Акумулятор– обов'язкова частина електростанції, що займається перетворенням сонячної енергії на електричну. Основною функцією акумулятора є накопичення енергії та її подальша віддача.Справа в тому, що сонячна батарея може функціонувати лише при надходженні сонячного світла, тобто у світлий час доби.

Іншими словами, енергія не вироблятиметься у похмуру погоду та у темний час доби. Саме в цей час акумулятор віддаватиме енергію. Термін автономної роботи сонячної батареї визначається енергетичною ємністю акумулятора.

Крім ємності, ще одним суттєвим параметром даного елемента сонячної електростанції є найбільша кількість циклів повного заряду та повного розряду акумулятора, а також можлива тривалість його експлуатації.

З урахуванням деяких особливостей роботи сонячної електростанції до її акумуляторів висуваються такі вимоги:

1. Великий зарядний термін, тобто час, за який акумулятор повністю заряджається.
2. Значення саморозряду, що менше, тим краще. Саморозряд є втрати енергії, що допускаються самим акумулятором.
3. Здатність витримувати велику кількість циклів повного заряду та розряду.
4. Діапазон температур, за яких акумулятор може функціонувати без проблем. Чим вище цей показник, тим краще.
5. Обслуговування акумулятора. Чим менше заходів необхідно проводити під час обслуговування даного елемента сонячної електростанції, тим краще.

На сьогоднішній день випускаються спеціальні акумулятори, які призначені саме для сонячних батарей. Подібні акумулятори відповідають наведеним вище вимогам. На відміну від інших акумуляторів, вони відрізняються низьким показником саморозряду, а також низькою чутливістю до зарядок і розрядок, відповідно ефективність їх роботи, а також тривалість служби висока.

Види акумуляторів та їх характеристики

Стартерні акумулятори

Вибирати цей різновид варто тільки в тому випадку, якщо місце, де буде встановлений акумулятор, матиме хорошу вентиляцію. Подібний різновид акумуляторів, призначених для роботи у складі сонячної електростанції, відрізняється досить високим показником саморозряду. Їх використовують у тих випадках, коли сонячна батарея змушена функціонувати у тяжких умовах.

Акумулятори з намазними пластинами

Подібні пристрої можна назвати найкращим варіантом у випадках, коли здійснювати постійне обслуговування системи неможливо. Крім цього гелеві акумулятори незамінні у разі встановлення в погано вентильованому приміщенні. Однак такі накопичувачі електричної енергії не можна назвати бюджетним варіантом. До того ж тривалість експлуатації таких акумуляторів відносно невелика. Позитивними якостями подібних елементів можна назвати малі втрати електричної енергії, що значно продовжить роботу станції вночі та похмуру погоду.

AGM-акумулятори

Основою роботи даних накопичувачів електричної енергії є абсорбуючі скломати. Між скломатами розташовується електроліт у зв'язаному стані. Використовувати за призначенням акумулятор можна в будь-якому положенні. Вартість таких акумуляторів відносно невелика, а рівень заряду досить високий.

Термін тривалості експлуатації акумулятора становить близько п'яти років.Крім цього відмінними рисами акумулятора AGM-типу є: можливість переміщення в повністю зарядженому стані, здатність витримувати до восьми сотень циклів повного заряду і розряду, відносно невеликі розміри, швидка зарядка (близько семи з половиною годин).

Цей акумулятор працює в діапазоні температур від 15 до 25 градусів. Проте такі акумулятори погано переносять неповний заряд.

Гелеві акумулятори

Електроліт у цьому акумуляторі має консистенцію желе. Конструкція подібних акумуляторів відрізняється високою стійкістю до заряду та розряду. Вони не потребують численних заходів щодо їх обслуговування. Вартість такого елемента відносно невисока. Втрати енергії також істотні.

Заливні (OPzS) акумулятори

Електроліт у даних акумуляторах знаходиться у рідкому стані. Вони не потребують постійного обслуговування. Найчастіше необхідно контролювати рівень електроліту приблизно щорічно. Подібні пристрої, призначені для акумулювання електричної енергії, розроблені для розряджання невеликими струмами, а також можуть витримувати велику кількість циклів повної зарядки та розряджання.

Однак вартість подібних пристроїв досить висока, тому їх доцільно використовувати в потужних електростанціях, що займаються перетворенням сонячної енергії в електричну.

Критерії, що впливають на вибір

При виборі акумулятора для електричних станцій, що займаються перетворенням сонячної енергії, необхідно брати до уваги такі критерії:

1. Значення ємності акумулятора є одним з найважливіших параметрів пристрою.Справа в тому, що акумулятор повинен тримати енергію близько чотирьох діб. Цей параметр визначається з необхідного споживання енергії.
2. Тривалість заряджання та наступної розрядки.Виробники встановлюють номінальні значення ємності та швидкості зарядки та розрядки акумулятора, проте далеко не завжди ці значення відповідають реальним.
3. Габаритні розміри та вага акумулятора.При цьому варто відзначити, що акумулятори одного типу можуть мати різну вагу. Значення ємності, як правило, вище у того пристрою, який важить більше.
4. Умови експлуатації.Під умовами мається на увазі температура, за якої пристрій може працювати без порушень, періодичність проведення заходів з обслуговування акумуляторів та необхідність вентиляції приміщення.
5. Термін експлуатації та кількістю циклів повної зарядки та розрядки.При цьому варто пам'ятати, що чим менше глибина розрядки під час роботи акумулятора, тим більше циклів розрядки і заряджання він здатний витримати.

Вибираючи акумулятор для сонячних батарей та розраховуючи параметри даного пристрою, обов'язково потрібно пам'ятати, що при акумулюванні та в процесі перетворення пристрої втрачають частину електричної енергії. Як правило, ефективність сучасних моделей для сонячних електричних станцій складає вісімдесят п'ять відсотків.

Розрахунок та вибір акумулятора

Для початку необхідно розрахувати потужність очікуваного вироблення енергії. Розрахунки здійснюються на основі потужності випромінювання сонця, складених з урахуванням погоди в різні пори року.

Крім цього при отриманні результату необхідно в обов'язковому порядку врахувати кути нахилу сонячної панелі, причому неважливо - горизонтально або вертикально вона зорієнтована.

Кут нахилу дуже важливий, тому його потрібно вибирати правильно.

Якщо планується експлуатувати систему протягом усього року, то найкраще зорієнтувати панель під кут на п'ятнадцять градусів більше, ніж значення географічної широти розташування об'єкта, де знаходиться система.

Крім цього необхідно враховувати, що в процесі експлуатації на панелі сонячної батареї буде накопичуватися пил, льоду і сніг. Для московського регіону кут нахилу панелі становить сімдесят відсотків із орієнтацією на південну сторону. Якщо планується використовувати фотоелектричну батарею, її можна встановити на фасаді будинку або на даху, при цьому кут нахилу повинен бути зорієнтованим у східному або західному напрямку.

Після вибору кута нахилу панелі сонячної батареї необхідно здійснити розрахунок можливої ​​продуктивності сонячної електростанції, необхідної кількості сонячних модулів, необхідних для функціонування системи в певному режимі. Всі розрахунки здійснюються на прикладі найгіршого місяця, найчастіше цим місяцем є січень, і найкращого для сонячної електростанції – липень, а також для більшої частини року, періоду з останнього місяця зими, лютого, по останній місяць осені, листопад.

Саме в цей період сонце найактивніше. Стандартний показник інсоляції розраховується для площі один квадратний метр, при цьому номінальне значення потужності визначається при температурі в двадцять п'ять градусів стандартного потоку світла в один кіловат на один квадратний метр.

Приймаючи максимальне значення інсоляції (потужність випромінювання сонця, що падає на поверхню), розрахунок показує, що значення вироблюваної батареєю електричної енергії відноситься до значення показника інсоляції одного квадратного метра, так само, як і енергія, що виробляється, до значення потужності сонячного випромінювання на поверхні землі при ясній погоді яка припадає на один квадратний метр, тобто тисячі ватів.

Помножуючи значення місячної інсоляції на значення вироблюваної потужності сонячної батареї, поділене на максимальне значення інсоляції, можна точніше дізнатися можливе місячне вироблення енергії сонячних батарей.

Розрахунок вироблення сонячної панелі проводиться за допомогою перемноження значення місячної інсоляції, вироблення електричної енергії та співвідношення ККД сонячної батареї та номінального значення потужності батареї.

У свою чергу значення номінальної потужності пристрою розраховується за допомогою перемноження максимального значення потужності інсоляції та вироблення електричної енергії, одержуваної від сонячної електростанції, поділених на твір місячної інсоляції та ККД.

Огляд моделей

Випуском акумуляторів для сонячних електростанцій займаються такі компанії, як:

1. Німецька фірма Bosh, що займається випуском техніки побутового та промислового призначення.
2. Німецька фірма Sonnenschein, що займається розробкою та випуском техніки.
3. Англійська компанія YUASA (Велика Британія).
4. Американська фірма C&D Technoloqies.
5. Китайський виробник техніки Delta.
6. Китайська компанія Haza (Китай).
7. Тайванська фірма APS.

Всі представлені вище компанії, які встигли з найкращого боку зарекомендувати себе на ринку, займаються випуском акумуляторів для сонячних батарей. Продукція кожної компанії відрізняється своїми особливостями. Наприклад, акумулятори, що випускаються фірмою Haza, виготовлені з використанням технологій AGM і HZY.

Для автономних систем найкраще підходять акумулятори, виготовлені за допомогою технології Gel “глибокого розряду” або акумулятори технології OPzV. Таким характеристикам відповідають акумулятори, випущені фірмою Delta.

Огляд цін на різні види

Вартість акумуляторів для сонячних батарей залежить від показника ємності пристрою.

Розберемо вартість акумуляторів для батарей на прикладі акумуляторів гелів, що випускаються компанією Delta:

GX12-12

Є найдешевшою моделлю, що має ємність дванадцять ампер годинників.

Вартість 1900 рублів.

HRL12-100

Має ємність сто ампер годинників.

Вартість 13 200 рублів.

HRL12-890W (HRL12-200)

Є однією з найдорожчих моделей акумуляторів для сонячних батарей, ємність якого дорівнює двомстам ампер годинникам.

Вартість 29 430 рублів.

Сонячне світло, як альтернативне джерело енергії, активно використовують у всьому світі. І це не тільки незалежність від природних копалин, які не безмежні, а й значний внесок у екологію всієї планети.

Одним із способів отримання такої енергії є сонячні панелі чи батареї. По науковому ці системи називаються фотоелектричними панелями.

Так що це за системи і як вони працюють

Фотоелектричні системи енергопостачання (ФСЄ) працюють за принципом фізичного закону фотоефекту. Не вдаючись у подробиці його можна описати як перетворення сонячного світла на електричні мікророзряди.

Як відомо, сонце це необмежене джерело енергії, але лише незначна її частина сягає поверхні землі. Однак і цієї енергії цілком достатньо, враховуючи, що сучасні панелі можуть використовувати до 45% від її кількості.

Де вже застосовуються і для кого актуальні

Сонячні панелі на дахах приватних будинків

Сучасний світ вже давно використовує ФСЄ у промислових масштабах, особливо це актуально для країн, де сонячне світло активне більшу частину року. Сьогодні ж, завдяки зниженню цін на це обладнання та зростанню вартості електрики, їх частину використовують приватні будинки та дачі як основне або додаткове джерело енергії.

А що ж із квартирами? Тут все складніше, по-перше, немає достатньої вільної площі для установки панелей. По-друге це складно узгодити з різними наглядовими органами.

Загалом, таке завдання можна вирішити, але обійдеться встановлення обладнання у багатоквартирному будинку значно дорожче, ніж у приватному будинку.

Як вибрати сонячну батарею

Перш ніж встановити таку систему в будинку, потрібно визначиться з виглядом самих панелей і комплекту обладнання в цілому. І тут є кілька дуже важливих моментів, які потрібно знати і від яких залежить ефективність установки.

Визначаємось із системою

Як виглядає комплект обладнання та як він працює

У комплект сонячних батарей сходять панелі, акумулятор, контролер і інвертор. У деяких випадках система може бути іншою, залежно від її призначення, давайте розглянемо їх докладніше.

1. Автономні системи. Призначена для забезпечення електроенергією об'єкта, який не підключений до стаціонарної мережі. Електропостачання вдень походить від панелей, залишок накопичується в акумуляторних батареях. Цей заряд витрачається у вечірній та нічний час, а також коли сонячного світла мало.
2. Відкриті системи. Їх ще називають безакумуляторними, що значно знижує ціну. Такий варіант передбачає забезпечення об'єкта електроенергією лише під час денної сонячної активності. Решту часу споживання виробляється з мережі через інвертор. Він вибирає джерело споживання залежно від поточного навантаження. У багатьох країнах електрика вночі дешевша, тому такий варіант економічно виправданий.
3. Комбіновані системи. Цей варіант передбачає наявність повного комплекту, включаючи АКБ. У пікові навантаження, якщо не вистачає запасу акумуляторів, інвертор бере потужність з мережі. Такий варіант актуальний для будинків, де виникає періодична необхідність у великій кількості електрики, а також якщо немає необхідної кількості резервних батарей.
4. Реверсні системи. Промисловий варіант, а також у деяких країнах приватним домоволодінням дозволено їх встановлювати для продажу електрики. Такі установки відрізняються великою кількістю батарей, завдання яких виробити максимум електрики та відправити його до мережі через реверсний лічильник. Кіловати, відправлені таким чином оплачуються енергокомпаніями за так званим "зеленим тарифом". Цей як економічний крок, що дає можливість знизити енергозалежність, так і політичний, показати світові, що країна робить свій внесок в екологію.

Види сонячних панелей

Види панелей

Від цього елемента залежить ефективність роботи всієї системи, тому до їх вибору варто поставитися серйозно. Їх лише три види, але масове застосування отримали лише два, про них докладніше.

Монокристалічні

Кожен фотоелемент складається з одного кремнієвого кристала. Вони найефективніші за рахунок одностороннього напряму цих кристалів, ККД становить 20% - 24%, але й коштують трохи дорожче. На вигляд їх легко визначити, панелі мають насичений синій колір і округлені краї.

Ціна панелі 250 Вт - 170-200 доларів.

Полікристалічні

Тут дрібні кремнієві кристали об'їдені у фотоелементи, що дозволяє зробити однотонну поверхню. Це негативно позначається на ККД панелі, її ефективність приблизно на 18% менше монокристальних. Однак, виробництво таких батарей менш складне, а значить вони дешевші.

Ціна панелі 250 Вт - 150 доларів.

Амфорні

Є шаром напівпровідника (кремневодню), напиленим на гнучку підкладку. За рахунок власної гнучкості можуть монтуватися на криволінійні поверхні. Невисокий ККД, у середньому 10,4%. Однак, такі панелі мають більш високе поглинання, що робить їх ефективнішими в похмуру погоду.

Ціна панелі 150 Вт - 250 доларів.

Порівняльна таблиця рівня ККД

Співвідношення продуктивності різних типів панелей різних виробників

Ефективність роботи сонячної електростанції за місяцями

По суті, вибирати панелі варто виходячи з двох параметрів: фінансових можливостей та доступної вільної площі. Якщо ви хочете трохи заощадити, але маєте великі площі для встановлення, можете взяти полікристалічні. Якщо ж місце обмежене, але потрібно вичавити максимум, беріть монокристалічні.

Старіння панелей

Ще один важливий момент, який слід знати, це коефіцієнт старіння. З кожним роком продуктивність блоків трохи знижується. Монокремний старіє за 25 років приблизно на 17 - 20%, то для монокристалічних елементів цей показник може бути 30%.

Що таке концентраційне сонячне проміння і як вони впливають на продуктивність

Як можна судити з фотоілюстрації, чим більше затінена панель, тим менше її продуктивність.

Відео огляд панелей

Інвертор, що потрібно знати про нього

Підключення інвектора до мережі

Без цього елемента система сонячних батарей просто не зможе працювати. Він виконує функцію перетворювача постійного струму від панелей змінний з напругою 220 вольт. Їх потужність може бути від 100 до 8000 Вт. Але, не все так просто, існує 3 види інвекторів:

• автономні;
• мережеві;
• багатофункціональні.

Автономнийінвертор (позначення off grid). Цей прилад встановлений усередині системи, виконуючи всі функції, але не має технічної можливості підключення до зовнішньої мережі. Не може перенаправляти електрику в акумулятори

Мережевий(або синхронний із позначенням on grid) може функціонувати із підключенням до зовнішньої енергомережі. Він може регулювати потоки енергії, залежно від необхідної потужності. При нестачі електрики від батарей братиме необхідне з мережі. При надлишку надсилати надлишки в акумуляторні батареї. Надлишки електрики можуть бути перенаправлені у зовнішню мережу (якщо не підключені АКП або вони повністю заряджені).

