Як працює сонячна панель у похмуру погоду

Постійне зростання вартості традиційних енергоносіїв, а також прагнення знизити вплив вуглецевих викидів в атмосферу на екологію істотно підвищує інтерес до альтернативних джерел енергії. Причому найбільша увага приділяється саме сонячній енергії, оскільки технології, що дозволяють отримувати електроенергію від променів сонця, є найдоступнішими. Не дивно, що на дахах багатьох будинків можна побачити ряди відповідних панелей, що дозволяють забезпечити певну автономність господарств та ще й продавати надлишки електроенергії за «зеленим» тарифом.

При цьому залишається чимало скептиків, які сумніваються в ефективності такої енергетики. Причому як головний аргумент «проти» висувається версія про нездатність функціонування сонячних панелей у похмурі дні. Однак, наприклад, не дуже розпещені сонцем Німеччина, Австрія та Швеція стрімко збільшує парк геліостанцій. Так, у 2006 році в Німеччині було відкрито найбільший у світі полігон електростанцій, що працюють від енергії сонця.

Не збираються відмовлятися від альтернативної енергетики і такі похмурі міста, як Сіетл, Сан-Франциско та Лондон. Однак, питання про її ефективність, при затягнутому хмарами небі, все ж таки має місце і потребує відповіді.

То чи працюватиме геліо батарея?

В основі роботи сонячної панелі лежить фотоелектричне перетворення сонячної енергії на електричну.

Якщо заглиблюватися в деталі, то класичне виконання пристрою включає дві кремнієві пластини, одні з яких покривається фосфором, а інша - бором. Коли сонячне світло попадає на панель, починається рух електронів, що призводить до утворення електричного струму. Крім того, панель пронизують мідні жили, якими струм, що отримується, направляється до електроприладів або накопичувальних акумуляторів.

Тобто, для функціонування цієї конструкції потрібне світло. При цьому вчені стверджують, що з усіх променів сонця, що сягають землі, від 5 до 95% не здатні пробитися через хмари. Отже, і від 95 до 5% з урахуванням щільності хмар можуть досягти поверхні панелей.

Таким чином, сонячне світло завжди досягає земної поверхні. Тому, навіть якщо небо затягнуте хмарами або при розсіяному світлі геліо батареї функціонуватимуть, але їхня продуктивність буде нижчою, ніж у ясний день.

Скільки дає сонячна панель у похмуру погоду?

Так, справді, похмуре небо знижує продуктивність геліостанцій. Але, якщо всього кілька років тому можна було говорити про неможливість їх роботи за такої погоди, то, сьогодні, завдяки технологіям, що постійно вдосконалюються, ефективність виробів поступово збільшується. Щоправда, і зараз їх ККД не відрізняється високими показниками, а за похмурою погодою, залежно від щільності хмар, ефективність роботи може знижуватися на 20-80% від номіналу потужності. Однак, якщо в хмарах є хоч найменші просвіти, через які пробиваються сонячні промені, продуктивність геліо модулів може бути істотно вищою за мінімум, оскільки фотоелектричні елементи будуть приймати, не тільки прямі промені сонця, але і світло, відбите від хмар.

При цьому потрібно врахувати, що сонячні панелі можуть відрізнятися кристалічним складом поглинаючого матеріалу фотоелектричних елементів, що впливають на коефіцієнт корисної дії. Причому чим вище ККД батарей, тим менш критичним для них є щільна хмарність.

Коефіцієнт корисної дії є одним із основних показників, що характеризують продуктивність панелі. Він визначається співвідношенням потужності пристрою до потужності випромінювання, що потрапляє на його поверхню.

І якщо говорити про найбільш поширені та популярні кремнієві елементи, то їх ККД становить:

• до 23% у виробів, виконаних з монокристалічного кремнію. Це надчистий матеріал, вирощений за особливою технологією. Він легується різними домішками, що знижують властивості, що відбивають;
• 14-18% у елементів із полікристалічного кремнію, що вирощується в кварцових тиглях. І тому використовуються відходи надчистого кремнію чи кремній низької очищення;
• 8% у виробів з кристалічного аморфного кремнію. Такий матеріал використовується у виробництві тонкоплівкових модулів.

Таким чином, монокристалічні моделі є найбільш продуктивними, навіть за похмурої погоди. Щоправда, їхня вартість дещо вища, ніж виробів іншого виду.

Як ще можна зберегти ефективність у похмуру погоду?

Щоб уникнути втрат за похмурої погоди, як, втім, і за яскравого сонця, варто:

• вибирати вироби з хорошим покриттям антивідблиску, яке не буде відображати доступне випромінювання;
• звернути увагу на моделі з хвилеподібною або рифленою поверхнею, що дозволяє підвищити продуктивність на 10-15%, за рахунок збільшення таким чином поверхні, що приймає світло сонця;
• монтувати батареї в місцях, що не затіняються деревами або будовами;
• використовувати спеціальний трекер, що дозволяє відстежувати розташування сонця та повертати до нього модулі з фотоелектричними елементами.

Але насамперед до встановлення геліо електростанції слід залучити кваліфікованих фахівців, які:

• розрахують необхідну площу панелей;
• визначать оптимальне місце для їх розміщення та положення, що дозволяє приймати максимум світла;
• встановлять контролер необхідної потужності, що сприяє ефективній зарядці акумуляторів у години найбільшої ефективності функціонування станції.

Таким чином, навіть у похмуру погоду, сонячні батареї, хоч і набагато довше, продовжуватимуть заряджати акумулятори на зло всім скептикам.