Домой Оборудование Солнечные батареи, особенности и сферы применения

Солнечные батареи, особенности и сферы применения

89
0

Виды солнечных модулей-панелей

Гелиопанели-модули собираются из солнечных элементов, иначе – фотоэлектрических преобразователей. Массовое применение нашли ФЭП двух видов. Они отличаются используемыми для их изготовления разновидностями полупроводника из кремния, это:

  • Поликристаллические. Это солнечные элементы, изготовленные из кремниевого расплава путем длительного охлаждения. Несложный метод производства обуславливает доступность цены, но производительность поликристаллического варианта не превышает 12%.
  • Монокристаллические. Это элементы, полученные в результате нарезки на тонкие пластины искусственно выращенного кремниевого кристалла. Самый продуктивный и дорогой вариант. Средний КПД в районе 17 %, можно найти монокристаллические фотоэлементы с более высокой производительностью.

Поликристаллические солнечные элементы плоской квадратной формы с неоднородной поверхностью. Монокристаллические выглядят как тонкие однородной поверхностной структуры квадраты со срезанными углами (псевдоквадраты).

e20b8922c140d3ec7662eb2a4deb4d5b.jpgТак выглядят ФЭП – фотоэлектрические преобразователи: характеристики солнечного модуля не зависят от разновидности применяемых элементов – это влияет лишь на размеры и цену

Панели первого исполнения при одинаковой мощности больше размером, чем вторые из-за меньшей эффективности (18% против 22%). Но процентов, в среднем, на десять дешевле и пользуются преимущественным спросом.

Галерея изображений

Фото из

497ce9ec2bca18cd3d16b2c34224092a.pngМонокристаллические кремниевые пластины в разы производительней поликристаллических аналогов, но существенно дороже
829b6a9701290402bd4f7212b4b5c4d1.pngНа тыльной стороне кремниевых пластин проложены минусовые токоведущие линии, на лицевой — плюсовые
e634206716268b93c0823d0bf01527a7.pngПоликристалические кремниевые пластины дешевле, потому популярней в среде самостоятельных мастеров. Пайка элементов производится аналогичным образом

36481b4eca5dd4e5294f86b110ad8031.png
Монокристаллический элемент солнечной батареи

93a80c5b18ddbcf4b735315501ecb709.png
Минусовые токоведущие линии на пластине

30331b05aa655f66d8cb97806431ef88.png
Поликристаллические элементы для сборки солнечной батареи

b61434ce560e6c4503081dd1db0b6d89.png
Стороны поликристаллического элемента гелиосистемы

Оборудование для получения электроэнергии

7270ef74515af6f1973519ca04310ec4.jpg

В минимальный комплект входят: сама панель, АКБ, инвертор и контроллер.

Солнечная панель дает нам постоянный ток – 12 или 24 В. Этого достаточно для работы многих бытовых приборов, вроде радиоприемников, настенных электронных часов и прочего оборудования. Но в большинстве случаев техника нуждается в электросети с напряжением 220 В. Следовательно, нужно как-то преобразовать постоянный ток напряжением 12-24 В в переменный ток напряжением 220 В – для этого потребуется дополнительное оборудование.

Для преобразования электроэнергии применяются инверторные преобразователи, отличающиеся высоким КПД. Но есть еще одна проблема – ночью батареи не работают, поэтому нам потребуются еще и аккумуляторы. К ним прибавляем зарядные устройства (или приобретаем автоматические преобразователи/контроллеры, которые самостоятельно выбирают источники питания и заряжают аккумуляторы).

Далее необходимо определиться с видом панелей. Солнечные батареи для дома представлены следующими разновидностями:

  • Пленочные (гибкие) – характеризуются легкостью монтажа и небольшим весом, но не могут похвастаться высокой эффективностью;
  • Монокристаллические – для их работы необходимо яркое солнце, в облачную погоду их эффективность падает практически до нуля;
  • Поликристаллические – самые современные солнечные батареи, которые могут работать в облачную погоду.

bc6806112b929d80e165c7a5f1539897.jpg

Гибкие солнечные панели не самый лучший вариант для постоянного использования.

Гибкие солнечные панели не подходят для длительного применения

Поэтому мы рекомендуем обратить свое внимание на последнюю категорию батарей – они представлены самым широким ассортиментом.

Далее нам нужно определиться с мощностью оборудования. Если солнечные батареи будут использоваться только для осветительных целей, можно обойтись панелями небольшой площади и малой мощности. Если к местной сети будут подключаться мощные потребители – пылесосы, микроволновые печи, чайники и многое другое – придется приобрести большое количество батарей, мощные преобразователи и аккумуляторы с высокой суммарной емкостью.

Некоторые люди приобретают в свои загородные дома низковольтное оборудование – это лампы на 12 или 24 В, а также аналогичная бытовая техника (мониторы, телевизоры, мультимедийные плееры и многое другое). Что касается микроволновых печей и электрочайников, то они заменяются обычной газовой печкой с баллоном.

