Сонячні панелі (батареї) для дому. Сонячні батареї своїми руками для приватного будинку Які бувають сонячні батареї для приватного будинку

Висока сонячна активність у регіоні, однозначно, одна із головних критеріїв для .

Однак не менш важливою для продуктивності застосування потенційної потужності сонячних променів є якість обладнання – того самого, що відповідає за перетворення енергії променів на електричну.

Щоб сонячні батареї працювали максимально довго та ефективно, варто поставитися до їх вибору з усією відповідальністю. Зазначимо основні моменти, куди слід звернути увагу під час виборів перетворювачів сонячної енергії.

Марк Астаф'єв, учасник команди із встановлення фотоелектричних систем:

«Ринок фотоелектричної продукції наповнений недорогими китайськими модулями – але це далеко не завжди говорить про низьку якість. Субсидії, запроваджені китайським урядом, дозволяють виробникам знижувати ціни.

Щоб не ризикувати, варто вибирати продукцію великих відомих компаній, як правило, для виробничого процесу вони використовують якісне обладнання. Наприклад, JA Solar та Yingli Solar займаються виготовленням і кремнієвих елементів, і самих модулів.

У разі виявлення дефектів за кілька років можна безпроблемно обміняти бракований виріб, оскільки серйозні компанії відповідально ставляться до гарантійних зобов'язань.

Що стосується довговічності сонячних батарей, які, наприклад, встановлені на даху приватного будинку, вони будуть служити близько 40 років. З ладу зазвичай виходить інвертор, контролер та інші складові системи, а безпосередньо модулі довго зберігають працездатність.

У разі придбання в інтернет-магазині можна про стабільність параметрів придбаних елементів.

Сергій Бондаренко, тестувальник на заводі з виробництва сонячних модулів:

«Потужність та інші параметри ефективності роботи сонячних батарей, їх продуктивність у реальних, а не наближених до ідеальних умов, виявляються в ході тестування. Подібні випробування проводять як у виробництві, і незалежні лабораторії.

Пересічному споживачеві складно перевірити якість паяння та захисної плівки, наявність захисних діодів, ступінь герметизації, з'ясувати докладні характеристики елементів. Все це можна дізнатися в описі, висновках, підготовленому фахівцями в галузі геліотехніки.

Більшість фотоелементів, що випускаються на сьогодні, виготовлені на основі кремнію.

• монокристалічні;
• полікристалічні;
• аморфні.

Суперечки про те, які з них кращі, продовжуються. Однак можна безпомилково констатувати, що неякісні монокристалічні поступаються за працездатністю та довговічністю полікристалічні.

Правильне і зворотне твердження, що полікристалічні елементи низької якості працюють гірше, що мають монокристалічну структуру. Що ж до ККД, то у сонячних елементів із монокристалічного кремнію він найвищий, але відмінність – у десятих частках відсотків.

Вся на сонячних батареях містить декілька важливих частин.

• панелі з елементами, що перетворюють енергію фотонів;
• акумуляторів із контролером заряду;
• інвертор.

Характеристики кожної частини є важливими для роботи. Комплектація панелей роз'ємами та кабелями для монтажу позбавить необхідності витрачати зайві гроші на придбання. Хоча варто відзначити, що навіть надійні виробники якісних фотоелектричних елементів не завжди постачають повний комплект».

Антон Васильєв, геліотехнік, протягом останніх кількох років займається супроводом проектів з організації виробництва сонячних батарей:

«Модулі, що залучають своєю потужністю і ціною, можуть бути з нестандартною напругою.

Модуль зі стандартною номінальною напругою 24 В обійдеться дорожче, ніж модуль 20 В. Але для такого обладнання буде потрібний і дорожчий MPPT контролер, так що здешевити систему не вийде.

Також при покупці слід звертати увагу на якість кріпильних елементів.

ККД сонячних елементів безпосередньо впливає на площу.

І батареї на дах будинку, тобто немає обмежень за розмірами, набагато важливіше оцінити загальний коефіцієнт корисної діївсієї системи».

Ринок сонячної енергії для росіян поки що залишається дивиною, а ось для жителів багатьох країн він уже став «прозою життя». Принаймні наші співвітчизники, які побували за кордоном, звертають увагу на масове використання сонячних батарей у побуті та комунальному господарстві. До «технологічно просунутих» регіонів входять не лише сонячні курорти Іспанії, Італії або, скажімо, західне узбережжя США, але також, наприклад, Німеччина, Швеція чи Фінляндія, де кліматичні умови близькі до умов Європейської частини Росії. Тому досвід північноєвропейських країн для нас особливо цікавий.

Сонячні батареї поступово починають застосовуватися й у Росії. Насамперед - як допоміжна та аварійна система енергопостачання, але вони можуть працювати й автономно. Неякісне енергопостачання зазвичай характерне для сільської місцевості - скажімо, застаріла мережа не розрахована на велике навантаження (раніше розрахункове навантаження на один будинок становило 2,5 кВт). Така мережа здатна витримати підключення холодильника, телевізора та кількох освітлювальних приладів. Якщо при цьому працюватиме ще й сучасна пральна машиназ підігрівом води, то, мабуть, виникнуть проблеми. Ну а при підключенні потужнішого водонагрівача або зварювального апарату мережу просто не витримає.

Сонячні батареї дозволяють компенсувати недостатню потужність мережі (зазвичай 1,5-3 кВт) без втрати комфорту. Причому комп'ютер, що управляє, здатний скласти розклад включення-вимкнення основних енергоспоживаючих пристроїв в будинку в залежності від передбачуваного обсягу виробленої електроенергії, яку він вираховує на підставі метеопрогнозів, отриманих через мережі зв'язку (Інтернет). Припустимо, завтра очікується сонячна погода – значить, можна запланувати прання.

