Можно ли зарядить солнечную батарею без солнца
Каков принцип работы солнечной батареи? Полнофункциональное устройство, преобразовывающее солнечную энергию в электричество, состоит из трех элементов: фотоэлектрический элемент, контроллер заряда и аккумуляторная батарея (далее — АКБ). Для передачи нужного напряжения и силы тока на батарею, как правило, используются ШИМ-контроллеры заряда, которые помогают снизить нагрузку на батарею и продлить срок эксплуатации, благодаря уникальным алгоритмам контроля силы тока и напряжения при различных уровнях заряда АКБ.
Солнечный свет — основной источник энергии, обеспечивающий работу солнечной панели. Но извлечь энергию возможно и без солнца. Дело в том, что любой свет является источником энергии для фотоэлектрического элемента (солнечной панели). Другой вопрос — будет ли эффективен этот источник света для ваших целей?
Зарядка солнечной батареи в пасмурный день
Хоть и не видно солнца в пасмурную погоду, но электроэнергию солнечная панель выдавать будет. Облака — это не плотная штора, которой можно полностью перекрыть солнечный свет, поэтому часть лучей попадет на панель, и та сможет производить электроэнергию, необходимую для зарядки аккумуляторной батареи, хоть и не в таком объеме, как в безоблачный день. Количество получаемой энергии будет зависеть от площади солнечных панелей: чем больше площадь — тем больше электроэнергии вы сможете получать.
Еще один способ повысить эффективность солнечных батарей в облачную погоду — это использование контроллеров заряда МРРТ. Они увеличивают мощность системы при низком уровне освещенности или наличии облаков. MPPT-контроллеры сравнивают выдаваемое солнечными панелями напряжение и силу тока, уровень заряда АКБ и согласно заданному алгоритму выдают оптимальное соотношение напряжения/силы тока для зарядки батареи, которое может отличаться от номинального. Использование MMPT-контроллеров предпочтительней, чем применение ШИМ-контроллеров, так как с их помощью можно добиться большей мощности системы при условии недостатка прямого солнечного излучения.
Дополнительно стоит обратить внимание на чистоту солнечных панелей. Если панели загрязнены пылью, которую могло прибить дождем или нанести ветром, часть лучей будет отражаться от панели и соответственно количество получаемой энергии уменьшится. Для максимальной отдачи солнечные панели должны быть чистые. Варианты их очистки следует предусмотреть заранее, особенно если в вашем регионе снежные зимы. Покрытая снегом солнечная панель не будет производить электроэнергию.
Зарядка солнечных батарей от других источников света
Теоретически можно получать электроэнергию, направив искусственный источник света на солнечную панель. Например, направив луч прожектора с соседнего участка на ваши солнечные панели, вы получите небольшой всплеск активности фотоэлектрического элемента, но количество электричества, сгенерированного этим способом, будет ничтожно малым, его мощности вряд ли хватит, чтобы подзарядить телефон.
Но если вы в походе, у вас с собой есть портативное зарядное устройство и требуется немного зарядить какую-нибудь портативную технику, тут вам могут помочь все подручные средства, вплоть до разведения огня и зарядки телефона от света пламени. Конечно, способ сомнительный, но в ограниченных условиях, возможно, и будет неплохим подспорьем. Единственное, вам нужно расположить портативную солнечную панель на таком расстоянии от огня, чтобы она могла получать максимальное количество производимого света и не повредиться от теплового излучения костра. И возможно, поддерживая огонь продолжительное время, вам удастся хоть немного подзарядить ваше устройство.
Таким образом, для зарядки солнечных батарей можно использовать абсолютно любой источник света. Другое дело — хватит ли мощности источника для обеспечения ваших потребностей. В любом случае перед покупкой систем солнечных батарей настоятельно рекомендуется получить исчерпывающую консультацию у специалистов. А при проектировании системы — предусмотреть достаточный запас площади солнечных панелей для генерирования электроэнергии в сложных погодных условиях.
Источник
Может ли мощная солнечная вспышка уничтожить всю электронику на планете?
Солнце — это массивный объект, состоящий из сильно горячих ионизированных газов. Мы называем это состояние вещества газовой плазмой, и это самое распространенное состояние материи во Вселенной. Атомы, составляющие газы на Солнце, настолько горячие, что они не могут удержать свои электроны. Газы текут в потоках через Солнце, несут с собой электроны.
Если вы знакомы с электромагнитами , вы знаете, что электрический ток может создать магнитное поле. Так обстоит дело с Солнцем. Солнце имеет огромное магнитное поле вокруг него. Вращение Солнца увековечивает это магнитное поле.
Для усложнения ситуации горячие объекты имеют тенденцию расширяться. Солнце — очень горячий объект. Но Солнце также большое и плотное, что означает, что оно имеет сильное гравитационное притяжение. Сила гравитации Солнца уравновешивает его тенденцию к расширению.