Затраты будут довольно высокими – стоимость солнечной батареи на 300 Вт составляет около 23 тыс. рублей (есть и дешевле), за инвертор (отечественный) нужно отдать от 4500 рублей. В дополнение к этому нужно приобрести аккумулятор и контроллер заряда. Комплект такой мощности, из самых недорогих комплектующих, обойдется примерно в 27 тыс. рублей – к нему можно будет подключать маломощных потребителей (лампы, мелкая бытовая техника и многое другое).
Маломощные комплекты с солнечными батареями нередко используются и в электрифицированных зданиях – для подпитки энергозависимых отопительных котлов в периоды отключения электроэнергии. Приобрести все это электрохозяйство можно в специализированных магазинах и в интернет-магазинах. Типичным тому примером является онлайн-магазин — в нем можно приобрести солнечные аккумуляторы, аккумуляторы, инверторы, зарядные устройства, контроллеры и низковольтную технику.

В продаже представлены даже низковольтные холодильники вполне приличного объема. Минус у них один – стоят они в 4-5 дороже своих аналогов с питанием от сети 220 В.

Качественные характеристики

Размер солнечной панели обычно составляет 1-2 м², показатель мощности при этом — 220-250 Вт.

На основании качественных характеристик все фотоэлементы делятся на несколько категорий:

  1. Grade A. В них применяется самый чистый кремний, качество — самое высокое. Микротрещины и сколы полностью отсутствуют. Модули аккуратные, имеют одинаковую цветовую гамму. Отличаются минимальным процентом деградации и максимальным КПД. После проведения PID теста (теста на старение) происходит снижение мощности не более чем на 5%.
  2. Grade B. Эти фотоэлементы имеют дефекты во внешней или внутренней структуре. После PID теста мощность снижается не более чем на 30%.
  3. Grade C. Присутствуют трещины и сколы, неравномерность цвета, низкая цена. Не рекомендуется применение в жилых домах по причине низкой производительности и малого срока годности. Фиксируется снижение мощности более чем на 30%.
  4. Grade D. самое плохое качество, сильные дефекты, маленькие размеры, слабая степень надежности. Их использование очень нежелательно, невзирая на минимальный ценник.

84d0c88ce5b4c34b5475651daa8da5d9.jpg

Для максимальной эффективности к приобретению можно рекомендовать панели уровня А и B. В крайнем случае — С, если есть нужда в альтернативном источнике энергии для небольшого производственного помещения, который будет использоваться не регулярно, а время от времени.

Контроллеры

Перейдем к контроллерам заряда. Через них проходит выработанная энергия и подается на аккумуляторы.

Сейчас производятся два типа контроллеров – широтно-импульсной модуляции (ШИМ-контроллер) и слежения за точкой максимальной мощности (МРРТ-контроллер).

ШИМ-контроллеры более простые и доступные.

af784850595b9c21b849d076607727c6.jpg

Однако при их использовании теряется до 30 % выработанной панелями энергии.

МРРТ-контроллер же способен произвести 100% выработку энергии, но и стоимость его значительно выше.

37df994b9a1daad332920c84baab24f4.jpg

К примеру, выходная мощность панелей составляет 2 кВт. При использовании ШИМ-контроллера из-за потерь выработки конечная мощность составит 1400-1600 Вт. А вот МРРТ-контроллер способен обработать все 2 кВт мощности.

Поэтому рекомендуется при установке панелей с выходной мощностью свыше 1 кВт использовать МРРТ-контроллер.

Что касается мощностных показателей, то подбирается контроллер по мощности, которую он способен обработать.

Описание комплектации и функция каждого устройства

В стандартную комплектацию солнечной электростанции входят:

  • собственно модули или панели (как правило, их несколько);
  • обычная аккумуляторная батарея;
  • инвертор;
  • ;
  • клеммы;
  • кабель;
  • стеллаж для установки. 

Солнечные модули накапливают энергию, а затем преобразовывают ее в электрическую. Одна из функций контроллера — корректное распределение постоянного тока по находящимся в доме приборам, потребляющим электричество. Также он контролирует уровень температуры, режим зарядки и напряжения.

0775e6d63bc04764b9c62dece94a50ef.jpg

Инвертор — это преобразователь, который необходим для того, чтобы постоянный ток становился переменным, обеспечивая стабильное функционирование электропитания. Обычная аккумуляторная батарея (АКБ) нужна для накопления энергии, которая будет использована. Например, ночью или в пасмурные дни, когда солнце редко выходит из-за облаков или туч.

Из чего состоит комплект

Для преобразования солнечного тепла в питание для электроприборов необходимо смонтировать комплекс, который состоит из такого оборудования:

  • панель, сама солнечная батарея, собирающая лучи;
  • контроллер заряда АКБ – от этого компонента зависит эффективность использования аккумуляторов;
  • аккумуляторные батареи – накапливают электрический заряд, от них зависит длительность автономного режима;
  • инвертор – преобразует постоянное напряжение в переменное, которое подается к бытовым приборам.

a45efbc94e29caefb8c64fd667f14405.jpg

Чтобы автономная система электроснабжения максимально долго и эффективно работала, необходимо выбрать комплектующие, которые по техническим возможностям соответствовали друг другу и мощности потребляемой энергии.

