Типы солнечных батарей. Расчет параметров солнечной батареи

Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Гелиоэлектростанции (ГЕЭС) - это солнечные установки, которые используют сконцентрированное солнечное излучение как источник энергии для приведения в действие тепловых агрегатов (паровая, газотурбинная, термоэлектрическая и пр. типы машин).

Солнечные коллекторы (СК) - это основанные на действии солнечной энергии низкотемпературные нагревательные конструкции.

Современные солнечные батареи можно разделить на несколько типов:

1) Маломощные солнечные батареи - их используют для подзарядки мобильных телефонов, КПК и прочих подобных вещей. Они обладают небольшой площадью фотомодулей и весьма дорогостоящи.

2) Солнечные батареи универсального типа - они изготовлены для энергоснабжения потребителя в полевых условиях. Уровни цены и качества варьируют. Этот тип солнечных батарей часто распространен среди туристов.

3) Панели солнечных элементов – это чаще всего комплект фотопластин, которые закреплены на основании. Фактически это заготовка для построения более сложных и практичных для потребителя устройств на основе этих конструкций.

Расчеты параметров солнечных батарей

Можно привести пример расчетов солнечного электрогенератора, необходимого для зарядки аккумуляторных батарей. В процессе зарядки аккумуляторов напряжение на них будет колебаться в пределах 1,4 В. Для электропитания различной аппаратуры в походных условиях, чаще всего применяется напряжение в 12В. Такое напряжение обеспечат 10 никель/кадмиевых аккумуляторов, заключенных в последовательную цепь. Для заряда батареи состоящей из 10таких аккумуляторов, нужно обеспечить напряжение, которое будет равным 14 В (10*1,4=14). При наивысшем КПД солнечной батареи, когда напряжение на одном световом элементе станет 0,45 вольт, напряжение в 14 В может выдать солнечная батарея, которая будет состоять из 31 модуля (14/0,45=31).

Стоит учесть снижение напряжения на светодиоде, которое равно 0,7 В. Отсюда следует, что солнечной батарее необходимо иметь еще два дополнительных элемента. Сумма количества светоэлементов в батарее станет равно 33 (31+2=33). Напряжение свето-ЭДС солнечной батареи состоящей из 33 модулей будет равным 19,8 В. Итак, для заряда аккумулятора напряжением в12 вольт, нужна солнечная батарея с напряжением фото ЭДС практически в 20 вольт. Батарею такого типа можно построить своими силами применяя отдельные фотоэлементы либо цепь из нескольких батарей.

В документации на солнечную батарею указывается напряжение фото ЭДС. Продаются батареи напряжением фото ЭДС равным 12 и 9 вольт. Так что, при оптимальном сопротивлении, напряжение солнечных батареях составит примерно 6,75 В, для 9 В батареи, и соответственно 9 В для 12 В батареи.

Цепь состоящую из двух последовательно подсоединенных солнечных батарей, имеющих напряжение свето-ЭДС в 9 и 12 В можно успешно применять для зарядки 12 В аккумулятора. Превышение суммы напряжения на 1В допустимо. Оно будет покрыто некоторым снижением выходного напряжения солнечного генератора, которое будет по причине неравномерной освещенности световых элементов, из которых состоит батарея. Также, не стоит забывать, о том, что сила тока солнечной батареи не должен быть выше силы зарядного тока аккумуляторной батареи.

Цепь, в составе которой две солнечных батареи напряжением в 9 вольт обеспечит глубокую зарядку аккумулятора. Они осуществят только его подзарядку, на уровень не больше 20-25% от желаемого заряда. Но подключенный к 12 В аккумуляторной батарее солнечный электрогенератор с фото ЭДС в18 В помогает "разгрузить" работу этого аккумулятора. Он поможет сгладить высокие токовые нагрузки и сможет обеспечить по мере возможности подзарядку аккумулятора.