На солнечных батареях: Солнечные батареи для дома и дачи

Как работает светильник на солнечной батарее

Существование современной цивилизации невозможно представить без электричества. Оно используется во всех сферах человеческой деятельности. Конечно, были времена, когда электричество еще не было изобретено, но насколько были ограничены возможности человека той эпохи. Сегодня прекращение энергообеспечения даже на минимальное время приводит к полному параличу жизнедеятельности человека. А что говорить об удаленных регионах, куда еще не дотянулись линии электропередач? Это оправдывает многочисленные и давние попытки ученых использовать бесплатную энергию солнца для получения электричества. От случайного обнаружения французским физиком А. Беккерелем в 1839 году явления фотогальванического эффекта и изобретения в 1873 году первой фотоэлектрической ячейки до начала коммерческого производства солнечных батарей во второй половине двадцатого века было десятки открытий. Зато сегодня устройства, преобразующие солнечный свет в электричество, все настойчивее входят в наш быт и служат прекрасной альтернативой централизованному энергоснабжению.

Существуют целые города, которые полностью обеспечивают свою потребность в электричестве, преобразуя солнечную энергию. В России осветительные приборы на солнечных батареях часто используются в загородных и частных домах. Такой тип светильников применяется также на автомагистралях, городских улицах и других труднодоступных для подводки электричества местах.

Как работает светильник на солнечной батарее

Основой светильника, обеспечивающей его функциональность, является солнечная батарея. На сегодняшний день это его самая дорогая составная часть. Солнечная панель представляет собой набор фотогальванических ячеек, которые под воздействием солнечного света вырабатывают электрический ток с использованием фотоэлектрического эффекта.

Конструкция выполнена из двух слоев кремниевых полупроводников с разной проводимостью. При нагревании солнечным светом верхнего «солнечного» слоя, выступающего в качестве катода, электроны из атомов кремния «выбиваются» фотонами света. После чего они перетекают к атомам нижней пластины, которая служит анодом. С нижней пластины электроны двигаются по соединительным проводникам через аккумулятор, заряжая его, и возвращаются в верхнюю пластину.

В зависимости от строения кремниевых кристаллов различают три типа фотоэлементов для солнечных панелей:

  • поликристаллические;

  • монокристаллические;

  • аморфные.

Производство поликристаллических панелей наименее затратное, но такие фотоэлементы имеют низкий коэффициент полезного действия при преобразовании энергии света в электричество. Монокристаллические фотоэлементы отличаются максимальным КПД в 25%. В этом случае кристаллы кремния имеют меньше граней, что позволяет электронам перемещаться с большей скоростью. Стоимость таких батарей, соответственно, выше, но зато для выработки одинакового количества электроэнергии используется меньшая площадь фотоэлементов, чем в случае применения поликристаллических моделей. Для производства аморфных панелей требуется в несколько раз меньше кремния, чем для производства кристаллических аналогов. При этом они способны вырабатывать электроэнергию при недостаточной освещенности, поэтому считаются более эффективными в регионах с небольшим количеством солнечных дней.

Следующий важный элемент в составе солнечной батарее – аккумулятор. Он предназначен для накопления энергии, которую производит панель. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые модели, которые выдерживают большое количество циклов заряда-разряда.

Для исключения перезаряда аккумулятор в состав светильника входит контроллер заряда. В зависимости от уровня заряда он производит подключение или отключение солнечной панели. Контроллер может выполнять функцию автоматического включения света с наступлением сумерек. На некоторых моделях эта опция дублируется механическим выключателем. Более сложные типы устройства способны контролировать максимальный уровень мощности.

В перечень элементов солнечной панели может входить инвертор — преобразователь постоянного тока в переменный. Обеспечить защиту системы от возможных скачков напряжения призван стабилизатор.

Источники света в светильниках на солнечных батареях чаще всего изготавливаются с использованием светодиодов. Они потребляют небольшое количество энергии, не нагреваются и имеют длительный гарантийный срок эксплуатации.

Все перечисленные компоненты размещаются в корпусе, устойчивом к воздействию прямых солнечных лучей, атмосферным осадкам и пыли. Иногда конструктивно солнечная батарея размещается отдельно от самого светильника.

Достоинства и недостатки светильников на солнечных батареях

Для того чтобы знать, как правильно выбрать светильник на солнечной батарее нужно грамотно оценить их достоинства и недостатки.