Электрические солнечные батареи

Интерес к альтернативным источникам электроэнергии не утихает, а наоборот – растет. Причин тому много, начиная от высоких тарифов «на свет» и заканчивая банальным отсутствием возможности подключиться к электросети. Последняя проблема актуальна для владельцев загородных домов и дач – отсутствие электрификации делает длительное проживание невозможным. Что касается стоимости электроэнергии в России, то она постоянно растет.

Солнечная батарея – это альтернативный источник электроэнергии. И сегодня популярность таких источников растет, как растет и их эффективность. Если первые батареи не могли похвастаться высоким КПД преобразования энергии солнца в электроэнергию, то современные образцы отличаются довольно высокой мощностью и эффективностью – например, одна солнечная панель AXITEC AC-260P/156-60S при размерах 1640х992х40 мм обладает мощностью 240 Вт.

91ea75f008c2190633e2ef451cf2026f.jpg

Солнечный модуль AXITEC AC-260P/156-60S

Отдав под установку солнечных батарей довольно большую площадь, можно в полном объеме обеспечить свое домовладение практически дармовой электроэнергией. Сегодня ими пользуются дачники, владельцы загородных домов, владельцы мобильных домов (трейлеров). Востребованы они и там, где нужно обеспечить энергией какие-то небольшие объекты – оборудование мониторинга уровня рек, метеостанции, осветительные лампы на загородных трассах.

Давайте посмотрим, каковы преимущества от использования солнечных батарей:

  • Независимость от поставщиков электроэнергии – внезапные отключения света теперь не страшны;
  • Экологическая чистота – солнечные батареи не загрязняют окружающую среду;
  • Полная бесшумность – в отличие от дизельных, бензиновых и газовых генераторов, батареи работают без каких-либо звуков;
  • Для установки оборудования не нужны какие-либо разрешения, лицензии и прочие документы.

Есть и недостатки – некоторых из них довольно серьезные:

Эти панели нуждаются в регулярной чистке от пыли и грязи.

  • Высокая стоимость оборудования – цены на готовые комплекты составляют от 20000 рублей и выше;
  • Необходимость в регулярном обновлении аккумуляторов (отдают энергию в ночное время) – со временем они теряют свой ресурс;
  • Падение эффективности системы в зимнее время – наблюдается недостаток света для работы оборудования на полную мощность;
  • Батареи нужно регулярно очищать – на них оседает пыль, что несколько снижает их эффективность. Зимой они будут залеплены снегом;
  • В некоторых регионах использование солнечных батарей затруднено из-за малого количества солнечных дней. К тому же, некоторые панели боятся сурового российского климата.

Недостатки есть, и некоторые из них довольно серьезные. Одна солнечная панель стоит от 7-8 тыс. рублей и выше, а для того чтобы выработать достаточное количество электроэнергии, понадобятся несколько таких батарей. Сюда же следует включить затраты на покупку аккумуляторов и преобразователей.

Стоимость солнечных батарей в комплектах для дома может достигать 500 тыс. рублей и даже выше – это довольно мощные электростанции, которые могут отдавать в нагрузку до 5 кВт электрической энергии.

Принцип работы солнечных батарей очень прост – они преобразуют солнечную энергию в электрическую за счет применяемых в их конструкции преобразователей. Максимальный показатель эффективности преобразования составляет около 40% (в идеальных условиях). На практике эффективность падает из-за постепенного старения фотоэлементов, снижения прозрачности стекол и оседающей на панелях грязи. Для достижения максимальной энергоэффективности они монтируются на южных скатах крыш (угол около 40-45 градусов).

Отечественные марки

Несмотря на широкую популярность альтернативных источников энергии за рубежом, в России такие устройства тоже встречаются все чаще, хоть и не насколько часто, как в европейских странах. Однако сегодня функционирует несколько заводов на территории России, которые занимаются производством источников энергии на основе естественного излучения. Например, завод в Зеленограде не только производит фотоэлементы, но еще и разрабатывает и выпускает оборудование для их изготовления.

Смотрим видео, производство панелей в городе Рязань:

Если в качестве источника энергии будет выступать солнечная тепловая батарея, ее цена может сильно варьироваться, так как в первую очередь на стоимость влияет площадь фотоэлементов: чем больше по значению данный параметр, тем больше итоговая мощность, тем, соответственно, дороже будет стоить устройство.

Гибкие модули Телеком-СТВ

Однако даже наиболее дорогостоящие – монокристаллические солнечные кремниевые батареи зарубежных марок порой стоят дешевле, чем отечественная продукция. Это, опять же, объясняется тем, что такие устройства не пользуются столь же широкой популярностью здесь, как за рубежом.

Сравнивая, сколько стоит солнечная отечественная батарея и ее иностранный аналог, следует все же опираться на технические характеристики. Например, российская модель ТСМ обладает производительностью около 20%, что является хорошим показателем для техники данного рода. Если планируется приобретать солнечные батареи, то популярные производители в России – это заводы «Телеком-СТВ» и РЗМКП.

