Что надо знать про солнечные батареи для дома: их выбор, размещение и использование

Какой комплект солнечных батарей выбрать для дома

http-equiv=»Content-Type» content=»text/html;charset=UTF-8″>id=»attachment_1979″ style=»width: 600px» class=»wp-caption aligncenter»>

Типичный комплект солнечной электростанции

Такие системы бывают всего нескольких видов, разобраться в них не сложно. Собирать комплект этого оборудования стоит исходя из ваших задач, давайте рассмотрим несколько вариантов.

1. Для обеспечения электричеством в дневное время без доступа к внешней сети вам понадобится (это самый дешевый вариант):

• необходимое по расчетам количество панелей,
• автономный инвертор.

Если хотите обеспечивать свой дом или дачу круглосуточно, при этом не важно есть ли доступ к сети или его нет, необходим более полный комплект оборудования:

• солнечные панели,
• сетевой или многофункциональный инвертор,
• аккумуляторные батареи,
• контроллер заряда.

1. Если же хотите пользоваться энергией солнечных панелей только днем, а в остальное время брать электричество с сети, вам понадобится:

• необходимое по расчетам количество панелей,
• сетевой или многофункциональный инвертор.

1. Для продажи выработанной от солнца электроэнергии, например по зеленому тарифу в Украине, вам понадобится:

• солнечные панели,
• сетевой или многофункциональный инвертор,
• аккумуляторные батареи,
• контроллер заряда,
• реверсный счетчик.

Это основные комплекты солнечных электростанций, которые применяются в частных домовладениях.

Видео обзор комплектов

Мифы о солнечных батареях

Солнечные батареи не работают в холодном климате. Это совсем не так. Для работы их необходим только солнечный свет. Температура окружающей среды здесь совсем не важна.

Сейчас не стоит покупать это оборудование, нужно подождать разработку более эффективного. Здесь можно возразить. Современные монокристальные блоки работают с КПД 22%, значительно увеличить этот показатель в ближайшие годы не получится. От остального оборудования производительность не зависит.

Установка будет долго окупаться. Это относительное понятие, к тому же срок окупаемости зависит от многих факторов. Обычно это 6-15 лет, но используя различные государственные системы кредитования в этой области, его можно значительно снизить. Посмотреть все строительные мифы

Немного практических расчетов цены системы

Установка солнечных батарей мощностью до 1 кВт/час = 90 000 руб (без аккумуляторная система, 8 монокристаллов и автономный инвертор). Бытовые нужды, плюс теплые полы.

Считаем рентабельность. Допустим, месяц расходуем:

• теоретическая выработка 20 кВт в сутки, 600 кВт в месяц
• 90 000 : 600 = 150 руб. за 1 кВт
• Цена 1 кВт обычной электросети = 5.4 руб. за 1 кВт
• 150 (солн.бат.) : 5,4 (обыч.сеть) = 28

Таким образом мы вычислили что солнечное электричество в 28 раз дороже обычной сети, цифра пугает, но не все так плохо. Теперь рассчитаем окупаемость:

Стоимость в год, при расхода 600 кВт = 38000 руб.

Вложили 90 000 руб, делим на годовой расход, теоретическая окупаемость наступить через 2.3 года. Однако, средне годичный световой день для Московской области составляет 34 %, это значит что наши батареи будут работать только треть времени, соответственно их срок окупаемости увеличится ровно в 3 раза, то есть до 6.9 года.

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.

Как устроена сетевая солнечная электростанция

Готовый к использованию комплект сетевой СЭС включает в себя фотоэлектрические модули, инвертор, коннекторы, кабели и электрический щит, опционально — опорные конструкции для монтажа (на кровле или на земле). 
 

Фотоэлектрические модули, именуемые в простой речи “солнечными батареями” — важнейшая часть системы, отвечающая за эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую. Технологий изготовления солнечных модулей несколько, но для регионов с относительно небольшим количеством солнечных дней (в число которых входит и средняя полоса России) предпочтительно использовать наиболее эффективные панели, к которым можно смело отнести гетероструктурные, позволяющие максимально использовать рассеянное освещение. КПД гетеростуктурных ФЭМ “Хевел”- один из самых высоких на сегодняшний день (до 22,3 % для двусторонних модулей (BiFi +20%)) — по этому показателю они превосходят модули, изготовленные по классическим кремниевым технологиям (моно- и поликристаллические). Кроме того, гетероструктурные модули отличаются более высокой устойчивостью к нагреву, в то время как у классических кристаллических потеря мощности при высокой температуре поверхности может достигать 25%. Гетероструктурная технология получила признание в странах Европы, но в России пока распространена мало — это связано в первую очередь со сложностью и высокой стоимостью организации производства. Компания ”Хевел” — пионер в этой области: специалисты “Хевел” смогли не только развернуть производство полного цикла на территории нашей страны, но и внести в технологию усовершенствование

Но что особенно важно — гетероструктурные модули “Хевел” разрабатывались и проходили испытания именно в российских условиях и адаптированы к ним гораздо лучше, чем любые другие. 
 

Коннекторы МС4 соединяют фотоэлектрические модули в единую цепь. Количество коннекторов зависит от числа ФЭМ. 
 

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. Инвертор, входящий в комплект сетевой электростанции от компании “Хевел”, имеет функцию удаленного управления и мониторинга, которая позволяет пользователю контролировать параметры системы и изменять их при необходимости. 
 

Солнечный кабель. Для солнечных электростанций применяются специальные кабели наружной прокладки с медными жилами, двухслойной изоляцией и защитой от внешних воздействий: влаги, ультрафиолета, перепадов температуры. 
Электрический щит принимает и распределяет электроэнергию внутри помещения. В распределительной панели устанавливаются предохранители и автоматические выключатели. 
 

Опорные конструкции подбираются исходя типа кровли и угла ее наклона. Установить фотоэлектрические модули можно на кровлю любой конфигурации: плоскую, простую скатную, вальмовую, многощипцовую и пр. Опорные конструкции выбираются в зависимости от материала кровли, несущая способность стропил в большинстве случаев достаточна для установки ФЭМ, так как нагрузка распределяется равномерно. Оптимальный угол наклона для эффективной работы СЭС разнится в зависимости от региона и при необходимости корректируется с помощью опорных конструкций. Например, для Московской области оптимальным считается уклон 42-43 градуса, но при монтаже на крышу желательно использовать угол наклона самой крыши, чтобы избежать возникновения дополнительных нагрузок (в первую очередь ветровой). 

Если на крыше есть мансардные окна, трубы или аэраторы, это не проблема: фотоэлектрические модули совершенно не обязательно устанавливать вплотную друг к другу. 

Монтаж фотоэлектрических модулей

От теории — к практике

В интернете есть много калькуляторов солнечных электростанций, вот здесь можно посмотреть на то, что он из себя представляет. Из моих исходных данных согласно калькулятору следует, что среднегодовая выработка электроэнергии моих солнечных панелей составит 0,66 квтч/сутки, а суммарная выработка за год — 239,9 квтч.

Это данные для идеальных погодных условий и без учета потерь на конвертацию постоянного тока в переменный (вы же не собираетесь переделывать электроснабжение своего домохозяйства на постоянное напряжение?). В реальности полученную цифру можно смело делить на два.

Сравниваем с реальными данными по выработке за год:

• 2015 год — 5,84 квтч
• Октябрь — 2,96 квтч (с 10 октября)
• Ноябрь — 1,5 квтч
• Декабрь — 1,38 квтч
• 2016 год — 111,7 квтч
• Январь — 0,75 квтч
• Февраль — 5,28 квтч
• Март — 8,61 квтч
• Апрель — 14 квтч
• Май — 19,74 квтч
• Июнь — 19,4 квтч
• Июль — 17,1 квтч
• Август — 17,53 квтч
• Сентябрь — 7,52 квтч
• Октябрь — 1,81 квтч (до 10 октября)
• Всего: 117,5 квтч

Вот график выработки и потребления электроэнергии в загородном доме за последние 6 месяцев (апрель-октябрь 2016 года). Именно за апрель-август солнечными панелями была выработана львиная доля (более 70%) электрической энергии. В остальные месяцы года выработка была невозможна по большей части из-за облачности и снега. Ну и не забываем, что КПД грида по конвертации постоянного тока в переменный примерно 60-65%.

Солнечные панели установлены практически в идеальных условиях. Направление строго на юг, поблизости нет высоких домов отбрасывающих тень, угол установки относительно горизонта — ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Конечно можно было купить поворотный механизм с электроприводом и функцией слежения за солнцем, но это бы увеличило бюджет всей установки практически в 2 раза, тем самым отодвинув срок её окупаемости в бесконечность.

По выработке солнечной энергии в солнечные дни у меня нет никаких вопросов. Она полностью соответствует расчетным. И даже снижение выработки зимой, когда солнце не поднимается высоко над горизонтом не было бы настолько критично, если бы не… облачность. Именно облачность является главным врагом фотовольтаики. Вот вам почасовая выработка за два дня: 5 и 6 октября 2016 года. Пятого октября светило солнце, а 6 октября небо затянули свинцовые тучи. Солнце, ау! Ты где спряталось?

Зимой есть еще одна небольшая проблема — снег. Решить её можно только одним способом, установить панели практически вертикально. Либо каждый день вручную очищать их от снега. Но снег это ерунда, главное чтобы светило солнце. Пусть даже низко над горизонтом.

В каких величинах измерять энергию солнечных электростанций (СЭС)?

Характеризовать систему, используя понятие мощности, конечно можно, и в случае с бытовой сетью это крайне удобно.
Если к розетке можно подключать нагрузку в 2кВт, то это можно делать сколь угодно долго, электричество в розетке не кончится.
Поэтому про нашу розетку можно смело утверждать: «система на 2 кВт». С солнечными и ветровыми электростанциями ситуация немного иная.
В отличие от розетки, система может выдать ровно столько электроэнергии, сколько было собрано от солнца или ветра (АИЭ). В данном
случае оперировать понятием мощности неудобно, потому что всегда нужно будет делать оговорки. Допустим, солнечная электростанция
имеет фотоэлектрические панели мощностью 400Вт и инвертор мощностью 2кВт. Какой физический смысл имеют эти цифры? Если солнечные
батареи освещены надлежащим образом 1000Вт/м2, то они вырабатывают 400Вт и это при условии, если энергия кем-то потребляется,
аккумулятором или нагрузкой. К инвертору мы можем подключить нагрузку с максимальной мощностью 2кВт (чайник). Сможет ли чайник
работать сколь угодно долго? Нет, не сможет, если мощность источника энергии значительно меньше — 400Вт. Рано или поздно разрядится
аккумулятор и инвертор отключиться.

Ведя речь об АИЭ гораздо удобнее использовать понятие произведенной или потребленной энергии за какой-то большой промежуток
времени, чаще всего за сутки. В энергетике принято измерять энергию в Ватт-часах (Втч) или киловатт-часах (кВтч). Данная величина
получается при произведении мощности электроприбора на время его работы. Допустим, если наш чайник 2кВт каким-то образом работал 1час,
то энергия, кот которую он «сжег», составляет 2кВтч, и электрический счетчик добавит 2кВтч к общим показаниям.

Говоря о выработке, обычно указываю энергию в кВтч*сутки, то есть количество «собранной» энергии в сутки. Вернемся к нашей СЭС с
солнечными батареями 400Вт. Используя калькулятор получаем выработку например для Санкт — Петербурга в летний период 2кВтч*сутки.
Это означает следующее: за день будет собрано такое количество энергии, которого хватит нашему чайнику 2кВт на 1 час работы. Конечно,
крайне неразумно растратить ценную энергию на чайник, который отлично можно нагреть на газовой плите.

Таким образом, при описании системы с АИЭ дневная выработка является гораздо более информативной величиной, чем мощность
инвертора или солнечной батареи (СБ). В нашем примере следует говорить «системы с выработкой 2кВтч в летний период».

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.

Коллекторы: получение тепла из солнечной энергии

Солнечные коллекторы Солнечные батареи могут применяться для обогрева объектов, нагрева жидкости. Возможность получения тепла обусловлена способностью батареи накапливать энергию. Это позволяет повышать температуру теплоносителя в трубах, за счет чего обеспечивается не только нагрев жидкости, но и обогрев всего объекта. Солнечные коллекторы функционируют по определенной схеме. Их основные элементы конструкции:

• насосная станция;
• бак-аккумулятор;
• контроллер;
• трубы и фитинги.