Это оборудование имеет следующие преимущества перед обычными светильниками.

  • Автономность. Нет необходимости прокладывать провода от центральной электросети до светильника. Светильники на солнечных батареях не требуют регулярной замены батареек.

  • Компактность. Бытовые модели таких осветительных приборов обладают незначительным весом, малыми размерами и универсальным креплением, что позволяет перемещать их без специальной техники.

  • Экономичность. Нет необходимости платить за электричество. Светодиодные лампы, используемые в современных светильниках, имеют весьма длительный срок эксплуатации.

  • Простота и легкость монтажа. При установке светильников не требуются специальные профессиональные навыки и особые инструменты.

  • Электро- и пожаробезопасность. Оборудование не подключается к электросети. В процессе эксплуатации исключается вероятность контакта с электрической начинкой прибора, а лампы не нагреваются. 

Важно учитывать не только плюсы, но и минусы этого типа осветительных элементов.

  • Зависимость функционирования от климатических факторов. Чем больше географическая широта, тем короче световой день. Количество солнечных дней в большинстве регионов нашей страны тоже невелико. Солнечные батареи могут не добирать энергии для полной зарядки аккумулятора и эффективной работы фонарей в ночное время. Использовать такие светильники в средней полосе России целесообразно только в летнее время.

  • Нестабильный уровень освещения. Во время работы яркость ламп постепенно снижается по мере разряда аккумулятора. Особенно это заметно во время длинных ночей.

  • Вероятность сбоев в работе светильника в экстремальных погодных условиях. При чрезмерных морозах могут возникать проблемы с функционированием аккумуляторных батарей, а в сильную жару не исключен перегрев и выход из строя полупроводников.

  • Повышенные требования к обслуживанию. Солнечные панели в процессе эксплуатации могут засоряться, что приведет к снижению производительности светильников. В случае выхода из строя аккумулятора или светодиодной лампы ремонт не целесообразен. Изделие придется утилизировать и заменять.

Как правильно выбрать светильник на солнечной батарее

При устройстве освещения прежде всего нужно проанализировать технические характеристики понравившейся модели, чтобы понять какую площадь и насколько ярко может осветить прибор. Это напрямую влияет на требуемое количество светильников и на расстояние между ними. Не все могут сходу разобраться в номинальной мощности светодиодных ламп, вот почему обычно в паспорте светильника указывается соответствующее число для аналогичной лампы накаливания.

Покупатели, хорошо учившие физику в школе, могут попробовать по справочникам перевести ватты мощности в люксы, люмены на метр или фоты. Для маркировки дорожек или садовых объектов, а также в качестве декора используются приборы небольшой мощности, обеспечивающие освещенность до 100 Лм. Для полноценного освещения участка территории подбираются светильники с более мощными лампами, гарантирующими значение от 700 Лм и выше.

Для длительной и надежной эксплуатации светильники на солнечных батареях должны иметь корпус и плафон, защищенные от пыли и влаги. О степени защиты от влияния внешних факторов говорит индекс IP, указанный в паспорте прибора. Для уличных фонарей значение индекса должно быть не ниже IP44.

Также следует уделить внимание материалу, из которого изготовлен прибор. Чаще всего это ударопрочный пластик, алюминий, бронза или нержавеющая сталь. Такие светильники не покрываются ржавчиной и сохраняют внешний вид длительное время. При выборе прибора по материалу корпуса принято ориентироваться на концепцию ландшафтного дизайна и условия эксплуатации светильника. Светильник может иметь и деревянный корпус, но тогда его придется периодически обрабатывать защитными средствами.

При покупке светильника на солнечной батарее надо обратить внимание на параметры аккумулятора, которым укомплектован прибор. Чем больше ёмкость, тем дольше будет работать светильник ночью и дольше заряжаться в светлое время суток.

В качестве дополнительных опций светильники могут иметь в своем составе датчики, отслеживающие уровень освещённости и датчики объема, реагирующие на движение. Эти элементы обеспечивают рациональный расход заряда аккумуляторной батареи, автоматически включая освещение с приходом темноты и отключая утром. Также прибор будет включаться, реагируя на приближение движущегося объекта и отключаться через некоторое время.

Учитывая различные принципы установки, светильники можно классифицировать по следующим группам.

