Виды солнечных панелей: как выбрать и какие лучше установить

Виды батарей

Существует несколько разновидностей панелей, работающих от солнца:

• Батареи на основе кремния. Они изготавливаются методом выращивания монокристаллов из чистых кремниевых частиц, в процессе которого расплав затвердевает, контактируя с кристаллической затравкой. Кремний, охлаждаясь, застывает в специальной форме диаметром от 12 до 20 сантиметров. Слиток, полученный таким способом, нарезается на пластины толщиной до 300 микрон. Эти элементы показывают высокий КПД – до 19 процентов, что достигается особой ориентацией частиц монокристалла, способствующей увеличению активности электронов. Внутри батареи пластины кремния пронизаны металлическими электродами, по которым движется ток.
• Тонкопленочные панели. Технологии производства тонкопленочных элементов позволяют получить панели, чья стоимость дешевле, по сравнению с приборами из кремния. Поэтому пленочные модули используются для сборки крупных солнечных электростанций, когда владелец оборудования имеет ограничения, связанные не только с площадью земли, но и с ценой установки. Такие батареи устанавливаются не только на крышу, но и на стены зданий.
• Панели на основе аморфного кремния – эти модули показывают низкий КПД, не превышающий 8%. Однако они позволяют получать самую доступную по стоимости электроэнергию, по сравнению с другими кремниевыми преобразователями.
• Панели из теллуида кадмия изготавливаются посредством пленочных методов. Слой полупроводника составляет 2–3 сотни микрон. Производительность кадмиевых батарей составляет 11%. Зато эти модули обеспечивают дом энергией по более низкой цене, в отличие от кремниевых устройств.
• Панели, созданные из многокомпонентных полупроводников CIGS. Эти элементы состоят из индия, галлия, меди, силена. Данная разновидность батарей также производится пленочным способом, но по сравнению с кадмиевыми панелями, в процессе использования показывает более высокую производительность – КПД достигает 15%.

Стоимость комплекта и основные технические характеристики, срок окупаемости

Как правило, в документах на оборудование, указывается срок годности от 20 до 25 или даже 30 лет. Однако многие устройства продолжают функционировать и по прошествии указанного производителями периода. Например, первая в мире солнечная батарея работает уже свыше 60 лет, а за эти годы технология производства была существенно усовершенствована.

Цены на готовые комплекты в основном варьируются от 30 000 до 2 000 000 руб. Они зависят от составляющих их устройств (от вида батарей, количества приборов, производителя и характеристик). Можно встретить бюджетные варианты стоимостью от 10 500 руб. В эконом-набор входит панель, контроллер заряда, коннектор.

В стандартные комплекты включают:

• энергетический модуль;
• контроллер заряда;
• аккумулятор;
• инвертор;
• стеллаж *;
• кабель *;
• клеммы*.

* Предусмотрены в расширенной комплектации.

Часто спрашивают

Солнечные батареи во время эксплуатации деградируют. На какой промежуток времени они рассчитаны?

Батареи класса качества А (GradeA), как правило, получают гарантию на 15-25 лет. За это время снижение показателей от номинальных не превышает 20%.

Как можно добиться стабильной отдачи от монокристаллических панелей в Средней полосе?

Инсоляция в этих регионах не способствует эффективной работе монокристаллических батарей. Несколько улучшить положение можно за счет поворотных устройств слежения за светилом, но их реализация существенно удорожает установку в целом.

Обязательно ли чистить/мыть панели?

Не обязательно, большинство производителей говорят, что для нормальной работы достаточно природных осадков, смывающих пыль. Однако несколько раз в сезон обдать водой из шланга будет не лишним. Конечно же, обязательно убирать снег зимой после снегопадов.

Возможно ли использовать в российских условиях солнечные батареи как единственный источник энергии, или следует дублировать его сетью?

При правильном расчете количества панелей и дополнительного оборудования (аккумуляторов, инвертора) солнечная электростанция вполне справится с электроснабжением дома без дублирующих источников.

На рынке сегодня множество предложений разных компаний. Чьи солнечные батареи покупать?

Большинство мелких производителей используют модули компаний, входящих в ТОП 10. Репутацию же производителя легко проверить на сайте Калифорнийской (https://gosolarcalifornia.org/equipment/pv_modules.php) или Европейской TUV (https://www.tuev-sued.de/industry_and_consumer_products/certificates) лабораторий.

Минимальный комплект для частного дома

Покупать лучше всего готовый комплект, чтобы не собирать все элементы отдельно и не разбираться в характеристиках каждого. В готовых наборах есть все нужные узлы, характеристика каждого подобраны так, чтобы система работала с максимальным эффектом. Изучить информацию намного проще, так как она собрана в одном месте и систематизирована.

Что касается комплектности, чаще всего в набор входит следующее:

1. Солнечные батареи. Основная часть, рассчитывать количество надо индивидуально в зависимости от потребления электричества. Заранее продумать расположение, от этого зависит эффективность работы.
2. Контроллер защищает систему, следит за уровнем заряда аккумуляторов и прекращает подачу напряжения, если они заряжены полностью. Ставится как можно ближе к панелям.
3. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, который нужен для работы бытовых приборов. Подбирать его нужно по мощности и помнить, что номинальный и пиковый показатели различаются. Не надо покупать слишком производительный вариант, если нагрузки основную часть времени небольшие.
4. Аккумуляторные батареи. Накапливают энергию, чтобы отдавать ее в периоды, когда солнечные батареи ее не вырабатывают или вырабатывают в недостаточном объеме. Используется несколько аккумуляторов, соединенных перемычками в единый блок.
5. Кабель для соединения всех элементов сети, перемычки, плавкие предохранители, автоматы защиты и другие мелочи. Опять же, при покупке комплекта все необходимое уже будет в наборе и не придется разбираться, что надо приобрести дополнительно.

Готовый комплект – удобное решение.

Состав комплекта может меняться в зависимости от мощности, типа используемых солнечных батарей и особенностей монтажа . Многие продавцы добавляют стеллаж для установки аккумуляторных батарей и пластиковый бокс на несколько модулей.

При выборе учитывайте не только показатели оборудования, но и производителя. Лучше всего почитать отзывы на специализированных ресурсах или тематических формах. Мнение тех, кто пользуется системой, позволит понять, соответствуют ли указанные данные фактическим и нет ли проблем при эксплуатации выбранного комплекта.

По делам и оценка

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размера, качества специальных покрытий и стекла. На цену вакуумного коллектора влияет диаметр и длина стеклянных трубок. Чем больше трубки, тем мощнее и дороже коллектор. Имеет значение и тип внутренних теплопроводников: дешевле нагревательные трубки, передающие тепло, дороже — образующие внутренний контур передачи тепла U-трубки.

Для нагрева воды в теплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды годятся только активные. Активная система нагрева воды — более сложная и дорогая, чем пассивная, но она и более эффективная, поскольку обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой. В этой конструкции бак с водой находится внутри помещения, на крышу выведены

только солнечные коллекторы, теплоноситель прокачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединён с баком с водой в единую схему водонагревателя, холодная вода подается под напором снизу и греется путем естественной конвекции. Такая система — проще по конструкции, легче устанавливается и дешевле активной, но подходит разве что для летней дачи. На зиму воду нужно сливать, чтобы не разморозить коллектор.

Рекомендации по установке

В том случае, если скат крыши дома ориентирован на юг и имеет угол наклона, близкий к широте местности, самый простой способ – установка фотоэлементов непосредственно на плоскость крыши. Это стоит недорого, просто в обслуживании, и потери энергии будут незначительными.

Если параметры крыши далеки от идеальных, или планируется установка солнечных батарей на землю, можно применить такой способ расчета лучшего угла наклона:

1. Для широт, находящихся в диапазоне до 25 градусов, значение широты нужно умножить на коэффициент 0,87. Это будет лучший угол по году, если не планируется его менять.
2. Для широт, находящихся в диапазоне от 25 до 50 градусов, значение широты нужно умножить на коэффициент 0,76 и добавить 3,1 градуса.

Если конструкция для ориентации солнечных панелей предполагает изменение угла наклона вручную, можно применить такой способ:

• весной и осенью выставляют угол наклона солнечной панели, равный широте местности;
• зимой к широте прибавляем 10-15 градусов;
• летом от широты отнимается 10-15 градусов.

Следует понимать, что максимальное количество энергии обеспечивает все же трекер. Но выработка установок без трекера, ориентированных правильно (на юг, с соблюдением угла наклона по широте) составляют 70-75 % от выработки установок с трекером. Конечно, для установок большой мощности применение трекеров оправдано. А вот солнечная панель для личных потребностей может быть смонтирована простым способом, так как применение трекера не окупит себя.

Как выбрать портативную «солнечную» зарядку или внешний аккумулятор?

 Давайте теперь разберемся, какие характеристики необходимы для «выживания» в условиях жаркого лета

На что же следует обратить внимание в первую очередь?. Водонепроницаемость

Водонепроницаемость

Брызги летнего дождя или неаккуратно брошенное рядом влажное полотенце способны убить любой гаджет, поэтому самый главный пункт — водостойкость.

Совместимость с различными гаджетами

Ipad, смартфон на Android, любимая мыльница — и всё с разными интерфейсами. Таскать за собой три разных девайса для подзарядки не очень удобно. Поэтому наш выбор — модели с расширенной совместимостью.

Компактность

Вы же не хотите таскать за собой мини-электростанцию, верно? Чем более гибкой, тонкой и эргономичной будет зарядка, тем лучше

Особенное внимание обратите на модели именно «гибкие» — такой девайс не сломается, упав на землю

Цена

Экономить или нет? Вопрос сложный, зависит от ваших финансовых возможностей. В нашем топе представлены оптимальные варианты по соотношению «цена/качество». В любом случае, вряд ли стоит платить за внешний акк больше 2000 руб, а за солнечную зарядку для ноутубка больше 7500 руб (хотя одну премиум-модель мы все-таки рассмотрим ниже). Но и ноунейм модели за 300 руб также не советуем.

Тип устройства	Компактность	Функция накопления заряда	Низкая цена	Совместимость с ноутбуками
Зарядное устройство	—	—	—	+
Внешний аккумулятор	+	+	+	—

Мы выбрали для вас 5 лучших моделей в разных категориях:

• универсальная зарядка на солнечных батареях
• мощная зарядка на солнечных батареях для ноутбука
• внешний аккумулятор-накопитель солнца для телефона
• зарядка на солнечных батареях в форме рюкзака.

Это интересно: Выбираем подсветку для унитаза с датчиком движения

Правила выбора

Установка фотоэлектрических панелей позволяет снизить счета за электроэнергию. Они преобразуют накопленную солнечную энергию в электричество, которое необходимо, например, для питания устройств, используемых каждый день. Если вы собираетесь купить самые эффективные солнечные панели и создать собственную солнечную установку, обязательно прочтите это руководство. Мы расскажем, что вам нужно учесть, чтобы купить правильный продукт.

Место установки. Чаще всего на крыше монтируется фотоэлектрическая установка. Она должна быть наклонена под углом 30, максимум 35 градусов. Тогда панели будут работать достаточно эффективно. В случае дома с плоской крышей необходимо использовать специальную конструкцию, которая увеличит расстояние между панелями и исключит риск потемнения.

Пиковая мощность – это электрическая мощность, полученная в условиях испытаний (сокращенно STC) при солнечной освещенности 1000 Вт / м2. Стандартная пиковая мощность составляет несколько сотен Вт (например, солнечная панель 500 Вт). При этом следует учитывать, что среднее значение этого параметра с учетом всего года эксплуатации панелей составит около 10% от общей пиковой мощности, указанной производителем.

Допуск мощности. Из допуска мощности мы можем определить, насколько велика разница между реальной мощностью и номинальной пиковой мощностью. Если его значение положительное, это означает, что реальная мощность панели не ниже пиковой мощности, а иногда даже может быть выше.

Эффективность выражается в процентах. Это отношение максимальной электрической мощности к мощности солнечного излучения, попадающего на поверхность ячеек. Рекомендуется выбирать панели с наивысшим КПД, поскольку указанная мощность может быть получена при установке меньшего размера. Лучшая фотоэлектрическая панель имеет КПД не менее 13%.

Габаритные размеры и вес. В среднем высота фотоэлектрических панелей, имеющихся на рынке, составляет около 166 см, а ширина – 99 см. Их толщина в свою очередь составляет 3,5 см, иногда чуть больше или меньше. Модели, адаптированные для создания домашней установки, состоят из 60 ячеек, а предназначенные для промышленных целей – 72 ячейки. Расстояние между ними от 4 до 5 мм. В среднем фотоэлектрическая панель весит 19 кг.

Гарантия

При комплектовании элементов для строительства фотоэлектрической установки также следует обращать внимание на срок гарантии. Чаще всего это 10, максимум 12 лет

Чем дольше период защиты, тем больше мы можем быть уверены, что для производства панелей использовались компоненты хорошего качества. Также не стоит забывать проверить гарантию мощности. Обычно производители гарантируют, что в первые 10 лет эксплуатации установки мощность не упадет ниже 90% от начального значения, а через 15 лет – ниже 80%.

Диапазон рабочих температур. Установленная фотоэлектрическая панель должна быть устойчивой к неблагоприятным погодным условиям. Ее рабочая температура должна охватывать широкий диапазон – от -40 ºC до +85 ºC.

Фотоэлектрическая установка имеет не только преимущества, но и несколько недостатков. Однако вложение в нее практически всегда окупается. Кстати, по оценкам экспертов, панели, обращенные на юг под углом 40 градусов, могут производить от 900 до 1300 кВтч электроэнергии в год. В рейтинге лучших солнечных панелей мы собрали только лучшие и проверенные варианты, как для кемпинга, рыбалки, так и для домашней установки, поэтому каждый сможет выбрать модель для себя.

На что обратить внимание при выборе

Чтобы не имея опыта выбрать солнечную батарею, нужно учитывать несколько аспектов. Каждый их них важен, поэтому стоит разобраться, чтобы не упустить ни одного нюанса:

Производитель солнечных батарей. Вариантов много, надо выбирать те, которые давно представлены на рынке и хорошо зарекомендовали себя среди пользователей. Проще всего почитать отзывы на конкретные модели, тогда все станет понятно. Не стоит брать дешевые китайские панели от непонятных производителей, о которых нет информации.
Показатель PTC/STC. Их определяют независимые лаборатории Соединенных Штатов Америки, значение отражает эффективность работы в реальных условиях (производители обычно дают цифры для идеальных условий, которых вряд ли удастся добиться). Цифра должна быть около 90%, чем она выше – тем лучше.
Небольшой показатель отрицательного толеранса. Так называется отклонение фактических показателей солнечных батарей от их номинального значения, он не должен быть больше 3%. А еще лучше, если он будет положительным. При этом нужно покупать одинаковые панели, так как если вы поставите разные, то система будет работать по элементу с самой низкой мощностью и вы потеряете в эффективности.
Гарантийный срок службы. Средний показатель составляет 15 лет, информация должна быть указана на официальном сайте производителя и в технической документации. Если данных нет или гарантия намного меньше, нужно уточнять причину. Часто продавцы предлагают бракованные панели, которые на порядок дешевле, но и гарантийный срок меньше.
КПД контроллеров и инверторов должен быть не менее 95%. Иначе будут существенные потери энергии в системе. В продаже есть много вариантов с эффективностью до 85%, но по факту показатели еще ниже, не стоит экономить на качестве. Дешевые китайские изделия работаю нестабильно и потери энергии при их использовании будут намного больше, чем можно сэкономить при покупке.
Надежность элементов каркаса, на которых будут установлены панели. Многие продавцы, чтобы сэкономить, предлагают не самые качественные несущие элементы. Надежность крепления на них ниже и служат они недолго. Покупать лучше варианты из алюминия с покрытием от известных производителей. Иначе есть риск, что панели просто упадут и в итоге экономия обернется большими расходами.
КПД выбранных солнечных панелей

На этот показатель стоит обращать внимание только для того, чтобы рассчитать площадь модулей для нормального обеспечения энергией. Больше ни на что это параметр не влияет

Если есть место на крыше, лучше сэкономить и купить модули с КПД пониже, на работе системы это никак не отразится.

Большая часть солнечных батарей, продаваемых сегодня, изготавливается в Китае.

Принцип работы солнечной батареи

Любая солнечная батарея представляет собой фотоэлектрический преобразователь, использующий для получения электрической энергии световую. Практическую ценность в настоящее время имеет фотоэлектрический эффект в полупроводниковых материалах.

За счет появления свободных носителей, энергии которых недостаточно для преодоления запрещенной зоны образуется разница потенциалов (напряжение) между электродами элемента. При подключении внешних цепей между ними возникает электрический ток.

Схема работы солнечных батарей

Фотоэлементы на базе различных полупроводников преобразуют в электрическую энергию различные части солнечного спектра Так, кристаллические кремниевые модули захватывают до 80% излучения со смещением в красную сторону, пленочные элементы на основе аморфного кремния могут работать и в инфракрасном диапазоне, диоксид титана поглощает фиолетовые и ультрафиолетовые лучи.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Теоретически в часть поглощенного солнечного излучения может быть преобразована в электрическую энергию, однако на практике пока удалось добиться КПД преобразования порядка 15-25% для элементов серийного производства.

В некоторых лабораторных образцах исследователи вплотную подошли к 50%-й отметке. При получении таких же результатов в промышленном производстве стоимость генерации может снизиться более чем вдвое, по сравнению с современным уровнем.

Обзор популярных производителей

В процессе выбора лучше рассматривать проверенных производителей, которые у всех на слуху. Какой фирмы выбрать солнечные батареи:

• NIBE. Представитель лидеров-производителей отопительного оборудования мирового уровня. Продукция шведской компании экономична, термоэффективна и выполнена с учетом европейских стандартов. Пример выпускаемых товаров – NIBE SOLAR. Это комплект, в который входят сразу все необходимые элементы:
  • солнечные панели NIBE Solar FP215P (2-6 шт.);
  • расширительный бак;
  • насосная станция;
  • блок контроллера.
• Sanyo. Японский производитель электроники, создавший самые энергоэффективные солнечные панели в мире под названием HIT-N230. При КПД 22,8% их толщина вдвое меньше, чем у стандартных батарей.
• SOLBAT. Производитель солнечных батарей с 17-летним опытом работы. Компания предлагает монокристаллические солнечные модули в каркасе и облегченные бескаркасные. Возможно изготовление элементов по индивидуальным размерам. Цены батарей: МСК-30 – 2500 р., МСК-100- 5300 р., МСК-50 – 3500 р.
• Jinko Solar. Представитель крупнейших производителей солнечных элементов в мире. Среди удачных решений компании выделяют панель Jinko Solar Eagle PERC. При цене 14000 р. показатель ее эффективности составляет до 18,02%. Модуль оснащен фотоэлементами, имеющими 5 шин, что снижает потери генерируемого тока до минимума.

Существуют плюсы и минусы использования солнечной энергии в быту. К преимуществам относят возможность обеспечить автономное энергообеспечение и экономить на счетах за электричество. Минусами считают высокую стоимость и зависимость от погоды и времени суток. Будут ли системы достойной заменой централизованному электричеству и какие солнечные батареи самые эффективные, покажет только время.

Стоимость комплекта и срок окупаемости

Нельзя назвать точные сроки, за которые расходы на систему обеспечения электричеством окупятся. Есть много факторов, которые влияют на это. Но можно выделить несколько важных моментов и рассчитать ориентировочные показатели, которые подойдут в большинстве случаев и помогут оценить выгоду и решить, стоит делать подобную систему или нет:

Если дом не присоединен к централизованным коммуникациям, следует уточнить, в какую сумму обойдется подключение и оформление всей нужной документации. Расходы различаются по регионам и работам, которые надо провести энергоснабжающей организации, они могут составить от 50 до 500 тысяч рублей. По сути, система может окупить себя с первого дня или же на это потребуется пара лет.
Для бесперебойного обеспечения энергией, если подключения к сети нет, проще всего использовать генератор. С ним дом всегда будет с электричеством, даже если неделями стоит пасмурная погода

Он включается только при необходимости, что тоже важно. В таких случаях затраты окупаются в среднем за 5 лет.
Если есть центральная сеть, можно не ставить генератор и питаться от нее, когда вырабатываемой солнечными батареями энергии не хватает

Простое решение, которое позволяет уменьшить расходы на электричество, особенно летом, когда система может обеспечить полную автономность. В таких случаях средний срок окупаемости – 15 лет.

Включение в систему генератора делает ее сложнее, но предотвращает любые проблемы.

Что касается цены комплекта, средний набор из 4 модулей на 300 Вт и всего необходимого к ним стоит от 120 до 200 тысяч или больше, все зависит от производителя комплектующих. Этого достаточно для обеспечения электричеством дома площадью примерно 100 кв.м. Если строение больше или меньше, стоимость меняется, но сроки окупаемости обычно остаются примерно теми же.

Уровень инсоляции в России

В глобальном солнечном атласе, проекте Всемирного банка и Международной финансовой корпорации, различия между пустыней Сахара и российским Забайкальским краем в объемах потенциальной выработки солнечной электроэнергии не такие уж большие. На этой же странице атласа можно посчитать примерную выработку электроэнергии. Солнечная панель (PV) мощностью 1 кВт, установленная на крыше частного дома в Каире, выработает 1,713 МВт·ч в год, а точно такая же, но в Чите — 1,495 МВт·ч в год. Разница составляет всего 13%.

1,495 МВт·ч в год — потребление двух-трех лампочек при работе весь год по 16 часов в сутки, ночное время я исключаю. Это немного, но и мощность выбранной панели — 1 кВт — сравнима с мощностью электрического чайника.

По данным атласа, Забайкальский край — лидер по уровню инсоляции в РФ, а вот Краснодарский край находится только на 16-м месте. При этом среднегодовая температура воздуха в Чите, если проверить в Яндексе, составляет порядка +4…5 °C, а в Краснодаре — +12…13 °C. То есть высокая среднегодовая температура воздуха не повышает эффективность работы солнечных панелей.

Эта таблица носит ознакомительный характер: если брать данные по городам, а не по субъектам РФ, позиции в рейтинге могут измениться. Географические координаты конкретного города дадут гораздо более точную информацию.

В глобальном солнечном атласе нет данных по субъектам РФ, расположенным выше 60 градусов северной широты, но это не означает, что там априори нецелесообразно устанавливать солнечные станции. Например, с 2015 года за Северным полярным кругом, в поселке Батагай в Якутии, мощностью 1 МВт — она позволяет экономить драгоценное в тех краях дизельное топливо, используемое в генераторах. Но мы в рамках статьи будем рассматривать только субъекты, для которых есть данные по инсоляции и генерации энергии.

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики показывают работу различных солнечных панелей в реальных условиях. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.

Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:

Виды солнечных панелей:

Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:

Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что в ближайшие десятилетия энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах и дачах.