Комплекты солнечных панелей для частного дома

Устройство и работа модулей гибких солнечных батарей

Гибкая солнечная панель устроена следующим образом: тонкая подложка покрыта кремниевым полупроводником. Толщина панели с напылением составляет не более 1 мкм. Полупроводник нагревается солнцем, в результате чего электроны перемещаются в заданном направлении. К элементам монтируют выводы и формируют батарею. Для работы такой мобильной электростанции используют солнечную энергию.

Крупногабаритные, с маленьким КПД, солнечные батареи ушли в прошлое. Современным моделям не требуется максимальное количество солнечного света, а сами конструкции стали легкими, гибкими, мобильными, их можно свернуть в трубку и взять с собой в поход.

Для повышения КПД современные технологии позволяют выпускать многослойные полупроводниковые конструкции. Каскадное строение панели дает возможность преобразовывать отраженный свет несколько раз, что доводит их работоспособность почти до кристаллических вариантов.

Несмотря на то что устройство выглядит довольно просто, для подачи тока в сеть необходимы дополнительные составляющие:

• Аккумулятор, накапливающей энергию. Он нужен при перепадах напряжения.
• Инвертор, переводящий постоянный ток в переменный.
• Система для корректировки заряда аккумулятора.

Автономное электроснабжение дома

Солнечные батареи на участке

Большую тенденцию приобрело переселение людей за город к благам природы и отсутствию цивилизации. Это влечёт за собой большие затраты, особенно это касается снабжения дома электроэнергией.

Хорошо, если переезжать в поселение, тогда можно совместными усилиями решить эту проблему и подключиться к центральному, чаще всего дорогостоящему, электричеству, сложив общие средства.

Подключение возможно и в более уединённых местах, но стоить будет ещё дороже. Потому многие сегодня решаются на установку солнечных батарей на территории своего участка, так как это в конечном итоге является наиболее выгодным предприятием с разных точек зрения.

Разумно это всё же для местностей, где достаточно солнечного света для постоянной выработки энергии. солнечными аккумуляторами

Разумеется, и стоить всё это будет дороже, и тогда следует уже подумать, стоит ли базировать автономное электроснабжение дома на солнечной энергии. Стоит помнить и том, что солнечные батареи обладают хоть и доступной, но достаточно высокой стоимостью.

Совет специалистов: при покупке следует обращать внимание на страну производителя. Не стоит экономить, покупая у неизвестных китайских производителей, так как чаще всего они изготавливают товар сомнительного качества

Лучше обратить внимание на батареи западных компаний, пусть и произведены панели будут в Китае.

Солнечные панели на крыше дома

Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыши домов, что, несомненно, экономит пространство.

Для этого склон крыши должен быть не менее 30⁰, лучше всего 45⁰. Стоит также позаботиться о том, чтобы удалить все объекты, создающие тени на установках.

Имейте в виду: необходимо помнить об укреплении кровли, потому как солнечные батареи имеют достаточно большой вес. Значительное давление оказывает и снег зимой.

Плёночные батареи на основе теллурида кадмия

Кадмий — это материал, который обладает высоким уровнем светопоглощения, открытый как материал для солнечных батарей в 70-х годах. На сегодняшний день, этот материал применяется уже не только в космосе, на околоземной орбите, но и активно используется в качестве материала для солнечных панелей обычного, домашнего пользования.

Самой главной проблемой в использовании такого материала является его ядовитость. Однако исследования говорят о том, что уровень кадмия. который уходит в атмосферу, слишком мал, чтобы наносить вред здоровью человека. Также, несмотря на низкий КПД в районе 10%, стоит единица мощности в таких батареях меньше, чем у аналогов.

Принцип использования солнечной энергии

Нередко, столкнувшись с необходимостью монтажа солнечных панелей, человек задается вопросом о целесообразности предприятия. Потому что в большинстве случаев процент солнечных дней существенно проигрывает аналогичному значению пасмурных.

Подобное соотношение характерно для регионов средней полосы, а климату северных областей свойственно еще большее количество облачных дней.

Недостаточное количество солнечных дней напрямую связано с эффективностью работы приборов, перерабатывающих энергию земного светила. Вследствие уменьшается попадание солнечных лучей на поверхность батареи. Процесс этот называется инсоляцией.

