Конструктивные параметры батареи
Установка солнечной батареи в частный дом – дело посильное. Однако для того, чтобы конструкция, изготовленная собственным трудом, приносила максимум пользы, стоит учитывать некоторые ее особенности. Рассмотрим главные требования к устройству солнечной панели:
- В связи с хрупкостью изделия, желательно первым делом монтировать каркас, и лишь после окончания этого процесса установить конструктивные элементы.
- Размер панели зависит от функциональной нагрузки, но стоит учитывать, что большая коробка будет иметь значительный вес и потребует больше проводников энергии для ее заполнения.
- Корпус солнечной батареи необходимо конструировать с невысокими боковыми бортиками, чтобы их тень не препятствовала попаданию солнечных лучей на элементы.
- Желательно обработать корпус внутри и снаружи влагостойкой краской, поскольку сооружение будет находиться под атмосферным воздействием круглые сутки.
- В самом корпусе следует разместить подложку.
- В нижней части коробки корпуса необходимо предусмотреть небольшие вентиляционные отверстия, которые позволят поддерживать требуемую температуру в радиаторе и выводить газ, образующийся в процессе работы панели.
Принцип работы
Прежде чем описать принцип работы солнечной батареи, необходимо обратить внимание на несколько основополагающих моментов, это:
- Солнечная батарея является устройством, состоящее из определенного количества фотоэлектрических элементов (преобразователей), которые помещены в единый корпус и соединены между собой в определенной последовательности.
- Структура фотоэлементов состоит из двух слоев, которые различаются по типу электрической проводимости, это: «n» и «р» проводимости.
- Основой для изготовления фотоэлементов является кремний или иной материал, обладающий способностью поглощать световые лучи.
- В слое с «n» проводимостью, к основе (кремнию или иному материалу), добавлен фосфор, в связи с чем, при их взаимодействии, в слое образуется избыток электронов с отрицательной полярностью.
- В слое с «р» проводимостью, к основе добавлен бор, в результате их взаимодействия, в слое образуется недостаток отрицательных зарядов, и как следствие, образуются «дыры».
- Слои располагаются между электродами с разной полярностью.
Работа солнечной панели осуществляется следующим образом:
- На слой, заряженный отрицательно, попадает солнечный свет;
- Солнечные лучи вызывают активное образование дополнительных отрицательных зарядов и «дырок»;
- В связи с тем, что в «p-n» переходе присутствует электрическое поле, то под его воздействием происходит разделение положительно и отрицательно заряженных частиц;
- Положительные частицы направляются в верхний слой;
- Отрицательные частицы — в нижний;
- Появляется разность потенциалов между слоями, т.е. образуется постоянное напряжение.
Особенности отопления солнечным теплом
Целесообразность устройства системы солнечного отопления у многих вызывает сомнения. Основной довод — это дорого и никогда себя не окупит. С тем, что это дорого, приходится согласиться: цены на оборудование немаленькие. Но никто не мешает вам начать с малого. Например, для оценки эффективности и практичности идеи сделать подобную установку самому. Затрат минимум, а представление будете иметь из первых рук. Потом уже будете решать стоит со всем этим связываться или нет. Вот только в чем дело: все негативные сообщения от теоретиков. От практиков не встречалось ни одного. Идет активное выяснение способов улучшения, переделок, но никто не сказал, что затея бесполезна. Это о чем-то говорит.
Теперь о том, что установка системы солнечного отопления никогда не окупится. Пока срок окупае
Если включить гелиосистему параллельно с централизованным энергоснабжением, можно сэкономить приличную сумму
мости в нашей стране большой. Он сравним со сроком эксплуатации солнечных коллекторов или батарей. Но если посмотреть динамику роста цен на все энергоносители, то можно предположить, что вскоре он сократится до вполне приемлемых сроков.
Теперь собственно о том, как сделать систему. Прежде всего, нужно определить потребность вашего дома и семи в тепле и горячей воде. Общая методика расчета системы солнечного отопления следующая:
- Зная, в каком регионе находится дом, вы можете узнать, сколько солнечного света приходится на 1м2 площади в каждом месяце года. Специалисты это называют инсоляцией. Исходя из этих данных, вы затем сможете прикинуть, сколько солнечных панелей вам необходимо. Но сначала нужно определить, сколько тепла понадобится на подготовку ГВС и отопление.