Багатофункціональнийінвертор. Універсальний варіант, що працює як обидва попередні типи пристроїв. Також він має велику кількість додаткових налаштувань, тому найдорожчий. Найкращий варіант для домашніх електростанцій.

Небагато практичних розрахунків ціни системи

Установка сонячних батарей потужністю до 1 кВт/год = 90 000 руб (без акумуляторної системи, 8 монокристалів і автономний інвертор). Побутові потреби, плюс тепла підлога.

Вважаємо рентабельність. Допустимо, місяць витрачаємо:

• теоретичне вироблення 20 кВт на добу, 600 кВт на місяць
• 90000: 600 = 150 руб. за 1 кВт
• Ціна 1 кВт звичайній електромережі = 5.4 руб. за 1 кВт
• 150 (сон.бат.): 5,4 (звичайна мережа) = 28

Таким чином ми вирахували що сонячна електрика у 28 разів дорожча за звичайну мережу, цифра лякає, але не все так погано. Тепер розрахуємо окупність:

Ціна на рік, при витраті 600 кВт = 38000 руб.

Вклали 90 000 руб, ділимо на річну витрату, теоретична окупністьнастати через 2.3 роки. Проте, середньорічний світловий день для Московської області становить 34%, це означає, що наші батареї працюватимуть лише третину часу, відповідно їх термін окупності. збільшитьсярівно в 3 рази, тобто до 6,9 року.

Сонячна батарея – автономне джерело електроенергії, що дозволяє стати незалежним від побутової електромережі. Застосування цієї сучасної технології обіцяє значну економію коштів. Але чи так просто і як вибрати сонячну батарею для будинку, а точніше його автономного електропостачання. Нижче ми намагатимемося розібрати основні критерії вибору системи.

Із чого складається комплект?

Для перетворення сонячного тепла на живлення для електроприладів необхідно змонтувати комплекс, який складається з такого обладнання:

• панель, сама сонячна батарея, що збирає промені;
• контролер заряду АКБ – від цього компонента залежить ефективність використання акумуляторів;
• акумуляторні батареї – накопичують електричний заряд, залежить від тривалість автономного режиму;
• інвертор - перетворює постійну напругу на змінну, яка подається до побутових приладів.

Щоб автономна система електропостачання максимально довго та ефективно працювала, необхідно вибрати комплектуючі, які за технічними можливостями відповідали один одному та потужності споживаної енергії.

Щоб правильно вибрати сонячну панель, необхідно врахувати багато факторів. Для початку слід визначитися з типом батареї, а вони бувають:

1. Монокристалічні – найбільш ефективні в регіонах, де сонячна активність вища.
2. Полікристалічні – рекомендується їх використовувати там, де активність Сонця не надто висока.
3. Гнучкі – панель виготовляється з аморфного кремнію і призначається для закріплення на похилих, нерівних поверхнях, наприклад, дахах будинків. Такий тип виконання чудовий варіант для регіонів, де сонячні дні велика рідкість. Цей різновид найдешевший і його рекомендується використовувати для дачі.
4. Сонячна батарея з мікроморфного кремнію – універсальний різновид, який однаково ефективно працює в похмуру та ясну погоду, не вимогливий до кута нахилу. Ця остання розробка відповідно і вартість її вища, ніж попередніх різновидів.

Панель для ефективної роботи повинна мати оптимальний кут нахилу, щоб уловлювати сонячну енергію. Вважається, що оптимальним показником є ​​кут на 15º більше географічної широти. Але це розрахувати не кожен може, тому вибір оптимального положення здійснюється вручну шляхом спостереження за зарядкою акумуляторів.

Вибір сонячної батареї за потужністю необхідно здійснювати, виходячи з потреб альтернативного електричного живлення. Умовно це поняття можна поділити на 4 режими:

1. Аварійне електропостачання – необхідно обраховувати сукупну потужність приладів, які потрібні, якщо електропостачання відключать. Найчастіше це 4-5 кВт/год. Зазвичай такий режим робиться для опалення та .
2. Базове електропостачання – це практично повне заміщення електричної сонячної енергії. Для того, щоб правильно вибрати характеристики, потрібно розрахувати добове споживання. Необхідно врахувати також середньомісячні показники.
3. Помірний режим чи комфортний. Коли на альтернативне джерело електроенергії сідає лише частина приладів. Найчастіше це телевізор, чайник, витяжка. Рідше НВЧ-печі, електричні панелі, духові шафи або холодильники.
4. Режим повної заміни електроенергії. Тут крім розрахунків, головне, підібрати обладнання, яке встигатиме акумулювати необхідну кількість енергії.

Власне вибір сонячної батареї зводиться до визначення необхідної її площі за певних потреб у постачанні електроенергією. Іншими словами, це здатність заряджати акумулятори. Сонячна батарея, її потужність безпосередньо залежить від площі поверхні, наприклад:

• Батарея розміром 290×350×25 має потужність – 20Вт;
• 475×513×25 – 30Вт;
• 470×676×25 – 40Вт;
• 1650×991×35 – 280Вт.

Існує велика кількість розмірів сонячних батарей, що спрощує їх вибір. Це також визначає велику різноманітність пристроїв потужності.

На відео нижче надано технологію розрахунку потужності системи. Рекомендуємо переглянути ролик, т.к. він допоможе визначитися з вибором:

Розраховуємо потужність системи

Увага!Слід врахувати, що вибрати сонячну панель мало, потрібно підібрати відповідні потребам енергопостачання акумулятори. Саме вони забезпечують автономність, тому заряду їх має вистачати на ніч та на час негоди, коли ефективність панелей сильно знижується. З кількох АКБ збираються спеціальні блоки.

Як вибрати контролер

Важливо вибрати відповідний контролер системи автономного енергопостачання. Він забезпечує ефективну роботу акумуляторів, що продовжує їх термін експлуатації. Неправильний вибір тягне за собою швидкий вихід з ладу АКБ, що призводить до необхідності їх заміни.

Існує 2 види контролерів:

• МРРТ - дозволяє на 100% ефективно використовувати енергоємність зарядних пристроїв;
• ШИМ – освоює енергію, що акумулюється, тільки на 80%.

Різниця в ефективності освоєння заряду створює і різницю у вартості. Контролер МРРТ у 2-3 рази дорожчий, ніж ШІМ. Але більша вартість компенсується, якщо порахувати середньорічні показники роботи системи. Використання ШІМ контролера змусить додати більше батарей.

Дуже важливо враховувати потужність. Вона має перевищувати максимальні показники блоку АКБ. ШИМ контролери повинні відповідати у цій частині показникам зарядних пристроїв. Це зумовить менші енерговтрати у процесі перетворення напруги.

Думка фахівця щодо того, як вибрати контролер, надана на відео:

Вибираємо контролер

Ось і все, що хотілося розповісти вам про те, як вибрати сонячну батарею для будинку за потужністю та типом виконання. Сподіваємося, що дана інформація допомогла вам відповісти на запитання.

Корисне

Сонячні батареї рідко розглядаються як єдине джерело електроенергії, проте доцільність у їх установці є. Так, у безхмарну погоду правильно розрахована автономна система зможе забезпечувати електроенергією підключені до неї електроприлади практично цілодобово. Втім, грамотно скомплектовані сонячні панелі, акумулятори та допоміжні пристрої навіть у похмурий зимовий день дозволять значно знизити витрати на оплату електроенергії за лічильником.

BOB691774 Користувач FORUMHOUSE

Використовую сонячні панелі із елементів вже 2-й рік. Був вимушений, бо в кооперативі, де мій гараж дуже надовго відключили світло. Зібрав 2 шт. по 60 Ватт, контролер купив та інвертер на 1500 Вт. Повна незалежність просто окрилює. І світло є, і робота ручним інструментом приносить задоволення.

Правильна організація автономних систем електропостачання на основі сонячних батарей це ціла наука, але, спираючись на досвід користувачів нашого порталу, ми можемо розглянути загальні принципи їх створення.

Що таке сонячна батарея

Сонячна батарея (СБ) є кілька фотоелектричних модулів, об'єднаних в один пристрій за допомогою електричних провідників.

І якщо батарея складається з модулів (які ще називають панелями), кожен модуль сформований з кількох сонячних елементів (які називають осередками). Сонячна комірка є ключовим елементом, який знаходиться в основі батарей та цілих геліоустановок.

На фото представлені сонячні осередки різних форматів.

А ось фотоелектрична панель у зборі.

На практиці фотоелектричні елементи використовуються в комплекті з додатковим обладнанням, яке служить для перетворення струму, для акумуляції і подальшого розподілу між споживачами. У комплект домашньої сонячної електростанції входять такі пристрої:

1. Фотоелектричні панелі – основний елемент системи, що генерує електрику у разі потрапляння на неї сонячного світла.
2. Акумуляторна батарея – накопичувач електроенергії, що дозволяє забезпечувати споживачів альтернативною електрикою навіть у ті години, коли СБ його не виробляють (наприклад, уночі).
3. Контролер – пристрій, що відповідає за своєчасне підзаряджання акумуляторних батарей, що одночасно захищає акумулятори від перезарядки та глибокого розряду.
4. Інвертор – перетворювач електричної енергії, що дозволяє отримувати на виході змінний струм із необхідною частотою та напругою.

Схематично система електропостачання, що працює від сонячних батарей, виглядає так.

Схема досить проста, але для того, щоб вона ефективно працювала, необхідно правильно розрахувати робочі параметри всіх пристроїв, що задіяні в ній.

Розрахунок фотоелектричних панелей

Перше, що необхідно знати, збираючись розраховувати конструкцію фотоелектричних перетворювачів (панелей ФЕП), це кількість електроенергії, яка споживатиме обладнання, підключене до сонячних батарей. Підсумувавши номінальну потужність майбутніх споживачів сонячної енергії, яка вимірюється у Ваттах (Вт або кВт), можна вивести середньомісячну норму споживання електроенергії – Вт*год (кВт*год). А потрібна потужність сонячної батареї (Вт) визначатиметься, виходячи з отриманого значення.

Обчислюючи сумарну споживану потужність, слід враховувати як номінал електроприладів, а й середньодобовий час роботи кожного устройства.

Наприклад розглянемо список електрообладнання, яке може забезпечувати енергією маленька сонячна електростанція потужністю 250 Вт.

Таблиця взята із сайту одного з виробників сонячних панелей.

Наявною є невідповідність між добовим споживанням електроенергії – 950 Вт*год (0,95 кВт*год) та значенням потужності сонячної батареї – 250 Вт, яка при безперервній роботі повинна генерувати на добу 6 кВт*год електроенергії (що набагато більше зазначених потреб). Але якщо ми говоримо саме про сонячні панелі, то слід пам'ятати, що свою паспортну потужність ці пристрої здатні розвивати тільки в світлий час доби (приблизно з 9-ї до 16-ї години), та й то в ясний день. У похмуру погоду виробництво електроенергії також помітно падає. А вранці та ввечері обсяг електроенергії, що виробляється батареєю, не перевищує 20–30% від середньодобових показників. До того ж номінальна потужність може бути отримана з кожного осередку тільки за наявності оптимальних для цього умов.

tran13 Користувач FORUMHOUSE

Чому номінал батареї 60 Вт, а вона видає 30? Значення 60 Вт виробники осередків фіксують при інсоляції 1000Вт/м² та температурі батареї – 25 градусів. Таких умов на землі, а тим більше в середній смузі Росії немає.

Все це враховується, коли у конструкцію сонячних панелей закладається певний запас потужності.

Тепер поговоримо про те, звідки взявся показник потужності – 250 квт. Зазначений параметр враховує всі поправки на нерівномірність сонячного випромінювання і є усередненими даними, заснованими на практичних експериментах. А саме: вимірювання потужності за різних умов експлуатації батарей та обчислення її середньодобового значення.

Leo2 Користувач FORUMHOUSE

Коли дізнаєтеся про обсяг споживання, вибирайте фотоелектричні елементи, виходячи з необхідної потужності модулів: кожні 100Вт модулів виробляють 400-500 Вт * год на добу.

Для більш точного визначення потреб в електриці необхідно враховувати не тільки потужність електроприладів, але й додаткові втрати електроенергії: природні втрати на опір провідників, а також втрати перетворення енергії в контролері та інверторі, які залежать від ККД цих пристроїв.

При здійсненні подальших розрахунків орієнтуватимемося на дані вже знайомої нам таблиці. Отже, припустимо, що сумарна потужність споживання дорівнює приблизно 1 кВт * год на добу (0,95 кВт * год). Як ми вже знаємо, нам знадобиться сонячна батарея, яка має номінальну потужність – не менше 250 Вт.

Припустимо, що для складання робочих модулів ви плануєте використовувати фотоелектричні осередки з номінальною потужністю – 1,75 Вт (потужність кожного осередку визначається добутком сили струму та напруги, які генерує сонячний елемент). Потужність 144-х осередків, об'єднаних у чотири стандартні модулі (по 36 осередків у кожному), дорівнюватиме 252 Вт. У середньому з такої батареї ми отримаємо 1 - 1,26 кВт * год електроенергії на добу, або 30 - 38 кВт * год на місяць. Але це в погожі літні дні, взимку навіть ці значення можна набути далеко не завжди. При цьому в північних широтах результат може бути дещо нижчим, а в південних – вищим.

Baracud Користувач FORUMHOUSE

Є сонячні батареї – 3,45 квт. Працюють паралельно із мережею, тому ККД – максимально можливий:

• червень 467кВт * год.
• липень 480 кВт*год.
• серпень 497 кВт*год.
• вересень 329 кВт*год.
• жовтень 305 кВт*год.
• листопад 320 кВт*год.
• грудень 216 кВт * год.
• січень 2014 наразі 126 кВт*год.

Ці дані трохи вищі за середні значення, тому що сонця було більше звичайного. Якщо циклон затяжний буде, то вироблення взимку може не перевищити 100-150 кВт * год.

Представлені значення – це кіловати, які можна отримати безпосередньо із сонячних батарей. Скільки енергії дійде до кінцевих споживачів – це залежить від характеристик додаткового обладнання, вбудованого в систему електропостачання. Про них ми поговоримо пізніше.

Як бачимо, кількість сонячних елементів, необхідні генерування заданої потужності, можна розрахувати лише приблизно. Для більш точних розрахунків рекомендується використовувати спеціальні , які допоможуть визначити необхідну потужність батареї в залежності від багатьох параметрів (у тому числі і від географічного положення вашої ділянки).

Яким би не вийшло кінцеве значення потужності, що рекомендується, завжди необхідно мати її деякий запас. Адже згодом електротехнічні характеристики сонячної батареї знижуються (батарея старіє). За 25 років експлуатації середньостатистична втрата потужності сонячних панелей складає 20%.

Якщо з першого разу зробити правильний розрахунок фотоелектричних панелей не вдалося (а непрофесіонали часто стикаються з подібною проблемою), це не біда. Потужність, що бракує, завжди можна буде заповнити, встановивши кілька додаткових фотоелементів.

Напруга та сила струму на виході з панелей повинні відповідати параметрам контролера, який буде підключений до них. Це потрібно передбачити на стадії розрахунку сонячної електростанції.

Різновиди фотоелектричних елементів

За допомогою цієї глави постараємося розвіяти помилки, що стосуються переваг та недоліків найпоширеніших фотоелектричних елементів. Це спростить вам вибір відповідних пристроїв. Широкого поширення сьогодні набули монокристалічні та полікристалічні кремнієві модулі для сонячних батарей.

Такий вигляд має стандартний сонячний елемент (комірка) монокристалічного модуля, який можна безпомилково відрізнити по скошених кутах.

Нижче представлено фото полікристалічного осередку.

Який модуль кращий? Користувачі FORUMHOUSE активно. Хтось вважає, що полікристалічні модулі працюють більш ефективно за похмурої погоди, при цьому монокристалічні панелі демонструють чудові показники в сонячні дні.

Gaara Користувач FORUMHOUSE

У мене моно-175 Вт дають на сонці під 230 Вт. Але я відмовляюся від них і переходжу на полікристали. Бо коли небо чисте, електрики хоч залийся з будь-якого кристала, а от коли похмуро – мої взагалі не працюють.

При цьому завжди знайдуться опоненти, які після проведення практичних вимірів повністю заперечують подане твердження.