  • Грунтовые. Такие светильники имеют небольшую высоту и монтируются на стойке с заострённым концом, которая просто втыкается в грунт. Они идеально подходят для маркирования дорожек или подсветки цветников и без особых усилий могут переноситься в другое место.

  • Светильники-столбы. Модели с высотой стойки выше 1,5 метров. Из-за своей массивности требуют некоторых земляных работ при установке. Есть светильники для установки на дорожную плитку, асфальт или другое твердое покрытие. Стойка в этом случае имеет фланец на нижнем конце.

  • Светильники для вертикальных поверхностей. Монтируются на стену или забор. Ассортимент моделей поражает разнообразием стилей — от классического газового городского фонаря до моделей в стиле хай-тек.

  • Подвесные светильники. Сюда входят модели с креплением к потолку, выносной балке и даже к деревьям. Применяются в качестве декоративной подсветки зон отдыха и беседок.

  • Встраиваемые светильники. Монтируются внутрь вертикальных или горизонтальных поверхностей. Идеально подходят для подсветки лестниц на уровне ступеней.

  • Декоративные светильники. Выглядят как сказочные фигурки для ландшафтного декора.

Правила установки

Грамотный выбор места установки светильника на солнечной батарее — это залог его длительной эксплуатации с заявленными производителем параметрами.

Главная задача заключается в обеспечении максимальной освещенности в течение светового дня. Даже незначительная тень, падающая на поверхность полупроводниковой панели, не позволяет батарее заряжаться полностью и, в конечном счете, сказывается на работе аккумулятора. Выбирайте максимально открытое место без высоких деревьев, кустарников и строений, отбрасывающих тень. В этом случае вы сможете в полной мере оценить всю прелесть светильника.

Как включить светильник на солнечной батарее

В розничных торговых сетях светильники должны продаваться с полностью заряженной аккумуляторной батареей. При долгом хранении, даже если прибор не включался на короткое время и не стоял на демонстрационной полке, аккумулятор все равно потеряет часть заряда. Чтобы продлить ему срок эксплуатации и сохранить паспортные параметры емкости, желательно сначала выполнить цикл разрядки, а потом зарядить до максимального значения.

Солнечная энергия – это энергия будущего. Выбирая освещение с фотопанелями, вы выбирайте независимость и экологичность. Оборудуйте свет на даче или во дворе коттеджа и оцените возможности таких светильников.

Появился первый в мире серийный автомобиль на солнечных батареях — Газета.Ru

Появился первый в мире серийный автомобиль на солнечных батареях — Газета.Ru | Новости

close

100%

Нидерландская компания Lightyear провела мировую презентацию автомобиля на солнечных батареях, который получил название Lightyear 0. Стоимость машины начинается от €250 тыс., производство стартует этой осенью.

Фастбэк оснащен солнечными панелями, которые располагаются на крыше и капоте. Они обеспечивают автомобилю дополнительные 70 км запаса хода в день и суммарно до 11 тыс. км в год, заявили создатели машины.

За один час за счет солнечной энергии Lightyear 0 получат заряд, которого хватает на 10 км пробега. Если проезжать по 50 километров в день, то автомобиль можно не заряжать месяцами, утверждает нидерландский производитель.

Новинка способна заряжаться от сети, как и все прочие электрокары. Так, часовая подзарядка от бытовой розетки даст дополнительные 32 км, а то быстрой зарядной станции — 520 км. Аккумуляторная батарея емкостью 60 кВт·ч обеспечивает 625 км запаса хода по циклу WLTP. Длина автомобиля составляет 5 метров, а весит он 1575 кг. Электрокар оснащен четырьмя электромоторами, позволяющими развивать 160 км/ч и разгоняться до «сотни» за 10 секунд.

Кузовные панели Lightyear 0 выполнены из переработанного углерода, а интерьер отделывается кожей на растительной основе, тканью из переработанных ПЭТ-бутылок и ротанговой пальмы.

