Солнечные батареи для дома и дачи: виды, устройство, принцип работы, расчет количества

Пример расчета солнечных батарей для дома

Сознаемся мы себе или нет – сути это не меняет. Очень часто мы, приступая к реализации серьезных, тем более, менее серьезных своих планов, пренебрегаем проектами или расчетами. Это, как правило, не приводит к ожидаемым результатам, либо итоговые временные или материальные затраты оказываются совсем не ожидаемыми. Конечно же все необходимо считать. С этим вряд ли кто не согласится.

Что касается солнечных батарей, расчет их мощности просто необходим, поскольку малейшее отклонение в любую сторону приводит к изменению материальных затрат на порядок.

Есть еще одна бесспорная польза от процедуры расчета – формируется осознанное четкое понимание порядка эксплуатации будущей солнечной электростанции. Только человек, эксплуатировавший в своем доме автономную систему электроснабжения, до конца поймет, что это означает.

А понимание это сводится к одному: как сохранить каждый Ватт*час добытой энергии. В доме, электроснабжение которого осуществляется автономной системой, вы не увидите без надобности светящихся ламп освещения, как это часто бывает при традиционном электроснабжении.

В процессе пользования солнечной электростанции у вас в доме могут появиться такие приборы, как датчики движения, таймеры для автоматического управления освещением, фотореле для управления наружным освещением и т.д. Это войдет в привычную норму.

Вы не удивляйтесь, что я уделяю этому вопросу столько времени. Это действительно следует знать и понимать. Кто-то отнесет необходимость контроля каждого Ватт*час к недостаткам, я с ним не соглашусь.

Во-первых, давайте вспомним тех у кого других вариантов электроснабжения просто нет. Во-вторых, когда это здравая экономия стала, вдруг, недостатком! Согласитесь, было бы расточительно “вбухивать” заведомо бОльшие деньги в систему электроснабжения только для того, чтобы бесконтрольно транжирить энергию.

Начало расчета солнечной электростанции заключается в подсчете суммарной нагрузки потребления вашего дома. Примеров таких расчетов в разных интерпретациях много, и с описательной частью, и в режиме он-лайн. Ничего нового в данном случае выдумывать не стоит. Сначала ставится цель, потом ищутся пути её достижения. Также и здесь: сначала выясняются потребности, а потом рассчитываются технические и материальные возможности их удовлетворения.

Подсчет суммарной нагрузки потребления

Это первый этап расчета. Начинается он с того, что вы берете чистый лист бумаги и на нем составляете перечень всех приборов и устройств, которые, как вы предполагаете, будут использоваться в доме. Для начала делаете этот перечень не вникая в количественный и качественный его состав. На первом этапе расчета, если вам не приходилось его делать, трудно сделать заключение о том, целесообразно или нет оставлять тот или иной прибор в списке. Добавлять, вычеркивать или заменять будем после, когда порядок материальных затрат будет ясен.

Следующим шагом будет выяснение потребляемой мощности каждого из приборов. Это можно выяснить из паспортов на приборы или посмотреть бирки на самих приборах, где указаны их характеристики, в том числе и мощность потребления. В крайнем случае, если нет паспортов и бирок, можно выяснить необходимую информацию у менеджеров продаж в магазинах. Ну и, наконец, у вас же под рукой интернет, эти данные можно поискать через поисковые системы.

Я же проставляю ориентировочные числа, только лишь для того, чтобы показать порядок действий:

НаименованиеМощность, Вт
Энергосберегающая лампа11
Энергосберегающая лампа8
Телевизор150
Электронасос600
Утюг1500
Ноутбук350
Холодильник250
Электрочайник1000
Стиральная машина1500
Микроволновая печь1500
Пылесос700

Если вы обратили внимание на первые две позиции, то, как видите, я разделил лампы с разной мощностью потребления. Нет необходимости в маленьких и редко посещаемых помещениях ставить лампы такие же, как и в жилых комнатах. А поскольку следующим шагом будет простановка общего времени работы этих приборов в течение суток, то и нет смысла эти лампы объединять в одной позиции.

Проставляем количество и общее время работы в сутки:

Наименование Мощность, ВтКол-во, шт.Время, час
Энергосберегающая лампа1154,0
Энергосберегающая лампа830,2
Телевизор15011,5
Электронасос60010,6
Утюг150010,3
Ноутбук35011,0
Холодильник250112,0
Электрочайник100011,0
Стиральная машина150010,4
Микроволновая печь150011,0
Пылесос70010,3

Следует пояснить результаты в последнем столбце. К примеру, если вы пылесосом пользуетесь не ежедневно, а один раз в неделю по 2 часа, то в месяц общее время составит 2 Х 4 = 8 часов, т.е. в сутки 8 часов : 30 = 0,3 часа. То же самое и с насосом. Если вам приходится накачивать воду, предположим, два раза в неделю и этот процесс длится 2 часа, то 2 Х 2 = 4 часа, 4 Х 4 = 16 часов, 16 : 30 = 0,6 часов. Разумеется округляете в большую сторону.

Теперь мы можем посчитать сколько каждый из приборов потребляет электроэнергии в сутки:

Наименование Мощность, ВтКол-во, шт.Время, часВт*час
Энергосберегающая лампа1154,0220,0
Энергосберегающая лампа830,24,8
Телевизор15011,5225,0
Электронасос60010,6360,0
Утюг150010,3450,0
Ноутбук35011,0350,0
Холодильник250112,03000,0
Электрочайник100011,01000,0
Стиральная машина150010,4600,0
Микроволновая печь150011,01500,0
Пылесос70010,3210,0

Завершающая стадия подсчета суточного потребления – сложить все результаты последнего столбца. Результат получится: 7919,8 Вт*час в сутки.

Ну, что ж, давайте приступим к расчету солнечных батарей. У нас есть величина суточного потребления в размере 7919,8 Вт*час, от которой мы и будем “отталкиваться”.

Выбор величины напряжения постоянного тока системы

Выбор величины напряжения системы необходим, во-первых, для выбора приборов системы с точки зрения их согласованности по напряжению, инвертора, контроллера заряда батарей, во-вторых, от величины этого напряжения будут зависеть схемы соединения солнечных модулей и аккумуляторных батарей, ну и, в третьих, для дальнейших расчетов солнечных батарей.

Обычно для автономных систем электроснабжения частного жилого дома выбирается либо 12 В, либо 24 В. Если, конечно, система электроснабжения не слишком мощная и эта, её мощность, не вынуждает прибегать к напряжению 36 В или, допустим, 48 В, чтобы снизить токи в цепях, а значит, иметь возможность использовать провод меньшего сечения, т. е. более дешевый.

В нашем случае я предлагаю придерживаться следующей логики: если вы не планируете наращивать систему электроснабжения, а предполагаете ограничится 1000 Вт или 2000 Вт, то вполне достаточно остановиться на 12 В.

В случае же, если в ваших планах её наращивать, кроме того, эксплуатировать в зимний период, разумнее строить 24-х вольтовую систему. Это будет разумно потому, что на определенном этапе эксплуатации системы электроснабжения вы, скорее всего, придете к неизбежности дополнить её ветрогенератором. Это вполне логично и дает системе неоспоримые преимущества при эксплуатации круглый год. Мы об этом еще поговорим, когда коснемся темы ветрогенераторов.

Так вот, чтобы вам не пришлось менять однажды установленные приборы, лучше сразу выбрать вариант на 24 В, тогда и ветрогенератор с выходом в 24 В без особых затруднений впишется в вашу существующую систему.

И так. Предположим, что мы останавливаемся на варианте системы электроснабжения 24 В. Я этот выбор делаю в нашем примере, чтобы показать более наглядный пример расчета. Вы же поступайте так, как считаете нужным исходя из ваших данных, конечно с учетом вышесказанного.

Определение требуемого количества энергии в сутки

Для определения требуемого количества энергии в сутки нам необходимо вычисленное намизначение суточного потребления – 7919,8 Вт*час разделить на выбранное нами напряжение системы – 24 В. Результат этого деления составит 330 А*час.

Но мы не должны забывать, что инвертор сам потребляет часть энергии на собственные нужды. Значит мы должны предусмотреть запас энергии и для него. Исходя из этого полученный результат 330 А*час мы умножим на коэффициент 1,2 и получим 396 А*час.

Таким образом мы вычислили суточную величину энергии необходимой для обеспечения электроснабжения наших потребителей. И она составила 396 А*час.

Что не следует забывать при выборе солнечных модулей

Бесспорно электрические характеристики фотоэлектрических модулей играют первостепенную важность. Мощность, напряжение, ток. Но нельзя не обращать внимание и на такие параметры, как габариты, конструктивное исполнение, вес и т. д.

Давайте по порядку перечислим характеристики и параметры этих устройств и попутно отметим, как та или иная величина этих показателей может повлиять на дальнейшую эксплуатацию.

Напряжение

Начнем, конечно же, с напряжения. От выбора величины напряжения будет зависеть выбор контроллера заряда батарей, выбор напряжения аккумуляторов и, соответственно, схема их соединения.

В этом выборе догм нет, вы можете выбирать любое напряжение. Но! Самое главное, чтобы оно было стандартизированным. В противном случае вы столкнетесь со сложностью подбора такого оборудования, как контроллер заряда, инвертор, аккумуляторные батареи. Даже исходя из стандартизированной линейки напряжений, есть смысл посмотреть на какие напряжения доступны все необходимые приборы. Это, как правило, 12 Вольт, 24 Вольта, 48 Вольт.

Здесь необходимо сделать небольшую ремарку. Вы обращали внимание на то, что величина напряжения, а их для фотоэлектрического модуля приводят, как правило две (напряжение максимальной мощности и напряжение холостого хода), отличается от стандартного в большую сторону. Это необходимо для того, чтобы обеспечить полный заряд аккумуляторов. Этот запас предназначается для компенсации потерь в системе и учитывает работу модуля в реальных условиях, когда солнечная инсоляция не равна 1000 Вт/кв. м, температура не соответствует 25 градусам по Цельсию.

Мы остановились на 12, 24, 48 Вольтах. Другие величины выбирать смысла уже не имеет по той причине, что найти, при необходимости, устройство с иным напряжением будет сложнее. Зачем заведомо создавать себе трудности.

Учесть следует и такой момент, что некоторые модули рассчитаны на нестандартные напряжения и предназначены для работы с сетевыми инверторами. По этой причине нас они интересовать не могут.

Вообще главным принципом построения любой системы должно быть – по-возможности, избегать использование уникальных устройств. Узлы и приборы должны быть стандартными и максимально доступными. Только в этом случае вы обеспечите продолжительную работоспособность вашей системы.

Мощность и ток

Разумеется общую мощность вы набираете из тех модулей, напряжение которых соответствует выбранному ранее для системы. Напоминать, что они должны быть с одинаковыми характеристиками, думаю, не надо.

Путем соединения их либо параллельно, если напряжение каждого из них равно выбранному, либо последовательно, в случае, когда напряжение каждого из них меньше выбранного. Ну и последовательно-параллельно, чтобы обеспечить суммарную мощность при обеспечении выбранного напряжения системы. Кто пропустил статью “Схема подключения солнечных батарей”, рекомендую прочитать.

Как только вы определились с количеством модулей и схемой их соединения, можете на основании результирующего тока сделать выбор контроллера заряда, ведь напряжение системы вами уже выбрано.

Габариты и вес

Помня такую истину, что каждое дополнительное электрическое соединение в системе повышает вероятность отказа (поломки), мы понимаем, что единый модуль соответствующий требуемым мощности и напряжению, был бы идеальным вариантом для нас. Ни тебе лишних соединений, ни тебе лишних проводов.

Но мы же понимаем, что это невозможно. Да и по большому счету не нужно. Не нужно хотя бы потому, что в этом случае мы лишаем нашу систему гибкости, да и ремонтопригодность тоже пострадает. Я не говорю уже про вес, который будет играть не последнюю роль при монтаже.

Гораздо сложнее будет нарастить систему, изменить напряжение системы, если такое вдруг понадобиться. Отремонтировать модуль, в конце концов. Опять же высокая парусность. Это тоже не следует снимать со счетов, ведь вы будете монтировать модули на открытой всем ветрам поверхности.

Тем не менее, не забывая про упомянутую истину, мы должны обратить внимание на габариты модулей с точки зрения монтажа (не каждый габарит позволит производить монтаж без подъемных механизмов), укладки на кровле (отсутствие затенения на протяжении всего светового дня).

С другой стороны слишком мельчить с габаритами – дороже обойдется.

Конструктивное исполнение

Конструктивное исполнение тоже играет немаловажную роль как в плане эксплуатационных характеристик так и с финансовой точки зрения. Бескаркасные модули, к примеру, будут стоить дешевле, но использовать именно их можно и нужно лишь в том случае, если у вас есть возможность выполнить монтаж таким образом, чтобы обеспечить их нормальную эксплуатацию без каркасов.

Либо вы имеете возможность самостоятельно изготовить каркас и это обойдется вам дешевле. Только следует учесть и вопрос герметизации модуля, поскольку при попадании воздуха и влаги происходит окисление контактов. Это значительно сокращает срок их службы.

Такие вещи, как стекла. Они бывают разные и от этого тоже зависит цена. Обычные стекла приводят к потерям до 15% из-за отражения. Стекла, выдерживающие ударную нагрузку, может быть, и будут лишними, а вот стекла с повышенной степенью прозрачности рассмотреть смысл имеет.

Солнечные батареи для загородного дома и дачи — устройство, как правильно выбрать

Солнечные батареи для дома – это один из лучших способов обеспечения жилища дешевой энергоэнергией. Благодаря развитию современных технологий, сейчас стало возможно добывать электричество не только из воды, ветряных потоков и природных ресурсов, но и за счет солнечных лучей. Особенно популярен этот способ в южных регионах Российской Федерации, а также за рубежом. Из чего состоят солнечные батареи, принцип работы и их преимущества? Об этом пойдет речь дальше.

История возникновения солнечных электростанций

Солнечная энергия привлекала человека тем, что это практически бесконечный источник энергии. Такие аккумуляторные панели — это альтернативный способ обуздать энергию солнца. Первой попыткой было создание термальных электростанций, принцип работы солнечной батареи заключался в том, что энергия солнца нагревала воду до состояния кипения, а образующийся при этом пар крутил лопасти турбины, производящей электричество.

В случае с солнечными панелями коэффициент полезного действия (КПД) выше поскольку производится прямая трансформация тепловой энергии солнца в электрическую, минуя стадии предобразования энергии на нагрев пара вращения вала турбины (при этом увеличиваются потери энергии за счет силы трения). Солнечная батарея состоит из цепи полупроводниковых фотоэлементов, которые под воздействие м солнечного света вырабатывают электроэнергию. Этот процесс в физике называется фотоэлектрическим эффектом.

Это свойство впервые было открыто французским физиком Александром Беккерелем (в честь которого также была названа единица измерения радиоактивности в Международной системе единиц) в 1839 году. А первый прототип подобной электростанции был создан спустя 50 лет русским ученым Александром Столетовым. Дальнейшее развитие и объяснение фотоэлектрического эффекта было описано Альбертом Эйнштейном. Спустя несколько лет был запатентован проект по созданию типовых солнечных батарей.

Устройство и принцип работы солнечных панелей

Первый вопрос, который волнует владельцев частных домов: «Как работает солнечная батарея для электроснабжения?». Давайте разбираться. Принцип функционирования заключается в эффекте полупроводников. Кремний отлично справляется с этой задачей. Однако важно понять, как возникает эффект полупроводников при нагревании панелей.

Фотоэлементы являются полупроводниками. А любой полупроводник — это такой тип материала, в атомарной структуре которого либо есть лишние электронные пары, либо их нет. Исходя из этого можно классифицировать полупроводник как материал, состоящий из двух слоев с разной проводимостью. Именно они и выступают в качестве катода (n) и анода (p) при подключении полупроводника (а в нашем случае фотоэлемента) в электрическую цепь.

Важно: Электричество генерируется посредством процесса переходом свободных электронов из n-слоя в p-слой под воздействием тепловой энергии солнца на кристаллическую поверхность проводника.

Затем электроны переходят в цепь и проходя через нагрузку (аккумулятор) накапливают энергию, которая в свою очередь может быть потрачена на освещение, обогрев или работу тех или иных электроприборов.

Читайте также:  Схемы монтажа и способы подключения солнечных батарей

Разумеется, один фотоэлемент вырабатывает сравнительно небольшое количество энергии, поэтому солнечная батарея для частного дома должна быть многофункциональной. Это модули из множества фотоэлементов, объединенных в общую цепь – панель.

Также важно помнить, как правильно крепить модуль на крышу дома.

Рассмотрим устройство солнечных батарей. В панели каждый фотоэлемент крепится в своей ячейке, чтобы была возможность легкой замены в случае поломки или выхода из строя отдельных блоков разной мощности. Сама конструкция для защиты от факторов окружающей среды, а также механического или иного физического воздействия покрывается прочной пластмассовой пластиной или каленым защитным стеклом.

Разновидности солнечных систем

Самый популярный полупроводник для солнечных батарей – кремний. Но его КПД составляет усредненные 20%. В зависимости от мощности выделяют несколько видов солнечных панелей:

  • органические фотоэлементы — самые слабые, КФП составляет в среднем 5-7% (при мощности светового потока в 500 Вт выработка энергии будет на уровне 25 Ватт;
  • аморфные и фотохимические батареи – обладают немного улучшенными характеристиками по сравнению с предыдущим видом. КФП у них в районе 10-13%, соответственно из полученных 500 ватт энергии в систему пойдет около 50 ватт;
  • кремниевые фотоэлементы — обладают гораздо высокими качественными характеристиками. При хорошей погоде в средней полосе номинальная мощность может составлять 125-130 ватт (КПФ 20-25%);
  • батареи на основе арсенида галлия – довольно дорогие и сложные в изготовлении батареи с КФП выше 35%. (до 150 Вт электричества с квадратного метра) Используются в космической промышленности.

Если вы планирует установить на участке небольшую солнечную электростанцию, то вам нужны автономные кремниевые батареи. Выделяют два вида:

  • Монокристаллические – эффективные и соответственно дорогие. По форме напоминают восьмигранник. За счет однородности дают высокий КФП, но только при прямых солнечных лучах. Плохо воспринимают боковой и рассеянный свет. Пользуются высокой популярностью в теплых странах (Италия, Израиль, Ливия, Алжир, Испания и т.д.)
  • Поликристаллические — средняя производительность солнечных батарей такого типа в районе 14-16%. Быстрое изготовление и низкая цена. Большой выбор размеров.

Система солнечной электростанции

На картинке внизу показана типовая электростанция, работающая на солнечном свете. Она состоит из следующих элементов:

  • солнечная панель (одна или несколько объединенных в единую систему) – собирает энергию и преобразует в электрическую;
  • контроллер – нужен для оптимизации работы солнечных панелей, а также снижения потерь при транспортировке энергии по электросистеме станции;
  • инвертор – преобразование постоянного тока в переменный;
  • аккумулятор – собирает и сохраняет накопленную электроэнергию.

Аккумулятор позволяет использовать накопленную за дневного время электроэнергию. Контроллер также предохраняет АКБ от перезарядки. Таким образом, при достижении на аккумуляторе максимального уровня заряда контроллер автоматически понижает напряжения до уровня, необходимого для сохранения заряда, не нагружая аккумулятор излишним напряжением. А инвертор необходим для того, чтоб бытовые приборы и осветительная сеть могли использовать электроэнергию, получаемую через батареи.

Важно: Некоторые жильцы или владелец частного дома для защиты батарей устанавливают сверху дополнительное стекло, но даже такая стеклянная прослойка способна снизить коэффициент полезного действия панелей на 30%

Пиковая нагрузка и среднесуточное энергопотребление

Количество солнечных батарей и емкостью аккумулятора зависит от нескольких критериев. Например, мощность сети электропотребления и расположение модуля. На основании этого подбирается инвертор. Количество панелей также напрямую зависит от региона – чем меньше поступает радиации на поверхность, тем выше суммарная площадь панелей.

Для этого необходимо рассчитать количество пиковых часов за сутки (время, при котором уровень солнечной энергии не падает ниже отметки в 1000 Вт/м2). Затем на основании полученных расчетов определяется суммарную мощность электростанции, в зависимости от мощности одного фотоэлемента за время пиковой нагрузки.

Посмотрите обучающие видео: Как вычислить мощность солнечной системы для частного дома?

Преимущества солнечных батарей

Солнечная энергия — это перспективное направление, которое постоянно развивается. Они имеют несколько основных достоинств. Удобство использования, долгий срок службы, безопасность и доступность.

Положительные стороны применение данной разновидности аккумуляторных батарей:

  • Возобновляемость – этот источник энергии практически не имеет ограничений притом бесплатный. По крайней мере на ближайшие 6.5 миллиардов лет. Нужно подобрать оборудование, установить его и использовать по назначению (в частном доме или коттеджном участке).
  • Обильность – Поверхность земли в среднем получает около 120 тысяч терравват энергии что в 20 раз превышает нынешнее энергопотребление. Солнечные батареи для коттеджей или частных домов имеют огромный потенциал для использования.
  • Постоянство – солнечная энергия постоянна поэтому человечеству не грозит перерасход в процессе ее использования.
  • Доступность – солнечная энергия может вырабатывать на любой территории, при наличии естественного света. При этом чаще всего она применяется для отопления жилища.
  • Экологическая чистота – солнечная энергетика является перспективной отраслью, которая в будущем заменит электростанции, работающие на невозобновляемых ресурсах: газ, торф, уголь и нефть. Безопасны для здоровья людей и домашних животных.

Важно: Отдельно хочется подчеркнуть термоядерную энергию. Несмотря на то, что «мирный атом» позиционируется, как безопасный, при авариях на АЭС этот фактор полностью перечеркивается (Три-Лонг-Айленд, Чернобыль, Фукусима).

  • При производстве панелей и монтаже солнечных электростанций в атмосферу не происходят значительные выбросы вредных или токсичных веществ.
  • Бесшумность – выработка электроэнергии производится практически бесшумно, и поэтому этот вид электростанций лучше ветровых электростанций. Их работа сопровождается постоянным гулом из-за чего оборудование быстро выходит из строя, а сотрудники должны делать частые перерывы на отдых.
  • Экономичность – при использовании солнечных батарей владельцы недвижимости ощущают значительное снижение коммунальных расходов на электроэнергию. Панели имеют долгий срок службы – производитель дает гарантию на панели от 20 до 25 лет. При этом обслуживание всей электростанции сводится к периодической (раз в 5-6 месяцев) очистке поверхностей панелей от грязи и пыли

Недостатки солнечных батарей

  • Высокая стоимость оборудования – автономная солнечная электростанция даже небольшой мощности доступна далеко не каждому. Оборудование частного дома такими аккумуляторами стоит недешево, но помогает снизить расходы на оплату коммунальных услуг (электроэнергии).
  • Обустройство собственного жилища солнечными батареями потребует финансовых затрат.
  • Периодичность генерации — солнечная электростанция не способна обеспечить полноценную бесперебойную электрификацию частного дома.

Важно: Проблему можно решить, установив аккумуляторы высокой емкости, однако из-за этого возрастет стоимость получения энергии, что сделает ее невыгодной по сравнению с традиционными энергоносителями.

  • Хранения энергии – в солнечной электростанции аккумуляторная батарея является самым дорогим элементом (даже батареи небольшого объема и панели на гелевой основе).
  • Низкий уровень загрязнения окружающей среды – солнечная энергия считается экологически чистой, однако производственный процесс батарей сопровождается выбросами трифторида азота, оксидов серы. Все это создает «парниковый эффект».
  • Использование в производстве редкоземельных элементов – тонкопленочные солнечные панели имеют в своем составе теллурид кадмия (CdTe).
  • Плотность мощности – это количество энергии, которое можно получить с 1 кв. метра энергоносителя. В среднем этот показатель составляет 150-170 Вт/м2. Это гораздо больше по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Однако несравнимо, ниже чем у традиционных (это касается атомной энергетики).

Как повысить эффективность солнечных батарей?

Для достижения максимально эффективной электрификации помещений:

  • Перед покупкой и установкой батарей следует со стороной куда будут устанавливаться панели. Желательно делать это на южное направление.
  • Для оценки освещенности лучше всего будет воспользоваться люксметром либо пригласить специалиста, который составит вам предварительную смету и рассчитает рентабельность системы.
  • Рассчитайте окупаемость системы – если вы живете в Центральной России или в северных регионах, то установка аккумуляторных батарей будет неоправданно высока.

Выбираем солнечные панели для частного дома

Перед тем, как покупать солнечные панели в частный дом, узнайте:

  • Суточное потребление электроэнергии в помещении;
  • Место для установки панелей (направлены на юг при этом на них не должно быть тени и выставлен соответствующий угол наклона);
  • Аккумуляторы размещаются в теплом помещении при этом температуре до 25 градусов по Цельсию;
  • Учитывайте пиковые нагрузки электроприборов;
  • Сезонное или постоянное использование системы.

Для регионов с высокой световой активностью лучше всего подойдут монокристаллические батареи. Для дачи или приусадебного участка, если планируется сезонное использование лучше всего подойдут микроморфные поликристаллические модели. Они сравнительно недорогие, хорошо воспринимают рассеянный, боковой свет и работают под углом в пасмурную погоду.

Пример расчетов

Дачный участок потребляет 3-6 кВт*ч электрической энергии, но этот показатель может быть выше при использовании большого количество электроприборов или дополнительного освещения дома. Трехэтажных коттедж потребляет от 20 до 50 кВт*ч и даже больше. На основе представленной информации произведем расчет.

ЭнергопотребителиМощность, ВтКоличествоВремя работы, чПотребляемая мощность в сутки, кВт*ч
1Лампа90331
2Лампа50330,56
3ТВ150140,7
4Насос400121
5Холодильник1200123
6Ноутбук400120,8
7Спутники20140,9
Всего:7 кВт (с учетом потерь)

Энергоемкость коттеджа составляет 7 кВт (с учетом потерь). Если дом находится на Юге, где солнечного света достаточно для энергообеспечения, то понадобится порядка 20 батарей. Рабочая мощность одной панели – 400 Вт. Такого количество достаточно для энергоснабжения загородного участка, где постоянно проживает семья из 4-6 человек.

