Критерии выбора солнечных батарей для дома. Солнечный батареи для дома
Сколько нужно солнечных батарей для дома или другого объекта?
Принципы, по которым работает система
Сегодня, как источник электроэнергии, солнечные батареи уже трудно отнести к числу самых передовых технологий. Впервые они были применены более 40 лет назад для энергообеспечения космических станций, а в настоящее время они прочно вписались в быт загородного дома, в роли источника бесплатной и экологически чистой энергии, исходящей от солнца в том количестве, сколько нужно.
Типовая электрическая схема автономного энергоснабжения на основе солнечных батарей, модулей, панелей.
Солнце постоянно посылало и продолжает посылать на нашу землю миллиарды киловатт энергии, и данный источник еще много миллионов лет не иссякнет. Казалось бы, для чего строить тепловые, атомные и гидроэлектростанции? Ведь можно брать и пользоваться солнечной энергией сколько нужно. Но система, о которой идет речь, пока используется весьма ограниченно. Так в чем же заключается причина?
Принцип работы солнечной батареи представляет из себя фотоэлектрическую генерацию постоянного тока, которая преобразует лучистую энергию в электрическую.
Иными словами, такая система применяет свойство полупроводников на базе кристаллов кремния.
Кванты света попадают на пластину полупроводника и с внешней орбиты атома этого химического элемента выбивают электрон, что способствует созданию достаточного количества свободных электронов, для того чтобы образовался электрический ток.
Схема работы солнечных батарей.
Однако, чтобы мощности и напряжения такого источника хватило для использования в хозяйстве загородного дома или какого-либо другого объекта, одного-двух кремниевых элементов будет недостаточно. Для этого их собирают в целые панели и соединяют последовательно или параллельно. При этом площадь данных панелей может составлять он нескольких сантиметров в квадрате до нескольких метров в квадрате. Увеличивая количество панелей, можно достигнуть большей мощности, производимой данными элементами.
Производительность солнечных батарей зависит как от площади, так и от интенсивности солнечного света и угла падения солнечных лучей. Соответственно, их производительность зависит от географической широты и от местности, где расположен частный дом, от времени года и погоды, от времени суток. Помимо этого, чтобы система работала и подавала энергию в сеть, необходимо установить некоторые дополнительные электроприборы, в частности:
- инвертор, который будет преобразовывать постоянный ток в переменный;
- аккумуляторную батарею, которая будет накапливать энергию и сглаживать перепад напряжения вследствие изменения освещенности;
- контроллер заряда аккумулятора, не позволяющий ему разрядиться раньше времени или перезарядиться.
Это все в комплексе имеет название «автономная система энергоснабжения на основе солнечных батарей».
Вернуться к оглавлению
Технические характеристики солнечной батареи
Как и любое другое техническое устройство, солнечные батареи имеют свои технические и эксплуатационные характеристики, отличающиеся для различных моделей и производителей, но с довольно небольшим расхождением.
Панель с площадью примерно 0,2 квадратных метра будет иметь мощность модуля примерно 10 Вт и напряжение около 25 В при максимальной нагрузке. Ток короткого замыкания в данном случае составляет приблизительно 500 мкА. Такой модуль будет весить около 2 кг. Типичный КПД такого элемента составляет 14-18%. Срок службы данной пластины — не меньше 25 лет.
Вернуться к оглавлению
Эффективность и преимущества солнечных батарей
Схема подключения солнечных батарей.
Несмотря на низкий КПД, солнечные батареи считаются наиболее эффективным источником электроэнергии среди автономных и альтернативных источников питания. Но вследствие достаточно высокой стоимости и зависимости от условий погоды, в большинстве случаев они позиционируются не в виде основного, а в виде дополнительного источника питания для загородного дома. Это вызвано двумя причинами: их довольно высокой стоимостью и сравнительно невысоким выходом электроэнергии с одной единицы площади.