Особенности расчета и монтажа

Фотоэлектрические элементы подбираются, исходя из того, какой уровень нагрузки планируется подавать на эти устройства. Поэтому первым делом пользователю следует определить (при помощи паспорта бытового прибора) суточное энергопотребление всей техники, которая будет питаться от альтернативного источника энергии. Солнечные тепловые батареи портативные обычно используются в загородных или походных условиях, когда отсутствует возможность подключения мелкой техники. Поэтому с их выбором несколько проще справиться.

Смотрим видео, правильный расчет мощности потребления:

Установка таких устройств тоже подразумевает выполнение подготовительной работы. В первую очередь нужно соотнести размеры рабочих панелей с площадью имеющегося в распоряжении пользователя свободного участка. Необходимо спланировать возможность обслуживания такой техники (регулярная очистка от пыли, загрязнений и снега), так как все эти факторы сильно влияют на эффективность работы фотоэлементов. Если рядом есть слишком высокие деревья, об этом также следует позаботиться, так как солнечные панели в тени малоэффективны.

И, наконец, наиболее важный нюанс – угон наклона рабочих поверхностей устройства, чтобы обеспечить прямое попадание лучей на фотоэлементы.

Как видно, порой не так просто выполнить все условия, при которых должны функционировать такие устройства, поэтому часто лучшим выходом является возможность пригласить для их установки мастеров. Учитывая, сколько стоит солнечная батарея, желательно в результате получить максимальный уровень ее производительности, что невозможно обеспечить при затененности участка, где располагается подобная техника, или при постоянно загрязненной поверхности панелей фотоэлементов.

Эффективность использования

004f156fea633c3d60d94814a6441381.jpgЧтобы не задумываться над тем, оправдывает ли себя покупка панелей для дома, желательно сразу составить оптимальную схему расположения таких конструкций и выбрать наиболее подходящий тип, руководствуясь географическими условиями, финансовыми возможностями и другими критериями выбора. Если на крыше уже имеется продуктивная панель с генератором, которая отлично обслуживает бытовые приборы и решает задачу горячего водоснабжения, то нет смысла тратить много средств на покупку еще одной такой системы.

Вместо этого можно обойтись доступными фотоэлектрическими преобразователями, например, кремниевыми панелями с показателем КПД до 23—25%. К установке дополнительно подключается отопительный прибор, как правило, котел с распределительной разводкой.

Правильная организация солнечной системы в частном доме — залог быстрого и доступного восполнения потребительских нужд в отоплении и горячем водоснабжении. В большинстве случаев об успешном монтаже батарей можно узнать по внешнему виду кровельной конструкции — она будет полностью заполнена панелями. Более того, порой приходится возводить дополнительно стоящие конструкции, ведь площади кровли может не хватить.

Плюсы и минусы

Если в недалеком прошлом солнечная электроэнергия упоминалась только в футуристических фильмах и считалась чем-то нереальным, то сегодня она активно внедряется при обустройстве источников жизнеобеспечения для частного дома. Солнечные батареи характеризуются массой плюсов, которые делают их востребованными и продаваемыми. Среди самых важных преимуществ:

  1. Полная экологичность. Солнечная энергия считается безопасной как для людей, так и для окружающей среды. Она является наиболее чистым источником тепла, который не выбрасывает вредных веществ в атмосферу, не вредит природе и жильцам дома.
  2. Автономность и независимость от тарифов на электроэнергию или экономических изменений в государстве.
  3. Общедоступность. Для монтажа панелей на крыше собственного дома не нужно получать каких-либо разрешений или оформлять многочисленные документы.
  4. Экономичность. Если в помещении обустроена традиционная система отопления, монтаж солнечных панелей может стать хорошим способом снизить расходы на обогрев и горячее водоснабжение.

Однако кроме плюсов у таких источников энергии есть и минусы. К ним относится высокая стоимость оборудования, монтажных работ и технического обслуживания системы. Чтобы определить эффективность работы панелей, нужно следить за ними в течение 3 лет (при условии, что солнечная энергия вырабатывается активно и постоянно).

Владельцы таких конструкций становятся зависимыми от географического расположения и погодных условий, ведь чем меньше солнечной активности замечается в их регионе, тем ниже будет КПД оборудования. При использовании панелей необходимо заранее обустраивать резервные источники энергии, например, газовые или твердотопливные котлы. В качестве хорошей альтернативы может использоваться гелиосистема.

