Солнечные батареи для дома

Проект и нюансы

Перед установкой солнечных батарей для дома целесообразно учитывать место для монтажа

Также принимается во внимание тип и назначение панелей. Исходя из этих показателей выбираются параметры батарей, а также комплектующие детали

Чтобы пользоваться домашней электростанцией, которая будет выдавать напряжение в 220 В, подготовьте такие элементы:

1. Фотоэлектрический преобразователь. Эта деталь необходима для генерирования электрической энергии из лучей солнца с помощью химреакции. Учитывайте мощность на 1 м2, производительность и вид. Общее число подбирается исходя из необходимого объема выработки.
2. Батарея аккумулятора. Позволяет накапливать заряд электричества, который будет получен от батареи. Он станет подпитывать работу приборов по ночам. Лучше выбрать аккумуляторы, которые имеют небольшой запас. Так система будет продолжать функционировать даже в пасмурную погоду.
3. Зарядный контроллер. Эта деталь необходима для перераспределения электрической энергии от батареек к аккумулятору. Как только уровень достигнет максимальной отметки, лишняя энергия направится во внешнюю сеть. Если не устанавливать такую систему, мощность электричества, которое поступает на аккумулятор к минимуму, будет снижаться.
4. Инвертор. Он будет преобразовывать постоянное напряжение электричества, которое идет от фотоэлектрической детали, в переменное. Подойдет для сетей бытового назначения. Это позволит продавать электричество, которое выработалось с излишком.
5. Провода для соединения. Будет передавать электрическую энергию во всей сети установки. Требования к проводам разные. Все зависит от того, в каком месте вы установите батареи. Если монтаж на улице, провода должны противостоять неблагоприятным факторам окружающей среды.

Солнечные батареи для квартиры плюсы и минусы

Современные тенденции в применении чистых источников энергии позволяют сделать вывод об этих источниках энергии, что это самое перспективное направление на ближайшее будущее.

Основные достоинства такого источника энергии:

• Независимость от городской электросети;
• За выработанное электричество не придется ежемесячно платить;
• Как мы уже писали, эти девайсы обладают длительным периодом службы 20–30 лет;
• Простота конструкции придает надежность собранной системе;
• Простота в работе. Какого либо особого ухода не требуется.

Недостатки тоже есть:

• Продуктивность системы зависит от временного промежутка в течение суток и погодных условий;
• Довольно высокая себестоимость, при большом периоде самоокупаемости;
• Низкая производительность;
• Все-таки, это дополнительный источник электричества, а не постоянный;
• Все приборы необходимо оградить от попадания на них атмосферных осадков. Сам балкончик должен быть остеклен и утеплён.

Представление о работе солнечных батарей

Полностью описывать всю процедуру превращения солнечной энергии в электрическую, в рамках данной темы, мы не будем. Но про некоторые моменты рассказать надо.

Главный элемент, из которого делаются гелиопанели — кремний. При попадании солнечных потоков на кремниевую поверхность, они выбивают свободные электроны с одного края пластины, которые движутся в свободные места на обратной стороне панели. Так зарождается электрический ток.

Остается его собрать и направить по проводам туда, где он так необходим.

Одна такая пластина сможет зарядить небольшой фонарик. Ну и понятно, чтобы перекрыть потребности в электричестве для нужного оборудования дачного домика, таких пластин нужно больше.

Частые вопросы

Можно ли обойтись в автономной системе без аккумуляторов?

Поскольку генерация идет с перерывами, накопитель в системе обязателен. Можно использовать не электрохимические, а другие варианты, например, гидроаккумулятор. Но, как правило, его создание обойдется значительно дороже и связано с трудностями исполнения.

Можно ли увеличить отдачу панелей с использованием поворотных систем слежения за солнцем?

Конечно, но они существенно усложняют и удорожают систему.

Можно ли установить в систему автомобильные обслуживаемые аккумуляторы?

Можно, но с ними те же проблемы, что и с тяговыми – требуется отдельное помещение и соответствующие правилам безопасности условия. Кроме того, они плохо переносят разряд малыми токами, что существенно снижает ресурс.

Как часто нужно мыть поверхности панелей?

