Category Archives: Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Прямые и косвенные гелиосистемы

Прямые — в системе циркулирует вода, используемая непо­средственно для горячего водоснабжения (открытый контур). Косвенные — в системе циркулирует теплоноситель (вода или анти­фриз), который через теплообменник нагревает воду, используемую для горячего водоснабжения (закрытый контур).

Солнечные батареи

Солнечные батареи, как отмечалось выше, имеют гибкие солнечные элементы на основе аморфного кремния, которые сложно повредить. Малые габариты и вес позволяют быть под рукой.

Солнечные элементы изготовлены в США, сами батареи пошиты в России. Технология фотоэлементам аналогична гибким солнечным элементам завода «Квант» (Россия). •1 ‘,

Гарантированный срок выработки энергии фотоэлементами’ более 18 лет. При непрерывном нахождении на солнце где-нибудь на эква­торе выходной ток за это время не упадет ниже 85% от паспортного. Т. е. для туристов, можно принять, что батареи «вечные».

Рассмотренные солнечные батареи позволяют заряжать (совместно с электроникой) почти всех мелких потребителей, до ноутбука вклю­чительно, а солнечные батареи 8, 11 и 15 Вт могут заряжать даже автомобильный аккумулятор (можно реально завести машину после 0,5—1 дня зарядки).

Солнечные батареи SunCharger собираются из ламинатов, внутри которых упакованы несколько фотоэлементов, соединенных последо­вательно. Обычно такая сборка содержит 4 или 8 фотоэлементов, каж­дый из которых дает около 1,5 В рабочего напряжения. Поэтому лист из четырех фотоэлементов будет иметь на выходе напряжение 6 В (8 В без нагрузки) или 12 В (16 В без нагрузки).

Сам же единичный фотоэлемент представляет собой прямоуголь­ник стальной фольги размерами приблизительно 180×39 мм, на кото­рый напылены активные слои (Н. Носов http://mobipower. ru/).

На рис. 3.17 приведена выходная характеристика единичного фото­элемента.

Что мы видим в графике на рис. 3.17? Самое главное, видно, что при стандартных условиях освещения (1000 Вт/м2,25 °С и спектре 1.5)

единичный фотоэлемент имеет рабочее напряжение 1,5 В и рабочий ток 300 мА, т. е. максимальную мощ­ность 0,45 Вт.

Это позволяет нам уже & 200 мА

Подпись:

Графики сняты при температуре воздуха 25 °С

Подпись:

Рис. 3,17. Выходные характеристики единичного фотоэлемента

Подпись:

Напряжение

Подпись: image300

по внешнему виду сол­нечной батареи сразу же узнать ее характеристики. Например, смотрим на солнечную батарею, ска­жем, 8 Вт, показанную на рис. 3.18.

Подпись: по внешнему виду сол-нечной батареи сразу же узнать ее характеристики. Например, смотрим на солнечную батарею, скажем, 8 Вт, показанную на рис. 3.18.

Она состоит из двух ламинатов, в каждом из которых по 8 после­довательных фотоэлементов. Поэтому рабочее выходное напряжение такой солнечной батареи будет 1,5 В х 8 шт. = 12 В (или 2 В х 8 шт. = = 16 В если без нагрузки).

А рабочий выходной ток будет 300 мА х 2 панели = 600 мА (или 380 мАх2= 760 мА при коротком замыкании). Реальная выходная мощность 0,45 Вт х 16 фотоэлементов = 7,2 Вт.

D

Примечание.

Все эти цифры получены для стандартных условий освещения, а это, приблизительно, — «лето, Крым, полдень, ясное небо».

Эти фотоэлементы имеют выходную мощность реально выше, чем указано на графике (рис. 3.17). Поэтому солнечная батарея, маркируе­мая как 8 Вт, имеет мощность не 7,2 Вт, а около 7,5 Вт, а батарея на 15 Вт — «честные» 15 Вт. Так что, фирма SunCharger указывает харак­теристики своих солнечных батарей «честно» (в отличие от распростра­ненной практики, когда «путают» рабочие и максимальные характери­стики, в результате чего «рекламная» мощность получается в полтора раза больше реальной).

солнечной батареи 8 Вт

Подпись: солнечной батареи 8 ВтВторое, что мы можем увидеть из графика рис. 3.17: при уменьшении Рис. 3.18. Внешний вид гибкой

освещенности пропорционально
снижается выходной ток, но выходное напряжение при этом остается практически неизменным.

Это подтверждается и на практике, когда на слабом Солнце ток может упасть, например, в 50—100 раз, а напряжение снизится всего на пару вольт. Т. е. мы можем продолжать заряжать свои аккумуля­торы, просто уменьшится скорость их зарядки, но процесс не прекра­тится. Это очень хорошее свойство данных батарей.

Следующий фактор, который часто беспокоит покупателей солнеч­ных батарей — это как быстро они теряют свойства. Это опасение не случайно, многие «китайские» аморфные солнечные батареи могут потерять до трети своей мощности в первые же пару лет эксплуата­ции. Однако, фотоэлементы от «Кванта» практически не меняются со временем. Это прекрасно видно на графике на рис. 3.19.

О недель 10 недель

Время использования при солнечном освещении

Рис. 3.19. Изменение выходной мощности от времени

Подпись: О недель 10 недель Время использования при солнечном освещении Рис. 3.19. Изменение выходной мощности от времени Из графика видно, что в течение первых 10 недель лежания на солнце, происхо­дит стабилизация характери­стик фотоэлементов и в даль­нейшем они практически не меняются. Сам производитель дает гарантию 18 лет на то, что элементы будут работать.

