Понятие солнечной энергетики
Солнечная энергетика — это тематика, в которой имеется очень много неразберихи и нюансов. Попытки разобраться в ней часто вызывают трудности у новичков и людей, далёких от техники. Но без понимания принципа действия солнечных батарей не получится выжать максимальный КПД. В этом случае приобретение оборудования бессмысленно, ведь можно выбрать не ту модель или попросту сжечь технику.
Чтобы избежать неприятных последствий, нужно разобраться с разновидностями оборудования для получения энергии от солнечных лучей. Существует два типа устройств, имеющих принципиальные различия между собой. Солнечные батареи используются для преобразования фотонов в электрическую энергию. Коллекторы применяются для получения тепловой энергии.
Также нужно разобраться с самим понятием солнечной батареи. Слово «батарея» подразумевает какое-либо накопительное устройство, но это не совсем так. Солнечная батарея используется только для выработки электроэнергии. В течение дня электрическая энергия накапливается в аккумулирующих устройствах для обеспечения дома в ночное время.
Из данного видео узнаем как устроена солнечная батарея:
Списки лучших
Предлагаем ознакомиться с еще несколькими моделями, представленными в данных категориях:
- Портативные – Goal Zero Nomad 7 Plus;
- Российского производства – ТСМ-50;
- Китайского производства – Yingli Solar 100.
Рассмотрим их поближе.
Портативные – Goal Zero Nomad 7 Plus
Новинка от компании Goal Zero – портативная солнечная панель Nomad 7 Plus. Благодаря прочному погодозащищенному корпусу, малому весу и габаритам, а также высокой эффективности Nomad 7 Plus станет незаменимым спутником в ваших путешествиях.
| Тип | поликристалл |
| Мощность | 7 Вт |
| Размер | 240х330х20 мм |
Цена: от 7 000 до 8 000 рублей.
солнечные батареи Goal Zero Nomad 7 Plus
Российского производства – ТСМ-50
Российская компания «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград) производит продукцию в среднем на 30 % дешевле, чем немецкие аналоги: цены начинаются от 5 600 руб. за панели на 100 Вт. Панели данного производителя имеют КПД до 20–21 %. Основной «фишкой» данного предприятия стала запатентованная технология изготовления кремниевых пластин диаметром до 15 мм и солнечных модулей на их основе.
| Тип | монокристалл |
| Мощность | 50 Вт |
| Размер | 870х433х27 мм |
Обойдется от 3 250 до 4 000 рублей.
солнечные батареи ТСМ-50
Китайского производства – Yingli Solar 100
Китайский завод с объемом производства 800 МВт в год. Его продукцию импортируют в страны СНГ, перемаркированными под других производителей. Качественные, недорогие и популярные панели.
| Тип | поликристалл |
| Мощность | 100 Вт |
| Размер | 970х620х32 мм |
Стоимость: от 5 200 до 6 000 рублей.
солнечные батареи Yingli Solar 100
Комплекты солнечных батарей 3 кВт на дачу от 60000 рублей
На даче, как правило, находятся электрические приборы небольшой мощности, где требуется ограниченное количество батарей и малая периодичность их использования. Если на даче отсутствует централизованное электроснабжение, тогда целесообразно установить комплект солнечных батарей, который будет бесплатно генерировать электроэнергию. Однако чтобы получить такое безвозмездное удовольствие первоначально придется потратиться на покупку необходимых материалов, стоимость которых окупиться только через несколько лет.
Для производства 1 кВт электроэнергии необходим комплект производительностью более 200 Вт. Согласно многочисленным отзывам солнечные электростанции для дома на даче производительностью 800 Вт способны обеспечить полное автономное электроснабжение объекта. Стоимость такой системы обойдется от 80000 руб.
Стандартный комплект солнечной электростанции для дачи состоит из панелей на 200 Вт, контроллера заряда 40 А, инвертора мощностью 3 кВт, двух аккумуляторов на 200 А и других вспомогательных деталей. Цена такого комплекта начинается от 60000 руб., а примерный срок окупаемости составляет 3-5 лет. Однако это самый выгодный способ получения электроэнергии для объектов без централизованного электроснабжения. Он менее затратный, чем использование дизельного генератора.