Как правило, производители не устанавливают частоту такого обслуживания, утверждают, что природных осадков достаточно для чистоты поверхностей. Но 2-4 раза в год полить панели водой из шланга не помешает.

Какую из схем использовать выгоднее?

Наиболее эффективной считается гибридная система, которая позволяет обеспечить бесперебойное электроснабжение при минимуме оплаты поставщикам электроэнергии.

Стоит ли использовать солнечные панели для частного дома в Средней полосе?

По показателям инсоляции можно сделать вывод, что и в такой местности солнечные электростанции себя вполне оправдывают. Естественно, в общем она обойдется несколько дороже, но окупает создание всего за 3-5 лет эксплуатации.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Теперь поговорим о плюсах и минусах домашних гелиосистем.

Плюсы

1. Это неиссякаемый и вседоступный источник энергии. Солнце есть всегда и в ближайшее время не собирается исчезать. Если солнце окончательно пропадет, то уже никого в мире не будет сильно волновать вопрос, где найти электроэнергию.
2. По сравнению c ветряными генераторами электричества, панели абсолютно бесшумны.
3. Сами панели износостойкие.
4. Длительный (25–30 лет) срок службы.
5. Установив такую систему один раз у вас не будет переживаний по поводу того, что поставщик электроэнергии придёт и отрежет ваш дом от подачи электричества или цены на услуги, внезапно подрастут.
6. Вы всегда можете нарастить мощность гелиостации. Ну конечно тут главный вопрос в площади. Но в любом случае модульность таких систем позволяет в любой момент добавить и запитать в свою систему новые панели.
7. Важный фактор экономия. При существующем стационарном подключении панели дают возможность снизить расходы на электроэнергию.
8. Независимость от централизованной подачи электричества. Это особенно актуально в дачных поселках, где свет отключают внезапно и на длительное время.
9. Вы станете еще одним человеком, который реально сохраняет чистоту атмосферы — это, с точки зрения экологии, абсолютно чистое устройство.

Недостатки

Надо признать, что и у гелиосистем есть свои минусы:

1. Нельзя обеспечить бесперебойную работу. Если в летний период солнечная активность весьма высока, то в зимний период такие системы малоэффективны. Тучи и низкая облачность тоже влияют на производительность этих систем. Поэтому возникает необходимость продублировать гелиосистему традиционным источником электричества или применять гибридные гелиопанели. Не стоит забывать и о районе, в котором будут использоваться такие системы. В разных местностях совершенно разная солнечная активность. Поэтому установка солнечных элементов в большей мере должна быть скорректирована с учетом месторасположения вашей дачи.
2. Самый большой минус — большие первоначальные финансовые расходы. Да и срок окупаемости вопрос довольно спорный и до конца не однозначен.
3. Низкий уровень КПД. Тоже больной вопрос. С одного квадратного метра снимается лишь 120 Вт. Этой мощности не хватит даже для работы ноутбука. Даже самые лучшие панели обладают КПД на уровне 15–20 %.
4. Для эффективной работы требуется вспомогательная техника. Аккумуляторы, инвертор, контроллер. Кроме того, желательно всё это оборудование на дачу разместить в отдельном помещении с хорошей вентиляцией.

Конечно, главный вопрос насколько затратно обустройство такой системы электроснабжения, да еще и применимо к дачным условиям? Из опыта специалистов, да и просто владельцев подобных систем вся конструкция может окупиться в течение 5–7 лет. Этот срок сокращается практически в два раз в регионах с высокой круглогодичной солнечной активностью. Понятно, что от самих панелей мало что зависит. Основной вопрос, какое количество солнечной энергии попадает на панели. Здесь в выигрыше оказываются системы с поворотными панелями. Чем больше солнца будет попадать на панели, тем быстрее окупится батарея.

С другой стороны надо учесть, что и мировая промышленность не стоит на месте, а постоянно развивается. Это приводит к устойчивой тенденции снижения себестоимости таких конструкций.

Так что со временем такая покупка — хорошее вложение для тех дачников, кто хочет и может себе позволить сэкономить на оплате счетов за электричество.

Как подобрать солнечную панель?

Как видите, типы солнечных батарей различны.

Подбирать устройство необходимо, исходя из многих факторов:

• степени освещенности территории;
• климата;
• площади помещения;
• количества бытовых приборов;
• финансового бюджета;
• площади крыши;
• возможности пользования стационарными электросетями;
• отдаленности от населенного пункта.

