Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [58]
Солнечные батареи SunCharger собираются из ламинатов, внутри которых упакованы несколько фотоэлементов, соединенных последовательно. Обычно такая сборка содержит 4 или 8 фотоэлементов, каждый из которых дает около 1,5 В рабочего напряжения. Поэтому лист из четырех фотоэлементов будет иметь на выходе напряжение 6 В (8 В без нагрузки) или 12 В (16 В без нагрузки).
Сам же единичный фотоэлемент представляет собой прямоугольник стальной фольги размерами приблизительно 180x39 мм, на который напылены активные слои (Н. Носов http://mobipower.ru/).
На рис. 3.17 приведена выходная характеристика единичного фотоэлемента.
Рис. 3.17.Выходные характеристики единичного фотоэлемента
Что мы видим в графике на рис. 3.17? Самое главное, видно, что при стандартных условиях освещения (1000 Вт/м>2,25 °C и спектре 1.5) единичный фотоэлемент имеет рабочее напряжение 1,5 В и рабочий ток 300 мА, т. е. максимальную мощность 0,45 Вт.
Это позволяет нам уже по внешнему виду солнечной батареи сразу же узнать ее характеристики. Например, смотрим на солнечную батарею, скажем, 8 Вт, показанную на рис. 3.18.
Рис. 3.18.Внешний вид гибкой освещенности батареи 8 Вт
Она состоит из двух ламинатов, в каждом из которых по 8 последовательных фотоэлементов. Поэтому рабочее выходное напряжение такой солнечной батареи будет 1,5 В х 8 шт. = 12 В (или 2 В х 8 шт. = 16 В если без нагрузки).
А рабочий выходной ток будет 300 мА х 2 панели = 600 мА (или 380 мА х 2= 760 мА при коротком замыкании). Реальная выходная мощность 0,45 Вт х 16 фотоэлементов = 7,2 Вт.
Все эти цифры получены для стандартных условий освещения, а это, приблизительно, — «лето, Крым, полдень, ясное небо».
Эти фотоэлементы имеют выходную мощность реально выше, чем указано на графике (рис. 3.17). Поэтому солнечная батарея, маркируемая как 8 Вт, имеет мощность не 7,2 Вт, а около 7,5 Вт, а батарея на 15 Вт — «честные» 15 Вт. Так что, фирма SunCharger указывает характеристики своих солнечных батарей «честно» (в отличие от распространенной практики, когда «путают» рабочие и максимальные характеристики, в результате чего «рекламная» мощность получается в полтора раза больше реальной).
Второе, что мы можем увидеть из графика рис. 3.17: при уменьшении пропорционально снижается выходной ток, но выходное напряжение при этом остается практически неизменным.
Это подтверждается и на практике, когда на слабом Солнце ток может упасть, например, в 50—100 раз, а напряжение снизится всего на пару вольт. Т. е. мы можем продолжать заряжать свои аккумуляторы, просто уменьшится скорость их зарядки, но процесс не прекратится. Это очень хорошее свойство данных батарей.
Следующий фактор, который часто беспокоит покупателей солнечных батарей — это как быстро они теряют свойства. Это опасение не случайно, многие «китайские» аморфные солнечные батареи могут потерять до трети своей мощности в первые же пару лет эксплуатации. Однако, фотоэлементы от «Кванта» практически не меняются со временем. Это прекрасно видно на графике на рис. 3.19.
Рис. 3.19.Изменение выходной мощности от времени
Из графика видно, что в течение первых 10 недель лежания на солнце, происходит стабилизация характеристик фотоэлементов и в дальнейшем они практически не меняются. Сам производитель дает гарантию 18 лет на то, что элементы будут работать.
Главный технолог «Кванта», производящего солнечные батареи, рассказывал, что у них на крыше уже 14 лет стоят еще первые модели солнечных батарей на гибких фотоэлементах. Круглогодично. За эти годы их характеристики ухудшились всего на 4 %. Так что они еще прослужат лет 30, не меньше (Н: Носов http://mobipower.ru/).
Приятным бонусом для туристов, как для людей, использующих солнечные батареи лишь время от времени, является то, что в отсутствии Солнца процесс стабилизации практически не происходит, и получается, что в первые несколько лет эксплуатации мощность батареи будет выше номинальной на 5—75 %.
Следующим интересным свойством рассматриваемых солнечных фотоэлементов является то, что их коэффициент преобразования энергии света в электричество оказывается выше при малой освещенности, чем при максимальной.
Замечу, что не стоит пугаться относительно небольших значений КПД фотоэлементов из аморфного кремния — это их общее свойство. Это просто приводит к необходимости иметь площадь солнечной батареи большей, чем, если бы использовались фотоэлементы с большим значением КПД. Но на малых мощностях такое увеличение площади не играет большой роли, тем более, что батареи складные.
Интересной и полезной особенностью рассматриваемых солнечных батарей является их нелинейный коэффициент преобразования энергии солнца в электричество, аналог коэффициента полезного действия — КПД. А именно, при снижении освещенности КПД таких фотоэлементов не снижается, а возрастает. Т. е. в реальных условиях эксплуатации, которые могут быть весьма далеки от паспортных, такой фотоэлемент позволяет получить большее количество энергии по сравнению с другими типами (при одинаковой номинальной мощности солнечных батарей, естественно).
Также, не стоит забывать, что в горах и на севере, где в солнечном спектре повышенное количество ультрафиолета, гибкая солнечная батарея выдает еще больше тока, а кристаллическая — ультрафиолет практически использовать не может.
