Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

Основные виды и классификация солнечных батарей

Все солнечные батареи, известные в настоящее время, можно классифицировать следующим образом:

  • Устройства малой мощности, предназначенные для питания и зарядки небольших приборов – смартфонов, планшетов и т.д. Их можно применять вне стационарных сетей.
  • Универсальные батареи. Обеспечивают питание электронных устройств при отсутствии стационарной сети.
  • Солнечная батарея (панель). Состоят из набора фотоэлементов, закрепленных на подложке. Получили наиболее широкое распространение и в свою очередь разделяются на отдельные категории.

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома? Классификация и типы солнечных батарей (модулей):

  • Фотоэлектрические преобразователи. Конструктивно являются полупроводниковыми устройствами для преобразования солнечной энергии напрямую в электрическую. Несколько элементов, соединенных между собой, становятся солнечной батареей, которая выглядит как панель. Принцип действия заключается в фотоэлектрическом эффекте, когда в неоднородных полупроводниковых структурах под действием солнечного света появляется электрический ток. Электрофизические характеристики полупроводников могут отличаться, что влияет и на эффективность самого преобразователя.
  • Гелиоэлектростанции. Представляют собой солнечные установки, работающие от концентрированной энергии солнца, приводящей в движение паровые, газотурбинные и другие агрегаты. Принцип работы основан на использовании обычных линз или вогнутых зеркал, собирающих и концентрирующих солнечные лучи. В фокусе размещается нагревательный элемент, температура которого постепенно увеличивается. Зеркала считаются более эффективными, поскольку дают возможность получить более мощное излучение.
  • Солнечные коллекторы. Относятся к низкотемпературным нагревательным установкам, обеспечивающим горячее водоснабжение в автономном режиме. Широко применяются и в других сферах. Мощность каждого устройства полностью зависит от его полезной площади. Они способны нагревать жидкости до температур в диапазоне 100-200С.

Дополнительная классификация

Существует еще целый ряд признаков, позволяющих классифицировать солнечные батареи. Среди них большое значение имеет расположение атомов кремния в кристаллическом элементе.

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

В связи с этим, можно выделить следующие типы солнечных батарей:

  • Монокристаллические. Для их изготовления применяется кремний высокой чистоты, получаемый промышленным способом. КПД таких батарей составляет 14-17%.
  • Поликристаллические. Этот вид солнечных батарей изготавливается из кремниевого расплава, медленно охлаждаемого до нужного состояния. Данный способ значительно дешевле, а полученный кремний приобретает ярко синий цвет. КПД таких элементов ниже, в пределах 10-12%.
  • Панели на основе аморфного кремния. Они относятся к категории тонкопленочных, поскольку кремний наносится на основу как очень тонкая пленка и покрывается защитным материалом. Данный метод изготовления считается наиболее дешевым и простым, но эффективность таких изделий ниже, чем в любом кристаллическом варианте. Компоненты панелей постепенно теряют свои качества. КПД находится на уровне 5-6%.

Основные виды солнечных панелей следует рассмотреть более подробно. Зная их параметры и технические характеристики, гораздо легче сделать правильный выбор.

Принцип работы солнечных батарей

Солнечные батареи считаются очень эффективным и экологически чистым источником электроэнергии. В последние десятилетия данная технология набирает популярность по всему миру, мотивируя многих людей переходить на дешевую возобновляемую энергию. Задача этого устройства заключается в преобразовании энергии световых лучей в электрический ток, который может использоваться для питания разнообразных бытовых и промышленных устройств.

Правительства многих стран выделяют колоссальные суммы бюджетных средств, спонсируя проекты, которые направлены на разработку солнечных электростанций. Некоторые города полностью используют электроэнергию, полученную от солнца. В России эти устройства часто используются для обеспечения электроэнергией загородных и частных домов в качестве отличной альтернативы услугам централизованного энергоснабжения. Стоит отметить, что принцип работы солнечных батарей для дома достаточно сложный. Далее рассмотрим подробнее, как работают солнечные батареи для дома подробно.

Как было сказано раньше, принцип работы заключается в эффекте полупроводников. Кремний является одним из самых эффективных полупроводников, из известных человечеству на данный момент.

При нагревании фотоэлемента (верхней кремниевой пластины блока преобразователя) электроны из атомов кремния высвобождаются, после чего их захватывают атомы нижней пластины. Согласно законам физики, электроны стремятся вернуться в свое первоначальное положение. Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину.

Технические характеристики

Устройство солнечной батареи довольно простое, и состоит из нескольких компонентов:

  • Непосредственно фотоэлементы / солнечная панель;
  • Инвертор, преобразовывающий постоянный ток в переменный;
  • Контроллер уровня заряда аккумулятора.

Аккумуляторы для солнечных батарей купить следует с учетом необходимых функций. Они накапливают и отдают электроэнергию. Запасание и расход происходит в течение всего дня, а ночью накопленный заряд только расходуется. Таким образом, происходит постоянное и непрерывное снабжение энергией.

Чрезмерная зарядка и разрядка батареи укорачивает ее эксплуатационный срок. Контроллер заряда солнечной батареи автоматически приостанавливают накопление энергии в аккумуляторе, когда он достиг максимальных параметров, и отключают нагрузку устройства при сильной разрядке.

(Tesla Powerwall – аккумулятор для солнечных панелей на 7 КВт – и домашняя зарядка для электромобилей)

Сетевой инвертор для солнечных батарей является самым важным элементом конструкции. Он преобразовывает полученную от солнечных лучей энергию в переменный ток различной мощности. Являясь синхронным преобразователем, он совмещает выходное напряжение электрического тока по частоте и фазе со стационарной сетью.

Фотоэлементы могут соединяться как последовательно, так и параллельно. Последний вариант увеличивает параметры мощности, напряжения и тока и позволяет устройству работать, даже если один элемент потеряет функциональность. Комбинированные модели изготовлены с использованием обеих схем. Эксплуатационный срок пластин около 25 лет.

Область применения солнечных панелей

Стационарные панели

Солнечные панели могут использоваться как в стационарных условиях, так и быть переносными.

Фиксированные модули применяются в следующих областях:

  • на солнечных электростанциях;
  • в автономных, резервных или гибридных электростанциях для дома или дачи;
  • для обогрева помещений и нагрева воды (солнечный коллектор);
  • в автономных системах освещения улиц;
  • для питания рекламных щитов;
  • в системах навигации и сигнализации;
  • в насосных станциях и др.

Рассматривая стационарные солнечные электростанции, остановимся подробнее на тех, которые используются для электроснабжения дома. Чтобы обеспечить жилище электричеством с помощью энергии Солнца, понадобятся следующие комплектующие:

  • солнечные модули;
  • аккумулятор (для накопления неизрасходованной энергии);
  • контроллер напряжения (увеличивает срок службы аккумулятора, но не обязателен для установки);
  • инвертор (преобразует постоянный ток аккумулятора в необходимый переменный ток для электроприборов).

Домашние солнечные электростанции по отношению к централизованному электроснабжению могут быть:

автономные.

Автономные, т.е. независимые от других источников питания, солнечные электростанции используются там, где невозможно по определенным причинам (значительная удаленность от населенных пунктов) подключение к общей электросети. Их использование целесообразно в южных районах, где длиннее световой день и большое количество ясных дней. В любом случае ее желательно продублировать генератором на горючем топливе. Основные преимущества автономной станции – это ее экологичность, бесшумность, минимальное техническое обслуживание в течение эксплуатации. Минус – ночью или в пасмурные дни электроэнергия вырабатываться не будет. Кроме того для их работы необходимы выше названные комплектующие, которые делают автономную систему довольно дорогой.

резервные.

Резервные, или сетевые, электростанции устанавливаются там, где есть подключение к центральной электрической сети. Она используется, как дополнительный источник электроэнергии. Резервная солнечная электростанция начинает свою работу в случае перерыва подачи электроэнергии от сети. Преимущества – бесшумность, надежность, возможность монтажа на крышу или фасад здания. Также плюсом является отсутствие аккумулятора, контроллера и инвертора, что значительно удешевляет систему.

гибридные.

По сути, представляет собой автономную станцию, подключенную к электрической сети. Энергия, полученная от Солнца, используется в первую очередь, при ее нехватке подача электроэнергии идет уже от централизованного электроснабжения. Позволяет значительно экономить на платежах за потребленную электроэнергию.

Мобильные модули

Мобильные устройства по преобразованию энергии Солнца в электрический ток могут применяться:

  • для зарядки мобильных телефонов и других мобильных устройств;
  • для питания радиоприемников во время походов, рыбалки;
  • для питания систем навигации во время экспедиций;
  • для освещения в темное время суток во время походов.

Портативные батареи стали незаменимым аксессуаром у любителей загородных поездок и туристов, путешествующих по диким местам, в которых отсутствует электричество. Так как современная жизнь даже на необитаемом острове или в горах невозможна без различных гаджетов, их подзарядка производится от зарядных устройств, преобразующих солнечную энергию. Портативные солнечные батареи чаще всего выпускаются на основе монокристаллического кремния. Они различаются размерами, формой, мощностью. Компактные батареи с небольшой мощностью могут поместиться в кармане, а большие и мощные  могут быть установлены на крыше автомобиля. Кроме того они снабжены всевозможными переходниками для подключения различной техники.

Тонкопленочные технологии для солнечных панелей

Изобретение технологии с использованием тонкой пленки дало возможность постепенно вытеснить кристаллические солнечные панели, приближаясь к ним по своим техническим характеристикам. Основные преимущества таких изделий заключаются в их невысокой себестоимости, которая становится определяющим фактором в конкурентной борьбе. Модули нового типа отличаются гибкостью, легкостью и эластичностью, что дает возможность устанавливать их практически на любые поверхности.

Основными компонентами пленочных систем являются алюминий, аморфный кремний, теллурид кадмия и другие виды полупроводников, из которых состоит вся конструкция. Все элементы закрепляются на полимерной пленке и составляют единое целое. Количество вырабатываемой электроэнергии напрямую зависит от площади изделия.

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

В самом начале в тонкопленочных элементах применялся аморфный кремний, наносимый на подложку. Такая конструкция, где используются эти компоненты служила совсем недолго, а КПД составлял всего лишь 4-5%. С улучшением технологии эти показатели возросли, в том числе и КПД, который достиг 8%. Тонкопленочные солнечные батареи третьего поколения увеличили этот показатель до 12% и стали вполне конкурентоспособными по отношению к кремниевым панелям. Таких показателей удалось достичь за счет селенида меди-индия и теллурида кадмия, нашедших свое применение еще в первых портативных зарядных устройствах.

Теллурид кадмия считается более перспективным для дальнейшего использования в солнечных батареях с тонкой пленкой. Некоторое время шли споры о его токсичности, но исследования показали, что вредные выбросы минимальны и не представляют опасности для окружающих. При этом, его КПД достиг 11%, а цена за 1 Вт на 30% ниже, по сравнению с кремниевыми аналогами.

Селенид меди-индия считается еще более эффективным. В настоящее время индий в большинстве случаев заменяется галлием, поскольку он практически весь используется в других производствах. Однако, даже в этом случае пленочные солнечные батареи нового поколения выдают КПД, равный 20%.

Виды кремниевых солнечных батарей

Поликристаллические

Главным элементом таких панелей являются полупроводниковые элементы поликристаллической структуры. Они гораздо дешевле монокристаллических, так как по сути изготавливаются из обрезков, оставшихся от монокристаллических элементов. В процессе изготовления кремниевый сплав просто охлаждается без последующей обработки.

КПД поликристаллических солнечных батарей составляет в среднем 12 — 18%, в то время, как у монокристаллических КПД достигает 22%. Однако учитывая меньшую цену, можно приобрести чуть больше панелей и получить тот же «выхлоп» за те же деньги, что и у монокристаллов. Такое возможно только в случае, когда есть много места на крыше. Также поликристаллы отличаются от монокристаллов неоднородностью цветовой гаммы.

Сколько стоят поликристаллические солнечные батареи? В среднем 3500 рублей за 100 Вт (многое зависит от производителя). Одной из самых недорогих поликристаллических батарей является Восток Pro ФСМ 150 П мощностью 150 Вт.

Монокристаллические

Для монокристаллических солнечных панелей специально выращивается монокристалл по методу Чохральского. Затем из нескольких кремниевых ячеек собирается целая панель определенной мощности. Чаще всего панель состоит из 36 или 72 модулей. Эффективность работы монокристаллических панелей гораздо выше, чем у поликристаллических, и составляет порядка 18 – 22%. 

Благодаря такой особенности при одинаковых размерах монокристаллические преобразуют больше солнечной энергии, чем поликристаллические. Какие лучше солнечные батареи: поликристаллические или монокристаллические? Все упирается в бюджет. Если есть возможность потратить чуть больше, тогда стоит купить монокристаллы, у которых окупаемость быстрее. Также монокристаллические батареи будут предпочтительнее, если площадь крыши относительно невелика. Средний срок «жизни» составляет 25 лет.

Если же хотите сэкономить и солнечная батарея вам нужна только, чтобы запитать холодильник или насосную станцию на даче, тогда можно взять поликристаллическую модель.

Аморфные

Аморфные батареи состоят из кремниеводорода (SiH4), который получают путем действия электрического тока на кремний. В результате этого кремний испаряется, а затем тонким слоем оседает на подложку.

КПД у аморфных панелей примерно такой же, как у поликристаллических. Однако у аморфных моделей есть некоторые преимущества. Например, они могут вырабатывать электроэнергию даже в пасмурную погоду, дождь, когда в воздухе высокая концентрация пыли или во время заката/рассвета.

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.

Лучшие солнечные батареи для туристов

SW-H05

Это самая бюджетная из нашей подборки солнечная батарея, позволяющая заряжать телефоны, планшеты, электронные книги и другую технику. Однако стоит учесть, что ток заряда здесь всего 1 А, поэтому заряжаться будет устройство долго.

Эта солнечная панель представляет собой пластину с четырьмя кольцами на углах, с помощью которых можно закрепить ее на дереве или рюкзаке. Подходит для зарядки мобильных устройств на рыбалке, охоте или в автомобиле.

Goal Zero Nomad 7 Plus

Компактная туристическая панель оснащена монокристаллическим модулем мощностью 7 Вт. Она «одета» в герметичный корпус, который не боится дождя, снега и даже падения в реку. Устройство оснащено двумя USB разъемами: стандартным и для фирменного зарядного устройства Guide 10 Plus.

У солнечной батареи есть сетчатый карман, в который можно складывать заряжаемые устройства. Также конструкция оснащена петлями, которые крепятся на рюкзак, батарея может заряжаться прямо на рюкзаке. Здесь есть индикатор интенсивности заряда. Она показывает, насколько хорошо солнечные лучи попадают на панель.

ФСМ 14-МТ

Солнечная батарея состоит из 4 монокристаллических модулей общей мощностью 14 Вт. Максимальный ток заряда составляет 2,5 А. Она складывается в обычную сумку, которую можно положить в багажник автомобиля, велосипеда или положить в рюкзак.

КПД данного устройства составляет 18 % при условии попадания прямых солнечных лучей. Весит прибор всего 850 гр.

Topray Solar TPS-102-15

Это недорогая автомобильная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Если в дороге аккумулятор внезапно разрядился (хотя такого лучше не допускать),  данная солнечная панель позволит его зарядить. Общая мощность батареи составляет 15 Вт.

В комплекте с устройством сразу идут зажимы-крокодилы для аккумулятора и переходник под прикуриватель. Помимо автомобильного аккумулятора также можно заряжать электронные устройства.

Bio Lite Solar Panel 10+

Эта солнечная батарея представляет собой совокупность солнечного модуля и Power Bank емкостью 3000 мА*ч. С помощью нее можно зарядить различные гаджеты, причем заряжает она довольно быстро. Здесь два разъема: USB и microUSB.

Металлическая скоба, которой оборудована конструкция панели, позволяет выставить батарею на подставку. Правда стоит учесть, что панель монокристаллическая, а не аморфная, поэтому в пасмурную погоду она заряжаться не будет.

Советы электрика:

  • Как найти фазу и ноль: простые и действенные способы
  • Удлинители и тройники: как найти и починить неисправность?

Характеристики и примеры моделей солнечных панелей

Технические характеристики солнечных панелей производители указывают в паспорте к оборудованию. Основными параметрами гелиопанелей являются:

  • мощность и генерируемое напряжение;
  • энергетическая эффективность (КПД);
  • габариты;
  • температурный коэффициент (показывает зависимость мощности, тока и напряжения на выходе от значения температуры).

Пример характеристик

Среди моделей гелиопанелей, отмеченных потребителями, значатся следующие:

  1. Поликристаллическая AS–6P30 280W (производитель Amerisolar). Ее габариты 1640х992 мм, мощность 280 Вт, КПД 17, 4 %, цена примерно 7000 руб. (бюджетный вариант), гарантийное обслуживание – 2 года.
  2. RS 280 POLY (производства Runda). Мощность 280 Вт, но цена около 6000 руб.
  3. LP72–375M PERC (от компании LEAPTON SOLAR). При параметрах 1960х992 мм выдает 375 Вт. КПД составляет 19, 1 %. Цена находится в области 10000 руб.
  4. NeOn 340 W (от LG) – это панель уменьшенного размера 1686х1016 мм. КПД модели 19,8 %. Ее мощность 340 Вт. Но цена составляет около 16000 руб.
  5. SunForte PM096B00 333W (выпускается тайваньской BenQ) – монокристаллическая панель. Выдает 333 Вт при КПД 20,4 % и габаритах 1559х1046 мм. Стоимость модуля примерно 35000 руб.
  6. Для покрытия потребностей дома в электроэнергии (5 кВт) подойдет, например, готовая электростанция от «Хевел» С3.

Цены на солнечные батареи и готовые комплекты (с аккумулятором, инвертором, контроллером и прочими комплектующими) варьируются в широком диапазоне. Стоимость комплектов лежит в примерном диапазоне 30000÷2000000 рублей. Если отдельно, то батареи обойдутся приблизительно от 5000 до 30000 руб.

Цена панелей составляет примерно третью часть от стоимости электростанции вместе с монтажом. Срок окупаемости также колеблется: в среднем составляет от 4 до 10 лет.

Конструкция тонкопленочных панелей

Характерной особенностью таких конструкций является их высокая производительность даже при воздействии рассеянного света. В течение года суммарная мощность этих устройств на 15% превышает кремниевые аналоги. В этом заключаются их явные преимущества.

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

На определенном этапе, в зависимости от площади, тонкопленочные солнечные батареи начинают преобладать над другими типами модулей. При пасмурной погоде они будут работать значительно эффективнее, так же как и при высокой температуре в жаркую погоду, как и планировал изобретатель. Благодаря физическим свойствам эти изделия часто применяются в декоративной отделке фасадов зданий и в других дизайнерских решениях. Специалисты прогнозируют, что это солнечные батареи будущего.

Важным конструктивным решением является нанесение тонкой пленки на цилиндрические поверхности. В качестве такого цилиндра используется стеклянная трубка, которая после нанесения фотоэлемента помещается внутрь другой трубки. Вторая трубка имеет больший диаметр и к ней подведены электрические контакты.

Благодаря цилиндрическому исполнению, пленочные солнечные батареи поглощают большее количество света, а 40 деталей свободно размещаются на площади 2 м2. Они устойчивы к сильным порывам ветра и могут свободно устанавливаться на крышах.

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

В настоящее время плёночные конструкции оснащаются различными типами каскадных элементов, обладающих многослойной структурой. Вместо одного, в них имеется несколько р-п переходов, что в значительной степени увеличивает эффективность таких модулей. В результате, электрическая энергия, генерируемая панелями, снижает свою себестоимость в два раза относительно кремниевых элементов. На всей площади плёнки с тремя переходами КПД составляет 31%, а при пяти переходах это значение может достичь 43%.

Благодаря постоянному развитию технологий, тонкопленочные солнечные батареи в ближайшее время станут доступными для большинства населения. Они будут не только дешевыми, но и эффективными.

Производство солнечных батарей

Солнечные батареи для дома

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

КПД солнечных батарей

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

Монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи

Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

Принцип работы солнечной батареи

Солнечные батареи: альтернативная энергия

Популярные производители

Чтобы система работала долго, а показатели из технической документации не отличались от реальных, стоит выбирать изделия проверенных изготовителей. Не стоит экономить на качестве, при покупке солнечных батарей это недопустимо. Лучшие варианты на сегодня такие:

  1. LG Energy. Занимается разработкой панелей около 30 лет и производит их в промышленных масштабах 11 лет. Завод расположен в Южной Корее, батареи имеют гарантию в 25 лет и относятся к среднему и высокому ценовым сегментам. Продукция премиум-класса популярна в странах Северной Америки и Европы.
  2. SunPower. Американская компания, выпускающая солнечные батареи с длительным сроком службы. За 25 лет емкость панелей уменьшается всего на 8%. Изделия дорогие, но считаются одними из самых долговечных на рынке.
  3. REC Group. Норвежская фирма с производством в Сингапуре производит надежные панели, дает гарантию на 20 лет, причем емкость падает медленно, поэтому срок службы намного больше гарантийного. Есть варианты из средней и дорогой категорий.
  4. Panasonic. Еще один известный бренд. Солнечные батареи этого производителя имеют гарантию 25 лет, качество высокое и срок службы длительный. Изделия хорошо подходят для использования в средних широтах и имеют эффективность 18-20%.
  5. Jinko Solar. Китайская компания, которая продает продукцию во всем мире и считается одной из лучших в недорогом ценовом сегменте. Продукция имеет гарантию 25-30 лет, изделия качественные, несмотря на малую цену. Есть варианты как бюджетного, так и среднего класса.
  6. Trina Solar. Еще один китайский бренд, который предлагает дешевые панели с неплохими рабочими показателями, но гарантия тут намного меньше – 10 лет, за этот период емкость падает примерно на 10%. Многие специалисты считают этот вариант оптимальным по соотношению цены и качества.
  7. Longi Solar. Компания из Китая, которая недавно вышла на мировой рынок, но внутри страны продает недорогие солнечные батареи уже давно. При производстве используются монокристаллы, что обеспечивает хорошую работу даже при низких температурах и плохой освещенности. Эффективность составляет от 18 до 20%.

SunPower – одни из самых долговечных батарей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector