Как устроены и где используются гибкие солнечные панели?
Сегодня бесплатная электроэнергия становится объектом интереса людей в любой стране на планете Земля. Нефть, газ и другие углеводороды остаются основными источниками энергии, строятся новые АЭС. Но о дешёвой электрической энергии пока остаётся только мечтать. Важным шагом в этом направлении стали альтернативные источники энергии. Если раньше они использовались только в высокотехнологичных сферах (космонавтика и т. п.) преимущественно государством. Теперь ситуация начинает меняться. В частных домах вовсю появляются «ветряки» и солнечные батареи. Специалисты в этой области делают ставку на использование энергии солнца и ветра. В последнее время солнечные батареи внедряются во всё новые области народного хозяйства. Их конструкция постепенно претерпевает некоторые изменения. В частности, появляются гибкие солнечные панели, о которых мы поговорим в этом материале.
Содержание статьи
Устройство гибких солнечных панелей
Преобразование энергии солнца в электрическую люди изучили достаточно давно, но коммерческие образцы солнечных панелей появились на рынке только в последние годы. Ещё несколько десятилетий назад они использовались только в космонавтике или военной сфере. Сейчас выпущено множество устройств, которые функционируют от солнечной энергии. В качестве примера можно привести калькуляторы, аккумулятор для телефона с солнечной панелью, солнечная батарея для зарядки автомобильной АКБ, всевозможные водонагреватели и системы обогрева частных домов.
В общем случае принцип действия солнечных батарей следующий. Лучи солнца нагревают кремниевый полупроводник. В результате электроны перемещаются в определённом направлении. К каждому такому элементу припаивают выводы, собирают их в батарею и получается мобильная электростанция, работающая от солнечной энергии.
Самые первые солнечные батареи были тяжёлыми и крупногабаритными. Кроме того, у них был небольшой КПД. Но постепенно конструкция совершенствовалась, размеры уменьшались, а эффективность росла. Сейчас им уже не требуется максимальный солнечный свет для выработки электричества. Затем появились гибкие солнечные батареи, что стало существенным прорывом в области альтернативных источников энергии.
Гибкая панель – это полупроводниковый слой, который напылён на тонкую подложку. Современные образцы имеют толщину около 1 микрометра. При этом по производительности они примерно соответствуют обычным кристаллическим моделям. Первоначально такие батареи производились на базе аморфного кремния. Затем стали использовать:
- диселениды медь-индий, медь-галлий;
- теллуриды и сульфиды кадмия;
- полимерные соединения.
Чтобы увеличить эффективность гибких панелей производители используют многослойную конструкцию. В таких полупроводниковых модулях происходит отражение света и его преобразование происходит несколько раз. Современные технологии позволяют выпускать достаточно износостойкие и прочные панели, которые имеют малую толщину и все. Такие солнечные батареи можно складывать, сгибать, сворачивать. Естественно, что это нужно делать «без фанатизма». На грубую силу они не рассчитаны, но поход или туристическую поездку переносят без проблем.
Какие характерные особенности имеют гибкие солнечные модули? Можно назвать следующие:
- Есть возможность использования на криволинейной поверхности;
- Вырабатывают электричество даже в облачную погоду. То есть, имеют высокую общую выработку энергии;
- Эффективны в южных широтах;
- Высокий уровень оптического поглощения лучей солнца. То есть, более полное усвоение и переработка солнечной энергии;
- Хорошо работают в составе мощных гелиоустановок. По этой причине первоначально гибкие панели использовали на крупных гелиостанциях.
Стоит отметить и ещё один важный плюс гибких модулей. Они дешевле, чем кристаллические панели. Это положительно сказывается на конечной цене изделий из них. Не обходится и без недостатков. Гибкие батареи при одинаковой площади с кристаллическими моделями имеют в два большую площадь поверхности. А значит, занимают больше места при размещении.
Вернуться к содержанию
Гибридная солнечная панель
Стоит отдельно сказать про такую разновидность солнечных панелей, как гибридные. Это название они получили за то, что умеют вырабатывать сразу два типа энергии, тепло и электричество.
Гибридные солнечные панели, ещё называемые PVT, являются соединением фотоэлектрической батареи и коллектора тепла. Этот симбиоз даёт возможность в 2 раза уменьшить площадь развёртывания системы из теплового коллектора и фотоэлектрических батарей на каком-нибудь здании.
Существенный плюс заключается в том, что гибридная панель имеет возможность отбирать избыточное тепло от фотоэлементов. Это обеспечивает теплоноситель в коллекторе. Именно нагрев фотоэлемента уменьшает эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую. В случае гибридной батареи эта проблема частично решается.
На практике гибридные панели пока не получили широкого распространения. В настоящий момент они успешно используются в роли тепловых насосов, нагрева воды в бассейне, аккумулирования тепла скважины и т. п.
Вернуться к содержанию
Сферы применения гибких солнечных батарей
Гибкие фотоэлементы используются в промышленности и бытовой сфере. Из-за некоторых характеристик есть определённые ограничения на их использование. Довольно часто солнечные батареи с гибкими фотоэлементами применяются при отделке зданий. Их могут установить на крыше, в окнах, полимерных коробах и стеклянных триплексах. Поскольку эти панели имеют небольшой вес, то они востребованы там, вес конструкции критичен. В частности, это электрические самолёты, лодки, автомобили, аэростаты. Для всех этих механизмов гибкие гелиопанели лучше кристаллических моделей.
При этом должно быть достаточно площади, чтобы можно было использовать гибкие панели. Больше всего гибкие такие панели используются на гелиостанциях. Они без проблем функционируют в различных климатических зонах, в том числе, с пасмурной погодой. Гибкие солнечные модули используют в сфере медицины, пожарной службе, кинематографе, полиции, армии, мореплавании и т. п.
Ещё одним популярным направлением является созданием аккумуляторов на основе гелиопанелей. Есть power bank с солнечными фотоэлементами, которые можно брать с собой в поход, и заряжать от них ноутбука, смартфон, планшет, фонарь, навигатор и т. д. Есть даже специальные модули, предназначенные для ношения на рюкзаке. Мощность некоторых портативных моделей достигает 2,5─3 кВт, что позволяет обеспечить функционирование научно-исследовательской лаборатории на выезде.
Естественно, гибкие панели совершенствуются и используются в космической сфере. В частности, в НПП «Квант» ведётся разработка фотопанелей, предназначенных для использования на космической станции. Эти модели создаются на основе аморфного кремния. Они имеют энергоёмкость в 4─5 раз большую, чем у кристаллических батарей. Кроме того, они стоят дешевле и более устойчивы к радиации. Также стоит отметить малый вес, что особенно важно при доставке на орбиту.
Вернуться к содержанию
Преимущества и недостатки гелиопанелей
Плюсы
- Небольшая масса. Очень важно для туристов, а также во всех случаях, когда масса панели критична. Гибкая панель мощность 6 ватт весит около 300 грамм. По этому показателю она выигрывает у кристаллической примерно сто грамм;
- Надёжное функционирование. Их конструкция предусматривает ряд мер по защите панели от влаги и механического воздействия. Часто они оснащаются защитными чехлами. Благодаря небольшому весу гибкие панели легко переносят падение с высоты;
- Эффективная работа. В пересчёте на единицу веса гибкие панели эффективнее кристаллических, но КПД у них меньше.
Минусы
- По площади гибкие солнечные батареи значительно больше кристаллических при одинаковой мощности. Для модуля мощностью 6 ватт эти площади равны 1500 и 900 квадратных миллиметров;
- Выше цена. Хотя цена в какой-то мере обусловлена тем, что это достаточно новый продукт. Каких-то объективных причин, по которым гибкие панели стоят дороже, нет. Высокая цена, скорее всего, обусловлена малым тиражом подобных моделей.
Выбор и покупка
Гибких гелиопанелей на рынке достаточно и многие имеют свои характерные особенности. Чтобы не ошибиться при выборе, нужно обращать внимание на следующие моменты:
- Сила тока. Величина этого показателя зависит от того, что вы собираетесь подключать к панели. К примеру, чтобы зарядить аккумулятор смартфона хватит 0,5─1 ампер;
- Обращайте внимание на КПД. Самый лучший показатель на этот момент около 17 процентов. Если вам предлагают большее значение КПД, будьте уверены, что перед вами подделка. Если такие характеристики нанесены на заводской упаковке, то этот производитель не заслуживает доверия;
- Дополнительные возможности. Есть гелиопанели с присосками, которые позволяют крепить их практически на любую поверхность. Такие пригодятся, если вы хотите установить солнечный модуль на автомобиль. А также есть модели с готовым креплением на рюкзак.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась полезной для вас, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
