца нет, работать устройства не могут.

И вариантов в этом случае существует два:

  • подключаться всегда к общей сети, как только конструкция перейдет в режим ожидания, и получать от последней энергию;
  • воспользоваться аккумуляторами, подключив их к устройству.

Многопереходные солнечные элементы

Многопереходные или солнечные элементы из нескольких p-n-переходов – это по сути несколько солнечных элементов объединённых в один, каждая часть из которого ориентирована на поглощение определённой части солнечного спектра. На графике ниже (справа) показан спектр поглощения такого солнечного элемента, разными цветами показы области поглощения, за которые отвечают разные p-n-переходы солнечного элемента. Слева показа структура многопереходного солнечного элемента.

Многопереходный солнечный элементИсточник фото: Википедия (https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-junction_solar_cell)

При обычном солнечном свете КПД таких элементов может достигать 35% и более, а при концентрированном солнечном свете – более 45%. Однако, ввиду дороговизны таких солнечных панелей они они не подходят для использования на крышах домов, а вместо этого используются, в основном, на космических аппаратах, а также специализированных солнечных проектах и исследованиях.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.