На солнечных батареях – виды, устройство, принцип работы, расчет количества

Содержание

Солнечные батареи для дома: виды, устройство, технические характеристики

При постоянно растущих ценах на электроэнергию поневоле начнешь задумываться об использовании природных источников для электроснабжения. Одна из таких возможностей — солнечные батареи для дома или дачи. При желании они могут обеспечить полностью все потребности даже большого дома.

Устройство системы электропитания от солнечных батарей

Содержание статьи

Преобразовывать энергию солнца в электричество – эта идея длительное время не давала спать ученым. С открытием свойств полупроводников это стало возможным. В солнечных батареях используются кремниевые кристаллы. При попадании на них солнечного света в них образуется направленное движение электронов, которое называется электрическим током. При соединении достаточного количества таких кристаллов получаем вполне приличные по величине токи: одна панель площадью чуть больше метра (1,3-1,4 м2 при достаточном уровне освещенности может выдать до 270 Вт (напряжение 24 В).

Электрические солнечные батареи для дома открывают много возможностей

Так как освещенность меняется в зависимости от погоды, времени суток, напрямую подключать устройства к солнечным батареям не получается. Нужна целая система. Кроме солнечных панелей требуется:

  • Аккумулятор. На протяжении светового дня под воздействием солнечных лучей солнечные батареи вырабатывают электрический ток для дома, дачи. Он не всегда используется в полном объеме, его излишки накапливаются в аккумуляторе. Накопленная энергия расходуется ненастную погоду.
  • Контролер. Не обязательная часть, но желательная (при достаточном количестве средств). Отслеживает уровень заряда аккумулятора, не допуская его чрезмерного разряда или превышения уровня максимального заряда. Оба этих состояния губительны для аккумулятора, так что наличие контролера продлевает срок эксплуатации аккумулятора. Также контролер обеспечивает оптимальный режим работы солнечных панелей.
  • Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). Не все устройства рассчитаны на постоянный ток. Многие работают от переменного напряжения в 220 вольт. Преобразователь дает возможность получить напряжение 220-230 В.

Солнечные батареи для дома — только часть системы

Установив солнечные батареи для дома или дачи, можно стать совершенно независимым от официального поставщика. Но для этого надо иметь большое количество батарей, некоторое количество аккумуляторов. Комплект, который вырабатывает 1,5 кВт  а сутки стоит около 1000$. Этого достаточно для обеспечения потребностей дачи или части электрооборудования в доме. Комплект солнечных батарей для производства 4 кВт в сутки стоит порядка 2200$, на 9 кВт в сутки — 6200$. Так как солнечные батареи для дома — модульная система, можно купить установку, которая будет обеспечивать часть потребностей, постепенно увеличивая ее производительность.

Виды солнечных батарей

С ростом цен на энергоносители идея использования энергии солнца для получения электроэнергии становится все более популярной. Тем более, что с развитием технологий солнечные преобразователи становятся эффективнее и, одновременно, дешевле. Так что, при желании, можно свои нужды обеспечить установив солнечные батареи. Но они бывают разных типов. Давайте разбираться.

Сама солнечная батарея — некоторое количество фотоэлементов, которые расположены в общем корпусе, защищенные прозрачной лицевой панелью.  Для бытового использования фотоэлементы производят на основе кремния, так как он относительно недорог, и элементы на его основе имеют неплохой КПД (порядка 20-24%). На основе кремниевых кристаллов изготавливают монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные (гибкие) фотоэлементы. Некоторое количество этих фотоэлементов электрически соединены между собой (последовательно и/или параллельно) и выведены на клеммы, расположенные на  корпусе.

Солнечная панель для дома состоит из некоторого количества фтоэлементов

Фотоэлементы установлены в закрытом корпусе. Корпус солнечной батареи делают из анодированного алюминия. Он легкий, не подвержен коррозии. Лицевую панель делают из прочного стекла, которое должно выдерживать снего-ветровые нагрузки. К тому же оно должно обладать определенными оптическими свойствами — иметь максимальную прозрачность, чтобы пропускать как можно больше лучей. Вообще, из-за отражения теряется значительное количество энергии, так что требования к качеству стекла высокие и еще оно покрывается антибликовым составом.

Виды фотоэлементов для солнечных батарей

Солнечные батареи для дома делают на основе кремневых элементов трех типов;

  • Монокристаллические. Каждый фотоэлемент — один кристалл кремния. Монокристаллические фотоэлементы имеют неплохой КПД (порядка 24,7%), но и стоимость их несколько выше. Отличить можно, во-первых, по однородному насыщенному синему цвету, во-вторых, по скругленным краям фотоэлемента.

    Виды кремниевых фотоэлементов для солнечных батарей

  • Поликристаллические. Несколько небольших кремниевых кристаллов объединены в один фотоэлемент. Они имеют неоднородную структуру, из-за чего хуже поглощают солнечный свет. Это отражается на КПД (20,3%). Фактически это означает, что солнечная панель той же мощности будет занимать примерно на 20% больше площади.
  • Тонкопленочные. Представляют собой слой полупроводника, напыленный на гибкую подложку. За счет своей гибкости могут монтироваться на криволинейные поверхности. Но имеют невысокую производительность (порядка 10,4%), так что занимают большие площади (как минимум, в 2 раза больше, чем поликристаллические).

Если у вас скатная крыша и фасад развернут на юг или восток, слишком сильно думать о занимаемой площади не имеет смысла. Вполне могут устроить поликристаллические модули. При равном количестве производимой энергии они стоят немного дешевле.

Как правильно выбрать систему солнечных батарей для дома

Есть распространенные заблуждения, которые заставляют вас тратить лишние деньги на приобретение чересчур дорогого оборудования. Ниже приведем рекомендации того, как правильно выстроить систему электропитания от солнечных батарей и не потратить лишних денег.

Солнечные электростанции для дома могут быть не такими дорогими, если подходить к вопросу взвешенно

Что надо купить

Далеко не все компоненты солнечной электростанции жизненно необходимы для работы. Без некоторых частей вполне можно обойтись. Они служат для повышения надежности, но без них система работоспособна. Первое, что стоит запомнить — приобретайте солнечные батареи в конце зимы, начале весны. Во-первых, погода в это время отличная, много солнечных дней, снег отражает солнце, увеличивая общую освещенность. Во-вторых, в это время традиционно объявляют скидки. Далее советы такие:

  • Приобретайте солнечные батареи для дома с выходным напряжением 12 В. Именно от такого напряжения работает большая часть бытовой и строительной техники, светодиодные светильники и т.д. Техники, работающей от 24 или 48 вольт намного меньше. Можете посмотреть паспорта или воспользуйтесь поиском.
  • Не используйте для освещения лампы накаливания. Они потребляют слишком много электроэнергии, да и работают от 220 в. Замените их на светодиодные. Для них постоянный ток в 12 В — это то, что надо.

    «Полная» система электропитания от солнечных батарей выглядит так

  • Не старайтесь сразу купить систему большой мощности чтобы покрыть все возможные потребности. Для начала купите пару модулей без преобразователя/инвертора, подключите к ним ту технику, которая работает от постоянного напряжения. Если вас устроит система, позднее можно нарастить мощность, докупить инвертор и подключить технику, которая работает от 220-230 В. И учтите, что инвертор, даже при выключенной нагрузке, потребляет электроэнергию (потери на преобразовании примерно 30%). То есть ночью, когда все выключено, он просто расходует заряд АКБ. Причем выдает он далеко не идеальную синусоиду. В общем, все что может работать от постоянного напряжения, запитываем от аккумуляторов напрямую.

Если воспользоваться только этими советами, и подключить только технику, которая работает от постоянного напряжения, система солнечных батарей для дома обойдется в гораздо более скромную сумму чем самый дешевый комплект. Но это еще не все. Можно еще часть оборудования оставить «на потом» или вообще обойтись без него.

Без чего можно обойтись

Стоимость комплекта солнечных батарей на 1 кВт в сутки — более тысячи долларов. Немалые вложения. Поневоле задумаешься, а стоит ли оно того и каков же будет срок окупаемости. При нынешних тарифах ждать пока отобьются свои деньги придется не один год. Но можно затраты уменьшить. Не за счет качества, но за счет незначительного снижения комфортности эксплуатации системы и за счет разумного подхода к подбору ее компонентов.

  • Не покупайте гелиевые или аккумуляторы глубокого разряда. Они не стоят своих денег. С солнечными батареями для дома отлично работают даже отслужившие свой срок автомобильные АКБ . Они нормально работают еще минимум, 5 лет.

    Если площадь не ограничена, можно купить солнечную батарею на поликристаллических фотоэлементах

  • В принципе, можно обойтись еще меньшими средствами. Можно не ставить контроллер. Он стоит не менее 150$ (а при большой мощности 500$), а вся его задача — мониторить состояние заряда батарей. Если бюджет ограничен, купите автомобильные часы, работающие от 12 В, которые также измеряют напряжение, температуру. Они стоят 2-5$ и практически выполняют ту же функцию. А чтобы избежать перезаряда, купите лишний аккумулятор. Или два. Суммарная мощность «лишней» емкости должна быть не ниже 20%. Это и позволит избежать перезаряда, и увеличит емкость системы.

Итак, если бюджет ограничен, можно обойтись несколькими солнечными панелями и аккумуляторными батареями, емкость которых на 20-25% выше максимального заряда солнечных панелей. Для мониторинга состояния купите автомобильные часы, которые еще измеряют напряжение. Это избавит вас от необходимости несколько раз в день измерять заряд на АКБ. Вместо этого вам надо будет время от времени смотреть на показания часов. Для старта это все. В дальнейшем можно докупать солнечные батареи для дома, увеличивать количество АКБ. При желании, можно купить инвертор.

Определяемся с размерами и количеством фотоэлементов

В хороших солнечных батареях на 12 вольт должно быть 36 элементов, на 24 вольта — 72 фотоэлемента. Это количество оптимально. При меньшем числе фотоэлементов вы никогда не получите заявленный ток. И это — лучший из вариантов.

Не стоит покупать сдвоенные солнечные панели — по 72 и 144 элемента соответственно. Во-первых, они очень большие, что неудобно при перевозке. Во-вторых, при аномально низких температурах, которые у нас периодически случаются, они первыми выходят из строя. Дело в том, что ламинирующая пленка при морозах сильно уменьшается в размерах. На больших панелях из-за большого натяжения она отслаивается или даже рвется. Теряется прозрачность, катастрофически падает производительность. Панель идет в ремонт.

Солнечная панель на 4 В имеет 7 элемента

Второй фактор. На больших по размерам панелях должна быть больше толщина корпуса и стекла. Ведь увеличивается парусность и снеговые нагрузки. Но далеко не всегда это делают, так как значительно возрастает цена. Если вы видите сдвоенную панель, а цена на нее ниже, чем на две «обычных», лучше ищите что-то другое.

Еще раз: лучший выбор — солнечная панель для дома на 12 вольт, состоящая из 36 фотоэлементов. Это оптимальный вариант, проверенный практикой.

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Пример технических характеристик солнечных батарей для дома

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В. И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого ходы выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и  т.д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Корпус и стекло

Солнечные батареи для дома имеют алюминиевый корпус. Этот металл не корродирует, при достаточной прочности имеет небольшую массу. Нормальный корпус должен быть собран из профиля, в котором присутствуют, как минимум, два ребра жесткости. К тому же стекло должно быть вставлено в специальный паз, а не закреплено сверху. Все это — признаки нормального качества.

Бликов на корпусе быть не должно

Еще при выборе солнечной батареи обратите внимание на стекло. В нормальных батареях оно не гладкое, а текстурированное. На ощупь — шершавое, если провести ногтями, слышен шорох. К тому же должно иметь качественное покрытие, которое сводит к минимуму блики. Это означает что в нем не должно ничего отражаться. Если хоть под каким-то углом видны отражения окружающих предметов, лучше найдите другую панель.

Выбор сечения кабеля и тонкости электрического подключения

Подключать солнечные батареи для дома необходимо медным одножильным кабелем. Сечение жилы кабеля зависит от расстояния между модулем и АКБ:

  • расстояние менее 10 метров:
    • 1,5 мм2 на одну солнечную батарею мощностью 100 Вт;
    • на две батареи — 2,5 мм2;
    • три батареи — 4,0 мм2;
  • расстояние больше 10 метров:
    • для подключения одной панели берем 2,5 мм2;
    • двух — 4,0 мм2;
    • трех — 6,0 мм2.

Можно брать сечение больше, но не меньше (будут большие потери, а оно нам не надо). При покупке проводов, обратите внимание на фактическое сечение, так как сегодня заявленные размеры очень часто не соответствуют действительным. Для проверки придется измерять диаметр и считать сечение (как это делать, прочесть можно тут).

Солнечные батареи для дома: электрическое подключение

При сборе системы можно плюсы солнечных батарей провести используя многожильный кабель подходящего сечения, а для минуса использовать один толстый. Перед подключением к аккумуляторам все «плюсы» пропускаем через диоды или диодные сборки с общим катодом. Это предотвращает возможность замыкания аккумулятора (может вызвать возгорание) при замыкании или обрыве проводов между батареями и аккумулятором.

Диоды используют типа SBL2040CT, PBYR040CT. Если такие на нашли, можно снять со старых блоков питания персональных компьютеров. Там обычно стоят SBL3040 или подобные. Пропускать через диоды желательно. Не забудьте что они сильно греются, так что монтировать их надо на радиаторе (можно на едином).

Еще в системе необходим блок предохранителей. По одному на каждого потребителя. Всю нагрузку подключаем через этот блок. Во-первых, система так безопаснее. Во-вторых, при возникновении проблем, проще определить ее источник (по сгоревшему предохранителю).

stroychik.ru

Выгоден ли частный дом на солнечных батареях

Одним из преимуществ собственного дома является возможность его модификации. В том числе и источниками альтернативной энергии. Солнечные батареи для частного дома – наилучший на данный момент способ обеспечить себя экологичным электричеством.

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Расчет среднемесячного расхода потребляемого электричества

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

Где крепить?

Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.

При таком закреплении скат крыши должен быть на ЮГ

Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.

Желательно также использовать южную стену

Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы

Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.

Такое расположение батарей позволяет получить от них максимум мощности

Что входит в систему

Солнечные панели. О том, как их собрать, мы писали в этой статье (откроется в новом окне). Вы можете купить готовый комплект солнечных батарей для дома, но для экономии средств можно приобрести поликристаллические фотоэлементы и собрать солнечные батареи для своего дома своими руками.

Инвертор. Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, близкий к 12 или 24 вольтам (в зависимости от подключения), инвертор преобразует его в переменный 220 В и 50 Гц, от которого можно питать все бытовые приборы.

Аккумулятор. Даже их система. Солнечная энергия вырабатывается не постоянно. В пиковые часы её может быть переизбыток, а с наступлением сумерек её выработка прекращается вовсе. Аккумуляторы накапливают электричество в течении светового дня и отдают его вечером/ночью. Как выбирать аккумулятор для солнечной электростанции написано в этой статье (откроется в новом окне).

Важно знать. Не рекомендуется использовать для этих целей обычные автомобильные аккумуляторы – они приходят в негодность за 2-3 года эксплуатации (на такой срок службы они и рассчитаны)

Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в этой статье (откроется в новом окне).

Выгодны ли солнечные батареи для частного дома

В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.

При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.

Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.

Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома

В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.

Принцип действия солнечных батарей. Виды садовых светильников и фонарей на солнечных батареях, как и где использовать. Реальное применение тонкопленочных солнечных батарей Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности

electricadom.com

Принцип работы солнечной батареи: как устроена панель

Эффективное преобразование бесплатных лучей солнца в энергию, которую можно использовать для электроснабжения жилья и иных объектов, – заветная мечта многих апологетов зеленой энергетики.

Но принцип работы солнечной батареи, и ее КПД таковы, что о высокой эффективности таких систем пока говорить не приходится. Было бы неплохо обзавестись собственным дополнительным источником электроэнергии. Не так ли? Тем более что уже сегодня и в России с помощью гелиопанелей “дармовой” электроэнергией успешно снабжается немалое количество частных домохозяйств. Вы все еще не знаете с чего начать?

Ниже мы расскажем вам об устройстве и принципах работы солнечной панели, вы узнаете, от чего зависит эффективность гелиосистемы. А размещенные в статье видеоролики помогут собственноручно собрать солнечную панель из фотоэлементов.

Содержание статьи:

Солнечные батареи: терминология

В тематике «солнечной энергетики» достаточно много нюансов и путаницы. Часто новичкам разобраться во всех незнакомых терминах поначалу бывает трудно. Но без этого заниматься гелиоэнергетикой, приобретая себе оборудование для генерации “солнечного” тока, неразумно.

По незнанию можно не только выбрать неподходящую панель, но и попросту сжечь ее при подключении либо извлечь из нее слишком незначительный объем энергии.

Максимум отдачи от солнечной панели можно будет получить, только зная, как она работает, из каких компонентов и узлов состоит и как все это правильно подключается

Вначале следует разобраться в существующих разновидностях оборудования для гелиоэнергетики. Солнечные батареи и солнечные коллекторы – это два принципиально разных устройства. Оба они преобразуют энергию лучей солнца.

Однако в первом случае на выходе потребитель получает энергию электрическую, а во втором тепловую в виде нагретого теплоносителя, т.е. солнечные панели используют для .

Второй нюанс – это понятие самого термина «солнечная батарея». Обычно под словом «батарея» понимается некое аккумулирующее электроэнергию устройство. Либо на ум приходит банальный отопительный радиатор. Однако в случае с гелиобатареями ситуация кардинально иная. Они ничего в себе не накапливают.

Солнечной панелью генерируется постоянный электроток. Чтобы преобразовать его в переменный (используемый в быту), в схеме должен присутствовать инвертор

Солнечные батареи предназначены исключительно для генерации электрического тока. Он, в свою очередь, накапливается для снабжения дома электричеством ночью, когда солнце опускается за горизонт, уже в присутствующих дополнительно в схеме энергообеспечения объекта аккумуляторах.

Батарея здесь подразумевается в контексте некой совокупности однотипных компонентов, собранных в нечто единое целое. Фактически это просто панель из нескольких одинаковых фотоэлементов.

Внутреннее устройство гелиобатареи

Постепенно солнечные батареи становятся все дешевле и эффективней. Сейчас они применяются для подзарядки аккумуляторов в уличных фонарях, смартфонах, электроавтомобилях, частных домах и на спутниках в космосе. Из них стали даже строить полноценные солнечные электростанции (СЭС) с большими объемами генерации.

Гелиобатарея состоит из множества фотоэлементов (фотоэлектрических преобразователей ФЭП), преобразующих энергию фотонов с солнца в электроэнергию

Каждая солнечная батарея устроена как блок из энного количества модулей, которые объединяют в себе последовательно соединенные полупроводниковые фотоэлементы. Чтобы понять принципы функционирования такой батареи, необходимо разобраться в работе этого конечного звена в устройстве гелиопанели, созданного на базе полупроводников.

Виды кристаллов фотоэлементов

Вариантов ФЭП из разных химических элементов существует огромное количество. Однако большая их часть – это разработки на начальных стадиях. В промышленных масштабах сейчас выпускаются пока что только панели из фотоэлементов на основе кремния.

Кремниевые полупроводники используются при изготовлении солнечных батарей из-за своей дешевизны, особо высоким КПД они похвастаться не могут

Обычный фотоэлемент в гелиопанели – это тонкая пластина из двух слоев кремния, каждый из которых имеет свои физические свойства. Это классический полупроводниковый p-n-переход с электронно-дырочными парами.

При попадании на ФЭП фотонов между этими слоями полупроводника из-за неоднородности кристалла образуется вентильная фото-ЭДС, в результате чего возникает разность потенциалов и ток электронов.

Кремниевые пластины фотоэлементов различаются по технологии изготовления на:

  1. Монокристаллические.
  2. Поликристаллические.

Первые имеют более высокий КПД, но и себестоимость их производства выше, нежели у вторых. Внешне один вариант от другого на солнечной панели можно различить по форме.

У монокристаллических ФЭП однородная структура, они выполняются в виде квадратов со срезанными углами. В отличие от них поликристаллические элементы имеют строго квадратную форму.

Поликристаллы получаются в результате постепенного охлаждения расплавленного кремния. Метод этот предельно прост, поэтому такие фотоэлементы и стоит недорого.

Но производительность в плане выработки электроэнергии из солнечных лучей у них редко превышает 15%. Связано это с “нечистотой” получаемых кремниевых пластин и внутренней их структурой. Здесь чем чище p-слой кремния, тем более высокий выходит КПД у ФЭП из него.

Чистота монокристаллов в этом отношении гораздо выше, нежели у поликристаллических аналогов. Их делают не из расплавленного, а из искусственно выращенного цельного кристалла кремния. Коэффициент фотоэлектрического преобразования у таких ФЭП уже достигает 20-22%.

В общий модуль отдельные фотоэлементы собираются на алюминиевой раме, а для защиты их сверху закрывают прочным стеклом, которое нисколько не препятствует солнечным лучам

Обращенный к солнцу верхний слой пластинки-фотоэлемента делается из того же кремния, но уже с добавлением фосфора. Именно последний будет источником избыточных электронов в системе p-n-перехода.

Принцип работы солнечной панели

При падении солнечных лучей на фотоэлемент в нем генерируются неравновесные электронно-дырочные пары. Избыточные электроны и «дырки» частично переносятся через p-n-переход из одного слоя полупроводника в другой.

В итоге во внешней цепи появляется напряжение. При этом на контакте p-слоя формируется положительный полюс источника тока, а на n-слоя – отрицательный.

Разность потенциалов (напряжение) между контактами фотоэлемента появляется из-за изменения числа «дырок» и электронов с разных сторон p-n-перехода в результате облучения n-слоя солнечными лучами

Подключенные к внешней нагрузке в виде аккумулятора фотоэлементы образуют с ним замкнутый круг. В результате солнечная панель работает, как своеобразное колесо, по которому вместе белки “бегают” электроны. А аккумуляторная батарея при этом постепенно набирает заряд.

Стандартные кремниевые фотоэлектрические преобразователи являются однопереходными элементами. Переток в них электронов происходит только через один p-n-переход с ограниченной по энергетике фотонов зоной этого перехода.

То есть каждый такой фотоэлемент способен генерировать электроэнергию только от узкого спектра солнечного излучения. Вся остальная энергия пропадает впустую. Поэтому-то и эффективность у ФЭП так низка.

Чтобы повысить КПД солнечных батарей, кремниевые полупроводниковые элементы для них в последнее время стали делать многопереходными (каскадными). В новых ФЭП переходов уже несколько. Причем каждый из них в этом каскаде рассчитан на свой спектр солнечных лучей.

Суммарная эффективность преобразования фотонов в электроток у таких фотоэлементов в итоге возрастает. Но и цена их значительно выше. Здесь либо простота изготовления с невысокой себестоимостью и низким КПД, либо более высокая отдача вкупе с высокой стоимостью.

Солнечная батарея может работать как летом, так и зимой (ей нужен свет, а не тепло) – чем меньше облачность и ярче светит солнце, тем больше гелиопанель сгенерирует электрического тока

При работе фотоэлемент и вся батарея постепенно греется. Вся та энергия, что не пошла на генерацию электротока, трансформируется в тепло. Часто температура на поверхности гелиопанели поднимается до 50–55 °С. Но чем она выше, тем менее эффективно работает фотогальванический элемент.

В итоге одна и та же модель солнечной батареи в жару генерирует тока меньше, нежели в мороз. Максимум КПД фотоэлементы показывают в ясный зимний день. Тут сказываются два фактора – много солнца и естественное охлаждение.

При этом если на панель будет падать снег, то электроэнергию она генерировать все равно продолжит. Более того, снежинки даже не успеют на ней особо полежать, растаяв от тепла нагретых фотоэлементов.

Эффективность батарей гелиосистемы

Один фотоэлемент даже в полдень при ясной погоде выдает совсем немного электроэнергии, достаточной разве что для работы светодиодного фонарика.

Чтобы повысить выходную мощность, несколько ФЭП объединяют по параллельной схеме для увеличения постоянного напряжения и по последовательной для повышения силы тока.

Эффективность солнечных панелей зависит от:

  • температуры воздуха и самой батареи;
  • правильности подбора сопротивления нагрузки;
  • угла падения солнечных лучей;
  • наличия/отсутствия антибликового покрытия;
  • мощности светового потока.

Чем ниже температура на улице, тем эффективней работают фотоэлементы и гелиобатарея в целом. Здесь все просто. А вот с расчетом нагрузки ситуация сложнее. Ее следует подбирать исходя из выдаваемого панелью тока. Но его величина меняется в зависимости от погодных факторов.

Гелиопанели выпускаются с расчетом на выходное напряжение, кратное 12 В – если на аккумулятор надо подать 24 В, то две панели к нему придется подсоединить параллельно

Постоянно отслеживать параметры солнечной батареи и вручную корректировать ее работу проблематично. Для этого лучше воспользоваться , который в автоматическом режиме сам подстраивает настройки гелиопанели, чтобы добиться от нее максимальной производительности и оптимальных режимов работы.

Идеальный угол падения лучей солнца на гелиобатарею – прямой. Однако при отклонении в пределах 30-ти градусов от перпендикуляра эффективность панели падает всего в районе 5%. Но при дальнейшем увеличении этого угла все большая доля солнечного излучения будет отражаться, уменьшая тем самым КПД ФЭП.

Если от батареи требуется, чтобы она максимум энергии выдавала летом, то ее следует сориентировать перпендикулярно к среднему положению Солнца, которое оно занимает в дни равноденствия по весне и осени.

Для московского региона – это приблизительно 40–45 градусов к горизонту. Если максимум нужен зимой, то панель надо ставить в более вертикальном положении.

И еще один момент – пыль и грязь сильно снижают производительность фотоэлементов. Фотоны сквозь такую “грязную” преграду просто не доходят до них, а значит и преобразовывать в электроэнергию нечего. Панели необходимо регулярно мыть либо ставить так, чтобы пыль смывалась дождем самостоятельно.

Некоторые солнечные батареи имеют встроенные линзы для концентрирования излучения на ФЭП. При ясной погоде это приводит к повышению КПД. Однако при сильной облачности эти линзы приносят только вред.

Если обычная панель в такой ситуации будет продолжать генерировать ток пусть и в меньших объемах, то линзовая модель работать прекратит практически полностью.

Солнце батарею из фотоэлементов в идеале должно освещать равномерно. Если один из ее участков оказывается затемненным, то неосвещенные ФЭП превращаются в паразитную нагрузку. Они не только в подобной ситуации не генерируют энергию, но еще и забирают ее у работающих элементов.

Панели устанавливать надо так, чтобы на пути солнечных лучей не оказалось деревьев, зданий и иных преград.

Схема электропитания дома от солнца

Система солнечного электроснабжения включает:

  1. Гелиопанели.
  2. Контроллер.
  3. .
  4. Инвертор (трансформатор).

Контроллер в этой схеме защищает как солнечные батареи, так и АКБ. С одной стороны он препятствует протеканию обратных токов по ночам и в пасмурную погоду, а с другой – защищает аккумуляторы от чрезмерного заряда/разряда.

Аккумуляторные батареи для гелиопанелей следует подбирать одинаковые по возрасту и емкости, иначе зарядка/разрядка будут происходить неравномерно, что приведет к резкому снижению срока их службы

Для трансформации постоянного тока на 12, 24 либо 48 Вольта в переменный 220-вольтовый нужен . Автомобильные аккумуляторы применять в такой схеме не рекомендуется из-за их неспособности выдерживать частые перезарядки. Лучше всего потратиться и приобрести специальные гелиевые AGM либо заливные OPzS АКБ.

Выводы и полезное видео по теме

Принципы работы и не слишком сложны для понимания. А с собранными нами ниже видеоматериалами разобраться во всех тонкостях функционирования и установки гелиопанелей будет еще проще.

Доступно и понятно, как работает фотоэлектрическая солнечная батарея, во всех подробностях:

Как устроены солнечные батареи смотрите в следующем видеоролике:

Сборка солнечной панели из фотоэлементов своими руками:

Каждый элемент в коттеджа должен быть подобран грамотно. Неизбежные потери мощности происходят на аккумуляторах, трансформаторах и контроллере. И их обязательно надо сократить до минимума, иначе и так достаточно низкая эффективность гелиопанелей окажется сведена вообще к нулю.

В ходе изучения материала появились вопросы? Или вы знаете ценную информацию по теме статьи и можете сообщить ее нашим читателям? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

sovet-ingenera.com

как работают и из чего состоят

Солнце – это неисчерпаемый источник энергии. Его можно использовать, сжигая деревья или нагревая воду в солнечных нагревателях, преобразуя полученное тепло в электроэнергию. Но есть устройства, превращающие солнечный свет в электричество напрямую. Это солнечные батареи.

Сфера применения

Есть три направления использования солнечной энергии:

  • Экономия электроэнергии. Солнечные панели позволяют отказаться от централизованного электроснабжения или уменьшить его потребление, а также продавать излишки электричества электроснабжающей компании.
  • Обеспечение электроэнергией объектов, подведение к которым линии электропередач невозможно или невыгодно экономически. Это может быть дача или охотничий домик, находящийся далеко от ЛЭП. Такие устройства используются также для питания светильников в отдаленных участках сада или автобусных остановках.
  • Питание мобильных и переносных устройств. При походах, поездках на рыбалку и других подобных мероприятиях есть необходимость зарядки телефонов, фотоаппаратов и прочих гаджетов. Для этого также используются солнечные элементы.
Солнечные батареи удобно применять там, куда нельзя подвести электричествок содержанию ↑

Принцип работы

Элементы солнечных батарей представляют собой пластинки из кремния толщиной 0,3 мм. Со стороны, на которую попадает свет, в пластину добавлен бор. Это приводит к появлению избыточного количества свободных электронов. С обратной стороны добавлен фосфор, что приводит к образованию «дырок». Граница между ними называется p-n переход. При попадании света на пластину, он «выбивает» электроны на обратную сторону. Так появляется разность потенциалов. Вне зависимости от размера элемента, одна ячейка развивает напряжение 0,7 В. Для увеличения напряжения, их соединяют последовательно, а для повышения силы тока – параллельно.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

В некоторых конструкциях, для увеличения мощности, над элементами устанавливались линзы или использовалась система зеркал. С уменьшением стоимости батарей такие устройства стали неактуальными.

Максимальный КПД панели, а, следовательно, и мощность, достигается при падении света под углом 90 градусов. В некоторых стационарных устройствах батарея поворачивается вслед за солнцем, но это сильно удорожает и утяжеляет конструкцию.

Принцип работы солнечной батареик содержанию ↑

Преимущества и недостатки применения батарей

У солнечных панелей, как и у любых устройств, есть достоинства и недостатки, связанные с принципом действия и особенностями конструкции.

Достоинства солнечных батарей:

  • Автономность. Позволяют обеспечить электроэнергией удаленные здания или светильники и работу мобильных устройств в походных условиях.
  • Экономичность. Для выработки электроэнергии используется свет солнца, за который не нужно платить. Поэтому ФЭС (фотоэлектрические системы) окупаются за 10 лет, что меньше срока службы, составляющего более 30. Причем 25–30 лет – это гарантийный срок, а фотоэлектростанция будет работать и после него, принося прибыль владельцу. Конечно, необходимо учесть периодическую замену инверторов и аккумуляторных батарей, но все равно, использование такой электростанции помогает экономить средства.
  • Экологичность. При работе устройства не загрязняют окружающую среду и не шумят, в отличие от электростанций, работающих на других видах топлива.

Кроме достоинств, у ФЭС есть недостатки:

  • Высокая цена. Такая система стоит довольно дорого, особенно с учетом цены на аккумуляторные батареи и инверторы.
  • Большой срок окупаемости. Средства, вложенные в фотоэлектростанцию, окупятся только через 10 лет. Это больше, чем основная масса других вложений.
  • Фотоэлектрические системы занимают много места – всю крышу и стены здания. Это нарушает дизайн сооружения. Кроме того, аккумуляторные батареи большой емкости занимают целую комнату.
  • Неравномерность выработки электроэнергии. Мощность устройства зависит от погоды и времени суток. Это компенсируется установкой аккумуляторных батарей или подключением системы к сети. Это позволяет в хорошую погоду днем продавать излишки электроэнергии электрокомпании, а ночью наоборот подключать оборудование к централизованному электроснабжению.

к содержанию ↑

Технические характеристики: на что обратить внимание

Главным параметром фотоэлементной системы является мощность. Напряжение такой установки достигает максимума при ярком свете и зависит от количества соединенных последовательно элементов, которое почти во всех конструкциях равно 36. Мощность зависит от площади одного элемента и количества цепочек по 36 штук, соединенных параллельно.

Кроме самих батарей, важно подобрать контроллер зарядки аккумуляторов и инвертор, преобразующий заряд аккумуляторных батарей в напряжение сети, а также сами панели.

В аккумуляторных батареях есть допустимый ток зарядки, который нельзя превышать, иначе система выйдет из строя. Зная напряжение аккумуляторов, легко определить мощность, необходимую для зарядки. Она должна быть больше мощности солнечной электростанции, иначе в солнечный день часть энергии окажется неиспользованной.

Контроллер обеспечивает заряд аккумуляторов и также должен иметь мощность, позволяющую полностью использовать энергию солнца.

К инвертору подключается оборудование, получающее энергию от ФЭС, поэтому его мощность должна соответствовать суммарной мощности электроприборов.

