Солнечная энергия плюсы и минусы

Плюсы и минусы солнечной энергетики

Человечество все дальше вглубь уходит по пути загрязнения собственной окружающей среды. Многие мировые умы заняты проблемой возобновляемых, не выбрасывающих в атмосферу вредных веществ источников энергетики. Данная тема весьма актуальна в 21 веке.

О положительных качествах солнечной энергетики, говорят почти повсюду. Применение альтернативных способов добычи электроэнергии, качественно может помочь нашей планете. Сохранить природные ресурсы, атмосферу, и не допустить скорого потепления климата,

это одна из главных обязанностей современного человека. Каковы же плюсы и минусы такой энергии, как солнечное излучение.

Плюсы

Рассматривая излучения от солнца, как источник энергии, необходимо отметить, что эта энергия бесконечна. Это представляет собой большой плюс, потому, что все доселе известные доселе источники энергетики, являются ущербными для нашей планеты. По некоторым данным Национальной американской исследовательской академии, «Звезда по имени Солнце» будет способна согревать Землю еще примерно еще 6,5 миллиардов лет, до тех пор, пока не взорвется.

  • Повсеместность. Запас солнечной энергетики, весьма огромен. Каждый день наша планета облучается около 120 тысячами тераваттами света самой большой звезды. А это, на секундочку, в 20 тысяч раз больше энергии, чем весь мир способен потреблять ежедневно.
  • Стабильность. Энергетику солнца нельзя перерасходовать, она стабильна во все времена. И сейчас и для будущих поколений Солнце будет светить.
  • Доступность. Энергию из солнечных лучей можно собирать и использовать каждый летний (и даже зимний ) день, по всей поверхности Земли. Например, Германия, на сегодняшний день, является наиболее использующей солнечную энергию страной в мире, и имеет прекрасный запас именно солнечной энергетики.
  • Безопасность для окружающей среды. Экологическая чистота, принципиальный фактор в добывании энергии для человеческих нужд. Сравнивая затраты и воздействия на природу традиционных способов получения энергии, с получением энергии от Солнца, можно убедиться в небольшом воздействии на природу и атмосферу от производств, перевозки и установки солнечных батарей. Это бесспорно важнейшее мероприятие в направлении борьбы с глобальным потеплением.
  • Отсутствие шумов. Из — за отсутствия движущихся узлов на самом ресурсе, выработка энергии происходит тихо.
  • Выгода. Применение отдельного источника электроэнергии в частном доме, весьма экономично. Принципиально, что обслуживание панелей сводится к минимальным затратам, в году несколько раз следует очищать панели от загрязнений. Гарантия от производителя растягивается на 20 — 25 лет.

Сферы деятельности

Применение солнечной энергетики охватывает многие отрасли. При достаточной удаленности от централизованной электростанции потребность в автономных установках очень велика.

Солнечные батареи используют для опреснения воды в Африке, также для поставки электроэнергии на спутниковые станции. Не случайно солнечную энергетику окрестили «народной» она легко вошла процесс электроснабжения дома. Такая электроэнергия потребляет в сырье, как и фотоэлементы луча, так и его теплопроводность.

Новые технологии

Каждый год технически усовершенствуется процесс изготовления электрических батарей. На стадии постройки сооружения, в строительные материалы внедряются инновационные тонкопленочные панели. Японские производители Sharp, являясь несомненным лидером в изготовлении солнечных панелей, не так давно выпустили в широкое потребление прозрачные накопители с фотоэлементами для остекления оконных проемов. Результаты нынешних исследований в квантовой физике и инновациях подразумевают усовершенствование продуктивности солнечных панелей в три раза.

Минусы

Негатива от солнечных батарей очень мало, однако иногда они могут показаться принципиальными. К примеру:

  • Солнечные батареи просто не работают в пасмурную погоду.
  • В регионах, где часто выпадают осадки, очень проблематично применять солнечные панели.
  • Стоимость батарей тоже весьма не демократична (возможно пока), восстановление затрат растягивается надолго.
  • Для установки солнечных батарей требуются большие участки.
  • Солнечные установки способны скапливать только постоянный ток, для переменного же, потребуются еще установки.
  • Генерировать энергию возможно только в дневные часы, и соответственно для темного времени суток необходимо приобретать аккумуляторы.
  • Бытует мнение, что повсеместное применение солнечных панелей, теоретически способно изменить альбедо (свойство отражать солнечные лучи) нашей планеты, и способствовать изменению климата (но при нынешнем показателе потребления солнечной энергии, это весьма маловероятно).

Как выгодно применять

Учитывая свойство панелей работать лишь в солнечную погоду, необходимо детально изучить рынок солнечных батарей, а именно материал из которого их изготавливают. Поликристаллические панели способны прекрасно генерировать не только прямой солнечный свет, но и рассеянные лучи. А требуемые для действия установок, солнечного излучения облака уже не являются преградой. С целью получения большей эффективности, даже в пасмурную погоду следует выбирать поликристаллические кремниевые батареи.

Однако время и прогресс не стоят на месте и возможно в ближайшем будущем силой мысли будут разработаны батареи, без всяческих недостатков и минусов. И человечество уверенными шагами пойдет в направлении сохранения природы, атмосферы и планеты.

Положительное и отрицательное воздействие солнечных панелей на окружающую среду

Солнечные панели это исключительно «зеленый» источник энергии, как вы думаете? Есть ли хорошее и плохое воздействие солнечной энергии на окружающую среду? Действительно ли солнечные панели такие «зеленые»? Воздействие солнечных панелей на окружающую среду широко обсуждается и комментируется, но какие аргументы верны, и что лишь шум социальных сетей?

Основные аргументы против солнечных панелей заключаются в том, что они требуют больше энергии и оборудования для сжигания ископаемого топлива для добычи, производства и транспортировки, чем они экономят.

Другой аргумент заключается в том, что в производственном процессе используются токсичные химические вещества, которые приносят больше вреда, чем пользы. Да, солнечная энергия не идеальна.

С другой стороны, утверждается, что солнечные панели создают больше чистой энергии, чем требуется для их создания, и ведущие мировые компании действительно подают пример в отношении правильного использования химикатов. Здесь мы рассмотрим положительное и отрицательное воздействие солнечных панелей на окружающую среду, а также то, что ждет в будущем солнечную энергетику.

Читайте также:
Теплицы «домиком»: варианты и особенности конструкций

Отрицательное воздействие на окружающую среду солнечные панели

Начнем с очевидного: солнечная энергия не идеальна. Как и у всего в жизни, есть плюсы и минусы. Это особенно актуально для обсуждения таких тем, таких как производство энергии для 7 миллиардов человек устойчивым и экономичным способом.

Солнечная энергия не лишена недостатков. Давайте рассмотрим их здесь:

Потребность в энергии. Солнечная энергия требует для производства значительного количества энергии. Горнодобывающая промышленность, производство и транспортировка требуют значительного количества энергии. Кварц необходимо обрабатывать, очищать, а затем производить вместе с другими компонентами, которые могут поступать с разных предприятий (алюминий, медь и т. Д.), Для производства одного солнечного модуля. Для нагрева кварца на этапе обработки требуется очень большое количество тепла. Производство требует сочетания нескольких материалов с невероятной точностью для производства высокоэффективных панелей. Все это требует много энергии. При использовании традиционных видов топлива, таких как газ или уголь, они добываются, очищаются / обрабатываются и сжигаются в очень больших масштабах, как правило, в одном месте.

Химические вещества. Для производства кремния «солнечного» качества при обработке полупроводников обычно используются опасные химические вещества. В зависимости от производителя солнечных батарей и страны-производителя эти химические вещества могут утилизироваться, а могут и не утилизироваться. Как и в любой отрасли, есть компании, которые подают пример, а есть другие, которые стараются сэкономить деньги. Не каждая компания выбрасывает химические вещества, или не перерабатывает их побочные продукты должным образом, но есть и плохие примеры.

Утилизация – что происходит, когда солнечные панели ломаются или выводятся из эксплуатации? Хотя переработка солнечных панелей еще не стала серьезной проблемой, в ближайшие десятилетия она станет серьезной, поскольку солнечные панели необходимо заменить. В настоящее время солнечные модули можно утилизировать вместе с другими стандартными электронными отходами. Страны, не имеющие надежных средств удаления электронных отходов, подвергаются более высокому риску проблем, связанных с переработкой. ‍ Это основные экологические проблемы, связанные с фотоэлектрической отраслью. Опасения, безусловно, являются поводом для дальнейшего расследования, но, судя по цифрам, могут быть необоснованными.

Химические вещества, переработка и утилизация солнечных батарей

Переработка и утилизация солнечных панелей – одна из основных проблем. Есть явная проблема с решениями на перспективу. Это не так широко распространено, и не токсично, как может показаться. Кремниевые пластины стандартных солнечных модулей инкапсулируются, обычно этилвинилацетатом (EVA). Этот слой защищает кремниевую пластину. Если модули не утилизируются должным образом и подвергаются определенным условиям испытаний, возможно и некоторое выщелачивание. При нормальных условиях эксплуатации эти материалы не выделяются. Солнечная энергия очень эффективна для уменьшения выбросов углерода. Как и в случае со всеми технологиями, необходимо иметь дело с непреднамеренными отходами или побочными продуктами. Очевидный ответ – переработать солнечные панели и продавать их как базовые элементы. Теоретически это здорово, но этот путь не является экономичным и масштабируемым – пока.

Пути вперед

Крупномасштабные заводы по переработке солнечных панелей существуют, но они не так распространены, как хотелось бы. Это отставание всегда ожидаемо с новыми отраслями и технологиями.

Авторесайклеры не появились на следующий день после того, как Model T сошла с конвейера. Склады бутылок не ждали появления бутылок. Переработчики электронных отходов стали обычным явлением совсем недавно, спустя десятилетия после взрыва потребительской электроники. Второстепенным отраслям необходимо время, чтобы развиваться вокруг основных отраслей. Альтернативным или дополнительным решением, помогающим экономить на вторичной переработке, является взимание платы с производителей солнечных панелей, чтобы они упростили процесс вторичной переработки, или обязательное выполнение программы вторичной переработки со стороны производителей. Для реализации и совершенствования обоих вариантов потребуется время. Экономика переработки солнечных панелей будет улучшена по мере вывода из эксплуатации большего количества солнечных панелей. Более высокие объемы в любой отрасли позволяют возникнуть эффекту масштаба и творить чудеса. Простым решением проблемы химикатов, используемых в солнечных батареях, было бы найти альтернативные методы производства модулей. Это решение уже находится в стадии реализации, хотя сроки его коммерциализации трудно предсказать. Хотя химические вещества используются в производстве солнечных панелей, сравнение с традиционными видами топлива может дать полезный контекст. Производство любой формы энергии в массовом масштабе потребует определенного использования химических веществ в цепочке поставок. После добычи уголь необходимо подвергнуть химической очистке и переработке. При добыче фракционного природного газа используются химические смеси. И уголь, и газ сжигаются для производства электроэнергии. Сама ядерная энергия требует обогащения с чрезвычайно радиоактивными материалами. Нет идеального источника топлива, у каждого есть свои экологические преимущества и недостатки. Но одни могут быть лучше других.

Влияние производства солнечных панелей на окружающую среду

Как производятся солнечные панели и каково воздействие этого процесса на окружающую среду?

Солнечные панели состоят из нескольких компонентов: каркаса, ячеек, заднего листа, защитной пленки, проводников и крышки из закаленного стекла. Рама изготовлена из алюминия, элементы – из кремния, проводники – из меди, а задний лист и пленка – обычно из материала на основе полимера или пластика.

Для производства солнечных батарей сырье необходимо добывать, это в основном кварц, который перерабатывается в кремний. Алюминий, медь или серебро также являются ключевыми материалами, которые необходимо добывать или получать из переработанных источников, но в основном они добываются из-за возросшего расширения фотоэлектрической отрасли за последние 10 лет. После добычи сырья кварц перерабатывается в кремний «электронного» качества. Этот процесс включает нагревание кварца в высокотемпературной печи, и его реакцию с различными химическими веществами. Для формирования экструдированного алюминиевого каркаса и прокатки закаленного стекла требуются другие производственные процессы. Для производства чего-либо обычно требуется огромное количество энергии.

Читайте также:
Чем чистить керамическую мойку на кухне

Для создания солнечных панелей требуется много энергии, и общие выбросы значительны, но после установки солнечных панелей они производят энергию без выбросов в течение более 25 лет.

Процесс производства не имеет значения без контекста энергии, вырабатываемой за весь срок службы, а также от того, как складываются другие источники топлива.

Ответы на два ключевых вопроса дадут этот контекст:

Компенсирует ли чистая энергия, вырабатываемая солнечными панелями, негативное воздействие в процессе добычи и производства?

Как интенсивность выбросов солнечной энергии сравнивается с традиционными источниками электрической энергии, такими как уголь?

Интенсивность выбросов углерода из солнечных панелей и других видов топлива

Интенсивность выбросов – это совокупные выбросы углерода за весь срок службы, рассчитанные на единицу энергии. Это выражается в граммах эквивалента диоксида углерода на киловатт-час (gC02e / кВтч) или эквивалентном значении в тоннах эквивалента углекислого газа на мегаватт-час (tC02 / МВтч). Чем ниже интенсивность выбросов, тем лучше воздействие на окружающую среду, поскольку меньше CO2 выделяется для выработки того же количества энергии. Выбросы углерода от солнечной энергии в течение всего срока службы чтобы нарисовать четкую картину углеродного следа солнечной энергии, за последние пару десятилетий были проведены сотни исследований по оценке жизненного цикла профиля выбросов солнечной энергии. Эти оценки включали этапы добычи, эксплуатации и переработки электроэнергии из различных источников топлива, таких как солнечные фотоэлектрические, солнечные тепловые, ветровые, ядерные, природный газ и уголь. В 2014 году Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США проверила 400 из этих исследований с учетом расхождений, выбросов и других переменных факторов, влияющих на данные. Затем данные были согласованы с использованием дискретного набора допущений для целей сравнения. Результаты показали, что солнечным панелям требуется от 60% до 70% энергии на начальном этапе, примерно 25% во время работы и примерно от 5% до 20% после их продуктивного срока службы. С другой стороны, уголь генерирует

98% выбросов в процессе эксплуатации (добыча, транспортировка, сжигание и т. Д.) И только 1% во время процессов добычи и переработки.

Солнечные панели сегодня почти на 50% эффективнее, чем когда проводилось это исследование. Как и следовало ожидать, методы производства энергии на основе ископаемого топлива производят больше CO2, чем возобновляемые источники на 1 кВтч. Чего нельзя было с начала ожидать, так как сразу не видно насколько велик разрыв между видами топлива.

Интенсивность выбросов в течение жизненного цикла солнечных фотоэлектрических систем составляет примерно 40 гСО2 / кВтч. Интенсивность выбросов угля в течение жизненного цикла составляет приблизительно 1 000 г CO2 / кВтч. Уголь производит в 25 раз больше углекислого газа, чем солнечная энергия, что позволяет производить такое же количество энергии.

Изменение интенсивности поглощения излучения как одно из предостережений не в пользу возобновляемых источников энергии заключалось в том, что кремниевые солнечные панели в гармонизации NREL были эффективны от 13,2% до 14,0%. Это было точно до 2014 года, но сегодня поликристаллические солнечные модули регулярно достигают КПД> 19,5%. Солнечные панели сегодня почти на 50% эффективнее, чем когда проводилось это исследование. Создание большего количества кВтч чистой энергии за счет того же производственного цикла, что еще больше снизит интенсивность выбросов солнечных фотоэлектрических систем. Даже худшие оценки для солнечных фотоэлектрических систем все еще в 3 раза лучше лучших оценок для угля. Средние и согласованные значения дают более точную картину интенсивности выбросов от различных видов топлива (с учетом статистических выбросов). Гармонизированное значение также учитывает значение солнечного излучения 1700 кВтч / м2, что примерно равно уровням, наблюдаемым в Альберте и Саскачеване.

