Как установить солнечные батареи в частном доме?

Солнечные панели для частного дома: поставь свет себе на службу

Учитывая, что тарифы на электроэнергию растут быстро, некоторые люди задумались над тем, чтобы обустроить собственную солнечную электростанцию.

Для этого устанавливаются солнечные батареи. Однако важно понимать, что не все источники будут давать должный результат, или же вовсе перестанут функционировать. Подробнее о том, как установить солнечные батареи своими руками в дом, а также о стоимости работ, будет рассказано в этой статье.

Проект и нюансы

Перед установкой солнечных батарей для дома целесообразно учитывать место для монтажа. Также принимается во внимание тип и назначение панелей. Исходя из этих показателей выбираются параметры батарей, а также комплектующие детали.

Чтобы пользоваться домашней электростанцией, которая будет выдавать напряжение в 220 В, подготовьте такие элементы:

1. Фотоэлектрический преобразователь. Эта деталь необходима для генерирования электрической энергии из лучей солнца с помощью химреакции. Учитывайте мощность на 1 м2, производительность и вид. Общее число подбирается исходя из необходимого объема выработки.
2. Батарея аккумулятора. Позволяет накапливать заряд электричества, который будет получен от батареи. Он станет подпитывать работу приборов по ночам. Лучше выбрать аккумуляторы, которые имеют небольшой запас. Так система будет продолжать функционировать даже в пасмурную погоду.
3. Зарядный контроллер. Эта деталь необходима для перераспределения электрической энергии от батареек к аккумулятору. Как только уровень достигнет максимальной отметки, лишняя энергия направится во внешнюю сеть. Если не устанавливать такую систему, мощность электричества, которое поступает на аккумулятор к минимуму, будет снижаться.
4. Инвертор. Он будет преобразовывать постоянное напряжение электричества, которое идет от фотоэлектрической детали, в переменное. Подойдет для сетей бытового назначения. Это позволит продавать электричество, которое выработалось с излишком.
5. Провода для соединения. Будет передавать электрическую энергию во всей сети установки. Требования к проводам разные. Все зависит от того, в каком месте вы установите батареи. Если монтаж на улице, провода должны противостоять неблагоприятным факторам окружающей среды.

Цена установки

Практически каждого человека интересует вопрос о стоимости установки солнечных панелей. Все зависит от того, кто именно будет проводить монтаж.

Самостоятельные работы обойдутся намного дешевле. Однако помните о том, что для монтажа у вас должны быть навыки расположения и крепления модулей на крыше. Также вы должны знать, как они подключаются и настраиваются.

Монтаж солнечных батарей в частном доме довольно сложный, поэтому это должен делать только опытный человек.

Если подключение будет неверным, велика вероятность выхода из строя домашней техники и освещения. Нередко это провоцирует пожар и другие неблагоприятные последствия.

Стоимость зависит от количества и качества солнечных батарей. Помимо этого следует учитывать состав цельной системы. В среднем, на подключение одного модуля уходит около 5 тыс. руб.

Цены зависят и от мощности устройства. Панели бывают от 50 до 300 Вт. Этого достаточно, чтобы обеспечить работу бытовых приборов и освещения.

Стоимость таких панелей 20-70 тыс. руб. Если же выберите панели, мощность которых 0,5-1 кВт, они будут стоить около 200 тыс. руб.

Если вы оборудуете станцию на 2-3 кВт, вы сможете неограниченно пользоваться электрической энергией. В среднем, стоимость монтажа обойдется в 600 тыс. руб.

Где и как установить?

Чем больше солнечных лучей попадет на батареи, тем лучше будет генерация электрического тока. Поэтому устанавливайте систему вдали от высоких заграждений и деревьев.

Также соблюдайте оптимальную дистанцию между батареями. Важно, чтобы боковые и верхние панели не накладывались на соседние, и не закрывали их.

Следите за тем, чтобы лучи попадали на панели под перпендикуляром.

Зачастую солнечные батареи устанавливают в таких местах:

1. На крышах домов. Можно прикрепить батареи к кровле или на определенные конструкции. Все зависит от наклонного угла. Лучше, если угол наклона был в пределах от 0 до 40 градусов.
2. На опорах, которые стоят отдельно. Лучше устанавливать солнечные батареи на даче или в коттедже, где есть большой двор. Важно продумать свободные места, где будут устанавливаться конструкции.
3. На стенах. Можно прикрепить панели к наклонному каркасу.
4. На балконах. Фотоэлементы могут покрывать не только крышу, но и стены.