Кроме мощности и напряжения, важно выбрать фирму-производителя. Такое оборудование приобретается на срок несколько десятков лет, поэтому экономить на качестве нельзя. Производители, давно работающие на рынке, это понимают и дорожат своей репутацией. Можно почитать отзывы о них в интернете и выбрать с самыми положительными.

к содержанию ↑

Виды солнечных батарей

Кроме размера и мощности, панели отличаются способом, которым изготавливаются из кремния отдельные элементы.

Внешний вид моно- и поликристаллических панелей

Элементы из монокристаллического кремния

Элементы солнечных батарей, изготовленные из монокристаллического кремния, имеют форму квадрата с закругленными углами. Это связано с технологией изготовления:

  • из расплавленного кремния высокой степени очистки выращивается кристалл цилиндрической формы;
  • после остывания у цилиндра обрезаются края, и основание из круга принимает форму квадрата с закругленными углами;
  • получившийся брусок разрезается на пластины толщиной 0,3 мм;
  • в пластины добавляются бор и фосфор и на них наклеиваются контактные полоски;
  • из готовых элементов собирается ячейка батареи.

Готовая ячейка закрепляется на основании и закрывается стеклом, пропускающим ультрафиолетовые лучи или ламинируется.

Такие устройства отличаются самым высоким КПД и надежностью, поэтому устанавливаются в важных местах, например, в космических аппаратах.

Фотоэлементы из мульти-поликристаллического кремния

Кроме элементов из цельного кристалла, есть устройства, в которых фотоэлементы изготавливаются из поликристаллического кремния. Технология производства похожа. Основное отличие в том, что вместо кристалла круглой формы используется прямоугольный брусок, состоящий из большого количества мелких кристаллов различных форм и размеров. Поэтому элементы получаются прямоугольной или квадратной формы.

В качестве сырья берутся отходы производства микросхем и фотоэлементов. Это удешевляет готовое изделие, но ухудшает его качество. Такие устройства имеют меньший КПД – в среднем 18% против 20–22% у монокристаллических батарей. Однако вопрос выбора достаточно сложный. У разных производителей цена одного киловатт мощности монокристаллических и поликристаллических панелей может быть одинаковой или в пользу любого вида устройств.

Фотоэлементы из аморфного кремния

В последние годы распространение получили гибкие батареи, которые легче жестких. Технология их изготовления отличается от технологии изготовления моно- и поликристаллических панелей – на гибкую основу, обычно стальной лист, напыляются тонкие слои кремния с добавками до достижения необходимой толщины. После этого листы разрезаются, к ним приклеиваются токопроводящие полоски и вся конструкция ламинируется.

Солнечные батареи из аморфного кремния

КПД таких батарей примерно в 2 раза меньше, чем у жестких конструкций, однако, они легче и более прочные за счет того, что их можно сгибать.

Такие приборы дороже обычных, но им нет альтернативы в походных условиях, когда основное значение имеет легкость и надежность. Панели можно нашить на палатку или рюкзак, и заряжать аккумуляторы во время движения. В сложенном виде такие устройства похожи на книгу или свернутый в рулон чертеж, который можно поместить в футляр, напоминающий тубус.

Кроме зарядки мобильных устройств в походе, гибкие панели устанавливаются в электромобилях и электросамолетах. На крыше такие приборы повторяют изгибы черепицы, а если в качестве основы использовать стекло, то оно приобретает вид тонированного и его можно вставить в окно дома или теплицу.

к содержанию ↑

Контроллер заряда для солнечных батарей

У прямого подключения панели к аккумулятору есть недостатки:

  • Аккумулятор с номинальным напряжением 12 В будет заряжаться только при достижении напряжения на выходе фотоэлементов 14,4 В, что близко к максимальному. Это значит, что часть времени батареи заряжаться не будут.
  • Максимальное напряжение фотоэлементов – 18 В. При таком напряжении ток заряда аккумуляторов будет слишком большим, и они быстро выйдут из строя.

Для того чтобы избежать этих проблем необходима установка контроллера заряда. Самыми распространенными конструкциями являются ШИМ и МРРТ.

ШИМ-контроллер заряда

Работа ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция – англ. pulse-width modulation — PWM) поддерживает постоянное напряжение на выходе. Это обеспечивает максимальную степень заряда аккумулятора и его защиту от перегрева при зарядке.

МРРТ-контроллер заряда

МРРТ-контроллер (Maximum power point tracker – слежение за точкой максимальной мощности) обеспечивает такое значение выходного напряжения и тока, которое позволяет максимально использовать потенциал солнечной батареи вне зависимости от яркости солнечного света. При пониженной яркости света он поднимает выходное напряжение до уровня, необходимого для зарядки аккумуляторов.

Такая система есть во всех современных инверторах и контроллерах зарядки

к содержанию ↑

Виды аккумуляторов, используемых в батареях

Различные виды аккумуляторов, которые можно использовать для солнечной батареи

Аккумуляторы – важный элемент системы круглосуточного электроснабжения дома солнечной энергией.

В таких устройствах используются следующие виды аккумуляторов:

  • стартерные;
  • гелевые;
  • AGM батареи;
  • заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы.

Аккумуляторы других типов, например, щелочные или литиевые дорогие и используются очень редко.

Все эти виды устройств должны работать при температуре от +15 до +30 градусов.

Стартерные аккумуляторы

Самый распространенный тип аккумуляторов. Они дешевы, но обладают большим током саморазряда. Поэтому через несколько пасмурных дней батареи разрядятся даже при отсутствии нагрузки.

Недостатком таких устройств является то, что при работе происходит газовыделение. Поэтому их необходимо устанавливать в нежилом, хорошо проветриваемом помещении.

Кроме того, срок службы таких аккумуляторов до 1,5 лет, особенно при многократных циклах заряд-разряд. Поэтому в долгосрочной перспективе эти устройства окажутся самыми дорогими.

Гелевые аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы –изделия, не требующие обслуживания. При работе отсутствует газовыделение, поэтому их можно устанавливать в жилой комнате и помещении без вентиляции.

Такие устройства обеспечивают большой выходной ток, имеют высокую емкость и низкий ток саморазряда.

Недостаток таких приборов в высокой цене и небольшом сроке службы.

AGM батареи

Эти батареи имеют небольшой срок службы, однако, у них есть много преимуществ:

  • отсутствие газовыделения при работе;
  • небольшими размерами;
  • большим количеством (около 600) циклов заряда-разряда;
  • быстрым (до 8 часов) зарядом;
  • хорошей работой при неполном заряде.
AGM батарея изнутри

Заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы

Такие устройства являются самыми надежными и имеют наибольший срок службы. Они обладают низким током саморазряда и высокой энергоемкостью.

Эти качества делают такие приборы наиболее популярными для установки в фотоэлементных системах.

к содержанию ↑

Как определить размер и количество фотоэлементов?

Необходимые размер и количество фотоэлементов зависит от напряжения, силы тока и мощности, которые нужно получить от батареи. Напряжение одного элемента в солнечный день равно 0,5 В. При облачности оно намного ниже. Поэтому для зарядки аккумуляторов 12 В, соединяются последовательно 36 фотоэлементов. Соответственно, для аккумуляторов 24 В необходимо 72 элемента и так далее. Общее их количество зависит от площади одного элемента и необходимой мощности.

Один квадратный метр площади батареи, с учетом КПД, может выдать приблизительно 150 Вт. Точнее можно определить по метеорологическим справочникам, показывающим количество солнечной радиации в месте установки гелиооэлектростанции или в интернете. КПД устройства указан в паспорте.

При изготовлении фотоэлектростации своими руками необходимое количество элементов определяется по мощности одного элемента в данном климате с учетом КПД.

Расчет количества солнечных батарей исходит из необходимого электричествак содержанию ↑

Эффективность солнечных батарей зимой

Несмотря на то что зимой солнце поднимается ниже, поток света уменьшается незначительно, особенно после выпадения снега.

Основных причин, по которым солнечные элементы зимой менее эффективны три:

  • Меняется угол падения лучей. Для того чтобы сохранять мощность, угол наклона батареи необходимо менять хотя бы раз в сезон, а лучше каждый месяц.
  • Снег, особенно влажный, налипает на поверхность устройства. Его необходимо убирать сразу после выпадения.
  • Зимой меньше продолжительность светлого времени суток, а также больше пасмурных дней. Изменить это невозможно, поэтому приходится рассчитывать мощность батареи по зимнему минимуму.
к содержанию ↑

Правила установки

Максимальная мощность панели достигается в положении, при котором солнечные лучи падают перпендикулярно. Это необходимо учитывать при установке. Важно также учесть, в какое время суток минимальная облачность. Если угол наклона крыши и ее положение не соответствуют требованиям, то оно исправляется регулировкой основания.

Между батареей и крышей должен быть воздушный зазор 15–20 сантиметров. Это необходимо для протекания дождя и предохранения от перегрева.

Фотоэлементы плохо работают в тени, поэтому следует избегать располагать их в тени от зданий и деревьев.

Электростанции из солнечных фотоэлементов – это перспективный экологически чистый источник энергии. Их широкое применение позволит решить проблемы с нехваткой энергии, загрязнением окружающей среды и парниковым эффектом.

lampaexpert.ru

Какие виды уличных светильников на солнечных батареях лучше

В последнее время широкое распространение получили уличные светильники на солнечных батареях, сочетающие экономичность и привлекательный дизайн. Такие модели используются не только в качестве источника искусственного света, но и для ландшафтного декорирования – украшения двора или дачного участка.

Мы познакомим с принципом работы и устройством приборов уличного освещения, действие которых основано на использовании солнечных лучей. В предложенной нами статье перечислены лидирующие производители, продукция которых пользуется заслуженным спросом. Даны рекомендации по эксплуатации, продлевающее рабочий ресурс.

Содержание статьи:

Устройство и принцип работы

Конструкция осветительных приборов на солярных батареях проста и доступна. Фонарь состоит из считанного числа элементов, на каждый из которых возложена определенная функция.

При желании можно сделать светильник самостоятельно, воспользовавшись несложной схемой соединения частей.

Принцип работы солнечных светильников основан на преобразовании частиц света в электрическую энергию, которая используется для освещения территории

Основные детали:

  • Панель (микросхема). Основная деталь – фотоэлектрический модуль на полупроводниках, ответственный за трансформацию света в электроэнергию.
  • Встроенный аккумулятор. Блок, обеспечивающий накопление и сохранение электричества, получаемого в дневное время суток.
  • Светящиеся элементы. В светильниках с солнечными аккумуляторами обычно применяются светодиодные лампочки, расходующие минимум энергии. Стандартным вариантом являются элементы, рассчитанные 0,06 W.
  • Корпус. Внешняя оболочка изделия, предназначенная для размещения плафона и лампы. Для некоторых моделей предусмотрены дополнительные оптические компоненты, способствующие оптимальному распределению световых лучей.
  • Контроллер (выключатель). Прибор, управляющий режимом настройки и оптимизирующий процесс зарядки/разрядки батареи. Как правило, несет также ответственность за автоматическое включение и выключение освещения.

Механической частью конструкции светильника является опора. В зависимости от модели в конструкции может быть предусмотрена подножка (столб) различной высоты или крепление, рассчитанное под вертикальную либо другую основу.

Специальные устройства контролируют процесс запуска в работу и отключения устройства, а также отвечают за свечение светодиода в зависимости от показателя напряжения

Контроллеры могут быть внешними (для системы светильников) и встроенными.