Воцзяо Користувач FORUMHOUSE

У мене виходить все навпаки: полікристали дуже чутливі до затемнення. Варто маленькій хмаринці пройти по сонцю, як це відразу відбивається на кількості струму, що виробляється. Напруга, до речі, практично не змінюється. Монокристалічна ж панель поводиться більш стабільно. При хорошому освітленні обидві панелі поводяться дуже добре: заявлена ​​потужність обох панелей - 50Вт, обидві ці 50Вт видають. Звідси ми бачимо, як випаровується міф про те, що монопанелі дають більше потужності при хорошому освітленні.

Друге твердження стосується терміну служби фотоелектричних елементів: полікристали старіють швидше за монокристалічні елементи. Розглянемо дані офіційної статистики: стандартний термін служби монокристалічних панелей становить 30 років (деякі виробники стверджують, такі модулі можуть працювати до 50 років). При цьому період ефективної експлуатації полікристалічних панелей не перевищує 20 років.

Справді, потужність сонячних батарей (навіть із дуже високою якістю) з кожним роком експлуатації зменшується на певні частки відсотка (0,67% – 0,71%). При цьому перший рік експлуатації їх потужність може знизитися відразу на 2% і 3% (у монокристалічних і полікристалічних панелей - відповідно). Як бачимо, різниця є, але вона незначна. А якщо врахувати, що представлені показники багато в чому залежать від якості фотоелектричних модулів, то різницю можна не брати до уваги. Тим більше відомі випадки, коли дешеві монокристалічні панелі, виготовлені недбайливими виробниками, втрачали до 20% своєї потужності в перший рік експлуатації. Висновок: чим надійніший виробник фотоелектричних модулів, тим довговічніша його продукція.

Багато користувачів нашого порталу стверджують, що монокристалічні модулі завжди дорожчі за полікристалічні. У більшості виробників різниця в ціні (у перерахунку на один ват потужності, що генерується) насправді відчутна, що робить покупку полікристалічних елементів більш привабливою. Посперечатися з цим не можна, але не посперечаєшся і з тим, що ККД монокристалічних панелей вище, ніж у полікристалів. Отже, при однаковій потужності робочих модулів полікристалічні батареї матимуть велику площу. Іншими словами, виграючи в ціні, покупець полікристалічних елементів може програти в площі, що при нестачі вільного простору під установку СБ може позбавити його такої очевидної на перший погляд вигоди.

Captain Deadly Користувач FORUMHOUSE

У поширених монокристалів ККД у середньому дорівнює 17%-18%, у полі – близько 15%. Різниця - 2% -3%. Однак за площею ця різниця становить – 12%-17%. З аморфними панелями різниця ще наочніша: при їх ККД – 8-10% монокристалічна панель може бути за площею вдвічі меншою за аморфну.

Аморфні панелі - це ще один різновид фотоелектричних елементів, які поки не встигли стати досить затребуваними, незважаючи на свої очевидні переваги: ​​низький коефіцієнт втрати потужності при підвищенні температури, здатність генерувати електроенергію навіть при дуже слабкому освітленні, відносна дешевизна одного кВт енергії, що виробляється, і так далі . А одна з причин низької популярності криється в їхньому дуже обмеженому ККД. Аморфні модулі називають ще гнучкими модулями. Гнучка структура значно полегшує їх встановлення, демонтаж та зберігання.

Jabber Користувач FORUMHOUSE

Вибираючи робочі елементи для будівництва сонячних батарей, спочатку слід орієнтуватися на репутацію їх виробника. Адже саме від якості залежить їх реальні робочі характеристики. Також не можна забувати про умови, за яких буде проводитися монтаж сонячних модулів: якщо площа, відведена під установку сонячних батарей, у вас обмежена, то доцільно використовувати монокристали. Якщо недоліку у вільному просторі немає, зверніть увагу на полікристалічні або аморфні панелі. Останні можуть виявитися навіть практичнішими за панелі кристалічні.

Ще одна перевага аморфних панелей перед кристалічними панелями полягає в тому, що їх елементи можна встановлювати безпосередньо у віконні отвори (на місці звичайних стекол) або навіть використовувати їх для обробки фасадів.

Купуючи готові панелі від виробників, можна спростити собі завдання з будівництва сонячних батарей. Для тих, хто воліє все створювати своїми руками, процес виготовлення сонячних модулів буде описаний у продовженні цієї статті. Також найближчим часом ми плануємо розповісти про те, за якими критеріями слід вибирати акумулятори, контролери та інвертори – пристрої, без яких жодна сонячна батарея не зможе повноцінно функціонувати. Слідкуйте за оновленнями нашої статейної стрічки.

На фото зображено 2 панелі: саморобна монокристалічна на 180Вт (ліворуч) та полікристалічна від виробника на 100 Вт (праворуч).

Ви зможете дізнатись у відповідній темі, відкритій для обговорення на нашому порталі. У розділі, присвяченому , можна дізнатися багато цікавого про альтернативну енергетику та про сонячні батареї, зокрема. А невеликий відеосюжет розповість про основні елементи стандартної сонячної електростанції та особливості установки сонячних панелей.

Інструкція

Врахуйте, що при виборі сонячної системи, яка підійшла б для вашого будинку, існує кілька визначальних факторів. По-перше, це кліматичні властивості місцевості, в якій розташоване житло. Від цього залежить тривалість сонячного сяйва над вашим та батареєю, а, відповідно, і час накопичення енергії. Визначте, наскільки потрібна місцевість для розташування сонячних батарей по освітленості.

Враховуйте при виборі сонячної батареї також кількість тепла, яку ви бажаєте отримати в результаті. Оптимальний варіант - батарея, здатна покрити від сорока до вісімдесяти потреб у теплі. Системи, що мають меншу ефективність, можуть коштувати дуже дорого. При цьому також необхідно враховувати можливість проектування та розрахунок системи. Це гарантує вам надійність отриманої системи та можливість протистояння форс-мажорним обставинам (від джерела електроенергії, негода). Довірте ці розрахунки фахівцям.

Звертайте увагу на виробника сонячної батареї та на матеріал, з якого виготовлений фотоелектронний елемент модулів. Це може бути полікристалічний або монокристалічний кремній. Від цього залежить ціна, ККД та тривалість батареї. Монокристалічний кремній - матеріал, стійкий до різних агресивних впливів, ККД батарей, виготовлених з нього, може збільшуватися до 20%. У продажу також з'явилися мультикристалічні батареї, виготовлені з полікристалів, але названі так, щоб ввести покупця в оману. Приклад використання полікристалічних елементів - це садові, які куди менші за другий сезон використання.

Враховуйте також, що товщина фотоелектричних елементів забезпечить емісію електронів довічно, а ось товщина фольги тільки забезпечує дешевизну, чого прагнуть китайські виробники. Зверніть увагу на структуру поверхні скла, якщо воно текстуроване, то потужність вхідного опромінення буде збільшена на 15%, а завдяки цьому підвищиться і ККД сонячної батареї, особливо в похмуру пору року.

Існує безліч видів сонячних батарей, що різняться за потужністю та вартістю, тому людині, яка вирішила придбати її, часом нелегко визначитися і вибрати найбільш підходящу.

Сонячні батареї для різних видів техніки

Щоб не помилитися у виборі сонячної батареї, необхідно чітко знати: які необхідні характеристики сонячної батареї, до яких приладів ви плануєте підключати її. Адже одна річ – зарядити мобільний телефон та зовсім інша – забезпечити роботу повнорозмірної побутової техніки.

Сонячна батарея досить дорогий пристрій, тому навряд чи варто купувати модель, набагато потужнішу, ніж потрібно. Це буде марною витратою грошей. Наприклад, якщо вам потрібно заряджати мобільні телефони, смартфони, електронні книги, та аналогічні малопотужні види побутової техніки, вас цілком влаштує модель з невисокою вихідною напругою (близько 9 вольт). Різновидів таких моделей – безліч. Як правило, вони мають у комплекті вбудований акумулятор для підзарядки будь-якої техніки у вечірній час чи похмуру погоду. На вигляд вони можуть нагадувати звичайний стільниковий телефон. Також передбачений більш практичний варіант сонячних батарей, наприклад у вигляді декоративних елементів, що прикрашають сумку.

Така сумка дуже зручна для використання у ясну погоду.

Для заряджання ноутбуків потрібні вже потужніші батареї. Більшість сучасних ноутбуків споживають напругу живлення від 12 до 19 Вольт. Тому якщо ви хочете придбати сонячну батарею, придатну для такого виду техніки, зверніть увагу на її характеристики. Вихідна напруга батареї повинна бути не меншою за напругу живлення ноутбука. Перевірте також, чи можна регулювати напругу батареї у бік її зменшення (щоб вона була придатна для заряджання мобільних телефонів та іншої дрібної мобільної техніки).

Найбільш потужні моделі сонячних батарей призначені для живлення повнорозмірної побутової техніки, що потребує напруги 220 Вольт. Відповідно, вони і коштують дорожче за інші типи батарей. Такі пристрої використовуються, головним чином, за межами квартири чи будинку, наприклад, під час туристичних походів, поїздок, роботи на дачній ділянці, де не проведено електрику тощо.

Важливою є не тільки величина вихідної напруги сонячної батареї. Перш за все, виберіть пристрій, який має найбільш оптимальну вагу та розміри. Зверніть увагу на те, чи забезпечена батарея вбудованим акумулятором і яка його ємність. Адже якщо він відсутній, ви зможете використовувати батарею тільки у світлий час доби та в сонячну погоду. Спробуйте також вибрати батарею, яка має індикатор рівня зарядки акумулятора.

У деяких моделях сонячних батарей передбачена можливість заряджання акумулятора не тільки за допомогою сонячного світла, а й від звичайної побутової мережі, а також від електричної системи автомобіля. Якщо ви хочете мати можливість заряджання акумулятора в будь-яких , виберіть модель, забезпечену не лише мережним адаптером, але й штекером, за допомогою якого можна підключити акумулятор до гнізда автомобільного прикурювача.

Що стосується зовнішнього вигляду сонячних батарей, то, як вже було згадано, існує безліч їх різновидів. Є навіть сонячні батареї у вигляді гнучких плівок, які під час перевезення можна згорнути в трубку. Є й досить солідні за розміром стаціонарні моделі, які розміщуються або на дачних ділянках або на дахах приватних будинків. Оскільки вони найдорожчі, до їхнього вибору необхідно підійти особливо відповідально.

На російському ринку представлені сонячні батареї різних виробників, у тому числі російські і китайські. Оскільки китайські батареї мають найнижчу ціну, багато споживачів зупиняють свій вибір саме на них. Однак невисока вартість в більшості випадків полягає в тому, що в китайських сонячних батареях використовується тонкоплівковий кремній. А такі батареї мають низку істотних недоліків. Насамперед вони найменш ефективні, порівняно з монокристалічні або полікристалічні. Крім того, такі батареї можуть швидко вийти з ладу.

На більшість батарей, виготовлених із тонкошарового кремнію, погано впливають значні перепади температур, особливо зимові холоди, а в Росії суворі зими – звичайне явище.

Тому якщо ви вибираєте стаціонарну батарею, з розрахунком на те, що вона прослужить довгі роки і окупить себе, вам бажано придбати продукцію відомих брендів, де використані монокристалічні або полікристалічні крем'яні пластини. Вони коштують істотно дорожче за тонкоплівкові кремнієві батареї, але набагато ефективніше і надійніше. Це якраз той випадок, коли початкова економія може згодом обернутися чималими збитками. Звичайно, перед покупкою постарайтеся зібрати якнайбільше інформації про виробників.

Зростання тарифів на електроенергію змушує задуматися про необхідність альтернативних джерел, які могли б повністю або частково компенсувати витрати. Одним із таких джерел є сонячна енергія, яку за допомогою нехитрих технічних пристроїв, легко можна перетворити на електричну. На Заході, де населення навчилося рахувати гроші вже давно, сонячні батареї можна побачити всюди, навіть у країнах, які південними аж ніяк не назвеш.

Специфіка експлуатації сонячних батарей

Не варто думати, що в Росії немає сенсу використати сонячні батареї для електропостачання будинку. Це не так. Відомо, що сонячні промені перпендикулярно спрямовані на поверхню фоточутливого елемента при 100% ККД здатні генерувати електричний струм до 1 кВт на 1 квадратний метр. Звичайно, на російській території середньомісячна сонячна величина різна. Для північних районів у зимовий час вона становить 17 кВт, для Москви – 20 кВт, для найпівденніших районів – 60 кВт, але у літню пору ці величини вже значно більше: 66, 160 і 185 кВт, відповідно. Виходить, що з урахуванням похмурих днів та відмінного від 100% ККД, навіть для Москви цілком реально отримувати в середньому 90 кВт на місяць або близько 3 кВт протягом одного дня, використовуючи сонячну батарею площею близько 2 квадратних метрів.

З урахуванням того, що площу батареї можна збільшити, збільшиться кількість безкоштовної електричної енергії. Однак як фоточутливий елемент використовуються монокристали кремнію, а це досить дорогий матеріал. Якщо купити сонячну батарею потужністю 100 Вт, що має на виході 12 В, доведеться заплатити близько 200 $, наполовину менше обійдеться батарея потужністю 40 Вт. Такі готові батареї, забезпечені роз'ємами, можна встановити на дачі або в заміському будинку, але щоб перетворити їх на справжню сонячну електростанцію, будуть потрібні ще додаткові витрати: на буферний акумулятор і інвертор, що підвищує. Зрозуміло, що вартість такої установки буде досить високою, тому щоб знизити витрати, варто пошукати можливість придбати сонячні батареї за нижчою вартістю.

Як купувати сонячні батареї у магазині

Якщо ви вирішили звернутись до магазину, обирайте сонячні батареї відомих світових виробників. Не варто поспішати, поговоривши з продавцями, поверніться додому та перегляньте інформацію про виробника в інтернеті. Чим більше виробництво, чим більше його імпорт у країни Європи та США, тим більша ймовірність того, що якість батарей буде досить високою. Додатковим плюсом буде великий досвід виробництва та продажу цього високотехнологічного обладнання, підтвердженого міжнародними сертифікатами якості та безпеки. У цьому випадку, ви можете розраховувати на гарантію виробника, що забезпечує бездоганну роботу батарей та збереження високого ККД протягом 10 років. Цікаво, що деякі європейські марки навіть страхують ризики купівлі на випадок, якщо компанія-виробник перестане існувати.

Майте на увазі, що якість сонячних панелей має конкретне позначення, так батареї зібрані тільки з монокристалічних елементів, що не мають відколів, тріщин і подряпин, матимуть клас Grade A, а ті, в яких деякі елементи мають дефекти, позначаються Grade B або Grade C Природно, і ціна у таких батарей буде нижчою. Втім, якщо ви хочете заощадити, можна купити батареї невисокого класу, які мають кілька сколів по краях елементів – на якості роботи батареї це майже не позначиться, хіба тільки на її зовнішньому вигляді. Якщо ви проживаєте в північних районах, де багато снігу і на батареях може утворюватися льоду, купуйте моделі з чорною рамою і чорним заповненням між елементами - так сніг і льоду тануть навіть при малих кутах нахилу панелі.

До незаперечних переваг сонячних батарей відноситься можливість їх нарощування, збільшення загальної площі. Тому якщо сьогодні у вас немає можливості купити достатню кількість якісних і дорогих батарей, можливо, є сенс купити менше, а потім докупити ще, тим більше, що термін служби монокристалічних елементів становить до 50 років.

Як заощадити на купівлі сонячних батарей

Якщо говорити про придбання дешевої продукції китайського виробництва, до неї цілком можна застосувати приказку про те, що скупий платить двічі. У таких сонячних батареях використовуються аморфні полікристали кремнію, які вже через 6-8 років втрачають свої експлуатаційні якості, тому таку батарею вам доведеться міняти дуже швидко.

На зарубіжних сайтах комплекти для збирання сонячних батарей називаються фотоелектричними комплектами або схемами, а також зарядними сонячними пристроями.

Але є чудова можливість заощадити, зібравши батарею, використовуючи комірки, які продаються окремо. Потужність одного такого осередку становить близько 0,5 Вт і 40-ватна батарея обійдеться вам менш ніж в 1 тисячу рублів. Зібравши їх в одну панель і забезпечивши контролером заряду та інверторним перетворювачем, що дозволяє отримувати 220 В на виході, ви отримаєте повноцінну сонячну батарею за дуже невеликою ціною.

Замовляючи фотоелементи, майте на увазі, що клас А і А означає відсутність дефектів, а клас В – наявність дрібних дефектів, такі комплектуючі коштуватимуть ще дешевше.

Купити комірки для батареї ви можете в інтернет-магазинах, у тому числі і на тих, що розташовані на західних доменах. Вони продаються комплектами і разом з доставкою їх вартість може в середньому дорівнювати близько 1 $ а 1 Вт. Там же ви можете знайти і вже зібрані сонячні батареї, судячи з відгуків, досить хорошої якості та за невисокими цінами

Система сонячних батарей, які перетворюють сонячну енергію на струм, складається з контролера заряду, акумулятора, інвертора та самих батарей. Вартість подібних комплексів залежить від технічних характеристик та комплектації. Перед тим як придбати сонячні батареї, потрібно зробити певні розрахунки.

Скільки коштує сонячна панель?

Різні підприємства продають вже готові системи, і окремо панелі чи сонячні батареї. Система, що передбачає наявність акумуляторів, поглинає сонячне світло протягом світлої частини доби, живить електричні прилади, що працюють, і зберігає надлишок в акумуляторах. Існують готові системи без акумуляторів, вони безпосередньо приєднуються до електромереж, куди і передають надлишок сонячної енергії. Такі системи поширені у США та Європі, але в Росії вони лише починають виходити на ринок, стикаючись із низкою проблем. Наприклад, досі не розроблені механізми реалізації надлишку енергії та отримання компенсації за них.

Сонячні батареї активно використовуються у космічних розробках.

Потрібно розуміти, що ціна на вже укомплектовані системи є нижчою, ніж на окремі батареї-панелі. На ринку можна знайти сонячні панелі фінських, американських, німецьких та російських виробників. Нині з'являється дедалі більше панелей корейського та китайського виробництва.

Наприклад, панелі потужністю 100 Вт, зроблені у Фінляндії, можна купити за чотирнадцять тисяч рублів. Російські аналоги коштують трохи дорожче – від чотирнадцяти з половиною до сімнадцяти тисяч рублів. А ось китайці пропонують купувати подібну продукцію лише за вісім тисяч. Корейські моделі потужністю 100 Вт коштуватимуть трохи дорожче - між дев'ятьма і десятьма тисячами.

Скільки панелей потрібно додому?

Варто враховувати, що зовсім заощаджувати на сонячних панелях небажано. Підозрювально дешеві моделі можуть виявитися неякісними, а термін їх експлуатації може бути досить коротким. В середньому сонячні панелі окупаються в проміжку від двох до п'яти років, все залежить від виду самих панелей, типу місцевості та виробника. Ціни на сонячні батареї спочатку лякають, але після розрахунку окупності картина стає зовсім іншою.

Щоб розрахувати потрібну потужність сонячних панелей для конкретного будинку, потрібно досвідченим шляхом визначити середньодобове енергоспоживання всієї електричної техніки. Це можна зробити, помноживши споживану потужність кожного приладу на час, протягом якого він використовується. Результати подібних підрахунків з усіх приладів треба підсумовувати. Принагідно можна заміряти показання електролічильника, щоб приблизно перевірити отриманий результат.

Перші сонячні батареї з'явилися 1954 року.

Далі потрібно визначити номінальну потужність системи сонячних панелей та її ефективність у конкретні сезони та часові проміжки. Ці дані можна знайти у супровідній документації конкретних моделей сонячних батарей. Коефіцієнт інсоляції (рівня сонячного освітлення) можна знайти у спеціальних довідниках. На підставі цих даних можна обчислити необхідну для будинку кількість та потужність сонячних панелей.

Сонячні батареї користуються все більшою популярністю не тільки у військовій справі, на виробництві чи проектуванні транспортних засобів. Їхні переваги давно оцінили ті, хто зацікавлений в економії електроенергії та прагне створення комфортних умов для життя у власному будинку.

Інструкція

Сонячні батареї давно і з успіхом використовуються в космонавтиці. Вони стають незамінними автономними джерелами енергії, здатними живити бортові системи космічних апаратів. Щоб апаратура пілотованих кораблів та супутників могла працювати без перебоїв, у тому числі й на тіньових ділянках орбіти, космічні кораблі оснащують акумуляторами, що заряджаються від сонячних батарей.

Друга перспективна сфера застосування сонячних батарей – техніка. При польотах у світлу пору доби сонячні панелі акумулюють енергію, після чого поступово віддають її бортовим системам літака. Авіаційні комплекси, які проектуються для наукових цілей, у майбутньому, можливо, літатимуть лише з використанням енергії, одержаної за допомогою сонячних батарей.

Велике значення сонячні батареї мають для життєзабезпечення житлових будівель та промислових споруд. Такі пристрої можуть бути джерелами резервного живлення, наприклад коли потрібно забезпечити безперебійну роботу різних систем у разі аварійного відключення енергії. У тих регіонах, де кількість сонячних днів у році досить велика, комплекси із сонячних батарей можуть стати основним джерелом автономного енергопостачання будинків.

Відомі випадки використання енергії Сонця підтримки роботи вуличного освітлення. Сонячними батареями оснащують також автономні технічні об'єкти, розташовані далеко від стаціонарних ліній електропередач, наприклад, маяки, датчики для знімання метеорологічної інформації, надводні буї та різного роду інформаційні покажчики.

Конструктори автомобільної техніки також уважно придивляються до сонячних батарей. Такі пристрої, які здатні акумулювати дешеву енергію, все частіше можна зустріти на експериментальних моделях автомобілів. Панелі зі спеціальних датчиків, встановлені на даху транспортного засобу, накопичують енергію, щоб віддати її при їзді в темний час доби. Сонячні батареї – шлях до створення екологічно чистого транспорту.

Інженери та винахідники з Південної Кореї активно розробляють сонячні пристрої, які незабаром будуть придатні для підзарядки найрізноманітніших гаджетів – ноутбуків, планшетів, мобільних телефонів тощо. Подібні мініатюрні сонячні батареї хороші тим, що можуть бути використані далеко від електричних мереж. Такі пристрої цілком здатні забезпечувати енергією і побутові прилади, наприклад, праски або електричні.

Відео на тему

Пристрої на сонячних батареях стають все більш популярними. Сонячне випромінювання - відновлюване, екологічне та економічне джерело енергії. До того ж, пристрої на сонячних батареях легко заряджати в похідних умовах і там, де недоступна електрична енергія.

Інструкція

Пристрої, що працюють від сонячних батарей, дуже зручні в умовах, коли немає інших джерел енергії, крім сонячного світла, і в тривалих поїздках. Також у такій ситуації корисні зарядні пристрої з подібним принципом роботи, т.к. вони дозволяють зарядити телефон, фотоапарат, програвач і т.д. Це вдале рішення для тих, хто веде активний спосіб життя – туристів, спортсменів, альпіністів. Крім того, це хороший спосіб, коли мають місце перебої в електропостачанні. Якщо користуватися батареєю великого об'єму, то вона заряджатиме пристрої навіть уночі, коли сонячне світло відсутнє.

Сонячна батарея складається з послідовно та паралельно з'єднаних фотоелементів, що розташовуються на каркасі з непровідних матеріалів. Фотоелементи діють завдяки фотогальванічного ефекту. Енергія сонячних променів перетворюється на електричну за допомогою фотоелементів - спеціальних напівпровідників. Фотоелемент складається з двох шарів, що мають різну провідність. До них підпаюють контакти з різних боків. За рахунок фотоефекту при попаданні на електрони світла відбувається рух. Також утворюються вільні електрони, які мають додаткову енергію і здатні рухатися далі інших. За рахунок зміни концентрації електронів утворюється різниця потенціалів. Коли відбувається замикання зовнішнього ланцюга, через нього починає текти електричний струм. Фотоелементи можуть створювати різницю потенціалів різної величини, залежно від розміру, інтенсивності сонячного випромінювання, температури тощо.

Зазвичай у пристроях з'єднані кілька фотоелементів, з яких виходить сонячна батарея (інші назви – сонячний модуль, сонячне складання). Причина в тому, що різниця потенціалів, що забезпечується одним фотоелементом, недостатня для роботи пристрою. Для захисту крихких фотоелементів використовується покриття із пластику, скла та плівок. Основний матеріал, з якого виробляють фотоелементи, – кремній. Це дуже поширений елемент на планеті, проте його очищення трудомістке і дороге, тому шукаються аналоги.

За рахунок послідовного з'єднання фотоелементів досягається підвищена різниця потенціалів, а за рахунок паралельного струм. Комбінація послідовних і паралельних з'єднань дозволяє отримати бажані параметри за напругою та струмом, а значить і за потужністю.

Пікова потужність, що виражається у Ваттах (Вт, W), – це основна робоча характеристика сонячної батареї. Вона показує потужність батареї, яка проявляється в оптимальних умовах - температурі навколишнього середовища 25 градусів за Цельсієм, сонячному випромінюванні 1 кВт/м2, та сонячному спектрі шириною 45 градусів. Але зазвичай освітленість нижча, а температура вища, тому пікової потужності батареї складно досягти.

Відео на тему

Порада 7: Сонячні батареї для дачі та будинку: принцип роботи та розрахунок необхідної кількості

Коли постає питання про автономну електрифікацію, вибирають між вітровими турбінами та сонячними панелями. Перші працюють завжди, але займають багато місця і можуть бути небезпечними. Тому найчастіше для дачі та будинку віддають перевагу сонячним батареям: принцип роботи та розрахунок необхідної кількості панелей досить простий для самостійного вивчення.

Принцип дії

Сонячне світло – це набір електромагнітних хвиль, які поширюються від зірки у величезній кількості. На жаль, фотоелементи, які ловлять це випромінювання, недостатньо ефективні, і зараз на ринку поширені батареї з ККД від 10 до 20%.

Будь-яка сучасна геліоелектростанція, яку вирішили встановлювати на заміський будинок, працює на принципі P-N переходу. Панель складається з двох пластин напівпровідників, що стикаються між собою. Коли на верхню частину потрапляє сонячне світло, він передає електронам, які містяться в матеріалі, частину своєї енергії. Після цього вони починають подорож до іншого шару, щоб врівноважити заряди.

Щоб створити повноцінну панель, два напівпровідники з'єднують між собою, наносячи на верхній тонкі смужки металу, які полегшують проходження електронів до акумулятора, а через нього відбувається електропостачання приладів. Скидаючи напругу в накопичувачі, частинки переміщаються на металеву пластину основи, а потім нижній, темний шар, звідки проштовхуються знову до верхнього. Виходить замкнутий цикл, рушійною силою якого є сонячне світло.

Види пластин

Існує кілька напрямків сонячних панелей, які можна використовувати у приватному будинку. За матеріалами найпоширенішими є крем'яні пластини та полімерні плівки. У кожному способі є як свої переваги, так і недоліки, тому необхідно розглянути кожен вид окремо.

Пластини, що містять кремінь, працюють найефективніше, порівняно з іншими відомими людству фотоелементами. При попаданні сонячних променів на кремінь, енергія, що міститься в них, зміщує електрони з орбіти атомів, виробляючи постійний струм. Частинки, рухаючись до накопичувача, скидають заряд, повертаються до атомів, де знову бомбардуються енергією. Але виробництво таких панелей досить затратне як за коштами, так і за викидами у довкілля. Тому зараз у лабораторіях йде пошук більш екологічних та ефективних способів вилучення енергії зі світла.

Характеристика кремнієвих панелей:

1. Монокристалічні батареї мають найвищий ККД, яке для поширених моделей становить 20-22%. Усі фотоелементи, з яких складається панель, спрямовані в один бік, що потребує встановлення її під певним кутом до сонячних променів. При зміщенні кута кількість струму, що виробляється, значно знижується. Сутінки, затінене місце і неправильно падаюче світло слабо вловлюється осередками, через що батарея не виробляє енергію. Тому такий модуль раціонально встановлювати за великої кількості прямих сонячних променів та ясних днів.
2. Полікристалічні батареї. Їх ККД у межах 17-18% через те, що частина кремнієвих платівок спрямована в різні боки. Завдяки цьому збільшується час роботи, можна використовувати в хмарну погоду або затемненому місці.
3. Аморфні панелі. ККД до 10%, що обумовлено надто тонким шаром кремнію, що напилюється на підкладку з металу або пластику. Поступово ефективність знижується і через 3-4 роки батарея може припинити роботу. Але завдяки випадковому напрямку кремнієвих лусочок, вловлюється все можливе світло.
4. Гібридні панелі складаються з монокристалічних осередків, разом із якими використовують і аморфне нанесення. Це збільшує захоплення світлових променів та час роботи, що підвищує ККД.

Окремо виділяються полімерні сонячні батареї, які виготовляються за допомогою друку кількох шарів на пластиковій підкладці. Через те, що фоточутливий матеріал не вимагає жорсткої основи, найчастіше такі панелі випускають гнучкими. Така особливість дозволяє використовувати їх на будь-якій поверхні. ККД досягає 6%, але виробництво досить дешеве через відмову від дорогого кремнію та втрат при транспортуванні. Але, на жаль, технологія досить нова, і має менше поширення.

Енергоспоживання будинку

Якщо в будинку проживають постійно і досить давно, кількість споживаної енергії можна подивитися в квитанціях. Але все одно це буде лише загальною картиною, яка не надає можливості зрозуміти, як споживання змінюється в залежності від дня тижня та доби. Для того, щоб це дізнатися, потрібно додатково розрахувати, яка частина із загальної маси електрики йде на підтримку роботи приладів у фоновому режимі, а що використовується усвідомлено.

Порядок визначення споживання енергії:

1. Для початку слід обійти весь будинок і записати все обладнання, яке споживає енергію безперервно. До таких відносяться холодильники, морозильні камери, бойлери, теплі підлоги, телефони та інше. Після цього слід звіритися з інструкцією, щоб дізнатися скільки КВт/год споживають ті чи інші пристрої. На цьому етапі часто відбувається відсікання техніки, що не використовується, що скорочує витрату коштів.
2. Коли стала відома постійна витрата енергії, починають розраховувати змінну. Малий піковий період припадає на ранковий годинник, коли всі збираються на роботу або до школи. А великий пік необхідності в електриці настає після 17-18 години, коли повертаються з роботи. Але все це залежить від навичок кожної сім'ї, і необхідно провести дослідження, коли саме і як довго використовуються освітлювальні прилади, а також інша техніка. Найбільшими споживачами є апарати для приготування їжі, телевізори та стаціонарні комп'ютери, тому особливо важливо точно порахувати час їхньої роботи.
3. Після того, як стало відомо споживання побутових приладів, починають стежити за частотою використання освітлювальних приладів. Важливо зрозуміти, що у зимовий період світає пізніше, а темніє раніше. У Московській області світловий день, коли на вулиці добре видно предмети без додаткового освітлення, всього 8 годин. Час нормальної освітленості приміщення за допомогою сонячних променів ще менший, тому на лампи припадає значне навантаження, і їх обов'язково треба враховувати.

Коли всі значення зафіксовані, кінцеве значення обов'язково множать на 10-20% щоб створити резерв для непередбачених ситуацій. Це значення потрібно використовувати для розрахунку додаткового обладнання та площі сонячних панелей.

Схема розрахунку необхідної потужності

Залежно від кількості сонячних днів та освітленості ділянки, вибирають тип панелі. Щоб повністю забезпечити приватний будинок, знадобиться енергетичний показник споживання будинку. Щоб полегшити розрахунок, необхідно зробити наступне:

• відняти від загальної суми роботу приладів, що відбувається в сонячний годинник;
• значення, що залишилося розділити на сонячний період.

Саме стільки електрики за годину має надходити та зберігатися в акумуляторі для нормального функціонування будинку. Але перш ніж купувати панелі, необхідно дізнатися рівень інсоляції (кількість променів, що потрапляють на поверхню) в даному регіоні. Якщо установка працюватиме в будинку з постійним проживанням, потрібно дивитися на мінімальне значення за рік. А якщо це дача для літнього проживання, вибирають мінімальне значення для теплої пори року.

Загальну суму поділяють на рівень інсоляції та продуктивність вибраної панелі. В результаті одержують мінімальну кількість штук, які необхідні для функціонування будинку. При цьому важливо, щоб десяті частки округлялися у велику сторону.

Додаткове обладнання

Самі панелі не можна підключити до електромережі будинку. Для цього знадобиться ще кілька пристроїв.

Комплектуючі:

1. Контролер, що запобігає перепадам струму. Панель можна підключати лише через нього.
2. Акумулятор необхідної ємності. Накопичує постійний струм, що надходить із панелі.
3. Інвертор - вузол, що перетворює постійний змінний струм.

Всі ці механізми мають підходити один до одного. Тому необхідний вибір сумісних пристроїв, що витримують певну потужність.

Електрифікація будинку за допомогою сонячних панелей стає все популярнішою, і багато хто замислюється над тим, щоб заощадити на цьому. На жаль, поки що виробництво такої енергії коштує дорожче, ніж від традиційної електростанції. Але за прогнозами протягом 10 років ситуація зміниться на протилежну, тому вкладення у власні панелі швидко окупиться.