Солнечные батареи для дома: особенности различных видов и правила выбора

Расчеты перед покупкой

Чтобы подобрать комплект с подходящими показателями, нужно в первую очередь рассчитать мощность. Она зависит от энергонагрузки, чем этот показатель выше, тем производительнее потребуются батареи. Для частных домов лучше всего подойдут панели мощностью от 150 до 250 Вт, в то время как для дачного дома достаточно вариантов на 50 Вт.

В первую очередь следует рассчитать базовое потребление энергии, для этого нужно учесть каждый используемый прибор и среднее время его работы в течение суток. Далее надо просто сложить все показатели и получится расчетная нагрузка в киловатт-часах.

Это минимальный показатель, на который нужно ориентироваться. При этом требуется делать определенный запас и учитывать потери энергии, которые происходят в сети, а также что заряд аккумуляторов постепенно падает. Обычно делается запас порядка 30%, но лучше сделать его больше.

Пример системы с восемью аккумуляторами.

Чтобы существенно понизить расход электричества и не приобретать мощное оборудование, которое намного дороже, стоит перевести часть потребителей энергии на напряжение 12 В. Можно поставить светодиодные лампы и приобрести часть бытовой техники под такие характеристики. Это существенно снизит энергопотребление и позволит сэкономить на солнечных батареях.

Обязательно учесть инсоляцию — показатель, отражающий количество солнечной энергии, приходящейся на определенную площадь. Используйте схему с готовыми данными, чтобы рассчитать количество панелей для своего региона. Учитывайте что максимум приходится на лето, а минимум на зиму, не стоит упускать этот момент.

Инсоляция зависит от региона.

Когда на руках есть все данные, можно провести расчеты, за основу брать месяцы с минимальной инсоляцией и ориентироваться на них. В эти периоды система будет работать почти на полную мощность, в остальное время с запасом, что позволит исключить перегрузки и быстрый износ из-за повышенных нагрузок.

Выбор параметров солнечной батареи

При выборе солнечной батареи перед покупателем встает вопрос «Как выбрать подходящую солнечную батарею?» Существует несколько видов фотоэлементов, имеющих свои преимущества и недостатки:

1. Поликристаллические элементы, в которых полупроводник производится поликристаллическим способом, этот метод удешевляют солнечную батарею, но снижают эффективность её работы. КПД элементов составляет 17-19%.
2. Монокристаллические. Если элементы выращиваются монокристаллическим способом, то КПД фотоэлементов составляет 20-21%. Стоимость батарей при таком способе производства кремния увеличивается, но площадь фотоэлементов для получения энергии того же количества снижается. Готовые солнечные батареи, изготовленными поликристаллическим способом имеют КПД 13-17 %, а с фотоэлементами, изготовленными монокристаллическим способом — КПД 15-18,5%,
3. Аморфные. Самым низким КПД (4-6%) обладают солнечные батареи, в которых фотоэлементы изготавливают из аморфного кремния.
4. Арсенид галлиевые. Для изготовления высокоэффективных преобразователей в настоящее время широко используются GaAs — Арсенид галлия, имеющий гетероструктуру и более широкую запрещенную зону, это позволяет увеличить КПД солнечных батарей до 35-40%, правда такой тип элементов имеет очень высокую цену и используется только в космической отрасли.

Рис. 2 Типы солнечных элементов

Расчет количества батарей

Чтобы рассчитать требуемую мощность солнечных панелей, следует узнать, какое количество энергии потребляется в доме или коттедже. К примеру, если потребление электроэнергии составляет 100 кВт в час ежемесячно с напряжением 220 В (нужную цифру покажет электрический счетчик), то необходимо обеспечить выработку солнечными панелями такого же количества энергии.

Дачный комплект батарей способен переработать энергию солнца лишь в течение светового дня. Приближенную к максимальному значению мощность она выдает только в безоблачную погоду, и когда солнечные лучи падают на нее под углом 90 градусов. Если угол увеличивается или уменьшается, показатель рабочей мощности снижается, и чем выше острота угла, тем меньше показатель мощности. В жарких условиях часть отдачи теряется из-за нагрева батарей. В пасмурные дни мощность установки сокращается в 15 раз, даже если на небе есть легкие облака, то мощность все равно упадет в 3 раза. Эти моменты нужно учесть заранее.

Важно! Для расчета рекомендуется брать рабочее время, в течение которого панели работают с наибольшей мощностью. Это 7 часов – с 9 до 16 часов

Летом батареи будут работоспособны с раннего утра до позднего вечера, однако эффективность после рассвета и перед закатом будет невысокая – всего 20% от полуденной мощности. Так что 80% электричества вырабатывается с 9 до 16 часов.

Расчет количества батарей для дачи или дома производится следующим образом:

• Учитывается, что солнечные модули летом функционируют только 7 часов с высокой мощностью.
• Рассчитываются затраты электрической энергии в день.
• Полученная цифра делится на 7. Результат – требуемая мощность электростанции.
• К этому значению добавляют 40%, с учетом потерь в аккумуляторе и инверторе.
• Прибавляется еще 20%, если применяется контроллер PWM, а если система работает с МРРТ, то этот пункт не нужен.

С учетом итогового значения мощности для питания дома, рассчитывают и выбирают число батарей.

Области применения СБ

В специализированных магазинах и крупных супермаркетах можно встретить светильники для уличного освещения, работающие от энергии солнца. Часто их устанавливают хозяева частных домов у себя в саду и на дачных участках. Уличные светильники устанавливают на улицах крупных городов, что существенно сокращает потребление обычного электричества.

Прелесть солнечных панелей в том, что они могут нести свет в места, куда еще не дошла цивилизация, а такие места еще существуют. К примеру, в некоторых областях нашей родины существуют отдаленные районы, куда физически невозможно провести электричество. Около 1000 поселков нашей страны, до сих пор остаются без света.

Установка, стоимостью до 1000$ способна:

• освещать частный дом площадью до 300 кв. м.;
• питать крупные бытовые приборы (водонагреватель, телевизор, компьютер, чайник, фен);
• можно заряжать телефоны, фонарики, ноутбуки, планшеты и др.

Солнечная энергия для обогрева помещений

Солнечную энергию в основном рассматривают как источник электричества. Тем не менее, ее можно преобразовывать в тепло, для чего на рынке доступный не меньший ассортимент оборудования. Устройства этого класса более известны как солнечные коллекторы и работают как нагревательные элементы для отопительных систем. Если скомбинировать котлы от системы отопления и нагреватели горячей воды с солнечными коллекторами, экономия может достигнуть до 36% по сравнению с затратами на услуги центральных теплосетей.

Если рассматривать ходовой коллектор в плане конструкции, он представляет собой небольшую прямоугольную панель (1×2 метра, толщина — 100 мм). Основное отличие таких коллекторов — тепловой поток. Это количество тепла, передаваемое жидким теплоносителям по контактной поверхности. Также этот показатель известный как коэффициент потери тепла (Вт/м²×°К). То есть, сколько тепла передается через площадь, чтобы повысить температуру жидкости. У современных моделей этот показатель на одну панель достигает до 5 Вт/м²×°К.

Расчет количества солнечных батарей

Он делается очень просто: общую потребность в электроэнергии делят на мощность панели. Общую потребность можно определить двумя способами:

1. Составить список всех электрических устройств, определить примерную продолжительность работы в течение месяца, рассчитать, сколько электроэнергии каждый из них потребляет в месяц (мощность умножается на число часов), и суммировать все полученные цифры.
2. Поднять квитанции по оплате за электроэнергию и найти самое большое употребленное за один месяц количество кВт*ч. На всякий случай полученную цифру можно умножить на 1,5.

Предположим, что за месяц 3-4 жители дома используют 300 кВт*ч. Чтобы полностью обеспечить себя своей электрической энергией, нужно иметь 300*12/284,16 = 12,66 панелей SolarWorld 2015. Конечную цифру округляют, конечно, в большую сторону. Поэтому покупать надо 13 панелей.

В 1991 году в Германии, в столице Баварии Мюнхене, открылась выставка INTERSOLAR EUROPE. На этой выставке ведущие производители систем солнечной энергетики представили свои самые новейшие разработки.

По замыслу организаторов этой выставки – компании Freiburg Wirtschaft Touristik und Messe GmbH & Co. KG – эта международная выставка была полностью посвящена использованию в различных сферах солнечных элементов фотовольтаики, а также компонентов солнечного теплоснабжения

Выставка сразу же привлекла внимание специалистов из многих стран мира. Она имела большой успех, поэтому организаторы решили сделать ее традиционной и проводить ежегодно. На выставку, которая проходит в мае-июне, съезжаются руководители крупнейших компаний-производителей, а также компаний, использующих различные виды изделий солнечной энергетики, приезжают разработчики, инженеры, ученые, работающие в этой области

На выставку, которая проходит в мае-июне, съезжаются руководители крупнейших компаний-производителей, а также компаний, использующих различные виды изделий солнечной энергетики, приезжают разработчики, инженеры, ученые, работающие в этой области.