Для достижения высокой продуктивности работы важно постоянно следить за исправностью коллекторов, чистить их от технического мусора, а также избегать появления наледи в период сильных морозов. Если система устанавливается в регионах с высокой вероятностью ночных морозов, ее нужно дополнительно защищать от холода

Эксплуатация бу аккумулятора

  1. Температурный режим. Наиболее оптимальной температурой эксплуатации аккумулятора является 5-10 градусов. При этом противопоказаны перепады температур, особенно резкие. Отсюда можно сказать, что обеспечить надлежащий температурный режим могут погреба, подвалы и другие подобные территории.
  2. Вентиляция. Она может понадобиться, а может и нет, то есть единого правила не существует. Если применяется стандартная батарея и отвечающая аккумулятору солнечной батареи емкость, то вентиляция не требуется. Кроме того, некоторое количество газов, что выделяются аккумулятором, устранят грибки и плесень или предотвратят их появление. Может возникнуть вполне закономерный вопрос: а не отразятся ли пагубно такие газы на здоровье человека? Ответ: нет, опасаться отравления не стоит. Концентрация газов незначительна, они быстро нейтрализуются и, что самое важное, солнечные батареи не могут заряжаться ночью.
  3. Заряд аккумулятора для солнечной батареи. Солнечная батарея, имеющая более мощную систему заряда аккумулятора и функционирующая в довольно герметичных местах, вырабатывает газы в довольно серьезных количествах, а потому возникает необходимость в удалении взрывоопасных газах. Как это сделать? Отдельные модели аккумуляторов солнечных батарей имеют на торце специальные вентиляционные отверстия. В таком случае нужно только вставить в это предусмотренное отверстие силиконовую трубку и вывести ее наружу. Можно использовать простую трубку от медицинской капельницы. В последующем, когда аккумулятор будет систематически заряжаться и перезаряжаться слабым током в течение определенного времени, то сульфатация пластин будет сниматься на 70-80% с восстановлением емкости аккумулятора солнечной батареи. Это, в свою очередь, также предотвратить образование опасных газов.Правильная эксплуатация продлит срок службы батареи
  4. Емкость аккумулятора. Наилучший вариант – это большая и даже избыточная емкость аккумулятора. Чем это оправдано? А тем, что в случае, если будут подключаться достаточно мощные электрические приборы, которые нуждаются в значительных количествах тока, происходит серьезное провисание напряжения аккумулятора, часто даже минимального рабочего напряжения инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный), из-за чего срабатывает защитная система и аккумулятор отключается. В силу названной причины даже максимально заряженный аккумулятор, но при этом имеющий минимальную емкость, может не позволить работать болгарке или другому электроприбору, имеющую высокие пусковые точки. Конечно, можно возразить и сказать, что подобное утверждение несостоятельно, ведь можно применить устройства плавного пуска. Но контраргументом будет то, что подобные устройства предотвратят отключение аккумулятора только на определенное количество циклов срабатывания. А затем снова все вернется на прежние места.

Есть и другие преимущества большой емкости аккумулятора солнечных батарей, а именно: процессы разряда и заряда будут происходить в щадящем токовом режиме. При одинаковой силе тока аккумуляторы с достаточной или избыточной емкостью работают в тренировочном режиме, а аккумуляторы с малой емкостью в сокращенном или форсирующем режиме.

Таким образом, стало очевидным, что не всегда приобретение нового аккумулятора является панацеей. Можно запастись и бывшим в употреблении продуктом, если уметь правильно с ним обращаться. Кроме того, нельзя сказать о явном преимуществе одного конкретного типа аккумуляторов над другими. Большую роль играют условия, при которых солнечная батарея эксплуатируется, и, конечно же, стоимость, которую потребитель готов оплатить. Но с основными меритериями мы ознакомились, так что окончательный выбор уже за вами.

Комплектация батарей

О солнечных батареях множество людей думают ошибочно. Ведь сама по себе панель на крыше не может дать переменный ток.

Чтобы обеспечить жилище электричеством, придется приобрести:

  1. Собственно солнечные панели. Это тот элемент конструкции, который крепится на стены или крышу дома. При попадании кванта солнечного света кремниевые кристаллы начинают колебаться, и создается электрический ток.
  2. Аккумулятор. Энергия, которая не пошла на расход бытовых нужд, аккумулируется в этом приборе, и потом ночью или в ненастную погоду она расходуется.
  3. Контроллер напряжения. Этот элемент является скорее не обязательным, а желательным. Он повышает продолжительность жизни аккумулятора, сообщает о его предельно низком и высоком заряде.
  4. , или преобразователь энергии. В аккумуляторе электрический ток находится в постоянном значении, а для бытовых нужд необходим переменный. Инвентор и совершает данное преобразование.

0775e6d63bc04764b9c62dece94a50ef.jpg

Как мы видим, солнечные панели – это лишь малая часть системы. Они сами состоят из более мелких элементов – модулей. Раз устройство данных элементов питания модульное, при необходимости посредством подсоединения составляющих вы можете добавить панели или убрать лишние.

