Солнечные батареи на базе кремния, как альтернативный источник электрической энергии, проверены временем, они отличаются надежностью и безопасностью, компактностью и относительной доступностью. Срок их нормальной эксплуатации доходит до 30 лет и даже превышает. Хотя, справедливости ради стоит отметить, что кремниевые фотоэлектрические элементы со временем деградируют, это выражается в снижении получаемой при полном освещении мощности примерно на 10% от первоначального номинала за каждые
10 лет активной эксплуатации.
Недолговечнос
ть
То есть если в 2019 году приобреталась новая солнечная панель на 300 Вт, то к 2039 году она будет способна выработать максимум 240 Вт. По этой причине следует вычислять установленную мощность системы с определенным запасом по току. Что касается тонкопленочных элементов, то они временем не проверены, но специалисты утверждают, что скорость деградации в первые же годы у них многократно выше чем у монокристаллических и поликристаллических кремниевых элементов.
При нормальной эксплуатации ни замена элементов, ни какое бы то ни было иное специальное обслуживание монокристаллическим и поликристаллическим солнечным панелям не требуется. Они просты в установке, не содержат движущихся частей, их поверхность обращенная к солнцу всегда имеет защитное механически прочное покрытие.
Работа солнечной панели
Конечно, мощности отдельно взятого фотоэлемента недостаточно для обеспечения питания мощных электроприборов. Чтобы справиться с этой проблемой, их необходимо объединить в электрическую цепь, то есть, создать солнечную батарею, иными словами солнечную панель.
На каркасе солнечной батареи фотоэлементы закреплены так, чтобы не возникало проблем с ремонтом в случае поломки одного из них. Чтобы защитить конструкцию от действия внешних факторов ее закрывают прочным пластиком или закаленным стеклом.
35
Характеристики
Вольт-амперная характеристика
солнечных батарей снимается в лабораторных условиях при производстве и приводится в спецификации. Стандартный
тест проводится при радиации 1000 Вт/кв.м при температуре окружающего воздуха 25°С, как на широте 45°.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ)
Здесь можно видеть крайние точки ВАХ, в которых снимаемая с батареи мощность обращается в ноль. Напряжение холостого хода — Voc - это максимально доступное напряжение на выходе батареи при разомкнутой цепи нагрузки. Ток при коротко замкнутой цепи нагрузки — Isc – это, соответственно, ток при нулевом выходном напряжении.
38
Практически батарея всегда работает в неком оптимальном режиме где-то посередине между этими двумя точками. В оптимальной точке MPP - максимальная мощность нагрузки. Номинальное напряжение для точки максимальной мощности обозначается Vp, а номинальный ток для данной точки — Ip. В этой точке определяется и КПД
солнечной панели.
39
В принципе солнечная батарея способна работать в любой точке ВАХ, однако для получения максимальной эффективности полезно использовать точку наивысшей мощности, поэтому солнечные панели никогда не питают нагрузку напрямую. Для достижения лучшей эффективности, между солнечной батареей и аккумуляторами (инвертором) следует подключить контроллер заряда с технологией MPPT, который всегда будет работать в точке максимума доступной мощности при любой текущей интенсивности солнечного освещения.
40
Резюме по ВАХ
oVoc (напряжениехарактеристикамхолос ого хода) = напряжение, при котором ток равен 0
oIsc (ток короткого замыкания) = ток, при котором напряжение
равно 0 В этих крайних точках ВАХ мощность солнечного модуля равна 0.
На практике, система работает при комбинации тока и напряжения, когда вырабатывается достаточная мощность.
oMPP (точка максимальной мощности)
Соответствующие напряжение и ток обозначаются как:
oVp (номинальное напряжение)
oIp (номинальный ток)
Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнечного модуля
41