Лучшие солнечные панели для частного дома

Солнечные модули представлены двух типов – кремниевые и пленочные. Выбирайте в зависимости от региона проживания, назначения и стоимости изделия. При покупке рекомендуем обратить ваше внимание на следующих производителей:

  • Hevel (Россия) – компания производит микроморфные и гетероструктурные панели с КФП до 20-22% и умеренной стоимостью;
  • Axitec (Германия) — моно и поликристаллических фотоэлементы из кремния. Панели мощностью от 260 до 330 Вт;
  • TopRaySolar (Китай) – поликристаллические батареи разной мощности (от 20 до 300 Ватт).

Пример: Установка солнечных батарей на крыше дома:

Подъем и крепление электрических солнечных панелей:

Подводя итог

При покупке солнечных батарей, российские жители хотят уменьшить затраты на электроэнергию. Коммунальные платежи за электричество самые большие, это касается частных домов и коттеджей. Это будет эффективно только при установке автономной сетевой (подключенной к общей сети электроснабжения). Средний срок окупаемости одной электростанции для дачи 7-8 лет, срок напрямую зависит от тарифа на электроэнергию и географической широты.

Отдельно отметим, что отопительные системы можно сделать своими руками. Однако лучше попросить помощи у друзей, так как оборудование тяжелое и самому переносить его с места на место сложно. Вот, несколько полезных примеров:

Создание солнечного системы, обеспечивающей горячее водоснабжение, электроснабжение и отопление жилого дома.

Расчет солнечной батареи — мощность, емкость и выбор инвертора

Обновлено: 13 августа 2019

Расчет солнечных батарей для частного дома или дачи

Регионы: Москва, Новосибирск, Краснодар.

Установка гелиопанелей для энергопитания дома требует тщательного предварительного расчета. Возможности подобного оборудования ограничены и в значительной степени зависят от внешних условий:

  • географическое положение региона
  • климатические и погодные условия
  • продолжительность светового дня

Производительность комплекса всегда зависит от внешних условий. Один и тот же набор оборудования в разных условиях демонстрирует отличающиеся друг от друга результаты, поэтому в каждом случае потребуется специализированный расчет. Его можно заказать в специализированных организациях или выполнить самостоятельно. Рассмотрим, как рассчитать солнечные батареи для дома, чтобы получить эффективную установку по производству электроэнергии.

Потребности в электроэнергии

Расчет солнечных батарей для дачи или частного дома надо начинать с определения потребностей в электроэнергии. Эту величину можно узнать из показаний счетчика электроэнергии или подсчитать по энергопотреблению каждого потребителя и времени его использования. Второй вариант гораздо сложнее и чреват возникновением ошибок, поэтому правильнее руководствоваться показаниями счетчика.

Количество солнечных дней

Вторым действием станет определение количества солнечных дней в регионе, продолжительности светового дня по сезонам. В приложениях СНиП есть карта инсоляции регионов России, в которой дается количество солнечной энергии в разных участках страны. По ней определяется среднегодовое количество доступной энергии для заданного города или региона. Это важный показатель, демонстрирующий верхний предел возможностей оборудования в данном месте.

Определив эти значения можно начинать расчет мощности солнечных батарей для дома.

Расчет мощности солнечных батарей

Начиная расчет солнечной батареи, следует учесть, что световой день — это показатель преимущественно географический. Выполняя расчет солнечных панелей для дома, надо исходить из реального производства энергии, которое в утренние и вечерние часы значительно падает из-за снижения интенсивности свечения солнца.

Обычно в летнее время максимальная производительность панелей отмечается в период с 9 до 16 часов, а в остальное светлое время суток они выдают 20-30 % своей мощности. Кроме того, существенные коррективы вносят погодные условия, которые способны снизить выработку энергии вдвое или больше. Поэтому реальную производительность солнечной батареи следует принимать максимум в половину указанной в паспорте и рассчитывать количество энергии на 70 % продолжительности светового дня.

Специалисты рекомендуют вообще не учитывать в расчетах утренние и вечерние часы, отнеся их к необходимому запасу прочности системы. Кроме того, необходимо учитывать самые неблагоприятные условия и прибавлять к ним некоторый процент воздействия отрицательных факторов.

Это не будет излишним, поскольку всегда оказываются неучтенными некоторые детали, значительно меняющие условия работы и требуемую мощность солнечных батарей на квадратный метр.

Формула

Формула расчета солнечных панелей выглядит следующим образом:

Pсп=Eп*k* Pинс / Eинс,

  • где Pсп — мощность солнечной панели
  • Eп — суточное количество энергии, необходимой для питания всех потребителей дома
  • K — коэффициент потерь, обычно равен 1,2-1,4
  • Pинс — мощность инсоляции на земной поверхности
  • Eинс — табличное значение среднемесячной инсоляции в данном регионе

Используя эту формулу, находят требуемую мощность солнечной батареи на 1 кв. метр. По мощности определяется, сколько солнечных батарей нужно для частного дома, расчет количества панелей производится путем деления общего значения на параметры одного элемента.

Расчет ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Емкость аккумуляторов должна соответствовать производительности солнечных панелей и обеспечивать потребление дома как в светлое, так и в темное время суток. Необходимо ограничить емкость батарей, чтобы не тратить лишние деньги. Однако, необходимо иметь определенный запас емкости, поскольку полностью разряжать аккумуляторы нельзя.

Величина допустимого разряда у каждого вида АКБ своя, например, заряд автомобильных батарей можно расходовать только до 50 %. Оптимальный вариант — наличие суточного запаса энергии. Больше иметь нецелесообразно, так как это сильно увеличит стоимость системы. Меньший запас может оставить жителей дома без электроэнергии при возникновении неблагоприятных внешних условий.

Кроме того, надо учесть КПД батарей, инвертора и возможность плохого функционирования солнечных панелей из-за плохой погоды, занесения поверхности фотоэлементов снегом и т.п. Эти потери принято оценивать в 40 %, но к ним надо еще прибавить КПД контроллера.

Это важно, так как некоторые модели практически не воздействуют на процесс передачи энергии, но более дешевые модели способны снизить передачу на 20 %.

Расчет и выбор инвертора

Расчет солнечной электростанции завершается выбором мощности инвертора. Это устройство, преобразующее постоянный ток от аккумуляторных батарей, в переменное напряжение со стандартными параметрами 220 В 50 Гц.

Простейший вариант расчета мощности инвертора — определение суточной потребности жилища в электроэнергии (по показаниям счетчика), которому и должен соответствовать инвертор. Для учета возможных форс-мажорных ситуаций считают пиковую нагрузку, умножая суточное потребление на коэффициент 1,3.

Есть другой вариант расчета инвертора — по производительности солнечных панелей и емкости аккумуляторов. Он привязывает результат к имеющемуся оборудованию, но оно изначально так же рассчитывалось по суточному потреблению энергии, поэтому оба варианта практически равноценны. На этом расчет солнечной электростанции для дома можно считать завершенным и переходить к непосредственному созданию комплекта.

Читайте также:  Виды биотоплива: сравнение твердого, жидкого, газообразного

Выбор готового инвертора, как и в случае с аккумуляторами, производится путем подбора устройства по полученным данным. Рекомендуется выбирать инвертор, обладающий несколько увеличенными показателями на 10-15 %, чтобы компенсировать падение производительности со временем.

Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

Цены панелей и аккумуляторов имеют широкий диапазон, обусловленный множеством вариантов конструкции, мощности и прочих параметров. Однако, рассчитывать расходы следует только по расчетному составу солнечной электростанции, включающему в себя вполне определенные виды оборудования.

Внимание! Приобретение аппаратуры по отдельности нецелесообразно, поскольку в результате можно получить разнородное оборудование, не способное работать в связке. Правильнее приобретать готовые комплексы, составленные из полностью совместимого оборудования.

Начальная стоимость станции составляет 5 тыс. руб. и увеличивается пропорционально мощности, емкости АКБ и прочим возможностям комплекса. Верхнего предела практически не существует, так как количество солнечных панелей может быть бесконечно.

Цены на оборудование

Выводы

Выполнить самостоятельный расчет солнечной станции непросто. Необходимо участие опытного специалиста, или заказ на выполнение проектных работ в специализированной организации. Однако, существует вполне простой и бесплатный вариант — расчет солнечной электростанции для дома онлайн. Используется калькулятор солнечной электростанции, которых немало в сети интернет. Для получения результата надо лишь подставить в соответствующие окошечки программы свои данные и практически мгновенно получить результат. Рекомендуется пару раз продублировать расчет на других сайтах, чтобы использовать среднее значение.

Видео с примером расчета

Солнечные батареи для дачи и дома: принцип работы и расчет необходимого количества

Содержание статьи

  • Солнечные батареи для дачи и дома: принцип работы и расчет необходимого количества
  • Как купить солнечную батарею
  • Как выбрать солнечную батарею

Принцип действия

Солнечный свет – это набор электромагнитных волн, которые распространяются от звезды в огромном количестве. К сожалению, фотоэлементы, которые ловят это излучение, недостаточно эффективны, и на данный момент на рынке распространены батареи с КПД от 10 до 20%.

Любая современная гелиоэлектростанция, которую решили устанавливать на загородный дом, работает на принципе P-N перехода. Панель состоит из двух пластин полупроводников, соприкасающихся между собой. Когда на верхнюю часть попадает солнечный свет, он передает электронам, содержащимся в материале, часть своей энергии. После этого они начинают путешествие в другой слой, чтобы уравновесить заряды.

Чтобы создать полноценную панель, два полупроводника соединяют между собой, нанося на верхний тонкие полоски металла, которые облегчают прохождение электронов к аккумулятору, а через него происходит электроснабжение приборов. Сбрасывая напряжение в накопители, частицы перемещаются на металлическую пластину основания, а после этого в нижний, темный слой, откуда проталкиваются опять к верхнему. Получается замкнутый цикл, движущей силой которого служит солнечный свет.

Виды пластин

Существует несколько направлений солнечных панелей, которые можно использовать в частном доме. По материалам самыми распространенными являются кремневые пластины и полимерные пленки. В каждом способе присутствуют как свои преимущества, так и недостатки, поэтому необходимо рассмотреть каждый вид по отдельности.

Пластины, содержащие кремень, работают наиболее эффективно, в сравнении с другими известными человечеству фотоэлементами. При попадании солнечных лучей на кремень, энергия, заключенная в них, смещает электроны с орбиты атомов, производя постоянный ток. Частицы, двигаясь к накопителю, сбрасывают заряд, возвращаются к атомам, где снова подвергаются бомбардировке энергией. Но производство таких панелей довольно затратное как по средствам, так и по выбросам в окружающую среду. Поэтому сейчас в лабораториях идет поиск более экологичных и эффективных способов извлечения энергии из света.

Характеристика кремневых панелей:

  1. Монокристаллические батареи, имеют самый высокий КПД, которое для распространенных моделей составляет 20–22%. Все фотоэлементы, из которых состоит панель, направлены в одну сторону, что требует установки ее под определенным углом к солнечным лучам. При смещении угла количество вырабатываемого тока значительно снижается. Сумерки, затененное место и неправильно падающий свет слабо улавливается ячейками, из-за чего батарея не вырабатывает энергию. Поэтому такой модуль рационально устанавливать при большом количестве прямых солнечных лучей и ясных дней.
  2. Поликристаллические батареи. Их КПД в пределах 17–18% из-за того, что часть кремниевых пластинок направлены в разные стороны. Благодаря этому увеличивается время работы, и можно использовать в облачную погоду или затемненном месте.
  3. Аморфные панели. КПД до 10%, что обусловлено слишком тонким слоем кремния, напыляемого на подложку из металла или пластика. Постепенно эффективность снижается, и через 3–4 года батарея может прекратить работу. Но благодаря случайному направлению кремниевых чешуек, улавливается весь возможный свет.
  4. Гибридные панели состоят из монокристаллических ячеек, вместе с которыми используют и аморфное нанесение. Это увеличивает захват световых лучей и время работы, что повышает КПД.

Отдельно выделяются полимерные солнечные батареи, которые производятся с помощью печати нескольких слоев на пластиковой подложке. Из-за того, что фоточувствительный материал не требует жесткого основания, чаще всего такие панели выпускают гибкими. Такая особенность дает возможность использовать их на любой поверхности. КПД достигает 6%, но производство достаточно дешевое из-за отказа от дорогостоящего кремния и потерь при транспортировке. Но к сожалению, технология довольно новая, и имеет меньшее распространение.

Энергопотребление дома

Если в доме проживают постоянно и довольно давно, то количество потребляемой энергии можно посмотреть в квитанциях. Но все равно это будет только общей картиной, не предоставляющей возможности понять, как потребление меняется в зависимости от дня недели и времени суток. Для того чтобы это узнать потребуется дополнительно рассчитать, какая часть из общей массы электричества идет на поддержания работы приборов в фоновом режиме, а что используется осознано.

