Как получать энергию от солнца и где ее использовать

✅ Чем солнечная панель отличается от батареи и станции?
Солнечная панель — это одна пластина, состоящая из небольших квадратов. Она дает мало электроэнергии и не зарядит ваш ноутбук сама по себе.
Солнечная батарея — несколько панелей, объединенных в одну. У батарей с большой площадью мощность выше, а значит, они могут запитать сразу несколько электроприборов. Но чтобы батарея заработала, нужно собрать станцию.
Солнечная станция — целое сооружение, которое преобразовывает солнечную радиацию в электроэнергию и питает электроприборы.
✅ Из чего сделана солнечная панель и как она работает?
Солнечные панели делают из кремния. Изначально он представляет собой кварцевый песок: его очищают под воздействием высоких температур и получают технический кремний. Затем кремний спрессовывают в кубы, которые впоследствии нарезают на пластины толщиной примерно 180 микрон — это не больше толщины трех человеческих волос. После на одну кремниевую пластину наносят немного бора, а на другую — фосфора. Обе пластины соединяют между собой. В слое «кремний + фосфор» возникают свободные электроны, а в слое «кремний + бор» — отсутствующие электроны.
Чтобы солнечная панель начала вырабатывать ток, электронам нужно «перемешаться». Для этого они должны преодолеть расстояние между кремниевыми пластинами, но им не хватает энергии для этого. Тут в дело вступают солнечные лучи: когда они попадают на панель, у электронов появляется энергия для передвижения. Так возникает ток, от которого уже работают электроприборы.
✅ Как запитать от солнечной батареи электроприбор?
Сама по себе солнечная батарея не включит чайник и не подзарядит ноутбук. Чтобы произошла магия, нужно собрать солнечную станцию. Вот какой конфигурации будет достаточно для работы электроприборов:
- Солнечные панели — количество зависит от того, сколько электроэнергии вам нужно получить.
- Контроллер — соединяет солнечную панель и аккумулятор, передает энергию от аккумулятора инвертору. А еще контроллер защищает аккумулятор от слишком высокого напряжения и от переразряда. Без контроллера аккумулятор может выйти из строя.
- Аккумулятор — хранит энергию, полученную от солнечной панели. Передает энергию инвертору с помощью контроллера.
- Инвертор — забирает постоянный ток из аккумулятора, преобразовывает его в переменный и передает электроприборам.
✅ Сколько электроэнергии можно получить от одной панели?
Однозначно на этот вопрос ответить не получится. Эффективность солнечной панели зависит от нескольких факторов:
- от расположения панели — на северной стороне меньше солнца, на южной — больше;
- облачности — если небо затянуто тучами, панель будет заряжаться медленнее;
- перпендикулярности лучей — если они падают на панель по касательной, эффективность панели будет ниже;
- чистоты панели — налет пыли или слой снега мешает получить максимум солнечных лучей;
- температуры окружающей среды — если она выше 25 °C, эффективность панели снижается.
В идеальном мире абсолютно чистая панель расположена на южной стороне ската, солнечные лучи падают строго перпендикулярно, на небе ни облачка, а температура окружающей среды не поднимается выше 20–21 °C. Тогда батарея из трех самых простых панелей площадью 2 м2 выдаст за восьмичасовой световой день максимум 2500 Вт·ч электричества. Этого хватит, чтобы вскипятить чайник примерно 13 раз.
Но в реальности цифры будут ниже, потому что панель покрывается пылью, солнечные лучи часто рассеиваются из-за туч и облаков, а световой день в России большую часть года короткий. А еще панель нагревается на солнце, и это тоже снижает ее эффективность.
✅ Насколько быстро заряжается аккумулятор солнечной станции?
Это зависит от количества панелей, характеристик аккумулятора и контроллера. Чем больше панелей в солнечной станции и чем меньше емкость аккумулятора, тем быстрее он зарядится.