Ранее стало известно, что упрощенные УАЗ «Патриот» и «Буханка» появятся в июле 2022 года.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Дмитрий Самойлов

Священный мундиаль

О важности чемпионата мира по футболу в Катаре

Павел Вешаев

Резать нельзя оставить

О том, как предпринимателю лучше поступить с расходами бизнеса

Мария Дегтерева

Появился просвет

О новом российском кино

Андрей Колесников

МОСХ партии

О шестидесятилетии выставки в Манеже и ее последствиях

Георгий Бовт

Старый конь и его борозда

О том, есть ли у Дональда Трампа шансы вернуться в Белый дом

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

Как работает солнечная энергия? | Министерство энергетики

Перейти к основному содержанию

Количество солнечного света, падающего на поверхность земли за полтора часа, достаточно, чтобы справиться с потреблением энергии во всем мире в течение всего года. Солнечные технологии преобразуют солнечный свет в электрическую энергию либо с помощью фотоэлектрических (PV) панелей, либо с помощью зеркал, концентрирующих солнечное излучение. Эта энергия может быть использована для выработки электроэнергии или сохранена в батареях или тепловых накопителях.

Ниже вы можете найти ресурсы и информацию об основах солнечного излучения, фотоэлектрических и концентрирующих солнечно-тепловых технологиях, интеграции систем электросетей и неаппаратных аспектах (мягких затратах) солнечной энергии. Вы также можете узнать больше о том, как использовать солнечную энергию и отрасль солнечной энергетики. Кроме того, вы можете глубже погрузиться в солнечную энергию и узнать о том, как Управление технологий солнечной энергии Министерства энергетики США проводит инновационные исследования и разработки в этих областях.

Солнечная энергия 101

Солнечное излучение — это свет, также известный как электромагнитное излучение, испускаемый солнцем. В то время как каждое место на Земле получает некоторое количество солнечного света в течение года, количество солнечной радиации, достигающей любой точки на поверхности Земли, варьируется. Солнечные технологии улавливают это излучение и превращают его в полезные формы энергии.

Основы солнечного излучения

Учить больше

Существует два основных типа технологий использования солнечной энергии: фотоэлектрические (PV) и концентрированная солнечно-тепловая энергия (CSP).

Основы фотоэлектричества

Вы, вероятно, больше всего знакомы с фотоэлектрическими элементами, которые используются в солнечных панелях. Когда солнце светит на солнечную панель, энергия солнечного света поглощается фотоэлементами в панели. Эта энергия создает электрические заряды, которые движутся в ответ на внутреннее электрическое поле в клетке, заставляя течь электричество.

Основы солнечной фотоэлектрической технологии
Узнать больше

Основы проектирования солнечной фотоэлектрической системы
Узнать больше

PV Cells 101: Учебник по солнечной фотоэлектрической ячейке
Узнать больше

Солнечная производительность и эффективность
Узнать больше

Основы концентрации солнечной и тепловой энергии

Системы концентрации солнечной тепловой энергии (CSP) используют зеркала для отражения и концентрации солнечного света на приемниках, которые собирают солнечную энергию и преобразуют ее в тепло, которое затем можно использовать для производить электроэнергию или хранить для последующего использования. Он используется в основном на очень больших электростанциях.

Основы концентрации солнечной и тепловой энергии
Узнать больше

Система накопления тепла, концентрирующая солнечную и тепловую энергию. Основы
Узнать больше

Система Power Tower, концентрирующая солнечную и тепловую энергию. Основы
Узнать больше

Линейная концентраторная система, концентрирующая солнечную и тепловую энергию. Основы
Узнать больше

Основы системной интеграции

Технология использования солнечной энергии не ограничивается выработкой электроэнергии с помощью фотоэлектрических систем или систем CSP. Эти системы солнечной энергии должны быть интегрированы в дома, предприятия и существующие электрические сети с различными сочетаниями традиционных и других возобновляемых источников энергии.

Основы интеграции солнечных систем
Узнать больше

Солнечная интеграция: распределенные энергетические ресурсы и микросети
Узнать больше

Солнечная интеграция: инверторы и основы сетевых услуг
Узнать больше

Солнечная интеграция: основы солнечной энергии и хранения
Узнать больше

Основы мягких затрат

На стоимость солнечной энергии также влияет ряд не связанных с оборудованием затрат, известных как мягкие затраты. Эти расходы включают в себя получение разрешений, финансирование и установку солнечных батарей, а также расходы, которые несут солнечные компании, чтобы привлечь новых клиентов, оплатить поставщикам и покрыть свою прибыль. Для систем солнечной энергии на крыше мягкие расходы составляют наибольшую долю общих затрат.

