Главная / Энергосбережение / Как работают солнечные батареи зимой и в пасмурную погоду?

Работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду?

6282
24 апреля 2017 г.

Солнечные батареи в пасмурную погоду работают далеко не так хорошо, как в солнечную. Вырабатываемое солнечным элементом напряжение зависит от падающего на него светового потока, а именно: напряжение с ростом освещенности возрастает лишь до определенного предела, а дальше уже не растет. Для кремниевого элемента это напряжение составляет 0,6 В, и для повышения напряжения солнечной батареи (панели) элементы соединяют последовательно. Так, для заряда автомобильного аккумулятора номинальным напряжением 12 В необходима батарея из соединенных последовательно 36 элементов с общим напряжением холостого хода 36 х 0,6 = 21,6 (В).

Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению

Запас по напряжению обеспечивает заряд аккумулятора при падении светового потока в пасмурную погоду или заходе солнца за облака и вследствие наличия у солнечного элемента внутреннего сопротивления, снижающего напряжение на выходе при подключении нагрузки, а также для обеспечения зарядки аккумулятора до требуемых 14,4 В. Кроме того, элемент выдает максимальную мощность при нагрузке, обеспечивающей просадку напряжения до 0,47-0,5 В, и при оптимальной нагрузке батарея из 36 элементов выдает напряжение 17-18 В.

Важной характеристикой солнечного элемента, кроме напряжения холостого хода, является ток короткого замыкания. Ток короткого замыкания растет с ростом освещенности, а в пасмурную погоду снижается, что ведет к уменьшению отдаваемой батареей мощности.

Солнечная батарея в пасмурную погоду снижает свою мощность в 15-20 раз, а в облачную в 10-15 раз.

Однако при очень низкой освещенности солнечной батареи ее напряжение падает настолько низко, что становится ниже напряжения аккумулятора. Чтобы исключить разряд аккумулятора через солнечные элементы, в самом простом случае между солнечной батареей и аккумуляторной батареей включают полупроводниковый диод с односторонней проводимостью, пропускающий ток лишь в направлении от солнечной батареи к аккумулятору.

Чем отличаются MPPT-контроллеры от PWM-контроллеров

Чем отличаются MPPT-контроллеры от PWM-контроллеров​Чтобы использовать вырабатываемую солнечной батареей энергию даже в условиях низкой освещенности, лучше использовать современные контроллеры заряда. Используются 2 типа контроллеров – PWM (с широтно-импульсной модуляцией - ШИМ) и MPPT (со слежением за точкой максимальной мощности). PWM-контроллеры более простые и дешевые, при ярком освещении (и высоком напряжении солнечной батареи) мощность батареи снижается (излишнее напряжение попросту недоиспользуется), а вот MPPT-контроллеры в состоянии понизить напряжение солнечной батареи с соответствующим повышением отдаваемого тока и сохранением отдаваемой мощности, поскольку батарея работает наиболее эффективно лишь при оптимальном для данных условий (зависящих от освещенности) сопротивлении нагрузки, а контроллер способен обеспечить условие оптимальности нагрузки. В сравнении с PWM-контроллерами MPPT-контроллеры позволяют взять от батареи при ярком солнце на 30% больше мощности.

Что касается работы солнечной батареи с MPPT-контроллерами в пасмурную погоду, то считается, что ввиду пониженного напряжения батареи преимущества контроллеров этого типа не реализуются, поскольку контроллер дает на выходе ток не больше, чем PWM-контроллер, соответственно нет и добавки в мощности.

Какие солнечные батареи лучше работают в пасмурную погоду

Какие солнечные батареи лучше работают в пасмурную погодуДля работы в условиях преобладающего пасмурного неба очень перспективны солнечные элементы, преобразующие в электрический ток не только ультрафиолетовое, но и инфракрасное излучение Солнца. В массовом порядке такие панели пока не производятся, но за ними будущее.

Наиболее эффективны в пасмурную погоду кремниевые поликристаллические батареи, хорошо поглощающие не только прямое солнечное излучение, но и рассеянный свет, проникающий через облака. Связано это с тем, что в поликристаллических элементах кристаллы кремния ориентированы не упорядоченно, а хаотически, что, с одной стороны, снижает эффективность батареи при прямом падении солнечного излучения, а, с другой, снижает ее незначительно при характерном для пасмурной погоды рассеянном освещении.

Как работают солнечные батареи зимой

Как работают солнечные батареи зимой

Зимой сокращается длительность светового дня, и батарея начинает вырабатывать меньше энергии. Чем южнее, тем менее существенна разница между летней и зимней выработкой энергии. На Дальнем Востоке эффективность батарей снижается зимой всего в 1,5-2 раза, а в Москве и Подмосковье до 8 раз.

Как работают солнечные батареи зимой

Очень важен угол наклона солнечных панелей. Можно менять угол наклона в зависимости от сезона (зимой наклон меньше), либо выставлять некий зависящий от широты местности угол (средний между летним и зимним) на целый год. Зимой оптимальный угол наклона солнечных модулей равен увеличенной на 10-15°, а летом уменьшенной на 10-15° широте места установки. В качестве примера, на широте Москвы 56° зимой угол наклона должен составлять 66-71° (иногда панели в ущерб производительности устанавливают вертикально, чтобы исключить налипание снега).

Налипающий на панели снег зимой представляет особую проблему, его необходимо периодически счищать с панелей. Но иногда снег успевает растаять самостоятельно, поскольку активно работающие панели нагреваются.

А вот снег на окружающих панели участках местности повышает эффективность солнечных батарей, поскольку они начинают улавливать отраженный снегом свет. Особенно повышают в этих условиях свою производительность панели из поликристаллического кремния, улавливающие отраженный и рассеянный свет.

При намерении обустроить домашнюю солнечную электростанцию следует решить следующие вопросы:

  • будут ли солнечные панели эксплуатироваться зимой;
  • будут ли панели устанавливаться неподвижно либо угол их наклона будет изменяться в зависимости от сезона;
  • стоит ли приобретать дорогой MPPT-контроллер, либо можно ограничиться более простым и дешевым PKW-контроллером.

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