Составляющие солнечной станции
Согласно отзывам владельцев, солнечные батареи для дома на дачном участке лучше укомплектовывать двумя или четырьмя модулями мощностью 200 В каждый. Это зависит от количества потребителей энергии, продолжительности и периодичности их использования. Если мощности недостаточно, ее можно нарастить, добавляя солнечные панели.
Многие приобретают такой комплект для частного сектора, где есть централизованное электроснабжение, как дополнительный источник энергии. Многочисленные отзывы о солнечных батареях для дома свидетельствуют, что в этом случае можно существенно сэкономить на оплате счетов за электроэнергию.
Техника для сада
Если владельцы дачи или частного дома собираются часто пользоваться электрическим инструментом на улице – не обязательно покупать многометровые удлинители и разбрасывать их по всему участку. Можно обойтись вообще без подключения к сети, купив работающую на солнечных батареях электростанцию. Неплохие модели разной мощности выпускает компания EcoNRJ. В списке ее продукции есть решения на 300-1000 Вт, позволяющие зарядить телефон или запустить ноутбук, а также устройства на несколько киловатт для работы дрели, шуруповерта или насоса.
Солнечная электростанция, конечно, неплохое решение – но перетаскивать ее постоянно на новое место не всегда удобно. Поэтому, если есть такая возможность, стоит купить оборудование со своими работающими от солнца аккумуляторами.
Робот-газонокосилка Husqvarna Automower SolarHybrid
Одно из таких устройств – робот-газонокосилка Husqvarna Automower SolarHybrid. Правда, если ей не будет хватать солнечной энергии, она будет автоматически искать зарядную станцию. Среди других особенностей модели – встроенный GPS-модуль, контролирующий местоположение и перемещение косилки, модуль для отправки SMS в непредвиденных ситуациях и блокировка PIN-кодом в случае кражи.
Отсутствие электричества на даче или в доме – не повод для того чтобы купаться в холодной воде. Избежать простуды или просто обеспечить комфортные условия для купания поможет покупка душа с солнечной батареей. Выбор таких устройств такой же широкий, как светильников. Как правило, они выпускаются в виде сумок объемом 20-30 литров, которые можно брать с собой в дорогу – в продаже такие водонагреватели встречаются под названием «переносного душа» или «душа для кемпинга».
«Солнечный» водонагреватель обычно устанавливается на крыше летнего душа
Если вам необходимо обустроить стационарный душ, стоит отдать предпочтение целой системе, в которой солнечная батарея устанавливается на крышу душевой кабины и способна обеспечить нагрев больше 100 литров воды. Среди таких систем – нагреватель XFS-II-20-170 на 170 л.
Пиковая нагрузка и среднесуточное энергопотребление
Количество солнечных батарей и емкостью аккумулятора зависит от нескольких критериев. Например, мощность сети электропотребления и расположение модуля. На основании этого подбирается инвертор. Количество панелей также напрямую зависит от региона – чем меньше поступает радиации на поверхность, тем выше суммарная площадь панелей.
Для этого необходимо рассчитать количество пиковых часов за сутки (время, при котором уровень солнечной энергии не падает ниже отметки в 1000 Вт/м2). Затем на основании полученных расчетов определяется суммарную мощность электростанции, в зависимости от мощности одного фотоэлемента за время пиковой нагрузки.
Посмотрите обучающие видео: Как вычислить мощность солнечной системы для частного дома?
Разновидности солнечных систем
Самый популярный полупроводник для солнечных батарей – кремний. Но его КПД составляет усредненные 20%. В зависимости от мощности выделяют несколько видов солнечных панелей:
- органические фотоэлементы — самые слабые, КФП составляет в среднем 5-7% (при мощности светового потока в 500 Вт выработка энергии будет на уровне 25 Ватт;
- аморфные и фотохимические батареи – обладают немного улучшенными характеристиками по сравнению с предыдущим видом. КФП у них в районе 10-13%, соответственно из полученных 500 ватт энергии в систему пойдет около 50 ватт;
- кремниевые фотоэлементы — обладают гораздо высокими качественными характеристиками. При хорошей погоде в средней полосе номинальная мощность может составлять 125-130 ватт (КПФ 20-25%);
- батареи на основе арсенида галлия – довольно дорогие и сложные в изготовлении батареи с КФП выше 35%. (до 150 Вт электричества с квадратного метра) Используются в космической промышленности.
Если вы планирует установить на участке небольшую солнечную электростанцию, то вам нужны автономные кремниевые батареи. Выделяют два вида:
- Монокристаллические – эффективные и соответственно дорогие. По форме напоминают восьмигранник. За счет однородности дают высокий КФП, но только при прямых солнечных лучах. Плохо воспринимают боковой и рассеянный свет. Пользуются высокой популярностью в теплых странах (Италия, Израиль, Ливия, Алжир, Испания и т.д.)
- Поликристаллические — средняя производительность солнечных батарей такого типа в районе 14-16%. Быстрое изготовление и низкая цена. Большой выбор размеров.
Это интересно: Тепловой насос Френетта своими руками — варианты самоделок + фото и видео
Техника для летней кухни
Солнечная энергия подходит не только для освещения и работы садового оборудования. Ее можно применять и для готовки пищи. Более того, как бы это странно ни звучало, существует такой прибор, как гриль на солнечной энергии. Его выпускает компания GoSun, по утверждению которой устройство пригодится и на даче, и в походе. Судя по размерам устройства, представляющего собой колбу диаметром 7 см и длиной 61 см, в это можно легко поверить. Внутренний объем пространства для мяса и других продуктов – 1,2 литра. Максимальная температура нагрева, которую гриль позволяет достичь всего за 20 минут – 288 градусов.
Гриль на солнечной батарее можно заказать с доставкой примерно за 7000 рублей
Тот же производитель разработал не только гриль, но и холодильник, для работы которого не нужен ни лед, ни специальные охлаждающие элементы. Модель GoSun Chill работает на солнечной энергии, потребляя около 144 Вт. А батарея располагается здесь отдельно – поэтому покупатель может выбрать несколько вариантов источников. В том числе, гибкий модуль или специальный стол.
В обычных условиях холодильник легко подключается к электросети и даже к автомобильному прикуривателю. После использования на даче аппарат может пригодиться и в городской квартире для хранения небольшого количества продуктов (объем холодильника – 40 литров). Одного полного заряда достаточно на 5-14 часов работы, минимальная температура при этом – минус 20ᵒC.
Холодильник на солнечных батареях стоит почти как классическая модель для большой кухни – около 40 000 рублей
Среди продукции GoSun есть еще одно не требующее подключения к электросети устройство – раскладной стол со встроенной солнечной батареей. С его помощью можно заряжать другую технику, начиная от телефона или ноутбука и заканчивая холодильником того же бренда. Лучше всего устройство подойдет для пикника, но пригодится и для дачи, и для загородного дома.
Другие портативные батареи на солнечном аккумуляторе
Выше было доказано, что не существует внешнего аккумулятора на солнечной батарее емкостью 50 тыс. мАч. Но подобные приборы меньшей мощности благополучно производятся. Они являются профессиональными.
Отличным вариантом будет Solar Laptop Charger. Этот прибор рассчитан на 11 тыс. мАч. Он работает от солнечной батареи, способен заряжать не только мобильные устройства, но и ноутбуки. Стоимость такого внешнего аккумулятора на солнечной батарее Power Bank будет составлять до 7 тыс. руб.
Следующее неплохое устройство – IconBIT FTB 23000S. Его мощность – 23 тыс. мАч. Это приспособление весит 650 г, поэтому носить его с собой немного неудобно. Поверхность прибора – пластик, который способен выдерживать удары и падения. За счет того, что имеется яркая вставка, это устройство впечатляет хорошим оформлением. Данный внешний аккумулятор для телефона на солнечной батарее имеет специальную панель на лицевой части. Чтобы понять, насколько заряжено устройство, следует посмотреть на индикаторы LED. Их четыре. Этим прибором заряжать можно не только телефоны, но и ноутбуки, так как выходная мощность составляет до 3 А. Ниже представлена схема солнечной батареи. Аккумуляторы, инвертор, контроллер и солнечные панели – ее основные элементы.
Коллекторная система отопления
Наибольшей эффективности и отдачи можно добиться, установив вместо солнечных модулей коллекторы – наружные установки, в которых под действием солнечного излучения происходит нагрев воды. Такая система является более логичной и естественной, так как не потребует нагревания теплоносителя другими устройствами.
Рассмотрим конструкцию и принцип действия приборов двух основных видов: плоских и трубчатых.
Плоский вариант для самостоятельного изготовления
Конструкция плоских установок настолько проста, что опытные мастера-умельцы собирают кустарные аналоги своими руками, часть деталей купив в специализированном магазине, часть соорудив из подручного материала.
Внутри стального или алюминиевого утепленного короба закреплена пластина, адсорбирующая солнечное тепло. Чаще всего она покрыта слоем черного хрома. Сверху теплопоглотитель защищен герметичной прозрачной крышкой.
Нагревание воды происходит в трубках, уложенных змейкой и соединенных с пластиной. Вода или антифриз поступает внутрь короба через впускной патрубок, нагревается в трубках и перемещается на выход – к выпускному патрубку.
Светопропускная способность крышки объясняется использованием прозрачного материала – прочного закаленного стекла или пластика (например, поликарбоната). Чтобы солнечные лучи не отражались, стеклянную или пластиковую поверхность матируют (+)
Существует два вида подключения, однотрубное и двухтрубное, принципиальной разницы в выборе нет. Но существует большая разница в том, каким способом теплоноситель будет подаваться к коллекторам – самотечным или с помощью насоса. Первый вариант признан неэффективным из-за слабой скорости передвижения воды, по принципу нагрева он напоминает емкость для летнего душа.
Функционирование второго варианта происходит благодаря подключению циркуляционного насоса, который подает теплоноситель в принудительном порядке. Источником энергии для работы насосного оборудования может стать энергосистема на солнечных батареях.
Температура теплоносителя при нагреве солнечным коллектором достигает 45-60 ºС, на выходе максимальный показатель – 35-40 ºС. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)
Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов
Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.
Теплообменники также бывают разными:
- система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
- обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.
Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.
Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.
Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)
Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.
Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания
Как повысить эффективность солнечных батарей?
Для достижения максимально эффективной электрификации помещений:
- Перед покупкой и установкой батарей следует со стороной куда будут устанавливаться панели. Желательно делать это на южное направление.
- Для оценки освещенности лучше всего будет воспользоваться люксметром либо пригласить специалиста, который составит вам предварительную смету и рассчитает рентабельность системы.
- Рассчитайте окупаемость системы – если вы живете в Центральной России или в северных регионах, то установка аккумуляторных батарей будет неоправданно высока.
Если в живете в южном регионе, то солнечные панели отлично вам подойдут. Однако для оптимальной работы необходим корректный расчет и правильная установка.
Виды солнечных панелей
Солнечная панель представляет собой объединенные между собой фотоэлектрические элементы, которые преобразуют энергию Солнца в электрический ток.
По технологии производства фотоэлементов все солнечные панели делятся на две большие группы: кремниевые и пленочные. Их типы и особенности будут рассмотрены ниже в таблице.
