Setzenergo.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ток от освещенности солнечной

Устройство и принцип работы солнечной батареи

Приветствую вас на сайте е-ветерок.ру — я не буду грузить вас ненужной информацией о структуре солнечных элементов и полупроводников, о том что они состоят из выращенных кристаллов кремния, которые являются кварцевым песком, прочей химией и физикой. Об этом вы можете почитать здесь О солнечных панелях Давайте сразу перейдём к конечному продукту и его характерристикам.

Солнечная батарея представляет из себя «пирог», который спекается при высокой температуре.

  • 1. выкладывается рама из анодированного алюминия
  • 2. вначале ложится специальная антибликовая плёнка
  • 3. на неё ложится стекло (закалённое 4мм)
  • 4. на стекло выкладывается специальная прозрачная плёнка (EVA)
  • 5. сверху на плёнку укладываются предварительно распаянная цепочка из солнечных элементов
  • 6. далее укладывается второй слой плёнки EVA
  • 7. последний слой это непрозрачная белая плёнка

    Этот пирог отправляют в печь, где всё это спекается — склеивается. Плёнка намертво расплавляется и прилипает к стеклу, элементы полностью герметизируются внутри, прикрываясь плотно к пленкам с обеих сторон.

  • 8. после спекания присоединяется распределительная коробка
  • 9. присоединяются провода

    Солнечная батарея состоит из солнечных элементов, это фотоэлектрические модули (ФЭМ), их можно назвать ячейками. Ячейки в солнечной батарее соединяются последовательно, чтобы увеличить напряжение батареи до требуемого, так-как напряжение одной ячейки составляет всего 0,6V. А для зарядки 12-ти вольтового аккумулятора требуется как минимум 14 вольт. Но напряжение солнечного элемента зависит от освещённости, и чтобы напряжение даже в пасмурную погоду было выше 14 вольт, количество ячеек в батарее обычно равно 36. Напряжение холостого хода при этом 21.6 вольта. Бывают батареи с с другим количеством ячеек, для систем на 24 вольта изготавливаются солнечные панели на 72 ячейки, а так-же на 60 ячеек.

    Один солнечный элемент выдаёт напряжение максимум 0,6 вольт, но достаточно большой ток. Например ячейка размером 156×156мм с эффективностью 17% даёт ток короткого замыкания порядка 9А. Максимальная мощность одного элемента будет при просадке напряжения до 0,47-0,50 вольт. Таким образом батарея состоящая из 36 элементов будет максимально эффективна при напряжении 17-18 вольт. При этом ток под нагрузкой будет составлять чуть более 8 Ампер, а мощность порядка 150 ватт.

    Но если мы используем простой PWM контроллер зарядки АКБ, то напряжение будет равно текущему напряжению аккумулятора. А если напряжение достигнет 14 вольт, то контроллер будет отключать солнечную батарею чтобы аккумулятор не перезарядился. Это я к тому что при заряде напряжение солнечной панели не 17-18 вольт, а 13-14 вольт, а это значит что батарея выдаёт не всю свою мощность, так-как ток она даёт всего 8А, отсюда 14*8=112 ватт. Таким образом 30% энергии просто теряется.

    Такую-же мощность (112 ватт) можно получить если бы в солнечной батарее было не 36 элементов, а 28 элементов. При солнце была-ба такая-же мощность что и с 36 элементов, да хоть с 72 элемента, так-как ток не может быть больше 8 ампер, а напряжение проседает до напряжения АКБ. Но тогда в пасмурную погоду не будет зарядки, так-как напряжение упадет и будет ниже напряжения АКБ. Только для стабильной зарядки ставят лишние 8 солнечных элементов в батареи. Чтобы снимать до 98% энергии с солнечной батареи ставят MPPT контроллеры, которые держат панель в точке максимальной мощности и получаемую энергию преобразуют снижая напряжение на выходе и повышая ток. Так на входе контроллера будет 18 вольт и 8А, а на выходе 14 вольт и 10 Ампер.

    Выпускают солнечные батареи и на 60 элементов, напряжение холостого хода которых 36 вольт, они предназначены для АКБ на 24 вольта, или если соединить две последовательно то для систем на 48 вольт. Такие батареи получаются дешевле, но в пасмурную погоду отдача панелей ниже чем у панелей состоящих их 72 элемента, и если совсем пасмурно то зарядки не будет. Но хочу отметить что в пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз. И например если при солнце вы получали 100 ватт*ч энергии, то при затянутом облаками небе вы получите всего порядка 5 ватт. Я думаю нет особого смысла переплачивать на 30% больше за солнечные батареи чтобы в пасмурную погоду иметь такое небольшое преимущество. Хотя лучше всего чтобы снимать 98% энергии использовать MPPT контроллер.