Солнечные батареи могут использоваться в отопительных системах в качестве поставщика теплоносителя или энергии для питания приборов

Суть его заключается в том, что любая плоскость, независимо от ее назначения, принимает на себя определенное количество солнечной энергии. В южных регионах количество это естественно выше, что делает монтаж солнечных панелей более актуальным.

Однако, как показывает практика, рынок технологического оснащения в сфере синтеза энергии солнца, неустанно улучшает свои продукты, поэтому современные фотоэлементы в гелиопанелях прекрасно функционируют даже в местности с невысоким уровнем инсоляции.

Распределение солнечной активности на примере карты России. Более высокий коэффициент характерен для южных областей (кликните для увеличения)

Принцип работы

Принцип работы солнечных панелей основан на использовании фотоэлектрического эффекта. Практически, повторяется школьный опыт с транзистором, у которого спилена верхняя крышки. При направлении на него луча света происходит выработка некоторого количества энергии. Способность p-n переходов к производству электрического тока стала основной идеей производства солнечных панелей, конструкция которых основана на устройстве транзисторов.

Солнечная панель состоит из двух слоев чистого кремния, на один из которых нанесен слой бора, а на другой — слой фосфора. При попадании на устройство лучей солнечного света пластина со слоем фосфора получает избыточные электроны, на пластине со слоем бора появляется их недостаток. Таким образом солнечная панель производит определенное количество электричества, которого достаточно для питания маленького светодиодного фонарика. Обе пластины пропаиваются тонкими полосками меди, служащими контактами для присоединения к дополнительному оборудованию.

Типы солнечных панелей

Чтобы добиться самой высокой производительности, нужно выбирать такие элементы, которые подходят для вашей местности. Существует несколько их разновидностей, которые отличаются структурой рабочей поверхности фотоэлемента и технологией изготовления.

1. Фотоэлементы с использованием аморфного кремния. По-другому их еще называют пленочными покрытиями. С развитием нанотехнологий это направление, возможно, станет более перспективным, но пока такие панели не имеют большого промышленного производства. Сложность заключается в создании у кристаллов кремния одинаковой направленности по всей толщине рабочего слоя, который составляет 80−100 микрон.
2. Фотоэлементы с использованием монокристаллического кремния. Самые дорогостоящие и производительные батареи, способны удовлетворительно работать при сильной облачности. Их изготавливают, используя медленное остывание кремниевого расплава. При этом получается слиток, который с одной стороны является монокристаллом, а с другой стороны — однороден. После остывания слиток разрезается на пластины и для создания нужной структуры поверхности его подвергают нескольким видам термообработки. Цвет таких пластин обычно темно-синий.
3. Фотоэлементы с использованием поли— или мультикристаллического кремния. При производстве используется технология получения центров кристаллизации, и, как следствие, небольших кристаллов в слитке. Термообработку эти пластины проходят ту же, что и монокристаллические, но их электротехнические показатели первых значительно уступают вторым. Зато и цена на них существенно ниже. Внешне их можно отличить по наличию участков, различающихся по оттенкам и очертаниям.

Составные части солнечной электростанции

Условно можно выделить две группы систем солнечных батарей – с малыми и большими панелями. В первом случае речь идет о аккумуляторах, способных «выдавать» до 24 В. Для полноценного обеспечения дома электроэнергией потребуются панели второго типа. Рассмотрим устройство подобных систем.

Солнечные элементы

Важнейшей частью солнечной электростанции являются сами элементы. Они выполнены из специального материала, который способен преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Панель состоит из нескольких отдельных элементов, которые соединяются в сборки последовательно и параллельно. При параллельном соединении увеличивается выходное напряжение, при последовательном – выходной ток.

У каждой солнечной панели есть несколько основных характеристик, которые стоит учитывать при выборе.

Не забывайте, что вам придется регулярно чистить элементы от грязи и пыли. Делать это гораздо удобнее, если панели находятся в надежной металлической рамке.

Солнечные панели можно купить уже готовыми, но гораздо выгодней и удобнее собрать их самому. Так вы сможете неплохо сэкономить. Сами элементы можно заказать в интернете. Соединяя их параллельно и последовательно, вы сможете добиться необходимой мощности и напряжения. Для каркаса можно использовать алюминиевые уголки и лист стекла или прозрачного пластика.

Контроллер

Контроллер распределяет заряд между потребителем и аккумулятором. Если мощность, выдаваемая солнечными батареями, больше потребляемой, то остаток идет на зарядку аккумуляторов. Если же мощность нагрузки больше, чем выделяют элементы, то в работу подключаются аккумуляторные батареи.

