Все о солнечных батареях

Когда солнечные батареи не нужны

Чтобы понимать, как правильно и наиболее эффективно использовать солнечные батареи, сперва будет полезно определиться с тем, где, когда и в каком виде они точно не понадобятся. Логично будет предположить, что нет смысла в таком источнике электроэнергии, например, в местности с коротким световым днём, но это справедливо только частично. На самом деле, надо понимать, что при установке солнечных батарей вы платите за электричество сразу за несколько лет наперёд, поэтому надо  более внимательно смотреть в сторону рентабельности.

Например, есть дом с автономным отоплением и подогревом воды от электрокотла. Устройство и так прилично «тянет» электроэнергии, а если добавить к этому остальные электроприборы, то пиковая и даже средняя мощность в сети будет достаточно внушительная. Если для этого случая проектировать солнечную электростанцию, то расчёты количества панелей и ёмкости аккумуляторов надо делать для зимней поры года, когда и световой день короче и пасмурная погода случается чаще, а значит, панели будут выдавать значительно меньше номинальной мощности и придётся увеличивать их количество, плюс, аккумуляторы понадобятся значительно бо́льшей ёмкости.

Соответственно, даже приблизительные расчёты покажут огромную стоимость необходимого оборудования, которое окупится очень и очень нескоро. И хорошо, если это произойдёт в течение срока службы всех компонентов сети. Второй нюанс обнаружится летом, когда все панели начнут выдавать максимальную мощность и электроэнергии будет избыток.

Количество панелей надо тщательно рассчитывать, чтобы не переплатить за ненужную генерацию электроэнергииИсточник al-energy.ru

Какую-то часть «лишнего» электричества можно продавать (это позволяет Федеральный закон РФ «Об электроэнергетике», необходимые изменения в который были внесены 28 декабря 2019 года), но в целом, такая система всё равно будет недешевой.

Солнечные батареи для квартиры

В случае с квартирами ситуация будет немного отличаться. В многоэтажных домах можно использовать только комбинированные установки. Автономное питание установить не получится, поскольку присутствует сеть. Во время установки сетевых ФСЭ проблемы неизбежны.

Если станция будет обустроена частично, самое важное — правильно подобрать аккумулятор. То есть, подсчитать, как будет распределяться нагрузка по перекрытию

Чаще всего модули крепятся к стенам или на крышу балкона

Особое внимание уделяется освещенности места для монтажа

Цена монтажа для квартиры выше, по сравнению со станцией для дома. Это связано с необходимостью выполнять работы на высоте. Да и не в каждом доме есть возможность установить модули на юге, поэтому система может работать не так эффективно, как прописано в техпаспорте.

Коллекторная система отопления

Наибольшей эффективности и отдачи можно добиться, установив вместо солнечных модулей коллекторы – наружные установки, в которых под действием солнечного излучения происходит нагрев воды. Такая система является более логичной и естественной, так как не потребует нагревания теплоносителя другими устройствами.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия приборов двух основных видов: плоских и трубчатых.

Плоский вариант для самостоятельного изготовления

Конструкция плоских установок настолько проста, что опытные мастера-умельцы собирают кустарные аналоги своими руками, часть деталей купив в специализированном магазине, часть соорудив из подручного материала.

Внутри стального или алюминиевого утепленного короба закреплена пластина, адсорбирующая солнечное тепло. Чаще всего она покрыта слоем черного хрома. Сверху теплопоглотитель защищен герметичной прозрачной крышкой.

Нагревание воды происходит в трубках, уложенных змейкой и соединенных с пластиной. Вода или антифриз поступает внутрь короба через впускной патрубок, нагревается в трубках и перемещается на выход – к выпускному патрубку.

Светопропускная способность крышки объясняется использованием прозрачного материала – прочного закаленного стекла или пластика (например, поликарбоната). Чтобы солнечные лучи не отражались, стеклянную или пластиковую поверхность матируют (+)

Существует два вида подключения, однотрубное и двухтрубное, принципиальной разницы в выборе нет. Но существует большая разница в том, каким способом теплоноситель будет подаваться к коллекторам – самотечным или с помощью насоса. Первый вариант признан неэффективным из-за слабой скорости передвижения воды, по принципу нагрева он напоминает емкость для летнего душа.

Функционирование второго варианта происходит благодаря подключению циркуляционного насоса, который подает теплоноситель в принудительном порядке. Источником энергии для работы насосного оборудования может стать энергосистема на солнечных батареях.

Температура теплоносителя при нагреве солнечным коллектором достигает 45-60 ºС, на выходе максимальный показатель – 35-40 ºС. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)

Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов

Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.

Теплообменники также бывают разными:

• система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
• обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.

Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.

Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.

Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)

Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.

Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания

Обзор солнечных батарей для туристов

Так как альтернативные солнечные источники энергии с каждым годом становятся все более популярными, ассортимент этих изделий настолько широк, что понять, какие солнечные панели лучше брать для похода, без подсказок других людей попросту невозможно. Чтобы облегчить решение «головоломки», лучше привести примеры эффективного оборудования. Этот обзор солнечных батарей для туристов поможет будущим покупателям или сориентироваться, или найти «свою» модель.

Goal Zero Nomad 7

Это одна из самых популярных моделей на мировом рынке. Nomad 7 от Goal Zero оснащена монокристаллической панелью мощностью 7 Вт, она полностью герметична, потому не боится ни дождя, ни снега, ни падения в реку. Помимо порта USB (1 А, 5 В, 7 Вт) устройство имеет разъем для аккумуляторов (1,1 А, 6,5 В, 7 Вт) и коннектор, дающий возможность присоединить еще один подобный прибор. Батарея достаточно компактна даже в разложенном виде (38х229х432 мм), поэтому может использоваться в тесном пространстве.

Goal Zero Adventure Kit

Складная модель от того же производителя подходит для зарядки всех существующих гаджетов. В устройстве есть несколько выходов: USB, на 5 и 12 В. Мощность накопителя составляет 7 Вт, а рабочее напряжение 12 В, сила тока на USB-разъеме — 600-700 мА. В нижней части прибора находится индикаторный фонарик, который способен работать без зарядки 20 часов. Размеры устройства в закрытом состоянии — 25х150х230 мм, его вес — 362 г. Весь комплект заряжается на протяжении 4-5 часов.

SOLAR

Это многофункциональное мобильное устройство произведено в Китае, его можно использовать в любых неблагоприятных условиях: при температуре от -40° до +50°. Данный аппарат имеет серьезную мощность (около 10 Вт), ток зарядки составляет 800 мА. Размеры прибора — 4,5х224х450 мм, масса — 1 кг. Эта солнечная батарея универсальна, она подходит для зарядки любой техники: мобильных телефонов, портативных компьютеров и т. д. Минусы — высокая цена, вес, отсутствие дополнительного адаптера.

SCN-4/6

Еще один «поднебесный» представитель — аморфное кремниевое устройство от компании Sun-Charge. Его особенность — небольшой аккумулятор. Прибор имеет мощность 3,9 Вт, приемлемый вес (290 г) и очень эффектный дизайн. Размеры батареи — 10х195х200 мм. Недостаток — отсутствие надежной защиты от механических воздействий, поэтому эта солнечная батарея требует аккуратного обращения.

SOLARMONKEY ADVENTURER

Данный компактный прибор выпускается фирмой PowerTraveller. Устройство также используют для зарядки гаджетов через порт USB, есть переходник для Apple: модель имеет буферный аккумулятор, емкость которого составляет 2500 мА·ч, который полностью заряжается за 9 часов. В конструкции используются полисиликоновые элементы, их КПД составляет 17%. Габариты этой солнечной батареи — 22,75х96х170 мм, вес устройства — 265 г.