- Если счетчик горячей воды у вас есть, то вы знаете объемы горячей воды, которые вы тратите ежемесячно. Выведите средние данные расхода за месяц или считайте по максимальному расходу — это кто как хочет. Также у вас должны иметься данные о тепловых потерях дома.
- Присмотрите солнечные нагреватели, которые хотели бы поставить. Имея данные по их производительности, вы сможете примерно определить количество элементов, необходимое на покрытие ваших потребностей.
Кроме определения количества составляющих гелиосистемы, понадобится определить объем бака, в котором будет накапливаться горячая вода для ГВС. Это легко можно сделать, зная фактический расход вашей семьи. Если у вас установлен счетчик на ГВС, и вы имеете данные за несколько лет, можно вывести среднюю норму потребления в день (средний расход в месяц поделить на количество дней). Вот примерно такой объем бака вам нужен. Но бак нужно брать с запасом в 20% или около того. На всякий случай.
Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами
Если ГВС или счетчика нет, можно воспользоваться нормами потребления. Один человек в сутки в среднем расходует 100-150 литров воды. Зная, сколько человек постоянно проживают в доме, вы рассчитаете требуемый объем бака: норма умножается на количество жильцов.
Сразу нужно сказать, что рациональной (с точки зрения окупаемости) для средней полосы России является система солнечного отопления, которая покрывает порядка 30% потребности в тепле и полностью снабжает горячей водой. Это усредненный результат: в какие-то месяцы отопление будет на 70-80% обеспечиваться гелиосистемой, а в какие-то (декабрь-январь) всего на 10%. И снова-таки многое зависит от типа солнечных батарей и от региона проживания.
Причем дело не только в «севернее» или «южнее». Дело в количестве солнечных дней. Например, на очень холодной Чукотке солнечное отопление будет очень эффективным: там почти всегда светит солнце. В гораздо более мягком климате Англии, с вечными туманами, его эффективность крайне низка.
;
Достоинства и недостатки солнечной энергетики
У каждой отрасли народного хозяйства есть свои положительные и отрицательные стороны. Имеются они и при использовании световых потоков. Плюсы солнечной энергетики заключены в следующем:
– экологичность, ведь она не загрязняет окружающую среду;- доступность основных составляющих – фотоэлементов, которые реализуются не только для промышленного применения, но и для создания личных небольших электростанций;- неисчерпаемость и самовосстанавливаемость источника;- постоянно снижающаяся себестоимость.
Среди недостатков солнечной энергетики можно выделить:
– влияние времени суток и погодных условий на производительность электростанций;- необходимость в аккумулировании энергии;- снижение производительности в зависимости от широты, на которой расположен регион, и от времени года;- большой нагрев воздуха, который имеет место на самой электростанции;- потребность в периодической чистке от загрязнения, в которой нуждается система солнечных батарей, что проблематично в связи с огромными площадями, на которых установлены фотоэлементы;- относительно высокая стоимость оборудования, которая хоть и снижается с каждым годом, но пока еще недоступна для массового потребителя.
Солнечная батарея для отопления дома
Солнечные батареи бывают нескольких видов, конструкций и принципу действия. Если рассматривать вопрос об использовании солнечных батарей для отопления дома, то вариант использования панелей, работающих на фотоэлементах, не решит в полной мере, поставленную задачу. Это определяется количеством вырабатываемой электрической мощности. Если к фотоэлектрическим панелям подключить электрические ТЭНы, служащие для нагрева теплоносителя в системе отопления жилого дома, то мощности для прочих потребителей, будет явно не хватать.
Если, в качестве солнечной батареи, работающей для отопления дома, применить солнечный коллектор, то такая задача будет полностью решена. В этом случае солнечные лучи нагревают теплоноситель, циркулирующий в системе отопления, за счет чего и происходит нагревание помещений дома.
Полный комплект солнечных батарей для дачи
Многие производители солнечных батарей продают их в комплекте с остальными необходимыми устройствами, представляя их как готовую солнечную электростанцию. Хотя такой подход может обойтись в целом немного дороже самостоятельного подбора комплектующих, пользователь получает гарантию производителя на совместимость комплектующих, необходимую систему разъемов и креплений, и подробную инструкции по установке, эксплуатации и обслуживанию.
Какой комплект выбрать?
