Zastosowanie baterii słonecznych
Baterie słoneczne znajdują zastosowanie do zasilania:
- oświetlenia LED,
- akumulatorów telefonów komórkowych lub tabletów,
- urządzeń elektrycznych camperów, przyczep campingowych, łodzi itp.
Baterie słoneczne pozwalają na cieszenie się z dobrodziejstwa energii elektrycznej tam gdzie nie ma doprowadzonej instalacji. Na rynku dostępnych jest wiele rozwiązań. Czym się one różnią i na co warto zwrócić uwagę przy ich wyborze dowiesz się z dalszej części artykułu.
Baterie słoneczne - technologia wykonania
Baterie słoneczne wykonane są z krzemu. Znane są dwie zasadnicze technologie jego produkcji. W rezultacie zastosowania jednej z nich uzyskuje się krzem:
- polikrystaliczny o nieuporządkowanej strukturze,
- monokrystaliczny o uporządkowanej strukturze.
Baterie słoneczne monokrystaliczne mają wyższą wydajność i cenę niż polikrystaliczne. Stosowane są tam, gdzie na pierwszy plan wysuwają się gabaryty urządzenia lub moc generowana w przeliczeniu na powierzchnię baterii słonecznej.
Uwaga! Bardzo rzadko, ale można na rynku spotkać baterie słoneczne w kolorze bordowym lub brązowym. Są one wykonane z najtańszego krzemu amorficznego. Mają one niższą sprawność (około 12%) niż polikrystaliczne. Niskimi cenami kuszą również panele fotowoltaiczne z tellurku kadmu o sprawności 11% oraz CIGS (mieszanina kadmu, miedzi, selenu i galu) o sprawności 10-15%.
Więcej informacji na temat różnic i tego jak na pierwszy rzut oka rozpoznać technologie wykonania baterii słonecznej znajdziesz w artykule „Panele fotowoltaiczne: polikrystaliczne i monokrystaliczne”.
Baterie słoneczne - montaż
Małe baterie słoneczne można położyć np. na parapecie. Duże baterie słoneczne mogą być mobilne lub zamocowane na stałe do dachu łodzi czy kampera.
Z punktu widzenia uzyskania maksymalnej mocy ważne jest, aby cała powierzchnia baterii słonecznej była oświetlona, a promienie słoneczne padały prostopadle do jej powierzchni. Dla Polski uśrednione w skali roku pochylenie powierzchni baterii wynosi 30… 40 stopni. Baterie słoneczne z reguły zakończone są złączem MC-4.
Podłączanie baterii
Pojedyncze baterie słoneczne można podłączać do regulatora lub sprzęgać je ze sobą.Baterie słoneczne można łączyć szeregowo. „Plus” pierwszej baterii z „minusem” drugiej baterii. „Plus”drugiej baterii z „minusem” trzeciej baterii itd. W rezultacie otrzymamy dwa kable „plus” i „minus”. Prąd uzyskany z takiego połączenia będzie taki jak z jednej baterii. Napięcie i moc będą sumą napięć i mocy wszystkich baterii.
Łączenie równoległe
Baterie słoneczne można łączyć równolegle. „Plus” pierwszej baterii z „plusem” drugiej baterii. „Minus” pierwszej baterii z „minusem” drugiej baterii itd. W rezultacie otrzymamy dwa kable „plus” i „minus”. Napięcie uzyskane z takiego połączenia będzie takie jak z jednej baterii. Prąd i moc będą sumą prądów i mocy wszystkich baterii. Baterie słoneczne można łączyć ze sobą tylko wówczas, gdy są identycznego typu.
Baterie słoneczne - osprzęt
Gdy słońce oświetla baterię słoneczną, wytwarza ona prąd. Słońce silniej świeci - energii elektrycznej jest więcej. Urządzenia elektryczne takiej huśtawki nie znoszą. Dlatego instalacja z baterią słoneczną musi działać według zasady „kiedy dają to brać”. Wytwarza energię gdy świeci słońce. Energia jest magazynowana np. w akumulatorze. Gdy zachodzi potrzeba skorzystania z energii - jest ona z niego pobierana.
Akumulator, taki jak w samochodzie, daje napięcie stałe o wartości 12 V. Większość sprzętów campingowych jest do tego przystosowana. Jeżeli zachodzi potrzeba zasilania urządzenia przystosowanego do napięcia zmiennego o wartości 220V należy zasilać je z przetwornicy podłączonej do akumulatora. Synonimem nazwy przetwornica są: inwerter, przekształtnik. Akumulator, aby był ładowany nie może być zasilany napięciem dowolnym. Dlatego pomiędzy baterię słoneczną, a nim należy podłączyć regulator ładowania.
Bateria słoneczna - kryteria wyboru
Kryterium podstawowym jest potrzebna moc. Do ładowania telefonu komórkowego wystarczy bateria słoneczna o mocy 10 W (cena około 100 zł).
Jeżeli chcemy na odludziu (może raczej na odprądziu) korzystać z 2… 3 punktów energooszczędnego oświetlenia LED potrzebna będzie bateria słoneczna o mocy 40 W (cena około 250 zł).
Do zasilania campera lub przyczepy campingowej będzie potrzebna bateria słoneczna o mocy powyżej 80 W (cena około 450 zł).
Elastyczne baterie słoneczne są droższe. Jednostka o mocy 30 W kosztuje około 300 zł, zaś 100 W około 800 zł. Czy warto w nie inwestować? Jeżeli podróżujesz rowerem to ciężko będzie zmieścić w bagażu sztywną płytę. Ze zwiniętą w rulon - nie powinno być problemów.
Bateria słoneczna to nie wszystko. Camper, przyczepa lub żaglówka mogą mieć instalację wyposażoną w akumulator, regulator ładowania i przetwornicę. Wystarczy od gniazda podłączyć baterię słoneczną.
Akumulator do baterii słonecznej
Gdy samodzielnie będziemy konstruować instalację (np. na działce) musimy dokupić akumulator. Najlepiej sprawdza się żelowy. Można go trzymać w stanie rozładowanym ponad 24 godziny. Po przechyleniu kwas siarkowy nie wyleje się, bo… nasączone nim są maty umieszczone w obudowie akumulatora. Do zasilania lampki wystarczy akumulator o pojemności 7,5 Ah (cena około 100 zł). Aby korzystać z telewizora, pełnego oświetlenia domku campingowego potrzebny będzie akumulator o pojemności 230 Ah (cena około 2500 zł).
Akumulator należy dobrać tak, aby wszystkie włączone urządzenia nie rozładowywały go szybciej niż w czasie od 10 do 20 godzin. Trwałość akumulatora jest obliczona na około 400 cykli pełnego rozładowania. Zbyt mały akumulator będziemy musieli częściej wymieniać.
Regulator ładowania, który wystarczy kontrolowania pracy instalacji z której można czerpać prąd o natężeniu do 7 A to wydatek nieco ponad 100 zł. Regulator, z wyświetlaczem LCD dostarczającym informacji o kondycji elektrowni słonecznej, przeznaczony do instalacji zasilającej domek campingowy kosztuje nieco ponad 700 zł.
Jaka przetwornica do baterii słonecznej?
Najtańsze przetwornice wytwarzają przebieg o napięciu 230 V, ale kształcie prostokątnym. Wystarczy on do zasilania elektronarzędzi, oświetlenia. Taka przetwornica z 12 V na 230 V pozwalająca na zasilanie urządzeń do mocy do 750 W kosztuje około 200 zł.
Aby móc korzystać z telewizora LCD czy drukarki trzeba mieć źródło napięcia o wartości 230 V i kształcie sinusoidalnym (takim jak w sieci energetycznej). Taka przetwornica z 12 V na 230 V pozwalająca na zasilanie urządzeń do mocy do 1000 W kosztuje około 3000 zł. Podane w artykule ceny obowiązywały w marcu 2017 roku.