Все хотят ознакомиться с новыми идеями, новейшими технологиями в области применения энергии солнца. Специалисты обмениваются опытом, представляют свои последние разработки. В выставочных залах можно увидеть миниатюрные зарядные устройства и самые мощные солнечные батареи, прозрачный телевизор на солнечных батареях и солнечный дом, различные приборы, устройства, машины, работающие исключительно от энергии солнца.

Эта выставка не предназначена для широкой публики, а рассчитана исключительно на профессионалов. На ее площадках проводятся семинары, конференции для специалистов, работающих в областях фотовольтаики, систем хранения энергии, возобновляемых отопительных технологий. Для презентации самых интересных разработок выделяются отдельные павильоны.

На двух последних выставках китайские и южнокорейские производители солнечных модулей представили свои новейшие изделия — панели мощностью более 300 ватт.

Обзор Power Bank на солнечных батареях

Изначально хотелось бы сказать несколько слов о том, что нам говорим производитель данного устройства. С его слов можно понять, что такая зарядка способна зарядить обычный мобильный телефон 25 раз. Чтобы это сделать достаточно, просто положить солнечную батарею Power Bank 50000 mAh solar на солнце и подождать одни сутки. Читайте о модульной солнечной электростанции Panasonic.

На следующий день вы получите отличное устройство, которое будет заряжать мобильные телефоны, планшеты, фонари и т.д. Обзор устройства нас впечатлил, но как-то все слишком хорошо, поэтому мы решили подробней разобраться в этом вопросе.

Первое разоблачение – вес устройства

Как говорит производитель, вес Power Bank 50000 mAh solar составляет всего 200 грамм. Именно здесь мы и смутились конкретно. Приведем несколько примеров:

1. Заявленная мощность батареи 20-30 тысяч mAh при весе в 200 грамм.
2. Современная батарея на 2000 mAh весит 40 грамм.

Теперь проведем несложную математику и считаем, что вес такого устройства должен быть минимум 500 грамм. Это первый обман от производителя, он существенный. Зачем врать на счет таких показателей, ведь такая батарея чисто физически меньше весить не может. Интересная статья: тонкопленочные батареи или почему нас обманывают на них.

Второй миф – заряжается за одни сутки

Сразу отметим, производитель изначально не указал, какая мощность зарядки. Просто рассказал все красивыми словами и заставил неопытных людей заказывать такое устройство.

Есть только один точный факт – установлена тонкопленочная батарея.

Считаем, тонкопленочная батарея размером в 1 квадратный метр выдает 200 mAh при КПД 4%. Солнечная батарея Power Bank имеет площадь всего в 20х20 см, получается, что она выдает 8 mAh.

Чтобы зарядить батарею в 28 000 mAh она должна светить 3500 часов. Считаем 2800/8=3500. Получается, что она будет заряжена за 145 дней! И это без учета того, что солнце ночью не светит.

Такого шока мы давно не испытывали, ведь такое устройство стоит совсем не маленьких денег. И самое главное – люди ведутся. Надеемся, что наша статья поможет не сделать ошибку и сэкономить деньги нашим читателям.

Варианты размещения

Существует несколько основных вариантов размещения комплектов солнечных батарей для дачи и дома, каждый из которых выбирается в зависимости от ряда обстоятельств.

1. На земле – при наличии личного или арендованного участка достаточной площади. Преимущества – оптимальное размещение большого количества батарей с потенциальной возможностью изменения их направления на солнце.
2. На крышах зданий – применяется в основном в условиях плотной застройки и отсутствия подходящего участка для удобного размещения. Главное достоинство – экономия места и минимальное количество кабельных линий.
3. На воде – используется при наличии доступных водных пространств. Основным плюсом следует назвать повышение среднего КПД установок за счет естественного охлаждения панелей.
4. Мобильное – для небольших комплектов, используемых для зарядки аккумуляторов транспортных средств, в длительных туристических походах и т.д. Преимущество – в отсутствии привязки к месту за счет малых габаритов и веса.

Если солнечные электростанции для дома размещаются на высоких крышах с большим углом наклона, стоимость комплекта немного увеличится за счет сложности выполнения работ на высоте.

Обзор моделей

Конструктивные отличия инверторов напрямую определяются типом, к которому они относятся. Сетевые инверторы для систем солнечного энергоснабжения без применения дополнительных аккумуляторов, оснащаются регуляторами отбора максимальной мощности и специальными устройствами для контроля мощности солнечных батарей.

Такие схемотехнические решения позволяют инвертору включаться автоматически в тот момент, когда мощность солнечных батарей достаточна для генерирования переменного тока. Кроме того сетевые инверторы оснащаются стандартными электрическими розетками для подключения различных устройств.

Автономные инверторы конструктивно отличаются от сетевых наличием устройств, которые обеспечивают зарядку аккумуляторных батарей. Кроме того их оснащают целым рядом конструктивных узлов, защищающих аккумуляторы от перезаряда, неправильной полярности аккумуляторов и недозаряда.

Существует огромное количество моделей инверторов для солнечных батарей, которые выпускаются во многих странах мира.

Рассмотрим некоторые из числа тех, что присутствуют на рынке России:

Сетевые инверторы Conext компании Schneider Electric

Эти инверторы разработаны с целью повышения эффективности использования солнечных батарей, устанавливаемых на крышах частных и многоквартирных жилых домов. Они выдержали испытания на надежность MEOST (Multiple Environmental over Stressed Testing) и могут эксплуатироваться в самых тяжелых климатических условиях. К

ПД инверторов Conext составляет 97,5% даже при пиковых нагрузках. Линейка инверторов, присутствующих на рынке обеспечивает функционирование солнечных энергоустановок мощностью от 3 до 20 кВт.

Стоимость инверторов Conext находится в ценовом диапазоне 86900-327300 руб.

Инверторы российского производства (МАП “Энергия”)

Ассортимент российского производителя очень широк и представлен инверторами мощностью от 800 Вт до 1,2 кВт.

Существует несколько серий инверторов:

• МАП SIN– инверторы с чистым синусом, ценовой диапазон составляет 22700-130500 руб.;
• МАП HYBRID – синусоидальные инверторы с возможностью подкачки дополнительной энергии от аккумуляторов, стоимостью от 29700 до 166500 руб.;
• МАП HYBRID 3 фазы – инверторы с трехфазной конфигурацией.

Все инверторы МАП “Энергия” оснащены мощным зарядным устройством, позволяющим осуществлять зарядку любых типов аккумуляторов.

Китайская компания GoodWE

Продукция которой представлена сетевыми инверторами различной мощности. Компания отличается от остальных тем, что вместе с инверторами предоставляет программу для расчета сетевой системы на солнечных батареях, которая учитывает ориентацию солнечных батарей по углу их наклона, сторонам света и пр.

Кроме того, установив сетевой солнечный инвертор GoodWE, потенциальный потребитель получает возможность наблюдать за его работой с помощью планшетного компьютера или смартфона. Для этого необходимо установить специальное приложение, построенное на операционной системе Android. Также китайский производитель приятно удивляет невысокой ценой на свою продукцию.

Так, широко применяемый в Крыму, трехфазный сетевой инвертор GW20K-DT мощностью 20 кВт стоит 4800 долларов США при установленной гарантии 5 лет. Предлагается также увеличение гарантийного срока до 10 лет, правда тогда его цена возрастает до 5500 долларов США.

Области применения СБ

Применение солнечных панелей безгранично. Постепенно они применяются практически во всех отраслях промышленности, научно-космической и сельскохозяйственной отраслях. Это касается и применения солнечных батарей в домашних условиях.

В специализированных магазинах и крупных супермаркетах можно встретить светильники для уличного освещения, работающие от энергии солнца. Часто их устанавливают хозяева частных домов у себя в саду и на дачных участках. Уличные светильники устанавливают на улицах крупных городов, что существенно сокращает потребление обычного электричества.

Прелесть солнечных панелей в том, что они могут нести свет в места, куда еще не дошла цивилизация, а такие места еще существуют. К примеру, в некоторых областях нашей родины существуют отдаленные районы, куда физически невозможно провести электричество. Около 1000 поселков нашей страны, до сих пор остаются без света.

Именно здесь приходят на помощь системы альтернативной энергии. Оптимально подобранная солнечная панель способна обслуживать целый дом, при этом не загрязнять природу.

Установка, стоимостью до 1000$ способна:

• освещать частный дом площадью до 300 кв. м.;
• питать крупные бытовые приборы (водонагреватель, телевизор, компьютер, чайник, фен);
• можно заряжать телефоны, фонарики, ноутбуки, планшеты и др.

Виды и принцип работы

Солнечная панель является объединенными между собой фотоэлектрическими элементами, которые преобразовывают энергию солнца в электрический ток. По способу изготовления солнечные батареи делятся на два вида:

• Кремниевые. Принцип работы заключается в эффекте полупроводников. Кремний является одним из самых эффективных полупроводников известных человечеству на данный момент. При нагревании фотоэлемента (верхней кремниевой пластины блока преобразователя) электроны из атомов кремния высвобождаются, после чего их захватывают атомы нижней пластины. Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину.
• Пленочные. Потихоньку завоевывают собственные позиции за счет использования и эластичности. К недостаткам пленочных панелей специалисты относят наименьшую мощность, подверженность атмосферному влиянию, высокую стоимость. Такие модули позволяется резать ножом, огибать неровные основания.

Какую солнечную панель выбрать?

Выбор солнечных панелей для загородных домов на широте 45-60 ° не труден. Здесь стоит рассматривать лишь два варианта: поликристаллические и монокристаллические кремниевые панели. При дефиците места предпочтение лучше отдать более эффективным моделям с односторонней ориентацией кристаллов, при неограниченной площади рекомендуется приобрести поликристаллические батареи.

Ориентироваться на прогнозы аналитических компаний развития рынка солнечных панелей не стоит, ведь лучшие их образцы, возможно, ещё не изобретены

Выбирать конкретного производителя, требуемую мощность и дополнительное оборудование лучше при участии менеджеров компаний, занимающихся продажей и установкой такого оборудования. Следует знать, что качество и цена фотоэлектрических модулей у крупнейших производителей отличаются мало.

Следует учитывать, что при заказе комплекта оборудования «под ключ», стоимость самих солнечных панелей будет составлять всего лишь 30-40% от общей суммы. Сроки окупаемости таких проектов составляют 5-10 лет, и зависят от уровня энергопотребления и возможности продажи излишков электроэнергии в городскую сеть.

Этапы монтажа батарей

1. Для установки панелей выбирается самое освещенное место – чаще всего это крыши и стены зданий. Чтобы устройство функционировало максимально эффективно, панели монтируются под определенным углом к горизонту. Учитывается также уровень затемненности территории: окружающие предметы, которые могут создавать тень (постройки, деревья и т. п.)
2. Устанавливаются панели при помощи специальных крепежных систем.
3. Затем модули соединяются с аккумулятором, контроллером и инвертором, и производится наладка всей системы.

Для монтажа системы всегда разрабатывается персональный проект, который учитывает все особенности ситуации: как будет выполняться установка солнечных батарей на крыше дома, цена и сроки. В зависимости от вида и объема работ, все проекты рассчитываются в индивидуальном порядке. Клиент принимает работу и получает на нее гарантию.

Установка солнечных батарей должна производиться профессионалами и с соблюдением мер безопасностиИсточник pinterest.ca

Кремниевые монокристаллические панели

Описание

Для самих же пластин характерна поверхность однородного синего цвета. Кремний в этом случае требует высокой очистки. Понятно, что технологический процесс по очистке его отличается дороговизной. Затратным является и процесс, результатом которого является ориентирование кристаллов в одном направлении.

Важно: Характеристики рабочего слоя наибольший КПД обеспечивают лишь в случае, когда лучи падают на панели пол прямым углом. КПД у них достаточно высокий, но и цена тоже самая большая, в сравнении с другими видами пластин

КПД у них достаточно высокий, но и цена тоже самая большая, в сравнении с другими видами пластин.

Солнечным панелям монокристаллическим большой площади необходимы поворотные устройства. В таком виде они считаются идеальным решением для пустынь. Там их производительность наилучшая.

Из выращенного в условиях производства кристалла, имеющего вид цилиндра, вырезаются слои. Вот почему у готовых блоков углы скруглены.

Недостатки

Их немного:

• достаточно высокая цена;
• небыстрая окупаемость;
• поверхности панелей слишком чувствительны к различным загрязнениям. Поскольку свет хуже рассеивается на покрытой пылью панели, то и эффективность ее резко падает;
• необходимость в прямых лучах требует их размещения только на открытых местах и высоко от земли.

Чем область ближе расположена к экватору, тем большее там количество в году солнечных дней. И это вид панелей, использующих энергию солнца, наиболее предпочтительный.