какие солнечные панели лучше для пасмурной погоды
Какие солнечные панели лучше в пасмурную погоду
Популярность солнечных батарей неуклонно растет из года в год. Во многом это обусловлено тем, что они стали доступнее по цене, немалую роль сыграла и реализация программы “зеленого тарифа” в разных странах мира. Это значит, что получаемое электричество от солнечных батарей можно продавать государству по выгодному тарифу.
Солнечные электростанции работают, требуя обслуживания два раза в год, заключающегося в очистке защитной поверхности от загрязнений. Основные условия для монтажа оборудования требуют наличия хорошего освещения и высокой инсоляции светового потока. Но при выборе солнечных панелей следует учитывать и тот факт, будут ли они эксплуатироваться зимой, так как при пасмурной погоде условия для нормальной работы ухудшаются и эффективность падает.
Как работают солнечные батареи при пасмурной погоде
Наивысшей эффективности от них можно добиться в хорошую солнечную погоду при температуре нагрева фотоэлектрических элементов не более 25 градусов. Когда небо затянуто тучами, эффективность работы солнечных батарей значительно снижается, но производительность не прекращается. В самую пасмурную погоду выходная мощность составляет всего 5-20% от максимально возможной. Обусловлено это тем, что тучи закрывают доступ солнечным лучам к панелям, оставляя только рассеянный свет. В таких условиях солнечные электростанции работают без перебоев, но с эффективностью, указанной выше.
Ошибочно мнение, что панели с поворотным механизмом неэффективны в пасмурную погоду. На самом деле, даже при отсутствии солнечных лучей, поворот фотоэлектрических элементов в сторону солнца, скрытого тучами, имеет значение. Это обусловлено тем, что с его стороны даже рассеянный свет имеет более высокую инсоляцию. А потому, для повышения эффективности солнечной электростанции в пасмурную погоду, рекомендуется установка панелей, поворачивающихся вслед за движением солнца. Также существуют другие критерии выбора, рассмотрим их ниже.
Какие панели выбрать
Исходя из вышесказанного, чем выше КПД батарей, тем меньше будет снижаться выходная мощность при понижении активности светового потока. Поэтому для работы в пасмурную погоду не подходят панели с низким уровнем КПД, так как отсутствие солнечных лучей снижает выходную мощность настолько, что их эксплуатация становится нерациональной. К таким панелям относятся аморфные и поликристаллические модели. Поэтому предпочтение следует отдать солнечным батареям на основе кремниевых монокристаллов.
При пасмурной погоде их производительность выше, соответственно, увеличивается рациональность эксплуатации. Они лучше поглощают рассеянный свет, проникающий через облака. Такой эффект достигается за счет того, что монокристаллические фотоэлектрические элементы изготовлены с использованием высокоочищенного кремния. Степень его очистки составляет 99,99 %, в сравнении с поликристаллом.
Новшества и разработки, которые повысят эффективность панелей в будущем
Новинкой в области солнечной энергетики станут панели со слоем графена на защитной поверхности. Особенность такого покрытия заключается в том, что батарея обретает способность получать энергию от попадания капель дождя на ее поверхность. Это частично компенсирует потери энергии от отсутствия солнечных лучей. Также в скором времени ожидается появление на рынке солнечных панелей, способных генерировать электричество не только с ультрафиолетового излучения солнца, но и с инфракрасного. Это позволит одинаково эффективно работать в любое время года, при любом освещении.
Таким образом, учитывая недоступность в настоящий момент панелей, восприимчивых к инфракрасному излучению и со слоем графена, для эксплуатации круглый год рекомендуется купить солнечную панель с кремневыми поликристаллами. Это гарантирует стабильную мощность в солнечные дни и наименьшее ее снижение при отсутствии солнечных лучей.
Ультрафиолетовые солнечные панели 2
Солнечные панели есть двух основных типов: моно- и поликристаллические. Монокристаллические работают чуть лучше поликристаллических за счёт большего КПД, но есть продавцы панелей, которые говорят, что у них «специальные» солнечные панели, разработанные для северных широт и таким панелям не нужно прямое солнечное излучение, т.к. они работают от ультрафиолета (УФ). Работают даже в пасмурную погоду, когда небо свинцового цвета, якобы потому что УФ не задерживается облаками, а свободно проходит сквозь них.
Давайте разбираться так-ли это на самом деле и насколько эффективно солнечные панели работают от ультрафиолетового излучения.