Минусы и недостатки солнечных батарей

a1aaaae186b02e44baf33227cc69a3ca.jpg

Несмотря на все вышеперечисленные плюсы, есть у батарей и масса недостатков, которые необходимо оценить при выборе источника энергии

Важно понимать все минусы до покупки, чтобы потом быть готовым к тому, с чем придётся столкнуться. По ряду причин солнечные панели используются чаще как вспомогательный источник, а не как основной

  • Самый первый недостаток — необходимость первоначальных больших инвестиций, которые не требуются при обычном подключении к центральной электросети. Также срок окупаемости вложений, в электросеть с солнечными батареями, весьма размытый, ведь всё зависит от факторов, которые не зависят от потребителя.
  • Низкий уровень КПД. Один квадратный метр солнечной батареи средней производительности выдаёт всего лишь около 120 Вт мощности. Такой мощности не хватит даже для того, чтобы нормально поработать за лэптопом. Солнечные панели имеют значительно меньший КПД в сравнении с традиционными источниками энергии — около 14-15%. Однако этот недостаток можно считать достаточно условным, ведь новые технологии постоянно увеличивают этот показатель и развитие не стоит на месте, выжимая всё больше и больше энергоэффективности из тех же самых площадей.

  • В странах СНГ солнечные батареи достаточно дорогое удовольствие, ведь государство не поддерживает покупку таких источников энергии и никак не дотирует стремление своих граждан к “зелёной” энергии. Конечно, за рубежом ситуация значительно лучше. Ведь те же США заинтересованы в переходе страны на экологически чистые источники энергии.
  • Ещё один недостаток — эффективность работы зависимая от погодных условий и климата. Например, солнечные батареи теряют свою эффективность во время пасмурной погоды или в тумане. Также при низких температурах, в зимнее время, КПД солнечных батарей падает. А если панель недостаточно хорошего качества, то и при высоких температурах. Поэтому всё же необходимо поддерживать солнечные батареи какими-то основными источниками энергии, либо использовать гибридные солнечные батареи. Также немаловажно, что солнечные панели могут по разному работать в разных широтах планеты. В каждой отдельно взятой местности, за год выходит разное количество солнечной энергии. Поэтому эффективность солнечной системы также зависит и от месторасположения вашего дома. Впрочем как и от времени суток, ведь ночью солнца нет, а значит и нет выработки энергии.
  • Батареи невозможно использовать как источник энергии для техники, которая потребляет большую мощность.
  • Система электроснабжения от солнца требует большого количества вспомогательной техники. Аккумуляторы для накопления энергии, инверторы, а также специального помещения для установки системы. Например, никель-кадмиевые аккумуляторы значительно теряют свою мощность при понижении температуры ниже нуля по Цельсию.
  • Для того, чтобы выдать большую мощность от солнечной энергии, необходимы большие площади. Если говорить про солнечную электростанцию промышленного масштаба, то это квадратные километры. Конечно, при бытовом использовании панелей, Вам такие площади не понадобятся, но всё же учитывайте этот момент, если захотите расширятся.

Вот такие плюсы и минусы солнечных батарей. Надеемся наша статья помогла Вам определиться что нужно именно Вам.

Виды солнечных панелей

Что касается ячеек, то они бывают двух типов – монокристаллические и поликристаллические. Отличаются они по материалу изготовления, форме, эффективности преобразования энергии.

В монокристаллических ячейках при создании используются однородные по структуре кристаллы кремния.

У второго же типа ячеек применяются кристаллы кремния с разной структурой.

Структура кристаллов влияет на общую эффективность преобразования энергии.

У монокристаллических она выше, поэтому модуль с такими ячейками способен обеспечить выработку энергии по количеству одинаковую с поликристаллическим модулем, но при значительно меньших размерах самой панели. Но и стоимость монокристаллических панелей выше.

По внешнему виду эти модули различить легко. У монокристаллических панелей углы ячеек закруглены.

16c9a97dbbd78503cc7f141c1529b479.jpg

c767f85ea16371eaf92738e93d131a0d.jpg

Ячейки поликристаллического модуля имеет прямоугольную форму.

640ee6caf58df2103dcce9a5c9cfe40a.jpg

Недавно появились модули, ячейки которых выполнены из аморфного или микроморфного кремния.

Такие модули не имеют каркаса, и сделаны они в виде пленки, которая наклеивается на поверхность. Следует отметить, что такие модули являются самыми дешевыми из-за меньшего расхода кремния.

Набор оборудования для солнечной станции

Мощная солнечная батарея для дачи – устройство не самодостаточное. Полученную энергию нужно где-то запасти, чтобы вечером и в пасмурную погоду полноценно пользоваться бытовыми электроприборами.

Поэтому емкий и живучий аккумулятор нам в любом случае потребуется. В его выборе есть один важный нюанс: не пытайтесь сэкономить, покупая стартовый автомобильный аккумулятор. Он плохо подходит для цикличного запасания энергии и не переносит глубокого разряда. Его главное предназначение – дать мощный, но кратковременный ток для пуска двигателя.

f630719021b898cf20504655083a7577.jpeg

Для запасания и медленного расходования энергии нужны аккумуляторы другого типа: AGM или гелевые. Первые дешевле, но имеют небольшой срок службы (до 5 лет). Гелевые аккумуляторы дороже, но зато работают значительно дольше (8-10 лет).

Контроллер – еще один важный элемент автономной гелиостанции. Он выполняет несколько задач:

  • Отключает батарею от аккумулятора в момент полного заряда и включает ее для новой закачки электричества.
  • Выбирает оптимальный режим зарядки, повышая количество запасаемой энергии.
  • Обеспечивает максимальный срок службы аккумулятора.