Естественно, если вы собираетесь поставить солнечные панели на дачу, где проводите время только летом, стоит побеспокоиться о безопасности вашего имущества.

Если у вас длинный световой день, хорошо освещаемая территория, то отдайте предпочтение моно- и поликристаллическим моделям. В холодных широтах приобретайте поликристаллические или полимерные фотоэлементы.

Рейтинг остальных регионов России, наиболее подходящих для строительства СЭС

Исходя из всех перечисленных факторов, рейтинг остальных регионов России, где работа солнечных электростанций окажется наиболее выгодной, выглядит следующим образом:

1. Крым, Краснодарский край, Карачаево-Черкесия, Ставрополье, Калмыкия, Чечня, Дагестан на юго-западе, а также Приморский край на юго-востоке. Здесь даже небольшая солнечная электростанция из 10 панелей общей площадью 20 квадратных метров и мощностью около 3 кВт обеспечит до 4,5 МВт-часов годовой генерации.
2. Волгоградская, Оренбургская области, Алтай, Хакасия, Тыва, южная часть Бурятии и Иркутской области, юг Забайкальского, Хабаровского и Амурского края, а также Сахалин. Установка аналогичной СЭС в этих регионах даст около 4,0 МВт-часов ежегодной выработки.
3. Территории по линии Ростов-на-Дону, Саратов, Челябинск, Тюмень, Новосибирск, Красноярск и прилежащие к ним, способные дать 3,6 – 3,9 МВт-часов ежегодно при той же мощности.

Можно ли оптимизировать солнечные панели для работы зимой?

Зимой оптимальный угол наклона к горизонту как солнечных батарей, так и солнечных коллекторов будет больше, из-за того, что Солнце зимой более низко над горизонтом. Для того, чтобы получать максимальное количество энергии и зимой, нужно менять угол наклона солнечных батарей или коллекторов. В нашем ассортименте есть специальные монтажные конструкции для солнечных батарей, которые позволяют менять угол наклона в пределах 15-30 или 30-60 градусов. Еще больше энергии можно получить при помощи трекеров, которые следят за ходом Солнца в течение дня. Однако, большинство систем установлены с фиксированным углом наклона (особенно это относится к солнечным коллекторам, т.к. у них сложнее менять угол наклона из-за трубопроводов). Значения углов наклона для максимальной выработки энергии в различные сезоны года и в среднем за год рассматривается в статьях  Угол наклона и направление и Натурные испытания оптимального угла установки СБ.

Влияние снега на работу солнечных батарей

Проблемы, которые может причинить снег солнечным батареям, обычно минимальны

Однако, нужно обратить внимание на следующие моменты, если в вашем регионе снежные зимы и у вас на крыше установлены солнечные батареи:. Чистка солнечных батарей от снега – при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек

Чистка солнечных батарей от снега – при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек

1. Все солнечные панели рассчитаны выдерживать определенный вес, и снеговая нагрузка обычно гораздо меньше максимально допустимой. Все солнечные панели тестируются под давлением на производстве, чтобы быть уверенным в их сроке службе и качестве. Посмотрите на характеристики солнечной панели, обычно в спецификации указывается максимальный вес, который может выдержать солнечная панель.
2. Если снег закрывает солнечные панели, они не могут производить электричество – но для решения этой проблемы достаточно почистить солнечную батарею специальным оборудованием. Солнечным панелям нужен солнечный свет, чтобы производить электроэнергию. В большинстве случаев солнечные панели устанавливаются под определенным углом, который обеспечивает естественный сход снега с солнечных панелей. Вы можете ускорить этот процесс при помощи ручной очистки снега специальными щетками, которые не повреждают и не царапают солнечные панели.
3. Морозная солнечная погода повышает выработку энергии солнечными батареями.  Пока светит солнце на панели, они вырабатывают электроэнергию, зимой даже лучше, чем летом. Это значит, за 1 час солнечной погоды ваши солнечные панели зимой выработают больше энергии, чем за тот же час, но летом. Общее количество энергии, конечно же, будет меньше, потому что зимой день намного короче, чем летом, и солнечных дней меньше. 