| Группа | Тип | Особенности | КПД, % |
|---|---|---|---|
| Кремниевые | Монокристаллические (mono-Si) | Представляют собой один кристалл кремния. Имеют квадратную форму с округленными углами. Цвет серый или от черного до синего (с антиотражающим покрытием). Лучше всего преобразуют прямое солнечное излучение. Самые дорогие. | от 15 до 22 |
| Кремниевые | Поликристаллические (poly-Si) | Блок кристаллов кремния соединенные между собой. Имеют квадратную форму. Цвет серебристо-серый или синий (с антиотражающим покрытием). Поглотительная способность прямого солнечного излучения хуже. Лучше использовать для выработки энергии из рассеянного излучения. Дешевле, чем монокристаллы. | от 12 до 18 |
| Кремниевые, пленочные | Аморфные | Занимают промежуточное положение, т.к. изготовлены из кремния, но в виде пленки. Представляют собой напыление полупроводника из кремния на основу. Удобны в использовании. В течение полугода-года выгорают на солнце, в связи с чем, снижается их мощность. | от 5 до 6 |
| Пленочные | На основе теллурида кадмия | Имеют вид пленки, которая наносится на стекло. Зеркального темно-зеленого или черного цвета. Чаще применяется в космосе и на орбите Земли. Токсичны: выделяют вредный кадмий. Сложная утилизация. | от 10 до 12 |
| Пленочные | На основе CIGS (селенида меди-индия) | Имеют вид пленки, полупроводником в которой используется селенид меди-индия. Цвет от темно-серого до черного. Подвержены коррозии. | от 15 до 20 |
| Пленочные | Полимерные | Имеют вид очень тонкой пленки. Дешевые в производстве, не выделяют вредных веществ. | от 5 до 6 |
Теперь, ориентируясь в видах солнечных панелей, рассмотрим, в каких областях жизнедеятельности человека применяется каждый из них.
Разновидности солнечных систем
Самый популярный полупроводник для солнечных батарей – кремний. Но его КПД составляет усредненные 20%. В зависимости от мощности выделяют несколько видов солнечных панелей:
- органические фотоэлементы – самые слабые, КФП составляет в среднем 5-7% (при мощности светового потока в 500 Вт выработка энергии будет на уровне 25 Ватт;
- аморфные и фотохимические батареи – обладают немного улучшенными характеристиками по сравнению с предыдущим видом. КФП у них в районе 10-13%, соответственно из полученных 500 ватт энергии в систему пойдет около 50 ватт;
- кремниевые фотоэлементы – обладают гораздо высокими качественными характеристиками. При хорошей погоде в средней полосе номинальная мощность может составлять 125-130 ватт (КПФ 20-25%);
- батареи на основе арсенида галлия – довольно дорогие и сложные в изготовлении батареи с КФП выше 35%. (до 150 Вт электричества с квадратного метра) Используются в космической промышленности.
Если вы планирует установить на участке небольшую солнечную электростанцию, то вам нужны автономные кремниевые батареи. Выделяют два вида:
- Монокристаллические – эффективные и соответственно дорогие. По форме напоминают восьмигранник. За счет однородности дают высокий КФП, но только при прямых солнечных лучах. Плохо воспринимают боковой и рассеянный свет. Пользуются высокой популярностью в теплых странах (Италия, Израиль, Ливия, Алжир, Испания и т.д.)
- Поликристаллические – средняя производительность солнечных батарей такого типа в районе 14-16%. Быстрое изготовление и низкая цена. Большой выбор размеров.
Техника для освещения и украшения ландшафта
Светильник на солнечных батареях – отличный выбор для любого частного жилья. И хотя покупка таких источников света, скорее всего, обойдется дороже обычных фонарей, все это окупится не только за счет экономии электроэнергии, но и благодаря отсутствию проводов.
Газонные светильники на солнечных батареях
В списке светильников с солнечными батареями, подходящих для размещения на участке, можно встретить разные модели:
- Устанавливаемые на столбах фонари, предназначенные для освещения газонов и дорожек – такие как модель Oasis Light P9011-1003 –SP с поворотным модулем.
- Подвесные и настенные источники света типа Smart Home MFYH54B. Применяются обычно в качестве декоративного освещения.
- Компактные газонные модели, лампа у которых находится на небольшом расстоянии от земли (в основном светодиодные, как TDM ЕLECTRIC СС-298). Иногда даже не требуют специальной установки, а просто втыкаются в грунт.
- Встроенные источники света, с помощью которых могут освещаться дорожки, площадки и даже ступени. Одна из таких моделей – НайтЛайт-8, комплект из 4 «накладок» для садовой лестницы, позволяющих не споткнуться в темноте.
- Светильники-гирлянды. Техника, к которой относится и модель Uniel USL-S-122/PT5000 Milkyway, позволяет украсить деревья, кустарники, веранды или беседки.
Плавающий фонарь Bestway 58111 на солнечной батарее
Для украшения сада или приусадебного участка можно использовать декоративные светильники, изображающие сказочных персонажей, людей или животных. Также в продаже можно найти «солнечные» лампы, имитирующие камни. А при наличии бассейна или пруда их могут освещать плавающие фонари, такие как модель Bestway 58111.
Обзор бескремниевых устройств
Некоторые солнечные панели, изготовленные с применением редких и дорогостоящих металлов, имеют КПД более 30%. Они в разы дороже своих кремниевых аналогов, но всё-таки заняли высокотехнологичную торговую нишу, благодаря своим особенным характеристикам.
Солнечные панели из редких металлов
Существует несколько типов солнечных панелей из редких металлов, и не все они имеют КПД выше, чем у монокристаллических кремниевых модулей.
Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.
Панели из теллурида кадмия активно используются при облицовке зданий в экваториальных и аравийских странах, где их поверхность нагревается днем до 70-80 градусов
Основными сплавами, применяемыми для изготовления фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид индия- меди-галлия (CIGS) и селенид индия-меди (CIS).
Кадмий – токсический металл, а индий, галлий и теллур являются довольно редкими и дорогостоящими, поэтому массовое производство солнечных панелей на их основе даже теоретически невозможно.
КПД таких панелей находится на уровне 25-35%, хотя в исключительных случаях может доходить до 40%. Ранее их применяли в основном в космической отрасли, а сейчас появилось новое перспективное направление.
Из-за стабильной работы фотоэлементов из редких металлов при температурах 130-150°C их используют в солнечных тепловых электростанциях. При этом лучи солнца от десятков или сотен зеркал концентрируются на небольшой панели, которая одновременно генерирует электроэнергию и обеспечивает передачу тепловой энергии водяному теплообменнику.
В результате нагрева воды образуется пар, который заставляет вращаться турбину и генерировать электроэнергию. Таким образом солнечная энергия преобразуется в электрическую одновременно двумя путями с максимальной эффективностью.
Полимерные и органические аналоги
Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатывать только в последнем десятилетии, но исследователи уже добились значительных успехов. Наибольший прогресс демонстрирует европейская компания Heliatek, которая уже оснастила органическими солнечными панелями несколько высотных зданий.
Толщина её рулонной пленочной конструкции типа HeliaFilm составляет всего 1 мм.
При производстве полимерных панелей используются такие вещества, как углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие. КПД таких фотоэлементов уже достигает 14-15%, а стоимость производства в разы меньше, чем кристаллических солнечных панелей.
Остро стоит вопрос срока деградации органического рабочего слоя. Пока что достоверно подтвердить уровень его КПД через несколько лет эксплуатации не представляется возможным.
Преимуществами органических солнечных панелей являются:
- возможность экологически безопасной утилизации;
- дешевизна производства;
- гибкая конструкция.
К недостаткам таких фотоэлементов можно отнести относительно низкий КПД и отсутствие достоверной информации о сроках стабильной работы панелей. Возможно, что через 5-10 лет все минусы органических солнечных фотоэлементов исчезнут, и они станут серьезными конкурентами для кремниевых пластин.
Стоимость комплекта, обзор технических характеристик
Комплект для солнечной батареи Цена устройства формируется с учетом комплектующих:
- модуль;
- аккумуляторная батарея;
- контроллер;
- инвертор;
- кабель;
- клеммы;
- стеллаж.
Цена солнечных батарей разная. В зависимости от комплектующих стоимость меняется в пределах диапазона: от 300 тыс. руб. до 2 млн руб. Малогабаритные изделия для локального применения можно приобрести и за 10 тыс. руб., однако их допустимо применять для простейших нужд (в качестве элемента питания и др.)
При выборе устройства обращают внимание на параметры:
- энергоэффективность;
- габариты панелей (могут составить несколько метров по одной стороне);
- мощность;
- температурный коэффициент (оказывает влияние на мощность и другие электрические параметры).
Несмотря на высокую стоимость, солнечные батареи приобретают достаточно часто. Это обусловлено сравнительно быстрой их окупаемостью. Срок возврата затраченных средств зависит от количества потребителей. Для сравнения, панели, обслуживающие дом, где проживает семья из 4 человек, окупятся уже через 4 года (средний показатель).
Для удовлетворения простых нужд может быть достаточно панелей «Хевел» сетевой солнечной электростанции мощностью не выше 5 кВт. Их допустимо устанавливать на крыше частного дома, объектах малого и среднего бизнеса (кафе, небольшие магазины, павильоны, гостевые дома). Такой способ позволяет снизить затраты на электроэнергию от основного источника.
Однако самостоятельно сложно понять, какой комплект следует приобрести. Не всегда просто рассчитать и достаточную мощность солнечных батарей. Если выбор пал на панели «Хевел», консультант поможет подобрать модель. От компании приходит специалист, ориентируется на месте: делает замеры, расчеты. Дома останется выполнить пусконаладочные работы. предоставляет гарантию (до 25 лет) на все комплектующие, а также модули.
Устройство и принцип работы солнечных панелей
Принцип работы солнечной батареи Первый вопрос, который волнует владельцев частных домов: «Как работает солнечная батарея для электроснабжения?». Давайте разбираться. Принцип функционирования заключается в эффекте полупроводников. Кремний отлично справляется с этой задачей
Однако важно понять, как возникает эффект полупроводников при нагревании панелей
Фотоэлементы являются полупроводниками. А любой полупроводник — это такой тип материала, в атомарной структуре которого либо есть лишние электронные пары, либо их нет. Исходя из этого можно классифицировать полупроводник как материал, состоящий из двух слоев с разной проводимостью. Именно они и выступают в качестве катода (n) и анода (p) при подключении полупроводника (а в нашем случае фотоэлемента) в электрическую цепь.
Затем электроны переходят в цепь и проходя через нагрузку (аккумулятор) накапливают энергию, которая в свою очередь может быть потрачена на освещение, обогрев или работу тех или иных электроприборов.
Принцип работы солнечной электростанции для жилого дома
Разумеется, один фотоэлемент вырабатывает сравнительно небольшое количество энергии, поэтому солнечная батарея для частного дома должна быть многофункциональной. Это модули из множества фотоэлементов, объединенных в общую цепь – панель.
Также важно помнить, как правильно крепить модуль на крышу дома. Размещать панели нужно на хорошо освещенном участке, на балконе, веранде или прилегающей территории
Размещать панели нужно на хорошо освещенном участке, на балконе, веранде или прилегающей территории.
Чтобы лучи падали под углом в 90 градусов (южное направление). А сила тока солнечной системы зависит от интенсивности освещения.
Рассмотрим устройство солнечных батарей. В панели каждый фотоэлемент крепится в своей ячейке, чтобы была возможность легкой замены в случае поломки или выхода из строя отдельных блоков разной мощности. Сама конструкция для защиты от факторов окружающей среды, а также механического или иного физического воздействия покрывается прочной пластмассовой пластиной или каленым защитным стеклом.
Разновидности солнечных панелей
Фотоэлектрический преобразователь создают по разным технологиям. Кроме эффективности источника автономного питания (КПД) учитывают:
- цену;
- скорость деградации;
- рекомендованные условия эксплуатации.
Некоторые фотоэлементы обеспечивают генерацию при неблагоприятных погодных условиях.
Кремниевые
Главное условие высокой эффективности преобразования энергии солнечного света — отсутствие примесей в кремнии. Технология производства рабочих элементов определяет параметры генерации.
Кремниевые панели.