AcmePower AP-MF1918

Это еще один универсальный аккумулятор, идеальный для зарядки любой электроники — телефонов, плееров, навигаторов и т. д. Модель может выступать в роли осветительного прибора. Емкость аккумулятора составляет 1000 мА·ч, зарядный ток — 800 мА, рабочее напряжение — 5-6 В. Для полной зарядки солнечной батареи потребуется около 10 часов. Устройство имеет защиту от КЗ. Его вес 77 г, размеры — 16х57х123 мм. В комплект входит 5 переходников.

СЗУ2-БСА-7.5

Это российская модель, которая заслуженно завоевала место в этом списке. Такое зарядное универсальное устройство способно заряжать как портативное, мобильное оборудование, так и свинцовые аккумуляторы. Складная конструкция имеет завидную мощность (14Вт) и довольно большой вес — 1,1 кг, может работать при разных температурах: от -30 до +40°. Ее размеры в разложенном состоянии — 3х230х1640 мм.

Fuse

Эта солнечная батарея от компании Voltaic Systems предназначается для фиксации на рюкзаке. Время зарядки от солнечных лучей составляет 7 часов, 5,5 часа — от других источников (внешний аккумулятор, сеть). Сила тока — 1А, напряжение — 5,5 В, мощность 6 Вт, вес — 600 г. Батарея довольно компактна: ее размеры — 20х210х280 мм.

Солнечная электростанция «ЭкоДом» (круглосуточного использования)

Стоимость стандартного монтажа специалистами ЭкоВольт с комплектующими и конструкцией составляет 50000 рублей.

Солнечная электростанция «ЭкоДом» делает жизнь на даче комфортной, появляется возможность хранить продукты в холодильнике, освещать дом, использовать станцию подачи воды в дом или насос для полива, заряжать мобильные устройства и смотреть любимые телепередачи, наслаждаться ноутбуком для интернета или общения, пользоваться аккумуляторным и сетевым электроинструментом

Увеличение возможности запасания энергии до 8000 Втч, то есть вдвое относительно предыдущей модели, позволит в своем потреблении не замечать перемен погоды.

Круглые сутки энергия доступна для питания ваших бытовых приборов, например:

Заказать в 1 клик

Подробнее

Принцип работы солнечных батарей

Солнечные батареи считаются очень эффективным и экологически чистым источником электроэнергии. В последние десятилетия данная технология набирает популярность по всему миру, мотивируя многих людей переходить на дешевую возобновляемую энергию. Задача этого устройства заключается в преобразовании энергии световых лучей в электрический ток, который может использоваться для питания разнообразных бытовых и промышленных устройств.

Правительства многих стран выделяют колоссальные суммы бюджетных средств, спонсируя проекты, которые направлены на разработку солнечных электростанций. Некоторые города полностью используют электроэнергию, полученную от солнца. В России эти устройства часто используются для обеспечения электроэнергией загородных и частных домов в качестве отличной альтернативы услугам централизованного энергоснабжения. Стоит отметить, что принцип работы солнечных батарей для дома достаточно сложный. Далее рассмотрим подробнее, как работают солнечные батареи для дома подробно.

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.

Технические характеристики

Устройство солнечной батареи довольно простое, и состоит из нескольких компонентов:

• Непосредственно фотоэлементы / солнечная панель;
• Инвертор, преобразовывающий постоянный ток в переменный;
• Контроллер уровня заряда аккумулятора.

Аккумуляторы для солнечных батарей купить следует с учетом необходимых функций. Они накапливают и отдают электроэнергию. Запасание и расход происходит в течение всего дня, а ночью накопленный заряд только расходуется. Таким образом, происходит постоянное и непрерывное снабжение энергией.

Чрезмерная зарядка и разрядка батареи укорачивает ее эксплуатационный срок. Контроллер заряда солнечной батареи автоматически приостанавливают накопление энергии в аккумуляторе, когда он достиг максимальных параметров, и отключают нагрузку устройства при сильной разрядке.

