Работят ли слънчевите панели през стъкло?

Слънчевите панели ще продължат да работят дори когато слънчевата светлина преминава през стъклото, но тяхната ефективност и мощност не са близо до номиналните им стойности. Следователно те ще работят, но производителността на техните устройства ще бъде намалена. Причината стои зад основен физичен закон, наречен принцип на Хюйгенс-Френел.

работят ли зад стъкло слънчевите панели

Тези, които мислят за приложения на слънчевите панели без да ги включват в мрежата, а само за собствени нужди, вероятно вече са си задавали този въпрос. Например, в случай, че отивате на къмпинг и може би мислите да заредите своята мини слънчева батерия за мобилните си устройства, докато е обърната към предното стъкло на колата?

Може би просто искате да се уверите, че вашето слънчево акумулаторно фенерче има достатъчно енергия, преди да стигнете до вашата дестинация?

Или може би просто искате да знаете дали инсталирането на някои малки слънчеви панели в къщата би било полезно, ако те са изправени пред капандура. Или може би просто сте били любопитни по въпроса.

Каквато и да е причината, трябваше да си зададете тези въпроси по-долу. Тук ще намерите обяснението защо слънчевите технологии могат да работят през стъкло, но с намалена ефективност.

Ще произвежда ли слънчевият ми панел електричество зад стъкло?

За да разберем причините зад това, първо трябва да научим всички различни начини, при които стъклото може да повлияе на слънчевата светлина.

Принцип на Хюйгенс-Френел

Светлината може да бъде описана като вълна, като частица (фотон) или като и двете, в зависимост от типа експеримент, който я оценява. Когато светлинният лъч пътува от Слънцето към Земята, той има специфична скорост и посока. Ако лъчът светлина достигне друга повърхност, тогава част от лъча може да се отрази обратно във въздуха, а друга част от лъча може да се пречупи вътре в повърхността.

Това физическо явление възниква според принципа на Хюйгенс-Френел, основан на закона на Снелиус. Най-просто казано, тези закони установяват, че когато светлината достигне друга среда, като вода или стъкло, тогава част от тази светлина ще се отрази, а другата част ще се пречупи вътре в повърхността, но с различен ъгъл и скорост.

Промяната на ъгъла и скоростта ще зависи от коефициент, известен като индекс на пречупване на средата, който може да варира в зависимост от типа стъкло.

И така, как всичко това влияе на нашия слънчев панел?

Количеството фотони, които достигат до слънчевия панел, не са еднакви, защото някои от тях ще бъдат отразени от стъклото. Цялата тази слънчева светлина, която се отразява от стъклото, ще бъде загубена. Слънчевият панел няма да може да генерира толкова електричество, колкото би трябвало. Загубите ще се променят в зависимост от коефициента на отражение на стъклото, но във всеки случай те ще намалят радикално енергийната мощност на слънчевия панел.

Ориентация и позиция на слънцето

Както във всяка фотоволтаична система, ориентацията към Слънцето е от съществено значение за оптимизиране на добивите на енергия от слънчевите панели. Поставянето на слънчеви панели в къща или в кола е ужасна идея от тази гледна точка.

Слънчевите панели трябва да бъдат поставени на юг (американски случай), за да се увеличат максимално добивите на енергия. Ако се движите в кола, нищо не можете да направите, защото ориентацията ще се променя непрекъснато, така че просто ще получавате различни мощности през целия ден.

Ако сте в сграда или къща, ще трябва да намерите прозорец или нормално стъкло, обърнато на юг, за да увеличите максимално прилагането на вашата изходна мощност. Поставянето на слънчев панел зад прозорец или стъклени листове, обърнати на север, би било равно на липсата на слънчев панел.

Второ, поставянето на слънчеви панели в сграда или зад стъкло на затъмнено стъкло на автомобил също има лош ефект. Слънчевото излъчване ще бъде на максималната си стойност, когато Слънцето е в най-високото си положение, което означава обед. Тъй като покривът на колата, къщата или офис сградата ще бъде блокиран от директната входяща светлина на слънчевата светлина в този момент, тогава вашият слънчев панел няма да може да се възползва от един от най-добрите моменти за генериране на слънчева енергия и за намаляване на производството на енергия. Единственото производство в този момент ще бъде от DHI.

DNI и DHI

Слънчевата радиация обикновено се описва като комбинация от два вида облъчване.

От една страна, директно нормално излъчване (DNI), свързано с падащата слънчева светлина, която въздейства под перпендикулярен ъгъл директно към слънчевия панел без отражение, пречупване или загуба от всякакъв вид.

От друга страна, има дифузно хоризонтално излъчване (DHI), свързано с цялата тази слънчева радиация, която се отразява или пречупва от атмосферата, облаците, планините, езерата или земята. Този компонент се нарича слънчева радиация, която косвено въздейства върху повърхността на слънчевия панел.

