Кладовая солнца

Установленные на крышах загородных домов солнечные батареи, по-своему красивые и привлекательные, напоминают технику будущего из фантастических кинофильмов. Однако будущее рядом, и эти агрегаты удивления уже не вызывают.

Солнечные фотоэлектрические установки делят на несколько типов: автономные, соединенные с сетью и резервные.

Автономная система снабжения дома состоит из следующих компонентов:

• солнечная батарея;
• контроллер заряда аккумулятора;
• аккумулятор;
• инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный.

Для получения электричества от солнца необходим солнечный модуль, состоящий из фотоэлементов. Последние изготавливают из полупроводников, преобразующих солнечный свет в электричество. Процесс образования электричества продолжается, пока солнечный элемент освещается. Чаще всего фотоэлементы делают из кремния.

Самые эффективные – моно- и поликристаллические. У монокристаллов российского производства КПД достигает 15%, у поликристаллов, выпускаемых небольшими сериями, – 12%. У серийных модулей иностранного производства КПД выше. Элементы собирают в различных параметров солнечные модули, закрытые стеклом и оправленные алюминиевой рамой. Большинство панелей площадью 1 кв. метр имеют номинальную мощность около 120 Вт «пик» (пиковый ватт) при освещенности 1000 Вт/кв.м и 25 С (это стандартные условия измерений параметров фотоэлектрических модулей). Такая освещенность соответствует яркому солнечному полдню.

КПД доступных в продаже модулей колеблется в пределах 5–15%. Это значит, что только это количество солнечной энергии переходит в электричество. (За счет использования двухсторонних модулей, получающих энергию, отраженную от поверхности земли, КПД может быть повышен.)

В составе автономных и резервных солнечных установок необходимо применять аккумуляторы, способные работать продолжительное время в циклических режимах заряда/разряда. В настоящий момент наиболее популярны свинцово-кислотные. Широко используются сравнительно недорогие автомобильные, хотя у них есть недостаток: они не любят глубокого разряда и не рассчитаны на равномерный отбор мощности в течение долгого периода (их «призвание» – мощный кратковременный импульс), поэтому в фотоэлектрических системах они служат недолго. Аккумуляторы с жидким электролитом и «намазными» пластинами из-за высокой цены и ограниченного производства пока не нашли широкого применения в России. На данный момент оптимальным выбором являются герметичные аккумуляторы AGM.

Контроллер следит за «наполненностью» свинцово-кислотных аккумуляторов, боящихся как перезаряда, при котором сокращается срок их службы, так и глубокого разряда. Контроллер отключает СБ от аккумулятора, если он полностью зарядился, и отключает нагрузку, если он разрядился до предельно допустимого уровня.

Хорошие образцы обеспечивают три стадии заряда, а также широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока на последней стадии заряда, обеспечивающей заряд аккумулятора на 100%.

Любая накопительная энергосистема требует инвертора. Они бывают двух типов: одни дают чистый «синус», то есть идеальный ток, другие – «модифицированный». Если приборами замерять напряжение у одного и второго, то оба покажут 220 В. Однако инвертор, дающий на выходе модифицированный синус, может не «потянуть» некоторые аппараты. Если для осветительных приборов тип инвертора не важен, то, например, насосы очень «разборчивы»: у них высокие пусковые токи, которые инвертор с неполным синусом не обеспечит и в итоге «спалит» аппарат.