Интенсивность выбросов – невероятно важный показатель, который необходимо учитывать при оценке воздействия солнечной энергии на окружающую среду. Были проведены другие исследования и мета-анализ, которые подтверждают влияние солнечных панелей на окружающую среду по сравнению с другими источниками топлива, обнаруженными NREL.

Дополнительный анализ в Брукхейвенской национальной лаборатории, Исследовательском центре окружающей среды PV, и в исследованиях энергетической политики.

Срок окупаемости солнечных панелей, если для создания солнечных панелей требуется больше энергии, чем они будут производить в течение своего срока службы, или аналогичным образом, если исходные эффекты производства солнечных панелей хуже, чем эксплуатационные преимущества, эта технология оценки в корне ошибочна. Люди часто смотрят на окупаемость инвестиций (ROI) или период окупаемости, чтобы оценить стоимость финансовых вложений. Как скоро я верну свои деньги? 25-летний период окупаемости не радует большинство людей, но трехлетний период окупаемости привлечет внимание большинства инвесторов. Тот же вопрос можно сформулировать для выработки энергии и оценки воздействия солнечных панелей на окружающую среду – сколько времени пройдет, пока солнечная энергетическая система вырабатывает достаточно энергии, чтобы компенсировать затраты на производство энергии? Срок окупаемости солнечной энергии зависит от вашего местоположения, поскольку различные погодные условия влияют на выработку солнечной энергии. Солнечная панель, установленная в пустыне Сахара, будет производить больше энергии и окупаться намного быстрее, чем такая же панель, установленная над полярным кругом. И снова NREL предоставляет некоторые заслуживающие внимания данные. Эти данные включают изготовление модуля, рамы и баланс компонентов системы.

Читайте также:
Щебеночная подготовка под фундамент: устройство

Срок окупаемости монокристаллических солнечных батарей составляет всего 2 года. Еще одно важное предостережение, которое следует отметить, заключается в том, что значение основано на предполагаемой эффективности солнечной панели в 14%. Сегодня солнечные панели на 40-50% эффективнее. Имея это в виду, разумно предположить, что солнечные панели имеют приблизительный период окупаемости энергии от 1 до 2 лет. Если бы вам предложили инвестицию со сроком окупаемости 2 года, вы бы ее приняли?

Электроэнергетика. Источники топлива. Воздействие на окружающую среду

Экологические преимущества солнечной энергии также различаются в зависимости от того, какая форма энергии вытесняется. Как следует из приведенного ранее рисунка, производство солнечной энергии вместо использования электроэнергии из угольных электростанций будет гораздо более выгодным, чем если бы вы устанавливали солнечные панели, чтобы компенсировать в первую очередь гидро- или ветровую электроэнергию из сети. Существует ряд других причин для установки солнечных панелей, даже если ваша сеть питается от возобновляемых источников (например, снижение нагрузки на сеть, и снижение стоимости владения электроэнергией в течение всего срока службы), но они не будут здесь подробно описаны.

Производство энергии в Канаде по провинциям и типу топлива. Составлено Kuby Renewable Energy.

Такие провинции, как Новая Шотландия, Саскачеван и Альберта, больше всего выиграют от солнечной энергии, поскольку энергия в этих провинциях поступает в основном из ископаемого топлива. Квебек меньше всего выиграет от использования солнечной энергии, поскольку их сеть уже почти полностью избавлена ​​от выбросов.

Заключение

Солнечная энергия не идеальна, но в целом она оказывает положительное чистое воздействие на окружающую среду и финансовые последствия. Да, для добычи / производства солнечных панелей требуется огромное количество энергии, и да, в процессе производства используются химические вещества. Эти два неопровержимых факта не означают, что солнечные панели имеют чистое негативное воздействие, как показывают данные. Энергия, необходимая для создания солнечной панели, окупится менее чем за 2 года. Даже с учетом стадии производства и обработки солнечной энергии, генерируемые выбросы в 3–25 раз меньше, чем при производстве того же количества энергии из ископаемого топлива. Снижение выбросов от использования солнечной энергии по сравнению с любым ископаемым топливом (особенно углем) делает эту технологию чрезвычайно выгодной.

Активное и пассивное использование солнечной энергии

Оказывается солнечную энергию можно использовать активным и пассивным способом. Сделаем небольшое сравнение этих технологий.

Активные солнечные энергетические системы

Давайте начнем с рассмотрения активных систем с использованием солнечной энергии. Когда мы используем термин «активный», имеется ввиду любая система, в которой используются специальные приборы, электронные элементы управления или другие интеллектуальные системы.

Из знакомых примеров:

  • Солнечные панели. Каждая из них состоит из кремниевых ячеек. Когда свет попадает на их поверхность, то за счёт фотогальванического эффекта возникает электрический ток. Собранную энергию можно хранить на аккумуляторах и использовать для питания электроприборов в доме.
  • Солнечные коллекторы. Принцип их работы сводится к тому, что солнечная энергия нагревает жидкость внутри коллектора, благодаря чему возникает тепловая энергия. Её можно использовать для нагрева воды для домашних нужд и отопления.

«Активными» такие системы делает необходимость использования большого количества оборудования для получения выгоды от солнечной энергии.

В случае с солнечными батареями нужны ещё и аккумуляторы, контроллер, инвертор, крепёжные элементы и много других мелочей.

У коллекторов тоже большая система:

  • Сами панели.
  • Блок управления.
  • Насосы.
  • Накопительная ёмкость.
  • Теплообменник и прочее.

Пассивные солнечные энергетические системы

Ключевое отличие здесь в том, что в пассивных системах не используются специальные приспособления, электроника или другие элементы управления. Вместо этого такие системы работают исключительно за счёт естественного поглощения солнечного излучения тепловой массой. Термин «тепловая (термальная) масса» относится к любому материалу, который способен поглощать тепло. Вот несколько хороших примеров таких материалов:

  • Бетон.
  • Глина.
  • Земля.
  • Камень.
  • Дерево.

Итак, как же работает пассивная солнечная энергия? Весь секрет в правильно спроектированном здании, где будет грамотно применены материалы имеющие термальную массу.

Важное значение в таких зданиях имеют большие окна, выходящие на юг, чтобы как можно больше света проникало внутрь.

Принцип сводится к тому, что такой дом накапливает солнечную тепловую энергию, чтобы потом её освободить. При этом, никакое дополнительное оборудование для этого ненужно.

Плюсы и минусы активного использования солнечной энергии

Хорошо Плохо
Это помогает снизить выбросы углекислого газа. Солнечные батареи и коллекторы — это дорогое удовольствие.
Можно экономить на коммунальных платежах. Такие системы занимают место снаружи и внутри дома.
Активная солнечная энергия более эффективна, чем пассивная. Активные системы требуют обслуживания, замены оборудования.
Солнечные батареи и коллекторы всегда мощнее пассивных технологий. Для установки нужна надёжная кровля и отсутствие падающих на неё теней.
Всегда можно модернизировать систему для увеличения эффективности.

Плюсы и минусы пассивного использования солнечной энергии

Хорошо Плохо
Плюс для экологии, ведь можно экономить на электроотоплении и вентиляции. Это не так эффективно, как солнечные коллекторы.
Строительство пассивного дома обходится ненамного дороже обычного. Полностью отказаться от коммуналки не получится, только немного экономить.
Можно экономить на коммуналке. Все нюансы нужно учитывать на этапе проектирования и строительства здания.
Ничего не сломается и не выйдет из строя. Может потребоваться вырубка деревьев и другой растительности, чтобы в окна попадало достаточное количество солнечного света.
Не нужно обслуживать никакое оборудование.
Здание будет выглядеть так, как вам хочется, без необходимости устанавливать на него различные приборы.

Заключение

Итак, разница между активными и пассивными солнечными системами:

  • Активные используют специальное оборудование, которое напрямую перерабатывает солнечную энергию в тепловую или электрическую. Пассивная система уже является частью дома, точнее — самим домом.
  • Активные системы всегда более эффективны, чем пассивные, и позволяют полностью отказаться от некоторых коммунальных услуг. С пассивными можно только немного экономить.

В некоторых домах есть как активные, так и пассивные системы. Использование такого подхода позволяет сделать жилище полностью углеродно-нейтральным.