Основы расходов Solar Soft
Узнать больше

Основы общественной солнечной энергетики
Узнать больше

Соедините точки: инновации в жилищной солнечной энергии
Узнать больше

Развитие солнечной рабочей силы
Узнать больше

Going Solar Basics

Солнечная энергия может помочь снизить стоимость электроэнергии, внести свой вклад в отказоустойчивую электрическую сеть, создать рабочие места и стимулировать экономический рост, генерировать резервную энергию в ночное время и при отключении электроэнергии в сочетании с хранилища и работают с одинаковой эффективностью как в малых, так и в больших масштабах.

Основы общественной солнечной энергетики
Узнать больше

Руководство фермера по переходу на солнечную энергию
Узнать больше

Руководство домовладельца по переходу на солнечную энергию
Узнать больше

Потенциал солнечной крыши
Узнать больше

Основы солнечной энергетики

Солнечные энергетические системы бывают разных форм и размеров. Жилые системы находятся на крышах по всей территории Соединенных Штатов, и предприятия также предпочитают устанавливать солнечные батареи. Коммунальные предприятия также строят большие солнечные электростанции, чтобы обеспечить энергией всех потребителей, подключенных к сети.

Ежеквартальное обновление солнечной промышленности
Узнать больше

Ресурсы солнечной энергии для соискателей
Узнать больше

Анализ затрат на солнечную технологию
Узнать больше

историй успеха
Узнайте больше

Погрузитесь глубже

Узнайте больше об инновационных исследованиях, которые Управление технологий солнечной энергии проводит в этих областях.

Фотогальваника

Концентрация солнечной и тепловой энергии

Системная интеграция

Мягкие расходы

Производство и конкурентоспособность

База данных исследований солнечной энергии

В дополнение к этой основной информации о солнечной энергии вы можете найти больше информационных ресурсов солнечной энергии здесь.

Основы солнечной фотоэлектрической технологии | Министерство энергетики

Перейти к основному содержанию

URL видео

Фотогальванические (PV) материалы и устройства преобразуют солнечный свет в электрическую энергию.

Министерство энергетики

Что такое фотогальваническая (PV) технология и как она работает? Фотоэлектрические материалы и устройства преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Одно фотоэлектрическое устройство известно как ячейка. Индивидуальная фотоэлектрическая ячейка обычно имеет небольшой размер и обычно производит около 1 или 2 Вт мощности. Эти ячейки сделаны из различных полупроводниковых материалов и зачастую имеют толщину менее четырех человеческих волос. Чтобы выдерживать воздействие на открытом воздухе в течение многих лет, ячейки помещаются между защитными материалами из комбинации стекла и/или пластика.

Чтобы увеличить выходную мощность фотоэлементов, они соединяются вместе в цепи, образуя более крупные блоки, известные как модули или панели. Модули можно использовать по отдельности или несколько можно соединить в массивы. Затем один или несколько массивов подключаются к электрической сети как часть полной фотоэлектрической системы. Благодаря этой модульной структуре фотоэлектрические системы могут быть построены для удовлетворения практически любых потребностей в электроэнергии, малых или больших.

Фотоэлектрические модули и массивы являются лишь частью фотоэлектрической системы. Системы также включают монтажные конструкции, которые направляют панели к солнцу, а также компоненты, которые принимают электричество постоянного тока (DC), вырабатываемое модулями, и преобразуют его в электричество переменного тока (AC), используемое для питания всех приборов в вашем доме. дом.

Крупнейшие фотоэлектрические системы в стране расположены в Калифорнии и производят электроэнергию для коммунальных предприятий, чтобы распределять ее между своими клиентами. Электростанция Solar Star PV производит 579 мегаватт электроэнергии, а солнечная ферма Topaz и солнечная ферма Desert Sunlight производят по 550 мегаватт каждая.

Узнать больше о:

Основы солнечных фотоэлектрических элементов
Узнать больше

PV Cells 101: Учебник по солнечной фотоэлектрической ячейке
Узнать больше

Солнечная производительность и эффективность
Узнать больше

PV Cells 101, Часть 2: Направления исследований солнечных фотоэлектрических элементов
Узнать больше

Основы проектирования солнечной фотоэлектрической системы
Узнать больше

Основы производства солнечных фотоэлектрических систем
Узнать больше

Получение максимальной отдачи от солнечных панелей
Узнайте больше

 

Узнайте больше об исследованиях в области фотоэлектрических систем в офисе технологий солнечной энергии, ознакомьтесь с этими информационными ресурсами солнечной энергии и узнайте больше о том, как работает солнечная энергия.