Сочетание этих сил может привести к изменению поверхности Солнца драматическими, а иногда и жестокими способами. Токи газа заставляют линии магнитного поля скручиваться. Это может помешать более горячим газам от солнечного ядра подняться на поверхность, создавая солнечные пятна. Солнечные пятна кажутся темнее, чем остальная часть поверхности Солнца. Они также более прохладные, чем яркие области, которые их окружают.
Горячий газ, захваченный под солнечными пятнами, оказывает давление на линии магнитного поля, которые препятствуют достижению газом поверхности. Это приводит к тому, что линии магнитного поля втягиваются в более жесткие витки. Иногда запутывается больше полевых линий. Время от времени линии магнитного поля будут разматываться без особого падения, а пятно исчезает, когда горячие газы поднимаются на поверхность. Но иногда давление продолжает нарастать, пока линии магнитного поля внезапно не выпрыгивают из-за солнечной вспышки.
Солнечные вспышки и корональные выбросы массы
Солнечная вспышка — это не просто взрыв горячих газов. Она выталкивает волны света по всему спектру. Это включает свет, который мы не можем видеть, включая излучение в виде рентгеновских лучей и гамма-лучей. Эти лучи могут быть опасны для человека. К счастью, атмосфера Земли поглощает большинство этих высокоэнергетических лучей.
Это не значит, что все остается в ясном свете после солнечной вспышки. Например, люди в космосе или на больших высотах — например, на борту самолета — могут подвергаться воздействию интенсивного излучения. Кратковременный ущерб может включать раздражение кожи. Долгосрочные последствия могут включать повышенный риск развития рака кожи. Но вполне вероятно, что любой пострадавший человек в конечном итоге оправится от воздействия.
Электроника также уязвима для этих лучей. Если бы высокоэнергетические лучи попали на спутник, они могли бы выбить электроны из металлических компонентов, ионизируя их. По мере освобождения электронов они могут замыкать электронику внутри спутника. Они также могут создавать магнитное поле, которое может повредить системы спутника. Некоторые спутники имеют защиту, чтобы защититься их от этих лучей, но многие из них все еще уязвимы.
Поскольку наша атмосфера поглощает большинство этих опасных лучей, наземные системы достаточно защищены от солнечных вспышек. Но другое солнечное событие, называемое выбросом корональной массы, может вызвать серьезные проблемы для электрических систем здесь, на Земле. Во время выброса корональной массы флуктуации солнечных магнитных полей заставляют большую часть поверхности Солнца быстро расширяться, выталкивая миллиарды тонн частиц в космос. Иногда выбросы сопровождают солнечные вспышки, но не все солнечные вспышки производят выбросы, и не все выбросы сопровождают солнечные вспышки.
В отличие от солнечной вспышки, выброс не создает интенсивного света. Но он создает магнитную ударную волну, которая простирается на миллиарды километров в космос. Если Земля находится на пути этой ударной волны, магнитное поле нашей планеты будет реагировать на это событие. Это похоже на то, что происходит, если вы положите слабый магнит рядом с сильным. Поле слабого магнита присоединяется к полю сильного магнита. Магнитная ударная волна от Солнца может привести к непредсказуемому смещению магнитного поля Земли.
Магнитные флуктуации могут привести к сбою компасов. А поскольку магнитные поля могут вызывать электричество, любой проводник может стать индуктором. Мощный корональный выброс может вызвать электричество в больших мощных проводниках. Это может привести к перегрузке электрических систем и нанесению серьезных повреждений.
Электроника и Солнце
Хотя одной только солнечной вспышки может быть недостаточно, чтобы вызвать проблемы на поверхности Земли, мощный выброс — это еще одна история. Фактически, массовые выбросы повлияли на Землю в прошлом. Но мы не были такими продвинутыми в области электроники, и мы не зависели от них так сильно, как в последний выброс корональной массы, который действительно ударил нас по всему миру.
В 1859 году огромный выброс вызвал огромные магнитные колебания в магнитосфере Земли — магнитном поле, окружающем планету. Люди, живущие на юге Кубы, стали свидетелями явления северного сияния. Компасы и телеграфные системы потерпели неудачу. Ученые обсудили причину всей суматохи. Теперь мы знаем, что это произошло из-за выброса. Корональный выброс был настолько массивным, что он вызвал солнечную суперструю.
Сегодня мы гораздо сильнее зависим от электроники и электричества, чем в 1859 году. Если бы подобная солнечная суперструя ударила нас сейчас, у нас были бы проблемы. Магнитные силы индуцируют электричество в любом большом проводнике. Это включает силовые трансформаторы и саму энергосеть. Электросети не смогут обрабатывать повышенную электрическую нагрузку от солнечного выброса. В результате линии электропередачи могли провисать и начать искрить. Массовые отключения электроэнергии могут затронуть значительную часть планеты. Магнитные флуктуации будут мешать радиосигналам, а связь и спутниковые системы также будут разрушаться.
Восстановление повреждений может занять несколько недель или месяцев. В течение этого времени у людей не было бы возможности узнать, что происходит. Аварийные службы столкнутся с серьезными проблемами. Хотя магнитные поля, вероятно, не замыкают отдельные электронные устройства, такие как сотовые телефоны или компьютеры, системы связи могут выйти из строя на региональном уровне. Другими словами, небольшие устройства по-прежнему будут работать, но не будет сигналов сети.
Возможно, корональные выбросы массы могут даже повлиять на ваш компьютер и вызвать сбои. В большинстве случаев простая перезагрузка решит проблему. Но с потерей энергосистемы вы будете ограничены зарядом батареи.
Невозможно предотвратить солнечную суперструю, но есть шаги, которые мы можем предпринять, чтобы ограничить влияние корональных выбросов. Один из них — это капитальный ремонт энергосистемы. Нам необходимо разработать защиту, чтобы максимально защитить нашу электрическую инфраструктуру от магнитных колебаний.
Даже в этих наихудших сценариях суперструи не уничтожают все электрические системы по всей планете. Некоторые регионы останутся относительно незатронутыми. Чтобы уничтожить электрические системы по всей планете, потребуется солнечное событие беспрецедентной величины. Но даже скромный корональный выброс массы мог бы продемонстрировать, насколько мы уязвимы для магнитных вспышек Солнца.
Источник
Солнце без гарантий: Насколько выгодно переводить дома на альтернативную энергию?
Экологичность ведения хозяйства – тренд последних лет. Есть немало компаний, которые предлагают услуги по установке и обслуживанию солнечных модулей. Насколько эффективным может быть перевод дома на альтернативную энергию в России и можно ли это сделать, телеканалу «МИР 24» рассказал ведущий аналитик Фонда национальной энергетической безопасности, эксперт Финансового университета при Правительстве России Игорь Юшков.
— Насколько эффективно использовать солнечные батареи в средних российских широтах?
Игорь Юшков: Основной вопрос – экономический, насколько рентабельно у нас развивать возобновляемую энергетику: и солнечные панели, и ветряки. Все упирается в деньги, пока что мы видим такую практику: если у кого-то свой частный дом, если есть доступ к традиционной энергетике, то есть они могут получать электроэнергию из общей сети, тогда солнечные панели неконкурентоспособны, потому что стоимость электроэнергии из общей сети невелика, а затраты на установку комплекта оборудования для получения энергии от солнечных панелей довольно велики.
Помимо солнечных панелей нужно купить систему накопления, аккумуляторы, и только вместе это будет работать. У нас не так много солнечных дней, но это не основная проблема. Современные солнечные панели работают, когда солнце заходит за тучу. Основная проблема – это себестоимость самого оборудования и соотношение с возможностью получать электроэнергию из общей сети. Там, где нет такой возможности, где изолированный объект, и нужно строить эту сеть, когда затраты на строительство будут большими, там есть смысл развивать автономную электроэнергетику, в том числе за счет солнечных панелей. Этот вариант можно рассматривать.
Стоит отметить, что солнечные панели в России производятся в небольшом количестве, многие из них иностранные. Производство солнечных панелей – не самое экологически чистое, и аккумуляторов, и накопителей, поэтому люди, которые говорят, что возобновляемая энергетика спасет весь мир, он станет чистым и зеленым, им надо задуматься, из чего делают солнечные панели и аккумуляторы к ним. Это довольно грязное производство. Там, где добывают тот же самый литий, это места, где нам не хотелось бы, наверное, жить.
— В южных регионах были успешные проекты умного дома, где он сам себя обеспечивает светом и теплом. Насколько это может быть затратно? Какие именно факторы на это влияют?
Игорь Юшков: Первый фактор, который влияет, насколько дорог будет пассивный дом, который сам себя обеспечивает, это температура окружающей среды. На юге построить такие пассивные дома проще, там должна быть система утепления, современные строительные материалы позволяют строить пассивные дома в России, особенно, если мы говорим про южные регионы – Краснодарский край, Крым. Можно это делать, но эти стройматериалы не такие массовые, как обычные, либо нужно делать очень толстую стену из того же пенобетона.
И второй элемент – автономная система ввода нагрева и получения электроэнергии. Здесь можно использовать небольшие ветряки либо солнечные панели – они удобнее и проще в бытовом исполнении. Есть также всевозможные тепловые насосы, которые используют геотермальное тепло, но здесь вопрос в том, что это все нужно обслуживать. Основной статьей расходов в данной системе при получении солнечной энергии будет система аккумуляторов. Саму панель поставил, она работает, но аккумуляторы дорогие и постепенно теряют свою емкость.
Мы даже на смартфонах можем это заметить, что постепенно он быстрее разряжается, так же происходит с аккумуляторами. Пока значимого прогресса глобального в мировой технике не происходит, иначе, может быть, возобновляемая энергетика победил бы, и везде была бы одна зеленая энергетика. Затраты, в основном, идут на систему накопления энергии, и это основная проблема.
— Если умный дом отапливать не на юге, а в средней полосе, цена будет намного выше?
Игорь Юшков: Да, это довольно затратно. Вам потребуется довольно большая площадь, чтобы разместить больше солнечных панелей, потому что мы говорим, скорее, про пассивный дом, к которому не подходят другие коммуникации – нет электроэнергии из сети, нет газопровода, и там единственная возможность получить электроэнергию – это солнечные панели. Но, чтобы отапливаться постоянно солнечными панелями, не использовать, например, дровяную печь, это будет сложно. Основные затраты пойдут именно на отопление – нужно будет очень сильно утеплиться, подумать насчет размера окон – через них основные энергопотери проходят, поэтому я бы не рискнул делать такой пассивный дом. Хотя бы дровяную печь для отопления всегда нужно устанавливать, потому что солнце не гарантирует вам полное энергообеспечение.
— Насколько сложны такие системы в эксплуатации?
Игорь Юшков: Монтаж должны выполнить профессионалы, кто понимают, как это должно работать, по сути, это отдельная система проводки, вам в дом надо завести питание от самих панелей, электроэнергия будет сначала приходить в эти аккумуляторы, а потом расходиться по общедомовой проводке, по розеткам, выключателям и так далее. Здесь немножко сложнее, чем бытовая починка выключателя.
Обслуживать современные системы довольно легко. Не надо туда лезть, датчики вам все подскажут, что сломалось, достаточно или недостаточно энергии, насколько хватит запасов в аккумуляторе, и когда нужно будет выключить прибор.
— В 2020 году был принят закон о микрогенерации, благодаря которому люди могли продавать энергетические излишки. Насколько этот закон оказался рабочим?
Игорь Юшков: Пока мы видим создание нормативной базы в этом направлении. Действительно, представляется, что это будет определенным подспорьем для развития возобновляемой энергетики, потому что если ты сам потребляешь от солнечных панелей, например, энергию, то они, допустим, у тебя не окупаются, по сравнению с тем, если бы ты брал энергию из общей сети, сколько бы ты платил. Предполагается, чтобы убрать эти убытки, человеку можно дать возможность зарабатывать, то есть продавать лишнюю энергию в сеть, но пока это разрешили на уровне законодательства. Нужны дальше подзаконные акты, всевозможные инструкции, как это на практике реализовать.
Поэтому на практике сейчас никто из физических лиц обратно в сеть энергию не продает, еще нужна соответствующая нормативная база, как это все будет происходить, кто должен подключить тебя, какие деньги тебе за это надо платить, как устанавливается этот тариф, который тебе будут платить, какие приборы. Самое важное, что, может, растянет эту возможность на долгие годы, отдалит ее, это то, что подобная система завязана на установку по всей стране так называемых умных сетей – Smart grid, которые, получая из множества источников, а не с одной электростанции электроэнергию, будут сами автоматически распределять ее среди тех потребителей, которым она нужна.
По сути, необходимо обновить полностью все сетевое хозяйство, перевести с обычных электросетей на Smart grid – это может занять и пять, и десять лет.
— Видите будущее у таких независимых энергосистем в средней полосе России? Что нужно сделать, чтобы солнце на нас работало активнее?
Игорь Юшков: Для России вопрос заключается в том, а нужно ли в принципе это делать. Ведь возобновляемая энергетика традиционно развивалась там, где не было альтернативы, где не было других источников энергии, в частности, углеводородов, газа. Россия – мировой лидер по запасам газа, поэтому здесь большой вопрос, нужно ли это нам.
В Европе, если у них было столько запасов газа, как в России, я очень сомневаюсь, что они бы сейчас рассказывали нам про глобальное потепление, необходимость ВИЭ и так далее. Поэтому вопрос – зачем, а дальше уже можно говорить о том, как это мы будем развивать.
Я думаю, в России будет развиваться ветровая энергетика и солнечная. Может, отдельно для производства водорода, потому что с помощью возобновляемой энергетики можно производить так называемый зеленый водород и продавать его в Европу. Может быть, это будет экспортоориентированная отрасль, но пока она экономически неконкурентоспособна по сравнению с традиционной энергетикой – газовой, атомом.
Источник