Выбор готового комплекта производится исходя из бюджета и планируемых для него задач:
- Эконом вариант. Для жизни на даче в теплую половину года, используя электричество для зарядки аккумуляторов электроинструментов, ноутбука, телефона, вечернего освещения комнаты светодиодными лампами, подойдет комплект мощностью 100-200 Вт, оснащенный одним 12-ти вольтовым аккумулятором около 100 А*ч, PWM контроллером и 300-600 ваттным инвертором.
- Стандартный вариант. Призван полностью обеспечивать базовые потребности жилища с марта по октябрь — светодиодное освещение, зарядка устройств, работа холодильника, телевизора, небольшого насоса; в зимнее время превращается в эконом вариант. Для таких целей подойдет комплект мощностью 300-600 Вт, оснащенный MPPT контроллером на 24 В, инвертором мощностью 1-2 кВт, и двумя аккумуляторами по 200 А*ч.
- Максимальный вариант. Для полного обеспечения жилища электроэнергией, в зимнее время придется ограничить использование мощных нагрузок, вроде микроволновой печи, утюга или бойлера. Для этой цели понадобится комплект мощностью 1,5-3 кВт*ч, с MPPT контроллером на 48 В и аккумулятором 400 А*чХ48 В. Вместо инвертора желательно наличие синусоидального ИБП на 5-10 кВт.
Приблизительная стоимость комплекта для дачи
В зависимости от дополнительных свойств комплектующих, цена готовой солнечной станции составит приблизительно 300-400 долларов за каждые 100 Вт номинальной мощности панелей.
Процесс монтажа солнечных батарей
Эффективность работы солнечных батарей напрямую зависит от правильности их установки. Поэтому перед началом установки солнечных батарей на скатную крышу необходимо:
- осуществить проверку прочности поверхности крыши, возможность доступа к батареям;
- месторасположение солнечных батарей не должно загораживаться;
- лучше всего, если каждая плоскость будет устремлена в сторону юга.
Существует несколько способов сборки солнечных батарей. Для достижения наивысшего КПД можно комбинировать сразу несколько систем:
- Поворотный механизм. Такая конструкция самая лучшая благодаря наличию встроенного электрического двигателя, способного менять наклон и поворот, можно непрерывно отслеживать положение солнца и получать от него максимум энергии.
- Рамная конструкция. Этот тип монтажа солнечных батарей считается самым распространенным, так как подходит для большинства современных крыш.
- Установка без подложки. Если скат вашей кровли приближен к сорока градусам, такой способ монтажа будет самым актуальным. В данном случае возможно заменить обычную кровлю солнечными батареями.
Монтаж солнечных батарей при помощи рамной конструкции
Этот тип самый приемлемый для многих пользователей. Для монтажа такой конструкции необходимо:
Рассчитать, выдержит ли крыша вес оборудования.
Рекомендуется усилить стропила в местах установки солнечной батареи.
Если вы планируете крепление нескольких батарей, для этого вам необходимо приобрести угловой профиль, имеющий размер 25×25. Если планируется монтаж на крышу дома более десяти квадратных метров, тогда для основания подойдет металлический уголок, размером 50×50.
Желательно, чтобы общий каркас был сварным, он более устойчив к порывам ветра
Или можно соединить детали при помощи болтов 6 и 8 мм.
Если ваш дом расположен в безветренной местности, для монтажа конструкции можно использовать алюминиевый профиль, несмотря на высокую стоимость такого профиля, его малый вес не будет создавать сильной нагрузки на крышу.
Важно, чтобы скос был регулируемым. Для этого детали должны подвижно соединяться в нижней части.
Для закрепления основы к кровельным балкам используется шпилька, ее диаметр должен составлять 12 мм. Место крепления можно усилить посредством шайб и подкладок.
После процедуры крепления каркаса следует подключить устройство к аккумуляторам, инверторам, контроллерам и к электросети дома.
Место крепления можно усилить посредством шайб и подкладок.
После процедуры крепления каркаса следует подключить устройство к аккумуляторам, инверторам, контроллерам и к электросети дома.
Важно: Если вы устанавливаете панели в несколько рядов, проследите за тем, чтобы передний ряд не затемнял последующие. Солнечную панель можно использовать в доме, который на многие километры удален от электросетей. Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет
Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет
Солнечную панель можно использовать в доме, который на многие километры удален от электросетей. Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет.
