Принцип дії сонячних батарей
Принцип дії сонячних батарей нескладний, що робить технологію їх виготовлення досить дешевою. Найдорожчою складовою частиною такої батареї є монокристалічні кремнієві фотогальванічні елементи, які і здійснюють перетворення сонячного світла в електричну енергію. Вони пов`язані між собою механічно і електрично, а також мають на виході клеми, до яких підключаються зовнішні споживачі.
Сам фотогальванічний елемент являє собою двошаровий напівпровідник, один його шар проводить негативні заряди, другий - позитивні. Коли на кордон між цими шарами потрапляє сонячне проміння, виникає електрорушійна сила, електричний струм починає текти по зовнішньому контуру, підключеному до напівпровідника. Як шару, який проводить негативні заряди, використовується кремній з домішкою фосфору, а проводить позитивні заряди - кремній з домішкою бору. Це ефективна і надійна конструкція, яка не має ніяких рухомих частин, що гарантує її довгий термін служби - деякі виробники обіцяють, що їхні батареї будуть справно служити 40-50 років без помітного зменшення ККД.
Варіанти підключення сонячних батарей
Пряме підключення батареї до споживачів електроенергії використовується тільки в тому випадку, коли потужність споживача невелика, наприклад, в побутових пристроях для підзарядки мобільного телефону або комп`ютера. Якщо говорити про те, щоб забезпечити безкоштовною електроенергією будинок, підключити систему опалення, потрібно інверторний перетворювач постійного струму в змінний однофазний на 220 В або трифазний на 380 В. У такій конфігурації сонячна батарея може використовуватися як альтернативне джерело струму для автономного постачання електрикою, резервний варіант або підключатися безпосередньо в електричну мережу.
У тих районах, де відсутнє централізоване електропостачання, як автономне джерело необхідно встановлювати батареї досить великої площі, крім того, вони повинні бути забезпечені акумуляторами, що накопичують енергію в денний час і дозволяють витрачати її вночі. Така автономна електростанція, крім фотогальванічних модулів, в своєму складі повинна мати контролер заряду, що оберігає акумулятор від надлишкової зарядки і разрядкі- інверторний перетворювач, систему акумуляторних батарей в потрібній кількості.
У разі, коли сонячна батарея буде застосовуватися в якості резервного, додаткового джерела електропостачання будинку, вона може мати меншу площу батареї, якої буде достатньо тільки для підтримки систем життєзабезпечення - зв`язку, освітлення, холодильника, комп`ютера. До складу резервних систем також входять контролери, акумулятори та інвертори.
У тому випадку, коли електропостачання будинки стабільно, сонячну батарею можна підключити безпосередньо до електромережі, надмірне електрику можна продавати електромереж, але в Росії це не практикується, така практика прийнята в країнах, де діють закони про поновлювані джерела енергії.
Використання сонячних батарей в Росії
Існує помилкова думка, що сонячні батареї можна використовувати тільки в тих краях, де багато сонячних днів, наприклад, в південних районах нашої країни, а також в тих країнах, які знаходяться ближче до екватора. Але якщо ви бували на півночі Західної Європи, могли помітити, що на дахах багатьох будинків там встановлені сонячні батареї, дбайливі іноземці намагаються використовувати будь-яку можливість заощадити, хоча б частково забезпечуючи себе безкоштовним електрикою.
У разі, коли батарея встановлюється на опорну конструкцію, необхідно забезпечити міцність і жорсткість цієї конструкції, щоб запобігти пошкодженню батарей від поривів вітру та інших несприятливих чинників.
Як показують розрахунки, для Москви, наприклад, де середньорічна потужність, що забезпечується сонячної інсоляцією, становить 90 кВт на місяць на 1 квадратний метр сонячної батареї, в добу вільної електроенергії можна отримувати до 3 кВт. Ціна однієї батареї потужністю 100 Вт, що має на виході 12 В становить близько 6 тисяч рублів, але ви можете купувати їх по 1-2 штуки, поступово нарощуючи потужність своєї домашньої електростанції.
Установка сонячних батарей
Щоб вартість куплених сонячних батарей окупилася як можна швидше, необхідно правильно змонтувати і встановити їх. Кількість тієї електроенергії, яку ви зможете отримувати від батареї, залежить не тільки від її площі, а й від кута нахилу і орієнтації по відношенню до Сонця.
Для території Росії оптимальними кутами нахилу є від 30о в південних районах країни до 45о на північних територіях.
Природно, найбільший ККД буде в тому випадку, коли сонячні промені будуть падати перпендикулярно на поверхню фотогальванічних елементів батареї. Оскільки найбільш популярним варіантом є установка батарей на даху, кут нахилу задається її скатом.
