Солнечные батареи для дома

Корпус

Последним важным показателем является корпус солнечной батарее, он должен отвечать следующим качествам:

1. Прочность.
2. Легкий вес.
3. Стойкость к погодным условиям.
4. Стойкость к перепадам температуры.
5. Долговечность.
6. Невысокая цена.

Далее обращаем внимание на стекло, оно можно быть следующего типа:

1. Оргстекло. Оно пропускает 92% света, маленькая масса и довольно низкая стоимость. Но, есть и большой недостаток, при больших нагрузках (солнечному свечению) оно может выйти из строя и деформироваться.
2. Поликарбонат. Пропускная способность 90%, не деформируется, имеет низкую стоимость. Однако такое стекло используется редко, ведь при перепадах температуры мутнеет и перестает пропускать свет в нормальном количестве.
3. Стекло. Сейчас это лучший вариант, пропускная способность 98%, цена самая низкая. Минуса можно назвать два: хрупкость и большой вес.

Интересная статья по теме: Ветровая электроэнерния для дома: правда или ложь.

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.

№	Энергопотребители	Мощность, Вт	Количество	Время работы, ч	Потребляемая мощность в сутки, кВт*ч
1	Лампа	90	3	3	1
2	Лампа	50	3	3	0,56
3	ТВ	150	1	4	0,7
4	Насос	400	1	2	1
5	Холодильник	1200	1	2	3
6	Ноутбук	400	1	2	0,8
7	Спутники	20	1	4	0,9
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.

Принципы работы и виды солнечных батарей для частного дома

Прежде всего, чтобы не выглядеть в глазах профессиональных консультантов дилетантом, нужно уяснить, что правильно солнечные батареи называются «фотоэлектрические преобразователи». Человек, хоть немного знакомый с школьным курсом физики, знает, что свет преобразовывается в электроэнергию посредством p-n перехода. Именно на этом принципе и основана работа солнечных батарей.

Они могут немного различаться конструкцией и основными материалами, но у всех устройств величина выходного тока напрямую связана с интенсивностью наружного освещения

Необходимо остановиться подробнее на видах солнечных батарей.

Аморфные фотоэлектрические преобразователи

Изготовлены из кремния с тонкоплёночной структурой. Считаются малоэффективными, так как вырабатывают почти вдове меньше энергии по сравнению с другими видами. Но у них есть своё преимущество – это очень тонкие элементы, которые можно установить на любую крышу. К тому же, они более чувствительны, чем другие типы батарей и лучше переносят перегрев. Имеет смысл подобные солнечные батареи купить для частного дома с целью получения не основного, а дополнительного энергоисточника.

Аморфные преобразователи

Микроморфный кремний

Материал нового поколения фотоэлектрических преобразователей. Они уверенно выигрывают у своих предшественников в вопросах цены и эффективности. Подобные солнечные накопители не так капризны к ориентации относительно сторон света и углу наклона.

Микроморфные преобразователи

Поликристаллические панели

Эти преобразователи – лидеры по продажам. Их можно назвать наиболее удачным соотношением качества, эффективности и цены. Выглядят такие преобразователи как квадраты синеватого цвета. Они извлекают электроэнергию даже при высокой облачности и пасмурной погоде. Их единственный недостаток – сравнительно небольшой срок эксплуатации. Из-за естественного окисления поверхности коэффициент полезного действия будет постепенно снижаться уже начиная с четвёртого года эксплуатации.

Поликристаллические панели

Монокристаллические преобразователи

Очень эффективные приборы, подходящие для небольшой крыши. Они отличаются устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям и окислению. Чёрные квадраты этих элементов покрываются естественной защитной плёнкой под воздействием воздуха. Исключительным характеристикам этих элементов соответствует и их цена. Стоимость комплекта подобных солнечных батарей для дома и дачи начинается от 500 тысяч рублей.

Батареи с монокристаллической структурой

Выбор солнечных панелей

Одним из факторов выбора солнечной батареи является климатическая зона, сколько солнечных дней в вашей местности в году, продолжительность светового времени суток.

Посмотреть, как подходят солнечные батареи для вашей местности, можно на карте освещенности. Определить, какую мощность электроэнергии вам необходимо получать за час работы, за сутки, год.

Также нужно учитывать и аварийную ситуацию, когда не смогут работать солнечные панели

Немаловажное значение имеет выбор хорошего производителя, тип солнечных панелей.Важное значение имеет толщина фотоэлемента, которая обеспечивает эмиссию электронов длительное время

Качество изготовления батареи также влияет на ее срок службы. Текстурированное стекло увеличивает эффективность работы панелей в пасмурную погоду.

Карта солнечных энергоресурсов

Расчеты перед покупкой

Чтобы подобрать комплект с подходящими показателями, нужно в первую очередь рассчитать мощность. Она зависит от энергонагрузки, чем этот показатель выше, тем производительнее потребуются батареи. Для частных домов лучше всего подойдут панели мощностью от 150 до 250 Вт, в то время как для дачного дома достаточно вариантов на 50 Вт.

В первую очередь следует рассчитать базовое потребление энергии, для этого нужно учесть каждый используемый прибор и среднее время его работы в течение суток. Далее надо просто сложить все показатели и получится расчетная нагрузка в киловатт-часах.

Это минимальный показатель, на который нужно ориентироваться. При этом требуется делать определенный запас и учитывать потери энергии, которые происходят в сети, а также что заряд аккумуляторов постепенно падает. Обычно делается запас порядка 30%, но лучше сделать его больше.

Пример системы с восемью аккумуляторами.

Чтобы существенно понизить расход электричества и не приобретать мощное оборудование, которое намного дороже, стоит перевести часть потребителей энергии на напряжение 12 В. Можно поставить светодиодные лампы и приобрести часть бытовой техники под такие характеристики. Это существенно снизит энергопотребление и позволит сэкономить на солнечных батареях.

Обязательно учесть инсоляцию — показатель, отражающий количество солнечной энергии, приходящейся на определенную площадь. Используйте схему с готовыми данными, чтобы рассчитать количество панелей для своего региона. Учитывайте что максимум приходится на лето, а минимум на зиму, не стоит упускать этот момент.

Инсоляция зависит от региона.

Когда на руках есть все данные, можно провести расчеты, за основу брать месяцы с минимальной инсоляцией и ориентироваться на них. В эти периоды система будет работать почти на полную мощность, в остальное время с запасом, что позволит исключить перегрузки и быстрый износ из-за повышенных нагрузок.

Текущие тарифы на электроэнергию в России

Для населения и приравненных к ним категорий потребителей в России устанавливаются тарифы на электрическую энергию (мощность).

Тарифы для населения рассчитывают региональные энергетические комиссии — на основе утверждаемых ФАС России методик расчета, а также в рамках утверждаемого ФАС коридора тарифов, то есть минимальных и максимальных значений. Свой тариф можно посмотреть в платежке или на сайте энергосбытовой организации, а для нашего расчета мы используем максимальные значения из коридора. Это не конечные тарифы, но значения близки к реальным.

Для юридических лиц в России цены формируются конкурентным образом на оптовом рынке. Лишь некоторые составляющие конечной цены электроэнергии имеют установленный тариф.

Конечная цена состоит из следующих составляющих:

1. Цена электроэнергии.
2. Цена мощности.
3. Тариф на услуги по передаче электроэнергии.
4. Размер сбытовой надбавки энергосбытовой компании.
5. Тариф на услуги иных инфраструктурных организаций.

По стоимости электроэнергии (мощности) для юридических лиц мы будем использовать прогнозные значения цен на 2021 год администратора торговой системы оптового рынка. Для услуг по передаче возьмем максимальные значения из коридора тарифов и утвержденные тарифы для федеральной сетевой компании. Это основные составляющие.

Сбытовую надбавку и иные платежи мы учитывать не будем: они окажут незначительное влияние на конечные цены для нашего анализа.

Средняя стоимость комплектов

Стоимость комплекта солнечных батарей зависит от:

1. Мощности устройства;
2. Страны и фирмы производителя;
3. От вида фотоэлементов.

В зависимости от выше приведенных факторов оказывающих влияние на стоимость устройства, цена за одну единицу, может составлять от 2000,00 до 50000,00 рублей.

В связи с тем, что альтернативные источники энергии получают все большее распространение среди потребителей, а также с техническим прогрессом в различных областях производства, количество предприятий выпускающих солнечные батареи во всех технически развитых странах постоянно увеличивается. В связи с этим стоимость устройств имеет тенденцию на снижение, а технические характеристики улучшаются.

Принцип работы

Прежде чем описать принцип работы солнечной батареи, необходимо обратить внимание на несколько основополагающих моментов, это:

1. Солнечная батарея является устройством, состоящее из определенного количества фотоэлектрических элементов (преобразователей), которые помещены в единый корпус и соединены между собой в определенной последовательности.
2. Структура фотоэлементов состоит из двух слоев, которые различаются по типу электрической проводимости, это: «n» и «р» проводимости.
3. Основой для изготовления фотоэлементов является кремний или иной материал, обладающий способностью поглощать световые лучи.
4. В слое с «n» проводимостью, к основе (кремнию или иному материалу), добавлен фосфор, в связи с чем, при их взаимодействии, в слое образуется избыток электронов с отрицательной полярностью.
5. В слое с «р» проводимостью, к основе добавлен бор, в результате их взаимодействия, в слое образуется недостаток отрицательных зарядов, и как следствие, образуются «дыры».
6. Слои располагаются между электродами с разной полярностью. 

Работа солнечной панели осуществляется следующим образом:

• На слой, заряженный отрицательно, попадает солнечный свет;
• Солнечные лучи вызывают активное образование дополнительных отрицательных зарядов и «дырок»;
• В связи с тем, что в «p-n» переходе присутствует электрическое поле, то под его воздействием происходит разделение положительно и отрицательно заряженных частиц;
• Положительные частицы направляются в верхний слой;
• Отрицательные частицы — в нижний;
• Появляется разность потенциалов между слоями, т.е. образуется постоянное напряжение.

Устанавливаем инвертор

Мощность инвертора должна быть такой, чтобы он мог выдерживать пиковые уровни нагрузки в течение длительного времени. Входящее напряжение такого блока должно быть равно внутреннему напряжению всей солнечной электроподстанции.

Чтобы не ошибиться с выбором, обратите внимание на следующие моменты:

1. Частота и форма переменного тока. Чем ближе к параметру в 50 Гц, тем лучше.
2. Эффективность устройства должна составлять не менее 90 %. В идеале, чем больше, тем лучше.
3. Энергопотребление самого прибора. Это значение должно быть соизмеримо с общим количеством энергии, необходимой для функционирования системы. Показатель в 1 % считается идеальным.
4. Может ли инвертор справляться с кратковременными нагрузками, двукратно превышающими заявленную мощность.

Стоит отметить, что если вы подберете инвертор со встроенным контроллером, это будет оптимальным вариантом. 

Виды солнечных панелей

Что касается ячеек, то они бывают двух типов – монокристаллические и поликристаллические. Отличаются они по материалу изготовления, форме, эффективности преобразования энергии.

В монокристаллических ячейках при создании используются однородные по структуре кристаллы кремния.

У второго же типа ячеек применяются кристаллы кремния с разной структурой.

Структура кристаллов влияет на общую эффективность преобразования энергии.

У монокристаллических она выше, поэтому модуль с такими ячейками способен обеспечить выработку энергии по количеству одинаковую с поликристаллическим модулем, но при значительно меньших размерах самой панели. Но и стоимость монокристаллических панелей выше.

По внешнему виду эти модули различить легко. У монокристаллических панелей углы ячеек закруглены.

Автономные инверторы напряжения для солнечных батарей, устройство, принцип работы, как выбрать

Ячейки поликристаллического модуля имеет прямоугольную форму.

Недавно появились модули, ячейки которых выполнены из аморфного или микроморфного кремния.

Такие модули не имеют каркаса, и сделаны они в виде пленки, которая наклеивается на поверхность. Следует отметить, что такие модули являются самыми дешевыми из-за меньшего расхода кремния.

Расчет количества батарей

Чтобы рассчитать требуемую мощность солнечных панелей, следует узнать, какое количество энергии потребляется в доме или коттедже. К примеру, если потребление электроэнергии составляет 100 кВт в час ежемесячно с напряжением 220 В (нужную цифру покажет электрический счетчик), то необходимо обеспечить выработку солнечными панелями такого же количества энергии.

Дачный комплект батарей способен переработать энергию солнца лишь в течение светового дня. Приближенную к максимальному значению мощность она выдает только в безоблачную погоду, и когда солнечные лучи падают на нее под углом 90 градусов. Если угол увеличивается или уменьшается, показатель рабочей мощности снижается, и чем выше острота угла, тем меньше показатель мощности. В жарких условиях часть отдачи теряется из-за нагрева батарей. В пасмурные дни мощность установки сокращается в 15 раз, даже если на небе есть легкие облака, то мощность все равно упадет в 3 раза. Эти моменты нужно учесть заранее.

Важно! Для расчета рекомендуется брать рабочее время, в течение которого панели работают с наибольшей мощностью. Это 7 часов – с 9 до 16 часов

Летом батареи будут работоспособны с раннего утра до позднего вечера, однако эффективность после рассвета и перед закатом будет невысокая – всего 20% от полуденной мощности. Так что 80% электричества вырабатывается с 9 до 16 часов.

Расчет количества батарей для дачи или дома производится следующим образом:

• Учитывается, что солнечные модули летом функционируют только 7 часов с высокой мощностью.
• Рассчитываются затраты электрической энергии в день.
• Полученная цифра делится на 7. Результат – требуемая мощность электростанции.
• К этому значению добавляют 40%, с учетом потерь в аккумуляторе и инверторе.
• Прибавляется еще 20%, если применяется контроллер PWM, а если система работает с МРРТ, то этот пункт не нужен.

С учетом итогового значения мощности для питания дома, рассчитывают и выбирают число батарей.

Виды солнечных батарей

Из школьного курса физики нам знаком фотоэлектрический эффект. Он возникает в полупроводниках под действием света. На этом принципе работают все солнечные батареи.

Не будем углубляться в теорию процесса, а отметим лишь самые важные практические моменты:

• Существует три вида солнечных батарей: монокристаллические и поликристаллические и панели из аморфного кремния (гибкие).
• Все они вырабатывают постоянный ток (напряжением 12 или 24 В).
• Срок службы данных устройств превышает 20 лет.
• Мощная батарея не может эффективно работать без дополнительного оборудования (контроллера, аккумулятора, инвертора).

Теперь пройдем подробно по каждому пункту. Монокристаллическая панель по сравнению с поликристаллической выдает более высокую мощность с единицы поверхности. При этом цена у нее существенно выше.

Производительность поликристаллической ячейки на 15-20% меньше, но зато при облачной погоде она снижается незначительно. У монокристалла, напротив, при рассеянном освещении резко уменьшается выработка электричества. Солнечная батарея из аморфного кремния дешевле поликристаллической, но срок ее службы в 2-3 раза меньше. Исходя из перечисленных фактов, выгоднее покупать поликристаллические панели.

Как и когда стоит использовать солнечные батареи на даче?

Специфика применения солнечной электроэнергии зависит от множества факторов, среди которых можно выделить:

• мощность солнечных батарей — позволяет заряжать емкие аккумуляторы, расширяет возможности по применению;
• географическое расположение — в северных широтах применение солнечных панелей менее эффективно (разница по России до 40%);
• мощность инвертора — максимальная мощность подключаемых электроприборов 220 В;
• емкость аккумуляторов — увеличивает предел краткосрочной отдачи мощности системой, дает возможность копить энергию про запас ;
• погодные условия — облачная, пасмурная, дождливая погода способна снизить эффективность батарей на 90%;
• время года — зимой батареи не успевают наполнять аккумуляторы, летом наблюдается избыток мощности;
• время суток — ночью работоспособность полностью зависит от емкости аккумуляторов.

Большая емкость аккумуляторов в сочетании с мощностью инвертора позволяет периодически использовать мощные электроприборы, оставляя аккумуляторы на длительную подзарядку до следующего приезда. Наиболее популярно применение солнечных батарей для вечернего освещения, работы мобильной вычислительной техники и небольших холодильников.

В зимнее время такие дачи чаще всего покидают, или дополнительно устанавливают систему ветрогенерации.

Эффективность солнечных батарей зимой

Несмотря на то что зимой солнце поднимается ниже, поток света уменьшается незначительно, особенно после выпадения снега.

Основных причин, по которым солнечные элементы зимой менее эффективны три:

• Меняется угол падения лучей. Для того чтобы сохранять мощность, угол наклона батареи необходимо менять хотя бы раз в сезон, а лучше каждый месяц.
• Снег, особенно влажный, налипает на поверхность устройства. Его необходимо убирать сразу после выпадения.
• Зимой меньше продолжительность светлого времени суток, а также больше пасмурных дней. Изменить это невозможно, поэтому приходится рассчитывать мощность батареи по зимнему минимуму.

Разновидности солнечных батарей. На что обращать внимание, вычисляя рабочие параметры солнечной электростанции опыт пользователей .

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.

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.

Действующее законодательство

В России в конце 2019 года вышел закон, который ввел понятие «объект микрогенерации». Из определения следует, что это объект, присоединенный к сетям напряжением ниже 1000 вольт, имеющий возможность выдавать электроэнергию в общую сеть в объеме, не превышающем величину технологического присоединения. И максимум 15 кВт. А также использующий для выдачи электроэнергии в сеть собственную электросетевую инфраструктуру, а не общую.

Строго говоря, солнечные панели, установленные на крыше среднестатистического частного дома, могут быть объектом микрогенерации.

Также в марте 2020 года в развитие этого закона вышло постановление правительства РФ, уточняющее некоторые вопросы.

Что законодательство нам дает:

1. Появляется возможность продавать излишки выработанной электроэнергии в общую сеть по договору купли-продажи с энергосбытовой организацией.
2. Появляется возможность сальдировать в рамках одного месяца объемы потребления из сети и объемы выдачи в сеть.

Что касается продажи электроэнергии сбытовой организации: излишки можно продать по цене, не превышающей средневзвешенную цену электрической энергии на оптовом рынке — это порядка 0,8—1,3 Р за киловатт-час без НДС. Это ниже рассчитанной нами средней стоимости выработки электроэнергии солнечными станциями, то есть продажу электроэнергии в сеть вряд ли можно назвать выгодной.

А вот сальдирование предоставляет возможность использовать общую сеть как некий аккумулятор. Когда нам не нужна выработанная электроэнергия, она отдается в сеть, а когда нужна — забирается из сети в том же объеме бесплатно.

Это очень важный момент, так как все расчеты экономической эффективности солнечных панелей производятся исходя из условия, что каждый выработанный киловатт-час на протяжении всего жизненного цикла станции был потреблен и ни одного не ушло «в землю». Без сальдирования в условиях частного дома это было бы невозможно: нам приходится покидать дом, чтобы сходить в магазин, в гости, в кафе, съездить в отпуск, а солнце светит и светит. Сальдирование позволяет накопить весь объем выработанной солнечными панелями электроэнергии и использовать его в удобное для вас время в рамках одного месяца.

Оба механизма — купля-продажа и сальдирование — работают вместе. Итоги формируются по итогам расчетного месяца. Если ваше совокупное месячное потребление — 1000 кВт·ч, а станция выработала 800 кВт·ч, то разницу, 200 кВт·ч, вы приобретете по тарифу из сети. Если потребление было 800 кВт·ч, а станция выработала 1000 кВт·ч, то разницу у вас купит энергосбытовая компания по ценам оптового рынка.

Если у вас установлен двухтарифный или многотарифный счетчик, то объемы выработки и потребления определяются и сальдируются в рамках соответствующих зон суток — день/ночь, пик/полупик/ночь. То есть в таком случае дневную выработку станции нельзя сальдировать с ночным потреблением из сети — только с дневным.

Вот что необходимо сделать, чтобы все это заработало:

1. Выполнить технологическое присоединение солнечной станции к объектам сетевой организации. Можно сделать это вместе с присоединением дома к сети или отдельно, если дом уже присоединен. Как подавать заявку на технологическое присоединение, мы уже писали.
2. Заключить договор купли-продажи электрической энергии с энергосбытовой организацией — с той же, что вас обслуживает. Сделать это можно после или во время процедуры технологического присоединения, обратившись любым удобным способом.

Выбор панелей

Далее рассмотрим, на что следует обращать внимание при выборе солнечных панелей и остального оборудования, которое нужно, чтобы вся система функционировала. Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями

Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии

Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями. Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии.

Затем определяется, какую мощность обеспечивает одна панель за световой день.

Далее просто определяется, сколько панелей потребуется для выработки энергии, которая потребляется за сутки. Это в случае полного перехода на автономное энергообеспечение.

Исходя из этого уже и выбираются модули. Если площади для их установки не так уж и много, то лучше будет приобрести монокристаллические модули.

Они хоть и дороже, но площадь каждой панели меньше, чем поликристаллической, и срок службы ее больше.

Панели лучше приобретать известных производителей, на которые они дают длительный срок гарантии.

Освещение дачи своими руками – глаза боятся, а руки делают

Уровень инсоляции в России

В глобальном солнечном атласе, проекте Всемирного банка и Международной финансовой корпорации, различия между пустыней Сахара и российским Забайкальским краем в объемах потенциальной выработки солнечной электроэнергии не такие уж большие. На этой же странице атласа можно посчитать примерную выработку электроэнергии. Солнечная панель (PV) мощностью 1 кВт, установленная на крыше частного дома в Каире, выработает 1,713 МВт·ч в год, а точно такая же, но в Чите — 1,495 МВт·ч в год. Разница составляет всего 13%.

1,495 МВт·ч в год — потребление двух-трех лампочек при работе весь год по 16 часов в сутки, ночное время я исключаю. Это немного, но и мощность выбранной панели — 1 кВт — сравнима с мощностью электрического чайника.

По данным атласа, Забайкальский край — лидер по уровню инсоляции в РФ, а вот Краснодарский край находится только на 16-м месте. При этом среднегодовая температура воздуха в Чите, если проверить в Яндексе, составляет порядка +4…5 °C, а в Краснодаре — +12…13 °C. То есть высокая среднегодовая температура воздуха не повышает эффективность работы солнечных панелей.

Эта таблица носит ознакомительный характер: если брать данные по городам, а не по субъектам РФ, позиции в рейтинге могут измениться. Географические координаты конкретного города дадут гораздо более точную информацию.

В глобальном солнечном атласе нет данных по субъектам РФ, расположенным выше 60 градусов северной широты, но это не означает, что там априори нецелесообразно устанавливать солнечные станции. Например, с 2015 года за Северным полярным кругом, в поселке Батагай в Якутии, мощностью 1 МВт — она позволяет экономить драгоценное в тех краях дизельное топливо, используемое в генераторах. Но мы в рамках статьи будем рассматривать только субъекты, для которых есть данные по инсоляции и генерации энергии.

Виды аккумуляторов, используемых в батареях

Аккумуляторы – важный элемент системы круглосуточного электроснабжения дома солнечной энергией.

В таких устройствах используются следующие виды аккумуляторов:

• стартерные;
• гелевые;
• AGM батареи;
• заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы.

Аккумуляторы других типов, например, щелочные или литиевые дорогие и используются очень редко.

Все эти виды устройств должны работать при температуре от +15 до +30 градусов.

Стартерные аккумуляторы

Самый распространенный тип аккумуляторов. Они дешевы, но обладают большим током саморазряда. Поэтому через несколько пасмурных дней батареи разрядятся даже при отсутствии нагрузки.

Недостатком таких устройств является то, что при работе происходит газовыделение. Поэтому их необходимо устанавливать в нежилом, хорошо проветриваемом помещении.

Кроме того, срок службы таких аккумуляторов до 1,5 лет, особенно при многократных циклах заряд-разряд. Поэтому в долгосрочной перспективе эти устройства окажутся самыми дорогими.

Гелевые аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы –изделия, не требующие обслуживания. При работе отсутствует газовыделение, поэтому их можно устанавливать в жилой комнате и помещении без вентиляции.

Такие устройства обеспечивают большой выходной ток, имеют высокую емкость и низкий ток саморазряда.

Недостаток таких приборов в высокой цене и небольшом сроке службы.

AGM батареи

Эти батареи имеют небольшой срок службы, однако, у них есть много преимуществ:

• отсутствие газовыделения при работе;
• небольшими размерами;
• большим количеством (около 600) циклов заряда-разряда;
• быстрым (до 8 часов) зарядом;
• хорошей работой при неполном заряде.

Заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы

Такие устройства являются самыми надежными и имеют наибольший срок службы. Они обладают низким током саморазряда и высокой энергоемкостью.

Эти качества делают такие приборы наиболее популярными для установки в фотоэлементных системах.

Как выполнятся монтаж

Выбирают место, где будут фиксироваться панели. Оценивают факторы:

• тень: следует найти наиболее ярко освещаемый на протяжении всего дня участок;
• ориентация по сторонам света: если объект расположен на севере, модуль располагают лицевой панелью к югу и, наоборот;
• угол наклона: он должен соответствовать широте, в которой находится объект (в зависимости от положения относительно экватора осуществляется коррекция 12°).

Монтаж солнечных панелей

Крепить панели можно на крыше дома или при помощи специальных ферм. В первом случае достаточно зафиксировать профили. К ним уже крепят модули при помощи болтового соединения. Когда же солнечные батареи монтируются на специальных конструкциях (фермах), этапы работ будут отличаться:

1. Выполняется сборка профилей, уголков.
2. Подготавливают болты нужного размера, инструмент.
3. Фиксируют панели так, чтобы не было люфта между ними и опорной конструкцией.

Подключение электроники предполагает необходимость присоединения батареи посредством проводов. Соединяют контроллер, инвертор согласно схеме. На последнем этапе вся конструкция подключается к потребителю (обслуживаемому объекту).

Правила установки

Максимальная мощность панели достигается в положении, при котором солнечные лучи падают перпендикулярно. Это необходимо учитывать при установке

Важно также учесть, в какое время суток минимальная облачность. Если угол наклона крыши и ее положение не соответствуют требованиям, то оно исправляется регулировкой основания

Между батареей и крышей должен быть воздушный зазор 15–20 сантиметров. Это необходимо для протекания дождя и предохранения от перегрева.

Фотоэлементы плохо работают в тени, поэтому следует избегать располагать их в тени от зданий и деревьев.

Электростанции из солнечных фотоэлементов – это перспективный экологически чистый источник энергии. Их широкое применение позволит решить проблемы с нехваткой энергии, загрязнением окружающей среды и парниковым эффектом.

Предыдущая
Альтернативные источникиКак правильно осуществить установку солнечных батарей

Спасибо, помогло!Не помогло

Пример расчета

Исходные данные (произвольно):

• Телевизор мощностью Pа = 100 Вт работает t = 5 часов в сутки и 7 дней в неделю.
• Осветительные приборы общей мощностью Pа = 1000 Вт, t = 6 часов в сутки и 7 дней в неделю.
• Освещенность солнечной панели: T — 5,5 час в сутки (широта Москвы, лето).
• КПД инвертора — 0,9.
• Характеристика одной аккумуляторной батареи: Са — 225 А/ч, Uа — 12 В.
• Уровень разрядки АКБ — 0,7.

При суммарной мощности приборов 1100 Вт среднесуточный расход энергии составит Wн = 45,500 кВтч в неделю или Wс= 6,500 кВтч в сутки. Для точного расчета требуется учитывать вероятность одновременного использования приборов, пиковые и реактивные нагрузки или распределение нагрузки в течение суток.

По суммарной мощности потребителей 1,1 кВт выбираем инвертор мощностью 2 кВт (с перспективой роста и компенсации неучтенных нагрузок). Входное напряжение инвертора Uинв- 24 В.

Полная суточная токовая нагрузка на инвертор в А*ч с учетом КПД инвертора: Wc/КПД*Uинв = 6500/0,9*24 = 297,91 А*ч.

Эта величина важна для определения количества АКБ, тока подзарядки и, в конечном счете, надежности системы.

В нашем случае:

• Токовая нагрузка увеличивается в два раза для обеспечения двухдневного энергоснабжения.
• Учитываем допустимую глубину разрядки батареи 0,7.
• Получаем суммарную токовую нагрузку — 297,91*2*0,7 = 851,19 А*ч.

С учетом характеристики одной аккумуляторной батареи Са = 225 А*ч получаем число блоков батарей на напряжение 24 В (напряжение инвертора) 851,19/225 = 3,78. Округляем до 4-х. Для того чтобы получить Uа (12 В) на одну батарею соединяем в одном блоке две батареи последовательно. Итого получается 4 параллельно соединенных блока, состоящих из двух батарей каждый. Всего 8 аккумуляторов.

В дополнение к нагрузке потребителя необходимо добавить нагрузку, учитывающую подзарядку батарей. Она составляет 10% суммарной мощности аккумуляторного модуля (8*225*12) = 21600 Втч*10% = 216 Втч. Суммарная среднесуточное потребление будет составлять — 6500+216 = 6716 Втч.

Для обеспечения системы энергией солнечная батарея должна за время освещенности (T =5,5 часов) выработать среднесуточную потребность в электроэнергии (6716 Втч). Следовательно, блок из солнечных модулей (с выходным напряжением 24 В и мощностью 200 Вт каждый) должен состоять из 6 модулей (6716/5,5*200 = 6,10).

Разновидности солнечных батарей

Существует несколько разновидностей фотоэлементов для солнечных батарей, которые отличаются между собой строением кристаллов кремния.

Выделяют три вида фотоэлементов:

• поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Первый вид панелей является более дешевым, но менее эффективным, поскольку, если кремний нанесен поликристаллическим способом, то электроны не могут двигаться прямолинейно.

Монокристаллические фотоэлементы отличаются максимальным КПД, который достигает 25 %. Стоимость таких батарей выше, но для получения 1 киловатта нужна существенно меньшая площадь фотоэлементов, чем при использовании поликристаллических панелей.

Из аморфного кремния изготавливают гибкие фотоэлементы, но их КПД самый низкий и составляет 4-6 %.

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.