• LV
  • RU
  • EN

Saules baterijas

Saules enerģijas pārveidošana elektriskajā un siltuma enerģijā notiek uz saules bateriju un kolektoru rēķina. Elektroenerģijas iegūšanai ar saules bateriju palīdzību nav kaitīgas ietekmes uz apkārtējo vidi, un pašam saules elektrostaciju aprīkojumam nav nepieciešama dārga apkope.

Saules baterijas ir elektriskās strāvas avots, ko ģenerē ar saules starojuma iedarbību uz fotoelektriskajiem pārveidotājiem. Saules bateriju sastāvā neietilpst kustīgās daļas, tāpēc tām piemīt augsta drošība. Pie tam, praktiski neierobežotā saules bateriju kalpošanas laikā nerodas nekādi lieli bojājumi, un to apkopei nepieciešama putekļu notīrīšana no fotoelementu spoguļiem. Saules baterijām ir zems lietderības koeficients, taču pateicoties konstrukciju moduļa tipam, var izveidot atšķirīga sprieguma un jebkādas jaudas iestatnes, un mūsdienīgu akumulatoru izmantošana ļauj uzkrāt saražoto elektroenerģiju, kura vēlāk tiek patērēta nakts laikā vai sliktos laika apstākļos.

Pielietošanas jomas:

  • -      privātmājas;
  • -      biroju un administratīvās ēkas, mācību iestādes, sporta būves;
  • -      rūpniecības uzņēmumi;
  • -      agrorūpnieciskie kompleksi;
  • -      mazapdzīvoti dzīvojamie rajoni;
  • -      elektroenerģijas mobilie patērētāji (mobilie hospitāļi, meklēšanas un glābšanas veidojumu mobilie kompleksi, zinātniskās ekspedīcijas, karaspēka daļas atrodoties lauka apstākļos, pierobežas posteņi, algotu mednieku kordoni rezervātos u.c.);
  • -      transports.

Saules baterijas – to veidu apraksts un priekšrocības

Pastāv vairāki veidi saules bateriju: monokristālu, polikristālu un plānplēves saules baterijas.

Vispopulārākās ir saules baterijas uz monokristālu silīcija bāzes. Šādu bateriju struktūra sastāv no daudzām silīcija šūnām, kuras pārveido saules gaismu elektrībā. Šo bateriju priekšrocības ir labais kompaktums un nelielais svars, pie tam, šīm saules baterijām piemīt neliels elastīgums, tas ļauj tos uzstādīt uz līkām virsmām un iegūt nepieciešamo slīpuma leņķi. Monokristālu saules baterijas ir ievietotas drošā un izturīgā stikla plastikāta korpusā, kas aizsargā fotoelementu no mitruma un putekļu iekļūšanas. Monokristālu saules baterijas kļūs par lielisku risinājumu dažādu liešanas sūkņu elektroapgādei, telekomunikāciju sakaru un signalizācijas līdzekļu barošanai, kā arī vasarnīcu zemesgabalu apgaismošanai.

Saules baterijas no polikristāla silīcija, kam ir spilgti zila krāsa, atšķiras ar zemāku vērtību salīdzinājumā ar baterijām no monokristāliem. To nosaka lētāks ražošanas process, un šādu saules bateriju struktūra sastāv no nesakārtotiem silīcija kristāliem, tas ir, tiem ir dažāda forma un orientācija. Polikristāla silīcija saules bateriju lietderības koeficientam ir mazāka vērtība nekā monokristālu lietderības koeficientam, un šādu saules bateriju darba stabilitāte ir zemāka. Zemās vērtības dēļ polikristālu paneļi ir raduši plašu pielietojumu dažādās jomās. Tos izmanto dzīvojamo māju un administratīvo ēku apgaismošanai: biroja telpas, skolas, slimnīcas un siltumnīcu kompleksi. Pie tam, tos izmanto automaģistrāļu un ielu, pagalmu, dārzu un parku apgaismošanai. Pārveidotā saules enerģija ar polikristālu saules baterijām lieliski baro arī naftas vadus un gāzes vadus, apgādā ar elektrību medicīnas un telekomunikāciju iekārtas.

Plānplēves saules baterijas izmanto, galvenokārt, rūpnieciskiem mērķiem, jo nepieciešamās jaudas sasniegšanai ir vajadzīgs lielāks saules staru nokļūšanas laukums nekā tas ir nepieciešams, izmantojot monokristālu un polikristālu paneļus. Šādu saules bateriju galvenais pluss ir tas, ka tās montāžu var veikt jebkurā vietā. Pie tam, šī inovatīvā ierīce nebaidās no putekļiem. Nav jābaidās, ka šīs saules baterijas izrādīsies neizdevīgas nelabvēlīgos laika apstākļos vai mākoņainā laikā. Jāatzīmē, ka to efektivitāte pazeminās tikai par 10-15%. Ja runā par plānplēves bateriju trūkumiem, tad šeit jāmin to ekspluatācijai nepieciešamo lielo laukumu vajadzība.

Jebkuru saules bateriju darbības princips ir šāds: par galveno fotoelektriskā elementa materiālu kalpo silīcijs ar dažu elementu piemaisījumu, ko veido kristāls ar p-n pāreju. Tādā veidā tiek izveidoti divi slāņi ar dažādu vadāmību. Šo slāņu robežā veidojas potenciālā barjera, kas traucē elektriskā strāvas nesēju pārvietošanos pa visu pusvadītāju. Saules starojumam nonākot uz fotoelementa, pateicoties fotonu uzsūkšanai, tiek veidoti negatīvā un pozitīvā lādiņa pāri, kuri pazemina potenciālo barjeru, tas noved pie nesēju brīvas pārvietošanās pa pusvadītāju, kurā uz tā rēķina tiek vērsts elektrodzinējspēks, kas ir elektriskās strāvas avots. Palielinoties gaismas plūsmai, palielinās arī EDS foto, tātad, palielinās arī elektriskā strāva.

Silīcija fotoelementu efektivitāte, salīdzinājumā ar citiem materiāliem, ir relatīvi augsta. Silīcija plākšņu lietderības koeficients svārstās no 10 līdz 20%. No fotoelementu efektivitātes ir atkarīgs konkrētai slodzei paredzēto saules bateriju laukums. Jo augstāks ir lietderības koeficients, jo mazāks ir laukums, kas nepieciešams noteiktas jaudas elektriskās strāvas ģenerēšanai. Pusvadītāju rūpniecības attīstība ļauj izlaist fotoelektriskos elementus uz silīcija bāzes ar efektivitāti līdz pat 40%.
Elektroapgādes saules sistēmā, izņemot saules baterijas, var atzīmēt šādas galvenās iekārtas: akumulators, uzlādes un izlādes regulators un invertors. Pateicoties akumulatoram, ja nav saules starojuma, patērētājs var izmantot elektrību. Uzlādes un izlādes regulators pasargā akumulatoru no pārmērīgas uzlādes un izlādes. Tas ir, sasniedzot spriegumu atslēgšanas sprieguma līmeņa akumulatorā, regulators automātiski atslēdz uzlādi, un ar maksimālu sprieguma līmeni regulators ierobežo uzlādes strāvu. Invertors kalpo līdzstrāvas pārveidošanai maiņstrāvā, kas nepieciešama galvenās sadzīves tehnikas un apgaismošanas barošanai.

Lai noteiktu saules paneļu, kas ietilpst saules baterijā, skaitu, kuru būs pietiekami nepieciešamās jaudas elektrības nodrošināšanai, jāveic saules sistēmas elektroapgādes aprēķins. Šis aprēķins sākas ar visu pieslēgto ierīču summārās jaudas noteikšanu, pēc tam tiek noteikta invertora jauda un akumulatoru uzlādes ietilpības vērtība. Fotoelementu jaudu un daudzumu nosaka, pamatojoties uz konkrētajā reģionā spēkā esošo saules radiācijas lielumu. Nosakot maksimālo stundu skaitu diennaktī, kad saules radiācijas līmenis nav mazāks par 1000 W/m2, nosaka viena fotoelementa izstrādājamo jaudu šajā laika periodā. Tādā veidā, zinot saules stacijas nepieciešamo summāro jaudu un viena fotoelementa jaudu, nosaka saules baterijā ietilpstošo saules paneļu skaitu. Augstāk ir aprakstīts saules bateriju vienkāršots aprēķina princips, īstenībā nepieciešams ņemt vērā daudz nianšu un ietekmējošo faktoru, veicot elektroapgādes saules sistēmas aprēķinus.

Akumulatoru uzlādes ar saules baterijas palīdzību īpatnības

Ar nepieciešamo saules paneļu skaitu pastāv iespēja izveidot saules bateriju ar jebkādu strāvu un spriegumu. Pie tam, tā būs spējīga nodrošināt visa veida iespējamo akumulatoru uzlādi. Atvērts paliek tikai jautājums par šīs iekārtas vērtību. Protams, nav jāaizmirst, ka spēcīga saules baterija aizņem lielu laukumu tās uzstādīšanai. Pie tam, ja pilnvērtīgs saules baterijas apgaismojums ar saules palīdzību notiek ilgstoši, tad ir ieteicams izmantot ierīci, kas atbild par paātrinātas uzlādes strāvas, kuras lielums ir no 0,15 līdz 0,3 no akumulatora ietilpības, nodrošināšanu.

Saules bateriju galvenās priekšrocības:

  1. Ekoloģiskā tīrība un absolūtā drošība veselībai.
  2. Drošība. Saule ir atjaunojams un neizsmeļams avots.
  3. Pieejamība. Iespēja izmantot praktiski jebkurās vietās.
  4. Saules bateriju konstrukcijas vienkāršība un to apkopes pieticība.
  5. Ilgs bateriju kalpošanas laiks (līdz 50 gadiem).