Плюсы и минусы приборов на солнечных батареях

Как и любые устройства, солярная светотехника имеет свои преимущества и недостатки, о которых лучше узнать заранее.

Достоинства аккумуляторных светильников

Главным плюсом подобных устройств является их экономичность: поскольку для функционирования изделий не требуется электричество, газ, керосин или иные источники энергии, расходы на освещение значительно снижаются.

Средства, затраченные на покупку солнечных фонарей, можно быстро вернуть за счет экономии на регулярных платежах за электричество

Помимо этого, к числу достоинств такой светотехники можно отнести:

  • Экологичность. позволяет сократить расходование невозобновляемых природных ресурсов (природного газа, нефти, угля). К тому же осветительные приборы на солярных батареях не выделяют вредных веществ и не наносят вреда атмосфере Земли.
  • Удобный монтаж. Благодаря автономной работе солнечные светильники не требуют подключения к проводам, установки кабеля, подсоединения к сети. Это обеспечивает комфортную эксплуатацию устройств, исключая аварийные ситуации, которые часто возникают из-за обрывов проводов.
  • Мобильность. Фонари можно свободно перемещать внутри границ дачного участка или за его пределами.
  • Полную безопасность в работе. Светильники, работающие от солнечных аккумуляторов, можно трогать, не опасаясь удара электротоком.
  • Автоматический режим работы. Приборы не нуждаются в принудительном включении и выключении: при помощи контроллера свет зажигается сразу же с наступлением темноты и гаснет при появлении солнца.
  • Большой выбор. Ассортимент осветительных устройств чрезвычайно велик. В продаже можно найти разнообразные модели, различающиеся по мощности, размерам, форме, дизайну, цвету.

Однако у подобной светотехники есть и свои минусы.

Недостатки осветительных приборов

К числу слабых мест подобных конструкций относится:

  • Зависимость от активности солнца. Короткий световой день осенью либо зимой, а также пасмурная погода могут помещать фонарям добрать нужное количество солнечного света, из-за чего их заряда хватит лишь на небольшой срок (4-5 часов).
  • Сложность ремонта. Аккумуляторы светильников не подлежат починке, из-за чего неисправные приборы чаще всего требуют замены.

Несмотря на то, что некоторые модели рассчитаны на работу в температурном промежутке от -50 до +50о С, зимой часто возможны сбои в работе , собирающих и хранящих вырабатываемую гелиоустройствами энергию.

Виды светильников на солнечных батареях

Существует несколько вариантов классификации светотехники, применяемой в организации на городских улицах и загородных участках.

По материалу изготовления приборов

Для изготовления корпусов ламп используются различные виды прочного пластика, бронзу, сталь, сплавы, дерево. Поскольку изделия предназначены для работы на свежем воздухе, материал часто обрабатывается спецсредствами: металлы дополнительно покрываются антикоррозийной краской, а дерево – покрытием, защищающим от гниения и рассыхания.

Для изготовления плафонов применяются различные виды стекла:

  • Гладкие поверхности, которые в максимальной степени пропускают свет.
  • Рефлекторные стекла, которые не отбрасывают прямые солнечные лучи. Этот материал идеально подходит для уличных фонарей, поскольку позволяет «набирать» максимум света даже в пасмурную погоду.
  • Закаленное стекло, обладающее повышенной прочностью и стойкостью к механическим воздействиям.

Светильники из закаленного стекла стоят несколько дороже, но имеют больший срок эксплуатации.

Деление по виду аккумуляторов

В солярных фонарях обычно применяется два вида батарей, используемых для преобразования солнечного света в электроэнергию:

  • Никель-кадмиевые аккумуляторы мощностью 600-700 мА/час. Зарядки ламп, произведенной от никель-кадмиевого батареи, обычно хватает на 8-10 часов.
  • Более современным видом являются никель-металлогидридные аккумуляторы.

Никель-металлогидридные модели стоят дороже, однако использовать их экономически выгодно, поскольку подобные светильники имеют пролонгированный период службы.

Вид кремния для фотоэлектронных элементов

При изготовлении основного модуля могут применяться следующие разновидности кремния:

  • Поликристаллический. Используется при производстве наиболее дешевых видов батарей. Подобные изделия быстро теряют свой потенциал, и уже со второго сезона функционируют не больше 4-6 часов в день.
  • Мультикристаллические. Модули отличаются большей прочностью и долговечностью. При правильной эксплуатации срок их службы составляет несколько лет.
  • Монокристаллические элементы. Наиболее надежный вариант, обладающий повышенной стойкостью к природным воздействиям и влияниям агрессивных сред. Минусом подобных изделий является высокая цена.

При выборе модуля следует учитывать специфику эксплуатации. Для круглогодичного использования лучше подобрать мульти- и монокристаллические элементы, тогда как для декоративных светильников, которые рассчитаны на эпизодическое применение летом, часто достаточно поликристаллических.

Тип устройства и конструкции

Внешний вид солярных светильников может иметь самые разнообразные формы и конфигурации.

Настенные (фасадные) фонари. Такие модели крепятся к наружным стенам домов или иным вертикальным поверхностям.

Следует тщательно подбирать место размещения подобных приборов, так как для их корректной работы необходим обильный поток солнечных лучей. Поскольку в пасмурные дни низкого заряда батареи может не хватить на всю ночь, лучше продублировать солярные светильники традиционными.

Фасадные фонари не только освещают пространство, но и выделяют интересные архитектурные детали – в этом случае отделку мезонинов

Подвесные светильники. Такие устройства напоминают настенные, однако крепежные элементы позволяют подсоединять их практически в любом месте, например, на ограждениях моста, балясинах беседки или ветках деревьев.

Подобным способом можно выделить детскую площадку или зону барбекю, создать праздничный декор на площадке для вечеринки, украсить живую ель на Новый год.

Навесные солярные светильники часто используются в декоративных целях. Созданные из них композиции послужат ярким украшением различных уголков дачного участка

Уличные фонари на столбах. Первоначально подобные устройства предназначались для освещения больших городских пространств. В крупных населенных пунктах они находят применение в качестве альтернативы обычным фонарям. Подобные элементы также широко используются на даче: они не только освещают двор и сад, но и объединяют участки в единое целое.

Уличные фонари на столбах, как правило, применяются для освещения основных зон дачного участка: подъезда к дому, крыльца, калитки, центральной дорожки

Парковые светильники. В подобных устройствах применяются панели больших размеров. Приборы, как правило, изготовленные из нержавеющей стали, имеют повышенный уровень влагостойкости и большую емкость батарей.

Благодаря увеличенному запасу энергии они могут работать на протяжении нескольких дней. В то же время долговременная пасмурная погода делает их зарядку невозможной.

Парковые светильники могут применяться для освещения больших пространств. Крупногабаритные солнечные элементы позволяют накопить достаточное количество электрической энергии

Наземные (газонные) светильники. Подобные приборы имеют небольшую ножку, втыкающуюся в землю, либо достаточно высокий столб-опору. Модели чаще всего используются для выделения дорожек и тропинок, а также для декоративной подсветки газонов.

Газонные фонари имеют также практическое значение: они могут служить дополнительным источником света для растений, помогая продлевать световой день

Благодаря заостренной ножке подобные приборы легко установить в нужных местах: опора просто вонзается в землю. За счет этого небольшие можно легко перенести на другое место либо просто на время убрать (например, если планируется стрижка газонов).

Помимо оформления участков подобные устройства находят и другие сферы применения: они используются, например, для подсветки рекламных щитов.

Декоративные светильники в виде разнообразных фигурок могут послужить завершающим штрихом в ландшафтной композиции, дополнив клумбу или массив кустов

Декоративные устройства. Небольшие элементы, лучащиеся приглушенным светом, могут иметь самую разнообразную форму: фигурок животных, сказочных персонажей, цветов, камней.  Их используют для выделения наиболее эффектных мест дачного участка, например, альпийской горки, декоративного мостика, фонтана, экзотических деревьев.

Производители выпускают также специальные фонари для украшения водоемов. Для изготовления таких моделей применяются водостойкая пластмасса и особо прочные сплавы

Для размещения на воде (фонтанные). Специальные разновидности светотехники предусмотрены для освещения водоемов. Подобные модели обладают повышенными характеристиками влагостойкости и антикоррозийными качествами.

Известные производители солярных светильников

Устройства на солнечных батареях изготовляют десятки отечественных и зарубежных производителей. Особо можно особо выделить следующие крупные авторитетные компании.

Globo (Австрия). Австрийская компания, занимающаяся производством светильников, в том числе устройств на солярных батареях. Фирма была основана в 1995 году, а уже в 2009 стала одним из пяти европейских предприятий – лидеров по производству осветительных приборов. Продукция экспортируется в 20 стран мира, включая РФ.

В создании моделей для фирмы Globo принимают участие известные дизайнеры. Благодаря этому продукция фирмы отличается не только высокими техническими свойствами, но и привлекательным оформлением

Globo заслужила славу законодателя мод в области светотехники: в коллекциях фирмы постоянно появляются интересные новинки. Изделия компании пользуются большой популярностью благодаря оптимальному соотношению стоимости и технических характеристик.

Novotech (Венгрия). Компания Novotech вышла на рынок светотехнической продукции в начале 2000-х годов. Среди производимых предприятием солярных светильников представлены как бюджетные варианты, выполненные из пластика и недорогих металлических сплавов, так и дорогие модели, для производства которых используется цветное и рифленое стекло, бронза, нержавеющая сталь, натуральные материалы.

Продукция фирмы отличается не только оригинальным дизайном, но и повышенной функциональностью, поскольку при проектировании изделий особое внимание уделяется эксплуатационным особенностям.

Тщательная проработка конструкций с учетом особенностей окружающей среды гарантирует надежность и долговечность всей продукции Novotech, которая, по экспертным оценкам, имеет наименьшую степень брака и наибольший уровень защиты.

Feron (Китай). Созданная в 1999 году фирма в настоящее время считается одним из мировых лидеров светотехники. Здесь производится 4000 различных наименований продукции, при этом значительную часть ассортимента занимают изделия, работающие на .

Компания Feron выпускает огромный ассортимент декоративных, парковых, фасадных и других светильников на солнечных батареях. При их изготовлении используются современные материалы и высокотехнологичные линии

Проектируя новые коллекции, специалисты фирмы учитывают высокие запросы потребителей к качеству и дизайну изделий. Вся светотехника производится по инновационным технологиям с обязательным прохождением трехступенчатого контроля.

Сотрудники компании постоянно занимаются усовершенствованием конструкций и процесса изготовления, отслеживая модные тенденции в дизайне светильников, а также появление на рынке новых материалов. Большое внимание уделяется логистике, что позволяет компании Feron поддерживать демократичные цены на все фирменные линейки.

«Старт» (Россия). Выпуск изделий отечественной торговой марки «Старт» был начат в 2005 году. Под этим брендом представлены различные светотехнические изделия, включая батарейки, удлинители, различные виды ламп и светильников.

Покупатели найдут также широкий выбор фонарей на солнечных батареях, предназначенных для освещения садовых участков. Вся продукция «Старт» имеет продуманный дизайн, хорошее качество и доступную цену.

MW-Light (Германия). Динамично развивающаяся компания, поставляющая светотехнику во многие государства Западной и Восточной Европы. На российском рынке продукция MW-LIGHT появилась с 2004 году, сразу же завоевав большую популярность.

Фирма специализируется на производстве и дистрибьюции различных осветительных приборов для интерьеров и ландшафтов, уделяет особое внимание изготовлению устройств, работающих на солярных батареях.

В каталоге преобладают изделия, выполненные в классическом стиле. Все они отличаются продуманной конструкцией, надежностью, долговечностью и функциональностью.

Уход за солнечным светильником

Чтобы устройства, работающие на солнечных аккумуляторах, исправно служили на протяжении долгого времени, необходимо соблюдать ряд правил:

  • Для поступления в батарею максимального количества света необходимо регулярно протирать внешнюю поверхность мягкой салфеткой, слегка смоченной водой.
  • В конструкциях небольших декоративных светильников, как правило, применяются не слишком сильные аккумуляторы, которые отключаются при низких температурах. Подобные изделия лучше убирать на зиму в темные помещения (чердак, чулан).
  • Модели уличных фонарей обычно не боятся заморозков и устойчивых холодов: их аккумуляторы рассчитаны на работу в течение круглого года. Однако если владельцы не предполагают использовать устройства в зимний сезон, лучше занести их в подсобные помещения. При этом светильники нужно хорошо укрыть, чтобы избежать автоматической зарядки аккумуляторов.
  • При закрепленном светильнике можно попробовать достать батарею из корпуса, а после ее полной разрядки положить блок на хранение в прохладной сухой комнате.

Во время влажной погоды также рекомендуется протирать фонари сухой салфеткой или ветошью.

Устранение неисправностей солярных устройств

Наиболее часто встречающимся дефектом является нарушение связи между батареей и контейнером питания, что может быть вызвано окислением частиц на участке крепежа. Для ремонта часто бывает достаточно разобрать светильник, зачистить полюса аккумулятора и контакты на контейнере питания.

Причиной неполадки может стать также обрыв провода. Для обнаружения проблемы следует в затемненном помещении проверить место пайки. При выявлении обрыва его можно припаять с помощью холодной сварки. Если же ремонтные работы не принесли должных результатов, осветительный прибор придется выбросить.

На что обратить внимание при выборе

При выборе уличных светильников, работающих от солнечной батареи, важно принять к сведению ряд характеристик.

Количество и мощность светодиодов (LED). От этой особенности зависит интенсивность освещения. Фонари могут иметь один или несколько осветительных элементов, стандартная мощность которых равна 0,06 Вт. Устройства с одной лампы отличаются мягким рассеянным светом, с несколькими – дают ровное яркое освещение.

Емкость аккумулятора. Чем больше уровень преобразованной солнечной энергии, накопленной в батарее, тем дольше срок ее действия. Для работы в течение всей ночи рекомендуется выбирать приборы с аккумулятором, рассчитанным на напряжение не менее 3В.

Чем выше столбик прибора, на котором установлен солярный фонарь, тем большую площадь дачного участка он сможет осветить

Высокое качество контроллеров. Корректная работа светильников на солнечных батареях во многом зависит от приборов-контроллеров, управляющими работой аккумуляторов. Высокие технические характеристики подобных устройств являются гарантией долговечности конструкции.

Возможность работы в сложных условиях. Важно проверять степень защиты светильника, предназначенного для работы под открытым небом. Эту информацию предоставляет маркировка IP. Для работы на улице этот показатель должен превышать 44, а на воде – 67.

Упаковка. Устройства должны быть хорошо упакованы, при этом на внешней оболочке должны быть нанесены основные характеристики прибора.

Дизайн. Желательно, чтобы элементы совпадали по стилистике с оформлением территории двора и/или дачного участка. Вряд ли стоит размещать декоративные светильники в виде гномов в японском саду.

Здесь будут лучше смотреться устройства в виде камней или абстрактных фигур. Для участков с оформлением в деревенском стиле подойдут фигурки в виде аиста, вороны, лисицы и других животных.

С принципом действия и основами выбора фотореле для систем уличного освещения ознакомит , прочесть которую мы настоятельно советуем.

Выводы и полезное видео по теме

В представленном видеоролике подробно рассказывается об устройстве солярных фонарей и различных вариантов осветительных приборов, работа которых осуществляется на солнечных батареях.

Светильники, работающие от солнечных батарей, удачно совмещают функциональность и декоративность. Правильно подобранные приборы будут служить долго и надежно, украшая участок яркими радостными огоньками.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенной ниже блок-форме. Расскажите о том, как обустраивали участок, устанавливали на нем осветительные приборы. Делитесь полезными сведениями, задавайте вопросы, размещайте фото по теме статьи.

sovet-ingenera.com

Как подобрать зарядное устройство на солнечных батареях

Все больше ценителей активного отдыха предпочитают проводить отпуск и уик-энды поближе к первозданной природе. Но современному человеку сложно отказаться от благ цивилизации – кто из нас не берет в путешествие мобильный телефон, ноутбук или камеру?

Но если в вашем багаже окажется зарядное устройство на солнечных батареях, проблема с питанием девайсов будет решена. Осталось только разобраться, как правильно выбрать прибор. Представленная нами статья окажет действенную помощь в прояснении всех вопросов.

Содержание статьи:

Что такое зарядка на солнечных батареях?

Эти зарядные устройства способны преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток. Они могут работать с различными моделями навигаторов, плееров, ноутбуков, телефонов, камер и других портативных приборов.

Но время зарядки напрямую зависит от мощности самого устройства и вида разряженного девайса, поэтому, чтобы подобрать действительно практичный и универсальный прибор, стоит разобраться с его характеристиками.

Конструктивные особенности прибора

Само устройство состоит из кристаллической панели, контроллера уровня заряда/разряда и преобразователя солнечной энергии в электрическую.

Некоторые модели оснащены еще и буферным аккумулятором из нескольких литиевых элементов, который позволяет прибору не только преобразовывать, а и накапливать энергию, чтобы отдавать заряд даже в темное время суток.

Всего пару лет назад солнечные зарядные устройства были достаточно дорогими приборами, а сегодня – это массовый продукт с доступной ценой

Преимущества солнечных зарядок:

  • Универсальны – адаптированы под различные устройства (на корпусе предусмотрены USB-разъемы, а большинство моделей дополнительно укомплектованы специальными переходниками под различные виды электротехники).
  • Занимают мало места в дорожном багаже.
  • Есть широкий выбор форм, цветов, размеров и мощности под различные нужды и эстетический вкус.

Ну а самый значимый недостаток для всех солнечных зарядок – долгое время, которое требуется им для накопления «силы». Кроме того, следует понимать, что если с питанием мобильного телефона или фотоаппарата справиться практически любая модель, то активный «поглотитель» энергии типа ноутбука уже потребует внушительной мощности солнечной батареи и емкостного аккумулятора.

Принцип работы устройства

Портативные зарядки на солнечных батареях – автономные системы, которые могут перерабатывать энергию как от лучей, так и от электросети, ламп дневного света или компьютера. Причем многим моделям необязательно наличие интенсивного солнца – они накапливают заряд даже в пасмурные дни, хотя КПД, разумеется, падает (от 20 до 70%).

Если купить устройство с возможностью подключения к электросети, можно значительно сэкономить время на накопление заряда при пасмурной погоде

Работает прибор так: кристаллы на панели поглощают солнечную энергию, преобразователь ее «перерабатывает» в электрический ток, который поступает к источнику питания. Когда к этому источнику с помощью шнура присоединяется мобильный телефон или другой прибор, накопленная энергия постепенно перетекает в разряженное устройство.

Виды солнечных зарядок

Что касается внешнего вида – здесь уже производители постарались не только разнообразить цветовую гамму и форму устройств, а и сделать девайс максимально удобным для применения в различных ситуациях. Рассмотрим самые популярные варианты.

Моноблок – компактное устройство из панели и накопителя, заключенных в твердом корпусе из металла или пластика. Такой прибор «спасет» разряженный телефон на пляже или пикнике и не займет много места в обычной сумке.

Моноблоки удобны для повседневной жизни – много места они не занимают и могут заряжаться не только от солнца, а и во время работы на ноутбуке или компьютере

Гибкая панель – тонкая складывающаяся или разворачиваемая панель с фотоэлементами. Она занимает мало места в багаже, да и весит намного меньше своего твердого конкурента, заключенного в корпус. Но, несмотря на приличную площадь «охвата», накапливают солнечный заряд почти в два раза медленней, чем моноблоки.

Кроме того, большинство панелей работает только от прямых лучей солнца, не накапливая энергию впрок – у них отсутствует встроенный аккумулятор. Впрочем, всегда можно доукомплектовать свою зарядку внешним накопителем требуемой мощности.

Так что гибкие панели – это хороший вариант для решения вопроса с подзарядкой маломощных приборов при «стационарном» отдыхе – на даче, рыбалке, с палаткой. А вот для пешего путешествия лучше присмотреть другой вариант.

Во время движения гибкую панель можно компактно сложить и поместить в багажник или прикрепить на крышу автомобиля, а на привале – просто расстелить под солнечными лучами

Встроенная зарядка – устройство состоит из , которые крепятся к внешней стороне сумок или туристических рюкзаков. Они позволяют подзаряжать приборы прямо во время пути или накапливать заряд во встроенном аккумуляторе.

А еще такой аксессуар можно использовать по прямому назначению – для переноса любых предметов или той же электроники, что очень удобно для тех, кто увлекается пешим туризмом или работает под открытым небом.

Хотя «энергорюкзаки» выглядят привлекательно и стильно, но с таким же успехом можно временно прикрепить на сумку и любой другой вид зарядки (многие модели даже оснащены специальными карабинами) и не волноваться за сохранность устройства во время дождя или чистки

Раскладушки – это могут быть как несколько гибких панелей, компактно сложенных «стопкой», так и вариация из двух моноблоков, заключенных в жесткий корпус в форме раскрывающейся книжки.

Главная цель такого устройства – минимизировать «захват» полезной площади в объеме вашего багажа и увеличить КПД за счет большего количества фотоэлементов. Приятный бонус – большинство моделей комплектуются креплениями на рюкзак или автомобильное стекло.

Размер «раскладушки» можно подобрать исходя из ваших потребностей: чтобы заряжать мобильный, достаточно устройства размером с сам телефон, а вот для ноутбуков и планшетов панель даже в сложенном состоянии будет не меньше листа А5

Но вне зависимости от дизайна, все солнечные зарядки работают по одинаковому принципу, поэтому рассмотрим важные технические нюансы, которые помогут при покупке прибора.

Как выбрать подходящий вариант?

Для начала стоит определиться с количеством и видами приборов, которые вы планируете заряжать от солнечной зарядки. От этих параметров зависит мощность устройства и тип выходного порта.

Если на устройстве предусмотрено несколько USB портов, можно одновременно подключать и заряжать различные приборы, главное, чтобы позволяла мощность батареи

Характеристики различных девайсов можно уточнить, заглянув в инструкцию по их эксплуатации, а в некоторых приборах рабочее напряжение указано и на ЗУ, которое входит в комплект, поэтому сориентироваться будет несложно. В крайнем случае, нужный переходник всегда можно докупить.

Основные параметры и приятные дополнения

От характеристики зарядного тока зависит время, которое понадобится устройству для подпитки различных девайсов. Этот показатель измеряется в амперах и указан на портах прибора.

Значения:

  • 1 ампер – предназначен для мобильных телефонов, электронных сигарет, часов, плееров.
  • 2 ампера – подходит для планшетов, смартфонов, цифровых фотоаппаратов и видео-камер.
  • 2,5-3 ампера – справится с зарядкой нетбуков и ноутбуков.

Также важно знать и напряжение на выходе, ведь заряжаемые приборы могут по мощности превосходить возможности солнечной зарядки. Так, для большинства телефонов и простых планшетов потребуется выход в 5 вольт, для цифровых камер и игровых гаджетов – 9, а для ноутбуков и автомобильных холодильников – 12-24.

Но все же главная характеристика зарядного устройства – мощность солнечной панели. От этого показателя напрямую зависит время зарядки батареи. А здесь все упирается в характеристики светоулавливающих панелей.

К примеру, у элементов с мощностью 5 W (стандартный бюджетный вариант) будет ток 900 ma часов, а у 10 W – 1500 ma. То есть, чтобы зарядить телефон от солнечной зарядки в 5 W, понадобится 2-3 часа, а вот панель мощностью 10 W справится и за полтора.

Для мощных устройств типа игровых планшетов и ноутбуков лучше покупать складные модели из нескольких панелей, которые быстро генерируют заряд

Кроме того, устройства с панелями, мощность которых не превышает 2 W, используются только для накопления заряда встроенного аккумулятора. А чтобы напрямую заряжать приборы от солнечных лучей, нужны панели с мощностью 3 W и больше.

Другие важные параметры:

  1. Наличие аккумулятора – если в устройстве не предусмотрен накопитель, работать оно сможет только во время нахождения на освещенном месте. Приборы же с аккумуляторами способны отдавать заряд в любое время суток, а также заряжаться от других источников – USB-порта ноутбука или розетки с подключением к 220V.
  2. Тип фотоэлементов – считается, что эффективней поглощают солнечные лучи монокристаллы (их КПД на уровне 13-18%). У поликристаллов этот показатель ниже – около 10-12%. Различить их можно даже невооруженным взглядом – поликристаллические панели имеют темно-синий оттенок, а их конкуренты – черный.
  3. Интерфейс – универсальные зарядки от солнца оснащены информативными USB, где можно выбрать нужный вариант в зависимости от типа разряженного устройства. Некоторые приборы оснащены и индикатором интенсивности солнечных лучей, которые помогут определить оптимальное местоположение для быстрого заряда.
  4. Защита – априори на всех устройствах предусмотрена система безопасности, позволяющая их эксплуатацию на природе. Но для любителей экстремальных приключений стоит поискать прибор с усиленной защитой от дождя, пыли, грязи, ударов и других форс-мажоров.

Дополнительные возможности чаще всего представлены функцией «фонарь» или «светильник». Это может быть актуально не только для любителей отдыха на природе, а и для автомобилистов – при замене колеса или ремонте на ночной дороге яркий свет станет незаменимым помощником.

Из других бонусов производители могут предложить USB-хаб или точку Wi-Fi. Но, разумеется, любые дополнения значительно увеличивают конечную стоимость продукта. А так ли они нужны – решать вам.

Общие рекомендации по эксплуатации ЗУ

Устройства с встроенным аккумулятором перед первой эксплуатацией нужно полностью зарядить, причем не на солнце, а от электросети. Затем подключите к ЗУ какой-либо прибор, чтобы он принял энергию и разрядил накопитель.

После этого панель можно подставлять под лучи и компенсировать потерянный заряд. Для моделей, работающих напрямую от солнца, это правило не работает – их можно сразу устанавливать на освещенные участки и подключать приборы.

Большинство солнечных зарядок предназначены для эксплуатации в температурном режиме от – 20 до + 45 градусов, но есть и специальные модели, работающие в условиях экстремального климата, только их изготавливают под заказ

Чтобы максимально повысить КПД солнечной зарядки, рекомендуем следующее:

  1. Располагайте прибор так, чтобы лучи падали на панель под прямым углом. Даже если солнце не стоит в зените, можно придать зарядке правильное положение, приподняв под углом в 40 градусов с помощью какой-нибудь подпорки. Так вы сможете собрать заряда на 20-30 % больше, чем если горизонтально положите панель на освещенное место.
  2. Используйте устройство вместе с накопителем, причем не только на привалах, а и во время поездки на авто или в походе. Такой тандем сможет собрать энергию для 2-3 зарядок телефона даже в пасмурную погоду без прямых солнечных лучей.
  3. Учитывайте, что в большинстве раскладных приборов панели подключены последовательно, поэтому важно, чтобы все элементы были равномерно освещены. Например, даже если тень закроет всего лишь половину первой из четырех панелей, мощность батареи упадет в два раза.
  4. Чтобы аккумуляторы большой емкости вышли на заявленные параметры, их рекомендуют «разогнать» – полностью разрядить, затем зарядить до 100%. И так 3-4 раза.
  5. На время длительного перерыва в работе (месяц и больше) храните ЗУ при комнатной температуре. Если это прибор со встроенным аккумулятором, его предварительно нужно зарядить до 50-70 %.

И последний совет – даже если зарядка стала хуже работать или совсем вышла из строя, не разбирайте ее самостоятельно, чтобы не повредить элементы системы и сам корпус. Разобранное устройство автоматически снимается с гарантии, поэтому лучше обратиться в авторизированный сервисный центр или к поставщику.

Как сделать зарядное устройство своими руками?

Хотя современные зарядки уже перестали быть приборами премиум-класса и вполне доступны по цене рядовому потребителю, если хочется сэкономить, всегда есть возможность изготовить такой девайс самому.

Пример самодельного устройства в жестком корпусе из металлической банки, оснащенного USB-разъемом и преобразователем энергии для зарядки маломощных приборов

 Чтобы сделать простое солнечное ЗУ нужно приобрести несколько основных элементов:

  • поли- или монокристаллическую панель;
  • держатель для аккумуляторов;
  • блокирующий диод Шоттки;
  • гнездо для разъема;
  • контроллер заряда (впрочем, если зарядка будет вырабатывать 0,5-5В можно использовать вместо контроллера более дешевый повышающий преобразователь на 5В).

Что касается самой панели, здесь нужно сделать небольшой расчет количества элементов, исходя из мощностей прибора, который планируется заряжать.

Например, если ток заряда для аккумулятора составит около 10% его емкости, то для зарядки в 20 000 мА нужен ток 2А, и для питания прибора понадобится около 14 часов. Если же увеличить ток вдвое до 4А, время на подзарядку сократится до 7 часов.

Замена контроллера на преобразователь позволит собрать ЗУ даже с помощью маломощной батареи от солнечного газонного фонаря – все равно на выходе получим требуемые 5В (правда, заряжаться оно будет долго)

В зависимости от параметров тока для будущей зарядки (2 или 4А) выбираются и кристаллические элементы. Обычно, 1 деталь вырабатывает около 0,5В, то есть чтобы получить хотя бы 5В понадобится 10-12 элементов.

Затем их нужно последовательно спаять между собой. Если же используется панель от фонарика, то даже стандартная 70*70 см может выдавать от 2,5 до 4,5В, поэтому лучше проверить вольтметром.

Завершающий этап – заключить самодельную зарядку в любой подходящий каркас (подойдет даже банка из-под конфет) и оснастить USB-разъемом. Затем к разъему нужно припаять блокирующий диод, а также провода от солнечной панели к преобразователю и держателю согласно нижеприведенной схеме.

Диод Шотки необходим, чтобы при включении устройства аккумуляторы не разряжались через солнечную батарею. Приобрести его можно, как и другие составляющие, на радиорынках или в интернете

Осталось проверить работу устройства на солнце с любым разряженным девайсом. Если все в порядке, можно использовать соответствующие переходники и заряжать различные приборы.

С правилами подбора солнечных батарей для обустройства частного дома или дачи ознакомит , посвященная этому интересному вопросу.

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы получить визуальное представление о солнечных зарядных устройствах и принципах их работы, предлагаем посмотреть нашу подборку видеоматериалов:

Практические советы и подсказки, как выбрать зарядку для различных устройств. Заглянуть внутрь и изучить схему моноблока можно вместе с автором этого видеоролика:

Как собрать зарядное устройство, работающее от солнечных лучей своими руками:

Спасибо техническому прогрессу и светлым головам изобретателей, которые сделали доступной энергию солнца для рядовых пользователей. Благодаря таким зарядным устройствам можно не беспокоиться о том, что на отдыхе в нужный момент вы останетесь без связи с цивилизацией.

Ну, а если с подбором девайса возникли сложности, всегда можно обратиться за консультацией к профессионалам, разбирающимся в электрике.

Расскажите о том, как использовали солнечную зарядку в походных условиях, на пикнике или в дороге. Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Задавайте вопросы, делитесь впечатлениями и полезными сведениями по теме, публикуйте фотоснимки.

sovet-ingenera.com

Уличное освещение на солнечных батареях: функции фонарей

Придомовая территория, дорожки, газоны, сад нуждаются в хорошем освещении. Чтобы вечером было видно двор и подъездные пути, необязательно устраивать миниатюрный Лас-Вегас, подключая электрические лампы.

Можно организовать мягкое уличное освещение на солнечных батареях – сделать это несложно, а выгоды от такого решения очевидны. Светильники приносят практическую пользу, способствуют экономии энергоресурсов и улучшают декоративность сада. Все еще сомневаетесь?

Предлагаем больше узнать о фонарях на солнечных батареях. В статье мы рассмотрели устройство, принцип работы, разновидности, достоинства и недостатки таких светильников. Кроме того, мы подготовили обзор лучших моделей и вариантов их размещения на приусадебном участке.

Содержание статьи:

Зачем платить деньги за уличное освещение

В последние годы можно увидеть уличные светильники не только возле частных домов, магазинов, кафе, офисов, но и на дачах, где владельцы появляются время от времени и ненадолго.

Казалось бы, зачем вкладывать деньги в освещение там, где хозяева бывают лишь изредка? Но в этом есть смысл.

Разноцветные светильники на солнечных батареях используют для декора отдельных зон – искусственных водоемов, веранд, беседок и т.п. Они создают исключительно красивые и небанальные цвето-световые эффекты

Дача – место, куда приезжают отдыхать, наслаждаться покоем, обществом родных и друзей. Здесь должно быть уютно и красиво.

Кроме того, освещение на даче является определенным сигналом для злоумышленников. Оно свидетельствует о том, что дом не заброшен и в нем могут находиться хозяева.

Галерея изображений

Фото из

Владельцы магазинов, кафе, руководители компаний прекрасно знают, что рекламы много не бывает. Их потенциальные клиенты давно устали от навязчивых неоновых огней. А вот мягкое и уютное освещение привлекает внимание и оставляет приятное впечатление. Отличная альтернатива рекламному щиту

Аккуратные небольшие фонарики в саду помогут создать ауру загадочности и романтики для вечерних прогулок. Приглушенный свет не бьет в глаза, не создает резких теней. Вокруг царит атмосфера гармонии и умиротворения. Идеальное место для отдыха после дневной суеты

Подходы к дому и подъездные пути должны быть хорошо освещены. Выбрав крупные светильники, можно не только обеспечить нормальную видимость в вечернее время суток, но и украсить придомовую территорию. Такое оформление удобно, приятно выглядит, а сам загородный дом со стороны кажется волшебным дворцом

На дачном участке уличное освещение не менее актуально, чем в загородном доме. Это приятный бонус к отдыху на даче и одновременно профилактика ограбления. Вряд ли злоумышленники попытаются вломиться в дом, если есть риск столкнуться с законными хозяевами

Уличное освещение возле входа в здание

Романтичная атмосфера вечернего сада

Садовые светильники вдоль дорожки

Светильники на фотоэлементах на даче

Уличное освещение жизненно необходимо. Его в любом случае придется обустраивать. Вопрос лишь в суммах, которые придется вложить для его организации и эксплуатации.

Самый выгодный вариант – покупка уличных фонарей на солнечных батареях. Они не увеличивают счета за электроэнергию и не требуют никакого особого технического обслуживания.

Развенчиваем мифы о фонарях на солнечных батареях

Противники светильников на солнечных батареях для уличного освещения утверждают, что такие приборы никак не могут конкурировать с электрическими лампами. Но имеет ли смысл сравнивать их вообще? Они изначально предназначены для разных целей.

Сравнение электрических ламп и фонарей на солнечных батареях некорректно. Они дают совершенно разный свет. Первые – яркий и резкий, вторые – приглушенный и мягкий

Назначение – давать яркий контрастный свет, благодаря которому можно рассмотреть все детали. А у фонарей на солнечных батареях совершенно другая функция – подсветить территорию, чтобы можно было нормально ориентироваться в вечернее и ночное время.

Они не предназначены для освещения зон, где планируется активная деятельность, требующая внимания и точности.

Не следует считать фонари на солнечных батареях адекватной альтернативой электрическим. Они подсвечивают и украшают территорию, формируют атмосферу спокойствия и романтики, но не способны создать зоны яркого света

Фонари на фотоэлементах не могут конкурировать с электрическими приборами по яркости, поэтому имеет смысл организовать комбинированное освещение.

Например, над крыльцом дома уместна электрическая лампа. Для повышения удобства пользования и экономии электроэнергии ее можно дополнить или . А дорожки, газоны, сад можно подсветить светильниками на солнечных батареях.

При обустройстве комбинированной системы нужно помнить, что электрический свет перекрывает солнечные фонари.

Комбинированное освещение будет удачным, если электрические и солнечные светильники освещают разные зоны и не перекрывают друг друга. Правильно подобрав приборы по яркости и цвету, можно организовать плавные переходы

Интенсивность и продолжительность работы автономных уличных фонарей на солнечных батареях во многом зависит от погоды.

Если днем пасмурно, нельзя ожидать хорошего и длительного освещения вечером, т.к. для полноценной зарядки аккумулятора требуется 8-10 часов времени и хороший солнечный свет. Это главный недостаток уличных фонарей на фотоэлементах.

5 причин выбрать освещение на фотоэлементах

Светильники на фотоэлементах отличаются несколькими достоинствами, которые прекрасно компенсируют недостатки:

  1. Автономность. Для работы фонарей не нужна электроэнергия, поэтому не требуется прокладывать провода и подключать приборы к сети. Это существенная экономия сил и денег.
  2. Энергонезависимость. Можно установить несколько десятков светильников, а счета за электроэнергию не увеличатся.
  3. Полная автоматизация. Приборы заряжаются, включаются и выключаются без участия пользователя.
  4. Простота в монтаже. На установку светильников потребуется минимум времени и сил. Не нужно обладать какими-то специальными знаниями, чтобы их смонтировать и обеспечить нормальную работу. При желании приборы легко переставить на другое место.
  5. Неприхотливость. Светильники удобны в эксплуатации, не требуют сложного ухода и обслуживания.

Стоимость качественных электрических уличных фонарей и садовых светильников, работающих от солнечных батареек, не особенно отличается. Разница в затратах становится очевидной в процессе эксплуатации.

Солнечный фонарь – это единоразовое вложение денег, а работа даже самых экономичных электрических приборов подразумевает постоянные расходы на энергоресурсы.

Особенности устройства и работы светильников

Существует множество разновидностей осветительных приборов на солнечных батареях, но их устройство и примерно одинаковы. Солнечная энергия накапливается с помощью специальных батарей и аккумуляторов.

Когда к светодиоду-полупроводнику поступает энергия, он излучает видимый свет. Система управления светодиодом состоит из датчика освещенности и микросхемы.

Благодаря особенностям своего устройства светильники могут работать и в летнее, и в осеннее время. В зависимости от сезона и степени освещенности они включаются примерно с 6 до 9-10 часов вечера (+)

Интенсивность свечения фонаря зависит от силы напряжения. Когда батарея разряжается, система управления отключает светильник. Включается он с помощью специального фотоэлемента, функция которого – преобразовать солнечную энергию в электрическую.

Установка мощных моделей не всегда удобна. Во многих случаях лучше подобрать маломощные светильники и установить их поближе к земле. Это позволит сэкономить на приборах, а качество освещения дорожек не снизится

При выборе светильников следует учитывать не только технические характеристики самих приборов, но и климатические особенности местности. Аккумуляторы не выдерживают морозов, поэтому в регионах, где возможны суровые зимы, фонари демонтируют поздней осенью и возвращают на место только весной.

Поздней осенью, когда световой день короткий, а погода нередко бывает пасмурной, аккумуляторы фонарей на солнечных батареях редко заряжаются полностью. Однако энергии хватает на несколько часов освещения в вечернее время

В большинстве моделей установлены фотоэлементы, произведенные на основе кремния. Это важный нюанс, т.к. приборы на основе монокристаллического кремния надежнее и долговечнее моделей с поликристаллическими фотоэлементами.

Также обращают внимание на тип и качество стекла. Оптимальный выбор – фонари с поликристаллическими фотоэлементами и закаленным стеклом.

Разновидности моделей уличных фонарей

Самые популярные виды светильников на фотоэлементах:

  • настенные;
  • парковые;
  • газонные;
  • декоративные.

Уличные светильники можно использовать в любой зоне придомовой территории. По сути, сфера их применения ограничивается только планами владельца относительно декора ландшафта.

Главное, чтобы на фотоэлементы попадало нужное количество солнечного света, и любая модель будет полезной и функциональной.

Галерея изображений

Фото из

Настенные светильники на фотоэлементах можно крепить на любые вертикальные поверхности. Главное, чтобы днем они были полностью открыты и на них попадало достаточно солнечного света. Если разместить подвесные фонари на стенах, ночью вся территория вокруг дома будет хорошо освещена

Есть множество парковых светильников на фотоэлементах – классические, романтичные, с вычурным декором. Очень популярны модели, выполненные в стиле минимализм. Они практичны, универсальны и подходят почти для любых ландшафтов

Особой популярностью пользуются приборы освещения необычных форм и цветов. Такие фонарики украшают сад не только вечером, но и днем. Их оригинальный внешний вид придает ландшафту законченный вид, а осенью, когда зелень начинает вянуть, радует глаз

Крупные декоративные светильники используют в качестве украшения парков, садов, придомовой территории. Они мало что дают для освещения, зато привлекают внимание к зонам, которые владельцу особенно хотелось бы подчеркнуть

Газонные светильники используют с разными целями. Несколько маленьких шаров могут выделять границы газонов или клумб, чтобы на них не наступали ночью. Также их устанавливают в альпийских горках, рокариях, между деревьями в садах и парках

Искусственные водоемы сами по себе прекрасны, но нет предела совершенству. Их можно дополнительно декорировать светильниками в форме шаров. Разноцветные модели приятно выглядят в любое время суток, а ночью их свет в сочетании с бликами воды будет порождать оригинальные эффекты

В продаже есть миниатюрные светящиеся фигурки на фотоэлементах. Пара-тройка таких бабочек или стрекоз могут украсить беседку, дерево или кустарник. Если же повесить несколько десятков фигурок, они станут хорошей подсветкой дорожки, аллеи в парке или клумбы возле дома

Если есть элементарные навыки обращения с приборами, вовсе необязательно переплачивать за готовые уличные светильники на фотоэлементах. Их можно изготовить своими руками. Подходящие материалы – стеклянные банки и длинные металлические цепочки

Удобное расположение настенных светильников

Парковые светильники в стиле минимализм

Футуристический дизайн садовых светильников

Декоративные светильники в ландшафтном дизайне

Маленькие газонные светильники в саду

Плавучие светильники на фотоэлементах

Крошечные светильники-стрекозы

Самодельные светильники на фотоэлементах из банок

Автономные фонари можно разместить везде, где посчитает уместным владелец. Если на солнечные батареи 10 часов в день будут попадать солнечные лучи, качественная и бесперебойная работа светильников обеспечена.

ТОП-7 лучших светильников на фотоэлементах

Чудес не бывает, поэтому добротный светильник вряд ли удастся купить за копейки. Если в планы входит нормальная подсветка территории, а не просто ее украшение оригинальными светящимися фигурками, стоит обратить внимание на качественную продукцию.

Настенный светильник MJJC-SLYF170 можно устанавливать на любой высоте, но больше всего от него пользы при низком размещении. Смонтировав пару таких моделей внизу лестницы, можно улучшить ее внешний вид, а также уберечь себя и родных от травм

Хорошо себя зарекомендовали модели:

  1. Star Alliance YH0607A-PIR. Корпус модели герметичен, есть датчик движения, система регулировки режимов освещения.
  2. MJJC-SLYF170. Модель малой мощности предназначена для установки невысоко над землей. Хороший вариант для подсветки ступенек, нижней части стен дом.
  3. MK02500. Светильник предназначен для крепления к стенам, корпус непроницаем для капель воды и пыли.
  4. ZY-TYN-T10W. Модель дорогостоящая, зато расходы окупаются с лихвой. Преимущества светильника – мощность, наличие датчика движения, надежность и долговечность.
  5. RDF YD04. Прибор отличается небанальным дизайном и высоким качеством исполнения, но его сфера применения ограничена из-за небольшой яркости света.
  6. Sunlight M3. Это маломощные модели, которые размещают сразу по нескольку штук. Преимущества – стильный дизайн, относительно невысокая стоимость.
  7. Solar Lamp. Интенсивность света зависит от датчика движения. Когда он срабатывает, свет загорается на полную мощность. Хорошее решение для освещения входной двери.

Это далеко не все качественные уличные светильники на фотоэлементах. Есть и другие модели, достойные внимания. Дополнительная информация о видах и особенностях выбора солнечных фонарей представлена в .

Многие пользователи покупают качественные приборы через сайт Aliexpress. При выборе моделей в онлайн-каталогах следует быть внимательными, чтобы не нарваться на некачественные подделки.

Выводы и полезное видео по теме

Автономные фонари на солнечных батареях пока еще мало распространены, поэтому с их выбором возникают трудности. Предлагаем подборку видеоматериалов, которые упростят задачу.

Устройство приборов освещения на солнечных батареях:

Схема устройства и ремонт светильника на фотоэлементах:

Лучшие модели светильников на сайте Aliexpress:

Видеобзор светильника от реального пользователя:

Уличные светильники на фотоэлементах хорошо защищены от влаги, автономны, просты в эксплуатации и уходе. При необходимости их легко убрать на время стрижки газона или обрезки деревьев. В остальное время они будут радовать своих владельцев мягким светом и приятным видом.

Примерный срок службы такого практичного ландшафтного украшения – 5-10 лет. Это неплохое вложение в обустройство участка.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по организации уличного освещения на солнечных батареях? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких светильников. Форма для связи находится в нижнем блоке.

sovet-ingenera.com

Добавить комментарий