Тонкости процесса установки солнечных батарей

  1. Особенности
  2. Схема подключения
  3. Монтаж
  4. Советы

Альтернативные источники получения энергии в последние десятилетия становятся все более популярными, особенно распространены солнечные батареи. Преимущества такого источника в том, что он практически неиссякаем, по крайней мере, в следующие пять миллиардов лет Солнце будет отдавать планете свою энергию и тепло. Именно поэтому производители не смогли обойти такой уникальный природный дар и создали солнечные батареи, которые эффективно собирают и аккумулируют энергию нашего главного светила.

Особенности

В наши дни максимальное распространение имеют батареи на базе фотоэлектрических поликристаллов. Такие модели отличаются оптимальным сочетанием стоимости и объемом выделяемой энергии, они характеризуются насыщенно-синей окраской и кристаллической структурой основных элементов. Они очень просты в монтаже, ведь справиться с их установкой в своем частном доме и на дачном участке сможет даже мастер без большого опыта работы. Монокристаллические фотоэлектрические панели являются вторыми по популярности.

По своему КПД они эффективнее, чем поликристаллические модификации, однако, их стоимость гораздо выше, а монтаж значительно сложнее. Такие панели характеризуются многоугольной формой заполняющих элементов.

Солнечные батареи, которые изготовлены с использованием аморфного кремния, отличаются довольно низкой эффективностью. Однако их цены несколько ниже, чем стоимость аналогов, поэтому модель пользуется спросом у собственников загородных домов. На данный момент подобные изделия составляют 85% рынка. Они не могут похвастаться высокой мощностью и модификации из теллурида кадмия, в основе их производства лежит высокотехнологичная пленочная методика: несколько сотен микрометров вещества наносят тончайшим слоем на прочную поверхность. Примечательно, что при очень низком уровне эффективности изделия его мощность довольно высокая.

Еще одним вариантом батарей, работающих от солнечной энергии, являются разновидности на базе полупроводника CIGS. Как и предыдущий вариант, они производятся по пленочной технологии, однако, показатель их эффективности гораздо выше. Отдельно стоит остановиться на механизме работы солнечных источников тепла и света. Главное – это четко осознавать, что общее количество вырабатываемой энергии никак не может находиться в зависимости от степени эффективности самого устройства, поскольку обычно все типы подобных устройств дают примерно идентичную мощность. Основная разница состоит лишь в том, что панели, которые имеют максимальную эффективность, требуют меньше места для своей установки.

К примеру, 8 квадратных метров монокристаллических изделий дают 1 кВт энергии, а вот для получения этого же количества тепла батареям из кремния потребуется уже 20 кв. м. Ну и, конечно же, интенсивность и время воздействия солнечного света оказывает большое значение на окончательную выработку тепла.

Солнечные батареи имеют следующие преимущества:

  • экологичность установки;
  • длительный срок использования, на протяжении которого эксплуатационные особенности панелей остаются неизменно высокими;
  • технологии довольно редко ломаются, поэтому не нуждаются в сервисном и техническом обслуживании, а также дорогостоящем ремонте;
  • использование батарей на основе энергии солнца позволяет сократить расходы на электричество и газ в доме;
  • солнечные батареи отличаются исключительной простотой в использовании.

Впрочем, без недостатков тоже не обошлось, среди наиболее существенных можно обозначить следующие:

  • высокая сцена панелей;
  • потребность в установке разнообразного дополнительного оборудования для эффективной синхронизации энергии, получаемой от батареи, и того что получается от традиционных источников;
  • панели не могут использоваться в контакте с такими приборами, которые требуют высоких мощностей.

Схема подключения

Энергия, которая вырабатывается солнечными батареями, не имеет технической возможности напрямую использоваться для работы каких-либо электрических приборов. Для выделения необходимого для работы напряжения используют своеобразные инверторы, расположенные между панелью и основной сетью потребления.

При этом нужно знать три основных типа подключения солнечных панелей.

  • Автономное подключение. Этот вариант чаще других применяется в тех территориальных зонах, где отсутствует какая-либо централизованная сеть электроснабжения. В этом случае конструкцию формируют аккумуляторные высокомощные батареи. Принцип их работы состоит в накапливании внутри себя энергии в светлое время. Когда наступает время недостаточного освещения, накопленные потоки и перенаправляются в сеть.

  • Резервное подключение. Этот способ оптимален в местах, где проведено централизованное электроснабжение через сеть переменного тока. Создание резервной системы получения энергии в данном случае используется как запасной вариант, потребность в котором может возникнуть в случае аварийных ситуаций. Перебои с электроснабжением – это далеко не редкость для дачи и в загородных хозяйствах и территориях, поэтому многие домовладельцы создают дополнительные возможности получения тепла и света.
  • Последовательное подключение к сети. Чтобы подключить систему к электросети, этот метод предполагает формирование избыточной солнечной энергии и ее дальнейшего поступления в сеть для окончательной продажи.

Монтаж

Солнечные панели крепятся на особую конструкцию, соединение с которой обуславливают способность фотоэлементов выдерживать любые неблагоприятные атмосферные воздействия, такие как сильный ветер, дождь или снег, а также способствует формированию корректного угла наклона.

Такая конструкция представлена в продаже в следующих вариантах:

  • наклонная – подобные системы оптимальны для монтажа на скатной кровле;
  • горизонтальная – эта конструкция крепится к плоским крышам;
  • свободностоящая – установить батареи подобного типа можно на крышах различного типа и размера.

Непосредственно процесс установки батарей проводится по следующей схеме:

  • для крепления каркаса панели необходимы угольники из металла размером 50х50 мм, а кроме того, потребуются угольники 25х25 мм, которые используют для распорных перекладин. Присутствие этих деталей позволяет добиться требуемой крепости и надежной устойчивости опорной конструкции, а также придает требуемую степень наклона;
  • нужно собрать каркас, для этого понадобятся болты размером 6 и 8 м;
  • конструкция крепится под покрытие кровли при помощи 12-миллиметровых шпилек;
  • в подготовленных угольниках формируются небольшие отверстия, в них закрепляются панели, а для более прочного сцепления следует применять шурупы;
  • во время монтажных работ следует особенное внимание уделить каркасу – в нем не должны возникать какие-либо перекосы. В противном случае может возникнуть перенапряжение системы, которое приведет к растрескиванию стекол.

Монтаж солнечных источников тепла и света на лоджии или на балконе происходит по подобной схеме. Единственным исключением является то, что каркас крепится на наклонной плоскости. Он монтируется между основной несущей стеной здания и торцом строения, обязательно на солнечной стороне. Самостоятельная сборка и установка солнечных батарей всех типов не требует опыта ведения строительных работ, однако, некоторые навыки монтажных работ все-таки потребуются. Если есть желание, то можно смело заняться установкой самостоятельно, однако, перед этим было бы неплохо почитать специальную литературу об особенностях установки палей и изучить мастер-классы, которые имеются в интернете, ну и, конечно же, запастись необходимыми инструментами.

Плюсы от работы своими руками очевидны – это экономия немалых денег на услугах специалистов, а также колоссальный опыт, который, возможно, понадобится в дальнейшем. В то же время если личных способностей окажется недостаточно, то можно не только потерять время, но и стать причиной поломки панелей либо их низкой эффективности.

Следует учитывать, что только специалисты могут оказать по-настоящему квалифицированную помощь по монтажу модулей конструкции. В случае поломок они будут нести ответственность за ремонт и замену вышедшего из строя оборудования.

Советы

Специалисты дают несколько рекомендаций о том, как правильно уложить и соединить солнечные батареи.

  • Чаще всего изделия, использующие альтернативные источники энергии, крепят на кровле либо на стенах домостроения, реже используют специальные надежные опоры. В любом случае должны быть полностью исключены какие-либо затемнения, то есть батареи должны ориентироваться таким образом, чтобы на них не падала тень от высоких деревьев и расположенных по соседству зданий.
  • Монтаж набора пластин проводят рядами, их расположение параллельное, в связи с этим крайне важно предусмотреть, чтобы вышерасположенные ряды не бросали тень на те, что находятся ниже. Это требование очень важно, поскольку полное или частичное затенение провоцирует сокращение и даже полное прекращение какой-либо выработки энергии, кроме того, может возникнуть эффект образования «обратных токов», что зачастую служит причиной поломки оборудования.

  • Грамотная ориентация относительно солнечного света имеет принципиальное значение для эффективности и результативной работы панелей. Очень важно, чтобы поверхность получала весь возможный поток ультрафиолетовых лучей. Правильную ориентацию рассчитывают, основываясь на данных о географическом расположении строения. К примеру, если монтаж панелей производится с северной стороны здания, то панели следует ориентировать на юг.
  • Не меньшее значение имеет и общий угол наклона конструкции, он также определяется географической ориентацией строения. Специалисты рассчитали, что этот показатель должен соответствовать широте расположения дома, а поскольку солнце в зависимости от времени года несколько раз меняет свое удаление расположения над горизонтом, то имеет смысл продумать корректировку окончательного угла монтажа батарей. Обычно коррекция не превышает 12 градусов.

  • Батареи нужно укладывать таким образом, чтобы обеспечить к ним свободный доступ, поскольку в холодное зимнее время потребуется периодически очищать их от нападавшего снега, а в теплое время года – от дождевых разводов, которые существенно снижают эффективность использования батарей.
  • На сегодняшний день в продаже имеется немало китайских и европейских моделей солнечных батарей, которые отличаются стоимостью, поэтому каждый может устанавливать оптимальную для своего бюджета модель.

В заключение следует обратить внимание на то, что наибольшую выгоду от применения солнечных батарей получит наша планета, поскольку данный источник энергии не причиняет абсолютно никакого вреда окружающей среде. Если вам как потребителю небезразлично будущее нашей Земли, потенциал ее земельных ресурсов и сохранение природных богатств, то солнечные батареи – это лучший выбор.

О том, как установить солнечную батерею на крышу дома, смотрите в следующем видео.

Солнечные батареи своими руками. Расчет и выбор солнечных элементов

Солнечные батареи редко рассматриваются в качестве единственного источника электроэнергии, тем не менее, целесообразность в их установке есть. Так, в безоблачную погоду правильно рассчитанная автономная система сможет обеспечивать электроэнергией подключенные к ней электроприборы практически круглые сутки. Впрочем, грамотно скомплектованные солнечные панели, аккумуляторы и вспомогательные устройства даже в пасмурный зимний день позволят значительно снизить затраты на оплату электроэнергии по счетчику.

Использую солнечные панели из элементов уже 2-й год. Был вынужден, так как в кооперативе, где мой гараж, очень надолго отключили свет. Собрал 2 шт. по 60 Ватт, контроллер купил и инвертер на 1500 Вт. Полная независимость просто окрыляет. И свет есть, и работа ручным инструментом доставляет удовольствие.

Правильная организация автономных систем электроснабжения на основе солнечных батарей – это целая наука, но, опираясь на опыт пользователей нашего портала, мы можем рассмотреть общие принципы их создания.

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея (СБ) представляет собой несколько фотоэлектрических модулей, объединенных в одно устройство с помощью электрических проводников.

И если батарея состоит из модулей (которые еще называют панелями), то каждый модуль сформирован из нескольких солнечных элементов (которые называют ячейками). Солнечная ячейка является ключевым элементом, который находится в основе батарей и целых гелиоустановок.

На фото представлены солнечные ячейки различных форматов.

А вот фотоэлектрическая панель в сборе.

На практике фотоэлектрические элементы используются в комплекте с дополнительным оборудованием, которое служит для преобразования тока, для его аккумуляции и последующего распределения между потребителями. В комплект домашней солнечной электростанции входят следующие устройства:

  1. Фотоэлектрические панели – основной элемент системы, генерирующий электричество при попадании на него солнечного света.
  2. Аккумуляторная батарея – накопитель электроэнергии, позволяющий обеспечивать потребителей альтернативным электричеством даже в те часы, когда СБ его не вырабатывают (например, ночью).
  3. Контроллер – устройство, отвечающее за своевременную подзарядку аккумуляторных батарей, одновременно защищающее аккумуляторы от перезарядки и глубокого разряда.
  4. Инвертор – преобразователь электрической энергии, позволяющий получать на выходе переменный ток с требуемой частотой и напряжением.

Схематично система электроснабжения, работающая от солнечных батарей, выглядит следующим образом.

Схема довольно проста, но для того, чтобы она эффективно работала, необходимо правильно рассчитать рабочие параметры всех задействованных в ней устройств.

Расчет фотоэлектрических панелей

Первое, что необходимо знать, собираясь рассчитывать конструкцию фотоэлектрических преобразователей (панелей ФЭП), это количество электроэнергии, которое будет потреблять оборудование, подключенное к солнечным батареям. Просуммировав номинальную мощность будущих потребителей солнечной энергии, которая измеряется в Ваттах (Вт или кВт), можно вывести среднемесячную норму потребления электроэнергии – Вт*ч (кВт*ч). А требуемая мощность солнечной батареи (Вт) будет определяться, исходя из полученного значения.

Для примера рассмотрим перечень электрооборудования, которое сможет обеспечивать энергией небольшая солнечная электростанция мощностью 250 Вт.

Таблица взята с сайта одного из производителей солнечных панелей.

Налицо несоответствие между суточным потреблением электроэнергии – 950 Вт*ч (0,95 кВт*ч) и значением мощности солнечной батареи – 250 Вт, которая при непрерывной работе должна генерировать в сутки 6 кВт*ч электроэнергии (что намного больше обозначенных потребностей). Но раз уж мы говорим именно о солнечных панелях, то следует помнить, что свою паспортную мощность эти устройства способны развивать только в светлое время суток (примерно с 9-ти до 16-ти часов), да и то в ясный день. В пасмурную погоду выработка электроэнергии также заметно падает. А утром и вечером объем электроэнергии, вырабатываемой батареей, не превышает 20–30% от среднесуточных показателей. К тому же, номинальная мощность может быть получена с каждой ячейки только при наличии оптимальных для этого условий.

Почему номинал батареи 60 Вт, а она выдает 30? Значение 60 Вт производители ячеек фиксируют при инсоляции в 1000Вт/м² и температуре батареи – 25 градусов. Таких условий на земле, а тем более в средней полосе России, нет.

Все это учитывается, когда в конструкцию солнечных панелей закладывается определенный запас мощности.

Теперь поговорим о том, откуда взялся показатель мощности – 250 кВт. Указанный параметр учитывает все поправки на неравномерность солнечного излучения и представляет собой усредненные данные, основанные на практических экспериментах. А именно: измерение мощности при различных условиях эксплуатации батарей и вычисление ее среднесуточного значения.

Когда узнаете объем потребления, выбирайте фотоэлектрические элементы, исходя из требуемой мощности модулей: каждые 100Вт модулей вырабатывают 400-500 Вт*ч в сутки.

Идем дальше: зная среднесуточные потребности в электричестве, можно рассчитать требуемую мощность солнечных батарей и количество рабочих ячеек в одной фотоэлектрической панели.

При осуществлении дальнейших расчетов будем ориентироваться на данные уже знакомой нам таблицы. Итак, предположим, что суммарная мощность потребления равна примерно 1 кВт*ч в сутки (0,95 кВт*ч). Как мы уже знаем, нам понадобится солнечная батарея, обладающая номинальной мощностью – не менее 250 Вт.

Предположим, что для сборки рабочих модулей вы планируете использовать фотоэлектрические ячейки с номинальной мощностью – 1,75 Вт (мощность каждой ячейки определяется произведением силы тока и напряжения, которые генерирует солнечный элемент). Мощность 144-х ячеек, объединенных в четыре стандартных модуля (по 36 ячеек в каждом), будет равна 252 Вт. В среднем с такой батареи мы получим 1 – 1,26 кВт*ч электроэнергии в сутки, или 30 – 38 кВт*ч в месяц. Но это в погожие летние дни, зимой даже эти значения можно получить далеко не всегда. При этом в северных широтах результат может быть несколько ниже, а в южных – выше.

Есть солнечные батареи – 3,45 кВт. Работают параллельно с сетью, поэтому КПД – максимально возможный:

  • июнь 467кВт*ч.
  • июль 480 кВт*ч.
  • август 497 кВт*ч.
  • сентябрь 329 кВт*ч.
  • октябрь 305 кВт*ч.
  • ноябрь 320 кВт*ч.
  • декабрь 216 кВт*ч.
  • январь 2014 пока 126 кВт*ч.

Эти данные чуть выше средних значений, т. к. солнца было больше обычного. Если циклон затяжной будет, то выработка в зимний месяц может не превысить 100-150 кВт*ч.

Представленные значения – это киловатты, которые можно получить непосредственно с солнечных батарей. Сколько же энергии дойдет до конечных потребителей – это зависит от характеристик дополнительного оборудования, встроенного в систему электроснабжения. О них мы поговорим позже.

Как видим, количество солнечных элементов, необходимых для генерирования заданной мощности, можно рассчитать лишь приблизительно. Для более точных расчетов рекомендуется использовать специальные программы и онлайн калькуляторы солнечной энергии, которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).

Если с первого раза произвести правильный расчет фотоэлектрических панелей не удалось (а непрофессионалы очень часто сталкиваются с подобной проблемой), это не беда. Недостающую мощность всегда можно будет восполнить, установив несколько дополнительных фотоэлементов.

Разновидности фотоэлектрических элементов

С помощью настоящей главы постараемся развеять заблуждения, касающиеся преимуществ и недостатков наиболее распространенных фотоэлектрических элементов. Это упростит вам выбор подходящих устройств. Широкое распространение сегодня получили монокристаллические и поликристаллические кремниевые модули для солнечных батарей.

Так выглядит стандартный солнечный элемент (ячейка) монокристаллического модуля, который можно безошибочно отличить по скошенным углам.

Ниже представлено фото поликристаллической ячейки.

Какой модуль лучше? Пользователи FORUMHOUSE активно спорят по этому поводу. Кто-то считает, что поликристаллические модули работают более эффективно при пасмурной погоде, при этом монокристаллические панели демонстрируют превосходные показатели в солнечные дни.

У меня моно – 175 Вт дают на солнце под 230 Вт. Но я отказываюсь от них и перехожу на поликристаллы. Потому что, когда небо чистое, электричества хоть залейся с любого кристалла, а вот когда пасмурно – мои вообще не работают.

При этом всегда найдутся оппоненты, которые после проведения практических замеров полностью опровергают представленное утверждение.

У меня получается все наоборот: поликристаллы очень чувствительны к затемнению. Стоит маленькому облачку пройти по солнцу, как это сразу отражается на количестве вырабатываемого тока. Напряжение, кстати, практически не меняется. Монокристаллическая же панель ведет себя более стабильно. При хорошем освещении обе панели ведут себя очень хорошо: заявленная мощность обеих панелей – 50Вт, обе эти самые 50Вт выдают. Отсюда мы видим, как улетучивается миф о том, что монопанели дают больше мощности при хорошем освещении.

Второе утверждение касается срока службы фотоэлектрических элементов: поликристаллы стареют быстрее монокристаллических элементов. Рассмотрим данные официальной статистики: стандартный срок службы монокристаллических панелей составляет 30 лет (некоторые производители утверждают, что такие модули могут работать до 50 лет). При этом период эффективной эксплуатации поликристаллических панелей не превышает 20-ти лет.

Действительно, мощность солнечных батарей (даже с очень высоким качеством) с каждым годом эксплуатации уменьшается на определенные доли процента (0,67% – 0,71%). При этом в первый год эксплуатации их мощность может снизиться сразу на 2% и 3% (у монокристаллических и поликристаллических панелей – соответственно). Как видим, разница есть, но она незначительна. А если учесть, что представленные показатели во многом зависят от качества фотоэлектрических модулей, то разницу и вовсе можно не брать во внимание. Тем более, известны случаи, когда дешевые монокристаллические панели, изготовленные нерадивыми производителями, теряли до 20% своей мощности в первый же год эксплуатации. Вывод: чем надежнее производитель фотоэлектрических модулей, тем долговечнее его продукция.

Многие пользователи нашего портала утверждают, что монокристаллические модули всегда дороже поликристаллических. У большинства производителей разница в цене (в пересчете на один ватт генерируемой мощности) на самом деле ощутима, что делает покупку поликристаллических элементов более привлекательной. Поспорить с этим нельзя, но не поспоришь и с тем, что КПД монокристаллических панелей выше, чем у поликристаллов. Следовательно, при одинаковой мощности рабочих модулей поликристаллические батареи будут иметь большую площадь. Иными словами, выигрывая в цене, покупатель поликристаллических элементов может проиграть в площади, что при недостатке свободного пространства под установку СБ может лишить его так очевидной на первый взгляд выгоды.

У распространенных монокристаллов КПД, в среднем, равняется 17%-18%, у поли – около 15%. Разница – 2%-3%. Однако по площади эта разница составляет – 12%-17%. С аморфными панелями разница еще нагляднее: при их КПД – 8-10% монокристаллическая панель может быть по площади в два раза меньше аморфной.

Аморфные панели – это еще одна разновидность фотоэлектрических элементов, которые пока не успели стать достаточно востребованными, несмотря на свои очевидные преимущества: низкий коэффициент потери мощности при повышении температуры, способность генерировать электроэнергию даже при очень слабом освещении, относительная дешевизна одного производимого кВт энергии и так далее. А одна из причин низкой популярности кроется в их весьма ограниченном КПД. Аморфные модули еще называют гибкими модулями. Гибкая структура значительно облегчает их установку, демонтаж и хранение.

Не знаю, кто это аморфные рекламирует. КПД у них низкий, места почти в два раза больше занимают, при этом с возрастом КПД, так же, как и у кристаллических, снижается. Классические модули рассчитаны на 25 лет эксплуатации с потерей КПД в 20%. Плюс у аморфных пока только один: выглядят, как черное стекло (можно весь фасад такими покрыть).

Выбирая рабочие элементы для строительства солнечных батарей, в первую очередь следует ориентироваться на репутацию их производителя. Ведь именно от качества зависят их реальные рабочие характеристики. Также нельзя упускать из вида условия, при которых будет производиться монтаж солнечных модулей: если площадь, отведенная под установку солнечных батарей, у вас ограничена, то целесообразно использовать монокристаллы. Если недостатка в свободном пространстве нет, то обратите внимание на поликристаллические или аморфные панели. Последние могут оказаться даже практичнее панелей кристаллических.

Приобретая готовые панели от производителей, можно значительно упростить себе задачу по строительству солнечных батарей. Для тех же, кто предпочитает все создавать своими руками, процесс изготовления солнечных модулей будет описан в продолжении настоящей статьи. Также в ближайшее время мы планируем рассказать о том, по каким критериям следует выбирать аккумуляторы, контроллеры и инверторы – устройства, без которых ни одна солнечная батарея не сможет функционировать полноценно. Следите за обновлениями нашей статейной ленты.

На фото изображены 2 панели: самодельная монокристаллическая на 180Вт (слева) и поликристаллическая от производителя на 100 Вт (справа).

О самых популярных альтернативных источниках энергии вы сможете узнать в соответствующей теме, открытой для обсуждения на нашем портале. В разделе, посвященном строительству автономного дома, можно узнать много интересного об альтернативной энергетике и о солнечных батареях, в частности. А небольшой видеосюжет расскажет об основных элементах стандартной солнечной электростанции и об особенностях установки солнечных панелей.

Учимся устанавливать солнечные батареи

Еще 50 лет назад, получение электроэнергии от Солнца относилось исключительно к космическим технологиям (как по сложности оборудования, таки и по его стоимости). Сегодня, установка солнечных батарей в индивидуальном порядке стала привычным делом. Панели можно встретить на крышах дачных домиков, на территории фермерских хозяйств, на опорах освещения.

Вопрос «пользоваться или не пользоваться», уже не рассматривается. Потенциальный владелец озабочен лишь расчетом стоимости, мощности и надежности оборудования. О том, какие бывают солнечные батареи, как их правильно выбрать, расскажем в нашем материале.

Принцип работы солнечной батареи

На самом деле, правильное название — фотоэлемент (то есть, фотобатарея). Но поскольку источником света является солнце, прижилось наименование «солнечная батарея».

Элемент представляет собой «бутерброд» и пластинок кремния, разделенных стандартным (для радиодеталей) переходом. Секрет в том, что кремниевые части имеют различный тип:

  • N-слой;
  • P-слой.

Такие комплекты применяются практически во всех радиодеталях, изготовленных из кремния.

Это интересно: Многие из стандартных радиокомпонентов также могут вырабатывать электроэнергию при воздействии яркого света. Просто КПД настолько мизерный, что использовать их в качестве источника тока бессмысленно.

К слою кремния N-типа добавляется фосфор. В состоянии покоя такая смесь дает избыток электронов с естественным отрицательным зарядом.

P-тип «обогащен» бором, что создает дефицит отрицательных зарядов (так называемый эффект электроновых дыр).

Соответственно, к N-слою подключается отрицательный электрод (для снятия электротока), а к P-слою — положительный.

Из законов физики мы знаем, что в P/N переходе присутствует электрической поле. Под воздействием на отрицательную панель солнечных фотонов, в переходе происходит интенсивное разделение отрицательных и положительных частиц. «Минусы» накапливаются в верхнем слое, а «плюсы» в нижнем. В результате, солнечный бутерброд превращается в обычную батарейку с накопленным зарядом. Если к электродам подключить потребителя энергии — возникает электроток.

Естественно, заряд в таком источнике моментально исчезает, но его тут же восстанавливает солнечный свет. Таким образом, пока фотобатарея интенсивно бомбардируется фотонами, мы имеем достаточно производительную мини электростанцию.

Современные батареи могут работать даже при отсутствии прямых солнечных лучей (например, при сплошной облачности). Естественно, интенсивность выработки электроэнергии при этом снижается. Но при отсутствии света (даже луна не способна «пробудить» батарею), процесс останавливается. Поэтому рассматривать фотопанели отдельно, как источник электроэнергии нельзя. Схема подключения солнечных батарей обязательно включает в себя буферное устройство: аккумулятор энергии.

Кроме того, вырабатываемый ток нестабилен, поэтому для организации энергоснабжения объекта требуется управляющий контроллер. Разумеется, если вы используете мобильную фотобатарею для подзарядки смартфона в многодневном походе, такие технологии не требуются. А для строительства индивидуальной электростанции требуется комплект периферийных устройств.

Типы солнечных батарей

Генераторы «чистой» энергии классифицируются по типу материала, из которого выполнены элементы:

  1. Монокристаллические — самый массовый продукт на энергорынке. Для полноценного энергетического обеспечения объекта требуется значительная площадь монтажа. Приоритетная сфера использования — резервные или дублирующие энергосистемы при имеющемся подключении к сети.
  2. Поликристаллические системы более производительны, и при меньшей площади элементов могут быть использованы в качестве автономной электростанции объекта без централизованного энергоснабжения. Единственный недостаток (он нивелируется в процессе использования), стоимость существенно выше.
  3. Аморфный кремний — это прорыв в солнечной индустрии. Производительность высокая, продолжительный срок службы, элементы гибкие. Однако стоимость слишком высокая (по крайней мере, на нынешней стадии — пока производство не вышло на промышленный уровень).

Какие солнечные батареи лучше? Это чисто субъективный выбор. Простые расчеты показывают, что на сегодняшний день оптимальное соотношение цены качество у первых двух типов.

  • Монокристаллы обычно покупают в довесок к действующей системе энергоснабжения, поэтому их стоимость окупается экономией на оплате за электроэнергию. С психологической точки зрения — такой способ подключения исключает страх остаться «без света» в случае поломки оборудования. Можно считать это предрассудком, поскольку надежность современных солнечных систем достаточно высокая. А поломка всей системы сразу мало вероятна. Элементы дублируются, можно производить ремонт без полного нарушения энергоснабжения.
  • Поликристаллические батареи дороже ровно настолько, насколько и производительнее. Электростанция на поликристаллах может быть полностью автономной, то есть без вводной линии центрального энергоснабжения. Опыт использования в отдаленных местах проживания показывает, что такие системы вполне жизнеспособны, и не нуждаются в резервировании. Разве что можно установить ветрогенератор (на случай природных катаклизмов вроде затяжного дождя с пасмурной погодой в течение нескольких дней). Окупаемость 100%, если вы построили новый дом без энергоснабжения. Стоимость технических условий и монтажных работ сопоставима с покупкой комплекта на солнечных батареях мощностью 4000 Вт. А дальше — экономия в чистом виде. Вы вообще не знаете, что такое оплата электроэнергии.
  • Аморфные батареи пока еще экзотика (с точки зрения стоимости). Однако технологии развиваются настолько стремительно, что через относительно короткий промежуток времени эти системы станут доступнее: вспомните ситуацию со светодиодными светильниками.

Преимущества и недостатки солнечной энергетики

Плюсы:

  • На стадии использования — экологичность (почему с оговоркой: производство и утилизация такие же «грязные», как и любая другая электроника).
  • После первичных вложений, полученная электроэнергия условно бесплатная (требуются некоторые средства на обслуживание по истечении срока эксплуатации).
  • Возможна полная автономия: вы можете организовать энергоснабжение в местах, где даже не планируется централизованная подача электроэнергии.
  • Вы не зависите от тарифной политики энергетических компаний.
  • При выполнении определенных нормативов, можно «продавать» избыток электроэнергии в городские сети.

Минусы:

  • Относительная дороговизна оборудования (как видно на примерах использования, это не всегда является проблемой).
  • Зависимость от погодных условий (в регионах, где солнечных дней немного, использование затруднено).
  • Оборудование нуждается в периодическом обновлении — присутствует естественный износ.

Правильный монтаж

Схема подключения солнечных панелей намного сложнее, чем централизованный ввод городской сети. Домашняя электростанция состоит минимум из четырех элементов.

Мы не рассматриваем примитивные системы освещения садовых дорожек на 12 вольт. Речь пойдет о полноценном энергоснабжении 220 вольт.

  1. Собственно фотоэлементы. Принцип работы и критерии выбора мы уже рассмотрели. Расчет мощности производится от базовой цифры 5 кВт на 1 дом. Это приблизительно 20–40 стандартных панелей площадью по 0.5 м².
  2. Блок управления (контроллер). Без него невозможно функционирование вашей электростанции. Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечной батареи? Он должен поддерживать общую мощность системы энергоснабжения, обеспечивать заряд аккумуляторов и правильно распределять поток мощности при одновременном потреблении и заряде.Кроме того, на контроллере лежит ответственность за безопасность системы, в том числе и пожарная.Прибор может входить в комплект электростанции, либо приобретается отдельно.
    Функционал у всех моделей стандартный. При выборе вы определяете мощность, вольтаж (12 или 24) и главный критерий — срок службы (гарантия). При выходе из строя контроллера, ваше энергоснабжение определяется емкостью аккумуляторов (пока не разрядятся).
  3. Модуль аккумуляторных батарей. Пожалуй, второй по важности элемент в «электростанции». Он служит накопительным буфером энергосистемы. Фактически, отбор мощности происходит именно от батарей. Солнечные элементы лишь восстанавливают отданный запас энергии (заряжают АКБ). Разумеется, могут быть периоды, когда часть нагрузки ложится на фотоэлементы (если вырабатываемая энергия существенно выше затрат на зарядку). Тогда можно сказать, что ваш телевизор или холодильник питается напрямую от солнца. Перед тем, как установить солнечные батареи, необходимо рассчитать емкость аккумуляторов. Делается это просто: при входной мощности 3 кВт, ток потребления не превышает 15 А (в сети 220 вольт). На выходе 12 вольтовых батарей ток будет уже 250 А (в соответствии с законом Ома). Разумеется, такая мощность отбирается не постоянно, но для примера в расчетах мы возьмем именно эти цифры. То есть, если вы установите 5 батарей емкостью по 100 А×ч каждая, то при такой нагрузке заряд закончится через 2 часа.Разумеется, это условные цифры: в реальности существует множество поправок в расчетах. Но базовый ток и мощность исчисляются именно по такому принципу.Существуют различные батареи: кислотные, щелочные, гелевые… По-большому счету, гоняться за самыми «продвинутыми» системами нет смысла. А сэкономить можно лишь на возможности обслуживания: батареи, за которыми требуется надзор, стоят дешевле.
  4. Преобразователь напряжения. Вы можете отбирать мощность напрямую у АКБ, если ваши потребители рассчитаны на 12 вольтовое питание. Однако большинство электроприборов рассчитаны на 220 вольт. Поэтому на выходе устанавливается преобразователь 12–220В.К нему подключается ваша внутренняя электросеть.

Самостоятельная установка

Зная, как подключить солнечную батарею к энергоснабжению вашего дома, вы сможете сэкономить на оплате труда монтажников. Самая сложная часть — установка комплекта солнечных батарей на крыше. Если высота дома не более 2 этажей, можно выполнять такую работу самостоятельно (с помощником). Крепление выполняется с учетом погодных условий и ветровой нагрузки вашего региона.

Закончив монтаж солнечных батарей, приступаем к подключению электрики. Все фото батареи заводятся на контроллер, который управляет зарядом аккумуляторов. От АКБ можно выполнить отвод для потребителей 12 В.

Затем подключаем инвертор, и заводим его на вводной электрощиток. Автономное энергоснабжение готово.

Типовая схема показывает взаимное положение элементов и порядок электрических соединений. При покупке оборудования, каждый элемент снабжается технической документацией, по которой производится сборка.

Видео по теме

Готовые комплекты солнечных батарей (электростанции) для частного дома

Решение купить комплект солнечных батарей для дома с периферийным оборудованием позволит полностью обеспечить свой дом экологически чистой электроэнергией. Вы не будете зависеть от нестабильности работы централизованной сети, а при достаточно большой мощности электростанции перейти на полностью автономное электропитание, а при наличии излишек, зарабатывать на продаже электроэнергии обратно в сеть.

Солнечные электростанции для дома

Любая современная СЭС – очень надежный источник энергии. Эффективный срок службы панелей составляет более 25 лет, а отсутствие генерации ночью или в облачную погоду полностью компенсируется подачей накопленной энергии от аккумуляторов.

Еще одно огромное преимущество даже небольшой, мини солнечной электростанции – в стабильном напряжении в сети. Это существенно увеличит срок службы Вашей электроники и бытовой техники.

Цели использования

Если Вы покупаете солнечные батареи для дома, стоимость готового комплекта будет зависеть от целей, для которых приобретается СЭС. Таковых может быть три:

  1. Обеспечение полной автономности снабжения электроэнергией загородного дома или дачи. Особенно актуально решение этой проблемы там, где классические электросети отсутствуют либо подают энергию с перебоями.
  2. Желание использовать альтернативный источник питания не только для освещения, но и для обогрева, чтобы не зависеть от сезонного включения/выключения центрального отопления.
  3. Получение возможности заработать на продаже государству избытков.

Любой из этих вариантов предпочтительнее зависимости от государственной политики формирования цен на электричество и качества работы изношенных электросетей.

Солнечная батарея для дома и дачи – цена и что входит в комплект

В стандартный комплект готового комплекса «под ключ» входят:

  • фотоэлектрические батареи в нужном количестве и соответствующей совокупной мощности;
  • солнечные инверторы для обеспечения бесперебойной работы системы;
  • контроллеры заряда АКБ и сами аккумуляторы (кроме сетевых электростанций);
  • периферийное оборудование для подключения и защиты – кабеля, соединители, диоды, управляющая электроника, соответствующие крепежные элементы.

Для автономных СЭС применяется полный комплект, и цена увеличится на стоимость аккумуляторов. Для сетевых станций АКБ не требуется, но в перечень необходимо добавить двух тарифный счетчик. Гибридные и комбинированные варианты сочетают в себе возможности автономной работы и соединения с сетью.

Кроме того, покупая солнечную батарею для частного дома, следует иметь в виду, что цена готового комплекта будет увеличиваться, пропорционально совокупной мощности станции.

Варианты размещения

Существует несколько основных вариантов размещения комплектов солнечных батарей для дачи и дома, каждый из которых выбирается в зависимости от ряда обстоятельств.

  1. На земле – при наличии личного или арендованного участка достаточной площади. Преимущества – оптимальное размещение большого количества батарей с потенциальной возможностью изменения их направления на солнце.
  2. На крышах зданий – применяется в основном в условиях плотной застройки и отсутствия подходящего участка для удобного размещения. Главное достоинство – экономия места и минимальное количество кабельных линий.
  3. На воде – используется при наличии доступных водных пространств. Основным плюсом следует назвать повышение среднего КПД установок за счет естественного охлаждения панелей.
  4. Мобильное – для небольших комплектов, используемых для зарядки аккумуляторов транспортных средств, в длительных туристических походах и т.д. Преимущество – в отсутствии привязки к месту за счет малых габаритов и веса.

Если солнечные электростанции для дома размещаются на высоких крышах с большим углом наклона, стоимость комплекта немного увеличится за счет сложности выполнения работ на высоте.

Виды подключений

Отдельные панели можно соединять в готовые комплекты тремя способами:

  • параллельно – с целью повышения силы тока при неизменном напряжении на выходе;
  • последовательно – при желании повысить выходное напряжение (например, с 12 до 24 вольт), что позволяет эффективнее использовать солнечную энергию, уменьшив электрические потери;
  • по смешанной параллельно-последовательной схеме – в достаточно больших СЭС применяется для получения любых требуемых электрических параметров тока и напряжения на выходе.

Для вывода на внешние устройства переменного тока в 220 вольт используется инвертор.

Виды модулей, которые мы предлагаем

Для солнечной электростанции у нас Вы можете купить монокристаллические и поликристаллические панели ведущих мировых производителей и брендов – Хевел, DELTA, ФСМ, One-Sun.

Все линейки фотоэлектрических батарей имеют сертификаты соответствия для продажи в России, Европе и США и обладают следующими преимуществами:

  • максимальной категорией качества Grade A по международным стандартам IEC61215 и IEC61730;
  • высочайшим классом влагостойкости IP67;
  • гарантией от производителя;
  • наличием сверхпрочного закаленного защитного стекла;
  • автоматической спайкой на роботизированной линии;
  • сниженным сопротивлением на токопроводящих шинах;
  • оригинальным дизайном.

Подбор комплекта

Осуществляем точно рассчитанные подборы готовых комплектов батарей для солнечных электростанций мощностью от 0,3 до 44 кВт и более. При желании, клиент может выбрать и купить вместо традиционных АКБ литиевые аккумуляторы LFP или LTO.

Солнечные электростанции представленные на нашем сайте делятся на три типа:

  1. Автономные. Применяются где нет централизованного электроснабжения. В состав автономных электростанций входят солнечные батареи, инверторы, контроллеры заряда, аккумуляторы и сопутствующие товары для подключения и защиты.
  2. Комбинированные. Имеют возможность использовать солнечные батареи совместно с централизованной электросетью или генератором. В состав комбинированных электростанций входят солнечные батареи, комбинированные инверторы с функциями ИБП со встроенные контроллером заряда или отдельным, аккумуляторы и сопутствующие товары для подключения и защиты.
  3. Сетевые. Сетевые комплекты могут подмешивать электроэнергию в централизованную сеть для экономии электроэнергии или для продажи в сеть. Как правило не имеют в комплекте аккумуляторов, в связи с чем не могут работать без опорной централизованной сети. В состав сетевых электростанций входят сетевые инверторы, солнечные батареи и сопутствующие товары для подключения и защиты.

Состав комплектов солнечных батарей, модели комплектующих и цены могут незначительно меняться, актуальную информацию можно получить по ссылке на google docs или у нашего специалиста по телефону и с помощью формы обратной связи.

Представленные комплекты солнечных батарей достаточно “гибкие” и если вы хотите что-то поменять, например заменить аккумулятор на другую модель или вам требуется изменить длину кабеля – мы с радостью соберем и подготовим комплект специально для вас, с учетом всех необходимых деталей, останется только по месту установить, подключить и выполнить несложную настройку.

Если вы не хотите заниматься установкой и подключением оборудования, вы можете заказать у нас услугу монтажа “под ключ”. Мы приедем, привезем оборудование, установим и проведем вводной инструктаж по использованию солнечной электростанции.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: