Сонячна енергія. Сонячні батареї для дому: вартість комплекту, встановлення та характеристики. Навіщо сонячні батареї вдома

Сонячні батареї – це популярне у багатьох країнах джерело дешевої електрики. Використовуючи природні ресурси, людина навчилася видобувати електроенергію не лише з води, потоків вітру та горіння корисних копалин, а й із сонячних променів. Варто розуміти, що сонячні панелі є частиною системи, самі по собі вони не генеруватимуть корисний електричний струм. Розберемося, які бувають сонячні батареї, і чи варто встановлювати їх.

Свій розвиток батареї сонячні почали ще далекому XIX столітті. Причиною цього стали революційні дослідження перетворення енергії Сонця на більш матеріальну складову.

Перші сонячні панелі мали лише 1%, які хімічної основою був селен. Перший внесок у розвиток таких елементів харчування зробили А. Беккерель, У. Сміт, Ч. Фріттс.

Але використання всього 1% від усієї енергії, що надходить на сонячну панель, – це дуже мало. Дані елементи було неможливо забезпечити безперебійне харчування техніки, тому дослідження тривали.

У 1954 році троє вчених – Гордон Пірсон, Дерріл Чапін та Кел Фуллер – винайшли батарею вже з ККД 4%. Вона працювала на кремнії, а згодом її ККД було збільшено до 20%.

На даний момент сонячні батареї продукують лише 1% від усієї енергії у світі. Їх переважно проводять у місця важкодоступні для електрифікації. Широко застосовують це джерело живлення у космічній промисловості. Фахівці вважають, що такому акумулятору відкриті всі шляхи, адже з кожним роком зростає сонячна активність.

У наших широтах ці елементи живлення встановлюють у приватних будинках при економії енергоспоживання та турботі про навколишнє середовище.

Плюси та мінуси сонячних батарей

Сонячна батарея має свої переваги і недоліки. Розглянемо їх докладніше.

Плюси:

Висока екологічність. При експлуатації не використовуються непоправні копалини, немає відходів.
Відсутність шуму.
Доступність.Кожен куточок Земної кулі освітлюється Сонцем.
Постійність.Якщо копалини можуть закінчитися, їх вироблення зменшитися, то рахунок сонячної енергії турбуватися не варто. За даними вчених, нашому світилу ще довго нічого не загрожує.
Величезна область використання. Панелі можуть застосовуватись як у сільській місцевості, так і в космосі.
Нові технології. На сонячних батареях проводять випробування, з їхньої вдосконалення витрачаються величезні суми, ця область постійно модернізується, піддається інноваціям.

Мінуси:

Дорожнеча.Не кожна людина може дозволити собі встановити достатньо сонячних елементів живлення для забезпечення своїх потреб. Електрифікація невеликого дачного будиночка коштуватиме 1000-1200 доларів, тоді як на двоповерховий особняк може піти до 10 000 у.о.
Сонячне освітлення – непостійна одиниця. ККД батареї знижуватиметься в нічний час, похмуру погоду.

Комплектація батарей

Про сонячні батареї багато людей думають помилково. Адже сама собою панель на даху не може дати змінний струм.

Щоб забезпечити житло електрикою, доведеться придбати:

Власне сонячні панелі. Це той елемент конструкції, який кріпиться на стіни чи дах будинку. При попаданні кванта сонячного світла кремнієві кристали починають коливатися і створюється електричний струм.
. Енергія, яка не пішла на витрату побутових потреб, акумулюється в цьому приладі, і потім уночі або в негоду вона витрачається.
напруги.Цей елемент є радше не обов'язковим, а бажаним. Він підвищує тривалість життя акумулятора, повідомляє про його гранично низький і високий заряд.
, або перетворювач енергії. В акумуляторі електричний струм перебуває у постійному значенні, а для побутових потреб необхідний змінний. Інвентар і здійснює це перетворення.

Як бачимо, сонячні панелі – це лише мала частина системи. Вони складаються з дрібніших елементів – модулів. Якщо пристрій даних елементів живлення модульний, при необхідності за допомогою приєднання складових ви можете додати панелі або забрати зайві.

Види сонячних батарей

Сонячна панель складається з компонентів, і вони можуть бути різними:

полікристалічними;
плівковими.

У першому випадку один фотоелемент – це один кристал кремнію. Дані батареї мають найбільший ККД (до 25%), але вони дуже дорогі. Пластини насиченого синього кольору, а їх краї трохи заокруглені.

Полікристалічні фотоелементи поєднують кілька кристалів кремнію. Вони поширені, їх ККД коливається близько 20-23%. Структура неоднорідна, і вони гірше поглинають сонячне світло, ніж монокристалічні панелі. За вартістю вони доступніші.

Тонкоплівкові (аморфні) фотоелементи є напилення напівпровідника на підкладку. Основна перевага в тому, що їх можна розташувати буквально на будь-якій поверхні, вони гнучкі. Недолік – невелика продуктивність.

За технічним принципом електрифікацію сонячними елементами поділяють на:

відкриті системи;
закриті системи (автономні);
комбіновані.

Відкрита система називається, коли сонячна панель підключена до загальної електромережі. У такому разі необхідність придбання акумулятора та контролера відпадає. Сонячні батареї приєднуються до спільної мережі за допомогою інвертора. Якщо потужність, що споживається побутовими приладами, не перевищує ту, яку виробляють панелі, то із загальної електромережі струм не береться. У випадку, коли ви увімкнули прилади підвищеного енергоспоживання і батареї не можуть їх забезпечити струмом, електрика береться із загальної мережі. Особливістю є те, що якщо струму не буде в основній мережі, батареї працювати не стануть.

З автономними системами все зрозуміло: вони замкнуті та не вимагають зовнішньої мережі. Енергія накопичується в акумуляторі і витрачається за необхідності.

Комбіновані мережі не набули широкого поширення, оскільки вони дорогі. Складна конструкція поєднує тип відкритої та закритої системи. При надлишку електроенергії, що виробляється батареями, її можна перенаправити в загальну мережу.

Застосування сонячних батарей

Крім космонавтики та забезпечення приватних будинків електроенергією, панелі або батареї сонячні застосовують у таких сферах:

Автомобілебудування. Екологічний транспорт набуває популярності, адже вихлопи бензину та газів забруднюють атмосферу, а ціни на пальне постійно зростають. Машини на сонячній енергії здатні розвивати швидкість до 140 км/год.
Експлуатація водного транспорту (Барж, катерів, яхт). Такий транспорт можна зустріти у Туреччині. Човни розвивають невелику швидкість (до 10 км/год), і це дозволяє туристам оглянути визначні пам'ятки та розкішні краєвиди цієї країни.
Енергозабезпечення будівель. У розвинених країнах Європи багато муніципальних будівель і споруд повністю забезпечують свої потреби за допомогою енергії, яку виділяють сонячні панелі.
Літакобудування. Завдяки наявності батарей літак в польоті може тривалий час не витрачати паливо.

Галузь постійно розвивається. Вже винайшли зарядки для телефонів та ноутбуків, що працюють від енергії Сонця.

На що звернути увагу при покупці сонячних батарей для дому

Ця інформація буде корисною, якщо ви вирішили перейти на сонячне джерело енергії. Купуючи всі комплектуючі для такої системи, потрібно знати, де можна заощадити, а на що звернути особливу увагу:

Купуйтескладові (панелі, акумулятор, інвертор) наприкінці зими - на початку весни . Як правило, магазини надають великі знижки.
Не купуйте одразу багато сонячних батарей. Пам'ятайте, що ця система є модульною, і добрати необхідну кількість для забезпечення потреб побутової техніки дуже просто.
Бажано замінити всі лампи розжарювання в будинку на світлодіодні або LED . Вони споживають менше енергії, а термін служби у них довше.
Для дому купуйте з сонячні батареї з вихідною напругою 12 В . Саме такі значення підійдуть для побутової техніки, дуже мало приладів використовують 24 і 48 В. Всі показники напруги ви можете знайти в паспорті пристроїв.

При виборі сонячних батарей зверніть увагу, що кожна має бути поміщена в захисний корпус з алюмінію. Цей метал є легким, міцним, стійким до корозії. Зверху захисне скло має бути матовим, не давати глянцю та відблисків.

Забезпечувати свій будинок затишком, теплом та не платити за електрику цілком можливо. Для цього необхідно встановити таку систему енергопостачання. Але варто враховувати, що вона теж вимагає значних вкладень і має низку нюансів. Вивчивши всі позитивні та негативні сторони, ми сподіваємося, що ви зробите правильний вибір.

Альтернативні джерела енергії активно захоплюють споживчий ринок. Років десять тому більшість людей не уявляли собі можливість придбання таких інженерних розробок, як вітряна електростанція або станція, що працює на сонячних батареях. Нині це стає можливим. Сонячні батареї для дому: вартість комплекту, витрати на монтаж та технічне обслуговування – економічно вигідне рішення сьогодення.

Якщо говорити про сонячні батареї в технічному плані, треба розуміти, що йдеться про фотоелектричні системи електропостачання (ФСЕ). Основна мета таких пристроїв – це перетворення енергії сонячного світла на електричну на основі фізичного закону фотоефекту. Близько двохсот років триває процес удосконалення сонячних установок із вироблення електроенергії. В даний час інженерна думка досягла значних результатів у розробці фотоелектричного обладнання, особливо в показниках корисної дії – від 1 до 46% (частка перетвореної сонячної енергії).

Перетворюють енергію сонячного світла на електричну енергію

Сучасний ринок сонячних систем електропостачання можна вважати достатньо сформованим, так як він дозволяє робити вибір товару з чималої кількості пропозицій, з дуже великого ринкового сегмента. Щоб відповісти на питання, скільки коштують сонячні батареї для приватного будинку, необхідно розібратися в технологічних і конструктивних особливостях ФСЕ. Структуризація пропонованого ринком устаткування передбачає три основні категорії сонячних систем, виходячи з їх функціональних, конструктивних і технічних особливостях.

До першої категорії ФСЕ відносяться автономні системи, які не підключені до основної мережі електропостачання. Такі системи працюють у своєму контурі мережі для прямого електроживлення підключеного обладнання. Максимальна ефективність роботи досягається наявністю в комплекті акумулюючого пристрою (акумуляторні батареї), який дозволяє використовувати накопичену електроенергію у разі падіння інтенсивності сонячного світла (тобто знижена потужність, що виробляється) і в разі моментів перевищення споживаної потужності над вироблюваної.

До другої категорії належать відкриті ФСЕ. У своїй комплектації ці системи не мають акумуляторів і під'єднуються до основної мережі електроживлення через спеціальний інвертор. Якщо споживана потужність не перевищує значення вироблюваної, основна мережа вимкнена. Інакше відключається ФСЕ і споживання виробляється з основної мережі. Такі системи дуже надійні, дешевше, але якщо немає електроживлення від основної мережі, то і сонячна станція не працює.

Третю категорію представляють комбіновані ФСЕ. Вони є об'єднаним форматом першої та другої категорії. Це дозволяє мати у своєму функціоналі додаткову якість – зайва електроенергія, що виробляється або накопичена, може передаватися в основну мережу і мати комерційну цінність.

Корисна порада! Для безперебійного режиму електропостачання у випадках одночасного припинення роботи загальної мережі та впливу негативних метеоумов необхідно мати резервне джерело електроживлення. Як таке джерело може бути невеликий (2-5 кВт) електрогенератор, що працює на бензині або дизельному паливі.

Ціна сонячних батарей для дому: вартість комплекту

Вирішувати питання економії витрат на електроенергію за рахунок встановлення сонячних електростанцій необхідно в умовах повного інформування про ціни на весь комплект та майбутні витрати на їх встановлення та експлуатацію. Найчастіше питання, скільки коштує сонячна батарея для будинку, чіткої відповіді не має, тому що дуже багато факторів впливає на ціноутворення.

Усталена вартість основного елемента ФСЕ (сонячної батареї) загалом по мінімуму (але також мінімуму за якістю) порядку 50-60 крб. за 1Вт потужності, що виробляється. Отже, ціна сонячних батарей для приватного будинку потужністю 100 і 200 Вт перебуватиме у розмірі 6000 та 12000 руб. відповідно.

Склад комплекту станції залежить від її категорії та потужності. До нього можуть входити контролер зарядки, акумуляторна станція, інвертор та сполучна апаратура. При виборі, наприклад, комплекту першої категорії та номінальної потужності близько 2 кВт (2000 Вт), ціна комплекту сонячних батарей для будинку становитиме від 120 тис. руб. і вище.

А порівнювати весь витрачається капітал необхідно з економічним ефектом, що отримується від різниці у вартості 1 кВт/год централізованої мережі та вартості, що створюється ФСЕ.

Найсвіжіша статистика ринку сонячних батарей показує, що відношення цін на одиницю електроенергії становить 8,8 раза. Це означає, що електроенергія, що виробляється сонячною станцією, в 8,8 рази дешевше за електроенергію, що надається, через загальну мережу, взятих в рівному еквіваленті.

Важливим критерієм вибору у напрямку використання ФСЕ є також фактор можливості забезпечити безперебійну роботу автоматики в системах опалення, охоронного спостереження та пожежного сповіщення. До переліку можна віднести комп'ютерну домашню мережу та групи електронних контрольно-вимірювальних датчиків.

Застосування та ціна сонячних батарей для дому

Великий вибір сонячних батарей надає можливість використовувати їх у різноманітній якості та застосуванні, так як за бажання купити сонячні батареї для будинку, ціна на сьогоднішній день вже дозволяє це зробити широким верствам населення. Знаючи їх основні характеристики, такі як стандарт вихідної напруги (12, 24В і вище), а також параметри номінальної потужності, що виробляється, можна використовувати їх локально, не набуваючи всього комплекту. На ринку середня вартість сонячних батарей для приватного будинку коливається не більше 60 руб. за вироблюваний 1 кВт електричної потужності.

Якщо потрібно використовувати лампочку в темному приміщенні напругою 12В і потужністю 25 Вт, досить купити і підключити до неї безпосередньо сонячну батарею аналогічних параметрів і це обійдеться не більше ніж в 2000 руб. і витрачати електрику на лампочку в 60-75 Вт в якійсь комірчині вже не доведеться. Можна підключити невеликий насос для денного поливу будь-якої ландшафтної зони потужністю 200 Вт і живленням в 24В. При витратах 11000-12000 крб. можна протягом усього весняно-літнього періоду та понад 10 років мати незалежну систему поливу.

Необхідний комплект сонячних батарей для дачі

Якщо розглядати питання про доцільність застосування сонячних систем для дачної ділянки, слід враховувати фактори стабільності подачі електроенергії в селище, рівень його інсоляції (час перебування під прямим сонячним промінням), необхідну потужність електрифікації та фактор ризику крадіжки у порожню від господарів пору року. Найкращий варіант – це стаціонарна установка ФСЕ першої категорії.

Враховуючи невисоку споживану потужність дачі, можна організувати 100% заміну централізованого електропостачання на автономне та дешеве. В іншому випадку, коли стаціонарне встановлення сонячної станції за якимись критеріями не виправдане, можна використовувати переїзний комплект швидкого збирання.

Зверніть увагу! Експерти в галузі використання ФСЕ провели розрахунок та виявили, що сонячні батареї стратегічно та економічно доцільні для застосування у літню пору року у приватних будинках та дачних будиночках площею від 50 до 300 м², розрахованих на сім'ю до чотирьох осіб.

Використання сонячної енергії для отримання тепла

Поряд із використанням сонячної енергії для виробництва електричного струму існують і не менш поширені пристрої з перетворення енергії сонячного світла на теплову енергію. Такі установки називаються сонячними колекторами і є елементами нагрівання для систем опалення та отримання гарячої води. Незалежно від встановлених котлів в опалювальних системах та контурах гарячого водопостачання, їх комбінація з високоефективними сонячними колекторами дозволяє заощаджувати до 36% витрат на опалення та приготування гарячої води.

У конструктивному виконанні сонячний колектор з розряду ходового товару є прямокутною панеллю з габаритами орієнтовно 1х2 м і з товщиною до 100 мм. Головна відмінність колекторів зазначених типорозмірів є тепловий потік потужності, тобто. кількість тепла, яке може передатися будь-якому рідкому теплоносія через контактну поверхню. Інакше цей параметр називають коефіцієнтом втрати тепла і має розмірність Вт/м²×°К, тобто. тепло, що передається через площу для підвищення температури приймаючої рідини. Сучасні конструкції сонячних колекторів мають показники (одна панель) теплової потужності від 1,2 до 5 Вт/м²×°К.

Ціни сонячних колекторів для опалення будинку

Основним елементом системи (теплостанції) є панель сонячного колектора. Залежно від необхідної потужності її можна придбати над ринком за ціною 18-20 тис. крб. за 1 м² корисної площі та середньому коефіцієнту втрати тепла 2,5-2,7 Вт/м²×°К.

Наприклад, панель європейської якості з габаритами 1,9 х1, 8 м (площа 3,5 м ²) і з коефіцієнтом 2,7 буде коштувати близько 70 тис. руб.

З урахуванням конкуренції аналог китайського виробництва може бути дешевшим на 30-55%, а вітчизняний прототип на 10-25%.

Якщо говорити про необхідний комплект, в який входять: бак, акумулятор, насос і автоматика, тоді середньоринкова вартість такої станції складе 160-170 тис. руб. Комплект вітчизняного виробництва з аналогічними параметрами коштуватиме 100-120 тис. руб.

Монтаж на дах будинку

Корисна порада! Спільне використання сонячних колекторів із сонячними батареями при правильному виборі параметрів дозволяє зменшити витрати теплової енергії на отримання гарячої води до 61%.

Огляд виробників. Сонячні батареї для дому: вартість комплекту та однієї панелі

Сонячні технології, як альтернативні джерела енергії, впевнено зайняли передові позиції на ринку. Велика кількість виробників активно конкурує, пропонуючи нові і нові інновації. Лідируюче місце в обсягах продажів ТОР-15 країн сонячних електростанцій та їх комплектуючих займає Китай, маючи понад 50%.

Найбільш популярними брендами є Еxmork, RENE SOLA, LDK, Helios House, Suntech, JA Solar та ін.

Європейських виробників з обсягом ринку близько 25% представляють такі компанії, як німецькі AXITEC GmbH, Solarworld та Viessmann Group та норвезька Renewable Energy Corporation та ін.

Японію, Корею та Тайвань (15%) представляють компанії Kyocera, Sharp, Sanyo, Hanwha Solar One та Motech.

Вітчизняна продукція представлена такими компаніями, як Hevel Solar та ПММ. Американський виробник – компанія First Solar.

Купити сонячні батареї можна відносно недорого. Якщо взяти за споживчий зразок сонячну панель потужністю 200 Вт, ціновий ряд буде в межах:

Країна виробник	Ціна сонячної панелі 200 Вт, руб.	Ціна комплекту сонячної станції 2 кВт, руб.
Китай	8000-16000	120000-160000
Європа	15000-17000	190000-250000
Азія	10000-15000	140000-190000
Росія	12000-20000	104000-240000
США	27000	380000

Щоб побачити різницю в ціновій політиці, яка в основному залежить від показника потужності, візьмемо для прикладу сонячну електростанцію для будинку 5 кВт, ціна якої в китайському виконанні складе:

близько 300 тис. руб. (сонячна батарея);
близько 420 тис. руб. (Весь комплект).

Якість продажів та перспективи розвитку сонячних технологій

Сучасні ринок та його технології продажу не залишають у покупця однозначної оцінки. Особливо високотехнологічне обладнання та пристрої. Це стосується й ринку із продажу сонячних систем електропостачання. Так як технології виробництва самі по собі дуже енергоємні, то за бажання придбати сонячні батареї або купити сонячну електростанцію для будинку, ціна в обох випадках буде закликати до детального аналізу не тільки за технічними та технологічними особливостями, а й з економічних обґрунтувань.