Главный технолог «Кванта», производящего солнечные батареи, рассказывал, что у них на крыше уже 14 лет стоят еще первые модели солнечных батарей на гибких фотоэлементах. Круглогодично. За эти годы их характеристики ухудшились всего на 4%. Так что они еще прослужат лет 30, не меньше (Н: Носов http://mobipower. ru/).

image306Примечание.

Приятным бонусом для туристов, как для людей, использующих солнечные батареи лишь время от времени, является то, что в отсутствии Солнца процесс стабилизации практически не про­исходит, и получается, что в первые несколько лет эксплуатации мощность батареи будет выше номинальной на 5— 75%.

Следующим интересным свойством рассматриваемых солнечных фотоэлементов является то, что их коэффициент преобразования
энергии света в электричество оказывается выше при малой освещен­ности, чем при максимальной.

Замечу, что не стоит пугаться относительно небольших значений КПД фотоэлементов из аморфного кремния — это их общее свой­ство. Это просто приводит к необходимости иметь площадь солнеч­ной батареи большей, чем, если бы использовались фотоэлементы с большим значением КПД. Но на малых мощностях такое увеличение площади не играет большой роли, тем более, что батареи складные.

Интересной и полезной особенностью рассматриваемых солнеч­ных батарей является их нелинейный коэффициент преобразования энергии солнца в электричество, аналог коэффициента полезного действия — КПД. А именно, при снижении освещенности КПД таких фотоэлементов не снижается, а возрастает. Т. е. в реальных условиях эксплуатации, которые могут быть весьма далеки от паспортных, такой фотоэлемент позволяет получить большее количество энергии по сравнению с другими типами (при одинаковой номинальной мощ­ности солнечных батарей, естественно).

Также, не стоит забывать, что в горах и на севере, где в солнечном спектре повышенное количество ультрафиолета, гибкая солнечная батарея выдает еще больше тока, а кристаллическая — ультрафиолет практически использовать не может.

Рекомендуется использовать солнечные батареи в комплекте с электроникой:

♦ с импульсным стабилизатором;

♦ с накопителем на литиевых аккумуляторах «Вампирчик-Литий».

Солнечную батарею 4 Вт рекомендуется использовать для зарядки

сотовых телефонов.

Для КПК, коммуникаторов, фотоаппаратов рекомендуется более мощная батарея на 6 Вт или 8 Вт.

Для нескольких потребителей (КПК, фото и т. д.), а также для ноут­буков, рекомендуется солнечная батарея на 11 Вт, 15 Вт или 24 Вт.

Солнечная батарея 24 Вт имеет более высокое выходное напря­жение, которое равно «стандартному» для 12 В солнечных батарей, а именно 17—18 В (рабочее). Это может быть полезно при зарядке некоторых накопителей, для которых не подходят «низковольтные» батареи 8—15 Вт.

Также она подходит для прямой замены «12 В» кристаллических солнечных батарей.

Размер в сложенном виде у солнечной батареи 24 Вт на 25% меньше, чем у батарей 8—15 Вт.

В завершении рассмотрим краткие характеристики Общие для всех батарей. Складная конструкция. Рабочая тем­пература -30…+ 50 °С. Выходной разъем круглый 5,5 мм / 2,1 мм. Встроенный обратный диод.

Солнечная батарея 4 Вт (SC-4/6). Выходная мощность: 4 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 8 В, рабочее: 6 В. Выходной рабо­чий ток: 0,66 А. Габариты в сложенном состоянии: 200x195x6 мм. Габариты в раскрытом состоянии: 405x195x6 мм. Вес 280 г.

Солнечная батарея 6 Вт (SC-6/6). Выходная мощность: 6 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 8 В, рабочее: 6 В. Выходной рабочий ток: 1 А. Габариты в сложенном состоянии: 200x195x9 мм. Габариты в раскрытом состоянии: 595x195x6 мм. Вес 410 г. ^

Солнечная батарея 6 Вт (SC-6/9). Выходная мощность: 6 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 12 В, рабочее: 9 В. Выходной рабочий ток: 0,65 А. Габариты в сложенном состоянии: 210x270x8 мм. Габариты в раскрытом состоянии: 420x270x4 мм. Вес 410 г.

Солнечная батарея 8 Вт (SC-8/12). Выходная мощность: 8 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 16 В, рабочее: 12 В. Выходной рабочий ток: 0,65 А. Габариты в сложенном состоянии: 210x350x8 мм. Габариты в раскрытом состоянии: 420x350x6 мм. Вес 460 г.

Солнечная батарея 11 Вт (SC-11/12). Выходная мощность: 11 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 16 В, рабочее: 12 В. Выходной рабочий ток: 1 А. Габариты в сложенном состоянии: 210x350x9 мм. Габариты в раскрытом состоянии: 630x350x6 мм. Вес 600 г.

Солнечная батарея 15 Вт (SC-15/12). Выходная мощность: 15 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 16 В, рабочее: 12 В. Выходной рабочий ток: 1,3 А. Габариты в сложенном состоянии: 210x350x14 мм. Габариты в раскрытом состоянии: 850x350x6 мм. Вес 930 г.

Солнечная батарея 24 Вт (SC-24/18). Выходная мощность: 23,5 Вт. Выходное напряжение без нагрузки: 21 В, рабочее: 18 В. Выходной рабочий ток: 1,3 А. Габариты в сложенном состоянии: 28×22,5×3 см. Габариты в раскрытом состоянии: 148x44x4 см. Вес 1,4 кг.