Ясным солнечным днем с 1 квадратного метра элемента можно получить 120 Вт мощности. Такого количества энергии не хватит даже для того, чтобы обеспечить работу компьютера. Для этого с целью получения более высокой мощности солнечные панели объединяются в целые мини-электростанции. Одна солнечная батарея площадью 10 квадратных метров способна дать уже больше 1 кВт энергии, а это в силе обеспечить нормальную работу нескольких лампочек, телевизора и компьютера.
Для загородного дома, в котором проживают 3-4 человека, в светлое время года и светлое время дня, может оказаться достаточно 20 квадратных метров площади солнечных батарей (это примерная ежемесячная потребляемая мощность — 200-300 кВт).
В зимнее время солнечная батарея будет неэффективна. В то же время нельзя не отметить и очевидные достоинства:
Типичная схема элементов солнечной батареи.
- длительный срок службы;
- независимость от технических неполадок организации, поставляющей энергию;
- крайне невысокая вероятность выхода из строя солнечной батареи;
- отсутствие необходимости в постоянном техническом обслуживании;
- бесплатность энергии (после того как в данную систему вложены немалые средства).
Как у источника энергии, недостатки у солнечных батарей тоже имеются, но их не так уж и много, однако они весьма конкретны и убедительны:
- высокая стоимость и длительный срок окупаемости;
- зависимость от погодных условий;
- низкий КПД в сравнении с традиционными источниками электроэнергии;
- невозможность применения для приборов, которые потребляют большую мощность.
Для того чтобы пользоваться дармовой солнечной энергией, потребуется инвестировать в солнечную электростанцию сразу очень значительную сумму. Это всегда труднее, чем платить регулярно, но небольшие суммы.
Монтаж солнечных батарей.
Поэтому наличие на крыше частного дома солнечной батареи в большинстве случаев свидетельствует не только о приверженности владельцев к экологичным технологиям и техническому прогрессу, но и о наличии у них избыточных сумм денег на банковском счете. Именно в связи с этим в странах Европы солнечные батареи можно встретить гораздо чаще, поскольку там намного выше покупательная способность, нежели в других странах.
Помимо этого, использование солнечных батарей требует выбирать в доме подходящее помещение, для того чтобы установить аккумуляторы, оборудовать схему синхронизации напряжения с тем, что подается от местной подстанции.
Вернуться к оглавлению
Когда солнечные батареи наиболее актуальны?
Подключение солнечной батареи к аккумуляторам.
Одним из случаев, когда себя оправдывают солнечные батареи, является ситуация, когда в частном доме или на другом объекте лимитировано энергопотребление ввиду недостатка мощности. Местная подстанция не способна изменить лимит потребления, а если и может, то это будет стоить дороже, чем солнечные батареи. Оправдано использование солнечных батарей в тех случаях, когда дома удалены от трансформаторной подстанции настолько, что протянуть к ним кабель или провода окажется по стоимости соизмеримо с самостоятельным источником электроэнергии.
Имеет смысл использовать солнечную электростанцию и в тех случаях, когда надо обеспечить бесперебойное питание какой-нибудь системы, например, компьютерной сети или охранной сигнализации. Естественно, окупаемость и рентабельность систем на основе солнечных батарей тем выше, чем больше в году ясных солнечных дней в данной местности. К примеру, в Крыму, в южных районах, на курортах и высокогорных плато, где большую часть дня небо свободно от облаков.
Большинство задается вопросом: где приобрести солнечные батареи и сколько это будет стоить? Само собой, в специализированных магазинах, торгующих качественными изделиями. Это могут быть как китайские устройства, так и немецкие панели высокого качества и изделия производителей других стран.
Подобные устройства есть и у отечественных производителей. Все упирается в потребности каждого домовладельца, стоимость и мощность панелей. Деньги в данном вопросе экономить не рекомендуется, лучше приобретать самые качественные и передовые солнечные панели, которые окупятся со временем.
Схема подключения солнечных батарей.
Покупая устройства для производства электроэнергии из солнечных лучей, владелец частного дома обретает независимость от централизованного поставщика энергии с постоянно растущими расценками за киловатт электричества и получает столько электроэнергии, сколько ему нужно. Если требуется сделать крышу на солнечных батареях, то лучшим вариантом будет обратиться в проверенную надежную компанию. Тут помогут не только с выбором устройства по доступным ценам, но и полностью установить все оборудование.
Не нужно бояться, что в некоторых местностях мало солнечных дней. Панели эффективно функционируют и в пасмурную погоду, а технологии солнечной энергии развиваются и совершенствуются постоянно.
Солнечные панели можно установить как на крыше, так и в другом доступном месте. Рекомендуется устанавливать их на южной стороне кровли дома, так как при ясном солнце эффективность работы панелей значительно возрастает.
Установка солнечных батарей удобна и несложна. Главное — грамотно установить их в нужном месте. При этом не потребуется переделывать крышу дома. Единственное, что потребуется сделать, — это укрепить конструкции при недостаточно прочной кровельной системе. Наклон солнечных панелей необходим не только для их быстрой очистки от снега.
Солнечные батареи для дома – стоимость комплекта, цена кВт
Солнечная батарея – альтернативный способ энергообеспечения дома, с затратами лишь на приобретение оборудования. При нынешней цене электричества, такой вариант становится очень выгодным.
Во сколько же обойдется полный комплект обеспечения жилья энергией и насколько он сможет покрыть все существующие затраты по потреблению?
Принцип работы теплового насоса для отопленияИз чего состоит комплект
Солнечная батарея – довольно сложная конструкция, состоящая из нескольких элементов. Стандартный комплект включает следующее оборудование:
- одна или несколько панелей;
- контроллер;
- инвертор;
- аккумулятор;
- система подключения.
Следует помнить, что солнечный свет хоть и неиссякаемый, но непостоянный источник энергии, тем более, если учитывать погодные условия в некоторых регионах. Соответственно, покупателю может понадобиться не только стандартный, а и расширенный комплект, включая, например, дополнительный аккумулятор или источник бесперебойного питания.
Ветрогенератор – дополнительный источник электроэнергииЦены на оборудование
В среднем, для дома с невысоким потреблением электроэнергии, достаточно будет комплекта, стоимостью примерно в 3 500 долларов, обладающего мощностью в 1 киловатт. Выработка всей станции будет зависеть от времени года и погоды. Средним показателем для такой установки считается около 150 кВт/ч в месяц, чего вполне хватит для обеспечения работы светодиодных ламп освещения, ноутбука, телевизора, холодильника экономичного класса и других приборов с небольшим потреблением. Словом, подобный вариант солнечных батарей прекрасно подходит для дачных домиков.
Разумеется, что такой станции недостаточно для частой работы мощных электроприборов, вроде электроплиты. Потребители сами могут рассчитывать подходящий вариант, исходя из примерно приведённой стоимости. Кстати, батарея на 1 кВт позволяет краткосрочно повышать нагрузки до пиковых значений в 2, а то и 3 киловатта, но исключительно в летние, солнечные дни и при правильной установке панелей.
Более мощное оборудование (3 кВт) будет стоить примерно 4 тысячи долларов и обеспечивать около 400 кВт/ч в месяц. Это средний показатель энергопотребления в достаточно просторных домах. Если привести пример с системой на 6 киловатт, то она позволяет свободно тратить примерно 650 кВт/ч в месяц, а стоимость такого варианта будет около 7 000 долларов. Такая солнечная батарея покрывает почти все расходы по затратам электроэнергии в домах.
Мощные установки можно использовать сразу на несколько домов, обеспечивая тем самым не только электричество для жилья, а и дополнительный доход. Солнечные батареи будут практически идеальным вариантом (а порой, и вовсе единственным) для домов, расположенных в глубинке, где происходят частые перебои с поставками электроэнергии. Впрочем, при грамотной установке, панели будут прекрасно работать и в городских условиях.
Не стоит рассчитывать на то, что ваш дом будет постоянно обеспечен энергией в одинаковых объемах. Многое зависит от погоды, но даже облачное небо, в некоторых случаях, не будет препятствием для выработки тока. Всё дело в характеристиках фотоэлементов батарей, то есть показателей чувствительности для выработки электричества.
Дешевые панели будут «спать» при облаках, а модели хорошего качества – отлично выполнять свою работу. Разница между такими предложениями может достигать порой нескольких тысяч долларов, хотя на нашем рынке откровенно некачественных батарей не наблюдается.
От чего зависит цена
Стоимость, разумеется, очень сильно зависит от фирмы-производителя. Приведенные цены – усредненный показатель и могут отличаться в ту или иную сторону. Возможно, что для конкретного проекта придётся докупить дополнительные элементы, например, аккумуляторы или панели. Общая же стоимость будет определяться исключительно брендом или производителем.
ecoblog.pro
Какие выбрать солнечные батареи для дома и как произвести монтаж
Поверхностное изучение снабжения электроэнергией с помощью солнечных батарей для дома показывает, что система весьма легкая и состоит из 4 компонентов, тесно связанных между собой.
Но изучив принцип работы, подбора и управления солнечными панелями, появляется легкая озадаченность и трудности в решении довольно простых задач. Очень много зависит от правильной сбалансированности всех элементов, иначе это обернется непредвиденными финансовыми потерями или поломкой наиболее слабого оборудования и последующей неработоспособностью.
Полное снабжение электроэнергией
Вначале стоит понять, сколько энергии необходимо для пользования приборами в доме. Чтобы определить данное число, нужно рассчитать пиковую одновременную нагрузку на систему и определить примерное, среднесуточное потребление электроэнергии.
Среднесуточное потребление электропитания от панелей определить сложнее, так как все оборудование в доме работает по-разному, но желательно. Для этого проведите замеры истраченного количества электроэнергии на протяжении 1-2 недель и выведите среднее число. Если вычислить это в силу незнания законов физики очень сложно, советуем воспользоваться специально подобранными режимами.
Смотрим видео, экономия или нет:
Данный режим предусматривает полное отсутствие прочего сетевого оборудования. Как показывает практика, среднее количество потребления электричества от солнечных батарей для частного дома в домике за городом колеблется в пределах 600-1500 кВт.
Под комфортным электроснабжением имеется в виду полное отключение таких приборов, как, обогреватели, электрочайники, электроплиты, конвекторы и т.д. мощность которых превышает 2 кВт. Среднее потребление энергии в месяц при таком снабжении будет около 200-500 кВт.
Умеренное потребление
Режим потребления энергии солнечных панелей вводит существенные изменения, сохраняя при этом достаточный уровень комфорта. Исключается всяческий вид электрического подогрева. Стирка, глажка, работа с электроинструментом проводится только при очень активном солнечном сиянии. Среднее ежемесячное потребление в этом случае сокращается до 100-200 кВт.
В остальных случаях, если потребуется меньше электричества или потребление энергии от солнечных батарей будет использоваться как резервное питание при отключении основного источника света, тогда можно обойтись и батареями на 50-100 кВт.
Принцип работы
Принцип работы солнечных батарей для дома основан на производстве постоянного тока фотоэлектрическим генератором. Сам фотоэлектрический генератор поглощает солнечную энергию, превращая в электрическую. Для превращения используя полупроводники, состоящие из кристаллов кремния.
Частички квантового света поглощаются полупроводниковыми пластинами. Происходит выталкивание атома элемента с орбиты.
В итоге имеем огромное количество электронов, которые используются для создания тока. Они помещаются в аккумулятор или отправляются прямо к устройству, которому необходимо питание.
Но необходимо понимать, что достаточной мощности для бытовых нужд от солнечных панелей для дома с 1-2 плитами ждать не стоит. Для питания электроэнергией целого дома такие плиты собирают в большие панели. Площадь панелей зависит от потребностей и может быть с десяток квадратных сантиметров и даже более чем квадратный километр. Чем большую площадь занимают солнечные плиты, тем большую продуктивность они будут нести в себе.
Однако, мощность потока электронов зависит не только от площади солнечных батарей. Весомым фактором является правильный угол падения лучей на поверхность и солнечная активность.
Помимо основного элемента преобразования солнечной энергии в электрическую, необходимо использовать другие элементы для подачи ее в сеть:
- Контроллер аккумуляторного заряда, не позволяющий самовольно разряжаться и потреблять больше электронов, чем он может поместить в себя.
- Сама батарея, накапливающая энергию и выравнивающая перепады в напряжении, которые случаются при изменениях в интенсивности освещения.
- Инвертор, служащий для преобразования тока в переменный.
Все эти элементы в совокупности принято называть системой автономного снабжения электроэнергией.
Характеристики солнечных батарей
Все устройства, которые питают или питаются электроэнергией, имеют собственные характеристики и документацию по использованию. Каждая новая модель устройства имеет небольшое расхождение в использовании или дополнительные возможности. То же касается солнечных батарей.
Смотрим видео, принцип работы:
К примеру, возьмем комплект панелей площадью 20 сантиметров квадратных. Ее мощность будет равна 10 ваттам. При критической нагрузке напряжение будет колебаться в пределах 25 вольт. Коэффициент полезного действия данного модуля будет равен 15% и прослужит она минимум 20 лет. Вес такой плиты будет примерно 2 килограмма
Этапы монтажа панелей
Кто не хочет вызывать мастера для установки солнечных батарей, сэкономив немалую сумму денег, советуем следовать дальнейшим инструкциям.
- Размещать батареи следует по направлению наибольшей освещаемости на протяжении всего дня. Убедитесь, что соседние сооружения и здания не будут затенять панели. Самое оптимальное решение – установка солнечных батарей на крыше здания. Если это невозможно, придется потратиться на специальные опоры для установки на участке.
- Чтобы получить максимальную выработку энергии, стоит принять во внимание требуемый азимут и наклон. Если вы находитесь на северном полушарии, оптимально устанавливать плиты в южном направлении. Вертикальный и горизонтальный угол наклона устанавливается исходя из географических координат и времени года. Для этого стоит воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами расчета угла.
- Необходимо учитывать и погодные условия. Дождь и снег могут уменьшить выработку энергии в несколько раз, или вовсе приравнять к нулю. Следовательно, очень важно обеспечить свободный доступ к панелям для очистки.
- Если вы устанавливаете огромное количество батарей в несколько рядов, тогда расстояние должно быть не меньше чем 1.7 от высоты ряда.
- При монтаже солнечной станции для дома не используются никакие особые крепежи. Все крепления можно приобрести в магазине, где будете покупать плиты. Каждый модуль оснащен специальными отверстиями для крепления.
Разбираем эффективность панелей
Коэффициент полезного действия бытовых солнечных панелей для дома очень низкий, однако, это один из наиболее эффективных и выгодных источников получения энергии среди множества автономных конструкций.
Смотрим видео, этапы монтажа:
Но из-за непостоянного солнечного свечения, такой вид выработки энергии чаще приравнивают к дополнительному, а не к основному. Причиной этому является высокая стоимость плит и низкий КПД. В солнечный день без туч при работе 1 квадратного метра солнечной батареи вырабатываемой энергии не хватает даже для активного провождения времени за компьютером.
Следовательно, чтобы получить достаточно серьезную мощность, панели солнечных батарей объединяют в небольшие станции. К примеру, мини-станция на солнечных батареях площадью в 10 квадратных метров способна вырабатывать чуть более одного киловатта энергии. Этого будет достаточно для работы нескольких лампочек в доме и компьютера или телевизора.
Для полноценного потребления энергии без необходимости использовать дополнительные источники питания (в условиях ежедневного активного солнечного свечения) 30-40 квадратов солнечных панелей будет достаточно. Но вот на финансовом плане такая покупка отразится очень сильно. Стоимость панелей размером в 40 метров обойдется минимум в 10000 долларов.
Солнечные батареи для загородного дома — это:
- Полностью независимый от дополнительных финансовых трат источник питания
- Очень долгий срок службы (не менее 25 лет)
- Независимость работы панелей (при выходе нескольких панелей из строя вас дом по-прежнему будут питать работающие)
Также недавно наш рынок посетили солнечные обогреватели для дома, которые способны поддерживать необходимую температуру в доме зимой. Разработка не инновационная, однако, лишь редкие пользователи пока еще доверяет такому способу отопления дома.
generatorvolt.ru
