Солнечные панели способны генерировать электричество не только при ярком солнце, но и в условиях рассеянного света. Они используют как прямые солнечные лучи, так и отражённый или частично заблокированный облаками свет. Это означает, что даже в пасмурные дни или во время дождя фотоэлектрические системы продолжают работать, хотя их эффективность может снижаться. Степень падения производительности зависит от качества панелей, их размера и плотности облачного покрова. Важно понимать, что панели состоят из множества отдельных элементов, и если часть из них затенена, общая выработка энергии уменьшается. На производительность также влияют время суток, сезон, погодные условия и наличие рядом высоких зданий, создающих тень. Однако даже при этих факторах современные системы не оставят ваш дом полностью без электричества.
Интересно, что дождь может оказывать и положительный эффект, смывая с поверхности панелей пыль и грязь. Исследования показывают, что слой пыли способен снизить КПД фотоэлектрических модулей на 50%, поэтому естественная очистка дождём помогает поддерживать их эффективность.
Влияние облачности на эффективность
Работают ли солнечные батареи в пасмурные дни? Да, но их производительность падает. Чем плотнее облачный покров, тем меньше света достигает поверхности панелей. Для наиболее распространённых кремниевых (силиконовых) панелей даже частичное затенение на 20-30% может привести к потере 30-40% выходной мощности. Это связано с особенностью конструкции: панели часто соединены последовательно, и затенение одного элемента влияет на работу всей цепочки.
Принцип работы солнечных электростанций основан на преобразовании солнечного света в постоянный ток (DC), который затем с помощью инвертора превращается в переменный (AC) для питания домашних приборов. В ясные дни, когда выработка превышает потребление, излишки энергии можно направлять в накопительные батареи или возвращать в общую сеть.
Ночная работа и системы хранения
Что происходит ночью? В темноте фотоэлектрические панели не вырабатывают энергию, так как для этого необходим свет. Однако это не означает, что дом останется без электричества. Современные системы решают эту проблему двумя основными способами: за счёт накопленной за день энергии в аккумуляторах и благодаря механизму сетевого учёта (нет-метринга), когда днём излишки отдаются в сеть, а ночью энергия забирается обратно. Ранние солнечные установки, лишённые таких возможностей, действительно были бесполезны после захода солнца.
По теме: Стоит ли стричь ногти ночью. ЛИЧНЫЙ ОПЫТ.
Сегодня же развитие технологий накопления энергии и резервных батарей открыло новые горизонты как для крупных энергокомпаний, так и для частных домовладельцев, делая солнечную энергию доступной круглосуточно.
Инновации в солнечной энергетике
Научный поиск в области солнечной энергетики не останавливается. Например, исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе разрабатывают терморадиационные солнечные элементы нового типа. Их принцип действия основан на получении энергии от холодного ночного неба за счёт разницы температур, аналогично тому, как традиционные панели поглощают свет от горячего солнца днём. Такой ночной фотоэлектрический элемент потенциально способен вырабатывать энергию непрерывно, без необходимости полагаться на аккумуляторы или сеть. Согласно данным, прототипы уже могут производить около 50 Вт электроэнергии на квадратный метр, что составляет примерно четверть от дневной выработки обычных панелей.
Другое перспективное направление связано с бионикой. Учёные из Университета Британской Колумбии исследуют возможность использования бактерий E. coli для повышения эффективности панелей в пасмурную погоду. Они используют природную способность этих микроорганизмов преобразовывать свет в энергию. Бактерии покрываются металлическими наночастицами и интегрируются в электрод. Хотя проект находится на экспериментальной стадии, он имеет значительный потенциал и в будущем может составить конкуренцию традиционным кремниевым системам, если технологию удастся масштабировать.
Экономическая целесообразность
Учитывая плюсы и минусы, стоит ли устанавливать солнечные панели? Ответ зависит от конкретных условий и целей потребителя. Первоначальные инвестиции в покупку и монтаж системы могут быть значительными, однако в долгосрочной перспективе это может стать выгодной инвестицией, которая снизит счета за электроэнергию и углеродный след. Стоимость солнечной энергии продолжает снижаться. Согласно анализу Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США, как «жёсткие» затраты (на оборудование), так и «мягкие» (рабочая сила, разрешения) существенно упали с 2010 года. Например, общие затраты на установку солнечных панелей на крышах жилых домов сократились более чем вдвое за период с 2010 по 2020 год. Пример таких штатов, как Орегон и Вашингтон, с их пасмурным климатом, доказывает, что эффективно использовать солнечную энергию можно даже в регионах без обилия солнечных дней.
Источники:
1. https://doi.org/10.1080/20421338.2015.1038006
2. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.9b00679
3. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.9b00679
Стоит еще зайти сюда: Новости науки и техники.
Источник статьи: Как работают Солнечные панели в пасмурные дни и ночью?.