Преимущества и недостатки солнечных кремниевых батарей

Преимущества и недостатки солнечных кремниевых батарей
Солнечные батареи – это устройство для превращения энергии солнечного света в
электрический ток. Как правило, они состоят из определенного количества фотоэлементов.
Когда речь заходит о чистой энергии и альтернативных способах ее получения, самым
перспективным и одним из самых доступных способов ее получения сегодня есть установка
такой батареи. Уже сейчас, установив накопитель солнечной энергии, можно существенно
сэкономить расходы на электроэнергию. Однако из-за недостаточно большой мощности
такие устройства используются преимущественно в частных домах и на дачах.
Существует несколько типов солнечных кремниевых батарей:
1. В тонкопленочных модулях из аморфного кремния слой полупроводника ложится на
тонкую подкладку из стали или стекла.
2. В основе приборов, которые демонстрируют наибольшую эффективность, –
монокристаллический кремний. Герметичность такой конструкции обеспечивается
технологическим полимером. Кроме его незначительного потемнения солнечные
батареи такого типа в течение всего срока эксплуатации практически не меняют своих
характеристик.
3. Что касается поликристаллического кремния, то срок использования изготовленных
из него приборов приближается к монокристаллическому материалу, а уровень КПД
достигает 15%. Стоимость обоих материалов практически одинаковая, однако
поликристаллический кремний несколько дешевле.
Чтобы узнать, насколько перспективным будет использование солнечных батарей для
обустройства жилых домов или дачных участков, можно проанализировать опыт
европейских стран. Однако даже заграницей в проектах по обустройству домов
фотоэлементами используются плюсы и минусы технологии, о которой мы хотим сегодня
рассказать.
Основные преимущества оборудования для использования солнечной энергии:
1. Действительно большой срок эксплуатации, за счет которого – безупречная
окупаемость. Если разделить стоимость установки фотоэлементов на количество лет,
которые они могут функционировать, экономия получается существенная.
2. Полная независимость энергосистемы. Эта характеристика особенно важна в тех
случаях, когда сложно или практически невозможно подсоединить дом к центральному
электроснабжению: горные области, отдаленные села.
3. Нетребовательность к обслуживанию и высокая энергоэффективность.
Автономная солнечная батарея может производить достаточное количество энергии,
чтобы удовлетворить бытовые потребности.
Цена и мощность солнечных батарей, которые вы можете установить для своего дома,
– взаимозависимы. А на мощность влияет несколько характеристик, одной из которых есть
размер. Самые дешевые панели фотоэлементов – из аморфного кремнию, однако их
показатели недостаточно велики. Самые эффективные монокристаллические батареи
одновременно и самые дорогие. Оптимальный и самый распространенный вариант –
поликристаллические устройства.
Однако здесь стоит заметить, что тонкопленочные солнечные батареи лучше
поглощают тепло даже при незначительной облачности, в то время как для
монокристаллических батарей требуется, чтобы солнечные лучи попадали прямо на них.
Учитывая, что усовершенствование систем для получения чистой энергии продолжается,
понятно, что солнечная батарея имеет и достаточно недостатков.
Проблемы использования солнечных батарей и пути их решения
1. Зависимость от географического расположения объекта. На эффективность
работы фотоэлементов влияет большое количество осадков, в частности, снега. Местный
климат, географическая широта – характеристики, которые определяют потоки солнечной
энергии. В разных местах земного шара количество солнечной энергии, попадающей на
землю, - разное.
Снег, например, может содействовать повышению эффективности батарей, поскольку
количество отражаемого света увеличивается. Однако, это происходит только при условии,
что используются фотоэлементы на основе поликристаллического кремнию. С другой
стороны, если не позаботиться о правильном угле солнечных панелей, придется постоянно
очищать их от снега.
Никель-кадмиевые аккумуляторы негативно реагируют на перепады температур.
Охлаждение аккумулятора более чем до 0 0С приводит к утрате мощности.
2. Необходимость устанавливать дополнительные устройства. Энергия
производится только в течение светового дня, поэтому для эффективного использования
солнечных батарей необходимо позаботиться о средствах превращения и накопления тока.
Посчитайте, сколько электрических приборов необходимо использовать каждый день, чтобы
чувствовать себя комфортно? Для современной бытовой техники нужен переменный ток и
напряжение 220 В. Солнечная же батарея генерирует постоянный ток. Чтобы решить
проблему, достаточно подготовить инвертор для превращения тока.
Принимая во внимание тот факт, что на территории Украины далеко не в каждом
регионе бывает достаточное количество солнечных дней, важен комплексный подход, в
частности, использование тщательно продуманной системы накопления солнечной энергии,
которая состоит из таких приборов:
фотоэлементы;
аккумулятор, который будет накапливать солнечную энергию;
контролер, который позволить управлять зарядкой аккумулятора;
инвертор для превращения тока.
3. Необходимость выделения большой площади для размещения солнечных
батарей. Расчеты подтверждают, что в среднем 1 кв. м панели с фотоэлементами генерирует
не более 120 Вт полезной мощности, которой не будет достаточно даже для работы
обычного компьютера. В среднем, эффективность солнечных батарей колеблется на уровне
14%. Для традиционных источников энергии этот показатель выше. Для того, чтобы
получить соответствующую потребностям мощность, необходимо или увеличить площадь
батареи, или тщательно выбирать материал. К примеру, тонкопленочные варианты дешевле,
однако требуют большей площади, чем кремниевые панели.
4. Высокая стоимость. Решение этой проблемы зависит исключительно от научных
достижений в энергетике и новейших технических разработок. Нужно подождать, пока
изобретут более совершенные материалы, и пока не снизится цена на эти материалы. Тольки
тогда можно будет убедиться в рентабельности использования фотоэлементов для получения
чистой энергии не только для обслуживания отдельных регионов и частных домов, но и в
промышленности.
10.03.2015