Существует несколько типов контроллеров, используемых в солнечных станциях:

  • ON/OFF «включил-выключил»;
  • PWM;
  • MPPT.

Самый дешевый прибор просто отключает солнечную панель от аккумулятора при возрастании напряжения на его клеммах до максимального уровня. Это не лучший вариант, поскольку в этот момент аккумулятор еще не полностью заряжен.

Более дорогой PWM-контроллер действует «умнее». После набора максимального напряжения, он понижает его до заданного уровня и держит еще пару часов. Так достигается более полный уровень накопления энергии.

И наконец, самый интеллектуальный контроллер MPPT- типа максимально эффективно использует мощность солнечной панели на всех режимах ее работы. Это позволяет запасти в аккумуляторе дополнительно от 10 до 30 % электричества.

Независимо от вида используемых полупроводниковых материалов (поликристаллы, монокристалл, аморфный кремний) устройство солнечной батареи представляет собой цепочку последовательно соединенных ячеек-модулей. Каждый из них генерирует небольшое напряжение (в пределах 0,5 вольт) и слабый ток (десятые доли ампера). Работая вместе, они «сливают» накопленную энергию в общий канал и на выходе из батареи мы получаем ток большой силы и постоянного напряжения (12 или 24 Вольт).

46a30b461b84416bc3346595938400b1.jpegСтруктурная схема оборудования солнечной станции

Стандартные бытовые электроприборы рассчитаны на 220 Вольт, поэтому работать от «постоянки» не будут. Преобразование постоянного тока в переменный выполняет отдельное устройство-инвертор. Им завершается цепочка оборудования, необходимого для солнечной батареи.

Несмотря на относительно высокую стартовую стоимость компонентов солнечной станции, ее эксплуатация получается выгодной благодаря большому ресурсу «жизни» главных элементов: фотокристаллической панели и аккумулятора.

Различные виды аккумуляторов для солнечных батарей

Автомобильные стартерные батареи (WET)

Многие в составе небольших солнечных систем используют обычные аккумуляторы для автомобиля. Это уменьшает конечную стоимость системы и, в принципе, нет ничего смертельного в их использовании. Другое дело, что такие АКБ придётся менять чаще. Автомобильные батареи предназначены для отдачи большого тока за короткий интервал времени. А затем должен следовать заряд. А в солнечной системе они разряжаются малым током длительное время. Причём разряд может быть глубокий. Такой режим работы для них губителен и они быстро теряют свою ёмкость и работоспособность.

e19689b92f974821293c316bdaf134bb.jpg

В гелиосистемах часто используют грузовые аккумуляторы большой ёмкости

Если всё же будете использовать автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор, то устанавливайте их в подсобных помещениях. Дело в том, что при излишней зарядке (при увеличении напряжения на клеммах более 14,4 вольта) электролит в банках «кипит». Это проходит гидролиз воды с выделением кислорода и водорода на разных электродах. Поэтому помещение с аккумуляторами должно иметь хорошую вентиляцию, чтобы пары не накапливались.

Вернуться к содержанию

Аккумуляторы AGM и GEL

Эти батареи выпускаются по технологиям Absorptive Glass Mat и Gelled Electrolite. Они также являются свинцово─кислотными АКБ. Только электролит в них находится в связанном состоянии. В случае AGM электролитом пропитано стекловолокно, а у GEL – серная кислота переведена в гелеобразное состояние с помощью добавки оксида кремния. Этот тип аккумуляторов значительно лучше подходит для использования в солнечных системах.

4e6dadd0f6aa56a0830d3808ad7eed4b.jpg

Тяговый гелевый аккумулятор

Этим батареям не страшен глубокий разряд, и они выдерживают значительно больше циклов заряд-разряд, чем WET.

Вернуться к содержанию

Аккумуляторы OPzS

Аккумуляторные батареи OPzS выполняются по технологии свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом. Но у них в конструкции есть одна особенность. Положительная пластина выполняется трубчатой. Это значительно увеличивает число циклов заряда и разряда. В продаже встречаются аккумуляторы OPzS с ёмкостью от 50 до 3500 Aч.

f6fb4bb01085d6ca3b482dafbb76761b.jpg

Аккумулятор OPzS

Вернуться к содержанию

Щелочные

Аккумуляторы этого типа в основном используются в качестве тяговых. Поэтому они лучше остальных типов АКБ переносят глубокий разряд. Причём большими токами.

2c7d0938d19d5d48a719064afb0b2e95.jpg

Щелочной аккумулятор

Но и минусов у них предостаточно. В частности, у них низкая энергетическая плотность. Поэтому батарея номиналом 12 вольт будет существенно больше свинцовой. Кроме того, у этих аккумуляторов есть эффект памяти. Если их разрядить не полностью, а затем поставить на зарядку, они теряют часть ёмкости. При функционировании в составе солнечной системы нельзя гарантировать их полный разряд. А значит, они систематически будут терять ёмкость.

