Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Суть гибридной солнечной батареи заключается в том, что она работает как солнечная батарея для вырабатывания электричества и как коллектор для нагрева воды. www.solnpanels.com 60 лет прошло с тех пор, как первые солнечные батареи были установлены на внешнюю обшивку американских и советских спутников. С тех пор технологии шагнули далеко вперед. Энергию солнца используют не только для космических объектов, но и для обеспечения электричеством жилых домов. Появилось множество способов улавливать и перерабатывать солнечный свет. В ряду обычных солнечных батарей выделяется гибридная солнечная панель. Кремний (Si) – материал, который использовали еще для создания первых конструкций, перерабатывающих энергию солнечного света. Долгое время существовало три типа таких батарей: Гибридные солнечные панели на основе кремния сочетают аморфный кремний и монокристаллы. Эти панели эффективны в условиях недостаточной освещенности и способны эффективно работать дольше, чем стандартные аморфные устройства. Один из самых эффективных и недорогих способов преобразовывать в электроэнергию свет, который испускает солнце, – использовать перовскит. Этот материал впервые обнаружили в Уральских горах еще в ХХ веке. На него обратили внимание благодаря особой кристаллической решетке, свойственной полупроводникам. Про устройства на основе перовскита уже говорят, что это солнечные батареи нового поколения. Для создания такого аккумулятора нужен тонкий слой проводящего материала и полимерная подложка. В итоге получается гибкая полупрозрачная панель, которую можно использовать не только как стационарную батарею, но и как материал для стекол, например. Она будет не только улавливать свет, но и защищать помещение от перегрева. Единственная причина, по которой гибридная солнечная панель из перовскита еще не завоевала весь мир – более низкая эффективность относительно кремниевых. Но, как показывают некоторые исследования, КПД можно улучшить при помощи правильно подобранного полимера. Например, швейцарские физики представили вещество FDT, недорогой материал, способный улучшать работу перовскитных батарей. Еще одна удачная разработка – сочетание перовскита с кремнием. Используя эту методику, можно получить устройства, эффективно улавливающие и перерабатывающие УФ-лучи. Эти устройства могут быть гибкими и/или полупрозрачными. Значит, их можно использовать не только как стационарные источники энергии, но и для портативной техники, например. Читайте также:Плюсы и минусы перовскитных солнечных элементов В 2012 году выдающиеся физики Нил Гренхам и сэр Ричард Френд предложили новый вариант гибридного аккумулятора. От изобретенных ранее он отличается способностью преобразовывать все спектры УФ-излучения и высоким КПД. Эти аккумуляторы обладают внутренней квантовой эффективностью в 50%. Представленная гибридная солнечная панель состоит из неорганического соединения (PbS, сульфид свинца) и полициклического ароматического углеводорода (пентацен). В этой связке PbS улавливает красную часть спектра, а пентацен – синюю, более насыщенную энергией. Благодаря взаимодействию между слоями на каждый пойманный синий фотон приходится по два электрона. Таким образом, КПД этой новинки в два раза больше, чем у других подобных устройств (обычно на один фотон приходится один электрон). Два минуса изобретения – его сомнительная безвредность для окружающей среды и возможная недолговечность. Пентацен относится к группе соединений, способных провоцировать различные мутации и являющихся мощными канцерогенами. Самый простой способ производства этого углеводорода – из бензола, являющегося производным нефти, запасы которой на нашей планете не бесконечны. Недолговечность объясняется просто: пентацен склонен чрезмерно окисляться под воздействием кислорода в условиях облучения ультрафиолетом. Что, собственно, и будет происходить при эксплуатации такого аккумулятора. Так что практическое использование этой разработки находится под большим вопросом. Наука не стоит на месте, ежедневно радуя человечество новейшими разработками в той или иной области. Так что можно надеяться, что рано или поздно появится достаточно эффективный солнечный аккумулятор, который будет и долговечным, и безвредным для окружающей среды. batteryk.comКак устроены и где используются гибкие солнечные панели? Солнечная панель гибридная
Гибридная солнечная панель или батарея
Гибридная солнечная панель: особенности батарей нового поколения
На основе кремния
На основе перовскита
Из пентацена и сульфида свинца
виды, гибридные и монокристаллические элементы
Особенности солнечной энергии
Тысячи лет люди смотрели на солнце, поклонялись ему как божеству, грелись благодаря ему и любовались закатами, однако никому даже в голову не приходило, что это небесное тело может приносить энергию. До 19-го века о существовании солнечной энергии было неизвестно, пока физики не придумали способ, позволяющий аккумулировать энергию от солнца. Как работает солнечная панель?
К настоящему времени основными способами использования солнечной энергии являются преобразование ее в электрическую и тепловую
Первые попытки использовать энергию солнца были довольно далекими от современного устройства солнечных батарей.
На специальных станциях благодаря гигантским увеличительным стеклам лучи солнца собирались в пучок и направлялись в бак с водой. Жидкость нагревалась, вскипала и превращалась в пар, далее же все работало по принципу паровой турбины. Во время такого подхода терялось очень много энергии.
Спустя некоторое время были изобретены специальные фотоэлементы, которые вступают в реакцию с солнечными лучами и напрямую дают электричество.
Особенности энергии солнца уникальны:
- Она абсолютно бесплатна;
- Энергия солнца бесконечна и стабильна, она доступна всегда;
- Энергию солнца можно получать везде.
Вы не привязаны к станциям, розеткам, месторождениям, ведь солнце есть везде.
Работают ли солнечные панели зимой и в дождь
Некоторые люди имеют неправильное представление о солнечных панелях как таковых. Некоторые полагают, что они работают за счет нагревания, другие уверены, что энергию дает свет. На самом деле реакция происходит из-за лучей. От мощности лучей и угла их попадания зависит, сколько энергии будет аккумулировано панелями.
Таким образом, пасмурная погода – действительно проблема. Тучи скрывают солнце и из-за этого КПД панелей падает. Энергия продолжает вырабатываться, однако слабее, чем при прямых лучах.
Зимой проблема заключается зимой в том, что дни короткие, а не на улице холодно. Прямые солнечные лучи зимой дают то же количество энергии, что и летом, однако из-за коротких дней объем собранной энергии оказывается ниже.
Еще один важный момент – это угол наклона батарей. Как уже было сказано, панели работают не из-за света, иначе им было бы достаточно просто освещения на улице, а именно направленности лучей. Зимой солнце проходит по небу ближе к горизонту, чем летом, поэтому положение батарей в разные времена года следует менять. Количество собранной энергии может быть на 40% ниже просто из-за неправильного угла панелей.
Виды солнечных панелей
В целом батареи для выработки энергии благодаря солнечным лучам делятся на два вида.
Можно выделить два направления – прямое преобразование солнечного излучения в электрический ток, и многократное преобразование солнечной энергии – в тепло, далее в механическую работу, а потом в электричество
А именно:
- Поликристалические. Панели являются наиболее распространенными на сегодняшний день, так как имеют высокое КПД и сравнительно низкую стоимость.
- Монокристалические панели более эффективны, поэтому чаще всего все стараются устанавливать именно эту категорию солнечных батарей.
КПД панелей первого типа составляет около 12-14%, при этом этот параметр сильно падает зимой когда из-за невысокой продолжительности светового дня можно рассчитывать на всего пару процентов эффективности. Вторая категория более эффективна и поэтому ее стоит обсудить отдельно.
Монокристалические солнечные элементы: отличительная особенность
На вид такие панели выглядят как черные батареи, стоимость их чуть выше панелей первой категории, однако КПД также существенно отличается. Нормальный параметр для таких батарей составляет 15%, однако если батарея стоит под правильным углом к солнечным лучам, то может достигаться в активные солнечные дни КПД на уровне 20% и даже выше. Для солнечных панелей это очень много.
Чем больше площадь солнечных батарей, тем больше энергии они вырабатывают.
Таким образом, монокристалические панели дают около киловатта электроэнергии с 8 кв. метров площади, притом как панели из аморфного кремния потребуют площадь в 20 кв. метров для производства аналогичного объема энергии. Другими словами, такие панели дорогие, но экономят свободное место и дают больше энергии, именно поэтому в них вкладывают деньги все чаще.
Что такое гибридная солнечная панель
В Японии не так давно изобрели и начали активно тестировать так называемую гибридную солнечную панель. Это батарея, которая одновременно вырабатывает два типа энергии. Панель работает как солнечная батарея и благодаря аккумулированию солнечных лучей вырабатывает электричество. Однако параллельно этому процессу панель использует еще и тепловую энергию солнца, нагревая воду в трубах. Таким образом, КПД первой задачи составляет 15%, а второй – целых 62%.
Суть гибридной солнечной панели заключается в том, что она работает как солнечная батарея для вырабатывания электричества и как коллектор для нагрева воды
Одна большая солнечная панель способна полностью обеспечивать дом и электричеством, и теплой водой.
Несомненно, за таким гибридными панелями будущее. Однако пока что стоимость таких моделей значительно выше, чем цена традиционных панелей, именно поэтому японцы не спешат выпускать изобретение на рынок, стараясь снизить его стоимость.
Есть ли у солнечных батарей будущее
Не смотря на то, что солнечные панели позволяют вырабатывать чистую энергию, они все еще остаются диковинкой. А все потому, что стоимость панелей все еще высокая для массового внедрения. Кроме того, срок службы панелей составляет всего 30 лет, после чего они требуют замены. С другой стороны, солнечные батареи все же становятся дешевле, их цена с за последние 30 лет упала в 100 раз.
Основная задача на будущее — поиск и максимально эффективное использование возобновляемых источников энергии, а также разработка инновационных методов хранения полученной энергии, позволяющих использовать ее при отсутствии солнечного света или ветра
Солнечная энергетика остается чрезвычайно перспективной, однако требует инвестиций и нередко дотаций государства. По этой причине развивать альтернативную энергетику могут позволить себе пока что только самые богатые страны.
Для сравнения, на производство 1 Мвт/ч энергии в современном мире требуется около 70-80 долларов. На производство такого же объема энергии солнечными панелями потребуется 100-200 долларов, и это не учитывая траты на покупку панелей. Впрочем, в регионах с высокой солнечной активностью панели уже начинают конкурировать с традиционными способами добычи энергии.
Тормозит развитие солнечной энергетики еще и ветряная энергетика. В ветреных регионах стоимость производства энергии может быть в 2 раза ниже традиционных способов, именно поэтому многие сегодня вкладывают как раз в ветряки. Как бы то ни было, возобновляемая чистая энергия солнца все же имеет куда больше перспективы в масштабах частных домовладений, ведь каждый может теоретически установить панели на крыше своего дома, чего явно не скажешь о гигантских ветровых станциях.
Как работают солнечные панели (видео)
Что же, солнечные панели – это батареи, которые умеют фокусировать лучи света и аккумулировать энергию, направляя ее на нужные нам потребности. Солнечные панели работают и летом, и зимой, однако в холодную пору года их КПД крайне низок, так как световой день короткий. Для увеличения эффективности панелей они должны стоять под правильным углом к солнцу. Существует два основных вида панелей – поликристалические и монокристалические. Первые дешевле, но имеют КПД на уровне 12-14%, вторые дороже, зато аккумулируют энергию с эффективностью 15-18%. Солнечные панели являются способом получения чистой возобновляемой энергии, однако все еще не получили повсеместного распространения из-за своей дороговизны.
Добавить комментарий
teploclass.ru
Гибридная Солнечная Панель | Galaxy Space - Addon for GalactiCraft 3 Вики
Гибридная Солнечная Панель
Производство (Земля) - 90 gJ
Получение энергии из света
Работает только при видимости Солнца
"Покрытая золотом гибридная панель, вырабатывает в полтора раза больше энергии, чем Продвинутая панель."
- Внутриигровое описание
Гибридная Солнечная панель - устройство, представляющее из себя улучшенный вариант Продвинутой солнечной панели и используемая для выработки энергии из солнечного света. Когда свет отсутствует (ночь) , панель простаивает в ожидании его появления. На разных планетах/спутниках панель получает определённый процент ускорения окружающей среды. Чем явственнее на планете атмосфера (Земля,Венера), тем меньше панель вырабатывает энергии. Далее приведена таблица с разными данными по ускорению окружающей среды и выработкой Гибридной Солнечной Панелью энергии:
Примечание 1: В разное время суток Гибридная Солнечная Панель вырабатывает разное количество энергии. Однако больше всего энергии вырабатывается в полдень, в соответствии с этим данные о выработке энергии представлены за полдень.
Примечание 2: На обычном поясе астероидов и астероидов пояса Койпера абсолютно всегда одинаково время суток, в соответствии с этим данные о выработке энергии представлены с учётом этого постоянного времени суток. Также следует отметить, что Солнце в астероидных поясах всегда заслонено самими астероидами, это уменьшает производство энергии.
Таблица:
| Меркурий | 20 % | 107 gJ/сек. |
| Венера | -60 % | 35 gJ/сек. |
| Орбитальная станция Венеры | 400 % | 449 gJ/сек. |
| Земля | 0 % | 90 gJ/сек. |
| Луна | 40 % | 125 gJ/сек. |
| Марс | -48.8 % | 44 gJ/сек. |
| Орбитальная станция Марса | 300 % | 357 gJ/сек. |
| Фобос | -20 % | 70 gJ/сек. |
| Деймос | -20 % | 70 gJ/сек. |
| Церера | ??? | ??? |
| Астероиды | -62.7 % | 16 gJ/сек. |
| Ио, Европа, Ганимед, Каллисто | -100 % | Не вырабатывается |
| Энцелад, Титан | -100 % | Не вырабатывается |
ru.galaxy-space.wikia.com
Гибридная кровельная солнечная панель
Изобретение относится к устройству кровельных панелей для крыш зданий и сооружений со встроенными солнечными модулями. Гибридная кровельная солнечная панель, установленная на крыше здания, нормаль к поверхности крыши находится в меридиональной плоскости, содержит корпус и защитное покрытие на рабочей поверхности, выполненное в виде оптической отклоняющей системы из набора призм, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель и приемник излучения в виде полосы, установленной между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, при этом приемник излучения выполнен в виде гибридного когенерационного солнечного фотоэлектрического модуля со вторым защитным покрытием, установленным под углом ≤90° к защитному покрытию гибридной кровельной солнечной панели, второе защитное покрытие и корпус гибридной кровельной солнечной панели образуют герметичную полость, заполненную полисилоксановым гелем, в которой размещен приемник излучения из скоммутированных солнечных элементов, наружная стенка корпуса со стороны герметичной полости содержит каналы, в которых размещены встроенные трубы для прокачки теплоносителя, корпус гибридной кровельной солнечной панели и трубы за пределами корпуса снабжены теплоизоляцией, гибридная кровельная солнечная панель содержит электрические и гидравлические разъемы для соединения с соседними гибридными кровельными солнечными панелями. Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования солнечной энергии в кровельной солнечной панели и снижение стоимости получения электрической энергии и теплоты. 19 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Изобретение относится к устройству кровельных панелей для крыш зданий и сооружений со встроенными солнечными модулями.
Известна кровельная панель с солнечной батареей, включающая несущее основание в виде криволинейной поверхности с размещенной на нем солнечной батареей на базе полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей с электрокабелем токосъема. Солнечная батарея размещена на утопленной относительно верхней поверхности основания на глубину до 20 мм плоской площадке и зашита до верхней поверхности основания герметизирующей отверждающей композицией с уровнем пропускания светового излучения не менее 30% в диапазоне работы солнечной батареи (Пат. РФ №2194827, опубл. 20.12.2002).
Недостатком известной кровельной панели является большой расход полупроводникового материала для фотопреобразователей и низкая мощность солнечной батареи из-за оптических потерь в герметизирующей композиции.
Известна кровельная солнечная панель фирмы "HEDA Solar" (КНР), содержащая встроенные солнечные модули из четырех или восьми скоммутированных кремниевых солнечных элементов размером 156×156 мм или 125×125 мм. Кровельная солнечная панель имеет защитное покрытие из закаленного стекла и электрическую мощность 8-20 Вт, рабочее напряжение 1-2 В в зависимости от количества скоммутированных солнечных элементов (Проспект фирмы "HEDA Solar" www.hedasolar.com).
Недостатком известной кровельной солнечной панели является большой расход солнечного кремния для солнечных элементов и высокая стоимость.
Известен солнечный модуль с концентратором солнечной энергии, установленный на крыше и фасаде здания, содержаний плоское защитное прозрачное ограждение и установленный на защитном прозрачном ограждении в фокусе линейно-фокусирующего цилиндрического концентратора приемник излучения в виде полосы, концентратор выполнен в виде несимметричного отражателя, состоящего из двух разновеликих частей, разделенных плоскостью симметрии, проходящей через вершину и фокальную ось отражателя, причем большая часть отражателя выполнена в виде половины параболоцилиндрического (в дальнейшем - полупараболоцилиндрического) отражателя, а меньшая часть - в виде кругового цилиндрического отражателя с радиусом, равным расстоянию от фокальной оси до вершины полупараболоцилиндрического отражателя, фокальная ось смещена к одной из сторон защитного ограждения, параллельно его основанию, и совпадает с краем полосы приемника излучения.
Недостатком известного солнечного модуля является необходимость установки на крыше под солнечным модулем кровельного покрытия для защиты зданий и сооружений от внешних воздействий, что увеличивает стоимость зданий и сооружений.
Известна кровельная солнечная панель, установленная на крыше здания или сооружения, нормаль к поверхности крыши находится в меридиональной плоскости, содержащая корпус с внутренней полостью с защитным покрытием на рабочей поверхности, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, и приемники из скоммутированных солнечных элементов, в полости корпуса 1 под защитным покрытием установлен составной концентратор, выполненный в виде прозрачной для излучения отклоняющей оптической системы из множества призм с острым углом Ψ между поверхностью входа и выхода лучей и нескольких полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей с параметрическим углом δ, имеющих поверхности входа и выхода лучей, фокальные области всех полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей смещены к нижней или верхней стороне кровельной солнечной панели, а приемники излучения из скоммутированных солнечных элементов установлены параллельно фокальной оси и перпендикулярно плоскости кровельной солнечной панели между фокальной осью и зеркальным покрытием каждого полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, плоскости поверхности входа лучей отклоняющей оптической системы и плоскости поверхности входа лучей полупараболоцилиндрического зеркального отражателя параллельны плоскости защитного покрытия, а угол входа лучей β0, острый угол Ψ и коэффициент преломления n материала отклоняющей оптической системы связаны с параметрическим углом δ полупараболоцилиндрического зеркального отражателя следующим соотношением:
(Пат. РФ №2557272, опубл. 20.07.2015 г.)
Недостатком известной кровельной солнечной панели является необходимость установки дополнительного солнечного модуля для горячего водоснабжения и отопления зданий.
Известен гибридный фотоэлектрический модуль для получения электрической и тепловой энергии, содержащий защитное стеклянное покрытие, соединенные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-5 мм, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором 0,1-0,2 мм с вакуумом 10-3-10-5 мм рт. ст., теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника (пат. РФ №2546332, опубл. 10.04.2015).
Недостатком известного модуля является большой расход солнечных элементов и материалов теплообменника и низкая температура теплоносителя при освещении неконцентрированным солнечным излучением.
Задачей изобретения является создание гибридной кровельной солнечной панели с высоким оптическим КПД и низким расходом полупроводникового материала и низкой стоимостью при производстве электрической и тепловой энергии.
Технический результат заключается в повышении эффективности использования солнечной энергии в кровельной солнечной панели и в снижении стоимости получения электрической энергии и теплоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в гибридной кровельной солнечной панели, установленной на крыше здания, нормаль к поверхности крыши находится в меридиональной плоскости, содержащей корпус и защитное покрытие на рабочей поверхности, выполненное в виде оптической отклоняющей системы из набора призм, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель и приемник излучения в виде полосы, установленной между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, приемник излучения выполнен в виде гибридного когенерационного солнечного фотоэлектрического модуля со вторым защитным покрытием, установленным под углом ≤90° к защитному покрытию гибридной кровельной солнечной панели, второе защитное покрытие и корпус гибридной кровельной солнечной панели образуют герметичную полость, заполненную полисилоксановым гелем, в которой размещен приемник излучения из скоммутированных солнечных элементов, наружная стенка корпуса со стороны герметичной полости содержит каналы, в которых размещены встроенные трубы для прокачки теплоносителя, корпус гибридной кровельной солнечной панели и трубы за пределами корпуса снабжены теплоизоляцией, гибридная кровельная солнечная панель содержит электрические и гидравлические разъемы для соединения с соседними гибридными кровельными солнечными панелями.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели трубы для прокачки теплоносителя выполнены в виде металлопластовых труб для обогреваемых полов с коэффициентом теплопроводности не менее 
.
В другом варианте гибридной кровельной солнечной панели трубы для прокачки теплоносителя выполнены из металла внутри корпуса и из металлопласта за пределами корпуса гибридной кровельной солнечной панели.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели теплоизоляция корпуса и труб для прокачки теплоносителя выполнена жидкой краской типа RE-TERM.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели трубы для прокачки теплоносителя установлены в горизонтальной плоскости по всей ширине крыши и соединены с корпусами всех установленных в одном ряду гибридных кровельных солнечных панелей.
В другом варианте гибридной кровельной солнечной панели трубы для прокачки теплоносителя установлены в вертикальной плоскости и соединены с корпусами всех установленных в одном ряду в вертикальной плоскости гибридных кровельных солнечных панелей.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели корпус кровельной солнечной панели выполнен из теплопроводящей пластмассы.
В другом варианте гибридной кровельной солнечной панели корпус кровельной солнечной панели выполнен из теплопроводящей керамики.
В другом варианте гибридной кровельной солнечной панели корпус кровельной солнечной панели выполнен из теплопроводящей смеси песка и пластмассы.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели внутренняя полость корпуса отформована для размещения защитного покрытия, полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, отклоняющей оптической системы и приемников из скоммутированных солнечных элементов.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель имеют плоские отформованные участки, параллельные фокальной оси, а ширина этих участков в меридиональной плоскости соизмерима или превышает ширину приемника из скоммутированных солнечных элементов.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели зеркальное покрытие полупараболоцилиндрического зеркального отражателя выполнено в виде металлической пленки толщиной 0,1-5 мм, нанесенной на плоские отформованные участки внутренней полости корпуса.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель выполнен из плоских зеркальных фацет, плоскости которых параллельны фокальной оси, а ширина зеркальных фацет в меридиональной плоскости соизмерима или превышает ширину приемника из скоммутированных солнечных элементов.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели боковые стенки внутренней формообразующей полости корпуса для размещения полупараболоцилиндрического зеркального отражателя расположены в меридиональной плоскости и снабжены зеркальным отражающим покрытием.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели внутри корпуса выполнена панель для кабельного соединения приемников из скоммутированных солнечных элементов к коммутационной коробке, которая установлена в полости корпуса между полупараболоцилиндрическим зеркальным отражателем с обратной стороны кровельной солнечной панели и снабжена токопроводящим кабелем для коммутации с другими кровельными солнечными панелями.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели на обратной стороне снаружи корпуса выполнены каналы для прокладки трубы с теплоносителем и токопроводящего кабеля к расположенным рядом кровельным солнечным панелям.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели герметичная полость с приемником излучения расположена на крыше в верхней части корпуса, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности при установке на крыше составляет θ1=ϕ-23,5°, где ϕ - широта местности, а угол между направлением на солнце и горизонтальной поверхностью равен γ1=90°-θ1-β0, где β0 - угол входа лучей.
В другом варианте гибридной кровельной солнечной панели герметичная полость с приемником излучения расположена на крыше в нижней части корпуса, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности при установке на крыше составляет θ2=ϕ+23,5°, где ϕ - широта местности, а угол между направлением на солнце и горизонтальной поверхностью равен γ2=90°-θ2+β0, где β0 - угол входа лучей.
Еще в одном варианте гибридной кровельной солнечной панели в верхней части крыши герметичная полость с приемником излучения расположена в верхней части корпуса, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности составляет θ1=ϕ-23,5°, а в нижней части крыши герметичная полость с приемником излучения расположена в нижней части корпуса, угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности составляет θ2=ϕ+23,5°, где ϕ - широта местности.
В варианте гибридной кровельной солнечной панели в качестве теплоносителя используется жидкость, например вода или антифриз.
В другом варианте гибридной кровельной солнечной панели в качестве теплоносителя используется воздух.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, где на фиг. 1 - общий вид с наружной гибридной кровельной солнечной панели. На фиг. 2 - общий вид с обратной стороны панели, у которой трубы для прокачки теплоносителя установлены в горизонтальной плоскости. На фиг. 3 - продольное сечение гибридной кровельной солнечной панели в меридиональной плоскости. На фиг. 4 - оптическая схема и ход лучей в гибридной кровельной солнечной панели. На фиг. 5 - установка гибридной кровельной солнечной панели на крыше дома для получения максимальной энергии в летнее время. На фиг. 6 - установка гибридной кровельной солнечной панели для получения максимальной энергии в зимнее время. На фиг. 7 - установка гибридной кровельной солнечной панели для получения энергии равномерно в течение года. На фиг. 8 - электрическая и гидравлическая схема соединений гибридной кровельной солнечной панели для электроснабжения и горячего водоснабжения зданий.
Гибридная кровельная солнечная панель на фиг. 1 имеет корпус 1, в котором сформирована герметичная с обратной стороны (фиг. 2, 3) полость 2 для размещения защитного покрытия 3 составного концентратора, состоящего из оптической отклоняющей системы 4 (фиг. 4) и полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5, приемника 6 из скоммутированных солнечных элементов 7, установленных между фокальной осью 8 и вершиной 9 полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5. Второе защитное покрытие 10 из стекла или прозрачного пластика приемника 6 установлено под углом α≤90° к плоскости защитного покрытия 3. Второе защитное покрытие 10 и корпус 1 гибридной кровельной солнечной панели образуют вторую герметичную полость 11, в которой установлен приемник 6 и которая заполнена прозрачным полисилоксановым гелем 12. Боковые стенки 13 и 14 внутренней формообразующей полости 2 корпуса 1 снабжены зеркальными покрытиями 15 и 16. Наружная стенка 17 корпуса 1 со стороны второй герметичной полости 11 содержит каналы 18, в которых размещены встроенные трубы 19 со стенками из металлопласта или металла для прокачки теплоносителя 20. Корпус 1 панели и трубы 19 за пределами корпуса 1 имеют теплоизоляцию 21. Приемник 6 во второй герметичной полости 11 и каналы 18 с трубами 19 для прокачки теплоносителя 20 образуют гибридный фотоэлектрический модуль, а наружная стенка 17 корпуса 1 со стороны второй герметичной полости 11 выполняет функции радиатора для передачи тепла от приемника 6 к теплоносителю 20. Гибридная кровельная солнечная панель содержит электрическую коммутационную коробку 22 и гидравлические разъемы 23 для соединения с соседними гибридными кровельными солнечными панелями. Коммутационная коробка 22 установлена с обратной стороны корпуса 1 и имеет токопроводящий кабель 24 для коммутации с другими кровельными солнечными панелями. Снаружи корпуса 1 на обратной стороне выполнены каналы 25 для прокладки кабеля 24 и каналы 18 для прокладки трубы 19 с теплоносителем 20. Плоскость поверхности входа лучей 25 оптической отклоняющей системы 4 и плоскость поверхности входа лучей 26 полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5 параллельны плоскости защитного покрытия 3.
На фиг. 4 оптическая отклоняющая система 4 выполнена из множества ориентированных в одном направлении призм 27 с острым углом Ψ между поверхностью 25 входа и поверхностью 28 выхода лучей.
На фиг. 4 показан ход лучей в составном концентраторе, состоящем из отклоняющей оптической системы 4 и полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5, где β0 - угол входа лучей на поверхности входа 25 в оптическую отклоняющую систему 4, β1 - угол преломления лучей в поверхности входа 25 внутри оптической отклоняющей системы 4, β2 - угол между лучом и нормалью к поверхности выхода 28 лучей внутри оптической отклоняющей системы 4, β3 - угол выхода лучей на поверхности выхода 28 снаружи отклоняющей оптической системы 4, β4 - угол входа лучей у поверхности входа 26 полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 4.
Углы β0, β1, β2, β3 и β4 являются углами между направлениями лучей и нормалью к соответствующей поверхности. Поскольку поверхности входа 25 и 26 лучей параллельны, угол β0, ответственный за косинусные потери, равен углу β4 между направлением лучей входа в полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель 5 и поверхностью входа 26 полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5 с параметрическим углом δ.
Полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель 5 на фиг. 4 выполнен в виде металлизированной зеркальной пленки 29 толщиной 0,1-5 мм, нанесенной на внутреннюю поверхность полости 2 корпуса 1, которая содержит плоские отформованные участки а на внутренней поверхности полости 2 корпуса 1, параллельные фокальной оси 8. Ширина плоских участков а в меридиональной плоскости соизмерима с шириной d приемника 6 из скоммутированных солнечных элементов 7, что обеспечивает равномерное освещение приемника 6 и отсутствие перегрева локальных участков приемника 6. В варианте конструкции полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель 5 выполнен из полированной алюминиевой фольги.
На фиг. 5 кровельные солнечные панели установлены на южном скате 30 крыши 31 здания 32, герметичная полость 11 с приемником излучения расположена на крыше 31 в верхней части корпуса 1, а угол наклона защитного покрытия 3 кровельной солнечной панели к горизонтальной поверхности 33 при установке на крыше 31 составляет θ1=ϕ-23,5°, где ϕ - ширина местности. При этом нормаль 34 к поверхности защитного покрытия 3 в меридиональной плоскости направлена на положение Солнца в полдень 22 июня в день летнего солнцестояния. Угол между направлением на солнце 35 и горизонтальной поверхностью 33 в любой заданный момент времени равен γ1=90°-ϕ-23,75°-β0=90°-θ1-β0. При такой установке кровельная солнечная панель получает максимальное количество солнечной энергии в летние месяцы. С уменьшением высоты положения Солнца количество поступающей солнечной энергии будет уменьшаться пропорционально cos β0.
На фиг. 6 кровельные солнечные панели установлены на южном скате 30 крыши 31 здания 32 таким образом, чтобы использовать максимальное количество поступающей солнечной энергии в зимнее время. Герметичная полость 11 с приемником 6 расположена в нижней части корпуса 1, а угол наклона защитного покрытия 3 кровельной солнечной панели к горизонтальной поверхности 33 при установке на крыше 31 составляет θ2=ϕ+23,5°. При этом нормаль 34 к поверхности защитного покрытия 3 в меридиональной плоскости направлена на положение Солнца в полдень 22 декабря. Угол между направлением на солнце 36 и горизонтальной поверхностью 33 в любой заданный момент времени равен γ2=90°-ϕ+23,75°+β0=90°-θ2+β0.
На фиг. 7 крыша дома имеет два участка 37 и 38 с разным наклоном к горизонтальной поверхности. В верхней части крыши на участке 37 герметичная полость 11 с приемником 6 расположена в верхней части корпуса 1, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности 33 составляет θ1=ϕ-23,5°. В нижней части крыши на участке 38 герметичная полость 11 с приемником излучения 6 расположена в нижней части корпуса 1 гибридной кровельной солнечной панели, а угол наклона защитного покрытия 3 к горизонтальной поверхности 33 составляет θ2=ϕ+23,5°. Углы между направлением на солнце и горизонтальной поверхностью равны
γ1=90°-θ1-β0,
γ2=90°-θ2+β0.
Такое размещение гибридных кровельных солнечных панелей обеспечивает более равномерное производство электрической энергии и горячей воды в течение года по сравнению с размещением гибридной кровельной солнечной панели на фиг. 5 и 6.
На фиг. 8 металлопластовые трубы 19 установлены горизонтально по всей ширине южного ската крыши 31 в каждом ряду 38 установки гибридных кровельных солнечных панелей. При монтаже гибридных кровельных солнечных панелей на крыше 31 металлопластовые трубы 19 вставляются в каналы 18 с обратной стороны 23 корпуса 1 каждой панели (фиг. 2, 3, 4) и закрепляются в канале 18 специальной крышкой 39 для обеспечения плотного контакта металлопластовой трубы 19 с корпусом 1 панели. Металлопластовые трубы 19 расположенных горизонтально соседних рядов 38 соединены между собой последовательно или параллельно по краям крыши 31. Входной 40 и выходной патрубок 41 от системы труб 19 на крыше 31 соединены с баком-аккумулятором 42 с теплообменником 43 внутри бака-аккумулятора 42, установленным в здании. Для прокачки теплоносителя 20 через панели на выходе теплообменника 43 установлен электрический насос 44, который приводится в действие от гибридных кровельных солнечных панелей. Из бака аккумулятора 42 горячая вода поступает в здание по трубам 46 и 47.
Гибридные кровельные солнечные панели соединены друг с другом через коммутационную коробку 22 кабелем 24 параллельно и последовательно для получения напряжения 12 В - 96 В и с инвертором 45 для включения в электрическую сеть. При необходимости между панелями и инвертором 45 устанавливают аккумуляторную батарею с контроллером заряда (на фиг. 8 не показаны).
Гибридная кровельная солнечная панель работает следующим образом (фиг. 3). Солнечное излучение через защитное покрытие 3 поступает под углом β0 на поверхность входа лучей 25 отклоняющей оптической системы 4 из набора призм 27 с острым углом Ψ с коэффициентом преломления n, входит в призму 27 под углом β1, выходит из призмы 27 под углом β3 и поступает на поверхность входа 26 полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5 под углом β4, отражается от полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5 и поступает на приемник 6 при условии β4≥90°-2δ.
Косинусные потери за счет отклонения потока солнечного излучения от нормали к поверхности входа лучей 25 полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5:
Расчеты по формулам (1)-(7) для δ=26,1° приведены в таблице 1.
Согласно таблице 1 предлагаемая конструкция гибридной кровельной солнечной панели позволяет уменьшить косинусные потери по сравнению с прототипом с 21% (Ψ=0) до 4,8% при Ψ=24°. Эффективный апертурный угол при наличии отклоняющей оптической системы 4 увеличивается с δ до величины 
. Для Ψ=24° β0=17,8°, эффективный апертурный угол солнечного модуля с концентратором увеличивается с 
до 
, что при изменении солнечного склонения на 7,83° в месяц соответствует увеличению продолжительности работы в стационарном режиме с 
месяца до 
месяца.
Коэффициент концентрации солнечного излучения в гибридной кровельной солнечной панели с учетом косинусных потерь равен
Кровельная солнечная панель работает в стационарном режиме без слежения за Солнцем и собирает на приемнике 6 прямую и диффузную солнечную радиацию в пределах апертурного угла δ.
Пример выполнения кровельной солнечной панели
Отклоняющая оптическая система 4 состоит из набора призм 27 с острым углом Ψ=24°. Угол входа лучей β0=17,8°, угол β4=37,8°, апертурный угол δ полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 5 из полированного алюминия δ=26,1°. Приемник 6 имеет размеры 78×624 мм, состоит из четырех кремниевых солнечных элементов 7 размером 78×156 мм, соединенных параллельно. Геометрический коэффициент концентрации к=4,92, косинусные потери 4,8%, оптический КПД 80%, КПД приемника 6 15%. Активная площадь кровельной солнечной панели для использования солнечной энергии равна 0,192 м2. Электрический КПД с учетом оптических потерь 10%. Пиковая электрическая мощность 20 Вт при освещенности 1 кВт/м2 и температуре 25°С. Приемник 6 выполнен с устройством отвода тепла для получения электроэнергии и горячей воды или горячего воздуха. При использовании теплоносителя 20 в виде горячей воды общий КПД составит 40%, тепловая мощность 30 Вт, с температурой воды 65°С. Годовое количество солнечной энергии для Краснодарского края, г. Анапа, поступающее на южный скат 30 крыши 31, установленной под углом 40° к горизонтальной поверхности, составляет 1680 кВт⋅ч/м2. Установленная на крыше гибридная кровельная солнечная панель общей электрической мощностью 1 кВт вырабатывает за год 1680 кВт⋅ч электрической и 5040 кВт⋅ч тепловой энергии в виде горячей воды.
При стоимости полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей 5 20 долл./м2, концентрации 4,92, оптическом КПД 0,8 и электрическом КПД 15% стоимость кровельной солнечной панели составит 30 долл., или 1,5 долл.//Вт, при существующей стоимости 3 долл./Вт, т.е. снизится в 2 раза, при этом стоимости составного концентратора и приемника 6 будут примерно равны и составлять по 50% от стоимости кровельной солнечной панели.
По сравнению с прототипом солнечный модуль с концентратором имеет небольшие косинусные потери, большой срок службы и низкую стоимость.
1. Гибридная кровельная солнечная панель, установленная на крыше здания, нормаль к поверхности крыши находится в меридиональной плоскости, содержащая корпус и защитное покрытие на рабочей поверхности, выполненное в виде оптической отклоняющей системы из набора призм, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель и приемник излучения в виде полосы, установленной между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, отличающаяся тем, что приемник излучения выполнен в виде гибридного когенерационного солнечного фотоэлектрического модуля со вторым защитным покрытием, установленным под углом ≤90° к защитному покрытию гибридной кровельной солнечной панели, второе защитное покрытие и корпус гибридной кровельной солнечной панели образуют герметичную полость, заполненную полисилоксановым гелем, в которой размещен приемник излучения из скоммутированных солнечных элементов, наружная стенка корпуса со стороны герметичной полости содержит каналы, в которых размещены встроенные трубы для прокачки теплоносителя, корпус гибридной кровельной солнечной панели и трубы за пределами корпуса снабжены теплоизоляцией, гибридная кровельная солнечная панель содержит электрические и гидравлические разъемы для соединения с соседними гибридными кровельными солнечными панелями.
2. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что трубы для прокачки теплоносителя выполнены в виде металлопластовых труб для обогреваемых полов с коэффициентом теплопроводности не менее 
.
3. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что трубы для прокачки теплоносителя выполнены из металла внутри корпуса и из металлопласта за пределами корпуса гибридной кровельной солнечной панели.
4. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что теплоизоляция корпуса и труб для прокачки теплоносителя выполнена жидкой краской типа RE-TERM.
5. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что трубы для прокачки теплоносителя установлены в горизонтальной плоскости по всей ширине крыши и соединены с корпусами всех установленных в одном ряду гибридных кровельных солнечных панелей.
6. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что трубы для прокачки теплоносителя установлены в вертикальной плоскости и соединены с корпусами всех установленных в одном ряду в вертикальной плоскости гибридных кровельных солнечных панелей.
7. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что корпус кровельной солнечной панели выполнен из теплопроводящей пластмассы.
8. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что корпус кровельной солнечной панели выполнен из теплопроводящей керамики.
9. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что корпус кровельной солнечной панели выполнен из теплопроводящей смеси песка и пластмассы.
10. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя полость корпуса отформована для размещения защитного покрытия, полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, отклоняющей оптической системы и приемника из скоммутированных солнечных элементов.
11. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель имеет плоские отформованные участки, параллельные фокальной оси, а ширина этих участков в меридиональной плоскости соизмерима или превышает ширину приемника из скоммутированных солнечных элементов.
12. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1 или 11, отличающаяся тем, что зеркальное покрытие полупараболоцилиндрического зеркального отражателя выполнено в виде металлической пленки толщиной 0,1-5 мм, нанесенной на плоские отформованные участки внутренней полости корпуса.
13. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель выполнен из плоских зеркальных фацет, плоскости которых параллельны фокальной оси, а ширина зеркальных фацет в меридиональной плоскости соизмерима или превышает ширину приемника из скоммутированных солнечных элементов.
14. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что боковые стенки внутренней формообразующей полости корпуса для размещения полупараболоцилиндрического зеркального отражателя расположены в меридиональной плоскости и снабжены зеркальным отражающим покрытием.
15. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что внутри корпуса выполнена панель для кабельного соединения приемника из скоммутированных солнечных элементов к коммутационной коробке, которая установлена в полости корпуса между полупараболоцилиндрическим зеркальным отражателем с обратной стороны кровельной солнечной панели и снабжена токопроводящим кабелем для коммутации с другими кровельными солнечными панелями.
16. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что герметичная полость с приемником излучения расположена на крыше в верхней части корпуса, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности при установке на крыше составляет θ1=ϕ-23,5°, где ϕ - широта местности, а угол между направлением на солнце и горизонтальной поверхностью равен γ1=90°-θ1-β0, где β0 - угол входа лучей.
17. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что герметичная полость с приемником излучения расположена на крыше в нижней части корпуса, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности при установке на крыше составляет θ2=ϕ+23,5°, где ϕ - широта местности, а угол между направлением на солнце и горизонтальной поверхностью равен γ2=90°-θ2+β0, где β0 - угол входа лучей.
18. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части крыши герметичная полость с приемником излучения расположена в верхней части корпуса, а угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности составляет θ1=ϕ-23,5°, а в нижней части крыши герметичная полость с приемником излучения расположена в нижней части корпуса, угол наклона защитного покрытия к горизонтальной поверхности составляет θ2=ϕ+23,5°, где ϕ - широта местности.
19. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя используется жидкость, например вода или антифриз.
20. Гибридная кровельная солнечная панель по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя используется воздух.
www.findpatent.ru
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.
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.
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.
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.
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.
Вернуться к содержанию
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.
akbinfo.ru
Какие солнечные панели лучше выбрать для дома – советы. Жми!
Если вы живете в большом доме, владеете крупной промышленностью или просто нуждаетесь в дешевом электричестве, то солнечные панели — идеальный вариант. Это доступное и постоянное электроснабжение, которое работает посредством преобразования мощной энергии солнца в ток.
Полноценная система такого электроснабжения состоит из нескольких элементов:
- солнечная панель;
- контроллеры;
- аккумуляторы;
- другие элементы.
Естественно, что сначала стоит разобраться в разновидностях солнечных панелей, чтобы сделать оптимальный выбор.
Виды солнечных панелей
Солнечные панели на крыше домаСолнечные модули различаются по материалу, из которого они изготавливаются, и технологией производства. Эти факторы и формируют цену на такие модули. Итак, батареи делятся на две группы:
- кремниевые;
- пленочные.
В свою очередь к кремниевым относятся:
- поликристаллические;
- монокристаллические;
- аморфные (в зависимости от особенностей производства могут быть пленочными).
Пленочные делятся на:
- тонкопленочные;
- полимерные;
- с использованием селенида меди — индия.
Для поклонников гаджетов пригодится карманный солнечный модуль. Это идеальный выбор для зарядки портативных устройств со слабым аккумулятором.Наиболее популярными среди потребителей считаются солнечные батареи с кремниевой основой. Это вещество достаточно дешевое, и следовательно, цена на такие панели невысока. А вот производительность выше, чем у других видов панелей.
Монокристаллические панели
Монокристаллическая солнечная панельЯчейки из силикона, которые объединены одна с другой — это монокристаллические солнечные панели. Существует специальный метод Чохральского, который позволяет добыть как можно более чистый без примесей кремний для их производства.
Уже приготовленный монокристалл должен затвердеть, прежде чем его разделят на плоские части толщиной всего лишь 250 мкм. На эти пластины накладывается сетка, состоящая из металлических электродов. Такой метод требует больших затрат, чем производство аморфных или поликристаллических. Зато коэффициент продуктивности подобной разновидности батарей превышает двадцать процентов.
Поликристаллические панели
Поликристаллическая солнечная панельДля того, чтобы получить поликристалл, специалисты кремний плавят и неспеша охлаждают. Цена такого метода ниже из-за малых трат электроэнергии. Но есть значительный изъян, их КПД — в рамках от 12 до 18 процентов, что значительно отличается от монокристаллических солнечных панелей. Эффективность панели падает за счет внутренних областей с зернистыми краями.
Гибридные солнечные панели
Гибридная солнечная панельС развитием прогресса КПД солнечных батарей стабильно растет, но все же не превышает двадцати процентов. Причина этому — лишь частичное использование излучения, которое сквозь них проходит. Специалисты не прекращают попыток найти оптимальный вариант.
Одним из предложенных решений они представили гибридные солнечные батареи. Они используют одновременно тепловое и световое излучение.
Такие панели производятся путем совмещения полимера в пленочном виде и солнечного элемента. Гибридные солнечные панели подходят для использования в монохромных дисплеях и светильниках на светодиодах.
Как правильно выбрать солнечную панель
Для уверенного выбора обратитесь к специалисту, который поможет вам подобрать вариант для конкретно вашей ситуации.
Если ваше пространство не велико, а нужно максимум энергии, в этом случае ищите монокристаллические панели с наибольшей мощностью. Если ограничен ваш бюджет, а установка планируется наземная, то заранее продумайте все возможности.
К примеру, относительно дешевые тонкопленочные батареи нуждаются в дополнительных тратах на кабель, конструкции для опоры и прочее. Можно выбрать поликристаллическую батарею — цена ниже, надежность выше.
Обратите внимание: выбор между поликристаллическими и монокристаллическими батареями мощностью в 250 Вт не существенен, так что берите те, у которых ниже стоимость или решайте по другим факторам.
Установка солнечного коллектора имеет огромный плюс в практическом аспекте. Такая инвестиция будет служить вам долгое время и снижать ваши траты на оплату электроэнергии. Батареи служат источниками постоянной подачи энергии, а ресурсы для них бесконечны.
Как выбрать солнечную панель и как ее проверить, смотрите в данном видео:
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!teplo.guru