Виды коллекторов:

• плоские: состоят из плоского абсорбера, покрытия, теплоизолирующего слоя;
• вакуумные (трубчатые): состоят из стеклянной колбы, теплоизоляционный материал заменен на вакуум, который заполняет емкость (в ней также находится абсорбер).

У второго варианта есть существенное преимущество – низкие теплопотери. По этой причине вакуумные коллекторы применяются повсеместно там, где не могут быть установлены плоские аналоги.

Виды

Сегодня из всего имеющегося ассортимента самой большой востребованностью пользуются 3 подвида солнечных батарей, которые сделаны из кремния.

• Монокристаллические изделия. Их можно легко «опознать» по внешнему виду, так как эти панели имеют скошенные углы. Фотоэлементы имеют квадратную форму и черную расцветку. Они могут «смотреть» только в одну сторону. Их КПД можно назвать высоким — от 15 до 25%. Данные панели всегда должны быть повернуты своей лицевой стороной к источнику питания – солнцу. Если день выдался пасмурный, если солнце закатилось или пока еще не взошло, мощность устройства будет минимальным. При помощи этих панелей можно довольно эффективно использовать площадь, при этом получая максимальные параметры мощности.
• Поликристаллические изделия. Это также квадратные пластины, имеющие темно-синий цвет, иногда имеют вкрапления кристаллов кремния. По сравнению с другими подвидами имеют большую площадь и отлично подходят для монтажа на масштабных поверхностях. КПД, правда, будет ниже — от 12 до 15%. Но такие батареи спокойно будут работать даже в самый ненастный день.

• Аморфные кремниевые устройства. Этот вид батарей намного дешевле двух предыдущих подвидов. Каждая панель очень сильно похожа на пленку с фотоэлементами синего цвета. КПД у них совсем маленький — около 6-7%. Напыленные слои из кремния будут быстро прогорать под лучами солнца. Зато они хорошо поглощают рассеянный свет и ИК-лучи, поэтому можно без проблем устанавливать их в тех местах, где часто бывает слишком облачно. Из-за гибкой основы монтаж этих пластин довольно прост. Но они прослужат вам значительно меньший срок, чем монокристаллические и поликристаллические панели.
• Микроморфные панели. Этот подвид представляет собой симбиоз аморфных устройств, в которых присутствуют микровкрапления кремниевых кристаллов. Их КПД будет составлять 8-12%, и для них характерен длительный срок эксплуатации.

Изготовление в домашних условиях

Комплексная гелиосистема потребует немалого вложения средств. Но все потраченные деньги вернутся в будущем. Срок окупаемости в зависимости от количества модулей и способов использования солнечной энергии будет разниться. Но все же можно уменьшить первоначальные расходы не за счет потери качества, а за счет разумного подхода к выбору компонентов солнечной батареи.

Будет интересно УЗО: что это такое в электрике, принцип работы, назначение, маркировка, характеристики, классификация

Если вы неограничены в площади установки солнечных модулей, и в вашем распоряжении есть приличное пространство, то на 100 кв. м вы можете установить поликристаллические солнечные батареи. Это позволит сэкономить немалую сумму в семейном бюджете.

Не старайтесь покрыть полностью крышу солнечными батареями. Для начала установите пару модулей и подключите к ним ту технику, которая работает от постоянного напряжения. Нарастить мощность и увеличить количество модулей можно всегда со временем.

Если вы ограничены в бюджете, то можете отказаться от установки контроллера – это вспомогательный элемент, который необходим для отслеживания уровня заряда батареи. Вместо него, можно дополнительно подсоединить к системе еще один аккумулятор – это позволит избежать перезаряда и увеличит емкость системы. А для контроля заряда можно использовать обычные автомобильные часы, которыми можно измерять напряжение, да и стоят они в разы дешевле.

Система солнечной электростанции

На картинке внизу показана типовая электростанция, работающая на солнечном свете. Она состоит из следующих элементов:

• солнечная панель (одна или несколько объединенных в единую систему) – собирает энергию и преобразует в электрическую;
• контроллер – нужен для оптимизации работы солнечных панелей, а также снижения потерь при транспортировке энергии по электросистеме станции;
• инвертор – преобразование постоянного тока в переменный;
• аккумулятор – собирает и сохраняет накопленную электроэнергию.