Поставяйки слънчев панел зад стъклен прозорец или предпазно стъкло, вие елиминирате DNI компонента на слънчевата радиация, който би повлиял директно върху слънчевия панел. Това означава, че вашият слънчев панел ще работи предимно с DHI компоненти, свързани с отразяването на слънчевата светлина от други източници.

Засенчване и топлинни загуби

Друг недостатък на поставянето на слънчеви панели зад прозорец е, че сенките, създадени от рамки или решетки на прозореца, също ще намалят изходната мощност и нейната ефективност при преобразуване на енергия.

Освен това може да си помислите да паркирате колата си под слънцето и да оставите технологията на слънчевия панел вътре, за да получите максимални добиви на енергия. Въпреки това, тъй като топлината се концентрира във вашия автомобил без климатик, слънчевият панел ще се нагрее поради генерирането на електричество и горещите температурни условия в колата. Това ще предизвика топлинни загуби и дори може да повреди слънчевите клетки, ако топлината е твърде силна. Следователно, това не е най-добрата идея.

Накратко, основните причини за намаления капацитет на слънчевия панел са:

Дължината на вълните, абсорбирани от стъклото. Всяко стъкло абсорбира част от UV лъчите, и това естествено се отразява в капацитета.

Затихване на светлината поради смяна на средата въздух/стъкло. Стъклото винаги ще отразява малко светлина. Тази отразена светлина очевидно няма да достигне слънчевия панел.

Затихване на светлината поради ъгъла на стъклото. Когато стъклото е изправено директно към слънцето, относително малко от слънчевата светлина се отразява. Въпреки това, когато слънчевата светлина удари стъклото под ъгъл, значителна част от светлината се отразява и следователно не се предава там, където трябва – в слънчевия панел.

Намалена ефективност на панела поради температура. Ефективността на слънчевите панели намалява с повишаване на температурата, като става 0° C при около 150° C. Обикновено ще има повече въздушен поток около панел, който е отвън, отколкото вътре в колата или у дома.

Може ли слънчев панел да работи зад тонирани прозорци?

Както вече стана ясно, слънчевите панели функционират с максимална ефективност само когато са изложени на достатъчно пряка слънчева светлина. Ако използвате слънчеви панели на закрито или във вашия автомобил, затъмняването на прозорците вероятно ще повлияе на начина им на работа. Но докато има малко слънчева светлина, слънчевите панели ще работят.

Тониращо въздействие

Оцветяването на прозорците блокира само част от светлината и слънчевата енергия, която удари повърхността му. Дори ако прозорец блокира половината от светлината, която го удари, повече от половината от слънчевата енергия все още може да премине, за да захрани слънчевия панел. Някои типове тониране, като например тези на задните стъкла в лимузините, блокират слънчевата светлина, като същевременно отразяват светлината, позволявайки на хората отвътре да виждат навън, но пречат на хората извън колата да виждат навътре. Този тип прозорци пропускат повече светлина, отколкото изглежда от външната страна.

Правилно използване на слънчеви панели

Слънчевите панели, монтирани на покриви и външни стени с южно изложение, получават най-доброто излагане на слънце и произвеждат най-много енергия. Но малките слънчеви панели на закрито също са полезни за различни задачи. Например, слънчевите калкулатори намаляват нуждата от батерии за еднократна употреба. Малкото количество енергия, което калкулаторът изразходва, означава, че дори силно затъмненият прозорец ще позволи достатъчно слънчева енергия за работа на машината. Соларните станции за зареждане позволяват презареждане на батерията и устройството на закрито, при условие че затъмнените прозорци пропускат достатъчно енергия.

Предимства на тонирането

Дори ако искате да използвате слънчеви панели на закрито, добавянето на затъмнени прозорци може да подобри цялостната ви енергийна ефективност. Затъмнените прозорци предотвратяват прегряването на слънчевата светлина от дома ви, намалявайки необходимостта от пускане на вентилатори или климатици.

В зависимост от вида на оцветяването и местоположението на вашия дом, тази полза може да надвишава икономията на енергия, която идва от използването на слънчеви панели на закрито. Изборът на затъмнени прозорци, които позволяват достатъчно енергия за работа на слънчево устройство, ви позволява да комбинирате две различни зелени техники.

Слънчеви прозорци

Като алтернатива на използването на вътрешни слънчеви панели и затъмнени прозорци, собствениците на жилища могат да преследват зелено домакинство, като инсталират слънчеви прозорци. Това са прозорци, които разполагат с вградени фотоволтаични елементи, улавящи част от слънчевата светлина, която преминава през нея, и я превръщат в електричество. Слънчевите прозорци имат някои от същите предимства като затъмнените прозорци, но те произвеждат собствена енергия директно от светлината, която ги поразява.

Струва ли си да инсталирате слънчеви панели зад стъкло?

Както можете да видите, има много причини, поради които не трябва да инсталирате слънчев панел зад прозорец, още по-малко зад затъмнено стъкло. Това не означава, че слънчевият панел няма да работи, това просто означава, че производителността няма да е тази, за която сте платили. Затова си струва да закупите слънчеви панели, но не се препоръчва да поставяте слънчевите панели зад стъкло.