Следите за тем, чтобы конструкция для монтажа смогла выдержать вес панелей для солнечных лучей. В особенности, если здание только строится, или же находится на этапе реконструкции.

Важно, чтобы крыша не проваливалась под тяжестью солнечной электростанции, коллектора и других видов оборудования. Установка панелей осуществляется с южной стороны.

Если планируете монтировать электростанцию на земле, постарайтесь поднять ее над уровнем грунта на 50-70 см.

Следите за чистотой панелей. Если на них будет скапливаться пыль, грязь, насекомые и т. д., это будет негативно отражаться на эффективности работы. Старайтесь 1 раз в 3-5 дней очищать поверхность.

Этапы монтажа

Когда все необходимые детали будут готовы, можно приступать к установке солнечных батарей.

1. Займитесь сборкой каркаса. Подготовьте прочные материалы. Они могут быть изготовлены из дерева, стали или алюминия. Ведь электростанцией вы будете пользоваться много лет.
2. Когда будете крепить панели к крыше, оставьте небольшой зазор. Это обеспечит лучшую вентиляцию.
3. Если панельные модули не скреплены, точно потребуется вентиляция. Старайтесь выполнять работу аккуратно, чтобы не повредить мелкие детали панелей.
4. Если вы приобрели уже собранные панели, можете сразу приступать к монтажным работам. Вам не придется выполнять дополнительные манипуляции. Самое важное – закрепить их на каркасе.
5. Если вы собираете панели из модулей, подготовьте основу из диэлектрика. Важно, чтобы были вентиляционные отверстия. Установите клеевой «фундамент», и накройте просвечивающейся крышкой с хорошей герметичностью.
6. Спаяйте провода, соблюдая последовательную или параллельную технику. Не забудьте об установке запирающего диода в конструкции питания каждой панели. Это позволит предотвратить обратный аккумуляторный ход в модульной цепи после того, как зайдет солнце.
7. Подключите солнечную батарею к другим деталям домашней электрической сети.

Заранее продумайте возможность регулировки угла наклона.

Это связано с тем, что в летнее и зимнее время солнце меняет положение.

Чтобы конструкция могла наклоняться, продумайте подвижный механизм или установите опорный кронштейн.

Полезно знать, как правильно установить и использовать солнечные батареи.

Ведь монтаж не производственный, а для частного дома довольно трудоемкий и дорогой.

Полезное видео по теме

Интересные факты об установке солнечных батарей — в видео.

Оставить комментарий Отменить ответ

Инженерная сантехника: виды, назначение и особенности

Производство взрывозащищенного оборудования международного уровня

ТОП-10 лучших электрических проточных водонагревателей для квартиры

Подключение светодиодной ленты без блока питания

Подсветка окон к Новому году: варианты и особенности установки

Как выполнить монтаж солнечных батарей на крыше в частных домах своими руками: Обзор и Виды использования +Видео

Когда-то рассуждения о том, что электроэнергия будет бесплатной казались фантастическими выдумками. Но прошло время и развитие новых технологий в электроэнергетике привели к тому, что это стало реальностью.

Альтернативные источники энергии завоёвывают все большее количество сторонников по всей планете.

Среди них особой популярностью пользуются солнечные батареи, получившие широкое распространение как в производстве, так и в быту.

Область применения

Солнечные батареи, или как их еще иногда называют солнечные панели могут применяться для обеспечения электричеством коттеджных поселков, дачных кооперативов, промышленных предприятий.

Очень эффективны они для санаторных комплексов, гостиниц, больниц, зданий, находящихся вдали от основных линий электропередач.

Можно сказать, что они нужны там, где есть потребность еще в одном источнике энергии и там, где есть возможность их установить. На данный момент солнечными батареями оснащают крыши зданий, домов, устанавливают их в пустынях и на поездах. Существую даже полностью автономные дома на солнечных батареях.

Что такое солнечная батарея?

Это комплекс фотоэлектрических преобразователей, объединенных в систему. Преобразователи превращают энергию Солнца в электричество. Самые новейшие солнечные батареи способны работать с 40 % — ой отдачей. Чтобы достичь такого показателя необходимо соблюдение определённых параметров.