ПІДБИРАЄМО СИСТЕМУ

Автономна система енергопостачання, крім сонячних батарей, включає ще кілька компонентів. Перелічимо основні їх.

• Інвертор - так скорочено називають інверторний перетворювач постійного струму змінний (і навпаки). Інвертор - найважливіший пристрійсистеми, до якого підключаються інші джерела струму (сонячні батареї, вітрогенератор, дизельний генератор і т. д.) через відповідні контролери, комплект акумуляторних батарей, зовнішню і внутрішньобудинкову електромережі. Слід врахувати, що моделі інверторів, що використовуються спільно з електромережею, відрізняються за конструкцією від працюючих автономно.
• Контролери заряду сонячних батарей - пристрої, що відповідають за ефективне перетворення електроенергії, що виробляється. Без контролерів неможлива робота сонячних панелей з акумуляторами – їх довелося б вручну відключати від акумуляторних батарей щоночі та в кінці кожного заряду. Крім того, контролери підвищують ефективність функціонування сонячних панелей на 30-50%.
• Акумуляторні батареї (АКБ) запасають енергію, адже сонячні панелі працюють лише у світлий час доби. Ми детально поговоримо про них окремою статтею.
• Реле управління зовнішніми пристроями. У автономної системивони використовуються для включення та вимкнення груп пристроїв, на які подається електроенергія. Також реле застосовуються, наприклад, для автоматичного включеннядизельного генератора у разі сильного зниження рівня заряду АКБ.

Крім того, до системи можуть входити додаткові генератори струму. Найчастіше дизельний генератор, який відіграє роль аварійного, коли капризи погоди не дозволяють сонячним батареям працювати на повну потужність. Дизельний генератор доцільніше використовувати в системах з більшим періодом часу відключення від мережі (від кількох діб та більше).

Перед підбором компонентів системи потрібно розрахувати її технічні характеристики- вони визначатимуться часом автономної роботиустановки, а також об'ємом електроенергії, який повинні виробляти сонячні батареї. Обидва параметри зумовлюють вартість системи, і при їх виборі недосвідчені користувачі часто припускаються прикрих помилок. Найкраще довірити розрахунок професіоналам.

ТИПИ БАТАРЕЇ

Продуктивність та довговічність сонячних батарей можуть сильно відрізнятися. Так, у недорогих китайських панелей ККД лише 4-5 %, а термін служби становить 3-4 роки. "Нормальні" батареї (у тому числі китайські) мають ККД 12-15%, а термін служби - 25 років. У висококласних виробників (Kyocera, Sharp, Panasonic, Samsung) ККД батарей може досягати 15-18%, а термін служби вимірюється десятками років. Натомість і стоять такі пристрої на порядок дорожчі. З кожним роком ефективність переробки сонячного світла на електроенергію зростає. Так, у 2014 р. розроблені Panasonic сонячні панелі HIT, що є пластинами з монокристалічного кремнію, що оточений надтонкою плівкою з аморфного кремнію, забезпечили рекордний ККД у 25,6 %. Найближчими роками очікується поява панелей з ККД вище 30%.

Сонячні панелі виготовляються з кремнію і в залежності від його структури бувають трьох типів: монокристалічні, полікристалічні та з аморфного кремнію. Усі різновиди мають свої особливості.

Полікристалічні панелі складаються, грубо кажучи, з уламків монокристалу. Відрізняються меншим ККД (15% елементів і 12% у всієї системи), термін служби становить 20-25 років. Зате вони коштують дешевше за монокристалічні. Панелі з аморфного кремнію за своїми характеристиками приблизно відповідають полікристалічні (кілька років тому аморфні пристрої відставали за терміном служби, який становив 5-10 років, але у нових моделей параметри значно покращилися).

Сонячні батареї розрізняються і щодо ефективності роботи у різних умовах. Так, монокристал та полікристал добре функціонують при яскравому сонячному освітленні, а при хмарності вироблення енергії у них помітно падає. Панелі з аморфного кремнію в похмуру погоду працюють трохи краще, ніж пристрої з монокристалу або полікристалу (при однаково встановленій потужності). Тому перші краще під час малосонячного та дощового літа. Крім того, батареї з аморфного кремнію менш залежать від точності орієнтації площини панелі щодо кута падіння сонячних променів. Ефективні вони і при косих променях сонця. Кристалічні батареї рекомендується розміщувати так, щоб кут падіння сонячних променів був максимально близьким до 90°. Однак аморфники мають менший термін служби і займають досить велику площу при однаковій з монопанелями потужності (через низький ККД), тому з фінансової точки зору їх установка менш вигідна.

Сонячні батареї зазвичай монтують на даху. Найкраще підходить південний схил, особливо якщо кут його нахилу збігається з географічною широтою.

Також поширений варіант розміщення на двох суміжних скатах, розгорнутих у південно-західному та південно-східному напрямках. У цьому випадку на кожну схил поміщають половину батарей. У цьому загальний обсяг виробленої електроенергії трохи зменшується, але збільшується час роботи панелей. Коли оптимальне (у нашому випадку – південне) напрямок використовувати не виходить, сонячні батареї можна розмістити на скатах, розгорнутих на схід чи захід. При цьому доведеться збільшити кількість панелей, щоб компенсувати зниження ефективності їхньої роботи. У населених пунктах з географічною широтою 55-60 ° і більше сонячні батареї можна розташовувати вертикально - на стіні або навіть на огорожі. Якщо не вдається розмістити їх на наявних спорудах, для установки вибирають поворотні стенди, що дозволяють використовувати сонячне проміння з максимальною ефективністю. Вартість стенду, виготовленого фабричним способом, становить 50-70 тис. руб., але можна заощадити, зменшивши кількість панелей, ціна яких становить 10-20 тис. руб. і більше. Віддача від панелей, що повертаються, збільшується приблизно в 1,6 раза в порівнянні з закріпленими стаціонарно.

При цілорічному використанні батарей їх вигідніше розміщувати вертикально. По-перше, взимку сонце не піднімається високо над горизонтом і його промені падають на вертикальну стіну під кутом, наближеним до прямого. По-друге (і це навіть важливіше), вертикальне розташування дозволяє вирішити проблему очищення панелей від снігу. Загалом у країнах зі сніговою зимою не рекомендується встановлювати батареї під кутом нахилу до горизонту менше 40°, щоб на них не накопичувався сніг. Тому на плоскому даху сонячні батареї мають у своєму розпорядженні під нахилом, на відповідній підставі-фермі.

Voted Thanks!

Можливо Вам буде цікаво:

Кожен обиватель мріє про економію електричної енергії. Як її альтернативу можна розглянути варіант використання енергії сонця, про перетворення якої в електрику подбає сонячна батарея для будинку, як на фото.

Принцип дії батареї

Сонячна батарея - пристрій генерації постійного струму, що розташовується на даху будинку. До нього підключаються акумуляторні батареїз датчиком контролю заряду та інверторами, що перетворюють струм постійний змінний.

Фотоелементи, розташовані на панельному пристрої, трансформують енергію сонця на електрику. Усі фотоелементи підключаються паралельним та послідовним способами в єдине ціле, у результаті виробляється деяка кількість енергоресурсу.

Паралельний спосіб підключення виробляє струм, а послідовний напруга.

Ефективне функціонування батареї без збоїв можливе завдяки поєднанню двох способів у єдиний механізм. Діоди використовуються у скріпленні деталей панелі, щоб не було перегріву та розрядження акумуляторів.

Контролер заряду, яким оснащений акумулятор, здатний збирати та зберігати енергію від сонячної батареї. Резистор, підключений до батареї, забезпечить можливе пошкодження системи загалом.

Інвентор необхідний для перемикання змінного струму з батареї, щоб використовувати його в побуті. Можливо для освітлення будинку. Встановлення сонячних батарей можна зробити своїми руками або скористатися послугами професіоналів.

Складові батареї

Основними складовими системи є:

• Сонячна панель, що безпосередньо приймає випромінювання сонця.
• Датчик контролю заряду, що стабілізує функціональність системи та сприяє збільшенню ефективності виробництва електрики.
• Акумулятори завдяки яким зберігається вироблена електроенергія.
• Інвертор, що перетворює струм з одного виду на інший, використовуваний різними електричними приладами.

Позитивні якості та недоліки

Переваги сонячної батареї для приватного будинку є:

• відсутність фінансових вливань у період роботи;
• тривалий термін служби;
• використання невичерпного джерела енергії – сонячного випромінювання;
• відсутність потреби у техобслуговуванні;
• не створює шумів під час роботи;
• необхідний показник ККД;
• екологічність у застосуванні.

До недоліків можна віднести:

• залежність від сонця.
• значну вартість системи.
• необхідність досвіду монтажної роботи.

Різновиди батарей

Монокристалічні кремнієві. Походять від процесу лиття високоочищених кремнієвих кристалів. А нестандартне становище монокристальних атомів здатне збільшити ККД до 19%.

Товщина фотоелементів складає 200-300 мкм. Батареї цього виду надійні та довговічні, але коштують дорого.

Мультикристалічні кремнієві. Як основу їм служать різні монокристалічні кремнієві грати. Термін їхньої працездатності — 25 років, а ККД близько 14-15%.

Полікристалічні кремнієві. Кремнієві атоми орієнтовані інакше, тому поступаються монокристал з вироблення електрики. Період експлуатації – 20 років, ККД – 14%.

Тонкоплівкові. Для виробництва панельних систем використається певна плівка, що поглинає сонячне світло. В основному ці пристрої застосовують у туманних альбіонах. При ККД – 10% у них досить приваблива вартість батареї.

Аморфні кремнієві. Є економним варіантом при ККД в 8%, але вартість електроенергії, що виробляється, досить дешева.

З телуїду кадмію. Виготовляється з використанням плівкової технології. Хоча шар плівки дуже тонкий, але ККД складає 11%. Вартість енергії коштуватиме трохи дешевше, ніж у кремнієвих панелей.

Сфера використання

Дешева електрика, що виробляється панелями, широко затребувана в різних сферах і застосовується для:

• Висвітлення різноманітних будівель та приміщень.
• Енергозабезпечення різних комунікацій та обладнання лікарняних закладів.
• Висвітлення вулиць, трас, територій та ін.
• Заряджання мікроелектронних приладів та пристроїв.

Ефективність використання

Використовуючи енергію сонця у будинку, власник помітно заощадить. Тим більше, при розташуванні будинку в регіонах із максимальною кількістю сонячних днів. Адже основне джерело енергії – сонячне проміння.

Взимку батареї, у яких ККД близько 15%, зможуть користуватися гарячим водопостачанням та опаленням на 70%, що значно заощадить витрати. 30% електроенергії все ж таки доведеться запозичити у звичайних електроносіїв.

Принцип роботи

Принцип роботи полягає в тому, що промені сонця потрапляють на напівпровідник, вмонтований у уловлювач. При взаємній взаємодії з'являються вільні електрони, внаслідок чого виникає постійний струм.

У побуті потрібно застосування більшої кількості пластин, отже одна панель повинна містити їх кілька десятків.

Система опалення за допомогою сонця

Забезпечити будинок теплом за допомогою сонячних батарей можна за наявності таких елементів:

• Сонячний модуль.
• Датчики контролю.
• Насосна система.
• Місткості (500-1000 л).
• Електротену.

Сонячний ресурс можна використовувати для напору води в трубах або «теплої підлоги».

Зробити правильний вибірнеобхідного варіанту, допоможе підготовлений точний розрахунок потужності всіх потенційних споживачів і навіть врахувати такі аспекти:

• Нахил даху має становити понад 30 град.
• Панелі повинні розташовуватися на південній стороні насиченої сонцем.
• Ніщо не повинно загороджувати пряме проникнення сонця на панель.
• Середня кількість сонячних днів.
• Можливе опромінення радіацією.
• Надійність крокв у конструкції даху, які будуть піддаватися навантаженню від модулів та шару снігу.

Переваги опалення сонцем

• екологічно чистий пристрій, тому не забруднює атмосферу;
• не спровокує пожежу;
• працездатні за незначного сонця;
• не залежить від сторонніх джерел енергії;
• автоматизація системи;
• при правильному монтажі не потрібне додаткове вкладання коштів або поточні ремонтні роботи.

Вибір пристроїв для домашнього використання

Батареї малої потужності можна використовувати для роботи деяких побутових приладів, телефону та кількох джерел освітлення.

Універсальні використовують як електроживлення для забезпечення світлом та теплом будинок на 70%.
Великої потужності – для повного забезпечення необхідних джерелелектрикою та теплом.

Фото сонячних батарей для дому

Ідея використати сонячну енергію для опалення будинку або на інші потреби – не нова, розроблені пристрої, які дозволяють це зробити будь-якій людині. У багатьох країнах сонячні батареї на даху скоріше правилоніж виняток. Наша країна до них поки не належить, але й у нас уже подібні установки можна побачити дедалі частіше. Сонячні системи можуть бути двох видів. Перший - сонячні колектори, які нагрівають теплоносій, що протікає в них. Другий – сонячні батареї, які виробляють електрику. Про них і говоритимемо нижче.

Сонячні батареї перетворять сонячне світло на електричну енергію. Батарея складається з деякої кількості фотоелектричних перетворювачів, які найчастіше називають фотоелементами. Кількість перетворювачів у батареї довільна, з'єднання послідовно-паралельне. Чим визначається кількість фотоелементів? Необхідною силою струму та напругою. Мають перетворювачі на будь-якій плоскій поверхні один біля іншого. Через зовнішнього виглядутакі конструкції часто називають "сонячні панелі".

Сонячні батареї для приватного будинку в деяких країнах - звичайне явище

Занадто великі за площею сонячні батареї у побуті використовувати незручно, а якщо не вистачає потужності найбільшої, кілька пристроїв з'єднують у каскад. Якщо потужність потрібна велика, може знадобитися значна площа: може бути зайнятий весь дах, іноді стіни будинку та частина прибудинкової території. Тому частіше застосовують сонячні батареї для приватного будинку: там є де розмістити і велику кількість. Власники квартир можуть зайняти лише вікна та балкони.

Можливості використання

Як можна використовувати сонячні батареї для опалення будинку? Тільки для зменшення рахунків за електроенергію, а також як резервне джерело на випадок відключення. Це допоможе досягти тієї самої енергонезалежності, і не заморозити систему опалення за відсутності централізованого електроживлення.

Наскільки реально сонячна батарея може забезпечити потреби в електриці? Якщо говорити про водяне опалення, то це реально: для підтримки працездатності системи потрібно максимум 200-300 Вт/год. Стільки в середньому "тягнуть" електроніка котла + циркуляційний насос + можливі керуючі пристрої та контролери. Якщо система у вас більша, візьміть паспорти і порахуйте необхідну потужність. Для 300 Вт/год буде достатньо двох сонячних панелей середньої потужності (їхня сумарна продуктивність повинна трохи перевищувати потребу).

І не треба думати, що за відсутності сонця електрики не буде. В систему обов'язково входять акумулятори та інвертор. Правильно підберіть потужність акумуляторів, і їх заряду навіть за найгірших погодних умов вам вистачить на кілька днів роботи системи.

До речі, багато європейських виробників опалювального обладнання передбачають спільну роботу своєї техніки із сонячними перетворювачами (наприклад, газові котли та ). Але працюють вони з геліоколекторами (гріють воду) або із сонячними батареями, потрібно дивитися по кожному виду обладнання.

Якщо все серйозніше. Потужність більшості таких обігрівачів обчислюється кіловатами. Для вироблення такої кількості енергії потрібно багато панелей для переробки енергії сонця. Влаштування системи сонячних батарей для опалення приватного будинку електричними підлогами може вилитися в дуже пристойну суму. Але система хороша тим, що її потужність можна нарощувати поступово. Будете по можливості збільшувати кількість панелей і кількість електрики, що виробляється.

За бажання можна заощадити: . Такі саморобні варіанти обійдуться в рази дешевше за заводські. І це при тому, що купувати фотоперетворювачі доведеться готові: їхнє виготовлення в кустарних умовах – нереальне завдання. Тому – лише готові. Ефективність саморобних сонячних панелей буде нижчою від заводських, але й ціна в рази нижча.

Розрахунок сонячних батарей для дому

Інсоляція (кількість сонячної енергії) у різні місяці сильно змінюється. Тому спочатку необхідно визначитися з тим, яку частину електроенергії і на який період ви збираєтеся виробляти. Якщо ви хочете всі 100% у будь-яку пору року виробляти самостійно, вважати доведеться по найгіршому місяці з мінімальною кількістю сонячних днів. Але тоді виникне питання: що робити з надмірною кількістю електроенергії, яка вироблятиметься в інші місяці. Якщо проживання планується тільки в городній сезон, вважаєте найнижчою інсоляцією в цей період. Загалом принцип зрозумілий.

Потім необхідно розрахувати, яку сумарну потужність має видавати ваша сонячна система для будинку. Для цього в таблицю вписуєте всі електроприлади, і з їх паспортів вносите дані по потужності, струму, що споживається, і ватне навантаження. Підбивши колонки, дізнаєтеся, скільки електроенергії за годину потрібно всієї вашої апаратури та приладів. Зрозуміло, що вони навряд чи включаються одночасно. Можете спробувати вирахувати, які з них працюють одночасно і за цією цифрою підбирати сонячні панелі.

Як рахувати кількість сонячних батарей розберемо на прикладі. Нехай потреба в електроенергії 10 кВт/год, інсоляція у розрахунковому місяці 2 кВт/год. Потужність батареї, яку зібралися купувати, становить 250 Вт (0,25 кВт). Тепер вважаємо 10/2/0,25 = 20 шт. Тобто знадобиться 20 сонячних панелей.

Для зменшення споживання електроенергії потрібно замінити всі лампи розжарювання на світлодіодні, а всю стару неекономну техніку на енергозберігаючу - тоді вам знадобиться не таке вже й велика кількістьсонячних панелей.

Види сонячних батарей

Фотоелектричні перетворювачі є різні. Причому відрізняється матеріал, з якого вони виготовляються, і технології. Від усіх цих факторів залежить продуктивність цих перетворювачів. Деякі фотоелементи мають ККД 5-7%, а найвдаліші останні розробки показують 44% і вище. Зрозуміло, що з розробок до побутового використання відстань величезне, і з часу, і з грошам. Зате можна уявити, що чекає на нас у найближчому майбутньому. Для отримання кращих характеристик використовують інші рідкісноземельні метали, але з покращенням характеристик маємо пристойне підвищення ціни. Середня продуктивність щодо недорогих сонячних перетворювачів становить 20-25 %.

Найпоширеніші кремнієві сонячні батареї. Цей напівпровідник недорогий, його виробництво освоєно давно. Але вони мають не найвищий ККД – ті самі 20-25%. Тому при всій різноманітності сьогодні переважно використовуються три види сонячних перетворювачів:

• Найдешевші - тонкоплівкові батареї. Вони є тонким нальотом кремнію на несучому матеріалі. Кремнієвий шар покритий захисною плівкою. Плюс цих елементів у тому, що працюють вони навіть у розсіяному світлі, а отже є можливість встановлювати їх навіть на стіни будівель. Мінуси – низька ефективність 7-10%, а також, незважаючи на захисний шар, поступова деградація кремнієвого шару. Проте, зайнявши велику площу, можна отримати електрику навіть у похмуру погоду.
• Полікристалічні сонячні батареї виготовляють із розплаву кремнію, повільно охолоджуючи. Відрізнити ці елементи можна за яскраво-синім кольором. Ці сонячні батареї мають найкращу продуктивність: ККД 17-20%, але в розсіяному світлі малоефективні.
• Найдорожчі з усієї трійці, але при цьому досить поширені - монокристалічні сонячні батареї. Вони виходять шляхом поділу одного кристала кремнію на пластини і мають характерну геометрію зі скутими кутами. У цих елементів ККД від 20% до 25%.

Тепер, бачачи написи «сонячна панель моно» або «полікристалічна сонячна батарея», ви розумітимете, що йдеться про спосіб виробництва кремнієвих кристалів. Також ви знатимете, якої ефективності від них можна очікувати.

Батарея з монокристалічними перетворювачами

Ефективність сонячних батарей узимку

Ви, напевно, здивуєтеся, але зимовим днем ​​на вертикальну поверхню падає лише в 1,5-2 рази менше енергії, ніж улітку. Це дані для середньої лінії Росії. За добу картина гірша: за цей період влітку отримуємо вчетверо більше енергії. Але зверніть увагу на вертикальну поверхню. Тобто на стіну. Якщо говорити про горизонтальну поверхню, тут різниця вже в 15 разів.

Найсумніша картина з вироблення електроенергії сонячними батареями чекає на вас не взимку, а восени: у похмуру погоду їх ефективність нижча в 20-40 разів, залежно від щільності хмарного покриву. Взимку ж після того випав сніг, інсоляція (кількість світла, що падає на батареї) в сонячні дні може наближатися до літніх значень. Тому взимку сонячні системи для будинку виробляють більше електроенергії, ніж восени.

Виходить, щоб узимку досягти близької до максимальної ефективності, потрібно розташовувати сонячні батареї вертикально або майже вертикально. І якщо їх вішати на стіни, то бажано на південно-східні: вранці за статистикою частіше буває ясна погода. Якщо південно-східної стіни немає, або нічого на ній встановити неможливо, вийти зі становища можна, зробивши спеціальні підставки. Тоді ставлять сонячні батареї на даху. Так як кут падіння сонячних променів залежно від сезону змінюється, бажано зробити підставку з кутом нахилу, що регулюється. Є можливість розгорнути сонячні панелі «обличчям» на південний схід, немає такої можливості, нехай «дивляться» на південь.

Правила встановлення

Ефективність роботи кремнієвих сонячних батарей залежить від кількості енергії сонця, що потрапляє на них (всього спектра випромінювання). Чинники, на які ми можемо якимось чином вплинути, це:

На працездатність багатьох типів перетворювачів впливають температурні показники: діапазон використання кремнієвих елементів від -40 o C до +50 o C. Негативно на працездатності позначаються як нижчі, так і вищі температури. Якщо влітку у вас сонце активне, важливо не допустити перегрівання. Для цього під панель можна покласти білу тканину або фольгу (ефективніше). Якщо це не допомагає і панель перегрівається, поверніть її або переважте. Потрібно буде вибрати таке положення, при якому дотримуватиметься тепловий режим, а продуктивність залишиться досить високою.

Максимальну свою продуктивність ці пристрої показують, якщо сонячні промені падають під кутом 90 o . На жаль, таке можливе далеко не весь день, а лише короткий проміжок часу. Є спеціальні системи стеження, що змінюють кут нахилу панелі так, щоб світло падало постійно під бажаним кутом, але це дорогі установки.

І все ж таки, можна знайти оптимальний кут установки сонячних батарей. Просто за незначного відхилення від ідеалу (менше 50 o) продуктивність падає мало, приблизно 5 %. Фактичне підтвердження цього можна побачити у відео.

Для кожного регіону кут встановлення сонячних батарей свій. Його можна визначити експериментально (як – ви бачили), а можна виставити виходячи з географічної широти – цей нахил прийнято вважати найкращим. Багато залежить від орієнтації панелі: якщо ви розгорнули її на північ або схід, оптимальний кут буде меншим.

Сонячні батареї на даху

Насамперед, потрібно з'ясувати, чи витримає покрівля додаткове навантаження. Один-два модулі витримає будь-яка, а для більшої кількості доведеться рахувати.

Для надійної фіксації вони повинні кріпитись як мінімум у чотирьох точках. Причому, якщо ви монтуєте панелі заводського виготовлення, не полінуйтеся вивчити інструкцію з встановлення: при порушенні хоча б одного з пунктів обладнання знімається з гарантії. У більшості випадків вимоги такі:

Системи кріплення сонячних панелей можуть бути різними. Є готові (продаються там же, де й самі панелі), але можна використовувати і зроблені власноруч. Важливо використовувати надійні, стійкі до корозії матеріали. Товщина рейок і кріплення має бути великою: витримувати повинні вони і вітрові навантаження, і масу панелей з товстим сніговим покривом.

Один із методів кріплення сонячних батарей на даху приватного будинку можна побачити у відео.

Тепер трохи про електричне складання. Схема підключення сонячної батареї, крім самих перетворювачів, передбачає наявність:

• контролера заряду із підключеними акумуляторними батареями;
• перетворювача (інвертора), який перетворює постійний струм на змінний;
• запобіжників для захисту від короткого замикання(Підвищать безпеку і вашу і системи).

Контролер та перетворювач мають обмеження по струму та напрузі. Сумарні параметри сонячної системи, що підключається для вашого будинку, не повинні їх перевищувати. Для електричного з'єднання батарей в єдину систему, потрібно використовувати тільки ті дроти, які виведені назовні.

Для з'єднання панелей застосовують мідний провідник у стійкій до ультрафіолету ізоляції. Якщо дроти у відповідній ізоляції не знайшли, сховайте його в гофрований шланг для зовнішніх робіт. Товщина жил дроту залежить від передбачуваної сили струму в системі та від довжини лінії, але мінімальний переріз 4 мм 2 . З'єднання провідників бажано робити за допомогою конекторів, а не на скручуваннях. Рекомендують МС4 тому, що провідники, що виходять з більшості сонячних батарей, оконечені саме такими роз'ємами. Ці роз'єми хороші тим, що забезпечують герметичні з'єднання, що на дахах важливо. Але не всі фірми встановлюють рознімання цього стандарту. У дешевих моделях (особливо китайських) може стояти щось інше, тому уточнюйте при покупці.

Тепер про послідовність підключення обладнання до системи. Для безпечного підключення дотримуйтесь черговості такої:

1. До контролера підключаються акумулятори з дотриманням полярності. Провід - мідь, переріз вибирається в залежності від потужності контролера.
2. До контролера підключаються сонячні батареї. Також необхідно дотримуватися полярності.
3. До контролера через запобіжник підключається 12 В споживачі.
4. До акумуляторів підключається інвертор (через запобіжник), а до виходу вже споживачі 220 В. Підключення інвертора безпосередньо до контролера виключено: доведеться купувати нові пристрої. А це приблизно 600-1000 $ в залежності від фірми та потужності.

Не нехтуйте послідовністю підключення - це найбезпечніший алгоритм, що гарантує (при дотриманні полярності) робочий стан системи.

Насамкінець, ще один варіант установки на даху дачі з регульованим кутом нахилу. Можливо, вам буде корисним відео.

Обігрів та освітлення будинків альтернативною енергією – це не мрії, а реальність. Вже сьогодні ми можемо повністю живити будинки від власного джерела електроенергії та використовувати частину сонячного тепла для живлення опалювальних систем. Основою подібних систем опалення та освітлення є сонячна батарея, що забезпечує трансформацію енергії. Давайте подивимося, як можна обігріти та висвітлити будинок за допомогою сонця.

У цьому огляді ми торкнемося наступних питань:

• Як працюють сонячні батареї;
• Чим відрізняються одні види батарей від інших;
• Як запитати будинок електрикою від сонячного світла;
• Як обігріти житло за допомогою сонячної енергії

Таким чином ми дамо відповіді на максимум запитань.