    Читать еще:  Как правильно подсоединить светодиодный прожектор с 3 проводами

    Многие спрашивают что лучше, монокристаллические батареи или поликристаллические?

    Монокристаллические панели немного дороже так-как в их производстве ячеек используется кремний высокой очистки, до 100%, и процесс образования кристаллов происходит при 1300°. КПД монокристаллических панелей немного выше, и кристаллы в ячейках направлены строго параллельно, и однородны. От этого максимальный КПД только при прямых солнечных лучах, а при свечении под углом КПД значительно падает.

    Поликристаллические ячейки производятся методом осаждения паров кремния при температуре 300°, и кристаллы усаживаются неравномерно, и направлены в разные стороны. Из-за этого ниже КПД, но они лучше работают при рассеянном свете, и высоких температурах.

    Но разница совсем незначительна, и зависит от качества самих ячеек, их светочувствительности и других факторов. В итоге разница не превышает 5%, и это заметно только в пасмурную погоду. Или при очень острых углах падения солнечных лучей.

    Как устроены и работают солнечные батареи

    Солнечная энергетика становится все более популярной во всем мире. Вместе с коллегами из специализированного портала Elektrik мы разбирались, как устроена солнечная батарея, из чего она состоит и куда отправляется получаемая энергия.

    В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (в научной литературе они называются фотоэлектрическими панелями).

    Дорогостоящее оборудование со временем компенсируется возможностью получать бесплатную электроэнергию. Важно, что солнечные батареи – это экологически чистый источник энергии. За последние годы цены на фотоэлектрические панели упали в десятки раз и они продолжают снижаться, что говорит о больших перспективах при их использовании.

    В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), аккумулятора с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный.

    Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей), которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую.

    Большинство солнечных элементов производят из кремния, который имеет довольно высокую стоимость. Этот факт определят высокую стоимость электрической энергии, которая получается при использовании солнечных батарей.

    Распространены два вида фотоэлектрических преобразователей: сделанные из монокристаллического и поликристаллического кремния. Они отличаются технологией производства. Первые имеют кпд до 17,5%, а вторые – 15%.

    Наиболее важным техническим параметром солнечной батареи, которая оказывает основное влияние на экономичность всей установки, является ее полезная мощность. Она определяется напряжением и выходным током. Эти параметры зависят от интенсивности солнечного света, попадающего на батарею.

    Электродвижущая сила отдельных солнечных элементов не зависит от их площади и снижается при нагревании батареи солнцем, примерно на 0,4% на 1 гр. С. Выходной ток зависит от интенсивности солнечного излучения и размера солнечных элементов. Чем ярче солнечный свет, тем больший ток генерируется солнечными элементами. Зарядный ток и отдаваемая мощность в пасмурную погоду резко снижается. Это происходит за счет уменьшения отдаваемой батареей тока.

    Если освещенная солнцем батарея замкнута на какую либо нагрузку с сопротивлением Rн, то в цепи появляется электрический ток I, величина которого определяется качеством фотоэлектрического преобразователя, интенсивностью освещения и сопротивлением нагрузки. Мощность Pн, которая выделяется в нагрузке определяется произведением Pн = IнUн, где Uн напряжение на зажимах батареи.

    Наибольшая мощность выделяется в нагрузке при некотором оптимальном ее сопротивлении Rопт, которое соответствует наибольшему коэффициенту полезного действия (кпд) преобразования световой энергии в электрическую. Для каждого преобразователя имеется свое значение Rопт, которая зависит от качества, размера рабочей поверхности и степени освещенности.

    Солнечная батарея состоит из отдельных солнечных элементов, которые соединяются последовательно и параллельно для того, чтобы увеличить выходные параметры (ток, напряжение и мощность). При последовательном соединении элементов увеличивается выходное напряжение, при параллельном – выходной ток.

    Для того, чтобы увеличить и ток и напряжение комбинируют два этих способа соединения. Кроме того, при таком способе соединения выход из строя одного из солнечных элементов не приводит в выходу из строя всей цепочки, т.е. повышает надежность работы всей батареи.

    Таким образом, солнечная батарея состоит из параллельно-последовательно соединенных солнечных элементов. Величина максимально возможного тока отдаваемого батареей прямо пропорциональна числу параллельно включенных, а электродвижущая сила — последовательно включенных солнечных элементов. Так, комбинируя типы соединения, собирают батарею с требуемыми параметрами.

    Читать еще:  Bbk 32lex 5037 t2c уменьшить ток подсветки

    Солнечные элементы батареи шунтируются диодами. Обычно их 4 – по одному, на каждую ¼ часть батареи. Диоды предохраняют от выхода из строя части батареи, которые по какой-то причине оказались затемненными, т. е. если в какой-то момент времени свет на них не попадает.