Комплексы батарей выгоднее всего монтировать в тех точках планеты, где количество солнечных и ясных дней является преобладающим, в России это южные районы- Краснодарский край, Сочи и другие.

Следует принимать во внимание географическую широту, на которой находятся здания. Приближаясь к полюсам, солнечная энергия утрачивает часть мощности и эффективность солнечных батарей будет недостаточной.

Если зимой там, где установлены комплексы батарей, достаточно безоблачных дней, они могут в значительной степени снизить нагрузку на коммунальные сети города и обеспечить часть зданий бесплатной энергией.

Виды солнечных батарей

Виды солнечных батарей

Сейчас их классифицируют на 3 категории:

• Тонкопленочные
• Монокристаллические.
• Поликристаллические.

Тонкопленочные батареи

Этот комплекс батарей сделан из тонких натянутых плёнок. Они без труда монтируются в практически всех доступных местах.

Защищены от воздействия песка и пыли и способны функционировать в различных неблагоприятных условиях. При наличии облаков их КПД снижается примерно на двадцать процентов. Стоимость их небольшая, но они требуют наличия значительного пространства для своего размещения.

Монокристаллические батареи

Эти батареи создают множества ячеек, которые потом наполняют силиконом. Из-за хорошей гидроизоляции данные батареи применяются даже на судах.

Их можно размещать и на кровлях зданий. Если нет возможности установить их на солнечную сторону кровли, где конечно же отдача от них будет более высокой, то можно устанавливать и на теневой стороне. Нужно учитывать и тот момент, что рассеянный солнечный свет будет менее эффективен.

Монокристаллические батареи отличаются малым весом, компактны. Они достаточно гибкие, надёжны при эксплуатации и служат длительное время. Монтаж таких батарей не вызывает затруднений.

Поликристаллические солнечные батареи

В ячейках этих солнечных батарей расположены кристаллы, направленные в самые разные стороны.

Они знакомы очень многим благодаря иллюстрациям в журналах и в сети Интернет. Компании выпускают такие батареи в виде панелей синего цвета, которые очень эффектно и стильно смотрятся после установки. Стоят они немного дешевле и их можно устанавливать во многих местах. Ими можно освещать улицы городов, дома, учреждения.

Почему именно солнечные батареи?

Может возникнуть вопрос – а почему именно солнечные батареи, а не какие-нибудь еще источники энергии?

1. Пока светит Солнце, то и солнечные батареи будут вырабатывать электричество.
2. Такие батареи автономны. Им не нужны централизованные энергосистемы для подключения. Поэтому можно резко сократить расходы на содержание инфраструктуры в городах, на предприятиях и жилом фонде. Власть местных энергетических компаний снижается практически до нуля. Приобретается энергетическая независимость.
3. В отдаленные районы и городки прокладка кабеля будет стоить огромных денег. Гораздо более выгодно будет установить солнечные батареи. Расходы будут минимальные и нет нужны оплачивать услуги целой бригады монтажников – электриков.
4. Экологичность. Главный козырь данных батарей. Нет необходимости использовать дорогостоящие, и к тому же невозвратные ископаемые ресурсы. Фотоэлементы батарей не выбрасывают канцерогены, и не увеличивают количество углекислоты в атмосфере планеты. Нет никакой нужды вырубать огромные площади лесов и так пострадавших от деятельности человека.
5. Отсутствие лицензирования. Постановлений, требующих лицензирование получения электричества посредством таких батарей пока, еще не ввели в действие. Поэтому данным фактором следует воспользоваться, пока не ввели очередную пошлину.

Можно ли использовать солнечные батареи в частном секторе?

Солнечные батареи уже давно и с успехом применяют как корпорации и компании, так и владельцы своих домов. Цены на такую продукцию в России пока еще ниже чем у западных образцов. Насчёт качества это уже вопрос другой. Тем не менее, стоимость продукции с внедрением новых технологий постепенно снижается и солнечные батареи становятся доступными ля все более широкой категории потребителей. Производители солнечных батарей для дома предлагают их покупателям со сроком эксплуатации не менее 25 лет.

Насколько выгодно установить солнечные батареи своими руками для частного дома?

Необходимо вычислить, сколько солнечных дней обычно бывает там, где проживает потребитель. После этого нужно будет разделить стоимость оборудования на 25 лет и подсчитанные солнечные дни в году.

Тогда можно будет и вычислить, стоит ли устанавливать солнечные батареи для дома. Еще нужно будет рассчитать площадь необходимую для получения 1 Квт электричества в регионе вашего проживания.

Все эти данные предоставляют менеджера, продающие солнечные батареи. Кроме того, следует учесть период наибольшей солнечной активности.

Получение горячей воды с батарей

Следующих вопрос, который нужно решить, а для каких целей нужно электричество от солнечных батарей. Обычно оно, нужно для:

1. Освещение.
2. Получение горячей воды и отопление.
3. Работа бытовых приборов.

Чтобы подавать горячую воду, можно установить солнечный коллектор.

Стоит он недорого, да и сделать его можно самостоятельно. Он способен функционировать осенью и зимой. В своих домах уже достаточно давно применяют для подогрева воды емкости, функционирующие от энергии Солнца

Освещение дома солнечными батареями также решаемая задача в настоящий момент.

Аккумуляторы в подсобке дома

Здесь важно учесть такой важный момент, как замена аккумуляторов батарей. Зная сколько стоят обычные аккумуляторы для машин, можно будет рассчитать и стоимость обслуживания аккумуляторов для солнечных батарей. Кроме того, необходимо регулярно очищать поверхности батарей от пыли. Сколько нужно солнечных батарей для дома, решать уже нужно исходя из площади дома и целей применения батарей.

Таким образом, комплект солнечных батарей для дома может стоить как достаточно недорого, так и обойтись в круглую сумму.

Установить солнечные батареи своими руками достаточно просто, вам лишь понадобиться присоединить батареи к контроллеру, который будет передавать заряд к аккумуляторам и с помощью инвертора передавать электроэнергию уже в ваш дом. Удачной электроэнергии!

Beton-Area.com

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

Учимся устанавливать солнечные батареи

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

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

Принцип работы солнечной батареи

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

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

• N-слой;
• P-слой.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Типы солнечных батарей

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

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

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

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

Преимущества и недостатки солнечной энергетики

Плюсы:

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

Минусы:

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

Правильный монтаж

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

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

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

Самостоятельная установка

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

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

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

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

Видео по теме

Установка и монтаж солнечных батарей

• Применение солнечных панелей в частном доме
• Виды солнечных батарей
• Как установить солнечную батарею, в зависимости от ее типа
• Где и как установить солнечную панель
• Как правильно подключить электрическую часть
• Видео по теме

Знакомство с солнечными батареями (в промышленном исполнении) для человечества началось в момент освоения космоса. До этого многие десятилетия ученые проводили эксперименты с различными видами фотоэлементов, добиваясь более или менее значимых результатов. А солнечные панели космических станций представляли собой источники электроэнергии с вполне ощутимым коэффициентом полезного действия. Без них невозможно обеспечить длительное пребывание человека и аппаратуры в ближнем космосе.

Тем более что условия эксплуатации приближены к идеальным: солнце светит 24 часа в сутки и не возникает препятствия вроде пасмурной погоды. Монтаж солнечных батарей на космических аппаратах также не представляет технических сложностей (разумеется, с учетом специфики проведения работ в безвоздушном пространстве). Перемещение массивных элементов в условиях невесомости упрощается, требования к прочности несущих и крепежных элементов невысокие. К тому же, в безвоздушном пространстве отсутствуют ветер и осадки.

Установка бытовых солнечных панелей в домашних условиях и сложнее, и одновременно проще. В любом случае, потребуются определенные знания не только в электротехнике, но и в области строительства.

Применение солнечных панелей в частном доме

Идеи о чистой и бесплатной солнечной энергии активно пропагандируются уже несколько десятилетий. Особенно активна в этом плане перенаселенная Европа. Доводы адептов солнечной электроэнергетики следующие:

• солнце светит вечно, запасы его энергии никогда не иссякнут;
• в процессе эксплуатации такая энергия практически бесплатна;
• не наносится ущерб природе;
• и главный довод, эмоциональный: пользователи солнечной батареи пополняют ряды «зеленых» защитников планеты.

Противники подобных электростанций приводят свои аргументы:

• солнце светит только днем, и в хорошую погоду;
• бесплатность энергии сомнительна: дорогое оборудование, постоянное обслуживание, периодическая замена аккумуляторов;
• при производстве и утилизации компонентов солнечных электростанций наносится значительный ущерб природе;
• пользователи, попавшие под влияние рекламных лозунгов про чудесную и бесплатную энергию, часто жалеют о своем выборе, посчитав конечную стоимость владения.

Тем не менее, солнечные батареи в частном доме — это вполне распространенное явление.

Причин довольно много:

• кто-то хочет приобщиться к современному энергоэффективному образу жизни;
• стоимость технических условий подключения к электросети слишком высока для конкретной территории проживания;
• качество подаваемой энергии из электросети оставляет желать лучшего;
• нет возможности подключения в принципе (отдаленное от «цивилизации» домовладение).

За последние пару десятилетий, солнечные батареи для дома стали на порядок доступнее. Раньше, монтаж комплекта солнечных панелей выполнялся только комплексно, требовалась высокая квалификация специалистов. Это негативно сказывалось на стоимости.

Сегодня пользователям предлагается модульная конструкция. Компоненты универсальны и взаимозаменяемы, в ряде случаев можно исключить некоторые звенья конструкции, для удешевления системы. Установка солнечных батарей и остальных элементов может выполняться силами владельца дома, без привлечения дорогостоящих специалистов.

Виды солнечных батарей

Важно: речь пойдет именно о панелях, вырабатывающих электроэнергию. Солнечными батареями еще называют водонагревательные элементы, работающими от солнечного тепла. Это совершенно разные технологии, хотя панели выглядят похоже.

Вне зависимости от типа солнечной панели, система оснащается следующими элементами:

• Контроллер солнечной батареи: электронное устройство, управляющее режимами работы, отвечающее за безопасность подключения. Без него система работать не будет.
• Аккумулятор (или целая батарея аккумуляторов): является своеобразным буфером, обеспечивающим непрерывность подачи электроэнергии, например, ночью. Можно использовать солнечную электростанцию и без него.
• Преобразователь постоянного тока в переменный, одновременно повышающий напряжение до необходимых 220 вольт. Если у вас нет потребителей переменного тока, можно обойтись без этого прибора.

Определившись с составом домашней электростанции, выбираем, какую панель использовать. За исключением инновационных моделей, которые находятся на стадии разработки, для потребителя доступны три типа:

• Монокристаллические. Пластины «напиливаются» из единого кристалла кремния. Имеют высокий КПД (до 22 %), и длительный срок службы. Гарантия большинства производителей составляет минимум 25 лет. Практически не меняет характеристик во время всего срока службы. Относительно высокая стоимость в сравнение с аналогами. За счет высокого КПД требуется меньшая площадь покрытия: соответственно упрощается монтаж. Характерная форма ячеек — квадрат со скошенными углами.
• Поликристаллические. Кристаллы расположены хаотично, зато процесс выращивание существенно дешевле. КПД ниже, чем у монокристаллов: порядка 18 %. Хуже работают при слабой освещенности (пасмурная погода). Имеют высокую прочность, не подвержены влиянию перепадов температур. Производство недорогое, что благоприятно сказывается на конечной стоимости. Для получения аналогичной мощности, потребуется большая площадь батарей, в сравнение с монокристаллами. Пластины занимают всю площадь поверхности, без скосов и промежутков.Моно и поликристаллические панели устанавливаются только в готовых защитных блоках. Как правило, сборка производится на заводе.
• Аморфные тонкопленочные панели разработаны относительно недавно. Это искусственно выращенные гибкие конструкции, которые практически не имеют ограничений по способу монтажа. Главное преимущество этого типа — гибкость и возможность интеграции в отделочные элементы зданий. Внешне панели напоминают тонированное стекло, их можно устанавливать в качестве элементов декора.КПД довольно низкий, до 12 %, зато аморфные панели работают даже при слабой освещенности. Стоимость такая же, как у кристаллов, но для аналогичной мощности потребуется большая площадь покрытия. Прочность не зависит от температуры, не теряют эффективность при нагреве.

Как установить солнечную батарею, в зависимости от ее типа

Можно заключить договор со специализированной компанией, лучший вариант в этом случае — приобретение электростанции «под ключ». Поставщик несет полную ответственность за сам комплект, и возможные огрехи при установке. Вы разрываете порочный круг, когда при неисправности продавец оборудования отсылает к установщику, заявляя, что батарея подключена неправильно, а монтажники сетуют на низкое качество комплекта.

Однако в этом случае стоимость возрастает практически вдвое: за высотные работы на крыше приходится платить.

Как установить солнечные батареи правильно и недорого? Своими руками, с соблюдением элементарной технологии.

• Монтаж моно- и поликристаллических панелей производится по одной системе. Это готовые модули в плоском корпусе, которые монтируются на стандартные крепежные элементы.
• Для установки гибких аморфных элементов особого оборудования не требуется: их можно крепить непосредственно на ограждающие конструкции зданий, или на закрепленные плоские панели типа фанеры или ОСП.

Где и как установить солнечную панель

Первое правило — это ориентация плоскости относительно солнца. Идеальный вариант, когда панель перпендикулярна направлению на «светило». В промышленных электростанциях применяются механизированные поворотные платформы, управляемые специальным контроллером. Угол наклона и поворот постоянно меняется, вслед за движением солнца. На своем приусадебном участке реализовать такую систему довольно сложно.

• Монтаж солнечных батарей на крыше — самое популярное решение. Нет препятствий для солнечных лучей, экономится пространство на участке (вы не занимаете территорию дополнительной конструкцией). Недостаток — требуются высотные работы, и усложняется обслуживание. Кроме того, при неправильном креплении можно нарушить герметичность кровли: вы получите протечки. В некоторых случаях нарушается эстетика: если для поддержания правильного угла наклона установлена дополнительная поддерживающая конструкция.Часто для монтажа панелей используется крыша подсобного помещения: гараж, сарай, баня. Установка проще, по причине небольшой высоты. Однако и площадь покрытия у таких сооружений меньше.
• Установка на каркас. Монтаж производится практически на нулевой отметке грунта, поэтому перед панелями не должно быть никаких препятствий, создающих тень. Это ограничивает использование территории на участке. Кроме того, сама конструкция занимает определенную площадь, которой также придется пожертвовать.Преимущество способа — монтаж на уровне земли, никаких высотных работ. Можно вручную менять ориентацию плоскости в любой момент. Сопутствующее оборудование располагается в непосредственной близости, меньше длина протянутого кабеля. Именно такой способ чаще всего выбирают домашние мастера, если не хочется связываться с работами на крыше.

Как правильно подключить электрическую часть

В зависимости от вашей взаимосвязи с местной энергоснабжающей организацией, существует три основных способа подключения солнечной электростанции:

• Автономный, когда к вашему дому невозможно (или просто нет желания) протянуть линию электропередач. В этом случае во время светового дня, солнечные панели накапливают энергию в аккумуляторах, а в темное время суток наступает пик потребления. Обязательно использование качественных и дорогих аккумуляторных батарей, и надежного зарядного устройства. Поскольку энергоснабжение вашего объекта напрямую зависит от количества «солнце-часов», не лишним будет подстраховаться ветровой электростанцией. Начальное вложение средств достаточно велико, зато вы навсегда забудете о счетах за электроэнергию.
• Резервный, когда вы одновременно пользуетесь и местной энергосистемой, и собственной солнечной электростанцией. Какой источник считать основным, а какой резервным — зависит от емкости аккумуляторов и мощности ваших солнечных панелей. Оптимальный алгоритм использования — днем 100 % загрузка солнечных панелей, потребление из сети стремится к нулю. Ночью, когда тариф ниже, можно подпитываться от городской энергосистемы. При таком подключении вы не зависите от капризов погоды и аварий в местной электросети. Есть возможность проводить обслуживание солнечной электростанции без перерыва в энергоснабжении дома. Неплохой вариант для дачи или СНТ, где качество снабжения электроэнергией ниже плинтуса.
• Комбинированное (последовательное) подключение.Такой способ предполагает не только два источника снабжения электричеством: собственная солнечная станция и местная энергосеть, но и возможность производить избыток электричества для продажи.В зависимости от местного законодательства, есть способы продажи избытков энергии снабжающим организациям. В этом случае устанавливается специальный счетчик энергии, и заключается соответствующий договор. При формировании избыточных мощностей, они перетекают в местную электросеть, возвращая вам затраты на электростанцию. Однако этот путь требует не только технического, но и грамотного юридического сопровождения.

Видео по теме