Електричні сонячні батареї

Інтерес до альтернативних джерел електроенергії не вщухає, а навпаки – зростає. Причин тому багато, починаючи від високих тарифів на світ і закінчуючи банальною відсутністю можливості підключитися до електромережі. Остання проблемаактуальна для власників заміських будинків та дач – відсутність електрифікації робить тривале проживання неможливим. Що ж до вартості електроенергії у Росії, вона постійно зростає.

Сонячна батарея – це альтернативне джерело електроенергії. І сьогодні популярність таких джерел зростає, як зростає та їхня ефективність. Якщо перші батареї не могли похвалитися високим ККД перетворення енергії сонця на електроенергію, то сучасні зразки відрізняються досить високою потужністю та ефективністю – наприклад, одна сонячна панель AXITEC AC-260P/156-60S при розмірах 1640х992х40 мм має потужність 240 Вт..

Сонячний модуль AXITEC AC-260P/156-60S

Віддавши під установку сонячних батарей досить велику площу, можна в повному обсязізабезпечити своє домоволодіння практично дармовий електроенергією. Сьогодні вони користуються дачниками, власниками заміських будинків, власниками мобільних будинків (трейлерів). Затребуваними вони є і там, де потрібно забезпечити енергією якісь невеликі об'єкти – обладнання моніторингу рівня річок, метеостанції, освітлювальні лампи на заміських трасах.

Давайте подивимося, які переваги від використання сонячних батарей:

• Незалежність від постачальників електроенергії – раптові відключення світла тепер не страшні;
• Екологічна чистота – сонячні батареї не забруднюють довкілля;
• Повна безшумність – на відміну від дизельних, бензинових та газових генераторів, батареї працюють без звуків;
• Для встановлення обладнання не потрібні будь-які дозволи, ліцензії та інші документи.

Є й недоліки – деяких із них досить серйозні:

Ці панелі потребують регулярного чищення від пилу та бруду.

• Висока вартість устаткування – ціни готові комплекти становлять від 20000 рублів і від;
• Необхідність регулярного оновлення акумуляторів (віддають енергію в нічний час) – з часом вони втрачають свій ресурс;
• Падіння ефективності системи в зимовий час – спостерігається нестача світла для роботи обладнання на повну потужність;
• Батареї потрібно регулярно очищати - на них осідає пил, що дещо знижує їх ефективність. Взимку вони будуть заліплені снігом;
• У деяких регіонах використання сонячних батарей утруднене через малу кількість сонячних днів. До того ж деякі панелі бояться суворого російського клімату.

Недоліки є і деякі з них досить серйозні. Одна сонячна панель коштує від 7-8 тис. рублів і вище, а щоб виробити достатню кількість електроенергії, знадобляться кілька таких батарей. Сюди слід включити витрати на купівлю акумуляторів і перетворювачів.

Вартість сонячних батарей в комплектах для дому може досягати 500 тис. рублів і навіть вище - це досить потужні електростанції, які можуть навантажувати до 5 кВт електричної енергії.

Принцип роботи сонячних батарей дуже простий - вони перетворюють сонячну енергію в електричну за рахунок перетворювачів, що застосовуються в їх конструкції. Максимальний показник ефективності перетворення становить близько 40% (за ідеальних умов). На практиці ефективність падає через поступове старіння фотоелементів, зниження прозорості скла та осідає на панелях бруду. Для досягнення максимальної енергоефективності вони монтуються на південних схилах дахів (кут близько 40-45 градусів).

Устаткування для отримання електроенергії

У мінімальний комплект входять сама панель, АКБ, інвертор і контролер.

Сонячна панель дає нам постійний струм – 12 або 24 В. Цього достатньо для роботи багатьох побутових приладів, на кшталт радіоприймачів, настінного електронного годинника та іншого обладнання. Але в більшості випадків техніка потребує електромережі з напругою 220 В. Отже, потрібно якось перетворити постійний струм напругою 12-24 В змінний струм напругою 220 В – для цього потрібно додаткове обладнання.

Для перетворення електроенергії застосовуються інверторні перетворювачі, що відрізняються високим ККД. Але є ще одна проблема – вночі батареї не працюють, тому нам потрібні ще й акумулятори. До них додаємо зарядні пристрої(або купуємо автоматичні перетворювачі/контролери, які самостійно вибирають джерела живлення та заряджають акумулятори).

• Плівкові (гнучкі) – характеризуються легкістю монтажу та невеликою вагою, але не можуть похвалитися високою ефективністю;
• Монокристалічні – для їх роботи необхідне яскраве сонце, у хмарну погоду їх ефективність падає практично до нуля;
• Полікристалічні – найсучасніші сонячні батареї, які можуть працювати у хмарну погоду.

Гнучкі сонячні панелі є не найкращим варіантом для постійного використання.

Гнучкі сонячні панелі не підходять для тривалого використання. Тому ми рекомендуємо звернути увагу на останню категорію батарей – вони представлені найширшим асортиментом.

Далі нам потрібно визначитись із потужністю обладнання. Якщо сонячні батареї використовуватимуться лише для освітлювальних цілей, можна обійтися панелями невеликої площі та малої потужності. Якщо до місцевої мережі підключатимуться потужні споживачі – пилососи, мікрохвильові печі, чайники та багато іншого – доведеться придбати велику кількість батарей, потужні перетворювачі та акумулятори з високою сумарною ємністю.