Но они нашли своё применение в системах, работающих от солнечной энергии. Это светильники и уличные фонари на солнечных батареях. Там используются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные АКБ.Вернуться к содержанию

Литиевые батареи

В сети можно найти отзывы об использовании литиевых батарей в солнечных системах. В частности, это литий-железо-фосфатные модели. Но примеры единичные и по ним нельзя оценить их эффективность при работе в связке с солнечными батареями.

Литиевые АКБ имеют более высокую энергоёмкость, чем щелочные или свинцово-кислотные. Поэтому при равной ёмкости они будут иметь меньшие размеры. Кроме того, они быстрее заряжаются и без проблем выдерживают глубокий разряд. Но высокая стоимость таких аккумуляторов перечёркивает их достоинства. Кроме того, нужно решать вопрос с их безопасным использованием, поскольку для них критичен перегрев и перезаряд. Это также приводит к удорожанию солнечной системы.

Как выбрать контроллер

Важно выбрать подходящий контроллер для системы автономного энергоснабжения. Он обеспечивает эффективную работу аккумуляторов, что продлевает их срок эксплуатации

Неправильный выбор влечет быстрый выход из строя АКБ, что приводит к необходимости их замены.

Существует 2 вида контроллеров:

  • МРРТ – позволяет на 100% эффективно использовать энергоемкость зарядных устройств;
  • ШИМ – осваивает аккумулирующуюся энергию только на 80%.

Разница в эффективности освоения заряда создает и разницу в стоимости. Контроллер МРРТ в 2–3 раза дороже, чем ШИМ. Но большая стоимость компенсируется, если посчитать среднегодовые показатели работы системы. Использование ШИМ контроллера вынудит добавить больше батарей.

Очень важно учитывать мощность. Она должна превышать максимальные показатели блока АКБ. ШИМ контроллеры должны соответствовать в этой части показателям зарядных устройств. Это обусловит меньшие энергопотери в процессе преобразования напряжения.

Мнение специалиста по поводу того, как выбрать контроллер, предоставлено на видео:

Выбираем контроллер

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, как выбрать солнечную батарею для дома по мощности и типу исполнения. Надеемся, предоставленная информация помогла вам ответить на вопрос.

Полезное по теме:

  • Как выбрать генератор для дома
  • Как установить солнечные батареи своими руками

Сколько нужно солнечных батарей для дома и дачи

Здесь все просто. Покупателю не нужно заниматься сложным расчетом мощности солнечной станции и подбирать для нее батареи. Эту работу уже проделали специалисты компаний, выпускающих и продающих данное оборудование.

Потребителю остается лишь выбрать из предложенного ряда готовый комплект, исходя из своих потребностей. В качестве примера рассмотрим несколько стандартных вариантов, которые представлены на сайтах продавцов (актуально на 2016 год).

Гелиостанция, построенная на одной панели мощностью 250 Ватт, рассчитана на энергоснабжение потребителей, перечисленных в таблице №1.

a211c782b43a253f6906f71dbd8645ce.jpegТаблица №1 Набор потребителей для солнечной станции мощностью 250 Ватт

Ее ориентировочная цена складывается из стоимости устройств, указанных в таблице №2.

d9ada3201ec46a9ed1df00c3757d85e0.jpegТаблица №2 Стоимость оборудования для 250-ти ваттной станции

Солнечная станция мощностью 500 Ватт способна обеспечить электричеством набор бытовых приборов, указанный в таблице №3.

e12e7276bc6f8a23a25867c60fbc21f0.jpegТаблица №3 Энергетический потенциал гелиостанции мощностью 500 Ватт

Ее ориентировочную стоимость (с разбивкой по видам и моделям оборудования) вы найдете в таблице №4.

020e11d4c8ddf67d04efb4b469bd13da.jpegТаблица №4

Гелиостанция на 1000 Ватт способна питать током не только экономные светодиодные лампочки, телевизор, ноутбук и спутниковую антенну. Одновременно с ними она «потянет» микроволновку, водяной насос или мощную электроплиту (таблица №5).

11ad0bb6415c700fc9c1534eacdfdb9f.jpegТаблица №5

Основа данной гелиостанции — 4 солнечные панели мощностью по 250 Ватт каждая. За весь комплект оборудования (без стоимости монтажа, соединительных муфт и кабеля) нужно заплатить сумму, указанную в таблице №6

c9fc44eb439170cca9714659854d5a41.jpegТаблица №6 Ориентировочная стоимость оборудования гелиостанции мощностью в 1 КВт

Изучая представленные комплекты оборудования, нетрудно заметить, что стоимость инвертора сравнима с ценой солнечной батареи. Поэтому некоторые владельцы солнечных станций предпочитают обходиться без инверторного преобразователя. Они покупают для своего дома бытовые приборы, работающие от постоянного тока напряжением 12 Вольт. Помимо высокой цены инвертор при работе потребляет около 10% энергии, получаемой от солнечной батареи. Поэтому его исключение из цепочки оборудования дает неплохую экономию.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here