Солнечные батареи. Батареи солнечные промышленныеСолнечные батареи ВикиСолнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя. Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — Солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается в разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий. История[ | код]Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком армянского происхождения Джакомо Луиджи Чамичаном. 25 апреля 1954 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это открытие было произведено тремя сотрудниками компании — Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller), Дэрилом Чапин (Daryl Chapin) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson). Уже через 4 года, 17 марта 1958 года, в США был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Авангард-1». 15 мая 1958 года в СССР также был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Спутник-3». Использование[ | код]Портативная электроника[ | код]Зарядное устройствоДля обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п. Электромобили[ | код]На крыше автомобиля Prius, 2008Для подзарядки электромобилей. Авиация[ | код]Одним из проектов по созданию самолета, использующего исключительно энергию солнца, является Solar Impulse. Энергообеспечение зданий[ | код]Солнечная батарея на крыше домаСолнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов. Новые дома Испании с марта 2007 года оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование[1]. В настоящее время переход на солнечные батареи вызывает много критики среди людей. Это обусловлено повышением цен на электроэнергию, загромождением природного ландшафта. Противники перехода на солнечные батареи критикуют такой переход, так как владельцы домов и земельных участков, на которых установлены солнечные батареи и ветровые электростанции, получают субсидии от государства, а обычные квартиросъемщики — нет. В связи с этим Федеральное министерство экономики Германии разработало законопроект который позволит в ближайшем будущем ввести льготы для арендаторов, проживающих в домах, которые обеспечиваются энергией, поступающей от фотовольтаических установок или блочных тепловых электростанций. Наряду с выплатой субсидий владельцам домов, которые используют альтернативные источники энергии, планируется выплачивать дотации проживающим в этих домах квартиросъемщикам.[2] Энергообеспечение населённых пунктов[ | код]Солнечно-ветровая энергоустановкаДорожное покрытие[ | код]В 2014 году в Нидерландах открылась первая в мире велодорожка из солнечных батарей. В 2016 году министр экологии и энергетики Франции Сеголен Руаяль заявила о планах построить 1000 км автодорог со встроенными ударо- и термостойкими солнечными панелями. Предполагается, что 1 км такой дороги сможет обеспечивать электроэнергетические потребности 5000 людей (без учета отопления)[3] [неавторитетный источник? 805 дней] . В феврале 2017 года в нормандской деревне французским правительством была открыта дорога из солнечных батарей. Километровый участок дороги оборудован 2880 солнечными панелями. Такое дорожное покрытие обеспечит электроэнергией уличные фонари деревни Tourouvre-au-Perche. Панели каждый год будут вырабатывать 280 мегаватт час электроэнергии. Строительство отрезка дороги обошлось в 5 миллионов евро.[4] Использование в космосе[ | код]Солнечная батарея на МКССолнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии. Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз). Использование в медицине[ | код]Южнокорейские ученые разработали подкожную солнечную батарею. Миниатюрный источник энергии может быть вживлен под кожу человека с целью бесперебойного обеспечения работы приборов, имплантированных в тело, например, кардиостимулятора. Такая батарея в 15 раз тоньше волоса и может заряжаться, если даже на кожу наносится солнцезащитное средство[5]. Эффективность фотоэлементов и модулей[ | код]Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт[6] на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D[7][8]). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[9] быть менее 100 Вт/м²[источник не указан 1058 дней]. С помощью распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %[источник не указан 1058 дней]. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях[10][неавторитетный источник? 805 дней]. В 2009 году компания Spectrolab (дочерняя фирма Boeing) продемонстрировала солнечный элемент с эффективностью 41,6 %[11]. В январе 2011 года ожидалось поступление на рынок солнечных элементов этой фирмы с эффективностью 39 %[12]. В 2011 году калифорнийская компания Solar Junction добилась КПД фотоэлемента размером 5,5×5,5 мм в 43,5 %, что на 1,2 % превысило предыдущий рекорд[13]. В 2012 году компания Morgan Solar создала систему Sun Simba из полиметилметакрилата (оргстекла), германия и арсенида галлия, объединив концентратор с панелью, на которой установлен фотоэлемент. КПД системы при неподвижном положении панели составил 26—30 % (в зависимости от времени года и угла, под которым находится Солнце), в два раза превысив практический КПД фотоэлементов на основе кристаллического кремния[14]. В 2013 году компания Sharp создала трёхслойный фотоэлемент размером 4×4 мм на индиево-галлий-арсенидной основе с КПД 44,4 %[15], а группа специалистов из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера, компаний Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра имени Гельмгольца создали фотоэлемент, использующий линзы Френеля с КПД 44,7 %, превзойдя своё собственное достижение в 43,6 % [16][неавторитетный источник? 