Виды альтернативных источников энергии
1. Солнечная энергия
Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.
Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.
Зеленая экономика
Съедобная упаковка и солнечный парус: новинки космических эко-технологий
2. Энергия ветра
Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.
Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.
3. Энергия воды
Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.
4. Геотермальная энергия
Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.
5. Биоэнергетика
Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.
Зеленая экономика
Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива
6. Энергия приливов и отливов
Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.
Зеленая экономика
Как устроена самая мощная в мире приливная турбина
Тип
Выбирают тип солнечной панели из условий инсоляции (количества солнечных дней, интенсивности излучения):
Так, монокристаллические кремниевые батареи вполне подойдут для установки в южных регионах.
В Средней полосе и на других российских территориях оптимальным вариантом будут поликристаллические панели, хорошо зарекомендовавшие себя в условиях рассеянного освещения.
В северных широтах следует обратить более пристальное внимание на аморфные модули, которые позволяют создать значительную площадь батареи без дополнительных монтажных работ.
Более низкие категории качества присваиваются продукции по итогам заводских испытаний, которые выявляют отклонение от номинальных параметров не более 5% (Grade B) и 30% (Grade C) в процессе эксплуатации.
Виды и конструкция солнечных панелей
Существует три основных типа солнечных батарей:
- Монокристаллические. Рабочим элементом таких устройств являются тонкие пластины, выполненные из чистого кремния, выращенного искусственным образом. КПД таких пластин в самом лучшем случае достигает 17-18%. Наиболее комфортная температура эксплуатации – от 5 до 25 градусов.
- Поликристаллические. Рабочий элемент – пластины, которые получается в результате постепенного охлаждения расплавленного кремния. Такой способ изготовления более прост по сравнению с предыдущим, но и КПД соответствующий – в лучшем случае он достигает 12%.
- Аморфные (пленочные). Для производства таких батарей кремний выпаривается и оседает тонкой пленкой на полимерной основе. Дешевизна производства и простота изготовления подобных устройств имеет прямую зависимость с эффективностью – КПД аморфных батарей не превышает 7%.
В странах с преимущественно холодным климатом чаще всего используются солнечные батареи, изготовленные с использованием монокристаллических рабочих элементов. Впрочем, выбор наиболее подходящего типа нельзя назвать очевидным – пленочные модули гораздо удобнее в установке, не предъявляют особых требований к основанию и обходятся на порядок дешевле.
Внешние элементы батарей предназначены для сбора и преобразования солнечной энергии, которая в дальнейшем будет перемещена в накопитель. Небольшие отдельные батареи вырабатывают около 100-250 Вт энергии, а сборные модульные конструкции площадь в 25-30 м2 позволяют обеспечить электроэнергией небольшое жилое здание. Чтобы использовать солнечные батареи для отопления дома, их площадь должна быть в несколько раз выше указанного значения.
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.
Выбираем солнечные панели для частного дома
Перед тем, как покупать солнечные панели в частный дом, узнайте:
- Суточное потребление электроэнергии в помещении;
- Место для установки панелей (направлены на юг при этом на них не должно быть тени и выставлен соответствующий угол наклона);
- Аккумуляторы размещаются в теплом помещении при этом температуре до 25 градусов по Цельсию;
- Учитывайте пиковые нагрузки электроприборов;
- Сезонное или постоянное использование системы.
Для регионов с высокой световой активностью лучше всего подойдут монокристаллические батареи. Для дачи или приусадебного участка, если планируется сезонное использование лучше всего подойдут микроморфные поликристаллические модели. Они сравнительно недорогие, хорошо воспринимают рассеянный, боковой свет и работают под углом в пасмурную погоду.
Пример расчетов
Дачный участок потребляет 3-6 кВт*ч электрической энергии, но этот показатель может быть выше при использовании большого количество электроприборов или дополнительного освещения дома. Трехэтажных коттедж потребляет от 20 до 50 кВт*ч и даже больше. На основе представленной информации произведем расчет.
| № | Энергопотребители | Мощность, Вт | Количество | Время работы, ч | Потребляемая мощность в сутки, кВт*ч |
| 1 | Лампа | 90 | 3 | 3 | 1 |
| 2 | Лампа | 50 | 3 | 3 | 0,56 |
| 3 | ТВ | 150 | 1 | 4 | 0,7 |
| 4 | Насос | 400 | 1 | 2 | 1 |
| 5 | Холодильник | 1200 | 1 | 2 | 3 |
| 6 | Ноутбук | 400 | 1 | 2 | 0,8 |
| 7 | Спутники | 20 | 1 | 4 | 0,9 |
| Всего: | — | — | — | 7 кВт (с учетом потерь) |
Энергоемкость коттеджа составляет 7 кВт (с учетом потерь). Если дом находится на Юге, где солнечного света достаточно для энергообеспечения, то понадобится порядка 20 батарей. Рабочая мощность одной панели – 400 Вт. Такого количество достаточно для энергоснабжения загородного участка, где постоянно проживает семья из 4-6 человек.
Как соединять солнечные батареи?
Последовательное соединение
Вот так выглядит параллельное соединение солнечный панелей. В этом случае суммируется выдаваемая сила тока, а напряжение остается таким же
параллельное соединение солнечных панелей
Параллельное соединение
Если же вы хотите увеличить напряжение, то следует соединять панели последовательно. В этом случае у вас напряжения, получаемые с каждой солнечной панели будут суммироваться.
последовательное соединение солнечных панелей
Последовательно-параллельное соединение
Если вы хотите увеличить и напряжение и выдаваемую силу тока, то в этом случае соединяют панели последовательно-параллельно
последовательно-параллельное соединение солнечных панелей
Выбор
Одним из важных критериев выбора являются климатические условия местности, в которой будут установлены гелиопанели. Учитывается количество солнечных дней в году и длина самого дня. Исходя из этих данных, определяется мощность электроэнергии, которую должна вырабатывать батарея в час или сутки. Для северных районов подойдет текстурированное стекло, оно эффективно справляется с работой даже в пасмурные дни. Модули из микроморфного кремния не требуют точной ориентации на солнце, их суммарная годовая мощность превосходит другие тонкопленочные батареи. На них часто останавливают свой выбор жители районов с малой освещенностью.
Выбирая модуль для дома, необходимо продумать, какие электроприборы будут востребованы, хватит ли для них мощности предполагаемой покупки.
При покупке учитывается тип конструкции, материал, толщина фотоэлемента, производитель модуля – все это влияет на цену, качество и длительность работы. Не обязательно переплачивать за иностранные бренды, хорошо себя зарекомендовали модули российского производства, ориентированные на наши климатические условия.
Для расчета количества модулей, следует учитывать, что семья из 4 человек, в среднем, потребляет 200–300 кВт электроэнергии в месяц. Солнечные панели вырабатывают с одного квадратного метра примерно от 25 Вт до 100 Вт в сутки. Для полного удовлетворения дома в потребностях электричества, понадобится 30–40 секций. Оснащение солнечными батареями обойдется семье около 10 тысяч долларов. Устанавливать панели следует на южную сторону крыши, куда попадает максимальное количество солнечных лучей.
Чтобы определиться с выбором, следует понять, какой тип модуля больше подходит покупателю:
- Монокристаллические фотоэлементы стоят 1,5 доллара за Вт. Они имеют меньшие размеры и более эффективны, чем другие виды подобных батарей. Их общее покрытие занимает меньше места. Учитывая мощность и качество, лучше сделать выбор в их пользу. Единственным минусом является высокая стоимость.
- Поликристаллические батареи стоят 1,3 доллар за Вт. По мощности они уступают монокристаллическим, но и оцениваются дешевле. Бюджетные возможности привлекают покупателей, к тому же последние разработки подобных батарей сильно приблизили их КПД к монокристаллическим аналогам.
- Солнечные тонкопленочные панели имеют меньше мощности на один квадратный метр, чем предыдущие модели. Ситуацию выравнивает появление на рынке модулей из микроморфного кремния. Они вырабатывают хорошую суммарную мощность за годовой отрезок времени, отлично себя зарекомендовали в работе видимого и инфракрасного спектра. Для них не важна привязанность к солнечным лучам. Срок эксплуатации батарей составляет 25 лет. Модули имеют недорогую технологию производства, это сказалось на их стоимости – 1,2 доллара за Вт.
- Большой интерес представляет собой гибридная панель, так как она генерирует тепловую и электрическую энергию. Конструкция соединяет в себе коллектор тепла и элементы фотоэлектрической батареи.
По описанию солнечных батарей видно, что для территорий с малой освещенностью больше подойдут панели микроморфного кремния, южные районы могут воспользоваться поликристаллическими батареями. Для тех, кто не стеснен материально, отличным выбором станут более мощные монокристаллические фотоэлементы.
Сегодня еще остаются претензии к гибким солнечным панелям, но завтрашний день, несомненно, за ними. Их активное усовершенствование приводит к снижению стоимости, они уверенно вытесняют кристаллические аналоги из промышленной и бытовой сферы деятельности человека.
Устройство панелей
Растущая в цене электроэнергия поневоле заставляет задуматься об экономии. И отличной альтернативой в данном случае считаются природные источники энергии. Оптимальным решение для частного дома является альтернативная электростанция – солнечная батарея.
Изначально может показаться, что вся система солнечной батареи слишком большая, а принцип ее работы невероятно сложен. И чтобы понять, как функционирует солнечная батарея в деле, необходимо детально рассмотреть ее конструкцию.
В действительности гелиосистема устроена довольно просто и состоит из четырех основных элементов.
- Солнечная батарея – по форме и размерам представляет собой прямоугольную панель с определенным количеством пластинок. В основу солнечной батареи входят полупроводниковые материалы. Миниатюрные преобразователи собираются в модули, а модули – в единую систему гелиоколлектора.
- Контроллер – выполняет функцию посредника между солнечным модулем и аккумулятором. Он необходим для отслеживания уровня заряда аккумулятора. Его роль крайне важна во всей цепи – контроллер не дает закипать или падать электрическому потенциалу, который необходим для стабильного функционирования всей системы.
- Инвертор – преобразует постоянный ток солнечного модуля в переменный 220-230 вольт. Гибридный сетевой инвертор может использовать для своей работы как постоянный, так и переменный ток. Но стоит учитывать, что для работы инвертора тоже необходима энергия, и его расход составляет порядка 30% потерь на преобразование. И в пасмурную погоду или в темное время суток вся энергия для работы будет расходоваться из аккумулятора. То есть если аккумулятор разрядится, то инвертор перестанет работать.
- Аккумулятор – преобразованная в электричество солнечная энергия не всегда используется в доме в полном объеме. Излишки могут накапливаться в аккумуляторе и использоваться в темное время суток и в пасмурную погоду.
Но перед тем как приступить к выбору и установке солнечной батареи на крыше, необходимо разобраться в принципах работы устройства, а также рассчитать рабочие узлы гелиосистемы.
Технические характеристики
Основным элементом каждой солнечной батареи является фотоэлектрический преобразователь.
В массовом производстве используется три типа элементов из кремния.
- Монокристаллические – искусственно выращенные кремниевые кристаллы нарезаются на тонкие пластины. В основу модуля входит очищенный чистый кремний. Поверхность больше похожа на пчелиные соты или небольшие ячейки, которые соединяются между собой в единую структуру. Готовые маленькие пластинки соединяются между собой сеткой из электроводов. В данном случае процесс производства более трудоемкий и энергозатратный, что отражается на конечной стоимости солнечной батареи. Но монокристаллические элементы обладают большей производительностью, а средний КПД составляет около 24%. Срок службы монокристаллических батарей больше, они прослужат в среднем около 30 лет.
- Поликристаллические – в основе кремниевый расплав. Такие модули считаются оптимальным решением для жилого частного дачного дома. Несколько кристаллов из кремния объединяются в один фотоэлемент. Поверхность поликристаллической солнечной батареи имеет неоднородную поверхность, из-за чего хуже поглощает свет. И КПД, соответственно, ниже, находится в пределах 20%. Срок службы поликристаллической панели составляет 20-25 лет. Они имеют характерное отличие – темно-синий цвет покрытия. Такие модули дешевле аналогов, что позволяет окупить всю систему примерно за 3 года.
- Тонкопленочные – имеют гибкую подложку, что позволяет монтировать батарею на любую поверхность с углами и изгибами. Тонкий слой полупроводников наносится методом напыления на поверхность батареи. Такие системы имеют очевидный недостаток – маленький КПД. Производительность в среднем составляет около 10%. То есть для обеспечения энергией дома потребуется в два раза больше тонкопленочных батарей, чем поликристаллических. И срок службы таких панелей меньше других аналогов – в среднем ресурс работы составляет около 20 лет.