Система солнечной электростанции

Аккумулятор позволяет использовать накопленную за дневного время электроэнергию. Контроллер также предохраняет АКБ от перезарядки. Таким образом, при достижении на аккумуляторе максимального уровня заряда контроллер автоматически понижает напряжения до уровня, необходимого для сохранения заряда, не нагружая аккумулятор излишним напряжением. А инвертор необходим для того, чтоб бытовые приборы и осветительная сеть могли использовать электроэнергию, получаемую через батареи.

Виды

Сегодня различные виды солнечных батарей набирают все большую популярность. На первый взгляд, может показаться, что все солнечные модули одинаковые: большое количество отдельных маленьких фотоэлементов соединены между собой и закрыты прозрачной пленкой. Но, в действительности, все модули отличаются по мощности, конструкции и размерам. И на данный момент производители поделили гелиосистемы на два основных типа: кремниевые и пленочные.

Для бытовых целей устанавливаются солнечные батареи с фотоэлементами из кремния. Они являются на рынке самыми популярными. Из которых можно также выделить три вида – это поликристаллические, монокристаллические, о них уже было рассказано более подробно в статье, и аморфные, на которых остановимся подробнее.

Аморфные – изготавливаются также на основе кремния, но, кроме того, имеют также и гибкую эластичную структуру. Но производятся не из кристаллов кремния, а из силана – другое название кремневодород. Из особенностей аморфных модулей можно отметить отличную эффективность даже при пасмурной погоде и возможность повторять любую поверхность. Но КПД значительно ниже – всего 5%.

Второй тип солнечных панелей – пленочные, вырабатывается на основе нескольких веществ.

• Кадмий – такие панели были разработаны еще в 70-х годах прошлого столетия и использовались в космосе. Но на сегодняшний день кадмий применяется также и при производстве промышленных и бытовых солнечных электростанций.
• Модули на основе полупроводника CIGS – разработаны из селенида меди, индия и представляют собой пленочные панели. Индий также широко используется при производстве жидкокристаллических мониторов.
• Полимер – также используется при производстве солнечных пленочных модулей. Толщина одной панели около 100 нм, но КПД остается на уровне 5%. Но из плюсов можно отметить, что такие системы имеют доступную цену и не выделяют вредные вещества в атмосферу.

Но также на сегодняшний день на рынке представлены менее громоздкие переносные модели. Они специально разработаны для использования во время активного отдыха. Зачастую такие солнечные батареи используются для подзарядки портативных устройств: небольших гаджетов, мобильных телефонов, фотоаппаратов и видеокамер.

Портативные модули делятся на четыре вида.

• Маломощные – дают минимальный заряд, которого хватает для подзарядки мобильного телефона.
• Гибкие – могут сворачиваться в рулон и имеют небольшой вес, благодаря этому и обусловлена большая популярность среди туристов и путешественников.
• Закрепленные на подложке – имеют значительно больший вес, примерно 7-10 кг и, соответственно, дают больше энергии. Такие модули специально разработаны для использования в дальних автомобильных поездках, а также могут использоваться для частичного автономного снабжения энергией загородного домика.
• Универсальные – незаменимы в пешем туризме, устройство имеет несколько переходников для одновременного заряда различных устройств, вес может достигать 1,5 кг.

Плюсы и минусы

Установить солнечные батареи в своем доме может каждый желающий.

К тому же они имеют множество преимуществ.

• Энергоэффективность – в зависимости от своего вида солнечные батареи имеют разный показатель. Но в среднем КПД составляет от 14 до 30%.
• Солнечные батареи особенно востребованы на дачных участках. И этому есть два разумных объяснения. Во-первых, дачные участки зачастую находятся вдали от централизованных источников энергоснабжения в районах с малоразвитой инфраструктурой. И во-вторых, преобразование солнечных лучей в энергию особенно актуально именно в разгар дачного сезона – летом.
• При необходимости мини-электростанцию можно дополнять новыми солнечными батареями для увеличения мощности.
• Экономия – для южных регионов страны использование солнечной батареи для горячего водоснабжения позволяет сэкономить до 60% энергии в среднем за год: 30% зимой и 100% летом.
• Подобные системы актуальны не только для частного использования, например, для дома, но и для предприятий, образовательных и медицинских учреждений. В производственном цехе солнечную батарею можно использовать в качестве дополнительного источника тепла для центрального отопления зимой, а летом – для подачи технологической горячей воды.
• Выгода – заплатить за оборудование необходимо только один раз, впоследствии система не требует никаких вложений и обслуживания.
• Экологический источник энергии – особенно важный аспект в планетарном плане, потому что запасы энергоносителей на Земле не безграничны.
• Надежность – в данном случае многое зависит от выбранной модели и правильности установки.