Можно ли надеяться на солнечные батареи зимой?

К сожалению, солнечные батареи и коллекторы не смогут обеспечить вас достаточным количеством энергии в зимнее время. Но некоторые системы работают на удивление эффективно и зимой.

Не надо надеяться на то, что солнечные батареи или коллекторы обеспечат ваши потребности в горячей воде или отоплении, но они помогут существенно сэкономить вам на счетах за электричество. Настолько, что ваша система окупится менее, чем за 10 лет. А если вы не подключены к электросетям и используете генератор для получения электричества, то фотоэлектрическая система окупится за срок от нескольких месяцев до 2-3 лет в зависимости от стоимости топлива и ваших затрат на капитальный ремонт или замену топливного генератора.

Даже с учетом того, что зимой на большей части России приход солнечной радиации снижается, вложения в солнечную энергосистему продолжает оставаться доходным. Более того, есть регионы, где приход солнечной радиации зимой даже больше, чем летом (например, Дальний Восток). В любом случае, солнечные батареи позволяют экономить на платежах за электроэнергию круглый год. 

Эта статья прочитана 39839 раз(а)!

Панели из аморфного кремния

Описание

Механизм их изготовления совершенно иной, чем у кристаллических фотоэлементов. Для них используется гидрид вместо чистого кремния. Его нагревают до парообразного состояния. Когда пары достигают подложки, они осаждаются на ней. Затраты на изготовления снижаются, а кристаллы не образуются (в понимании классическом).

Разработано уже 3 поколения таких панелей, анализ характеристик которых дает право говорить о растущем КПД. Первые образцы отличались эффективностью, едва достигавшей 5%, у второго поколения это значение достигало 9, а у последних разработок это уже 12%. Их уже можно встретить в продаже, но цена на них пока остается высокой.

Благодаря особой структуре, подобные солнечные панели максимально поглощают энергию в слабом рассеянном свете, поэтому успешно применяются они в районах севера, где мало солнца и имеются огромные свободные площади.

Важно: на эффективности работы таких батарей не сказывается повышение температуры, хотя в сравнении с панелями на основе арсенида галлия, она ниже

Преимущества

• гибкая основа, упрощающая монтаж и расширяющая область использования;
• в рассеянном свет высокий КПД;
• стабильность при высокой температуре;
• устойчивость к повреждениям механического характера;
• независимость от загрязнений.

При правильной эксплуатации они служат не менее 20 лет, за которые падение мощности составляет 15-20.

Недостатки

Помимо кремниевых, производятся панели, в основе которых лежат редкие, значит, дорогостоящие металлы. КПД подобных конструкций превышает 30%, а цена в разы выше стоимости кремниевых. И, несмотря на это, свою нишу на рынке они успели занять.

На что обратить внимание при покупке солнечных батарей для дома

Данная информация будет полезна, если вы решили перейти на солнечный источник энергии

Приобретая все комплектующие для такой системы, нужно знать, где можно сэкономить, а на что обратить особое внимание:

1. Покупайте составляющие (панели, аккумулятор, инвертор) в конце зимы-начале весны. Как правило, магазины в это время предоставляют большие скидки.
2. Не покупайте сразу много солнечных батарей. Помните, что эта система модульная, и добрать необходимое количество для обеспечения нужд бытовой техники очень просто.
3. Желательно заменить все лампы накаливания в доме на светодиодные или LED. Они потребляют меньше энергии, а срок службы у них дольше.
4. Для дома приобретайте солнечные батареи с выходным напряжением в 12 В. Именно такие значения подойдут для бытовой техники, очень мало приборов используют 24 В и 48 В. Все показатели напряжения вы можете найти в паспорте устройств.

При выборе солнечных батарей обратите внимание, что каждая должна быть помещена в защитный корпус из алюминия. Этот металл легкий, прочный, стойкий к коррозии

Сверху защитное стекло должно быть матовым, не давать глянца и бликов.

Обеспечивать свой дом уютом, теплом и не платить за электричество вполне возможно. Для этого нужно установить такую систему энергоснабжения. Но стоит учитывать, что она тоже требует значительных вложений и обладает рядом нюансов. Изучив все положительные и отрицательные стороны, мы надеемся, что вы сделаете правильный выбор.