Деякі люди купують у свої заміські будинкинизьковольтне обладнання - це лампи на 12 або 24 В, а також аналогічна побутова техніка(Монітори, телевізори, мультимедійні плеєри та багато іншого). Що стосується мікрохвильових печей та електрочайників, то вони замінюються звичайною газовою пічкою з балоном.

Витрати будуть досить високими - вартість сонячної батареї на 300 Вт становить близько 23 тис. рублів (є і дешевше), за інвертор (вітчизняний) потрібно віддати від 4500 рублів. На додаток до цього необхідно придбати акумулятор та контролер заряду. Комплект такої потужності, з недорогих комплектуючих, обійдеться приблизно в 27 тис. рублів - до нього можна буде підключати малопотужних споживачів (лампи, дрібна побутова техніка і багато іншого).

Маломощні комплекти із сонячними батареями нерідко використовуються і в електрифікованих будинках – для живлення енергозалежних опалювальних котлів у періоди відключення електроенергії. Придбати все це електрогосподарство можна у спеціалізованих магазинах та в інтернет-магазинах. Типовим прикладом є онлайн-магазин «Сонячна корона» - в ньому можна придбати сонячні акумулятори, акумулятори, інвертори, зарядні пристрої, контролери та низьковольтну техніку.

У продажу представлені навіть низьковольтні холодильники пристойного об'єму. Мінус у них один – коштують вони в 4-5 дорожче за свої аналоги з харчуванням від мережі 220 В.

Сонячні батареї для опалення

Принцип дії геліосистеми опалення будинку.

Ми вже розібралися, як вибрати та купити сонячні батареї на будинок, поговорили про їх принцип дії, переваги та недоліки. Тепер слід поговорити про сонячні панелі, які використовуються для обігріву домоволодінь – вони відрізняються своєю конструкцією. Принцип їх роботи полягає у перетворенні енергії сонця на тепло. Такі батареї правильніше називати сонячними колекторами (геліосистем).

Сонячне опалення найвигідніше в регіонах з максимальною кількістю сонячних днів. Тут батареї зможуть переробити максимум енергії, що представлена ​​світловим та інфрачервоним випромінюванням. Витрати на придбання та встановлення обладнання окупаються за кілька років (від 2 до 5) за загального терміну служби до 30 років. Слід зазначити, що ці системи опалення не можуть працювати самостійно, тому їх використовують спільно з іншими джерелами тепла – це опалювальні котли, електронагрівачі.

Багато сучасних опалювальних котлів оснащуються автоматикою для роботи із сонячними колекторами, забезпечуючи економічний обігрів приміщень.

Давайте розглянемо основні переваги сонячних батарей (геліосистем):

• Суттєва економія на комунальних послугах чи паливі для роботи опалювального обладнання;
• Зниження витрат за гарячу воду – максимальна економія проявляється у літній період;
• Можливість обігріву будівель будь-якого призначення – від житлових будівель до підприємств;
• Відсутність впливу на довкілля – якихось викидів тут немає;
• Можливість роботи з опалювальними казанами будь-якого типу.

Є й недоліки:

Для регіонів з рясними снігопадами краще використовувати пласкі сонячні батареї з режимом відтайки.

• Опалення за допомогою сонячних батарей не може повністю замінити інші джерела тепла – воно є допоміжним;
• Висока вартість обладнання – перш ніж купувати техніку, потрібно здійснити розрахунки доцільності її застосування;
• Низька ефективність у сильні морози та у похмуру погоду – потужний багатоденний снігопад стане серйозною перешкодою для роботи опалення;
• Колектори, як і електричні сонячні батареї, потребують періодичного чищення – від пилу та снігу.

Недоліки серйозні, як і у випадку з електричними сонячними батареями - і нічого не поробиш.

Устаткування для опалення

Сонячні колектори поділяються на дві основні категорії. До першої категорії належать плоскі сонячні батареї. Вони мають просту конструкцію - по трубах протікає теплоносій, що надходить в опалювальну систему і в систему подачі гарячої води. Такі установки характеризуються низькою ефективністю, які головними перевагами є простота і дешевизна.

Дані геліоустановки вигідно використовувати для підготовки гарячої води з накопиченням в окремому баку.

До другої категорії сонячних батарей належать вакуумні трубчасті колектори. Тут за паркан тепла від нашого природного світила відповідають скляні трубки, з яких відкачано повітря. Процеси перетворення протікають двома способами:

Влаштування вакумного трубчастого колектора з мідною трубкою всередині.

• Прямим – усередині скляних трубок проходять трубки з теплоносієм, який надходить у опалювальну систему чи контур ГВП. Для такого способу характерна висока ефективність, але вся конструкція виходить нерозбірною. Зламається один елемент – доведеться міняти весь модуль;
• Подвійним – тут у кожній скляній вакуумній трубці розташовується мідна трубка, в яку закачано рідину з низькою температурою кипіння. Нагріваючись, вона випаровується, піднімається вгору і віддає тепло в масивний наконечник - далі тепло передається в мідний гребінчастий колектор (маніфолд). Ефективність таких сонячних батарей трохи нижче, але вони мають один плюс – кожен елемент тут є знімним, якщо одна з трубок лусне, її можна буде замінити (як батарейки).

Сонячні батареї зігрівають теплоносій, який надходить у зовнішній теплообмінник. Звідти тепло вирушає у накопичувальний бак великого обсягу (буферний накопичувач). Так як сонячні батареї у нас виступають у ролі допоміжного тепла, до теплообмінника підключається опалювальний котел. Батареї опалення підключаються до буферного накопичувача, для руху теплоносія використовується циркуляційний насос. Тепло для контуру ГВП забирається через ще один теплообмінник, що знаходиться в буферному накопичувачі.