Стоит отметить, что система окупается через несколько лет и позволяет владельцу в будущем экономить колоссальные деньги. К примеру исходя из сегодняшних тарифов на электричество и дизель, можно с уверенностью сказать, гелиосистема окупится за 3-4 года в частном загородном коттедже для семьи из 5-7 человек. А при переходе с газа – окупаемость составит до 8-10 лет.

Принцип работы

Как было сказано раньше, принцип работы заключается в эффекте полупроводников. Кремний является одним из самых эффективных полупроводников, из 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. Согласно законам физики, электроны стремятся вернуться в свое первоначальное положение. Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину.

Виды солнечных панелей

Солнечные батареи функционируют долго, могут вырабатывать постоянный ток, даже если погода пасмурная. Вместе с тем появляется возможность предупредить возникновение скачков напряжения. Как результат, техника на объекте, подключенная к такому источнику электроэнергии, служит дольше, т. к. созданы более щадящие условия эксплуатации (исключается риск повышения, падения напряжения, отключение питания).

Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, объединенных между собой. Чтобы изменить характеристики солнечной батареи, добавляют такие конструкции. Но эффективность работы подобных устройств зависит не только от количества модулей, а еще и от того, насколько правильно была выполнена установка (учитывают углы наклона панелей, интенсивность солнечного освещения на участке). Модули представлены видами:

Монокристаллические. Производятся из чистого материала – монокристаллического кремния. Его отличает высокие показатели эффективности. Причем КПД солнечных элементов – около 22%, а панелей на их основе – не более 18%. Такие модули рекомендуется применять в местности, где уровень освещенности часто низкий.

Монокристаллическая солнечная панель

Поликристаллические. По стоимости они предпочтительнее, т. к. производятся из мультикристаллических пластин. Еще одна причина низкой цены – недостаточно высокая производительность. Рекомендуется применять такие модули, если в местности сравнительно одинаковый уровень освещенности в разное время, отсутствуют резкие перепады.

Поликристаллические солнечные панели

Аморфные. Другое название – тонкопленочные солнечные батареи. Они отличаются универсальным действием (применяются на разных объектах, в различных целях). Могут устанавливаться там, где жаркое солнце внезапно сменяется облачной погодой. Теоретически аморфные панели в будущем будут использоваться не только на крышах, но и на сумках, других бытовых изделиях. Минусом таких панелей является более низкая производительность, если сравнивать с поли-, монокристаллическими.

Тонкопленочные (аморфные) солнечные панели

Гетероструктурные. Считаются наиболее эффективными, их КПД достигает 25%. Панели вырабатывают электроэнергию при солнечной и пасмурной погоде. В России такую продукцию представляет марка «Хевел». Компания-производитель разрабатывает и внедряет собственную технологию производства гетероструктурных панелей.

Гетероструктурные солнечные панели Основные элементы конструкции:

• аккумулятор, позволяющая устранить перепады напряжения, вызванные изменением освещенности панели, а еще одна накапливает энергию;
• инвертор – преобразователь тока (из постоянного в переменный);
• контроллер: обеспечивает стабильную работу модуля, т. к. контролирует все параметры (температуру, зарядное напряжение аккумулятора и др.).

В продаже встречаются готовые системы, а также отдельные элементы для сбора с учетом собственных потребностей.

Интересные факты

Батареи на солнечной энергии имеют ряд особенностей, о которых многие люди не подозревают. Мы подобрали интересные факты, которые могут поменять ваше представление об этом источнике электроэнергии.

1. Монокристаллические панели перестают аккумулировать солнечную энергию даже при частичном затемнении. Поликристаллические элементы в таких же условиях лишь снижают выдаваемую мощность.

2. На качество работы влияет инсоляция — чем она ниже, тем больше вам потребуется пластин.

3. Количество пластин не зависит от общей площади крыши.

4. Установка солнечных батарей в целях экономии – долгосрочные инвестиции. Цена качественной системы может достигать десятков тысяч долларов, окупаемость настанет через несколько десятилетий.

5. Панели служат не более 50 лет, аккумуляторы – до 10 лет. Проблема утилизации фотоэлементов в России не решена.

Можно сэкономить на оборудовании, если воспользоваться онлайн — площадками по покупке/продаже модулей.

Типы фотоэлектрических преобразователей

Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя.

Различают такие виды батарей по типу устройства:

• гибкие панели;
• жесткие модули.

Гибкие тонкопленочные панели постепенно занимают всё большую нишу на рынке благодаря своей монтажной универсальности, ведь установить их можно на большинстве поверхностей с разнообразными архитектурными формами.

Реальные характеристики солнечных панелей обычно ниже, чем указанные в инструкции. Поэтому перед их установкой дома желательно самому увидеть похожий реализованный проект

По типу рабочего фотоэлектрического слоя солнечные батареи разделяются на такие разновидности:

1. Кремниевые: монокристаллические, поликристаллические, аморфные.
2. Теллурий-кадмиевые.
3. На основе селенида индия- меди-галлия.
4. Полимерные.
5. Органические.
6. На основе арсенида галлия.
7. Комбинированные и многослойные.

Интерес для широкого потребителя представляют не все типы солнечных панелей, а только лишь первые два кристаллических подвида.

Хотя некоторые другие типы панелей и имеют большие КПД, но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения.

Кремниевые фотоэлектрические элементы довольно чувствительны к нагреву. Базовая температура для измерения электрогенерации составляет 25°C. При её повышении на один градус эффективность панелей снижается на 0,45-0,5%.

Далее будут подробно рассмотрены солнечные панели, которые представляют наибольший потребительский интерес.

Оборудование для солнечной электростанции

Эффективность работы солнечных панелей для частного дома определяется не только правильным подбором и расчетом числа модулей. Во многом она зависит от выбора оборудования.

Аккумуляторы

Наилучшие результаты в системах показывают литиевые АКБ, однако стоимость их пока непомерно высока – порядка 4 долларов на 1 Вт мощности. При этом их ресурс составляет 1000-2000 циклов заряд-разряд, что соответствует сроку эксплуатации 3-6 лет. В этом отношении выгоднее кислотно-свинцовые батареи. При том же ресурсе их стоимость почти в 10 раз ниже – около 38 центов на 1 Вт.

Для дома лучше использовать необслуживаемые батареи – AGM или гелевые

При желании получить большую экономию следует обратить внимание на обслуживаемые тяговые аккумуляторы. Их ресурс работы (с учетом замены электролита, восстановления пластин) значительно выше

Однако их придется устанавливать в специальном помещении с соблюдением обязательных условий (например, оборудованном отдельной вентиляционной установкой).

Нужное напряжение батарей получают путем последовательного соединения.

Контроллер панелей

Устройство отвечает за передачу энергии от солнечных панелей на аккумуляторы или на вход ведомого сетью инвертора.

В настоящее время большинство контроллеров используют один из двух принципов регулирования:

1. ШИМ (PWM). Использует широтно-импульсную модуляцию, работает при превышении напряжения батарей над АКБ до двукратного.
2. MPPT (Maximum Power Point Tracking). Устройство обеспечивает максимальную отдачу мощности, работает с любыми разностями напряжений и обладает повышенным, по отношению к контроллеру ШИМ, КПД. Однако при этом стоит, при прочих равных, в среднем в 4 раза дороже.

Для мощных солнечных станций для большого дома следует отдать предпочтение именно второму варианту.

Инвертор

Специфичен только для сетевых (ведомых сетью) солнечных станций. Для автономных и гибридных используются одни и те же модели, но в различных режимах. Современные технологии позволяют получить высокий КПД и качество выходного напряжения. При этом могут формироваться как однофазная, так и трехфазная система напряжений.

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 скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Форма для связи расположена в нижнем блоке.