Ринок сонячної енергії для росіян поки залишається дивовижним, 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 особливо цікавий для нас.

Сонячні батареї поступово починають застосовуватися й у Росії. Насамперед - як допоміжна та аварійна система енергопостачання, але вони можуть працювати і 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 машина з підігрівом води, то, можливо, виникнуть проблеми. Ну а при підключенні потужнішого водонагрівача або зварювального апарату мережа просто не витримає.

Сонячні батареї дають змогу компенсувати недостатню потужність мережі (зазвичай 1,5-3 кВт) без втрати комфорту. Причому керуючий комп'ютер здатний скласти розклад включення-вимкнення основних енергоспоживаючих пристроїв у будинку в залежності від об'єму 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 пристрій системи, 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 керування зовнішніми пристроями. В автономній системі вони використовуються для увімкнення та вимкнення груп пристроїв, на які подається електроенергія. Також реле застосовують, наприклад, для автоматичного включення дизельного генератора у разі сильного зниження рівня заряду АКБ.

Крім того, до системи можуть входити додаткові генератори струму. Найчастіше дизельний генератор, який грає 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 необхідно розрахувати її технічні характеристики - вони визначатимуться часом автономної роботи установки, а також обсягом електроенергії, який мають виробляти сонячні батареї. Обидва параметри обумовлюють 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. Зате й 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, який оточений надтонкою плівкою з аморфного кремнію, забезпечили рекордний ККД у 25,6 %. Найближчими роками очікується поява панелей із ККД вище 30%.

Сонячні панелі виготовляються з кремнію і залежно 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 відрізняються і ефективності роботи в 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 встановленої 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 скат, 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 оптимальний (у нашому випадку - південний) напрямок використовувати не виходить, сонячні батареї можна розмістити на скатах, розгорнутих на схід або 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 вдасться розмістити їх на наявних спорудах, для установки вибирають поворотні стенди, що дозволяють використовувати сонячні промені з максимальною ефективністю. Ціна стенду, виготовленого промисловим методом, становить 50-70 тис. руб., Але можна заощадити, зменшивши кількість панелей, вартість яких становить по 10-20 тис. руб. і більше. Віддача від панелей, що повертаються, збільшується приблизно в 1,6 рази 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:

• 
  

Як додаткове та альтернативне джерело енергії, сонячні батареї досить активно застосовуються не тільки в промислових, а й у побутових умовах. Але перш ніж встановити собі таке джерело електроенергії, покупцеві важливо дізнатися, як підібрати оптимальні за характеристиками та потужністю сонячні батареї для дому, адже ціна готових комплектів варіюється в досить великому діапазоні. Спробуємо розібратися, як підбирають сонячні батареї для будинку, вартість комплекту, і що в нього входить.

Застосування сонячних батарей в умовах середньої смуги – тут також можливе використання безкоштовної енергії.

Де найчастіше використовуються сонячні батареї

Сфера застосування сонячних батарей є величезною. Вже зараз їх успішно використовують для електропостачання приватних та багатоквартирних будинків, господарств, у тому числі для освітлення та обігріву теплиць, будівель, освітлення прибудинкової території, живлення приладів.

Найчастіше про автономне електропостачання замислюються в таких випадках:

• Якщо місцевість не електрифікована, сонячні панелі для приватного будинку коштуватимуть набагато дешевше, ніж використання рідкопаливних генераторів.
• У сільській місцевості часто відключають електрику, і люди буквально залишаються без світла. Увімкнувши автономне електропостачання, можна жити у звичному комфорті тривалий час, тим більше, що в комплекті із сонячними панелями завжди йде акумулятор.
• У багатоквартирних будинках сонячні модулі також застосовуються як резервні, а також існують проекти, що передбачають використання сонячної енергії для гарячого водопостачання.

Термін служби сонячних батарей

Як правило, в документах на обладнання вказується термін придатності від 20 до 25 або навіть 30 років. Однак багато пристроїв продовжують функціонувати і після зазначеного виробниками періоду. Наприклад, перша у світі сонячна батарея працює вже понад 60 років, а за ці роки технологія виробництва була суттєво вдосконалена.

Прототип сонячної батареї був розроблений ще наприкінці XIX століття.

Явно можна виділити лише один недолік - при постійній експлуатації потужність обладнання знижується, проте ці показники незначні: за 10 років не більше ніж на 10%.

• Запобігати фізичним ушкодженням, таким як падіння дерев, зрив вітром і подряпин на чутливих елементах. Від останніх залежить ефективність роботи пристрою.
• Регулярно робити догляд: обслуговування та очищення.
• За необхідності встановити вітрозагороджувальні конструкції.

Сонячні панелі для приватного будинку (готові комплекти) до системи включають такі складові: акумуляторні батареї та силова електроніка. Термін служби перших пристроїв становить від 2 до 15 років, других – від 5 до 20 років, залежно від характеристик, інтенсивності експлуатації та дбайливого догляду.

Загальні характеристики та доступність придбання

Обладнання не завдає шкоди навколишньому середовищу та забезпечує стабільне харчування без стрибків напруги. І, головне, постачає безплатну енергію: за яку не приходять комунальні рахунки.

Зовнішній вигляд сонячних панелей мало змінився, після їх винаходу, чого не скажеш про внутрішню «начинку» Джерело ecoteco.ru

Сонячна модуль перетворює світло на електричну енергію, генеруючи постійний струм. Площа панелей може досягати кількох метрів. Коли потрібно збільшити потужність системи, збільшують кількість модулів. Їхня ефективність залежить від інтенсивності сонячного світла та кута падіння променів: від місця розташування, сезону, кліматичних умов та часу доби. Щоб грамотно враховувати ці нюанси, монтаж повинні виконувати професіонали.

