Главная / Энергосбережение / Что можно запитать от солнечной батареи

Что дают солнечные батареи и можно ли от них запитать бытовые приборы?

1577
2 мая 2017 г.

От солнечных батарей можно запитать любую бытовую аппаратуру, но при условии использования вспомогательных электротехнических средств, в том числе, аккумуляторов и преобразователей.

Спроектированные с применением солнечных батарей (СБ) электросети:

  • обеспечивают экономию электроэнергии от традиционных источников электроснабжения;
  • характеризуются высокой надежностью и минимальными требованиями к обслуживанию;
  • не наносят вреда экологии.

Солнечная батарея и ее технические характеристики

Солнечная батарея и ее технические характеристики

К солнечным батареям относятся все преобразователи части спектра излучения Солнца в ЭДС с определенным соотношением ее силы тока, напряжения и мощности. Независимо от типа СБ, на ее выходе генерируется постоянный электрический сигнал. Генерируемый солнечной батареей ток зависит от сопротивления нагрузки и текущего уровня освещенности активной поверхности СБ. Поэтому непосредственно от солнечной батареи можно запитать простейшее электрооборудование, некритичное к перепадам постоянного напряжения – радиоприемники, светодиодные светильники и т. п.

Следует учитывать, что максимальная мощность от различных типов солнечных батарей выделяется в нагрузку с определенным внутренним активным сопротивлением.

Если имеются СБ с напряжением и силой тока недостаточными для питания электроаппаратуры, то используется их последовательно-параллельное соединение.

  • При последовательном соединении солнечных батарей их напряжения складываются, а максимальный рабочий ток ограничивается элементом с минимальным значением этого параметра.
  • Параллельное соединение СБ приводит к суммированию их токов, характерных для рабочего напряжения при данном сопротивлении нагрузки.

Благодаря полупроводниковой структуре солнечных батарей, при их параллельном соединении между ними отсутствует ток перетекания, характерный для химических источников питания. Такой ток существует даже при отключенной нагрузке и снижает суммарную емкость составной батареи.

Для параллельного соединения солнечных батарей лучше отбирать компоненты с близкими значениями токов в рабочей точке. Наилучшее схематическое решение – формирование параллельных групп с требуемой выходной мощностью из последовательно соединенных СБ с заданным напряжением. Помимо рационального использования солнечных батарей, последовательно-параллельная схема их соединения отличается высокой эксплуатационной надежностью – при выходе нескольких компонентов из строя ее работоспособность не утрачивается (лишь несколько ухудшаются выходные параметры).

Системы энергоснабжения на солнечных батареях

Системы энергоснабжения на солнечных батареях

Как самостоятельные источники питания, СБ используются нечасто. Более эффективно применять их совместно с определенными электротехническими устройствами.

Если требуется ограничение по величине напряжения и тока питания электрооборудования, то между СБ и нагрузкой необходимо включить соответствующий ограничитель. Это обеспечит защиту питаемых устройств от повреждения в результате скачков выходного напряжения батареи при резком увеличении интенсивности освещения ее поверхности.

Для того чтобы обеспечить стабильность электроснабжения от солнечных батарей по времени, используются аккумуляторы. В них накапливается электроэнергия, не расходующаяся в нагрузку. Эта запасенная электроэнергия используется ночью или в пасмурную погоду, благодаря чему достигается бесперебойность и повышается независимость процесса энергоснабжения. К аккумуляторам и нагрузке СБ подключается через зарядно-стабилизирующее устройство, обеспечивающее автоматическую коммутацию источников и потребителей электроснабжения.

А если требуется питать электронную аппаратуру, рассчитанную на переменное высоковольтное напряжение, то солнечная батарея должна подключаться к инвертору. Это электронный преобразователь постоянного напряжения в переменное с увеличением амплитуды.

Все эти дополнительные узлы, повышающие функциональность источников электропитания на солнечных батареях, могут комбинироваться в различных сочетаниях. Для их совместной сбалансированной работы используются микропроцессорные контроллеры, которые позволяют запрограммировать поддержку любых рабочих режимов.

Как запитать от солнечной батареи дом

Как запитать от солнечной батареи дом

Исходя из вышесказанного, наиболее оптимальным набором оборудования для электроснабжения дома за счет энергии солнечного излучения, является комбинация из:

  • солнечных батарей;
  • аккумуляторных батарей;
  • инвертора;
  • контроллера.

Солнечные батареи представляют собой плоские устройства, изготовленные из материалов, способных трансформировать энергию фотонов солнечного света в электроэнергию. Каждая батарея характеризуется:

  1. номинальным напряжением и силой тока на выходе;
  2. площадью активной поверхности;
  3. КПД.

Аккумуляторные батареи являются источниками электротока, способными при снижении внутреннего заряда восполнять его. Для этого используются внешние источники питания (в нашем случае солнечные батареи), подключаемые к аккумулятору через специальное зарядное устройство. Главные характеристики аккумулятора:

  • номинальное выходное напряжение;
  • максимальный ток нагрузки;
  • электрическая емкость.

Инверторы состоят из высокочастотного генератора, умножителя переменного напряжения, выпрямителя, стабилизатора и выходного буферного каскада. Поступающее на вход инвертора постоянное напряжение выпрямляется и питает генератор ВЧ, сигнал с которого поступает на умножитель переменного напряжения. Затем амплитуда переменного напряжения стабилизируется и подается в нагрузку через буферный каскад, обеспечивающий требуемый ток потребления.

Контроллер обеспечивает согласованное функционирование инвертора, солнечных и аккумуляторных батарей. Он может управлять их работой в разных режимах, обеспечивая решение требуемых задач. При наличии на объекте линии централизованного электроснабжения ее выход тоже можно подключить к контроллеру, что позволяет при нехватке мощности солнечных батарей использовать ее недостающую часть из сети. Такая схема обеспечивает максимальную надежность и экономичность системы снабжения объекта электроэнергией.

Подбор всего необходимого оборудования производится как по его способности работать в требуемых условиях, так и по техническим характеристикам. Например, солнечные батареи должны выдерживать температурные и влажностные колебания, ветровые и механические нагрузки, а аккумуляторы – обеспечивать большое количество циклов «заряд-разряд» без снижения емкости и тока нагрузки.

Системы энергоснабжения на солнечных батареях

По входным и выходным электрическим параметрам должна соблюдаться эквивалентность смежных узлов:

  1. напряжение и ток на выходе солнечных и аккумуляторных батарей должны соответствовать требованиям к входным сигналам инвертора;
  2. мощность солнечных батарей должна быть достаточна для полного заряда аккумуляторов;
  3. подключаемые к контроллеру устройства должны иметь эквивалентные технические параметры входов и выходов.
Ваша оценка данной статье:
Также советуем прочитать
Комментарии
нет комментариев
Оставить комментарий
Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Отправить комментарий

Уведомлять меня о новых комментариях к этой статье