Сначала немного о Солнце
Наше Солнце – это гигантский естественный термоядерный реактор в небе, который непрерывно высвобождает огромное количество энергии. Если сравнивать Солнце с другими “небесными” термоядерными реакторами, то оно затмевает 85% звёзд нашей галактики. 
Насколько оно мощное?
Например, если взять:
и просуммируем всё это за год, это полученное значение приблизительно равно энергии, которую Земля получает от Солнца за 7 секунд! При этом, нужно сказать, что на Землю попадает только 0.00000005% энергии вырабатываемой Солнцем.
Наши глаза способны видеть фотоны только из видимого диапазона, с длинами волн 360 – 720нм. Всё что видим глазами – это видимый свет, если у фотонов не хватает энергии, то это инфракрасные фотоны и наши глаза не способных из увидеть, если слишком много энергии, то это ультрафиолетовые фотоны, наши глаза также не могут их увидеть.
Что от Солнца достигает поверхности Земли
Если посмотреть состав солнечного света достигающего Земли, то 4% от него составляет ультрафиолет, 43% видимый свет и 53% из инфракрасного диапазона. Солнечные панели по большей части работают в видимом диапазоне, также захватывают приблизительно половину инфракрасного диапазона и только самую малую часть ультрафиолетового диапазона.
Почему УФ солнечные батареи – это обман?
Потому что ультрафиолетовое излучение – это малый процент солнечной энергии, поэтому если кто-то попытается вам продать солнечную панель, работающую от УФ-света и УФ-свет это всё что она может “переработать”, то это откровенная ерунда (мягко говоря) по сравнению “обычной” панелью. Если же она каким-то образом работает и как обычная солнечная панель и также использует ультрафиолет, то увеличение генерирующей способности будет не такое большое и составит
5%. В результате, солнечная панель с КПД 20% станет всего-навсего солнечной панелью с КПД 21%.
Поскольку в реальности солнечных панелей, способных хорошо использовать ультрафиолет не существует, даже такое скромное улучшение будет нереалистичным. Хотя, вы можете найти солнечные панели которые более-менее эффективно “перерабатывать” ультрафиолетовое излучение в космосе, но солнечные элементы таких панелей не используются в панелях, которые размещаются на крышах домов.
Солнечный свет в космосе
Свет сам по себе может с трудом выбраться из солнечного ядра. Так, фотону может понадобиться 100 000 лет, чтобы добраться от ядра до поверхности Солнца. А вот уже оттуда фотону требуется 8 минут и 20 секунд чтобы встретиться с чей-то солнечной панелью.
По сравнению с суммарной излучаемой энергией, Солнце производит лишь незначительное количество высокоэнергетического излучения, такого рентгеновское или гамма-излучение. Но для хрупких органических существ ( то бишь людей), даже незначительное количество такого излучения может стать существенным.
Солнечный свет на поверхности Земли
К тому времени, когда солнечное излучение достигнет верхнего слоя земной атмосферы, его интенсивность составит приблизительно 1366Вт/м² (ссылка на данные, спутник). После прохождения через атмосферу интенсивность излучения уменьшится на 18% и составит 1120Вт/м². Только нужно иметь ввиду, что такая интенсивность будет только в полдень, только на экваторе и только в ясный день.
Поскольку условия редко бывают идеальными, Стандартные Тестовые Условия (STC, Standart Test Conditions) для солнечных панелей – это интенсивность излучения 1000Вт/м². Это означает, что есть у вас есть солнечная панель с номинальной мощность 300Вт, то такое количество ватт она выдаст при интенсивности солнечного излучения 1000Вт на квадратный метр.
Но не переживайте с вашей солнечной электростанцией ничего не случится, в ней ничего не сгорит и не взорвётся даже есть интенсивность солнечного света превысит 1000Вт/м². Производители оборудования и проектировщики солнечных электростанций учитывают это. Они также учитывают, что интенсивность солнечного света будет еще выше, если свет будет светить как бы сквозь отверстие в облаках, а солнечные панели будут одновременно подвергаться воздействию как прямых солнечных лучей, так не прямых лучей, рассеянных окружающими облаками.
Солнечный спектр
Диаграмма ниже взята из Википедии. Она показывает какое количество солнечного излучения достигает поверхности Земли. Жёлтая область диаграммы показывает количество солнечного света попадающего в верхнюю границу атмосферы, а красная показывает какое количество достигает земной поверхности.
Источник: Википедия
В полдень, в районе экватора атмосфера задерживаем
18% процентов проходящей через неё солнечной энергии. Однако график выше – это не мгновенный снимок, снятый на экваторе в полдень при идеальных погодных условиях, а репрезентативный снимок солнечного излучения, в целом падающего на Землю. Поэтому из графика видно, что атмосфера поглощает больше, чем только 18% проходящего света. Утром и вечером солнечные лучи должный пройти более толстый слой атмосферы прежде чем достигнут земли, т.к. лучи падают по касательной к Земле. Также более высокие координаты широт имеют аналогичный эффект.
Из УФ области приведённого графика видно, что атмосфера поглощает более половины ультрафиолетового света, в основном благодаря тонкому озоновому слою (O3 в нижнем левом углу графика). Если двигаться правее по графику, то в видимой области спектра атмосфера задерживает более четверти солнечного света, двигаясь дальше по графику увидим, что из инфракрасной области атмосфера “забирает” несколько больших кусков излучения. Такие большие куски, отсутствующие в ИК области, являются результатом того, что газы в атмосфере поглощают специфические полосы энергии солнечного света.
Видимая область спектра
Если мы отдельно рассмотрим только видимую область солнечного спектра, то обнаружим, что эта область состоит из красивой радуги цветов, как видно из картинки ниже.
Видим, что видимый свет состоит из 7 основных цветов, двигаемся справа налево по спектру: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, фиолетовый. Но эти цвета можно разделить на громадное число оттенков и назвать их как душе угодно.
Многие из вас, наверное, знают еще из садика мнемоническое правило для запоминания цветов радуги: Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан.
Спектр солнечного света, поглощаемого солнечной панелью
Ниже показан спектр, который мы любезно взяли с сайта University of NSW, этот спектр похож спектр солнечного излучения достигающего поверхности земли, только отличие в том, что грязно-зелёным цветом указана часть спектр, который может поглощать кремниевый солнечный элемент и переводить его в электричество.
У этого графика есть небольшая неточность, которая заключается в том, что согласно ему
49% поглощаемого солнечного света преобразовывается в электричество. На сегодняшний день максимальная эффективность кремниевых солнечных батарей составляет 23%, что более чем в 2 раза меньше, чем из графика. Поэтому ниже показан немного дополненных график, в котором фиолетовым цветом отметили поглощение, соответствующее КПД современных солнечных панелей. (Примечание: горизонтальный участок спектра в диапазоне 500-1100нм – это исключительно предполагаемый вид спектра).
Как вы можете увидеть из левой области графика солнечных панели могут поглощать и преобразовывать часть ультрафиолетовых лучей и эта часть становится немного больше по мере движения в видимую область. Из графика также отчётливо видно, что солнечные панели значительную часть электричества получается из фотонов видимой области солнечного спектра.
В отличие от УФ-области, в инфракрасной части спектра видим вертикальный провал в поглощении или можно сказать отсечку на длине волны 1100нм. Такая отсечка в поглощении связана с тем, что длина волны света становится больше размеров атома кремния и волны просто проходят на сквозь. Те есть кремний становится прозрачным для длины волны 1100нм и выше.
Многопереходные солнечные элементы
Многопереходные или солнечные элементы из нескольких p-n-переходов – это по сути несколько солнечных элементов объединённых в один, каждая часть из которого ориентирована на поглощение определённой части солнечного спектра. На графике ниже (справа) показан спектр поглощения такого солнечного элемента, разными цветами показы области поглощения, за которые отвечают разные p-n-переходы солнечного элемента. Слева показа структура многопереходного солнечного элемента.
Источник фото: Википедия (https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-junction_solar_cell)
При обычном солнечном свете КПД таких элементов может достигать 35% и более, а при концентрированном солнечном свете – более 45%. Однако, ввиду дороговизны таких солнечных панелей они они не подходят для использования на крышах домов, а вместо этого используются, в основном, на космических аппаратах, а также специализированных солнечных проектах и исследованиях.
Ультрафиолетовых панелей не существует
На сегодняшний день кремниевые солнечные батареи составляют более 97% мирового производства солнечных панелей. Остальная часть – это почти полностью теллуридно-кадмиевые тонкопленочные панели, производимые, например, такими компаниями, как First Solar. Этот тип панелей использует чуть больше инфракрасного излучения, чем кремниевые, но приблизительно в таком же количестве преобразовывают излучение из УФ области.
В настоящее время учёные работают над тем, чтобы увеличить использование УФ области спектра солнечными панелями. Несмотря на этом, все доступные в настоящий момент солнечные панели – это, во-первых панели видимого света, во-вторых, панели инфракрасного света и только самая малая треть – ультрафиолетовые панели. Как мы выяснили, это связано с тем, что на Землю попадает очень мало УФ-излучения, поэтому соотношение вряд ли изменится. Если какой-либо продавец солнечных панелей говорит, что у него есть ультрафиолетовые панели, то здесь одно из двух, либо он просто пытается обмануть вас, либо просто не понимает о чём говорит.
Мощность и эффективность – вот что на самом деле имеет значение при выборе панели
Поскольку ультрафиолет составляет лишь малую часть энергии в солнечном свете, поэтому количество используемого ультрафиолета в солнечной панели не будет сильно влиять на её конечную производительность. При прочих равных, чем больше солнечная батарея поглощает УФ, тем немного больше её выходная мощность и эффективность, и этими цифрами вы можете оперировать если сравниваете различные панели, но нужно ставить во главу угла то, сколько та или иная панель поглощает ультрафиолет.
Работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду
Пост опубликован: 8 ноября, 2019
Солнечная батарея (панель) является наиболее распространенным прибором, используемым для получения бесплатной электрической энергии для бытового и промышленного использования.
А о том, работают ли солнечные батареи зимой и в пасмурную погоду, мы расскажем в настоящей статье нашего проекта.
Солнечная батарея – это техническое устройство, представляющее собой определенное количество фотоэлектрических преобразователей соединенных в единую цепь и служащих для преобразования солнечной энергии в электрическую.
Использование солнечных батарей для электроснабжения жилого дома круглый год — это реально
Как работают солнечные батареи зимой
В силу того, что зимой продолжительность светового дня снижается, то и эффективность работы солнечных батарей в это время года также понижается.
К сведению! В зависимости от места размещения солнечной электростанции и погодных условий, показатель эффективности работы солнечных панелей может понизиться в несколько раз. В числовом выражении это может составить от 20 до 80 % от номинальной мощности.
Низкие температуры не оказывают влияние на производительность подобного оборудования, как считают некоторые пользователи, а вот расположение по отношению к солнцу, выражающееся в угле наклона панелей по отношению к поверхности земли, очень важно в этот период года.
Кроме этого, важным фактором, оказывающим влияние на производительность солнечных батарей зимой, является отсутствие снега на их рабочей поверхности, т.к. при его наличии, работа фотоэлектрических преобразователей невозможна.
Важно! Для обеспечения должной производительности солнечной электростанции необходимо регулировать угол наклона панелей по отношению к солнцу, а также очищать их рабочую поверхность от снега и наледи.
К сведению! Для того, чтобы рассчитать производительность солнечной установки, в зависимости от угла размещения по отношению к солнцу, можно воспользоваться калькулятором типа «PVWatts», размещенном на сайте NREL
Использование солнечных батарей зимой
Используя специальное оборудование, каковым являются трекеры, можно упростить обслуживание солнечных батарей зимой.
Солнечный трекер – это техническое устройство, позволяющее отслеживать расположение солнца на небосоводе и перемещать солнечную панель в оптимальное положение, для наиболее эффективного поглощения солнечных лучей.
При использовании трекеров производительность гелио оборудования возрастает на 40 – 45 %, что особенно важно при его использовании в зимний период.
Использование трекеров хоть и повышает эффективность использования солнечных батарей, но, тем не менее, очищать наружную поверхность оборудования все равно приходиться вручную
Одним из вариантов упрощения обслуживания солнечных панелей зимой, особенно если они смонтированы на крыше дома, является укладка на их наружной поверхности греющего кабеля, который можно приобрести в торговых организациях или через интернет.
Опыт успешного использования такого решения уже имеется, с ним можно ознакомиться пройдя по следующей ссылке: https://pikabu.ru/ (№232 «Подогрев солнечных панелей зимой. Отчет по эксперименту».)
Солнечные батареи в пасмурную погоду
Фотоэлектрические преобразователи, являющиеся основным элементом солнечной батареи, способны вырабатывать электрический ток даже в пасмурную погоду, когда нет прямых солнечных лучей. Однако в такой ситуации производительность солнечного оборудования значительно снижается.
Так при незначительной облачности эффективность работы понизиться на 20 – 40 % от номинальной, а в пасмурную погоду – на 70 – 80 %.
Какие солнечные панели работают лучше в пасмурную погоду
Разные по конструкции солнечные панели по-разному работают при снижении освещенности, что обусловлено пределом чувствительности фотоэлементов входящих в их состав.
К сведению! Панели из аморфного кремния лучше поглощают рассеянный свет, чем монокристаллические аналоги и изготовленные из поликристаллов.
Солнечная батарея в пасмурную погоду хоть и менее эффективна, чем при солнечной погоде, тем не менее она способна обеспечить требуемый заряд аккумуляторов, правда за более продолжительное время
Кроме этого на КПД использования гелио панелей влияет фактура наружной поверхности.
Как работают солнечные батареи в пасмурную погоду
Может показаться странным, но в пасмурную погоду, когда небо затянуто не полностью, присутствуют лишь отдельные облака в просветы между которыми проникают лучи солнца, производительность солнечных батарей может даже увеличиться.
Причиной такого эффекта является то, что фотоэлементы получают свет не только от нашего светила, но и отраженный от облаков. Соответственно количество лучистой энергии увеличивается, и как следствие, увеличивается и КПД гелио устройств.
При правильном расположении солнечных панелей можно добиться получения максимального количества электрической энергии даже в пасмурную погоду и в зимний период
Для снижения влияния облачности на работоспособность солнечных установок, можно применить несколько способов, вот некоторые из них:
В заключение настоящей статьи хочется отметить, что как бы не противились скептики развитию альтернативной энергетики в нашей стране, она тем не менее развивается по всем направлениям.
Солнечные электростанции работают в Крыму и на Алтае, Республике Башкортостан и Хакасии, в Оренбургской, Саратовской и Белгородской области, а также в Хабаровском крае и Волгоградской области. Во всех этих регионах климат различен, но, тем не менее солнечные станции успешно справляются с поставленными перед ними задачами.
Установленная мощность солнечных электростанций в нашей стране составляет более 800 МВт.
О том, сколько станций используется на бытовом уровне информации в настоящее время нет, но количество желающих установить солнечные батареи у себя на даче или в загородном доме постоянно увеличивается.
Какие солнечные панели лучше в пасмурную погоду?
Как влияет пасмурная погода?
Если выработка тока солнечными батареями происходит под действием света, будут панели работать в серые пасмурные дни? Какое влияние оказывает дождливая погода? Сам по себе дождь не мешает батареям вырабатывать электричество. Но при дожде бывает мало света, так как небо затянуто тучами. Потому в такую погоду резко понижается эффективность работы панелей.
Существуют разные виды солнечных панелей. У аморфных или поликристаллических устройств сам по себе коэффициент полезного действия небольшой, а в пасмурную погоду он вообще незаметен. А монокристаллические солнечные панели будут иметь лучшую эффективность. Но если густые тучи заслоняют свет, они тоже не могут нормально действовать.
Это серьёзная причина, которая является помехой для широкого применения солнечной энергетики. Но исследования продолжались. Батареи постепенно совершенствуются, увеличивается их эффективность, уменьшаются площади панелей, найдены различные решения для того, чтобы батареи работали в пасмурную погоду.
Какие панели в пасмурную погоду будут работать лучше?
Есть ли вообще батареи, которые могут работать, когда пасмурно? Сегодня они уже есть и приобрести вы их можете тут https://elektro.in.ua.. Это батареи, покрытые слоем графена, благодаря которому из дождевых капель может вырабатываться дополнительное количество электроэнергии. В дождь мало света, но это компенсируется каплями дождя. Поэтому в дождь КПД падает, ноне очень сильно.
Ещё один способ сделать панели более эффективными – накопить электроэнергии в большем объёме, когда стоят солнечные дни, а потом использовать её, при недостаточном поступлении света. Для этого нужны аккумуляторы с большей ёмкостью и подходящий инвертор.
Похожее
Прозрачные солнечные панели могут стать будущим энергетики
Швейцарцы создали особые солнечные панели
Придуманы солнечные панели, которые вырабатывают энергию даже в дождь
Прорыв технологий: любая поверхность позволит получить солнечную энергию
Популярное
В Праге построили кофейню из строительного мусора