(Tesla Powerwall — аккумулятор для солнечных панелей на 7 КВт — и домашняя зарядка для электромобилей)

Сетевой инвертор для солнечных батарей является самым важным элементом конструкции. Он преобразовывает полученную от солнечных лучей энергию в переменный ток различной мощности. Являясь синхронным преобразователем, он совмещает выходное напряжение электрического тока по частоте и фазе со стационарной сетью.

Фотоэлементы могут соединяться как последовательно, так и параллельно. Последний вариант увеличивает параметры мощности, напряжения и тока и позволяет устройству работать, даже если один элемент потеряет функциональность. Комбинированные модели изготовлены с использованием обеих схем. Эксплуатационный срок пластин около 25 лет.

Что важно учесть, инвестируя в солнечные батареи

Обслуживание

Панели недостаточно просто установить – за ними нужно ухаживать. Как минимум чистить, и не только от снега, но и от пыли.

Выбор средств будет зависеть от площади батарей и от экономической целесообразности выбора тех или иных форм и средств ухода. Главное понимать, что пыль на панели способна снизить ее эффективность на 7%.

Снег, пыль, птичий помет – все это будет приводить к снижению КПД.

Обслуживать конструкцию приходится с определенной периодичностью. Как минимум раз в квартал стоит полить панели из мощного шланга с водой. Учитывая это, месторасположение дома тоже следует учитывать, принимая решение о приобретении солнечных батарей. Например, если рядом строительство – будет больше пыли, чистить панели придется чаще. Или будет произведено меньше электричества.

Кроме того, необходимо следить за исправностью конструкций и при механических нарушениях производить ремонт. Нужно еще менять батарейки, это происходит раз в десять лет.

Расположение дома

На эффективность решения влияет расположение дома. Мы уже упомянули загрязненность – от нее зависит частота чистки батарей. Тень тоже будет проблемой для выработки максимального количества электроэнергии. Это может быть как тень высоких деревьев на вашей усадьбе (вы это можете сами контролировать) или тень больших зданий рядом (от вас не зависит).

Тень важно учитывать при выборе типа панелей – их несколько и они по-разному реагируют на тень. Поликристаллические просто сокращают выход электричества, а монокристаллические полностью останавливают производство электроэнергии на затененных фрагментах

Сейчас уже использование батарей учитывают перед строительством, ведь их эффективность напрямую зависит от того, насколько доступна поверхность с батареями солнечным лучам в часы их максимальной активности (обычно с 10:00 до 14:00) и всех солнечных часов.

Инсоляция

В разных регионах земля достигает разное количество солнечного света. Есть такое понятие как инсоляция – мера солнечной радиации, попадающей на землю, которая измеряется в кВТ/м.кв./дни. Чем выше это значение, тем больше электроэнергии можно получить при меньшем количестве солнечных панелей. Например, на юго-западе для получения определенного количества энергии придется потратиться меньше, чем на северо-западе.

Зона покрытия

Чтобы получить больше электричества от солнца – нужно больше покрытие.

Чтобы определиться, сколько нужно батарей, нужно выяснить:

• Какова инсоляция в вашем регионе.
• Сколько электричества вам понадобится.

Узнайте, сколько вы используете кВт-ч в сутки и сделайте вычисления.

К примеру, 30 кВт-ч. Умножаем это число на 0,25 и получаем 7,5 – значит, нужно получить7,5 кВт а сутки. Одна стандартная панель вырабатывает в сутки 0,12 кВт. Ее параметры 142х64 см. Понадобится 62 панели, который покроют примерно 65 кв. м. После таких расчетов нужно сделать поправку на инсоляцию и учесть количество прямого света в день с учетом тени. Есть еще ряд нюансов, учесть которые могут специалисты.