    Батарея при этом временно генерирует на 25% меньшую выходную мощность, чем при нормальном освещении солнцем всей поверхности батареи.

    При отсутствии диодов эти солнечные элементы будут перегреваться и выходить из строя, так как они на время затемнения превращаются в потребителей тока (аккумуляторы разряжаются через солнечные элементы), а при использовании диодов они шунтируются и ток через них не идет.

    Получаемая электрическая энергия накапливается в аккумуляторах, а затем отдается в нагрузку. Аккумуляторы – химические источники тока. Заряд аккумулятора происходит тогда, когда к нему приложен потенциал, который больше напряжения аккумулятора.

    Число последовательно и параллельно соединенных солнечных элементов должно быть таким, чтобы рабочее напряжение подводимое к аккумуляторам с учетом падения напряжения в зарядной цепи немного превышало напряжение аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи обеспечивал требуемую величину зарядного тока.

    Например, для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи 12 В необходимо иметь солнечную батарею состоящую из 36 элементов.

    При слабом солнечном свете заряд аккумуляторной батареи уменьшается и батарея отдает электрическую энергию электроприемнику, т.е. аккумуляторные батареи постоянно работают в режиме разряда и подзаряда.

    Это процесс контролируется специальным контроллером. При циклическом заряде требуется постоянное напряжение или постоянный ток заряда.

    При хорошей освещенности аккумуляторная батарея быстро заряжается до 90% своей номинальной емкости, а затем с меньшей скоростью заряда до полной емкости. Переключение на меньшую скорость заряда производится контроллером зарядного устройства.

    Наиболее эффективно использование специальных аккумуляторов – гелевых (в батарее в качестве электролита применяется серная кислота) и свинцовыех батарей, которые сделанны по AGM-технологии. Этим батареям не нужны специальные условия для установки и не требуется обслуживание. Паспортный срок службы таких батарей – 10 — 12 лет при глубине разряда не более 20%. Аккумуляторные батареи никогда не должны разряжаться ниже этого значения, иначе их срок службы резко сокращается!

    Аккумулятор подсоединяется к солнечной батарее через контроллер, который контролирует ее заряд. При заряде батареи на полную мощность к солнечной батареи подключается резистор, который поглощает избыточную мощность.

    Для того чтобы преобразовать постоянное напряжение от аккумуляторной батареи в переменное напряжение, которой можно использовать для питания большинства электроприемников совместно с солнечной батарей можно использовать специальные устройства – инверторы.

    Без использования инвертора от солнечной батареи можно питать электроприемники, работающие на постоянном напряжении, в т.ч. различную портативную технику, энергосберегающие источники света, например, те же светодиодные лампы.

    Солнечные батареи Уфа

    Купить солнечные батареи в Уфе от GreenTok

    БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ СПЕЦИАЛИСТА

    Работаем пн-вс: с 9.00-20.00

    Автономные системы освещения на солнечных батареях «Грин Ток- 40»

    Автономные системы освещения на солнечных батареях «Грин Ток- 40»

    Оборудование

    Солнечный модуль 200Вт 24В1шт
    Контроллер Tracer MPPT 2210А 20A 12/24V1шт
    Аккумулятор Leoch DJM 12100 (12В 100Ач)1шт
    Низковольтный светильник 40Вт 12В1шт
    Опора – Труба 8,5м, диам. 108мм,1шт
    Кронштейн светильника1шт
    Металлический антивандальный корпус с порошковым покрытием1шт
    • Описание
    • Дополнительная информация
    • Отзывы (0)

    Описание товара

    Автономные системы освещения на солнечных батареях «Грин Ток- 40»предназначена для уличного освещения территорий, стояночных мест, паркового освещения и т.д. Данный комплект способен обеспечить автономную работу светодиодного светильника в течение 3-4 суток при наступлении неблагоприятных погодных условий. В комплект входит заряд-контроллер с функцией программирования освещения (более 10 вариантов), что позволяет самостоятельно настраивать режимы освещения исходя из требований каждого клиента и условий эксплуатации.

    Автономная система освещения “Грин Ток- 40” разработана для решения различных задач в области уличного освещения. Принцип работы заключается в генерации электроэнергии с помощью солнечного модуля с дальнейшим накоплением энергии в аккумуляторных батареях. По наступлению темного времени суток, интеллектуальный контроллер с двумя таймерам управления светильником автоматически активирует систему освещения. Источником света являются энергосберегающие светодиодные светильники с потреблением 40Вт. По наступлению светлого времени суток, освещение автоматически отключается и система переходит в режим генерации и накопления электроэнергии. Полностью заряженная АКБ обеспечивает 3-4 дня автономии системы, при наступлении неблагоприятных погодных условий. Аккумуляторная батарея и контроллер-заряда устанавливается в металлический антивандальный корпус, который располагается под солнечным модулем..