Оформление разрешительной документации

Процесс получения всех необходимых документов состоит из нескольких этапов.

Этап №1. «Легализация» крыши.

Является наиболее сложным, поскольку требует юридического перевода кровли в собственность жильцов здания. Для этого необходимо:

• получить заключение о пригодности крыши для реконструкции в виде установки гелио оборудования (во многих старых зданиях сделать это может оказаться проблематично);
• одобрить перевод в разряд эксплуатируемых на собрании собственников – причем протокол должен быть подписан всеми без исключения владельцами квартир;
• многоэтажный дом, в котором будут установлены солнечные панели на крыше, перевести в требуемую категорию может только Росреестр, где будет осуществляться утверждение решения;
• если таковое будет получено, понадобится провести второе собрание – теперь достаточно будет присутствия 2/3 владельцев – где должна быть зафиксирована цель использования кровли;
• документ необходимо направить в институт жилищного проектирования, где будет создаваться инженерный проект;
• готовый документ должен быть утвержден Стройнадзором, а затем муниципальными властями.

Этап №2. Получение ТУ на подключение солнечных панелей в многоэтажном доме к электросети

Любая СЭС, согласно действующему законодательству, признается «нестандартной электроустановкой». Для получения разрешения владельцам понадобится:

• подать заявление на подключение к сетям в соответствующее отделение РЭМ;
• второе заявление на выделение дополнительной электромощности зданию;
• всю утвержденную на первом этапе документацию.

Поскольку разрешительная организация здесь только одна, согласование обычно происходит без проблем.

По уровню качества все солнечные панели делятся на три категории:

• Grade A — высшее: несмотря на естественное старение элементов, потеря мощности со временем составляет не более 5%;
• Grade B — среднее: при старении наблюдается потеря мощности до 30%;
• Grade C — самое низкое: со временем мощность теряется на 30% и более.

Удачный выбор солнечных панелей зависит и от толщины элементов. Если панели достаточно толстые, это обеспечит долгий срок их службы. Существуют дешевые китайские варианты, когда прочным и толстым является не сам элемент, а его покрытие из фольги. Это делают для того, чтобы удешевить производство. Лучше не приобретать такую панель: работать она будет недолго и абсолютно не стоит потраченных на нее средств.

При покупке рекомендуется смотреть на поверхность элементов. Если они покрыты текстуированным стеклом, это обеспечит увеличение мощности входного облучения системы на 10-15%. Коэффициент полезного действия текстуированных элементов будет намного выше — в том числе и в прохладную пасмурную погоду, когда солнце редко появляется из-за туч.

Общее понятие солнечной батареи

Автономный источник электропитания создают из нескольких фотоэлементов. Освещение рабочей области прямыми (рассеянными) солнечными лучами активирует систему генерации. Преобразователь эффективно (КПД>30%) вырабатывает постоянный электрический ток, который используют для питания подключенной техники.

Принцип работы

Типовой преобразователь — это p-n полупроводник. Солнечные лучи увеличивают энергетический потенциал электронов, которые при подключении проводника перемещаются от источника в сторону слоя p. Созданный электрический ток увеличивает заряд АКБ.

Принцип работы солнечных батарей для электроснабжения дома.

Устройство

Серийные панели собирают из кремниевых пластин. Фиксируют фотоэлементы силовым каркасом. Боковые накладки защищают оборудование от повреждений.

Состав оборудования:

• комплект фотоэлементов (источник питания);
• аккумуляторные батареи (АКБ), накапливающие энергию;
• контроллер — электронный блок, автоматически управляющий переключением рабочих цепей;
• инвертор — преобразователь постоянного тока в переменный (220V), который необходим для подключения стандартной техники.

Такой способ генерации электрической энергии применяют автономно или как вспомогательный источник питания.

Срок службы

Срок службы фотоэлектрических элементов определен:

• параметрами примененных материалов;
• климатическими условиями;
• типом монтажной системы.

По средним показателям деградация фотоэлементов составляет 0,5-0,7% за год. Такая скорость негативного процесса через 20 лет непрерывной эксплуатации снижает эффективность преобразования энергии. Уменьшение исходных показателей мощности составляет 10-15%. Срок службы АКБ — до 8-10 лет.