1. Сонячна батарея і її технічні характеристики
2. Системи енергопостачання на сонячних батареях
3. Як живити від сонячної батареї будинок

Від сонячних батарей можна живити будь-яку побутову апаратуру, але за умови використання допоміжних електротехнічних засобів, в тому числі, акумуляторів і перетворювачів.

Спроектовані з застосуванням сонячних батарей (СБ) електромережі:

• забезпечують економію електроенергії від традиційних джерел електропостачання;
• характеризуються високою надійністю і мінімальними вимогами до обслуговування;
• не завдають шкоди екології.

Сонячна батарея і її технічні характеристики

До сонячним батареям можна адресувати перетворювачі частини спектру випромінювання Сонця в ЕРС з певним співвідношенням її сили струму, напруги та потужності. Незалежно від типу СБ, на її виході генерується постійний електричний сигнал. Генерується сонячною батареєю ток залежить від опору навантаження і поточного рівня освітленості активної поверхні СБ України. Тому безпосередньо від сонячної батареї можна живити найпростіше електрообладнання, некритичне до перепадів постійної напруги - радіоприймачі, світлодіодні світильники і т. П.

Слід враховувати, що максимальна потужність від різних типів сонячних батарей виділяється в навантаження з певним внутрішнім активним опором.

Якщо є СБ з напругою і силою струму недостатніми для харчування електроапаратури, то використовується їх послідовно-паралельне з'єднання.

• При послідовному з'єднанні сонячних батарей їх напруги складаються, а максимальний робочий струм обмежується елементом з мінімальним значенням цього параметра.
• Паралельне з'єднання СБ призводить до підсумовування їх струмів, характерних для робочої напруги при даному опір навантаження.

Завдяки напівпровідникової структурі сонячних батарей, при їх паралельному з'єднанні між ними відсутній струм перетікання, характерний для хімічних джерел струму. Такий струм існує навіть при відключеному навантаженні і знижує сумарну ємність складовою батареї.

Для паралельного з'єднання сонячних батарей краще відбирати компоненти з близькими значеннями струмів в робочій точці. Найкраще схематичне рішення - формування паралельних груп з необхідною вихідною потужністю з послідовно з'єднаних СБ з заданою напругою. Крім раціонального використання сонячних батарей, послідовно-паралельна схема їх з'єднання відрізняється високою експлуатаційною надійністю - при виході декількох компонентів з ладу її працездатність не втрачається (лише кілька погіршуються вихідні параметри).

Системи енергопостачання на сонячних батареях

Як самостійні джерела живлення, СБ використовуються нечасто. Більш ефективно застосовувати їх спільно з певними електротехнічними пристроями.

Якщо потрібно обмеження по величині напруги і струму живлення електрообладнання, то між СБ і навантаженням необхідно включити відповідний обмежувач. Це забезпечить захист питомих пристроїв від пошкодження в результаті стрибків вихідної напруги батареї при різкому збільшенні інтенсивності освітлення її поверхні.

Для того щоб забезпечити стабільність електропостачання від сонячних батарей за часом, використовуються акумулятори. У них накопичується електроенергія, не розходяться в навантаження. Ця запасена електроенергія використовується вночі або в похмуру погоду, завдяки чому досягається безперебійність і підвищується незалежність процесу енергопостачання. До акумуляторів і навантаженні СБ підключається через зарядно-стабілізуючий пристрій, що забезпечує автоматичну комутацію джерел і споживачів електропостачання.

А якщо потрібно живити електронну апаратуру, розраховану на змінне високовольтна напруга, то сонячна батарея повинна підключатися до инвертору. Це електронний перетворювач постійної напруги в змінну зі збільшенням амплітуди.

Всі ці додаткові вузли, що підвищують функціональність джерел електроживлення на сонячних батареях, можуть комбінуватися в різних поєднаннях. Для їх спільної збалансованої роботи використовуються мікропроцесорні контролери, які дозволяють запрограмувати підтримку будь-яких робочих режимів.

Як живити від сонячної батареї будинок

Виходячи з вищесказаного, найбільш оптимальним набором устаткування для електропостачання будинку за рахунок енергії сонячного випромінювання, є комбінація з:

• сонячних батарей;
• акумуляторних батарей;
• інвертора;
• контролера.

Сонячні батареї являють собою плоскі пристрої, виготовлені з матеріалів, здатних трансформувати енергію фотонів сонячного світла в електроенергію. Кожна батарея характеризується:

1. номінальною напругою і силою струму на виході;
2. площею активної поверхні;
3. ККД.

Акумуляторні батареї є джерелами електроструму, здатними при зниженні внутрішнього заряду заповнювати його. Для цього використовуються зовнішні джерела живлення (в нашому випадку сонячні батареї), що підключаються до акумулятора через спеціальний зарядний пристрій. Головні характеристики акумулятора:

• номінальна вихідна напруга;
• максимальний струм навантаження;
• електрична ємність.

Інвертори складаються з високочастотного генератора, умножителя змінної напруги, випрямляча, стабілізатора і вихідного буферного каскаду. Що поступає на вхід інвертора постійна напруга випрямляється і живить генератор ВЧ, сигнал з якого надходить на умножитель змінної напруги. Потім амплітуда змінної напруги стабілізується і подається в навантаження через буферний каскад, що забезпечує необхідний струм споживання.

Контролер забезпечує узгоджене функціонування інвертора, сонячних і акумуляторних батарей. Він може керувати їх роботою в різних режимах, забезпечуючи рішення необхідних завдань. При наявності на об'єкті лінії централізованого електропостачання її вихід теж можна підключити до контролера, що дозволяє при нестачі потужності сонячних батарей використовувати її відсутню частину з мережі. Така схема забезпечує максимальну надійність і економічність системи постачання об'єкта електроенергією.

Підбір всього необхідного обладнання проводиться як по його здатності працювати в необхідних умовах, так і за технічними характеристиками. Наприклад, сонячні батареї повинні витримувати температурні і вологісні коливання, вітрові та механічні навантаження, а акумулятори - забезпечувати велику кількість циклів «заряд-розряд» без зниження ємності і струму навантаження.

По вхідних і вихідних електричних параметрів повинна дотримуватися еквівалентність суміжних вузлів:

1. напруга і струм на виході сонячних і акумуляторних батарей повинні відповідати вимогам до вхідних сигналів інвертора;
2. потужність сонячних батарей повинна бути достатня для повного заряду акумуляторів;
3. підключаються до контролера пристрої повинні мати еквівалентні технічні параметри входів і виходів.