Поликристаллические
Для изготовления фотоэлементов применяют высокотемпературную обработку исходного сырья. Расплавленный материал после остывания отличается неравномерным распределением цвета поверхности. Сравнительно низкий КПД фотоэлектрических преобразователей (до 16%) компенсирует способность генерации энергии при разных углах падения лучей. Мощность уменьшается, если облака создают тень. Однако сохраняется рабочее состояние фотоэлемента.
Монокристаллические
Пластины создают из цилиндрических заготовок, поэтому углы срезают. Упорядоченная направленность кристаллов увеличивает КПД источника автономного питания до 30%. Ускоренное старение уменьшает эффективность генерации до 25-30% за 25 лет эксплуатации оборудования.
Из аморфного кремния
Рабочий слой фотоэлемента наносят напылением. Применяют подложку из гибкого материала. Такие панели можно устанавливать на криволинейную основу. КПД — не более 11%.
Из редких металлов
Дороговизна исходного сырья увеличивает стоимость изделий. Самые эффективные пластины создают из арсенида галлия (индия), обеспечивают КПД ≤ 40%. Отдельные комбинации редких металлов сохраняют хорошие показатели фотоэлектрических преобразователей, если температура оборудования увеличивается до +150°C.
Плюсы и минусы
- Возобновляемость. В отличие от газа или угля, энергия солнца почти бесконечна. По заверениям НАСА Солнце будет согревать Землю еще не менее 6.5 млрд лет.
- Доступность. Солнечные лучи освещают планету в должной мере почти везде (может быть кроме полюсов), продолжительности солнечного дня хватит для конвертации в электричество.
- Экологичность. Солнечная энергетика – наиболее перспективная отрасль добычи энергии под человеческие нужды с точки зрения борьбы с загрязнениями. В процессе добычи не выделяются вредные соединения, не портится ландшафт, не сбрасываются отходы.
- Бесшумность. Добыча электроэнергии из панелей не создает шума.
- Отсутствует необходимость в ежедневном обслуживании. При эксплуатации системы нет необходимости наблюдать за ней, достаточно раз в год очистить панели и раз в пять лет провести техническое обслуживание.
- Высокая стоимость. Оборудовать дом солярными панелями может вылиться в копеечку.
- Применение дорогостоящих и редких материалов. Вытекает из предыдущего пункта. Основной фактор высокой стоимости и редкости (особенно в наших широтах) применения.
Итоги
Если сравнивать вышеперечисленные устройства с точки зрения «экономности», учитывая при этом все представленные технические характеристики, то бесспорно на первом месте окажется модель от китайской компании Zohan – EX 260. При достаточно большой выходной мощности и небольшом весе она уверенно обходит своих конкурентов в ценовой категории, что является немаловажным фактором при построении альтернативной энергетической системы. Если же у кого-то возникнут сомнения в надежности китайского производителя, то можно смело приобретать продукцию от фирмы Weswen, но в этом случае надо быть готовым к тому, что за систему крепления придется раскошелиться, вследствие весьма приличного веса панели.
Очевидно, что чем мощнее будет полученная в итоге система солнечных батарей, тем дороже она обойдется своему владельцу. Тут все зависит от цели, которая преследуется при установке подобной альтернативной энергетической системы. Для небольшой дачи вполне хватит мощности в 250-500 ватт. Этого достаточно, чтобы организовать освещение, работу телевизора, персонального компьютера и небольшого насоса для подачи воды. Если же речь идет о загородном доме, то конечно, для комфортного энергоснабжения таких показателей уже будет явно недостаточно, и следует подумать об организации более мощной энергосистемы для покрытия основных нужд своего хозяйства.
В любом случае, применение альтернативного электроснабжения на основе солнечных батарей приводит к существенной экономии основных энергоносителей в доме, а в ряде случаев – к их полной замене. Экологическая чистота, отсутствие дальнейших, дополнительных затрат, большой срок эксплуатации и простое, минимальное обслуживание — обеспечивают подобным устройствам полное превосходство над традиционными, альтернативными источниками электроэнергии.