Сколько это стоит

Просчитав количество, останется учесть стоимость приобретения и монтажа. Хорошие новости в том, что цены на солнечные батареи продолжают падать, тогда как еще полстолетия назад эта технология была абсолютно недоступна людям среднего достатка.

Сейчас, чтобы обслужить большой дом и получать примерно 900 кВт-ч в месяц (30 кВт-ч в сутки), понадобится порядка 20-40 тысяч долларов. Вы можете разделить их на количество лет использования и оценить выгоду. Чаще всего солнечную энергию используют параллельно со стандартными решениями, дополняя солнечной системой электроэнергию из сети.

Батареи также берут в аренду, что может оказаться неплохой альтернативой.

Утилизация

Хотя батареи и служат до 50 лет, некоторые их составляющие выходят из строя быстрее (контроллер служит 15 лет, аккумулятор 4-10). Возникает вопрос утилизации, при покупке стоит убедиться. Что компания, которая производит батареи, принимает на переработку их составляющие – это делают только 30% производителей.

Особенности монтажа

Установка солнечных батарей – процесс технически несложный, но весьма ответственный. Площадь и вес мощных панелей достаточно большие, поэтому им требуется надежное крепление с помощью направляющих и специальных крепежных элементов. Кроме этого на крыше необходимо предусмотреть возможность легкого доступа к батареям для очистки от пыли и снега.

От величины угла, под которым солнечные лучи падают на фотоэлементы, напрямую зависит выработка энергии. Поэтому солнечные батареи не фиксируют в одном положении, а монтируют на поворотных устройствах.

Рекомендуемые углы наклона солнечных батарей

Существует два основных позиции гелиопанелей: летняя и зимняя. Меняя угол наклона, от солнечной станции получают максимальный КПД.

Принцип работы солнечной электростанции в домашних условиях

Солнечная электростанция – это система состоящая из панелей, инвертора, аккумулятора и контроллера. Солнечная панель трансформирует лучистую энергию в электричество (как было сказано выше). Постоянный ток попадает в контроллер, который распределяет ток по потребителям (например, компьютер или освещение). Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный и обеспечивает работу большинства электрических бытовых приборов. В аккумуляторе накапливается энергия, которая можно расходовать в темное время суток.

Видео описание

Наглядный пример расчетов, показывающий, сколько панелей нужно для обеспечения автономного энергоснабжения, смотрите в этом видеоролике:

Как солнечная энергия используется для получения тепла

 Гелиосистемы применяются для нагревания воды и отопления жилища. Они могут давать тепло (по желанию владельца) даже тогда, когда отопительный сезон закончится, и обеспечивать дом горячей водой бесплатно. Простейшее устройство представляет собой металлические панели, которые устанавливают на крыше дома. Они аккумулируют энергию и согревают воду, которая циркулирует по скрытым под ними трубам. Функционирование всех гелиосистем основано на этом принципе, несмотря на то, что конструктивно они могут отличаться друг от друга.

Солнечные коллекторы состоят из:

• бака-аккумулятора;
• насосной станции;
• контроллера;
• трубопроводы;
• фиттингов.

По типу конструкции различают плоские и вакуумные коллекторы. У первых дно покрыто теплоизоляционным материалом, а жидкость циркулирует по стеклянным трубам. Вакуумные коллекторы отличаются большой эффективностью, потому что теплопотери в них сведены к минимуму. Этот тип коллектора обеспечивает не только отопление солнечными батареями частного дома – его удобно использовать для систем горячего водоснабжения и подогрева бассейнов.

Принцип действия солнечного коллектораИсточник 21ek.ru

Популярные производители солнечных батарей

Чаще всего на прилавках встречается продукция компаний Yingli Green Energy и Suntech Power Ко. Также популярностью пользуются панели HiminSolar (Китай). Их солнечные батареи производят электроэнергию даже в дождливую погоду.