    Читать еще:  Щиток осветительный групповой с выключателями

    Преимущества Автономная система освещения “Грин Ток- 40перед аналогичными системами освещения:

    • Использование поликристаллических солнечных модулей с максимально возможным КПД, обеспечивает наименьшие масса-габаритные характеристики модуля, позволяет максимально быстро заряжать аккумуляторные батареи даже в пасмурную погоду;
    • Наши системыкомплектуются контроллерами-заряда с функцией MPPT, что повышает эффективность генерации солнечной энергии на 20-30% в сравнении с традиционными контроллерами заряда PWM;
    • Использование высокоэффективного светодиодного светильника с улучшенными техническими характеристиками;
    • Аккумуляторная батарея с рабочим диапазоном температур от -40 до +50 С и пониженным внутренним сопротивлением позволяет заряжать АКБ даже в пасмурную погоду и при отрицательных температурах.

    Оборудование

    Дана рекомендуемая конфигурация, возможно любое изменение в составе и параметрах оборудования по желанию заказчика не ухудшающее ее характеристик. Звоните по телефону в Уфе тел.сот 8-917-79-63-549, 8(347) 294-94-45

    Понимание солнечной батареи тока и приложенного напряжения

    Томас

    Я читал о теории солнечных элементов и выполнял моделирование схем с использованием идеализированной модели солнечных элементов. Но я все еще чувствую, что у меня есть некоторые проблемы с пониманием того, как ведет себя солнечный элемент, и я хотел бы кое-что проверить.

    Насколько я понимаю, источник тока в модели солнечного элемента производит переменный ток, который зависит в первую очередь от освещенности, в диапазоне от нуля ампер до тока короткого замыкания. В зависимости от напряжения, приложенного к солнечному элементу, часть этого тока будет бесполезно течь обратно через диод, в то время как остальная часть потечет из солнечного элемента в нагрузку. Напряжение, при котором максимальная мощность извлекается из солнечного элемента, является точкой максимальной мощности.

    Итак, мой вопрос: если у меня есть батарея с правильной схемой пониженного / повышенного напряжения, и я подключаю ее напрямую к солнечной панели (игнорируя сейчас любой блокирующий диод), тогда напряжение на батарее будет определять напряжение на солнечная панель, и некоторый ток будет течь от солнечного элемента к батарее, пока напряжение батареи ниже VOC панели. Величина тока, протекающего в батарее, будет определяться кривой ВАХ солнечной панели при любом заданном напряжении батареи.

    Если я выберу солнечную панель так, чтобы ее максимальная точка мощности достигалась при напряжении, близком к номинальному напряжению батареи, тогда батарея будет извлекать разумную мощность (близкую к точке максимальной мощности) от панели, без необходимости в контроллере MPPT.

    Насколько я понимаю, основным недостатком этого подхода является то, что летучие органические соединения будут падать при низкой освещенности, перемещая точку максимальной мощности панели, так что батарея может заряжаться неэффективно (или вообще не заряжаться, если летучие органические соединения падают слишком сильно) в условиях низкой освещенности. Летучие органические соединения также зависят от температуры ячейки.

    И что делает контроллер MPPT, так это подает определенное напряжение на солнечную панель для достижения точки максимальной мощности, представляя переменную нагрузку на панель, а затем регулирует это напряжение до любого напряжения, необходимого для батареи, чтобы солнечная панель могла работать эффективно в условиях большего освещения и с более разнообразным химическим составом батарей.

    Я правильно понимаю?

    Энди ака

    Mkeith

    Mkeith

    Mkeith

    Mkeith

    Томас

    Кевин Уайт

    user_1818839

    Mkeith

    Соломон Медленный

    Mkeith

    Похоже, вы правильно поняли. Есть только одно уточнение. Voc и Vmpp лишь немного чувствительны к освещенности. См. Прилагаемые графики, которые представляют собой реальные данные постоянного тока от одной строки в моей солнечной батарее, привязанной к сетке. Сетевой инвертор регистрирует данные с 5-минутными интервалами.

    Как видите, Vmpp не сильно меняется в течение дня. И его значения для облачного и солнечного дня довольно близки, учитывая все обстоятельства. Понижение Vmpp в солнечный день, вероятно, является отражением температуры панели.

    Таким образом, в некоторых случаях возможна установка OK без использования MPPT. Но, чтобы максимизировать мощность во всем диапазоне напряжений батареи или когда напряжение батареи не близко к Vmpp солнечной панели, требуются контроллеры заряда MMPT.

    Как правило, всегда требуется какой-то контроллер заряда, хотя бы по той причине, что он позволяет избежать чрезмерной зарядки аккумулятора. Но это не всегда должен быть контроллер заряда MPPT.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector