Солнечные батареи для частного дома

Солнце – это источник энергии для всего живого на Земле. Учёные доказали, что если бы человек использовал хотя бы 1 процент энергии солнечных лучей, которые попадают на Землю за год, её бы хватило на годы вперёд для всех потребностей человечества.

Если в нашей стране солнечная энергетика – это энергетика будущего, то во многих европейских странах и странах северной Америки, её уже давно научились качественно «добывать» и использовать в своих целях. Помимо солнечной, существует так же и ветровая энергия или энергия воды. Но остальные два вида, дают значительно меньше желаемого результата, хотя так же активно используются на сегодняшний день.

Структура конструкции солнечных батарей

Солнечные батареи работают по следующему принципу: солнечные лучи, попадая на поверхность батареи под углом 50-90 градусов, при помощи фотоэлектрических преобразователей перерабатываются в электроэнергию, откуда потом, электричество может поступать как в дом или в общую городскую сеть, так и накапливаться при помощи специальных аккумуляторов.

Основным составляющим элементом солнечной батареи является кремниевый минерал, который наносят на специальное покрытие, что вместе зовётся фотоэлектрическим преобразователем.

Кремний является одним из самых распространённых элементов на Земле, тем не менее подобного рода конструкция стоит не дёшево. Этот элемент является полупроводником.

Существуют и другие полупроводники, помимо кремния, которые так же используют в конструкциях солнечных батарей, но они относятся уже к редкоземельным элементам и стоят на порядки дороже. Их КПД составляет до 40 %.

В зависимости от способа нанесения кремния на поверхность батареи разделяют на три большие группы. Они отличаются, в первую очередь, технологиями нанесения, а так же качеством материала, из которого они изготовлены. Все вместе, эти показатели влияют на качество работы батареи: коэффициент полезного действия «КПД», срок службы и тому подобное. Ниже, приведены характеристики трёх самых распространённых групп солнечных батарей.

Тонкоплёночные или аморфные. Являются самыми недорогими, но в то же время и самыми низкопродуктивными. Их изготовляют по принципу нанесения тонкой плёнки кремния на основную панель, которая сверху покрывается защитным слоем. Средний КПД для таких батарей около 7-10%, что можно считать нормальным, учитывая цену. Покрыв такими батареями значительную площадь, можно добиться желаемого эффекта. Помимо этого, они быстрее изнашиваются, чем остальные именно из-за технологий нанесения полупроводника. Но, в таких моделях есть и свои плюсы. Тонкоплёночные солнечные батареи способны поглощать и перерабатывать солнечную энергию даже при рассеянном свете. Это означает, что даже в пасмурную погоду Вы сможете получить немного электричества. Имеют коричневую или чёрную окраску.

Поликристаллические. Их получают путём нагревания расплава кремния, нанесения его на основную панель и медленного охлаждения. Такие батареи прослужат Вам значительно дольше, их КПД также в разы выше «17-20%», соответственно и стоимость таких солнечных батарей будет выше. Хотя, в отличии от предыдущего вида, этот малоэффективен при рассеянном свете. Имеют синюю неоднородную окраску.

Монокристаллические. Являются самыми дорогими из всех кремниевых солнечных батарей. И это вполне оправдано как материалом, так и технологией нанесения. Их производят за счёт разделения минерала кремния на тонкие пластины, без переплавки и измельчения. В самородном варианте кристаллы кремния не встречаются, его добывают из кварца или песка.

Поэтому, чтобы получить пластины кристалла, сначала нужно пройти этап выращивания кристаллов в лабораторных условиях. За счёт этого, цена на монокристаллические батареи в разы возрастает. КПД таких батарей один из самых высоких и составляет 20-25 процентов. Имеют ярко-синюю однородную окраску.

Солнечные батареи в использовании

Помимо технологий создания и качество основного материала, на продуктивность всей конструкции влияет так же и способы размещения батарей. Наиболее благоприятным для солнечных батарей является такое положение, когда угол падения прямых солнечных лучей приближается к 90 градусов. Конечно же такого угла добиться непросто, особенно учитывая то, что солнце изменяет своё положение в течение дня. Зато, можно подобрать такое положение и угол, при котором средний угол падения солнечных лучей за день будет максимальным.

Существуют конструкции с автоматизированным «иногда требуется вмешательство человека» или автоматическим «вмешательство человека не требует совсем» управлением, которое позволяет менять положение батареи в течение дня и в зависимости от времени года. Но, такие системы управления не каждому будут по карману. Зато, в частном доме, можно установить батареи таким образом, чтобы иметь возможность переставлять их или немного менять угол наклона вручную.

Это будет и не дорого, и удобно

Из-за созвучности слов, широко распространённым является мнение, что солнечные батареи для частного дома используются только для отопления дома. Это вовсе не так. Солнечные батареи всего лишь помогают перерабатывать солнечную энергию в электрическую, которую потом можно использовать для абсолютно любых целей: зарядки ноутбука, просмотра телевизора, для электроплиты, микроволновки и тому подобное. В том числе, и для электрического отопления дома.

За всем этим следует вполне логичный вопрос: а сможет ли солнечная батарея обеспечить все потребности обеспечения жилого дома? Ответ – да, стоит только правильно рассчитать нужно количество электроэнергии в месяц, после чего рассчитать нужное количество солнечных батарей.

Что касается отопления, то в случае водяного отопления в среднем, требуется около 200-300 Вт в час. Для этого будет вполне достаточно двух солнечных батарей средней работоспособности.

Для поддержания работоспособности круглые сутки, иногда в комплект входят и аккумуляторы для накапливания энергии. Поэтому, можете не волноваться, что ночью или в пасмурную погоду Вы останетесь без электричества. Минус только в том, что такие аккумуляторы не способны накапливать слишком много энергии, и их мощности хватит максимум на два-три дня при умеренном использовании. К тому же, время жизни аккумуляторов значительно меньше, чем самой батареи, за счёт чего, в будущем Вам придётся их менять. Поэтому, ещё одним способом избавиться от излишней энергии является скидывание её в общую городскую сеть, за счёт чего Вы будете получать дополнительный доход. Можно так же оплачивать электроэнергию этими деньгами во время пасмурных дней или ночью. Во многих странах уже давно практикуют подобные системы оплаты, это называется «Зелёный тариф». Вы будете либо получать прибыль, либо уходить в ноль. За счёт этого, солнечные батареи быстро окупаются.

Солнечные батареи своими руками – это процесс довольно условный, поскольку своими руками Вы сможете максимум соорудить каркас для их удерживания на крыше. Фотопреобразователи своими руками не сделать, их придётся покупать уже готовыми. Но, всё же сами по себе они стоят гораздо дешевле, чем солнечная батарея полностью готовая к использованию. На этом можно хорошенько сэкономить.

Сколько нужно приобрести солнечных панелей для частного дома

Расчет солнечных батарей для частного дома можно произвести достаточно просто. Количество солнечных батарей для поддержания жизнеспособности жилого дома можно осуществить из средней потребляемой электроэнергии за год, а так же исходя из уровня солнечной инсоляции в Вашем регионе. Инсоляция – это количество солнечной радиации в киловаттах, которое попадает на 1 метр квадратный участка земли за один час. Этот показатель напрямую зависит от географической широты и времени года.

Для России, территориями с наиболее высоким показателем инсоляции является южная и юго-восточная части. Средние показатели на востоке, а низкие – на севере и западе.

Если Вы планируете энергообеспечение на весь год, и зимой и осенью, то рассчитывать количество батарей следует из статистики самых неблагоприятных месяцев как минимум за последние 10 лет. К неблагоприятным месяцам относятся те, в которых количество солнечных дней наименьшее или же тогда, когда средний показатель инсоляции наименьший за весь год.

При таких расчётах, вы гарантировано будете обеспечивать себя 100% самостоятельно весь год, но переизбыток энергии будет огромным в летние месяцы. Если в Вашем городе нет «Зелёного тарифа», о котором упоминалось раньше, то такое количество солнечных батарей будет не рациональным в плане цены/полученной энергии. К тому же, количеств энергии, накопленной в аккумуляторе будет стоит дешевле, чем сам аккумулятор, что тоже не есть хорошо. В таком случае, наиболее рационально будет всё же время от времени использовать городскую электросеть.

Пример расчёта количества солнечных батарей на основе средней потребляемой электроэнергии в час приведён ниже:

Предположим, что потребность в электроэнергии составляет 20 киловатт в час «это можно определить экспериментальным путём», а средний уровень инсоляции в месяц – 3 киловатта в час. Мощность солнечных батарей – 0.3 киловатта в час. Следовательно, вам понадобится: 20/3/0.3 = 23 «округляем в большую сторону» штуки панелей.

Есть много способов уменьшить потребление электроэнергии при этом, не почувствовать дискомфорта:

• выключать все электроприборы из розетки, когда ими никто не пользуется;
• выключать свет, кода он не нужен;
• заменить все лампы накаливания на энергосберегающие;
• заменить всю старую технику на новую;
• не использовать зарядные устройства, когда телефон/ноутбук заряжены на 100% и тому подобное.

Эффективны ли солнечные батареи зимой

Как ни странно, но зимой коэффициент солнечной инсоляции всего в 1.5-2 раза меньше, чем летом, с учётом того, что день солнечный. Проблема возникает при пасмурной погоде на протяжение недель. В регионах с подобным климатом установка солнечных батарей противопоказана, наоборот ветряки могут оказаться значительно эффективнее. Часто, продолжительная пасмурная погода бывает и осенью, из-за чего продуктивность солнечных батарей может не только снизиться, но и вовсе прировняться к нулю. Помимо всего прочего, эффективность зависит и от угла, с которым расположены солнечные панели. Зимой, максимально эффективный угол отличается от того, что есть летом, поскольку летом солнце находится выше. Поэтому, при установке солнечных панелей стоит предусмотреть так же и ручную смену угла в зависимости от времени года.

Максимальной эффективности зимой можно добиться за счёт расположение солнечной панели субверитикально или вертикально, с направлением на юго-восток.

Солнечные батареи для частного дома цена

Теперь, Вас должен посетить вполне логичный вопрос : сколько стоит солнечная батарея для частного дома. Одна поликристаллическая панель стоит порядка 70-80 долларов, а комплект «вместе с системой для закрепления, контроллером, преобразователем и предохранителем» – порядка 150-200 долларов. Солнечные батареи для частного дома купить можно в любом интернет-магазине, лучше всего с доставкой на дом.

Как правильно установить солнечные батареи

Как уже говорилось выше, в основном, эффективность работы солнечных батарей зависит от их месторасположения. Если на батарею попадает даже незначительная тень, то эффективность всей панели снижается как минимум вдвое. Поэтому, в первую очередь стоит позаботиться о том, чтобы они были расположены максимально далеко от деревьев и солнечному свету ничего не мешало. Помимо деревьев, тень может падать от зданий или других сооружений. Даже маленький листочек, упавший с дерева, или же слет от птичьего помёта могут создать перебои в работе солнечных батарей.

Второй особенностью, на которую следует обратить своё внимание является ориентация. Если

Ваши панели расположены на земле, то выставить нужную ориентацию вручную будет несложно.

Но, из-за теней, расположение на земле применяется редко. С другой стороны, откорректировать направление на батареях, которые расположены на крышах не так-то просто. Особенно, если это крыша в виде треугольника. Тем не менее, старайтесь, чтобы направление батарей в летнее время было лицом на юг, а в зимнее – на юго-восток.

Ещё одной особенностью, о которой упоминалось выше является угол наклона. Он очень важен, поскольку максимальной эффективности можно добиться только при угле 90 градусов. Это практически невозможно, поскольку солнце меняет своё положение в течение дня. Тем не менее, можно отрегулировать угол так, чтобы угол падения солнечных лучей был в среднем 70-80 градусов за день, но не ниже 50.

Опора для солнечных панелей на крыше частного дома

Прежде всего важен материал. Из которого сделана крыша и то, сможет ли он выдержать нагрузки. Это очень важный фактор, поскольку солнечные батареи весят не мало. Вы должны произвести все расчёты, учитывая так же и вес снеговой шапки «минимум 10 сантиметров в высоту» зимой. Это нужно для того, чтобы крепление было надёжным и не подвело в самый неподходящий момент.

Далее, следует соблюсти несколько кратких правил:

• Если вы приобрели готовый комплект солнечных батарей, строго следуйте инструкции по установке.
• Солнечные панели должны располагаться на высоте 5-10 сантиметров от поверхности крыши, что обеспечивает максимально комфортную работу, защиты от перегрева и скопления влаги, а так же – вентиляцию.
• Обычно, панель солнечной батареи имеет вид прямоугольника и рассчитана исключительно на вертикальную или горизонтальную установку. Прежде, чем установить панель, внимательно прочтите паспорт и следуйте рекомендациям.
• Нельзя сверлить в солнечной батареи дополнительные дырки для крепления, это приведёт моментально к её неисправности.

Чаще всего, в комплекте к солнечным батареям идёт и система крепления, но её можно соорудить и самостоятельно, при помощи металлических перекладин и саморезов. Важно только.

Чтобы материал для крепления был прочным и надёжным

Помимо всего, в комплекте с солнечными панелями идут обязательно преобразователь, контроллер, предохранитель и аккумуляторы. Суммарно вырабатываемый поток электроэнергии не должен превышать максимально допустимых значений для контроллера и преобразователя, поскольку это приведёт к их неисправности.

Соединение панелей происходит при помощи медного проводника, который будет стойким к ультрафиолетовому излучению с минимальным сечением 4 миллиметра. Проводники, которые выходят из солнечных батарей имеют разъём МС4, поэтому для соединение рекомендуется использовать коннекторы, а не скручивать. Плюс такого разъёма заключается в том, что он обеспечивает максимальную герметичность. Для варианта установки панели на крыше – это немаловажно.

Последовательность соединения такая:

• Аккумуляторы подключаются к контроллеру
• Солнечные батареи так же подключаются к контроллеру
• С использованием предохранителя, к контроллеру подключаются пользователи 12В
• Потребители 220В подключаются только к аккумуляторам через инвертор, также с использованием предохранителя.

Соблюдать последовательность важно, так, как Вы гарантировано не сможете нанести вред технике ещё до начала её использования. Солнечные батареи, это не только выгодное решение, но и экологически чистая энергия будущего.

(Пока оценок нет)

Загрузка...