Види модулів:

• Монокристалічні. Складаються із силіконових осередків, що перетворюють сонячну енергію. Відрізняються компактними розмірами. За своєю продуктивністю це найефективніша (ефективність до 22%) сонячна батарея для дому. Комплект (ціна його одна з дорогих) коштуватиме 100 тис. рублів.
• Полікристалічні. Вони використовують полікристалічний кремній. Вони не такі ефективні (ефективність до 18%), як монокристалічні фотоелементи. Зате їхня вартість суттєво нижча, тому вони доступні широким верствам населення.
• Аморфні. Мають тонкоплівкові фотоелементи на основі кремнію. Поступаються моно і полікристалам з вироблення енергії, але й коштують дешевше. Їхньою перевагою є здатність функціонувати при розсіяному і навіть слабкому висвітленні.

Полікристалічна сонячна панель Джерело superfb.site

У систему входять також такі компоненти:

• Інвертор, який перетворює постійний струм на змінний.
• Акумуляторна батарея. Вона не лише накопичує енергію, а й нівелює перепади напруги, коли змінюється рівень освітленості.
• Контролер зарядної напруги акумулятора, режиму заряджання, температури та інших параметрів.

У магазинах можна придбати окремі компоненти, і цілі системи. У цьому потужність пристроїв визначається з конкретних потреб.

Функціонування, види перетворювачів та їх порівняльна енергоефективність

Перетворювачі або інвертори є основними компонентами сонячних батарей. Вони трансформують постійний струм, що виробляється модулем змінною напругою 220 В, який необхідний для роботи електричних приладів. Інвертори мають потужність від 250 до 8000 Вт. При покупці рекомендують враховувати найвище навантаження на мережу та співвідносити напругу та потужність. Оптимальними вважаються параметри: 12 вольт і 600 ват, 24 Вольт при 600-1500 Ват, 48 Вольт, якщо потужність більше 1500 Ват.

Інвертор, на принциповій схемі роботи сонячних батарей.

Різновиди перетворювачів

• Автономний. Перед тим як вибрати інвертор, треба визначити, які прилади будуть живитися від нього, і підрахувати їх загальну максимальну потужність в одиницю часу. Рекомендується взяти потужність інвертора дещо більше. Деякі побутові електроприлади при включенні створюють різке збільшення напруги, через яке пристрій може вийти з експлуатації.
• синхронний. Вони накопичують енергію, а надлишки передають у електричну мережу. У разі нестачі електрики, виробленої системою, перетворювач «запозичить» його із загальної мережі. Застосування моделі синхронного типу дозволить уникнути перебою в енергопостачанні.
• Багатофункціональні пристрої об'єднали у собі переваги першого та другого виду.

Відео опис

На відео показано, як вибрати інвертор для приватного будинку:

На загальну вартість сонячних батарей для приватного будинку впливають перетворювачі. Залежно від форми сигналу напруги на виході існує кілька видів їх видів, які різняться застосуванням та вартістю:

• З синусоїдальним сигналом. Створюють струм високої якості, що впливає на їхню вартість. Від них працюють великі побутові прилади: холодильники, казани, кондиціонери.
• Прямокутним. До цих дешевих інверторів підключають освітлювальні прилади. Більшість домашніх побутових приладів із нею несумісні.
• Псевдосинусоїдальний. Їхньою перевагою є можливість підключення практично всієї домашньої техніки. Але якість сигналу знижена порівняно з першим видом, тому вони коштують дешевші.

Ребриста форма інвертору потрібна для максимально ефективного охолодження Джерело superfb.site

Вартість комплекту та основні технічні характеристики, термін окупності

Ціни на готові комплекти переважно варіюються від 30 000 до 2 000 000 крб. Вони залежать від складових пристроїв (від виду батарей, кількості приладів, виробника і характеристик). Можна зустріти бюджетні варіанти вартістю від 10500 руб. В економ-набір входить панель, контролер заряду, конектор.

Стандартні комплекти включають:

• енергетичний модуль;
• контролер заряду;
• акумулятор;
• інвертор;
• стелаж*;
• кабель*;
• клеми *.

* Передбачені у розширеній комплектації.

Стандартний комплект обладнання Джерело proumnyjdom.ru

Технічні характеристики вказують у посібнику застосування:

• Потужність та розміри панелей. Чим більше потрібна потужність, тим вигідніше купувати батареї більших розмірів.
• Енергоефективність системи.
• Температурний коефіцієнт показує, наскільки температура впливає на потужність, напругу і струм.

За підрахунками фахівців, одна сонячна система, розрахована на 4 особи, окупається за 4 роки. До того ж, вартість за останні 2 десятиліття сильно впала.

Принцип роботи сонячної електростанції у домашніх умовах

Сонячна електростанція – це система, що складається з панелей, інвертора, акумулятора та контролера. Сонячна панель трансформує променисту енергію на електрику (як було сказано вище). Постійний струм потрапляє в контролер, який розподіляє струм споживачам (наприклад, комп'ютер або освітлення). Інвертор перетворює постійний струм на змінний і забезпечує роботу більшості електричних побутових приладів. В акумуляторі накопичується енергія, яку можна витрачати у темний час доби.