Контроллер так же обеспечивает правильный заряд аккумуляторов. Выбирать его стоит исходя из мощности солнечных батарей, емкости аккумуляторов и величины нагрузки. Современные контроллеры могут сообщать вам всю информацию о вашей станции через интернет.

Батареи

Аккумуляторы накапливают излишнюю мощность с солнечных батарей, что позволяет пользоваться электричеством и в ночное время суток. Кроме того, если размер потребляемой электроэнергии превышает максимально возможное производство в панелях – подключается аккумулятор.

Самый важный параметр АКБ – емкость. Минимальная необходимая емкость аккумулятора – это то количество электроэнергии, которое вы потребляете за ночь. Если в темное время суток вы потребляете 2 кВт/ч, то и аккумулятор должен отдавать не менее 2 кВт/ч.

Если вы потребляете 2 кВт/ч, а напряжение аккумулятора равно 12 В, то необходимая емкость равна 166 А/ч (2000/12).

Но КПД батареи не 100 %, а 70 или даже 50 %. В облачность выработка электроэнергии сильно снижается, поэтому надо рассчитывать АКБ, исходя из потребления за двое суток. Тогда, в случае пасмурной погоды, вы сможете комфортно дождаться солнечных дней.

Инвертор

Инвертор преобразует 12 В с аккумуляторной батареи в 220 В для работы приборов. Главный его параметр – мощность. Рассчитывается она из потребления электроэнергии всеми приборами в один момент времени.

Это значение надо подбирать с запасом, так как КПД данного прибора далеко не 100 %. При подключении нагрузки с суммарной мощностью большей, чем способен отдать инвертор, он просто сгорит или уйдет в защиту.

Есть один нюанс при выборе инвертора. Приборы с электродвигателем (холодильник, дрель, пылесос и т.д.) требуют для работы чистую синусоиду

Поэтому при выборе инвертора следует обращать внимание не только на мощность, но и на тип выходного напряжения

Проводка

Провода соединяют все элементы воедино. Выбирать их стоит исходя из мощности, которая по ним протекает. Запас в этом случае необходим, так как на проводах может теряться часть выдаваемой энергии.

Солнечные батареи обычно устанавливаются на крышу дома, но если крыша расположена неудачно, то их можно установить и на земле, используя специальные крепления. В этом случае оборудование будет удобно очищать от грязи и пыли.

Направление установки также играет большую роль. Необходимо выяснить, в какой стороне продолжительность освещения солнечных панелей будет максимальна для вашего региона.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Получение электроэнергии от Солнца пользуется большой популярностью в последнее время. А установка солнечных батарей уже давно не является чем-то необычным и оригинальным. Мало кого можно удивить блестящими солнечными панелями, которые размещаются на крышах зданий. Давайте же разберемся с тем, каковы плюсы и минусы у солнечных систем электроснабжения. К преимуществам подобных модулей можно отнести следующие аспекты:

1. Способность к возобновлению. В отличие от видов топлива, которые люди получают из земли (уголь, нефть или газ), солнечная энергия является неисчерпаемым ресурсом. По данным современных исследований человечество сможет получать электроэнергию от Солнца еще более 6 млрд лет. Таким образом использование солнечных панелей является достаточно актуальным и перспективным способом получение электроэнергии
2. Обильное поступление энергии объясняется тем, что поверхность Земли получает такое количество солнечного света, которое в настоящее время превышает потребность в нём в более чем 20000 раз. То есть потенциал энергии, получаемой от Солнца настолько огромен, что его будет достаточно даже если каждый человек на Земле и все существующие на данном этапе предприятия будут пользоваться исключительно солнечными батареями.
3. Главным преимуществом такой энергии является то, что получить ее можно в абсолютно любой точке мира. Солнечные батареи будут актуальны не только в экваториальной зоне, но и даже на севере планеты. Например, на сегодняшний день страной, лидирующей в использовании электроэнергии от Солнца, является Германия
4. Экологичность. Выше мы уже писали о том, солнечная энергия не наносит вреда окружающей среде. Поскольку экологическая чистота Земли в последнее время является одной из основных проблем человечества, то такой вид получения энергии является наиболее перспективным. Здесь не используются невозобновляемые ресурсы Земли. Благодаря чему наша планета защищена от приближающегося глобального потепления. На всех этапах производства, транспортировки, установки и непосредственного использования таких панелей не происходит вредных выбросов в воздух, по крайней мере в том количестве, в котором такое явление присутствует в предыдущих способах получения электроэнергии.
5. Отсутствие шума во время работы панелей объясняется тем, что в таких системах нет никаких движущихся элементов, как, к примеру, в огромных генераторах, которые во время работы производят сильный, порой даже невыносимый шум.
6. Экономичность в процессе эксплуатации прибора. Если вы решили полностью перейти на солнечные батареи, то уже через несколько лет вы получите ощутимую разницу в виде экономии собственных средств. Это объясняется еще и тем, что регулярное обслуживание таких панелей имеет достаточно низкую стоимость. Для того, чтобы системы работали исправно, вам потребуется раз в год чистить необходимые элементы. Гарантийный срок эксплуатации от многих производителей чаще всего составляет двадцать и более лет
7. Современные технологии. Производство солнечных батарей не ограничивается тем, чего ученые смогли добиться на данном этапе. Уже на протяжении нескольких последних лет проводится множество экспериментов с внедрением инновационных технологий в подобные системы. Некоторые производители сегодня предлагают специальные модули из тонких пленок, которые можно встраивать непосредственно в стройматериалы ещё на самом начальном этапе постройки дома. К тому же при помощи использования нанотехнологий многие ученые сегодня пытаются увеличить мощность солнечных батарей несколько раз.

Как вы видите, данные панели обладают обширным списком преимуществ

Однако, как и любой другой источник энергии, солнечные батареи имеют несколько недостатков, на которые следует обратить внимание еще до того, как вы примете решение устанавливать их. К минусам данных конструкций можно отнести следующие:

1. Цена. Покупка и установка подобных конструкций обладает достаточно высокой стоимостью, поэтому позволить себе солнечные батареи может далеко не каждый желающий.
2. Непостоянство получения электроэнергии объясняется тем, что солнечный цвет отсутствует поздним вечером и на протяжении всей ночи. Кроме того, в регионах, которые характеризуется частыми осадками и наличием большого количества пасмурных дней, также не рекомендуется устанавливать такой источник энергии.

Электрические солнечные батареи

Интерес к альтернативным источникам электроэнергии не утихает, а наоборот – растет. Причин тому много, начиная от высоких тарифов «на свет» и заканчивая банальным отсутствием возможности подключиться к электросети. Последняя проблема актуальна для владельцев загородных домов и дач – отсутствие электрификации делает длительное проживание невозможным. Что касается стоимости электроэнергии в России, то она постоянно растет.

Солнечная батарея – это альтернативный источник электроэнергии. И сегодня популярность таких источников растет, как растет и их эффективность. Если первые батареи не могли похвастаться высоким КПД преобразования энергии солнца в электроэнергию, то современные образцы отличаются довольно высокой мощностью и эффективностью – например, одна солнечная панель AXITEC AC-260P/156-60S при размерах 1640х992х40 мм обладает мощностью 240 Вт.

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

Отдав под установку солнечных батарей довольно большую площадь, можно в полном объеме обеспечить свое домовладение практически дармовой электроэнергией. Сегодня ими пользуются дачники, владельцы загородных домов, владельцы мобильных домов (трейлеров). Востребованы они и там, где нужно обеспечить энергией какие-то небольшие объекты – оборудование мониторинга уровня рек, метеостанции, осветительные лампы на загородных трассах.

Давайте посмотрим, каковы преимущества от использования солнечных батарей:

• Независимость от поставщиков электроэнергии – внезапные отключения света теперь не страшны;
• Экологическая чистота – солнечные батареи не загрязняют окружающую среду;
• Полная бесшумность – в отличие от дизельных, бензиновых и газовых генераторов, батареи работают без каких-либо звуков;
• Для установки оборудования не нужны какие-либо разрешения, лицензии и прочие документы.

Есть и недостатки – некоторых из них довольно серьезные:

Эти панели нуждаются в регулярной чистке от пыли и грязи.

• Высокая стоимость оборудования – цены на готовые комплекты составляют от 20000 рублей и выше;
• Необходимость в регулярном обновлении аккумуляторов (отдают энергию в ночное время) – со временем они теряют свой ресурс;
• Падение эффективности системы в зимнее время – наблюдается недостаток света для работы оборудования на полную мощность;
• Батареи нужно регулярно очищать – на них оседает пыль, что несколько снижает их эффективность. Зимой они будут залеплены снегом;
• В некоторых регионах использование солнечных батарей затруднено из-за малого количества солнечных дней. К тому же, некоторые панели боятся сурового российского климата.

Недостатки есть, и некоторые из них довольно серьезные. Одна солнечная панель стоит от 7-8 тыс. рублей и выше, а для того чтобы выработать достаточное количество электроэнергии, понадобятся несколько таких батарей. Сюда же следует включить затраты на покупку аккумуляторов и преобразователей.

Стоимость солнечных батарей в комплектах для дома может достигать 500 тыс. рублей и даже выше – это довольно мощные электростанции, которые могут отдавать в нагрузку до 5 кВт электрической энергии.

Принцип работы солнечных батарей очень прост – они преобразуют солнечную энергию в электрическую за счет применяемых в их конструкции преобразователей. Максимальный показатель эффективности преобразования составляет около 40% (в идеальных условиях). На практике эффективность падает из-за постепенного старения фотоэлементов, снижения прозрачности стекол и оседающей на панелях грязи. Для достижения максимальной энергоэффективности они монтируются на южных скатах крыш (угол около 40-45 градусов).

Что такое солнечные батареи, и для чего они нужны?

Использование солнечных батарей обеспечивает автономность вашего дома от разнообразных внешних источников электроэнергии. Как известно, в современном мире количество потребляемой энергии растёт с каждым годом. Именно поэтому несколько лет назад появилась необходимость в новом экологически чистом источнике. Как известно, Солнце обладает огромным количеством энергии. Именно поэтому многие ученые уже несколько раз пытались преобразить ее для того, чтобы обеспечить ею каждого человека. До того, как солнечные батареи были введены в обиход, человечество уже имело несколько попыток работы с энергией Солнца, которая, увы, не принесли нужных результатов.

До создания батарей такого плана учёные экспериментировали с установкой солнечных коллекторов. Какие изобретения являлись своеобразными электростанциями и вырабатывали электричество при помощи воды, которая нагревалась под палящими лучами Солнца. Однако, получать электроэнергию таким способом оказалось достаточно трудно. Трансформация происходила в несколько этапов и занимала очень много времени. Для начала необходимо было собрать нужную концентрацию солнечных лучей, после чего обеспечить нагрев воды до необходимой температуры (до температуры кипения). После этого начиналось выделение пара, за счет которого вращалась специальная паровая турбина. Только в результате всех этих действий на самом последнем этапе происходила выработка электроэнергии, за которую отвечал огромный генератор.
Поэтому солнечные батареи считаются самым настоящим инновационным прорывом человечества. Дело в том, что они могут вырабатывать непосредственно электричество. Это делает их более эффективными, чем термальные электростанции – ведь трансформация, которая происходит в таком случае, требует меньше энергии и не является многоступенчатой. В настоящее время все солнечные батареи состоят из соединенных в цепь фотоэлементов. Это специальное устройство, которое способно преобразовывать энергию Солнца непосредственно в электрический ток. Однако мощности одного такого фотоэлемента, конечно же, недостаточно для того, чтобы обеспечить энергией огромное производственное помещение. Именно поэтому их принято объединять в так называемую электрическую цепь, формируя тем самым солнечную панель или же по-другому – солнечную батарею.

С помощью таких систем возможно проводить следующие манипуляции:

• снабжать светом и электроэнергией жилые дома, квартиры, дачи, дачные участки, общеобразовательные заведения, поликлиники, офисное помещение, теплицы и т.д.;
• обеспечивать освещение парковых зон, улиц и шоссе;
• обеспечить электропитанием оборудование, задействованное в медицинском и телекоммуникационном обслуживании;
• снабжать энергией нефтепроводы и газопроводы;
• заряжать аккумуляторы разнообразной мелкой техники (мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков и т.д.).

На сегодняшний день солнечные батареи устанавливают не только на огромные предприятия, но и на жилые дома. Многие люди понимают, что, установив единожды такой, хоть и не дешёвый, способ получения энергии, он окупится уже через несколько сезонов. Кроме того, такие панели являются отличным способом заботы об окружающей среде, поскольку от них не происходит выброса вредных веществ в атмосферу. Конечно, как и любой другой источник энергии, солнечные батареи имеют свои преимущества и недостатки. С ними обязательно ознакомиться ещё на самом начальном этапе обустройства жилого дома

Поскольку приобретение и установка данных приспособлений является достаточно дорогой, то важно быть полностью уверенным в том, что они вам идеально подойдут

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin