Жаңартылатын энергияның танымал болуымен күн батареялары біртіндеп жасыл энергияның маңызды көздерінің біріне айналды. Дегенмен, көптеген адамдар күн батареяларының энергия өндіру тиімділігі мен қуат өндіруіне әртүрлі факторлар әсер ететінін білмеуі мүмкін, олардың ең маңыздысы - жарық жағдайлары. Сонымен, жарық жағдайлары күн батареялары өндіретін қуатқа қалай әсер етеді? Бүгін біз бұл тақырыпты танымал етеміз.
1. жарық қарқындылығы және қуат өндіру
Жарық қарқындылығы, қарапайым тілмен айтқанда, бірлік ауданға шаққандағы күн сәулесінің сәулелену қуаты. Күн батареялары үшін жарық қарқындылығы неғұрлым жоғары болса, күн батареясы соғұрлым көп энергия алады, оның шығыс қуаты соғұрлым жоғары болады. Сондықтан, күн сәулесі күшті күндері күн батареялары шығаратын қуат әдетте жоғары болады.
Фотоэлектрлік ұяшықтың қуат өндіру қуаты әдетте стандартты сынақ жағдайларында 1000 Вт/м² жарық қарқындылығымен өлшенеді, бұл зертханаларда күн шуақты күндізгі жарықты модельдеу үшін қолданылатын стандартты мән. Жарық қарқындылығы артқан кезде күн батареясындағы фотоэлектрлік ток артады, бұл өз кезегінде шығыс қуатын арттырады; керісінше, егер жарық қарқындылығы төмендесе, мысалы, бұлтты күндері немесе күн батқан кезде, ұяшық шығаратын қуат айтарлықтай төмендейді.
Жарық қарқындылығы күн ішінде өзгеріп отырады. Таңертеңнен бастап күн біртіндеп көтеріледі, жарық қарқындылығы да біртіндеп артады; түсте жарық қарқындылығы ең жоғары мәніне жетеді; түстен кейін күн батыста біртіндеп батып бара жатқанда, жарық қарқындылығы күн батуы толығымен жоғалғанша біртіндеп әлсірейді. Күн сәулесі қарқындылығының бұл өзгеруі күн батареясының бір күнде өндірілетін энергиясына тікелей әсер етеді.
2. Жарық бұрышы және қуат өндіру тиімділігі
Жарық бұрышы күн батареяларының энергия өндіруіне де үлкен әсер етеді. Күн сәулесі күн батареясының бетіне тігінен түскен кезде, фотоэлектрлік батарея ең көп жарық энергиясын сіңіре алады, осылайша ең көп энергия өндіреді; ал күн сәулесі көлбеу болған кезде, жарықтың бір бөлігі шағылысады, батарея сіңіретін жарық энергиясы азаяды және сәйкесінше энергия өндіру азаяды.
Батареялардың энергия өндіру тиімділігін барынша арттыру үшін көптеген күн жүйелері күннің орналасуына сәйкес фотоэлектрлік батареялардың бұрышын автоматты түрде реттейтін және оңтайлы түсу бұрышын сақтайтын күнді бақылау құрылғыларымен жабдықталған. Бұл технология фотоэлектрлік батареялардың жалпы энергия өндіруін арттыруда тиімді болды.
3. Жарық ұзақтығының электр энергиясын өндіруге әсері
Жарық ұзақтығы да күн батареяларының энергия өндіруіне әсер ететін маңызды фактор болып табылады. Күндегі жарық сағаттары неғұрлым ұзақ болса, күн батареясы соғұрлым көп электр энергиясын өндіре алады. Сондықтан жоғары ендіктерде күн батареялары қысқы жарық сағаттарының қысқа болуына байланысты салыстырмалы түрде аз электр энергиясын өндіреді, ал жарық сағаттары ұзақ аймақтарда жыл бойы өндірілетін электр энергиясының мөлшері жоғары болады.
Сонымен қатар, маусымдық өзгерістер жарық сағаттарына да әсер етеді. Мысалы, жазда, күндер ұзарған кезде, күн батареялары электр энергиясын ұзақ уақыт бойы өндіре алады; ал қыста, күндер қысқарған кезде, өндірілетін электр энергиясының уақыты мен жалпы мөлшері табиғи түрде азаяды.
4. Климаттық жағдайлар және фотоэлектрлік өнімділік
Климаттық жағдайлар күн батареялары өндіретін қуатқа айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Бұлтты және тұманды жағдайларда күн сәулелері бұлттармен немесе аспалы бөлшектермен жабылады, бұл фотоэлектрлік батарея қабылдайтын жарық энергиясының мөлшерін азайтады және өндірілетін қуат айтарлықтай азаяды. Сонымен қатар, жаңбыр мен қар фотоэлектрлік панельдердің жарықты сіңіруіне әсер етуі мүмкін, бұл батареялардың қуат өндіру өнімділігін төмендетеді.
Бір қызығы, фотоэлектрлік батареялардың өнімділігі тек күн сәулесінің күшіне ғана байланысты емес, кейде тым күшті күн сәулесі жақсы нәрсе болмауы мүмкін. Мысалы, күн батареяларының энергия өндіру тиімділігі жоғары температура жағдайында төмендейді, себебі температураның жоғарылауы батарея ішіндегі кедергіні арттырады, бұл энергия өндірудің төмендеуіне әкеледі. Сондықтан кейбір аймақтарда адамдар энергия өндіру тиімділігін арттыру үшін салқындату жүйелерін пайдалану арқылы фотоэлектрлік модульдерін салқын ұстайды.
5. Спектрлік құрамның әсері
Күн сәулесі спектр деп аталатын әртүрлі толқын ұзындықтарындағы фотондардан тұрады. Күн батареялары жарықтың әртүрлі толқын ұзындықтарын әртүрлі сіңіреді, ал спектрлік құрамның өзгеруі күн батареялары шығаратын қуатқа да әсер етуі мүмкін. Жалпы алғанда, фотоэлектрлік батареялар көрінетін жарық үшін ең жоғары сіңіру тиімділігіне, ал ультракүлгін және инфрақызыл жарық үшін салыстырмалы түрде төмен сіңіруге ие. Сондықтан, фотоэлектрлік батареялардың энергия өндіру өнімділігі спектрде көрінетін жарық компоненті көбірек болған кезде жақсырақ болады.
Аспан бұлтты болған кезде немесе таңертең және кешке күн сәулесінің спектрі өзгереді, көрінетін компонент азаяды және инфрақызыл компонент артады, ал фотоэлектрлік ұяшықтың энергия өндіру тиімділігі бұл жағдайда да төмендейді. Фотоэлектрлік ұяшықтардың спектрлік реакциясын жақсарту үшін кейбір зерттеулер күн спектрінің кең ауқымын сіңіре алатын материалдарды, мысалы, зертханалық жағдайларда жарықты жақсы сіңіретін қасиеттерді көрсеткен халькогенидтерді әзірлеуге арналды.
6. AM 1.5 G сынақ стандарты
Фотоэлектрлік элементтерді сынау кезінде стандартты спектрлік шарт ретінде AM 1,5 G қолданылады. AM ауа массасын білдіреді, ал AM 1,5 күн сәулелерінің атмосфера арқылы өтетін жолы күннің атмосфера арқылы өтетін тікелей тік жолынан бір жарым есе ұзын дегенді білдіреді. AM 1,5 G - бүкіл әлемде кеңінен қолданылатын стандарт және ашық күні атмосфера арқылы және жер бетінен өтетін күн сәулелерінің спектрлік шартын білдіреді, бұл шамамен 1000 Вт/м² жарық қарқындылығына сәйкес келеді. AM 1,5 G - ашық күні атмосфера арқылы және Жер бетіне өтетін жарық тудыратын спектрлік шарттарды білдіретін және шамамен 1000 Вт/м² жарық қарқындылығына және шамамен 100 000 люкс жарық қарқындылығына сәйкес келетін бүкіл әлемде қолданылатын стандарт.
AM 1.5 G пайдалану күнделікті ортада күн батареяларының жұмысын дәл бағалау үшін зертханадағы сынақ жағдайларын нақты жағдайларға мүмкіндігінше жақын етуді қамтамасыз етеді.
7. Ішкі жарықтандыру стандарттары және қарқындылығы
Сондай-ақ, үй ішіндегі жарықтың қарқындылығына арналған ұлттық стандарттар бар. Мысалы, Қытайдың тиісті ұлттық стандарттарына сәйкес (мысалы, GB 50033-2013 ғимарат жарықтандыруын жобалау стандарты), әртүрлі мақсаттарға арналған үй ішіндегі кеңістіктердің жарық талаптары әртүрлі. Жалпы алғанда, кәдімгі кеңсе ортасының жарықтандыру деңгейі шамамен 300-500 люкс болуы керек, ал мектеп сыныбының жарықтандыру стандарты жоғары, әдетте 500 люкстен жоғары.
Шаршы метрге шаққандағы үй ішіндегі жарықтың қарқындылығы қуатқа айналдырылған кезде, ол әдетте жарық көзінің нақты түріне және жарық тиімділігіне байланысты 5-15 Вт/м² аралығында болады. Бұл жарық қарқындылығы сыртқы күн сәулесінің стандартынан әлдеқайда төмен, бірақ күнделікті әрекеттер мен үй ішіндегі жарықтандыру үшін жеткілікті.
8. Жарық жағдайларына әсер ететін қоршаған орта факторлары
Жоғарыда аталған факторлардан басқа, шаң, құс саңғырығы, жапырақтар және т.б. сияқты ластаушы заттардың көлеңкесі фотоэлектрлік ұяшықтардың жарық жағдайына да әсер етуі мүмкін, осылайша өндірілетін қуатты азайтады. Бұл кедергілер күн сәулесінің бір бөлігінің фотоэлектрлік ұяшықтың бетіне жетуіне кедергі келтіреді, «ыстық нүкте эффектісі» деп аталатын нәрсенің пайда болуына әкеледі, яғни бітелген ұяшықтың температурасы артады, бұл тиімділікті төмендетіп қана қоймай, сонымен қатар ұяшыққа зақым келтіруі мүмкін.
Мұның алдын алу үшін фотоэлектрлік ұяшықтарды бетінің таза болуын қамтамасыз ету және жарықтың сіңірілуін барынша арттыру үшін үнемі тазалап отыру қажет. Құм мен шаң көп немесе құстардың жиі тіршілік ететін жерлерінде орналасқан кейбір аймақтар үшін өзін-өзі тазалайтын жабынды орнату немесе тазалау жүйесін орнату тиімдірек шешімдер болып табылады.
9. Қысқаша мазмұны
Жарық жағдайлары күн батареялары өндіретін қуатты анықтайтын негізгі факторлардың бірі болып табылады. Жарық қарқындылығы, түсу бұрышы, жарық ұзақтығы, климаттық жағдайлар және спектрлік құрам фотоэлектрлік батареялардың энергия өндіру өнімділігіне айтарлықтай әсер етеді. Күн батареялары өндіретін қуат мөлшерін барынша арттыру үшін біз осы жарықтандыру жағдайларын ескеріп, фотоэлектрлік жүйені тиісті түрде жобалап, күтіп ұстауымыз керек, мысалы, күн трекерін орнату, панельдерді үнемі тазалау және тиісті жұмыс температурасын ұстап тұру.
Фотоэлектрлік ұяшықтардың дизайнын және қолданылуын үздіксіз оңтайландыру арқылы біз күн энергиясын тиімдірек пайдалана аламыз және таза энергияға жалпыға бірдей қол жеткізуге және көміртегі шығарындыларын азайтуға оң үлес қоса аламыз.