Відео опис

На відео приклад розрахунків, що показує скільки панелей потрібно для забезпечення автономного енергопостачання:

Як сонячна енергія використовується для отримання тепла

Геліосистеми використовуються для нагрівання води та опалення житла. Вони можуть давати тепло (за бажанням власника) навіть тоді, коли опалювальний сезон закінчиться, та забезпечувати будинок гарячою водою безкоштовно. Найпростіший пристрій є металевими панелями, які встановлюють на даху будинку. Вони акумулюють енергію та зігрівають воду, яка циркулює по прихованих під ними трубах. Функціонування всіх геліосистем засноване на цьому принципі, незважаючи на те, що конструктивно вони можуть відрізнятись один від одного.

Сонячні колектори складаються з:

• бака-акумулятора;
• насосної станції;
• контролера;
• трубопроводи;
• фітингів.

За типом конструкції розрізняють плоскі та вакуумні колектори. У перших дно вкрите теплоізоляційним матеріалом, а рідина циркулює по скляних трубах. Вакуумні колектори відрізняються великою ефективністю, тому що втрати в них зведені до мінімуму. Цей тип колектора забезпечує не тільки опалення сонячними батареями приватного будинку – його зручно використовувати для гарячого водопостачання та підігріву басейнів.

Принцип дії сонячного колектора 21ek.ru

Популярні виробники сонячних батарей

Найпоширенішою у Росії є продукція китайських виробників, завдяки відносної дешевизні, проти продукцією, виробленої інших країнах. Наприклад, сонячні батареї з Китаю майже вдвічі нижчі за ціною, ніж німецькі.

Найчастіше на прилавках зустрічається продукція компаній Yingli Green Energy та Suntech Power Ко. Також популярністю користуються панелі HiminSolar (Китай). Їхні сонячні батареї виробляють електроенергію навіть у дощову погоду.

Виробництво сонячних батарей налагоджено й у вітчизняного виробника. Цим займаються такі компанії:

• ТОВ «Хевел» у Новочебоксарську;
• «Телеком-СТВ» у Зеленограді;
• "Sun Shines" (ТОВ "Автономні Системи Освітлення") у Москві;
• ВАТ "Рязанський завод металокерамічних приладів";
• ЗАТ «Термотрон-завод» та інші.

За вартістю завжди можна знайти потрібний варіант. Наприклад, у Москві на сонячні батареї для будинку вартість буде варіюватися від 21 000 до 2 000 000 руб. Вартість залежить від комплектації та потужності пристроїв.

Сонячні батареї не завжди плоскі – є низка моделей, які фокусують світло в одній точці Джерело pinterest.com

Етапи монтажу батарей

1. Для установки панелей вибирається саме освітлене місце – найчастіше це дахи та стіни будівель. Щоб пристрій функціонував максимально ефективно, панелі монтуються під певним кутом горизонту. Враховується також рівень затемненості території: навколишні предмети, які можуть створювати тінь (будівлі, дерева тощо)
2. Встановлюються панелі за допомогою спеціальних систем кріплення.
3. Потім модулі з'єднуються з акумулятором, контролером та інвертором, і проводиться налагодження всієї системи.

Для ефективного функціонування обладнання та тривалого терміну служби необхідною умовою є правильно виконаний монтаж, який під силу лише досвідченим фахівцям.

Незважаючи на складність підключення та калібрування, термін робіт невеликий – за наявності відповідних інструментів, грамотні монтажники витратить на все приблизно півдня.

Для монтажу системи завжди розробляється персональний проект, який враховує всі особливості ситуації: як виконуватиметься встановлення сонячних батарей на даху будинку, ціна та терміни. Залежно від виду та обсягу робіт, всі проекти розраховуються в індивідуальному порядку. Клієнт приймає роботу та отримує на неї гарантію.

Установка сонячних батарей повинна проводитись професіоналами та з дотриманням заходів безпеки.

Як результат – перспективи розвитку сонячних технологій

Якщо на Землі максимально ефективній роботі сонячних батарей заважає повітря, яке у відомому пересікує випромінювання Сонця, то в космосі такої проблеми не існує. Вченими ведеться розробка проектів гігантських орбітальних супутників із сонячними батареями, які працюватимуть 24 години на добу. Від них енергія передаватиметься на наземні приймальні пристрої. Але це справа майбутнього, а для вже існуючих батарей зусилля спрямовані на підвищення енергоефективності та зменшення розмірів пристроїв.

Наука подарувала нам час, коли технологія використання енергії сонця стала загальнодоступною. Придбати сонячні батареї для будинку може кожен власник. Дачники не відстають у цьому питанні. Вони частіше виявляються далеко від централізованих джерел стійкого електропостачання.

Ми пропонуємо ознайомитися з інформацією, що представляє пристрій, принципи роботи та розрахунку робочих вузлів геліосистеми. Ознайомлення із запропонованими нами відомостями наблизить реальність забезпечення своєї ділянки природною електрикою.

Для наочного сприйняття наданих даних додаються докладні схеми, ілюстрації, фото- та відео-інструкції.

Пристрій та принцип дії сонячної батареї

Колись допитливі уми відкрили нам природні речовини, які виробляють під впливом частинок світла сонця, фотонів, . Процес назвали фотоелектричним ефектом. Вчені навчилися керувати мікрофізичним явищем.

На основі напівпровідникових матеріалів створили компактні електронні прилади – фотоелементи.

Виробники освоїли технологію об'єднання мініатюрних перетворювачів у ефективні геліопанелі. ККД панельних сонячних модулів із кремнію широко вироблених промисловістю 18-22%.

З опису схеми видно: всі комплектуючі елементи електростанції однаково важливі – від їх грамотного підбору залежить узгоджена робота системи

Із модулів збирається сонячна батарея. Вона є кінцевим пунктом подорожі фотонів від Сонця до Землі. Звідси ці складові світлового випромінювання продовжують свій шлях усередині електричної ланцюга як частки постійного струму.

