Застосування сонячних батарей

Сонячна батарея - це група фотоелементів, що виробляє електричний струм під впливом сонячних променів.

Зовнішня простота конструкції дуже приваблива у порівнянні з турбінами гідроелектростанцій і атомними реакторами, але великих електричних потужностей, ніж одержувані на ГЕС і АЕС, використання сонячних батарей поки дати не може.

Сонячне світло - основа тепла і життя на Землі, своїм достатком і легкої доступністю привертав допитливі всіх часів. Тисячі років тому великий Архімед за допомогою увігнутих відполірованих поверхонь бронзових щитів сфокусував промені сонця і підпалив деревяну ескадру римлян. Сонячні колектори - збирачі сонячного тепла - популярні і сьогодні при використанні в літніх душах на дачах і садових ділянках.

Сонячна енергія для отримання електрики стала застосовуватися тільки в середині минулого століття. Відкриття та використання внутрішнього фотоефекту в напівпровідникових фотоелементах, розвиток технології їх виробництва дозволили створити надійні конструкції сонячних батарей.

В результаті падіння світлових променів на поверхню напівпровідникового фотоелемента в останньому виникає спрямований потік електронів, який і називається електричним струмом. Величина його вимірюється в мікроамперах. Електрична потужність одного фотоелемента дуже маленька, тому їх зєднують в блоки. Основними недоліками, що гальмують широке використання таких батарей, є:

• невисока електрична потужність;
• висока вартість виробництва.

Мала потужність сонячних батарей обумовлена ще тим, що велика частина падаючого на них світлового потоку розсіюється, відбивається або поглинається без вироблення електричного струму (втрати - до 75%). Звідси низькі потужності фотоелементів і висока вартість їх електроенергії.

Основним матеріалом для виробництва напівпровідникових фотоелементів є кристалічний кремній. Морські та річкові пляжі переповнені піском - яскравим представником кремнію, але містять всілякі домішки. Технологія очищення природного кремнію - дуже дорогий захід, що позначається на вартості фотоелементів.

Сонячну енергію активно стали використовувати в космосі. Сонячні батареї в космічних апаратах - основа для забезпечення харчування всієї бортовий космічної техніки. У побуті застосування фотоелементів зустрічається найчастіше в калькуляторах на сонячних батареях. Удосконалення технологій виробництва кристалічного кремнію призвело до створення сонячних батарей на фотоелементах нового покоління.

Застосування сонячних батарей в побуті

Побутове використання фотоелементів, обєднаних в блоки для створення достатньої електричної потужності, знаходить застосування в якості резервних джерел енергії для найпотрібніших побутових приладів.

Дачі та заміські будинки в умовах нашої дійсності дуже вразливі для тимчасових відключень електроенергії. Навіть елітні ділянки, забудовані розкішними будинками, не застраховані від цих явищ. Відсутність, хоча б тимчасове, можливості використання звичної побутової техніки: холодильника, мікрохвильової печі, тостера, телевізора - створює побутові незручності і дратує.

Сонячні батареї усувають залежність від тимчасових відключень електроенергії і створюють відчуття свободи і комфорту. За додатковий комфорт доводиться платити, так як застосування таких батарей можливо тільки в комплекті зі спеціальними приладами:

• акумулятори для накопичення електроенергії, виробленої фотоелементами батареї;
• контролер для регулювання оптимального витрачання накопиченої електроенергії;
• інвертор для живлення побутових приладів.

Підключення та обслуговування

Правильно підключити і використовувати сонячну батарею - таке завдання постає одразу ж після придбання цього недешевого обладнання. Ось самий мінімальний перелік заходів щодо організації автономного електропостачання:

• вибрати необхідну кількість модулів з фотоелементів для збірки батарей;
• вибрати спосіб підключення;
• передбачити установку діодного шунта від можливого затінення фотоелементів;
• встановити регулятор зарядки акумуляторів;
• встановити контролер для всієї системи фотоелементів.

Специфіка робіт вимагає залучення фахівця, щоб правильно підключити батарею.

Обслуговування сонячних батарей нескладно, але вимагає уваги. Фотоелемент, точніше, кристалічний напівпровідник, довговічний і невибагливий до зміни зовнішніх умов. Елементи конструкції фотоелектричних модулів і батарей в період експлуатації змінюють свої властивості:

• забруднення поверхонь фотоелементів знижує їх ефективність;
• захисна плівка знижує згодом світлопропускання на 10-20%, що вимагає регулювання в електричних ланцюгах;
• перегрів контролера і інвертора порушує електричні характеристики системи;
• ізоляція проводів, що підводять руйнується від вологи і перепаду температури.

Користуватися несправною батареєю категорично заборонено.

Перспективи розвитку використання сонячної енергії

Установка на дахах будинків у містах сонячних перетворювачів дуже перспективна для економії електроенергії, але вимагає державної підтримки. Наприклад, побутовим споживачам фотоелектричної енергії в Німеччині субсидують комунальні платежі.

У державах, де сонячні дні переважають (Іспанія, Ізраїль), розробляються проекти житлових і промислових будівель з сонячними батареями на даху. Складність технології виробництва і висока вартість фотоелементів не дозволяють домогтися масового виробництва.

Електромобілі сьогодні реально експлуатуються, але в невеликих масштабах через необхідність частих підзарядок акумуляторів. Зарядка автомобільних акумуляторів сонячними батареями - це прорив в автомобільній промисловості зі створення конкурентоспроможних електромобілів.

За довгостроковим технічним прогнозами до середини 21 століття, собівартість електроенергії фотоелементів наблизиться до собівартості її типових постачальників. З точки зору екології, автономні потужні джерела електроенергії у вигляді сонячних батарей отримають широке поширення.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!