Давайте разберемся на примере. У каждого аккумулятора есть максимальный ток — он влияет на скорость зарядки. Допустим, в станции используется аккумулятор с максимальным током зарядки 20 А. Если взять панели суммарной мощностью 300 Вт и заряжать аккумулятор максимально допустимым током в 20 А, можно получить максимум энергии за 5 часов.
✅ В пасмурную погоду солнечные панели совсем не заряжаются и не работают?
Ясная погода и прямые солнечные лучи — это не обязательное условие для работы солнечных панелей. Когда небо затягивает облаками или даже тучами, рассеянные лучи продолжают попадать на панель. Но она вырабатывает меньше электроэнергии, чем при ясной погоде.
✅ Можно ли использовать солнечную станцию зимой?
С одной стороны, зимой эффективность батарей снижается: солнечных дней меньше, сами дни короче, а солнце не поднимается достаточно высоко. Из-за этого лучи падают на панели не перпендикулярно. А еще панели могут покрываться снегом — если его не счистить, они не будут давать ток.
Но, с другой стороны, если снега нет, а погода безоблачная, панели могут зарядить аккумулятор довольно быстро. Дело в том, что они хорошо охлаждаются зимой, а солнечный свет дополнительно отражается от снега, то есть его становится больше.
✅ Где и как закрепить солнечную батарею?
Лучше всего устанавливать солнечную батарею на крыше дома. Так на нее не будет падать тень от деревьев, соседних домов и других предметов и она будет получать максимум солнечных лучей.
Идеально приобрести специальные стойки, которые оснащены датчиками слежения за солнцем и поворачивают панели вслед за ним, чтобы собрать максимум лучей. Эта конструкция напоминает подсолнухи. Такие стойки часто используют на светофорах, которые питаются с помощью солнечных панелей.
Правда, в частных домах стойки с датчиками слежения используют редко, потому что это довольно громоздкая конструкция, которую сложно монтировать. В целом достаточно установить панели на самый солнечный скат крыши — как мы уже знаем, это южная сторона.
✅ Что дешевле и удобнее: солнечная станция или обычное электричество?
Стоимость солнечной станции зависит от того, сколько энергии вы хотите от нее получить. Одно дело — запитать камеру видеонаблюдения или фонарь на даче. Станция для таких задач будет стоить около 50 тысяч рублей. А вот полностью обеспечить дом электроэнергией с помощью солнца в разы дороже — конкретную сумму тут назвать сложно, и она будет отличаться для каждой страны. Дело в том, что оборудование для солнечных станций везде стоит по-разному. А где-то и вовсе дешевле подключиться к магистральным электросетям.
Например, в России гораздо выгоднее использовать привычное электричество, потому что оно дешевое. А вот в Европе оно стоит дорого, поэтому тут использование солнечных станций помогает сэкономить.
Независимо от страны, солнечные станции удобнее, если у вас нет доступа к магистральной сети или электричество постоянно отключают из-за неполадок. Батареи дают полную автономность, так что с ними годами можно готовить еду на электроплитке и греть воду в бойлере даже на отрезанном от цивилизации острове.
✅ Для чего используют непромышленные солнечные батареи?
Солнечные батареи используют для работы уличных фонарей, камер контроля скорости, подсветки пешеходных переходов. Также можно поместить солнечные батареи на крыше электромобиля и ездить на нем без подзарядки аккумулятора от сети. Если продолжать автомобильную тематику, во дворе многоквартирного дома можно установить навес из солнечных панелей и использовать его для зарядки электромобилей. И от солнечных панелей можно запитывать низковольтные сети — например, для видеонаблюдения на даче.
В домах встречаются комбинированные системы, когда электричество из сети берется только в том случае, если панели и аккумуляторы не справляются. При этом в некоторых европейских странах можно вернуть в сеть излишки электроэнергии, которые вырабатывают панели. По сути, граждане продают свое электричество государству.
#солнечнаяпанель #солнечнаябатарея #солнечнаястанция #дом #дача