Порядок определения потребления энергии:

  1. Для начала следует обойти весь дом, и записать все оборудование, которое потребляет энергию беспрерывно. К таким относятся холодильники, морозильные камеры, бойлеры, теплые полы, телефоны и прочее. После этого следует свериться с инструкцией, чтобы узнать сколько КВт/ч потребляют те или иные устройства. На данном этапе часто происходит отсечение не используемой техники, что сокращает расход средств.
  2. Когда стал известен постоянный расход энергии, начинают рассчитывать переменный. Малый пиковый период приходится на утренние часы, когда все собираются на работу или в школу. А большой пик необходимости в электричестве наступает после 17–18 часов, когда возвращаются с работы. Но все это зависит от привычек каждой семьи, и необходимо провести исследование, когда именно и как долго используются осветительные приборы, а также другая техника. Самыми большими потребителями являются аппараты для приготовления пищи, телевизоры и стационарные компьютеры, поэтому особенно важно точно посчитать время их работы.
  3. После того, как стало известно потребление бытовых приборов, начинают следить за частотой использования осветительных приборов. Важно понять, что в зимний период светает позже, а темнеет раньше. В Московской области световой день, при котором на улице хорошо видны предметы без дополнительного освещения, всего 8 часов. Время нормальной освещенности помещения с помощью солнечных лучей еще меньше, поэтому на лампы приходится значительная нагрузка, и их обязательно надо учитывать.

Когда все значения зафиксированы, конечное значение обязательно умножают на 10–20%, чтобы создать резерв для непредвиденных ситуаций. Это значение и нужно использовать для расчета дополнительного оборудования и площади солнечных панелей.

Схема расчета необходимой мощности

В зависимости от количества солнечных дней и освещенности участка, выбирают тип панели. Для того чтобы полностью обеспечить частный дом, понадобится энергетический показатель потребления дома. Чтобы облегчить расчет необходимо сделать следующее:

  • вычесть из общей суммы работу приборов, происходящую в солнечные часы;
  • оставшееся значение разделить на солнечный период.

Именно столько электричества в час должно поступать и сохраняться в аккумуляторе для нормального функционирования дома. Но прежде чем покупать панели, необходимо узнать уровень инсоляции (количество лучей попадающих на поверхность) в данном регионе. Если установка будет работать в доме с постоянным проживанием, нужно смотреть на самое минимальное значение за год. А если это дача для летнего проживания, выбирают минимальное значение для теплого времени года.

Общую сумму разделяют на уровень инсоляции и производительность выбранной панели. В результате получают минимальное количество штук, которые необходимы для функционирования дома. При этом важно чтобы десятые доли округлялись в большую сторону.

Дополнительное оборудование

Сами панели нельзя подключить к электросети дома. Для этого понадобится еще несколько устройств.

  1. Контроллер, предотвращающий перепады тока. Панель можно подключать только через него.
  2. Аккумулятор необходимой емкости. Накапливает постоянный ток, поступающий с панели.
  3. Инвертор – узел, преобразующий постоянный в переменный ток.

Все эти механизмы должны подходить друг к другу. Поэтому необходим подбор совместимых устройств, выдерживающих определенную мощность.

Электрификация дома с помощью солнечных панелей становится все популярнее, и многие задумываются о том, чтобы сэкономить на этом. К сожалению, пока что производство такой энергии стоит дороже, чем от традиционной электростанции. Но по прогнозам в течение 10 лет ситуация изменится на противоположную, поэтому вложение в собственные панели быстро окупится.

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:

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).

Читайте также:  Уличное освещение на солнечных батареях: функции фонарей

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.


Солнечные батареи для дома и дачи: виды, устройство, принцип работы, расчет количества

Все о изделиях из бетона и гипса

Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта, установка и характеристики

Альтернативная электроэнергетика достигает с каждым годом все больших масштабов. Повышенный интерес к этому направлению вызван двумя извлекаемыми преимуществами: снижение затрат в перспективе и сохранение первозданности окружающей среды. Сегодня прогрессивные методики добычи электричества добрались до построек, находящихся в частных владениях, этот вопрос мы сегодня и рассмотрим на Beton-area.com

Для снабжения частных владений постоянным электрическим током, на зданиях устанавливают солнечные батареи. Ученые добились больших успехов, более 200 лет трудясь над усовершенствованием систем по превращению световых волн в электрический ток. Рассмотрим преимущества и характеристики различных типов солнечных батарей, среднерыночную стоимость комплекта, особенности монтажа и эксплуатации автономных электростанций в частном доме.

Принцип работы солнечных батарей

В основе работы устройства лежит закон фотоэффекта. Под действием испускаемого солнцем электромагнитного излучения — видимого света — преобразователь из кремния или альтернативного материала испускает электроны. Таким образом фотоэлектрическая система, установленная на крыше частного дома, становится источником бесперебойного электроснабжения для его жителей.

Рассмотрение вопроса о стоимости солнечных батарей для дома правильно начинать со знакомства с существующими разновидностей фотоэлектрических установок. Сегодня этот рынок достаточно хорошо сформирован, так что потребитель имеет возможность выбрать систему, удовлетворяющую индивидуальные потребности семьи.

Комплект солнечных батарей обеспечит бесперебойную подачу электричества в доме

Какой комплект фотоэлектрической установки купить для частного дома

Развитие инженерной мысли привело к созданию трех основных категорий фотоэлектрических систем. Каждая из них имеет конструктивные и технологические особенности, отличается некоторыми нюансами функционирования.

Солнечные батареи I категории — автономные

Главное отличие систем этой группы — отсутствие подключения к централизованной сети электроснабжения. Оборудование, подключенное к установке, получает прямое питание. Автономные системы снабжены аккумуляторными батареями, что позволяет иметь бесперебойное электроснабжение в период недостатка солнечного света.

Солнечные батареи II категории — открытые

Данное оборудование подключаются к системе централизованного электроснабжения через инвертор. Аккумулятор не входит в комплект. Когда уровень потребляемой мощности становится выше вырабатываемой, фотоэлектрическая система отключается, переводя приборы на питание от основной электросети. В противоположной ситуации блокируется центральная электросеть. Это наиболее экономный и надежный вариант. Однако при полном отсутствии централизованного электропитания работа системы невозможна.

Солнечные батареи III категории — комбинированные

Особенностью установки является поступление излишне выработанной электроэнергии в основную сеть. Солнечные батареи с такой комплектацией наиболее дорогостоящие.

Совет! На случай одновременного отключения основного канала электроснабжения и дефицита солнечного света следует приобрести небольшой по объему электрогенератор. Этот шаг защитит от неожиданных перебоев в электроснабжении дома.

Стоимость солнечной электростанции для частных владений

Решившись переходить на экономный режим снабжения дома электричеством, важно учитывать цены не только на комплект, но также на его установку и обслуживание. Конкретную стоимость солнечных батарей назвать довольно трудно, так как на ее формирование оказывает влияние больше, чем один фактор.

На цену комплекта влияет:

  • категория системы;
  • мощность;
  • качество;
  • производитель.

Узнать приблизительную стоимость комплекта автономной электростанции для дома, поможет расчет на основании доступных данных. Известно, что для выработки 1 Вт мощности требуется затратить порядка 60 рублей. Нетрудно подсчитать затраты на приобретение комплекта, вырабатывающего 100-200 Вт мощности (достаточной для небольшого дома) — 6000-12000 руб. Стоит учесть, что этот расчет охватывает вниманием фотоэлектрическое оборудование самого низкого качества.

За комплект I категории, характеризующемся номинальной мощностью 2 кВт придется заплатить по меньшей мере 120 000 руб.

При выборе комплекта солнечных батарей для частного дома важно также учитывать гарантию бесперебойного обеспечения электроэнергией. Это особенно важно для поддержания стабильной работы установленных в доме систем отопления, наружного и внутреннего слежения, пожарной сигнализации и компьютерного обеспечения.

Цена неполного комплекта фотоэлектрической системы

Чтобы понять, насколько целесообразно в конкретном случае приобретение комплекта солнечных батарей для дома, нужно сделать следующее: соотнести стоимость единицы мощности, производимой централизованной электросетью с ценой на такой же объем мощности, преобразуемой из солнечного света. Проведение сравнения ныне действующих цен, показывает, что такое соотношение составляет 8-9 раз в пользу фотоэлектрического оборудования.

Выходящее напряжение солнечных батарей —12 В, 24 В и более. Характеристики элементов комплекта позволяют применять их отдельно, без подключения всего комплекта. Напомним, для получения 1 Вт необходимо затратить около 60 рублей на фотоэлектрическое оборудование. Для получения 1 Вт из солнечной энергии необходимо потратить около 60 рублей

Перейдем к конкретике локального использования. Например, если для освещения маленькой площади вам необходима лампочка на 25 Вт, рассчитанная на напряжение 12 В, для этой цели можно приобрести солнечную батарею с подходящими параметрами, которая обойдется приблизительно в 2000 рублей. К необъемной фотоэлектрической системе можно подключить маленький колодезный насос с параметрами — 200 Вт и 24 В. Основанная на нем система полива будет служить более 10 лет и обойдется около 12 000 руб.

Комплект солнечных батарей на дачу

Планируя использование фотоэлектрической системы на даче, важно учесть несколько нюансов:

  • стабильность централизованной подачи электричества в районе;
  • риск возникновения кражи в период отсутствия на даче;
  • необходимая мощность электрификации.

Чаще всего на даче устанавливают комплект солнечных батарей I категории, то есть автономного типа. Автономное электроснабжение для здания с малым энергопотреблением финансово выгодно. В некоторых случаях используют мобильный комплект.

Интересно! По данным, полученным путем анализа, выявлено, что выгодным является использование фотоэлектрических установок для дачного дома с площадью до 300 м².

Cистема солнечного автономного отопления для дома

На солнечной энергии построена работа не только фотоэлектрических систем, но и коллекторов для отопления и подогрева воды. При использовании качественной установки можно сэкономить свыше 30 % средств, уходящих на эти нужды.

Солнечный коллектор представляет собой панель толщиной 10 см с площадью 1 × 2 м. Разновидности в пределах указанных габаритов разнятся между собой коэффициентом потери тепла, который отражает количество тепловой энергии, передаваемой жидкому теплоносителю. Для одной современной панели солнечного коллектора эта величина составляет 1,2-5 Вт/м² × °К.

Стоимость отопительной системы на солнечной энергии

Важно понимать, что когда речь идет о цене солнечной теплостанции для дома, обычно подразумевается приобретение полного комплекта. В него входит насос, бак, аккумулятор и другие составляющие. За такой набор в среднем нужно отдать от 100 до 170 тыс. рублей. Стоит отметить, что при покупке системы отечественных производителей можно сэкономить порядка 50-60 тыс. рублей.

Если рассмотреть стоимость отдельно взятой панели солнечного коллектора, то за 1 м² при коэффициенте потери тепла 2,7 придется отдать 18-20 000 рублей. Отечественный аналог обойдется в среднем на 15 % дешевле, китайский — на 40 %.

Важно! Стоимость горячей воды можно сократить более чем в половину, если совместить системы коллекторов и батарей, работающих на излучении дневного светила.

Цена одной панели солнечной батареи и целого комплекта от разных производителей

Альтернативная энергетика, направленная на преображение солнечного излучения в постоянный ток, стремительными шагами движется вперед. Количество компаний, производящих подобные системы, увеличивается с каждым годом. Лидирующее место в производстве солнечных устройств для получения электричества и тепла занимает Китай.

Средняя стоимость панели (200 Вт) / комплекта (2 000 Вт) солнечных батарей от разных производителей (в рублях):

  • Китай — Helios Haus, Suntech и др. — 12 000 / 140 000
  • Россия — ТСМ и Hevel Solar — 16 000 / 170 000
  • Европа — Viessmann Group, Solarworld и др. — 16 000 / 220 000
  • Азия — Motech, Kyocera, Sanyo и др. — 13 000 / 16 000
  • США — First Solar — 27 000 /38 000

Если взять для примера более мощный комплект — 5 000 Вт — от китайского производителя, то он обойдется примерно в три раза дороже.

Зависимость стоимости комплектов солнечных батарей от качества обслуживания

Прежде чем решится на покупку, необходимо поинтересоваться не только стоимостью комплекта солнечных батарей и надежностью фирмы-производителя, но и качеством оказываемых услуг фирмы-поставщика.

Привлекательно низкая стоимость комплекта для энергоснабжения дома может объясняться следующими ограничениями услуги:

  • не проводится предварительный расчет;
  • не производится проектирование;
  • предоставляются не все комплектующие;
  • комплект доставляется, но не монтируется;
  • не производится логистика;
  • не производится сервисное обслуживание.

Очень важно найти продавца, который оказывает помощь в установке солнечных систем, начиная с проектирования, предоставляет все комплектующие и включает гарантийное обслуживание в период эксплуатации. Сотрудничество с надежной фирмой-продавцом, работающей с качественной продукцией и с настроем на удовлетворение нужд покупателя — залог хорошего настроения и спокойствия.

Перспективы в развитии солнечной энергетики

Батареи и коллекторы, работающие на природном освещении становятся доступными все большей части населения способом добычи электричества и тепла. Возрастает эффективность подобных устройств и удобство в эксплуатации. В будущем, с развитием этой отрасли электроэнергетики, на автономное обеспечение перейдет огромное количество семей. Это принесет с собой безопасность с экологической точки зрения.

Современное оборудование, преображающее солнечный свет в энергию и тепло, надежно и в перспективе прослужит много лет. Фотоэлектрические системы и солнечные коллекторы для частных домов — уверенный шаг в будущее. Это качество, надежность и безопасность.

Смотрите видео: Солнечные батареи для дома

Ссылка на основную публикацию