Солнечные панели - электричество и тепло!

Солнце является несравненным источником энергии, из которой нужно максимально извлекать пользу. Гелиосистемы солнечных панелей, представленных сейчас на рынке, позволяют это делать. Их ассортимент довольно широк и способен удовлетворить любого потребителя данного вида продукции. В домашних условиях они применяются для автономного снабжения энергией (горячее водоснабжение, отопление, электроснабжение). Рассмотрим 2 разновидности солнечных панелей: плоские солнечные и вакуумные трубчатые коллекторы.

Плоские солнечные панели


За счет попадания света на двухслойный полупроводник возникает фотонапряжение между слоями, и в замкнутой внешней цепи начинает течь электрический ток, который можно направить в электросеть.

Типы плоских солнечных панелей


Солнечные панели - электричество и тепло!

Первый тип – монокристаллические пластины. Для этих панелей используется кремний с высоким уровнем чистоты и правильной кристаллической структурой. Эти его характеристики напрямую влияют на работоспособность солнечной панели. Монокристаллическую структуру получают путем выращивания кремниевого монокристалла на стержне при плавлении кремния. Полученный монокристалл разрезают в виде тонких пластин (их толщина – до 0,5 мм), после чего их подвергают обработке (обтачивают, шлифуют, наносят защитные покрытия, металлизируют). КПД таких панелей составит 14-17%. Недешевая стоимость панелей связана со сложностью технологии изготовления пластин.

Второй тип – поликристаллические пластины. Технология их изготовления удешевляется за счет отсутствия операции выращивания кристалла. Они менее эффективны, чем монокристаллические пластины, так как в них нет правильного кристаллического строения (КПД не превышает 10-12%).

Третий тип – тонкопленочные пластины. Они состоят из аморфного кремния и изготавливаются с использованием новейшей технологии при производстве солнечных пластин. Аморфный кремний создают следующим образом. Химически активный газ (кремневодород) реагирует с тонкой пленкой кремния. В результате кремний оседает на несущем материале, а сверху его покрывают защитным слоем. Получается аморфная (некристаллическая) структура кремния. Кроме кремния, материалами для изготовления тонкопленочных пластин могут служить сульфид кадмия, медный селенид индия, арсенид галлия, теллурид кадмия. Данная технология является недорогой, к тому же с помощью нее можно создавать большие панели. Но КПД таких панелей невысок, а также поверхности подвергаются деформации.

Для обеспечения наилучшей производительности плоские коллекторы должны быть ориентированы на юг и находиться в зоне наибольшей интенсивности излучения солнца, так как их мощность вырабатывания энергии напрямую зависит от количества солнечного света. Напряжение панели не меняется при любой интенсивности солнечных лучей и не зависит от размеров панелей. Данные факторы влияют на силу тока и вырабатываемую мощность панели. Повысить КПД солнечной пластины можно при помощи линз и зеркал, усиливающих свет солнца, либо с применением механизма, который вращает панель для достижения перпендикулярности падения на нее солнечных лучей. Но при этом возникает необходимость периодически охлаждать солнечную панель. Если сравнивать плоские коллекторы с вакуумными трубчатыми коллекторами, то первые стоят дешевле, но обладают меньшей эффективностью.

Вакуумные коллекторы трубчатого вида


Конструкция вакуумных трубчатых коллекторов состоит из рядов параллельно расположенных прозрачных труб. Специальный слой внутренней трубы поглощает солнечную энергию, препятствуя утечке тепла. В любую погоду и при любой температуре с помощью такого слоя, независимо от перпендикулярности падения солнечных лучей, солнечный свет (также и инфракрасное излучение) преобразуется в тепло. Различают 2 вида вакуумных коллекторов – прямоточный и коллектор со встроенными термотрубками. Коллектор следует монтировать на прочную крышу, так как его масса достигает 40 кг на 1 м?.

Вакуумный коллектор прямоточного типа состоит из внешних труб, в каждой из которых есть абсорбционный слой, и соприкасающейся с ними внутренней трубы, по которой течет теплоноситель. Возникающая тепловая энергия в абсорбере передается теплоносителю, находящемуся во внутренней трубе, которая соединена с общим трубопроводом. Нагретый теплоноситель попадает из коллектора в накопитель, отдавая тепло, а затем обратно возвращается во внутреннюю трубу коллектора. Для снижения тепловых потерь в наружной трубе создается вакуум.

Коллектор со встроенными термотрубками используется при любой температуре воздуха. Конструкция их теплообменника очень напоминает термос: трубки находятся одна в другой, а между ними создан вакуум, благодаря которому снижаются тепловые потери. В каждую из трубок встроена медная пластина с абсорбирующим покрытием, которое активно поглощает солнечную энергию, преобразуя ее в тепловую энергию. Под поглотителем находится тепловая труба, заполненная жидкостью. Эта трубка с помощью гибкого элемента соединена с конденсатором, расположенным в теплообменнике. Такое соединение относится к «сухому» типу соединений. Важной особенностью таких коллекторов является то, что они могут работать при довольно низких температурах (коллекторы со стеклянными трубками – до -30° C, с металлическими трубками – до -45° C). Попадающая на такой коллектор солнечная энергия поглощается им почти полностью.

По материалам сайта https://victronenergy.store/