805 дней]. В 2014 году Институт солнечных энергосистем Фраунгофер создали солнечные батареи, в которых благодаря фокусировке линзой света на очень маленьком фотоэлементе КПД составил 46 %[17][неавторитетный источник? 805 дней][18]. В 2014 году испанские учёные разработали фотоэлектрический элемент из кремния, способный преобразовывать в электричество инфракрасное излучение Солнца[19]. Перспективным направлением является создание фотоэлементов на основе наноантенн, работающих на непосредственном выпрямлении токов, наводимых в антенне малых размеров (порядка 200—300 нм) светом (то есть электромагнитным излучением частоты порядка 500 ТГц). Наноантенны не требуют дорогого сырья для производства и имеют потенциальный КПД до 85 %[20][21]. Также, в 2018 году, с открытием флексо-фотовольтаического эффекта, обнаружена возможность увеличения КПД фотоэлементов[22]., а так же засчёт продления жизни горячих носителей (электронов) теоретический предел их эффективности поднялся с 34 сразу до 66 процентов[23].
Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов[ | код]Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры. Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели. В облачную погоду при отсутствии прямых солнечных лучей крайне неэффективными становятся панели, в которых используются линзы для концентрирования излучения, так как исчезает эффект линзы. Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей. Недостатки солнечной электроэнергетики[ | код]
Cолнечные электростанции подвергаются критике из-за высоких издержек. Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость нелинейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы) перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут сся с задачей охлаждения солнечных батарей[26]. Производство солнечных модулей[ | код]Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество фотоэлементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована[27]. Пятерка крупнейших производителей[ | код]Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2016 году.[28]
См. также[ | код]Примечания[ | код]
Ссылки[ | код]ru.wikibedia.ru Солнечные батареи ВикипедияСолнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя. Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — Солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается в разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий. История[ | код]Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком армянского происхождения Джакомо Луиджи Чамичаном. 25 апреля 1954 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это открытие было произведено тремя сотрудниками компании — Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller), Дэрилом Чапин (Daryl Chapin) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson). Уже через 4 года, 17 марта 1958 года, в США был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Авангард-1». 15 мая 1958 года в СССР также был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Спутник-3». Использование[ | код]Портативная электроника[ | код]Зарядное устройствоДля обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п. Электромобили[ | код]На крыше автомобиля Prius, 2008Для подзарядки электромобилей. Авиация[ | код]Одним из проектов по созданию самолета, использующего исключительно энергию солнца, является Solar Impulse. Энергообеспечение зданий[ | код]ru-wiki.ru Современные солнечные батареи от ja solarСодержание:
С того момента как солнечные батареи плотно вошли в повседневную жизнь, человек стал задумываться не просто о том как приобрести этот уникальный по свои свойствам источник энергии. Человек стал анализировать имеющуюся на современном рынке продукцию известных марок световых панелей. Одним из ярких представителей на сегодняшний день являются солнечные батареи компании ja solar. Как становятся мировыми лидерамиКомпания ja solar довольно известна в альтернативной энергетике. По данным статистики эта организация входит в десятку крупнейших на планете. Главное отличие именно этого производителя в том, что он занимается не только выпуском или сборкой альтернативных панелей, а имеет свои исследовательские центры, в которых не останавливается работа по усовершенствованию уже имеющихся аналогов. На рынке подобной продукции существует множество фирм, которые отлично чувствуют себя, занимаясь исключительно установкой или сборкой комплектов. Компания ja solar постоянно представляет все новые и новые разработки, которые призваны не только увеличить производительность, но и снизить стоимость уже имеющихся аналогов. Одним из таких изобретений стали солнечные альтернативные батареи Solar laptop chargers. Появление переносных источников энергии, которые бы могли помочь при зарядке карманных гаджетов, было неминуемо.Обязательный атрибут современного человекаВ наш век высоких технологий, когда каждый уважающий себя человек имеет в кармане дорогой телефон с множеством функций, вопрос подзарядки такого устройства стоит более чем остро. Практически все сталкивались с проблемой нехватки заряда в аккумуляторе телефона. Как правило, это происходит в тот момент, когда нужно позвонить или что либо сфотографировать.