Вони розподіляються по акумуляторах, або піддаються трансформації в заряди змінного електроструму напругою 220 вольт, що живить всілякі домашні технічні пристрої.

Сонячна батарея є комплексом послідовно з'єднаних напівпровідникових пристроїв – фотоелементів, що перетворюють сонячну енергію на електричну.

Більше подробиць про специфіку пристрою та принцип дії сонячної батареї ви знайдете в іншому нашому сайті.

Види сонячних модулів-панелей

Геліопанелі-модулі збираються із сонячних елементів, інакше – фотоелектричних перетворювачів. Масове застосування знайшли ФЕП двох видів.

Вони відрізняються використовуваними для виготовлення різновидами напівпровідника з кремнію, це:

• Полікристалічні.Це сонячні елементи, виготовлені із кремнієвого розплаву шляхом тривалого охолодження. Простий спосіб виробництва обумовлює доступність ціни, але продуктивність полікристалічного варіанту не перевищує 12%.
• Монокристалічні.Це елементи, отримані в результаті нарізки тонкі пластини штучно вирощеного кремнієвого кристала. Найпродуктивніший і найдорожчий варіант. Середній ККД в районі 17% можна знайти монокристалічні фотоелементи з більш високою продуктивністю.

Полікристалічні сонячні елементи плоскої квадратної форми з неоднорідною поверхнею. Монокристалічні різновиди виглядають як тонкі однорідної поверхневої структури квадрати зі зрізаними кутами (псевдоквадрати).

Так виглядають ФЕП – фотоелектричні перетворювачі: характеристики сонячного модуля не залежать від різновиду застосовуваних елементів – це впливає лише на розміри та ціну

Панелі першого виконання при однаковій потужності більше розміром, ніж другі через меншу ефективність (18% проти 22%). Але відсотків, у середньому, на десять дешевше і мають переважний попит.

Галерея зображень

Схема роботи сонячного електропостачання

Коли проводиш поглядом по загадковим назвам вузлів, що входять до складу системи живлення сонячним світлом, приходить думка про супертехнічну складність пристрою.

На мікрорівні життя фотона це так. А наочно загальна схема електричного ланцюга та принцип її дії виглядають дуже просто. Від світила небесного до «лампочки Ілліча» лише чотири кроки.

Сонячні модулі – перша складова електростанції. Це тонкі прямокутні панелі, зібрані з певної кількості стандартних пластин-фотоелементів. Виробники роблять фотопанелі різними по електричній потужності та напрузі, кратному 12 вольтам.

Галерея зображень

Облаштування акумуляторного енергоблоку

Підбираючи акумуляторні батареї, слід керуватися постулатами:

1. НЕ підходять для цього звичайні автомобільні акумулятори. Батареї сонячних електростанцій маркуються написом "SOLAR".
2. Купувати акумулятори слід лише однакові за всіма параметрами, бажано з однієї заводської партії.
3. Приміщення, де розміщується акумуляторний блок, має бути теплим. Оптимальна температура, коли батареї видають повну потужність = 25⁰C. При зниженні до -5⁰C ємність акумуляторів зменшується на 50%.

Якщо взяти для розрахунку показовий акумулятор напругою 12 вольт ємністю 100 ампер/год, неважко підрахувати, цілу годину він зможе забезпечити енергією споживачів сумарною потужністю 1200 ват. Але це за повної розрядки, що вкрай небажано.

Для тривалої роботи акумуляторів НЕ рекомендується знижувати їх заряд нижче 70%. Гранична цифра = 50%. Приймаючи за «золоту середину» число 60%, кладемо в основу наступних обчислень енергозапас 720 Вт/год на кожні 100 А*год.

Можливо, покупка одного акумулятора ємністю 200 А*год обійдеться дешевше за придбання двох по 100, та й кількість контактних з'єднань батарей зменшиться

Спочатку встановлювати акумулятори необхідно 100% зарядженими від стаціонарного джерела струму. Акумулятори повинні повністю перекривати навантаження темного часу доби. Якщо не пощастить із погодою, підтримувати необхідні параметри системи та вдень.

Важливо врахувати, що надлишок акумуляторів призведе до постійного недозаряду. Це значно зменшить термін служби. Найбільш раціональним рішенням є укомплектування блоку батареями з енергозапасом, достатнім для покриття одного добового енергоспоживання.

Щоб дізнатися потрібну сумарну ємність батарей, розділимо загальне добове енергоспоживання 12000 Вт/год на 720 Вт/год та помножимо на 100 А*год.

12 000 / 720 * 100 = 2500 А * год ≈ 1600 А * год

Для нашого прикладу потрібно 16 акумуляторів ємністю 100 або 8 по 200 А*год, підключених послідовно-паралельно.

За постійно зростаючих цін на електроенергію мимоволі почнеш замислюватися про використання природних джерел для електропостачання. Одна з таких можливостей – сонячні батареї для дому чи дачі. За бажання вони можуть забезпечити повністю всі потреби великого будинку.

Влаштування системи електроживлення від сонячних батарей

Перетворювати енергію сонця на електрику – ця ідея тривалий час не давала спати вченим. З відкриттям властивостей напівпровідників це стало можливим. У сонячних батареях використовують кремнієві кристали. При попаданні на них сонячного світла у них утворюється спрямований рух електронів, який називається електричним струмом. При з'єднанні достатньої кількості таких кристалів отримуємо цілком пристойні за величиною струми: одна панель площею трохи більше метра (1,3-1,4 м2 за достатнього рівня освітленості може видати до 270 Вт (напруга 24 В).

Так як освітленість змінюється в залежності від погоди, часу доби, безпосередньо підключати пристрої до сонячних батарей не виходить. Потрібна ціла система. Крім сонячних панелей потрібно:

• Акумулятори. Протягом світлового дня під впливом сонячного проміння сонячні батареї виробляють електричний струм для дому, дачі. Він не завжди використовується в повному обсязі, його надлишки накопичуються в акумуляторі. Накопичена енергія витрачається негоду.
• Контролер. Не обов'язкова частина, але бажана (за достатньої кількості коштів). Відстежує рівень заряду акумулятора, не допускаючи надмірного розряду або перевищення рівня максимального заряду. Обидва ці стани згубні для акумулятора, тому наявність контролера продовжує термін експлуатації акумулятора. Також контролер забезпечує оптимальний режим роботи сонячних панелей.
• Перетворювач постійного струму змінний (інвертор). Не всі пристрої розраховані на постійний струм. Багато хто працює від змінної напруги в 220 вольт. Перетворювач дає можливість отримати напругу 220-230 Ст.

Сонячні батареї для будинку — лише частина системи

Встановивши сонячні батареї для дому або дачі, можна стати незалежним від офіційного постачальника. Але для цього треба мати велику кількість батарей, кілька акумуляторів. Комплект, який виробляє 1,5 кВт на добу коштує близько 1000 $. Цього достатньо для забезпечення потреб дачі або частини електрообладнання у будинку. Комплект сонячних батарей для виробництва 4 кВт на добу коштує близько 2200 $, на 9 кВт на добу - 6200 $. Оскільки сонячні батареї для будинку — модульна система, можна придбати установку, яка забезпечуватиме частину потреб, поступово збільшуючи її продуктивність.

Види сонячних батарей

Зі зростанням цін на енергоносії ідея використання енергії сонця для отримання електроенергії стає дедалі популярнішою. Тим більше, що з розвитком технологій сонячні перетворювачі стають ефективнішими і, водночас, дешевшими. Так що, за бажання, можна свої потреби забезпечити, встановивши сонячні батареї. Але вони бувають різних типів. Давайте розумітися.

Сама сонячна батарея - кілька фотоелементів, які розташовані в загальному корпусі, захищені прозорою лицьовою панеллю. Для побутового використання фотоелементи виробляють на основі кремнію, оскільки він відносно недорогий, і елементи на його основі мають непоганий ККД (близько 20-24%). На основі кремнієвих кристалів виготовляють монокристалічні, полікристалічні та тонкоплівкові (гнучкі) фотоелементи. Деяка кількість цих фотоелементів електрично з'єднана між собою (послідовно та/або паралельно) і виведена на клеми, розташовані на корпусі.

Фотоелементи встановлені у закритому корпусі. Корпус сонячної батареї роблять із анодованого алюмінію. Він легкий, не схильний до корозії. Лицьову панель роблять із міцного скла, яке має витримувати снігові вітрові навантаження. До того ж воно повинно мати певні оптичні властивості — мати максимальну прозорість, щоб пропускати якнайбільше променів. Взагалі, через відображення втрачається значна кількість енергії, так що вимоги до якості скла високі і ще воно покривається складом антивідблиску.

Види фотоелементів для сонячних батарей

Сонячні батареї для дому роблять на основі крем'яних елементів трьох типів;

Якщо у вас скатний дах і фасад розгорнутий на південь або схід, занадто сильно думати про площу, що займається, не має сенсу. Цілком можуть влаштувати полікристалічні модулі. При рівній кількості виробленої енергії вони коштують трохи дешевше.

Як правильно вибрати систему сонячних батарей для дому

Є поширені помилки, які змушують вас витрачати зайві гроші на придбання надто дорогого обладнання. Нижче наведемо рекомендації про те, як правильно побудувати систему електроживлення від сонячних батарей і не витратити зайвих грошей.

Що треба купити

Не всі компоненти сонячної електростанції життєво необхідні роботи. Без деяких частин можна обійтися. Вони служать підвищення надійності, але їх система працездатна. Перше, що варто запам'ятати – купуйте сонячні батареї наприкінці зими, на початку весни. По-перше, погода в цей час чудова, багато сонячних днів, сніг відбиває сонце, збільшуючи загальну освітленість. По-друге, тим часом традиційно оголошують знижки. Далі поради такі:

Якщо скористатися тільки цими порадами, і підключити тільки техніку, яка працює від постійної напруги, система сонячних батарей для будинку обійдеться в набагато скромнішу суму, ніж найдешевший комплект. Але це ще не все. Можна ще частину обладнання залишити на потім або взагалі обійтися без нього.

Без чого можна обійтися

Вартість комплекту сонячних батарей на 1 кВт на добу – понад тисячу доларів. Чималі вкладення. Мимоволі замислишся, а чи варто воно того і який буде термін окупності. За нинішніх тарифів чекати поки що відіб'ються свої гроші доведеться не один рік. Але можна витрати зменшити. Не за рахунок якості, але за рахунок незначного зниження комфортності експлуатації системи та за рахунок розумного підходу до підбору її компонентів.

Отже, якщо бюджет обмежений, можна обійтися декількома сонячними панелями та акумуляторними батареями, ємність яких на 20-25% вище за максимальний заряд сонячних панелей. Для моніторингу стану купіть автомобільний годинник, який ще вимірює напругу. Це позбавить вас необхідності кілька разів на день вимірювати заряд на АКБ. Натомість вам треба буде час від часу дивитися на показання годинника. Для старту це все. Надалі можна купувати сонячні батареї для дому, збільшувати кількість АКБ. При бажанні можна придбати інвертор.

Визначаємося з розмірами та кількістю фотоелементів

У хороших сонячних батареях на 12 вольт має бути 36 елементів, на 24 вольти - 72 фотоелементи. Ця кількість є оптимальною. За меншої кількості фотоелементів ви ніколи не отримаєте заявлений струм. І це — найкращий із варіантів.

Не варто купувати здвоєні сонячні панелі — по 72 та 144 елементи відповідно. По-перше, вони дуже великі, що незручно під час перевезення. По-друге, за аномально низьких температур, які у нас періодично трапляються, вони першими виходять з ладу. Справа в тому, що плівка, що ламінує, при морозах сильно зменшується в розмірах. На великих панелях через велике натяг вона відшаровується або навіть рветься. Втрачається прозорість, катастрофічно падає продуктивність. Панель йде у ремонт.

Другий фактор. На більших за розмірами панелях повинна бути більша товщина корпусу та скла. Адже збільшується парусність та снігові навантаження. Але не завжди це роблять, оскільки значно зростає ціна. Якщо ви бачите здвоєну панель, а ціна на неї нижча, ніж на дві «звичайні», краще шукайте щось інше.

Ще раз: найкращий вибір – сонячна панель для будинку на 12 вольт, що складається з 36 фотоелементів. Це оптимальний варіант, перевірений практикою.

Технічні характеристики: на що звернути увагу

У сертифікованих сонячних батареях завжди вказується робочий струм та напруга, а також напруга холостого ходу та струм КЗ. При цьому варто врахувати, що всі параметри вказуються для температури +25°C. Сонячний день на даху батарея розігрівається до температур, що значно перевищують цю цифру. Це пояснює наявність більшої робочої напруги.

Також зверніть увагу на напругу холостого ходу. У нормальних батареях воно близько 22 В. І все б нічого, але якщо проводити роботи на обладнанні не відключивши сонячні батареї, напруга холостого ходу виведе з ладу інвертор або іншу підключену техніку, не розраховану на подібний вольтаж. Тому при будь-яких роботах - перемикання дротів, підключення/вимкнення акумуляторів і т.д. і т.п - перше, що ви повинні зробити - відключити сонячні батареї (зняти клеми). Перебравши схему, їх підключаєте останніми. Такий порядок дій збереже багато нервів (і грошей).

Корпус та скло

Сонячні батареї для будинку мають алюмінієвий корпус. Цей метал не корродує, за достатньої міцності має невелику масу. Нормальний корпус повинен бути зібраний з профілю, в якому присутні як мінімум два ребра жорсткості. До того ж скло має бути вставлене у спеціальний паз, а не закріплене зверху. Все це ознаки нормальної якості.

Ще при виборі сонячної батареї зверніть увагу на скло. У нормальних батареях воно не гладке, а текстуроване. На дотик — шорстке, якщо провести нігтями, чути шерех. До того ж має мати якісне покриття, яке зводить до мінімуму відблиски. Це означає, що в ньому не повинно нічого відображатися. Якщо хоч під якимось кутом видно відображення навколишніх предметів, краще знайдіть іншу панель.

Вибір перетину кабелю та тонкощі електричного підключення

Підключати сонячні батареї для будинку необхідно мідним одножильним кабелем. Перетин жили кабелю залежить від відстані між модулем та АКБ:

• відстань менше 10 метрів:
  • 1,5 мм2 одну сонячну батарею потужністю 100 Вт;
  • на дві батареї – 2,5 мм2;
  • три батареї - 4,0 мм2;
• відстань більше 10 метрів:
  • для підключення однієї панелі беремо 2,5 мм2;
  • двох - 4,0 мм2;
  • трьох - 6,0 мм2.

Можна брати перетин більше, але не менше (будуть великі втрати, а нам не треба). При купівлі дротів, зверніть увагу на фактичний переріз, оскільки сьогодні заявлені розміри часто не відповідають дійсним. Для перевірки доведеться вимірювати діаметр і рахувати перетин (як це робити, прочитати можна).

При зборі системи можна плюси сонячних батарей провести використовуючи багатожильний кабель відповідного перерізу, а для мінусу використовувати один товстий. Перед підключенням до акумуляторів всі "плюси" пропускаємо через діоди або діодні зборки із загальним катодом. Це запобігає замиканню акумулятора (може викликати загоряння) при замиканні або обриві дротів між батареями та акумулятором.

Діоди використовують типу SBL2040CT, PBYR040CT. Якщо такі знайшли, можна зняти зі старих блоків живлення персональних комп'ютерів. Там зазвичай стоять SBL3040 чи подібні. Пропускати через діоди бажано. Не забудьте, що вони сильно гріються, так що монтувати їх треба на радіаторі (можна на єдиному).

Ще в системі потрібний блок запобіжників. По одному кожного споживача. Усе навантаження підключаємо через цей блок. По-перше, система так безпечніша. По-друге, у разі виникнення проблем, простіше визначити її джерело (за згорілим запобіжником).

Сонячні батареї можна придбати для електропостачання приватного будинку, дачі чи іншого приміщення. Складність їх вибору полягає у необхідності створення збалансованої системи із різних елементів. До них відносяться: фотопанелі та акумулятор, інвертор та контролер.

Як влаштована та працює сонячна батарея

Сонячна батарея є незалежним джерелом електроенергії. Пристрій складається з низки напівпровідників, які перетворюють сонячне випромінювання на струм. Розмір поглинаючих панелей варіюється від кількох міліметрів до кількох метрів.

Батарея складається з двох шарів із різною провідністю. Сонячна енергія вибиває електрони з катода і потрапляють у пустки анода. Виходить їх кругообіг. Історично першим фотоелементом був селен. Але його продуктивність була низькою.

У 1954 році представники телекомунікаційної компанії США запропонували замінити його кремнієм. І вже за 4 роки був запущений супутник на фотоелементі з нього. Ефективність монокристалічного матеріалу становить 17%, а полікристалічного – 15%.

З часів виробництва перших сонячних батарей їхня вартість суттєво впала.

Для тривалості терміну служби пристрої елементи шунтуються діодами. Що зменшує підсумковий опір ланцюга. Зазвичай їх розміщують кожної чверті довжини батареї. Така конструкція особливо важлива, коли частина панелей у тіні. Діоди не дозволяють перетворюватися на споживачів струму.

Електрика, що накопичується, зберігається в акумуляторі. Напруга якого менша, ніж потенціал, що надходить. Процес заряду та його швидкість перевіряється спеціальним контролером.

Ефективними вважаються свинцеві та гелеві пристрої для накопичення енергії. Термін їх експлуатації становить 10 – 15 років.

Надлишковий струм поглинає резистор. Для перетворення постійної напруги змінне використовують інвертори.

Продуктивність сонячної батареї залежить від кута її нахилу та сторони світла, в яку вона спрямована. Так, максимальний результат буде від такого розміщення:

• на південь під кутом 30° - ефективність 100%,
• на південний схід/південний захід під кутом 30° - 93%,
• на схід/захід під кутом – 93°.

Переваги та ефективність автономних пристроїв

Купують сонячні батареї для дачі, приватного будинку, готелів у курортних містах. Користувачі відзначають низку їх конкурентних переваг:

• невичерпність джерела енергії,
• загальнодоступність у будь-якій місцевості,
• екологічна безпека,
• безшумність системи,
• тривалий термін служби до 25 років,
• державна підтримка розвитку альтернативних джерел електроенергії в Європейських країнах,
• можливість монтажу додаткових панелей для розширення системи,
• мала ймовірність поломки,
• безкоштовність самої енергії,
• автономність системи.

Недоліки сонячних батарей для дому

Використання сонячних батарей супроводжується низкою недоліків:

• висока вартість системи,
• необхідність разового вкладу великої суми,
• низька продуктивність у порівнянні з традиційними джерелами живлення,
• необхідність місця для розміщення додаткових комплектуючих,
• тривалий термін окупності,
• необхідність постійного догляду,
• проблеми утилізації батарей,
• ймовірність крадіжки дорогого обладнання,
• неефективність у зимову, туманну та похмуру пору.

Коли сонячні батареї доцільні

Вартість автономного енергопостачання залежить від її потужності та продуктивності. І чим вона більша, тим менша ціна одиниць її складових.

Потужні сонячні батареї можна купити від 330 до 530 у.о. Для того щоб забезпечити електроенергією будинок на 4 особи потрібно вкластися на 15 - 25 тис. у.о.

У Західній Європі попит на альтернативні джерела харчування вищий, оскільки там статки людей вищі. До того ж є можливість передачі накопиченої енергії в загальну мережу. При цьому закупівельна ціна з боку держави вища за тарифи при споживанні.

Доцільно використовувати потужність сонячних батарей за нестачі електроенергії в регіоні. Наприклад, у курортному місті, де в сезон вводяться обмеження споживання.

Або ж будинок знаходиться далеко від джерела живлення. І прокладання мережі дротів дорожче, ніж вартість батарей.

Краще використовувати енергію сонця, коли її надходження не закривають тумани та погана погода. Наприклад, Півдні країни на височини.

Для більшої ефективності сонячної батареї слідуйте інструкціям установки, яка йде від виробника.

Режими автономного електропостачання

При виборі системи сонячного джерела живлення необхідно враховувати максимальну силу, потрібну від неї. Вона обчислюється підсумовуванням потужностей всіх побутових інструментів та інших електроспоживачів. Також треба визначити середньодобову норму. Вона залежить від режиму автономності загальної мережі.

Повна заміна звичного джерела живлення супроводжується відключенням від міського електропостачання. Необхідна кількість потужності визначається за показниками лічильника за попередні періоди. При цьому доцільно враховувати можливих майбутніх електричних споживачів, на які краще зробити заздалегідь. Зазвичай необхідно не менше 600 кВт на місяць для забезпечення будинку на 3 – 4 особи.

При частковому електропостачанні основна потужність йде від мережі, решта - від сонячних батарей. Прилади, пристрої та системи, що вимагають більше 2 кВт/год або 5 кВт/добу, залишаються на традиційному джерелі живлення. Наприклад, підлога з підігрівом, електричний бойлер, пральна машина, обігрівач, праска. Для такого режиму потрібно 2 – 2,5 кВт/год.

Помірне електропостачання змінює звичний спосіб життя. Ємні роботи, як велике прання, виконуються періодично 1 - 2 рази на місяць. У період високої активності сонця. Нагрів води також обмежується до погодинної подачі. Для системи необхідно 150 кВт на місяць за можливого середнього споживання енергії в 4 - 6 кВт/год. Пікова потужність може досягати 10 кВт/год.

При базовому режимі використається 100 кВт на місяць. Господарі перебувають у стані економії енергії, постійно контролюють включення світла та інших споживачів струму. Роботи, що потребують великої потужності, проводяться до обіду. Щоб до вечора акумулятор накопичив достатньо заряду.

Аварійний режим використовується в екстрених ситуаціях протягом кількох днів. Після цього передбачається відновлення звичного рівня електропостачання від мережі. Використовується для забезпечення основних потреб мешканців будинку. Середнє споживання енергії на добу не перевищує 2 кВт при піковому значенні 6 кВт/год.

Після визначення рівня необхідної енергії можна розпочати вибір конкретної системи сонячних батарей.

Вибір панелей сонячних батарей

Сонячні батареї мають такі характеристики:

• розмір,
• матеріал виготовлення,
• потужність,
• напруга номінальна і при піковій потужності,
• струм при максимальній потужності,
• сила струму при короткому замиканні,
• діапазон робочої температури,
• термін експлуатації.

При виборі фотоелементів необхідно враховувати всі перераховані вище показники.

Для досягнення необхідного рівня напруги панелі паралельно з'єднуються в блоки. Важливо розуміти, що з об'єднання використовуються однотипні елементи. Але якщо вибір між великою батареєю або парою маленьких, то краще віддати перевагу першому варіанту. Оскільки в ньому відсутні додаткові з'єднання, що підвищує надійність конструкції.

Зазвичай розміри панелей становлять 1 - 2 м ² при потужності 220 - 250 Вт.

Сучасні батареї виготовляють із кремнію.

Скільки коштує сонячна батарея, залежить від її типу. Фотопанелі бувають моно- та полікристалічні. Перші, відрізняються більшою ефективністю на рівні 17,5% при порівняльному показнику 15% аналога. Але їхня вартість вища. Але в готовій конструкції при перерахуванні одержуваної енергії на витрати, вартість 1 Ватт приблизно дорівнює. Термін експлуатації панелей однаковий. А ось активність сонця відрізняється не постійністю у різні періоди року. Тому кращим є придбання монокристалічних фотоелементів.

Номінальна напруга є показником, який розрахований пристрій за умов нормальної роботи. При цьому максимальне – вище на 5 – 10 %.

У випадку із сонячними батареями віддайте перевагу 24-х вольтовим панелям. Більший показник трапляється рідко. А устрою на 12 В призначені для малих систем. Їх зазвичай використовують з архітекторських міркувань, коли обмежений простір під батарею.

Установка здатна працювати за певної температури. Оптимальним рішенням є діапазон від -40 до +90°С.

За відгуками споживачів, сонячні батареї справно працюють протягом 20 - 25 років. У цьому їх ефективність знижується на 7 - 8 % кожні 10 років.

Вибір контролера та інвертора

Контролер монтується між сонячною батареєю та акумулятором. Він управляє рівнем напруги, що йде від фотопанелей, залежно від рівня заряду накопичувача енергії. Так, при 100% накопичення, попереджається перезаряд відключенням подачі напруги в акумулятор.

Дорогі технології відстежують зміну вхідних потоків та балансують їх. Так досягається максимально можлива продуктивність батарей у будь-який період доби та пори року. Контролери Maximum Power Point Tracking доцільно використовувати у великих системах. А за умови забезпечення енергією приватного будинку досить спрощеної моделі. Наприклад, типу PWM.

Такі пристрої при рівні заряду акумулятора від 80% зменшують напругу сонячної батареї та підтримують її. Для порівняння контролери ON/OFF, які є найдешевшим аналогом, просто відключають систему.

Також важливо, щоб контролюючий блок міг компенсувати температуру та передбачав вибір типу акумуляторної батареї.

Виробники сонячних батарей у разі відмови від контролера рекомендують постійно вимірювати вольтметром заряд акумулятора. І за потреби вручну відключати систему. Оскільки при перезарядженні зменшується термін служби накопичувача.

Інвертор перетворює постійну напругу на змінну. Показник вхідної напруги повинен відповідати потужності пристрою. Так за його силі в 600 Вт достатньо U = 24 В, і відповідно 48 В при більшій потужності.

Якщо говорити про види інвертора, то найменше клопоту завдасть синусоїдальний пристрій.

Непрямим показником є ​​вага обладнання. Оскільки трансформатор відрізняється значною масою, то умовно на 100 Вт йде 1 кг інвертора. І тому якісний перетворювач 1000 Вт важить 8 - 10 кг.

Номінальна вихідна потужність має дорівнювати силі всіх електричних споживачів.

Вибір акумуляторів

Акумулятор варто вибирати, виходячи з кількості енергії, яку він накопичуватиме. І тому визначається добова потреба у енергії різні споживачі. При цьому робиться коригування додаткових 10% на втрати перетворення в інверторі.

Якщо сонячні батареї будуть автономним джерелом живлення, то важлива максимальна кількість заряду акумулятора. А при резервному або аварійному режимі системи необхідно віддавати перевагу акумуляторам з більшим терміном служби.

Стартейні батареї потребують постійного обслуговування та використовуються при малій силі системи. Гелеві аналоги не такі вимогливі у догляді і здатні накопичувати більше енергії. Герметичні та заливні акумулятори забезпечують тривалий час роботи при високих потужностях. AGM використовуються переважно для резервного режиму енергозбереження.

При однакових характеристиках, кращими реальними показниками матиме більш важкий аналог.

Обслуговування сонячної батареї

Сонячні батареї потребують більшого догляду, ніж стаціонарна мережа. Їхню поверхню треба систематично очищати від забруднень. Таких як пташиний послід, пил, сліди від опадів. Оскільки забруднені панелі поглинають менше сонячної енергії.

Для чищення достатньо помити їх потоком води із шланга. А для зняття снігу використовувати палицю на кшталт старої швабри з гумовим прошарком.

Також необхідно обрізати гілки дерев, що кидають тінь на поверхню батарей. В ідеалі краще, щоб у прилеглій території будинку високих насаджень не було зовсім.

Двічі на рік перевіряйте стан кріплень системи. За потреби змініть їх.

Не вмикається