Установка системы энергоснабжения на солнечных панелях
Как работает система и из чего состоит
Солнечная панель – это комплекс параллельно или последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей (полупроводниковых фотоэлементов), которые трансформируют солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Поскольку для удовлетворения хозяйственных нужд загородного дома или любого другого объекта нужно очень много энергии, площадь солнечных панелей, установленных в частных усадьбах, может достигать десятков квадратных метров. Необходимость использования такого количества объединенных фотоэлементов связана с их довольно низким КПД – около 13-23 %. Чем больше общая площадь панелей, тем больше энергии можно получить.
Производительность солнечных батарей зависит не только от площади. Важную роль также играет интенсивность света и угол падения лучей на поверхность панелей. Именно поэтому большое влияние на количество произведенной электроэнергии имеет географическая широта и местность, где расположен дом, а еще – время года, суток и погода. Ночью, зимой или в периоды, когда небо покрыто густыми облаками и не пропускает солнечного света, эффективность работы батарей существенно падает. Для того, чтобы они работали максимально стабильно и эффективно, их дополняют некоторыми дополнительными устройствами:
- инверторами (преобразуют постоянное напряжение в переменное для того, чтобы последнее могло использоваться бытовыми приборами);
- аккумуляторами (накапливают неиспользованную энергию, которую можно будет потратить позже);
- контроллерами заряда АКБ (не позволяют аккумуляторам преждевременно разрядиться или перезарядиться и тем самым увеличивают срок их службы).
Все вышеперечисленные узлы образуют автономную систему энергоснабжения.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей Altek ASL1024 для солнечных модулей 96719
Виды батарей
Сейчас распространены три вида солнечных батарей: аморфные, тонкопленочные и кремниевые (монокристаллические, поликристаллические).
Модули на базе аморфного кремния изготавливаются по пленочной технологии, поэтому их можно считать своеобразным компромиссом между тонкопленочными и кремниевыми видами солнечных батарей.
Аморфные элементы являются одними из самых дешевых по себестоимости, к тому же, обладают повышенной гибкостью и способностью продуктивно работать даже в пасмурную погоду. Но из-за короткого срока службы и очень низкого КПД (всего 5-6%) они не слишком распространены среди потребителей. Именно поэтому очень часто создают гибридные модели на основе аморфного кремния и специальных нано- или микрокристаллов, благодаря чему коэффициент полезного действия повышается до 18-20%.
Тонкопленочные элементы в основном состоят из слоев кремния, напыленного в вакуумных условиях на фольгу или стекло. Также в состав напыления могут входить такие материалы, как индий, галлий, селенид, теллурид кадмия и др.
Этот тип элементов имеет следующие преимущества: невысокая стоимость по сравнению с другими видами батарей, а также устойчивость к нагреванию, благодаря чему наблюдается высокая стабильность работы.
Однако есть у них и определенные недостатки: занимают большую площадь при установке, чем поли- или монокристаллического аналоги с той же мощностью; имеют относительно короткий срок службы; демонстрируют коэффициент полезного действия на уровне 13%, что довольно мало по сравнению с другими видами солнечных элементов.
Поликристаллические солнечные элементы характеризуются квадратной формой и неоднородным рисунком поверхности, обусловленным содержанием большого количества разнофракционных кристаллов и примесей.
По сравнению с тонкопленочными аналогами поликристаллические батареи имеют более высокую цену и уровень производительности (примерно 14-18%). Также в связи с низкой чистотой кристаллов кремния они имеют достаточно высокую чувствительность к нагреванию, что приводит к сокращению срока службы.
В монокристаллических элементах батарей цвет поверхностей достаточно однородный, благодаря содержанию кристаллов тщательно очищенного кремния. Типичной формой отдельных изделий является квадрат, как правило, с закругленными углами.
КПД в монокристаллов достаточно высокий и часто достигает 23%, а средняя площадь, которую может занимать комплекс солнечных батарей такого типа мощностью 1 кВт, составляет 7 кв.м. При этом стоимость установок на их основе самая высокая среди всех возможных вариантов.
Эффективность и преимущества солнечных батарей
Несмотря на низкий КПД, солнечные батареи считаются одним из наиболее эффективных источников альтернативной энергии. Но в связи с высокой стоимостью установок на их базе и зависимостью от погодных условий такие системы зачастую позиционируются в качестве дополнительного, а не основного способа энергообеспечения частных домов.
В светлый безоблачный день один квадратный метр солнечной батареи может генерировать около 120-250 Вт. Этого слишком мало, чтобы обеспечить работу даже простейших бытовых устройств. Поэтому повышение производительности такой системы энергоснабжения происходит путем увеличения площади элементов солнечных батарей. Десяти квадратных метров уже хватает для генерации энергии такой мощности, чтобы мог работать телевизор, ПК и несколько лампочек, а двадцати – чтобы обеспечить потребности семьи из 3-4 человек, проживающих в загородном доме. Обычно такие площади солнечных батарей с легкостью умещаются на южных участках крыш небольших сооружений.
Главные преимущества использования установок на солнечных батареях:
- системы имеют длительный срок службы (в среднем 25-30 лет);
- полная независимость от организаций, поставляющих электроэнергию;
- образованная энергия является бесплатной;
- высокая надежность солнечных элементов;
- отсутствие необходимости в регулярном техническом обслуживании;
- возможность продажи избыточной энергии по так называемому «зеленому тарифу», что позволяет компенсировать часть затрат на покупку панелей и их монтаж.
Определенные недостатки у солнечных батарей также есть:
- высокая стоимость панелей и других рабочих узлов и как следствие – длительный срок окупаемости;
- низкий КПД по сравнению с традиционными источниками электроэнергии, что обусловливает необходимость установки батарей с большими площадями;
- зависимость от времени года и погодных условий;
- невозможность применения для приборов, потребляющих большую мощность.
Установка солнечных батарей
Монтаж солнечных батарей предусматривает выделение в доме помещения для аккумуляторов и других рабочих узлов и систем.
Солнечные панели можно устанавливать как на крышах, так и в других доступных местах. Рекомендуется делать это на южных сторонах кровель домов, поскольку при ясном солнце эффективность работы значительно возрастает.
Установка солнечных батарей на крыше удобная и несложная. При этом не нужно переделывать кровлю или чердак дома. Максимум понадобится укрепить конструкцию крыши, чтобы она могла уверенно выдерживать вес солнечной установки. Важно также помнить, что правильно подобранный угол наклона панелей помогает не только быстро очищать их от снега или мусора. Это еще и увеличивает производительность батарей.
Когда решение об установке солнечных батарей является наиболее актуальным?
Одним из случаев, когда покупка и монтаж систем энергоснабжения на солнечных батареях себя оправдывают, является установленный лимит на использование электричества в местах с недостаточной мощностью локальных подстанций. В большинстве случаев снять такие ограничения технически невозможно или это стоит гораздо больше, чем установка солнечных батарей.
Есть смысл использовать солнечную электростанцию и в том случае, если нужно обеспечить бесперебойное питание отдельной сети, например, компьютерной или охранной.
Очевидно, что такие параметры, как окупаемость и рентабельность систем на основе солнечных батарей напрямую зависят от количества солнечных дней в году в той или иной местности. Например, в более южных странах и регионах производительность солнечных панелей ощутимо выше, чем на севере. Однако современные панели способны эффективно функционировать и в пасмурную погоду, ведь такие технологии постоянно развиваются и совершенствуются.
Приобретая оборудование для производства электроэнергии из солнечных лучей, владелец частного дома обретает независимость от централизованного поставщика энергии с постоянно растущими расценками за киловатт электричества и получает столько электроэнергии, сколько нужно именно ему.
Если необходимо оборудовать крышу солнечными батареями, но в подобных делах Вы – новичок, то лучшим вариантом будет обратиться к проверенным специалистам с соответствующим опытом.
Хотите иметь энергонезависимый дом, где не нужно платить за электричество и отопление? Начните с плана действий и ознакомления со способами достижения цели, а наш интернет-гипермаркет с радостью Вам поможет! Покупайте товары для энергообеспечения по лучшим ценам и приблизьтесь еще на один шаг к своей мечте!
робот для мытья окон, велосипед, медный купорос, мойка высокого давления, электротранспорт, секатор аккумуляторный, моющий пылесос, теплица, кроссовки, Lego, электросамокат, кофемашина.