В городских условиях не проблема найти розетку или запасной аккумулятор. Но как быть с теми, кто находится далеко от цивилизации и не имеет физической возможности подключится к централизованному источнику энергии. В большей степени для этих людей и было создано устройство Solar laptop chargers c емкостью почти 12 000 mah. Эти солнечные батареи laptop выручат любого кому необходимо зарядить переносное устройство. Конечно, смотреть телевизор с таким источником не получится, а вот телефон, фотоаппарат и даже ноутбук вполне могут рассчитывать на помощь переносного источника электрического тока. Читайте также: Тщательно продуманные устройства обречены быть лучшимиПереносные зарядки Solar laptop на 12 000 mah представляют собой обычные солнечные батареи в ударопрочном корпусе со встроенным аккумулятором. В течение светового дня солнечные батареи, получая заряд, накапливают его и с наступлением темноты, если понадобится зарядка именно в это время, устройство без проблем сможет отдать накопленную энергию. Отличительной особенностью переносного устройства laptop компании ja solar является:
Емкость Solar laptop составляет почти 12 000 mAh. Этого значения вполне хватает чтобы заряжать не одно устройство после одного цикла зарядки. В дополнение ко всему устройство оборудовано мощным фонариком. Эту изюминку компании ja по достоинству оценят любители дальних поездок. Вдали от дома, особенно на природе, источник света просто необходим, а если учесть что он работает на альтернативной энергии, то можно утверждать, что он просто незаменим.К тому же? длительность работы от полной зарядки составит 150 часов, что позволит забыть об освещении, так как оно всегда будет под рукой.
Перспективные направления лидирующих компанийНо не только переносные источники снискали славу компании ja solar. Так как фирма вырывается в лидеры, ее исследовательские центры работает на полную мощность. Совсем недавно производитель заявил о создании новых поликристаллических элементов. Тут конечно не 12 000 mAh, размах значительно масштабней. Производство световых панелей затрагивает не только области частного строительства, но и промышленные сектора. Производя огромное количество автономных источников, компания помогает достичь рекордных значений mAh. Самые последние разработки более чем оптимистические. Представители фирмы заявляют, что уже совсем скоро на свет появятся графеновые солнечные батареи, что увеличит верхний предел выработки тока до 60%. При сегодняшних 20% в световой энергетике, скачок КПД сразу на 200% кажется более чем фантастичным, но представители ja solar, настроены уверенно. К тому же, производство непосредственно самих панелей из этого материала позволит создавать источники с высокими показателями без загрязнения окружающей среды. Дело в том, что графен, по сути тот же водород, и если у компании ja solar получится создать подобный образец, то это будет одно из самых экологически чистых предприятий по производству энергии.Читайте также: Долгосрочные обязательства перед планетойПоявление все новых образцов с такими значениями mAh, как у переносного устройства компании ja solar, четко показывает будущее направление человечества в области энергетики. То что еще вчера существовало на страницах фантастических книг, сегодня в полной мере используется современным поколением в виде таких устройств как laptop на 12 000 mah. Наряду с внедрением компактных альтернативных зарядок, многие промышленные предприятия берут курс на использование в своей работе именно световых панелей. Это происходит не только из за экономической выгоды альтернативных источников. Хотя это само по себе уже достаточная причина. Многие промышленные гиганты начинают постепенно задумываться об экологической составляющей, выбирая солнечные батареи в качестве основного источника, что вселяет уверенность в то, что природа нашей планеты все таки не будет безвозвратно загублена ради выгоды отдельных представителей человечества. Подписаться на рассылку Подписатьсяekobatarei.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