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:

Фотоелектричні панелі – основний елемент системи, що генерує електрику у разі потрапляння на неї сонячного світла.
Акумуляторна батарея – накопичувач електроенергії, що дозволяє забезпечувати споживачів альтернативною електрикою навіть у ті години, коли СБ його не виробляють (наприклад, уночі).
Контролер – пристрій, що відповідає за своєчасне підзаряджання акумуляторних батарей, що одночасно захищає акумулятори від перезарядки та глибокого розряду.
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.

Сонячні батареї для приватного вдома- Відмінне рішення цілого ряду енергетичних потреб на цих житлових об'єктах в очах їх власника. Якщо Ви проживаєте в кліматичній зоні з великою кількістю сонячних днів у році (а весняно-осінній період у Московській області входить до числа таких), то створення автономних систем енергопостачання для заміського будинку сезонного проживання або дачі здатне вирішити масу завдань при менших витратах, ніж підведення комунікацій централізованого енергопостачання

Перетворюючі енергію Сонця на електричну сонячні батареїу наших широтах можна зустріти будь-де – на дахах дач і приватних будинків, на теплицях і нежитлових об'єктах різного призначення. Ця обставина свідчить про те, що все більша кількість наших співвітчизників підходять до питання витрачання власних коштів на енергоносії раціонально і вдумливо.

Адже якою б доступною за ціною для жителів столичного регіону не була електрична енергія, її отримання безпосередньо від сонця взагалі безкоштовне і не залежить від різних організацій і третіх осіб.

Для цього і служать ті чи інші моделі сонячних батарей- модульне обладнання, що використовує фотоелектричний ефект перетворення енергії інсоляризації в електричну.

Сонячні батареї для приватного будинку: мати чи не мати?

Багато домовласників скептично ставляться до цього обладнання та категорично відмахуються від можливості розгляду його покупки. Їх скепсис заснований на недостатньому знанні або застарілих уявленнях про сонячні батареї, їх потужності та вартість.

І наше завдання – виправити ці помилки потенційних власників автономних електростанцій на основі сонячних модулів. Правильно підібрані сонячні батареї для домута додаткове обладнання, необхідного для передачі та накопичення отриманої енергії, здатні легко закрити всі актуальні потреби домочадців в експлуатації електроприладів.

Наприклад, від весни до осені в Московській області сонця достатньо для щоденної зарядки сонячної електростанції 5 кВт.

Така здатна забезпечити живлення економічного холодильника, насоса, енергозберігаючих ламп, LCD телевізора та інших електроприладів.

При більшій потужності інвертора системи Вам не доведеться відмовляти собі в звичному комфорті, який забезпечує підключення до централізованої системи електропостачання.

Види сонячних батарей: підбираємо правильно

Сучасна промисловість автономних енергетичних систем пропонує найширший вибір фотоелектричних перетворювачів різної потужності, розмірів та технологій. Щоб не помилитися при підборі конкретної моделі сонячних батарей для приватного будинку або дачі, необхідно уявляти їх характеристики, різновиди та варіанти можливої установки на об'єкті.

Тому давайте розглянемо різні види сонячних батарейта фактори, на які необхідно звертати увагу при їх виборі насамперед.

Отже, представлені на російському ринку фотоелектричні модулі за фактором використовуваних у них фотоелементів поділяються на:

Монокристалічні сонячні батареї ( ККДваріюється в межах 15-20%). За рахунок більшої ефективності трансформації енергії в порівнянні з іншими видами панелі монокристалічного типу при заданій величині навантаження вимагають меншої площі для свого розміщення. Зі зростанням терміну експлуатації такі конструкції незначно втрачають свої первісні властивості;
Полікристалічні сонячні батареї (ККД не більше 12-15%). Менша ефективність модулів цього типу, утворених послідовним з'єднанням прямокутних фотоелементів, вимагає приблизно на чверть більше площі для їх встановлення порівняно з монокристалічні;
Панелі на основі аморфного кремнію (ККД близько 7%). Найбільш дешеві сонячні батареї, що відрізняються високою гнучкістю та гарним поглинанням розсіяного світла. Але в електропостачанні приватних будинків і дач використовуються вкрай рідко через невеликий термін служби.
Мікроморфні панелі (ККД 8-12%), що відрізняються довгим терміном служби, але також потребують значного покриття ними відкритих площ, що освітлюються.

Технологія фотоелектричних перетворювачів безпосередньо пов'язана з площею панелей та місцем їх розміщення. Ці фактори в очах багатьох відіграють істотну роль, тому що в більшості випадків встановлюють сонячні батареї на дах будинку, хозпостройки чи дільниці убік півдня як напрями найбільш інтенсивної інсоляції. І далеко не кожен домовласник готовий облицьовувати покрівлю свого житла таким незвичайним видом покриття. У той же час, не кожен має й достатню земельну ділянку, частину якої можна було б виділити під розміщення сонячних панелей.

Вибираючи конкретну модель сонячної батареї, необхідно також орієнтуватися на номінальну потужність, що характеризує можливість устаткування вироблення електричної енергії груп споживачів.

Каталог зовнішніх сонячних батарей

Якщо Вам потрібні ефективні, але недорогі при цьому сонячні батареї для приватного будинкуу Москві, до Ваших послуг каталог магазину «As-Solar». Ми не тільки пропонуємо постачання обладнання та всіх комплектуючих для створення на базі сонячних панелей автономних систем електропостачання заміських будинків та дач, а й весь спектр робіт з їх монтажу та налаштування «під ключ».

Перед тим, як придбати сонячні батареї для дачі або будинку, ми також настійно рекомендуємо проконсультуватися у наших фахівців. Це дозволить забезпечити оптимальний підбір обладнання, його злагоджену та чітку роботу з рештою компонентів системи автономного електропостачання будинку, а також згодом полегшити її монтаж та обслуговування.

У наш час практично кожен може зібрати та отримати у своє розпорядження своє незалежне джерело електроенергії на сонячних батареях (у науковій літературі вони називаються фотоелектричними панелями).

Дороге обладнання з часом компенсується можливістю отримувати безкоштовну електроенергію. Важливо, що сонячні батареї – це екологічно чисте джерело енергії. За останні роки ціни на фотоелектричні панелі впали в десятки разів і вони продовжують знижуватися, що говорить про великі перспективи їх використання.

У класичному вигляді таке джерело електроенергії складатиметься з наступних частин: безпосередньо сонячної батареї (генератора постійного струму), акумулятора з пристроєм контролю заряду та інвертора, який перетворює постійний струм на змінний.

Сонячні батареї складаються з набору сонячних елементів (фотоелектричних перетворювачів), які безпосередньо перетворюють сонячну енергію на електричну.

Більшість сонячних елементів виробляють із кремнію, який має досить високу вартість. Цей факт визначатиме високу вартість електричної енергії, яка виходить при використанні сонячних батарей.

Поширені два види фотоелектричних перетворювачів: зроблені з монокристалічного та полікристалічного кремнію. Вони вирізняються технологією виробництва. Перші мають ККД до 17,5%, а другі - 15%.

Найбільш важливим технічним параметром сонячної батареї, яка основний вплив на економічність всієї установки, є її корисна потужність. Вона визначається напругою та вихідним струмом. Ці параметри залежать від інтенсивності сонячного світла, що потрапляє на батарею.

Електрорушійна сила окремих сонячних елементів не залежить від їх площі і знижується при нагріванні батареї сонцем, приблизно на 0,4% на 1 гр. С. Вихідний струм залежить від інтенсивності сонячного випромінювання та розміру сонячних елементів. Чим яскравіше сонячне світло, тим більший струм генерується сонячними елементами. Зарядний струм і потужність, що віддається, в похмуру погоду різко знижується. Це відбувається за рахунок зменшення батареї струму, що віддається.

Якщо освітлена сонцем батарея замкнена якусь навантаження з опором Rн, то ланцюга з'являється електричний струм I, величина якого визначається якістю фотоелектричного перетворювача, інтенсивністю освітлення і опором навантаження. Потужність Pн, що виділяється в навантаженні визначається добутком Pн = InUн, де Uн напруга на затискачах батареї.

Найбільша потужність виділяється в навантаженні при деякому оптимальному її опорі Rопт, який відповідає найбільшому коефіцієнту корисної дії (ккд) перетворення світлової енергії в електричну. Для кожного перетворювача є значення Rопт, яка залежить від якості, розміру робочої поверхні і ступеня освітленості.

Сонячна батарея складається з окремих сонячних елементів, які з'єднуються послідовно та паралельно для того, щоб збільшити вихідні параметри (струм, напруга та потужність). При послідовному з'єднанні елементів збільшується вихідна напруга, при паралельному вихідний струм.

Для того, щоб збільшити струм і напруга комбінують два цих способи з'єднання. Крім того, при такому способі з'єднання вихід з ладу одного із сонячних елементів не приводить у виході з ладу всього ланцюжка, тобто. підвищує надійність роботи всієї батареї.

Таким чином, сонячна батарея складається з паралельно-послідовно з'єднаних сонячних елементів. Величина максимально можливого струму батареї, що віддається, прямо пропорційна числу паралельно включених, а електрорушійна сила - послідовно включених сонячних елементів. Так, комбінуючи типи з'єднання, збирають батарею з потрібними параметрами.

Сонячні елементи батареї шунтуються діодами. Зазвичай їх 4 - по одному, на кожну частину батареї. Діоди оберігають від виходу з ладу частини батареї, які з якоїсь причини виявилися затемненими, тобто якщо в якийсь момент часу світло на них не потрапляє.

Батарея при цьому тимчасово генерує на 25% меншу вихідну потужність, ніж за нормального освітлення сонцем всієї поверхні батареї.

За відсутності діодів ці сонячні елементи будуть перегріватись і виходити з ладу, оскільки вони на час затемнення перетворюються на споживачів струму (акумулятори розряджаються через сонячні елементи), а при використанні діодів вони шунтуються і струм через них не йде.

Електрична енергія, що виходить, накопичується в акумуляторах, а потім віддається в навантаження. Акумулятори – хімічні джерела струму. Заряд акумулятора відбувається тоді, коли до нього прикладено потенціал, який більший за напругу акумулятора.

Число послідовно і паралельно з'єднаних сонячних елементів повинно бути таким, щоб робоча напруга, що підводиться до акумуляторів з урахуванням падіння напруги в зарядному ланцюзі, трохи перевищувала напругу акумуляторів, а навантажувальний струм батареї забезпечував необхідну величину зарядного струму.

Наприклад, для заряджання свинцевої акумуляторної батареї 12 В необхідно мати сонячну батарею, що складається з 36 елементів.

При слабкому сонячному світлі заряд акумуляторної батареї зменшується і віддає електричну енергію електроприймачу, тобто. акумуляторні батареї постійно працюють у режимі розряду та підзаряду.

Цей процес контролюється спеціальним контролером. При циклічному заряді потрібна постійна напруга або постійний струм заряду.

При хорошій освітленості акумуляторна батарея швидко заряджається до 90% своєї номінальної ємності, а потім із меншою швидкістю заряду до повної ємності. Перемикання на меншу швидкість заряду здійснюється контролером зарядного пристрою.

Найбільш ефективно використання спеціальних акумуляторів - гелевих (в батареї як електроліт застосовується сірчана кислота) та свинцевих батарей, які виготовлені за AGM-технологією. Цим батареям не потрібні спеціальні умови для встановлення та не потрібне обслуговування. Паспортний термін служби таких батарей – 10 – 12 років при глибині розряду не більше 20%. Акумулятори ніколи не повинні розряджатися нижче цього значення, інакше їх термін служби різко скорочується!

Акумулятор під'єднується до сонячної батареї через контролер, який контролює заряд. При заряді батареї на повну потужність сонячної батареї підключається резистор, який поглинає надмірну потужність.

Для того щоб перетворити постійну напругу від акумуляторної батареї в змінну напругу, яку можна використовувати для живлення більшості електроприймачів разом із сонячною батареєю, можна використовувати спеціальні пристрої - інвертори.

Без використання інвертора від сонячної батареї можна живити електроприймачі, що працюють на постійній напрузі, в т.ч. різну портативну техніку, енергозберігаючі джерела світла, наприклад, самі світлодіодні лампи.

Автор тексту: Андрій Повний. Текст уперше опубліковано на сайті Electrik.info. Передруковано за згодою редакції.

Категорії

Вибір редакції