Производство солнечных батарей налажено и у отечественного производителя. Этим занимаются такие компании:

• ООО «Хевел» в Новочебоксарске;
• «Телеком-СТВ» в Зеленограде;
• «Sun Shines» (ООО «Автономные Системы Освещения») в Москве;
• ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»;
• ЗАО «Термотрон-завод» и другие.

По стоимости всегда можно найти подходящий вариант. Например в Москве на солнечные батареи для дома стоимость будет варьироваться от 21 000 до 2 000 000 руб. Стоимость зависит от комплектации и мощности устройств.

Солнечные батареи не всегда плоские – есть ряд моделей, которые фокусируют свет в одной точкеИсточник pinterest.com

Этапы монтажа батарей

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

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

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

Как итог – перспективы развития солнечных технологий

Если на Земле максимально эффективной работе солнечных батарей мешает воздух, который в известной мере рассеивает излучение Солнца, то в космосе такой проблемы не существует. Учеными ведется разработка проектов гигантских орбитальных спутников с солнечными батареями, которые будут работать 24 часа в сутки. От них энергия будет передаваться на наземные приемные устройства. Но это дело будущего, а для уже существующих батарей усилия направлены на повышение энергоэффективности и уменьшение размеров устройств.

Виды солнечных батарей для частного дома

Видов солнечных батарей насчитывается около десятка. Каждый обладает своими достоинствами и подходит для определенных условий. Но все можно разделить на два обобщенных вида: кремниевые и полимерные.

Кремниевые панелиПолимерная панель

Кремниевые батареи

В солнечных панелях данного вида используются особенные свойства кремния. Кванты света, попадающие на пластину, выталкивают электроны с орбиты атома. При этом создается определенное количество электронов, которого достаточно для образования тока.

Важно! Пары элементов недостаточно для возникновения мощности, которой бы хватило для хозяйственных нужд. Поэтому элементы соединяются параллельно или последовательно в панели, которые могут быть размером от нескольких см2 до десятков м2.
Одна панель способна обеспечить резервное питание для битовых приборовДесятки панелей, объединенные в одну систему. Кремниевые элементы отличаются высоким коэффициентом полезного действия, однако и по стоимости такие панели – одни из самых дорогих за счет сложности изготовления

Чтобы разобраться, сколько стоит солнечная батарея для частного дома, рассмотрим все виды кремниевых панелей:

Кремниевые элементы отличаются высоким коэффициентом полезного действия, однако и по стоимости такие панели – одни из самых дорогих за счет сложности изготовления. Чтобы разобраться, сколько стоит солнечная батарея для частного дома, рассмотрим все виды кремниевых панелей:

Монокристаллические.

Главная особенность – все ячейки, поглощающие свет, повернуты в одну сторону. Благодаря этому, монокристаллические батареи обладают наивысшим КПД (около 22%), но максимальная энергоотдача происходит только при направленности ячеек прямо к солнцу.

Обратите внимание! Во время заката, рассвета, а так же в пасмурные дни передача энергии таких батарей заметно снижается, поэтому данный вид панелей идеально подходит только для южных стран.
Монокристаллическая панель черного цвета

Поликристаллические.

Кремниевые ячейки в батареях данного типа направленны в разные стороны. Поэтому они менее результативны при прямом попадании солнечных лучей (КПД равен 18%), но имеют отличный показатель энергоэффективности в пасмурную погоду. Так что они лучше подходят для регионов с небольшим количеством солнечных дней в году.

Поликристаллическая панель синего цвета

Аморфные.

Аморфные панели производят путем напыления тонкого слоя кремния на подложку. Они обладают очень маленьким КПД (5-6%), однако обладают двумя неоспоримыми преимуществами:

1. Самая высокая (в сравнении с двумя предыдущими видами) эффективность в пасмурную погоду.
2. Низкая цена.

Современные аморфные панели на крыше загородного дома

Гибридные.

Особенность таки панелей заключается в объединении кристаллов и аморфного кремния. Благодаря этому, эффективность в солнечную погоду у них как у монокристаллических панелей, а в пасмурную как у аморфных.

Гибридная панель

Полимерные батареи

Данный преобразователь состоит из подложки, электродов, полимерного активного и защитного слоев. Такая батарея гибкая и легкая, кроме того ее можно резать, изготавливая устройства любых форм и размеров.

Процесс изготовления рулона полимерной батареи

Полимерные солнечные батареи – пока только развивающий вид преобразователей, отличающийся небольшим КПД (около 6,5%), малым весом, низкой стоимостью и высокой экологической безопасностью.

Как подключить солнечную батарею

Прежде чем начать подключение солнечных батарей к отопительной системе, необходимо определиться с типом циркуляции теплоносителя по трубным магистралям:

• Принудительная
• Естественная

Наиболее востребованной считается система с принудительной циркуляцией. Ее обустройство обойдется дороже за счет приобретения дополнительного оборудования и автоматики. Однако многие владельцы собственных домов ставят превыше комфорт и практичность.

Клик для увеличения

Классическая схема подключения солнечной батареи к потребителю выглядит следующим образом:

1. Вначале по всем правилам на крыше размещают закупленные солнечные элементы и соединяют их друг с другом
2. В отведенном помещении необходимо установить контроллер, который будет следить, сколько энергии производится в данный момент
3. За контроллером должны идти аккумуляторы, которые будут накапливать в себе лишнюю энергию и снабжать ею в тех ситуациях, когда солнечные модули не справляются со своей задачей
4. За аккумуляторами устанавливается инвертор, который служит для преобразования электрической энергии к требуемым характеристикам
5. За инвертором располагаются потребители, роль которых может выполнять электрический котел отопления, накопительные баки с Тэнами, обогреватели и прочие греющие установки

Если солнечная батарея подключается к водяному отоплению с принудительной циркуляцией, на выход коллектора, обратку и бак-накопитель устанавливают датчики температуры (термостаты), которые подсоединяются к автоматике. Последняя в свою очередь будет управлять работой всей системы, при определенных условиях включать или выключать ее.

Наиболее просто осуществляется подключение солнечных модулей к отоплению с естественной циркуляцией. Однако автоматизировать ее будет очень сложно. Необходимо придерживаться следующих правил:

• Накопительный бак располагают выше уровня коллектора
• Нижний вывод подключается к обратке
• Верхний вывод подключается ко входу разогретого теплоносителя

Прочие нюансы подключения

Предусмотреть солнечные батареи для отопления дома необходимо на этапе проектирования или строительства дома, чтобы избежать лишних хлопот. Нужно придерживаться нескольких важных правил:

1. Установка батарей должна вестись преимущественно на южной стороне. Перед модулями не должно располагаться деревьев или более высоких построек, которые будут преграждать путь свету или отбрасывать на них свою тень – это существенно снизит эффективность
2. Необходимо убедиться, что стропильная система обладает достаточным запасом прочности. Она должна выдерживать не только закрепленные модули, но и снежный покров в зимний период, иначе может произойти обрушение кровли

1. Оптимальный угол ската крыши – в интервале 30-45 градусов в зависимости от того, как высоко поднимается на протяжении суток солнце
2. Чтобы увеличить эффективность отопительной системы или распараллелить несколько контуров, иногда ставят более одного накопительного коллектора
3. К гелиосистемам рекомендуется подключать отопительные контуры с более низкой температурой циркулирующего теплоносителя (панельные змеевики, водяные теплые полы и т. д.)

В заключении

Решившись установить солнечные батареи для отопления дома, необходимо быть готовым к большим первоначальным затратам. Стоимость требуемого оборудования и проводимых работ обойдется от 30 тыс. и выше в зависимости от сложности отопительной системы, выбранных модулей и их количества.

Окупаемость также зависит от большого числа факторов. Если зимы холодные, солнечные и продолжительные, сэкономить затраченные средства удастся через 2-3 года при эксплуатационном сроке до 30 лет. Однако не стоит торопиться, узнав подробнее о других альтернативных методах отопления.

Принцип работы солнечной батареи

Солнечная батарея – это, в первую очередь, набор фотоэлементов, которые, соединяясь между собой, формируют панель. Особенность фотоэлементов заключается в их способности генерировать электрическую энергию под воздействием солнечных лучей, что делает ее практически бесплатной. Количество производимой энергии зависит от материала панели и от ее площади. Таким образом, на выходе получается постоянный электрический ток, который попадает в инвертор, где преобразуется в переменный и может использовать в быту. Поскольку производительность батареи зависит от многих факторов (времени года, погоды, времени суток), энергия должна накапливаться впрок, для чего и используется аккумулятор. Он накапливает в себе электричество, а потом постепенно отдает его даже тогда, когда солнца нет, и батарея не выполняет свои функции.

Установка солнечных батарей на балконе

Одним из главных характеристик любой солнечной батареи является материал для фотоэлементов. Среди наиболее популярных:

• поликристаллы кремния – самый популярный материал на сегодняшний день, сочетающий в себе доступную цену и хорошие эксплуатационные характеристики. Панели из поликристаллов кремния легко устанавливаются, так что с их сборкой может справиться любой. Их характерная особенность – синий цвет поверхности, по которой их легко узнать;
• монокристаллы кремния более продуктивные, но их стоимость гораздо выше. Еще один недостаток – это их форма в виде многоугольника. Она не дает возможность подогнать отдельные монокристаллы впритык друг к другу, поэтому рабочая поверхность панели в результате оказывается не сплошной, а с множеством зазоров, что уменьшает полезную площадь;
• аморфный кремний наименее эффективный среди всех разновидностей кремния и самый дешевый из них. Его используют в тех случаях, когда не требуется большой мощности батареи, или же с целью экономии;
• теллурид кадмия наносится на стекло в виде пленки, толщина которой менее 0,5 мм. Сама пленка может быть непрозрачной или же частично пропускать свет, так что ее можно использовать и в качестве тонировки для оконного стекла;
• CIGS – полупроводник, фотоэлементы из которого тоже выпускаются в виде пленки, но его КПД выше, чем у таллурида кадмия.

Выбор материалов довольно большой, и чтобы подобрать подходящий, нужно разбираться в их эксплуатационных характеристиках. Менее продуктивные фотоэлементы стоят дешевле, но требуют большей площади панели, так что экономия здесь относительная. Разница в производительности довольно большая. Для примера, квадратный метр панели из монокристаллического кремния может давать до 125 Вт, а из аморфного кремния – 50 Вт.

На современном рынке наибольшим спросом пользуются монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы. Первые имеют КПД порядка 13%, срок их службы около 30 лет, но при этом их производительность сильно зависит от погодных условий. Максимальный КПД можно получить только в солнечный ясный день, но в пасмурную погоду он значительно снижается. Поликристаллические фотоэлементы менее эффективные – их максимальный КПД составляет 9%, срок их эксплуатации тоже немного меньше – до 20 лет, но при этом их производительность практически не зависит от погоды.

Устанавливаем солнечные батареи на балконе своими руками

Срок службы солнечных панелей и показатели износостойкости

Качественные солнечные панели, как правило, служат довольно долго, а значит, и стоят такие модули дороже аналогов. В среднем их срок службы солнечных батарей составляет около 30 лет. Но как показывает практика, качественные панели могут использоваться и дольше, а вот если изначально в панели были дефекты, то деградация начнется быстрее. На длительность службы панелей и их износостойкость влияют также правильность использования, тип и класс модуля, монтажная система, уровень технического обслуживания, условия эксплуатации устройства. Кроме того, существует прямая взаимосвязь между качеством панелей и ответственностью производителя, о чем речь пойдет ниже.