Высокая солнечная активность в регионе, однозначно, является одним из главных критериев для .
Однако не менее важным для продуктивности применения потенциальной мощности солнечных лучей является качество оборудования – того самого, что отвечает за превращение энергии лучей в электрическую.
Чтобы солнечные батареи работали максимально долго и эффективно, стоит отнестись к их выбору со всей ответственностью. Отметим основные моменты, на которые следует обратить внимание при выборе преобразователей солнечной энергии.
Марк Астафьев , участник команды по установке фотоэлектрических систем:
«Рынок фотоэлектрической продукции наполнен недорогими китайскими модулями – но это далеко не всегда говорит о низком качестве. Субсидии, введенные китайским правительством , позволяют производителям снижать цены.
Чтобы не рисковать, стоит выбирать продукцию крупных известных компаний – как правило, для производственного процесса они используют качественное оборудование. К примеру, JA Solar и Yingli Solar занимаются изготовлением и кремниевых элементов, и самих модулей.
В случае выявления дефектов через несколько лет можно беспроблемно обменять бракованное изделие, так как серьезные компании ответственно относятся к гарантийным обязательствам.
Что касается долговечности солнечных батарей, которые, к примеру, установлены на крыше частного дома, – служить они будут около 40 лет. Из строя обычно выходит инвертор, контроллер и другие составляющие системы, а непосредственно модули долго сохраняют работоспособность.
В случае покупки в интернет-магазине можно о стабильности параметров приобретенных элементов.
Сергей Бондаренко , тестировщик на заводе по производству солнечных модулей:
«Мощность, и другие параметры эффективности работы солнечных батарей, их производительность в реальных, а не приближенных к идеальным условиям, выявляются в ходе тестирования. Подобные испытания проводят как на производстве, так и независимые лаборатории.
Рядовому потребителю сложно проверить качество пайки и защитной пленки, наличие защитных диодов, степень герметизации, выяснить подробные характеристики элементов. Все это можно узнать в описании, заключении, подготовленном специалистами в области гелиотехники.
Большинство выпускаемых на сегодня фотоэлементов изготовлены на основе кремния.
- монокристаллические;
- поликристаллические;
- аморфные.
Споры о том, которые из них лучше, продолжаются. Однако можно безошибочно констатировать, что некачественные монокристаллические уступают по работоспособности и долговечности поликристаллическим.
Верно и обратное утверждение, что поликристаллические элементы низкого качества работают хуже имеющих монокристаллическую структуру. Что касается КПД, то у солнечных элементов из монокристаллического кремния он наивысший, но отличие – в десятых долях процентов.
Вся на солнечных батареях включает несколько важных частей.
- панели с элементами, преобразующими энергию фотонов ;
- аккумуляторов с контроллером заряда;
- инвертора.
Характеристики каждой части важны для работы. Комплектация панелей разъемами и кабелями для монтажа избавит от необходимости тратить лишние деньги на приобретение. Хотя, стоит отметить, что даже надежные производители качественных фотоэлектрических элементов не всегда поставляют полный комплект».
Антон Васильев , гелиотехник, на протяжении последних нескольких лет занимается сопровождением проектов по организации производства солнечных батарей:
«Привлекающие своей мощностью и ценой модули могут быть с нестандартным напряжением.
Модуль со стандартным номинальным напряжением 24 В обойдется дороже, чем модуль 20 В. Но для такого оборудования потребуется и более дорогой MPPT контроллер, так что удешевить систему не получится.
Также при покупке нужно обращать внимание на качество крепежных элементов.
КПД солнечных элементов напрямую влияет на занимаемую площадь.
И батареи на крышу дома, то есть, нет ограничений по размерам, гораздо важнее оценить общий коэффициент полезного действия всей системы».
Солнечные батареи можно купить для электроснабжения частного дома, дачи или другого помещения. Сложность их выбора состоит в необходимости создания сбалансированной системы из разных элементов. К ним относятся: фотопанели и аккумулятор, инвертор и контроллер.
Как устроена и работает солнечная батарея
Солнечная батарея представляет собой независимый источник электроэнергии. Устройство состоит из ряда полупроводников, которые преобразовывают солнечное излучение в ток. Размер поглощающих панелей варьируется от пары миллиметров до нескольких метров.
Батарея состоит из двух слоев с разной проводимостью. Солнечная энергия выбивает электроны из катода и они попадают в пустоши анода. Получается их круговорот. Исторически первым фотоэлементом был селен. Но его производительность была низкой.
В 1954 представители телекоммуникационной компании США предложили заменить его кремнием. И уже через 4 года был запущен спутник на фотоэлементе из него. Эффективность монокристаллического материала составляет 17 %, а поликристаллического - 15 %.
Со времен производства первых солнечных батарей их стоимость существенно упала.
Для продолжительности срока службы, устройства элементы шунтуются диодами. Что уменьшает итоговое сопротивление цепи. Обычно их размещают на каждой четверти длины батареи. Такая конструкция особенно важна, когда часть панелей находится в тени. Диоды не позволяют превращаться им в потребителей тока.
Накапливаемое электричество сохраняется в аккумуляторе. Напряжение которого меньше, чем поступающий потенциал. Процесс заряда и его скорость проверяется специальным контроллером.
Эффективными считаются свинцовые и гелевые устройства для накопления энергии. Срок их эксплуатации составляет 10 - 15 лет.
Избыточный ток поглощает резистор. Для преобразования постоянного напряжения в переменное используют инверторы.
Производительность солнечной батареи зависит от угла ее наклона и стороны света, в которую она направлена. Так, максимальный результат будет от такого размещения устройства:
- на юг под углом в 30° - эффективность 100%,
- на юго-восток/юго-запад под углом 30° - 93%,
- на восток/запад под углом - 93°.
Преимущества и эффективность автономных устройств
Покупают солнечные батареи для дачи, частного дома, отелей в курортных городах. Пользователи отмечают ряд их конкурентных преимуществ:
- неисчерпаемость источника энергии,
- общедоступность в любой местности,
- экологическая безопасность,
- бесшумность системы,
- длительный срок службы до 25 лет,
- государственная поддержка развития альтернативных источников электроэнергии в Европейских странах,
- возможность монтажа дополнительных панелей для расширения системы,
- малая вероятность поломки,
- бесплатность самой энергии,
- автономность системы.
Недостатки солнечных батарей для дома
Использование солнечных батарей сопровождается рядом недостатков:
- высокая стоимость системы,
- необходимость разового вклада большой суммы,
- низкая производительность по сравнению с традиционными источниками питания,
- необходимость места для размещения дополнительных комплектующих,
- длительный срок окупаемости,
- необходимость постоянного ухода,
- проблемы утилизации батарей,
- вероятность кражи дорогостоящего оборудования,
- неэффективность в зимнюю, туманную и пасмурную пору.
Когда солнечные батареи целесообразны
Стоимость автономного энергоснабжения зависит от ее мощности и производительности. И чем она больше, тем меньше цена единиц ее составляющих.
Мощные солнечные батареи можно купить от 330 до 530 у.е. Для того, чтобы обеспечить электроэнергией дом на 4 человека потребуется вложиться на 15 - 25 тыс. у.е.
В Западной Европе спрос на альтернативные источники питания выше, поскольку там достаток людей выше. К тому же, есть возможность передачи накопленной энергии в общую сеть. При этом закупочная цена со стороны государства выше, чем тарифы при потреблении.
Целесообразно использовать мощность солнечных батарей при недостатке электроэнергии в регионе. Например, в курортном городе, где в «сезон» вводятся ограничения потребления.
Или же дом находится вдали от источника питания. И прокладка сети проводов дороже, чем стоимость батарей.
Лучше использовать энергию солнца, когда ее поступление не закрывают туманы и плохая погода. Например, на юге страны на возвышенности.
Для большей эффективности солнечной батареи следуйте инструкции установки, которая идет от производителя.
Режимы автономного электроснабжения
При выборе системы солнечного источника питания, необходимо учитывать максимальную силу, требуемую от нее. Она вычисляется суммированием мощностей всех бытовых инструментов и других электропотребителей. Также надо определить среднесуточную норму. Она зависит от режима автономности от общей сети.
Полная замена привычного источника питания, сопровождается отключением от городского электроснабжения. Требуемое количество мощности определяется по показателям счетчика за предыдущие периоды. При этом целесообразно учитывать возможных будущих электрических потребителей, задел на которые лучше сделать заранее. Обычно необходимо не менее 600 кВт в месяц для обеспечения дома на 3 - 4 человека.
При частичном электроснабжении, основная мощность идет от сети, остальная - от солнечных батарей. Приборы, устройства и системы, требующие больше 2 кВт/ч или 5 кВт/сутки остаются на традиционном источнике питания. Например, пол с подогревом, электрический бойлер, стиральная машина, обогреватель, утюг. Для такого режима потребуется 2 - 2,5 кВт/ч.
Умеренное электроснабжение меняет привычный стиль жизни. Емкие работы, как большая стирка, выполняются периодически 1 - 2 раза в месяц. В период высокой активности солнца. Нагрев воды также ограничивается до почасовой подачи. Для системы необходимо 150 кВт в месяц при возможном среднем потреблении энергии в 4 - 6 кВт/ч. Пиковая мощность может достигать 10 кВт/ч.
При базовом режиме используется 100 кВт в месяц. Хозяева находятся в состоянии экономии энергии, постоянно контролируют включение света и других потребителей тока. Работы, требующие большой мощности, проводятся до обеда. Чтобы до вечера аккумулятор накопил достаточное количество заряда.
Аварийный режим используется в экстренных ситуациях и в течение нескольких дней. После, предполагается восстановление привычного уровня электроснабжения от сети. Используется для обеспечения основных надобностей жителей дома. Среднее потребление энергии в сутки не превышает 2 кВт при пиковом значении в 6 кВт/ч.
После определения уровня требуемой энергии можно приступать к выбору конкретной системы солнечных батарей.
Выбор панелей солнечных батарей
Солнечные батареи имеют такие характеристики:
- размер,
- материал изготовления,
- мощность,
- напряжение номинальное и при пиковой мощности,
- ток при максимальной мощности,
- сила тока при коротком замыкании,
- диапазон рабочей температуры,
- срок эксплуатации.
При выборе фотоэлементов необходимо учитывать все вышеперечисленные показатели.
Для достижения необходимого уровня напряжения, панели параллельно соединяются в блоки. Важно понимать, что для объединения используются однотипные элементы. Но, если выбор между большой батареей или парой маленьких, то лучше отдать предпочтение первому варианту. Поскольку в нем отсутствуют дополнительные соединения, что увеличивает надежность конструкции.
Обычно размеры панелей составляют 1 - 2 м² при мощности в 220 - 250 Вт.
Современные батареи изготавливают из кремния.
Сколько стоит солнечная батарея зависит от ее типа. Фотопанели бывают моно- и поликристаллические. Первые, отличаются большей эффективностью на уровне 17,5% при сравнительном показателе в 15% аналога. Но их стоимость выше. Но в готовой конструкции при пересчете получаемой энергии на затраты, стоимость 1 Ватт приблизительно равна. Срок эксплуатации панелей одинаковый. А вот активность солнца отличается не постоянством в разные периоды года. Поэтому предпочтительней приобретение монокристаллических фотоэлементов.
Номинальное напряжение является показателем, на который рассчитано устройство в условиях нормальной работы. При этом максимальное - выше на 5 - 10 %.
В случае с солнечными батареями отдайте предпочтение 24-х вольтовым панелям. Больший показатель встречается редко. А устройства на 12 В предназначены для малых систем. Их обычно используют по архитекторским соображениям, когда ограничено пространство под батарею.
Установка способна работать при определенной температуре. Оптимальным решением является диапазон от -40°С до +90°С.
По отзывам потребителей, солнечные батареи исправно функционируют в течение 20 - 25 лет. При этом их эффективность снижается на 7 - 8 % каждые 10 лет.
Выбор контроллера и инвертора
Контроллер монтируется между солнечной батареей и аккумулятором. Он управляет уровнем напряжения, идущего от фотопанелей, в зависимости от уровня заряда накопителя энергии. Так при 100% накопления, предупреждается перезаряд отключением подачи напряжения в аккумулятор.
Дорогостоящие технологии отслеживают изменение входящих потоков и балансируют их. Так достигается максимально возможная продуктивность батарей в любой период суток и времени года. Контроллеры Maximum Power Point Tracking целесообразно использовать в больших системах. А при обеспечении энергией частного дома достаточно упрощенной модели. Например, типа PWM.
Такие устройства при уровне заряда аккумулятора от 80% уменьшают напряжение солнечной батареи и поддерживают его. Для сравнения контроллеры ON/OFF, которые являются самым дешевым аналогом, просто отключают систему.
Также важно, чтобы контролирующий блок мог компенсировать температуру и предполагал выбор типа аккумуляторной батареи.
Производители солнечных батарей при отказе от контроллера рекомендуют постоянно измерять вольтметром заряд аккумулятора. И при необходимости вручную отключать систему. Поскольку при перезаряде уменьшается срок службы накопителя.
Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное. Показатель входного напряжения должен соотноситься с мощностью устройства. Так при его силе в 600 Вт достаточно U = 24 В, и соответственно 48 В при большей мощности.
Если говорить о видах инвертора, то меньше всего хлопот доставит синусоидальное устройство.
Косвенным показателем является вес оборудования. Поскольку трансформатор отличается значительной массой, то условно на 100 Вт идет 1 кг инвертора. И поэтому качественный преобразователь в 1000 Вт весит 8 - 10 кг.
Номинальная выходящая мощность должна равняться силе всех электрических потребителей.
Выбор аккумуляторов
Аккумулятор стоит выбирать, исходя из количества энергии, которое он будет накапливать. Для этого определяется суточная потребность в энергии на разные потребители. При этом делается корректировка в дополнительные 10% на потери преобразования в инверторе.
Если солнечные батареи будут автономным источником питания, то важно максимальное возможное количество заряда аккумулятора. А при резервном или аварийном режиме системы необходимо отдавать предпочтение аккумуляторам с большим сроком службы.
Стартейные батареи нуждаются в постоянном обслуживании и используются при малой силе системы. Гелевые аналоги не так требовательны в уходе и способны накапливать больше энергии. Герметичные и заливные аккумуляторы обеспечивают длительное время работы при высоких мощностях. AGM используются преимущественно для резервного режима энергосбережения.
При одинаковых характеристиках, лучшими реальными показателями будет обладать более тяжелый аналог.
Обслуживание солнечной батареи
Солнечные батареи требуют большего ухода, чем стационарная сеть. Их поверхность надо систематически очищать от загрязнений. Таких как, птичий помет, пыль, следы от осадков. Так как загрязненные панели поглощают меньше солнечной энергии.
Для чистки достаточно помыть их потоком воды из шланга. А для снятия снега использовать палку по типу старой швабры с резиновой прослойкой.
Также необходимо обрезать ветки деревьев, которые кидают тень на поверхность батарей. В идеале лучше, чтобы в прилежащей территории дома высоких насаждений не было вовсе.
Два раза в год проверяйте состояние креплений системы. При необходимости смените их.
Как выбрать солнечную панель? Для этого надо вначале определиться с типом выбираемого устройства, а затем уже подбирать, опираясь на остальные характеристики прибора. Ниже будут рассмотрены критерии выбора солнечной батареи.
Из чего состоит устройство?
Любая энергетическая панель этого типа имеет несколько частей: рамка, стекло, специальная пленка нескольких типов, элементы, коробка. Для устранения риска перегрева отдельных элементов используются защитные диоды. Ламинирующие пленочные покрытия нужны для герметизации внутреннего пространства и избежания потерь мощности, а также защиты от воздействия атмосферы.
Характеристики батареи со временем ухудшаются из-за длительного воздействия ультрафиолета на пленку. Сами элементы обычно из строя не выходят на протяжении 12-17 лет, если, конечно, конструкция сделана по лучшим стандартам.
С чего начинать подбор?
Выбор солнечной батареи начинают с ознакомления с репутацией ее производителя. Выбирать надо панели фирм, имеющих многомиллионное производство: обычно они не экономят на комплектующих изделиях, которые влияют на сроки эксплуатации устройства.
Чтобы для дома подобрать лучшие солнечные батареи, нужно сравнить характеристики продукции нескольких производителей и отзывы о них. Для этого желательно использовать открытые источники информации. Чтобы выбрать солнечные панели для своего дома, надо подобрать батарею исходя из качества элементов, составляющих модуль.
Они подразделяются на 3 вида:
- Тип А. Если подобрать солнечную батарею с такими элементами, то она будет долгое время давать 95 % номинала мощности.
- Тип В. После тестов старения панель для дома сможет выдавать весь срок эксплуатации не менее 69-71 % от номинальной мощности.
- Тип С — самые дешевые солнечные панели, обладающие сравнительно хорошим выходом мощности для домов. Они могут обеспечить не более 67 % от номинальной мощности после прохождения теста на старение.
Сколько требуется элементов для получения нужных параметров?
Как выбрать солнечную батарею по количеству кремниевых диодов? Каждый такой элемент может выдавать максимум 0,5 В. Стандартные солнечные модули могут дать 12 В и содержат 36 одинаковых элементов, а их мощность зависит от габаритов каждого элемента. Практически солнечные панели собираются из указанных модулей, которые могут зарядить аккумулятор, так как на выходе у них напряжение достигает 18 В. Запас нужен для компенсации потерь в проводах и контроллере.
Существуют модули, в которых соединены 72 элемента. Они могут дать 24 В.
Но есть и модульные конструкции, которые при указанном количестве элементов могут давать 12 В. Надо учитывать, что подобные типы панелей стоят намного дешевле стандартных, так как их набирают из оставшихся отходов солнечных элементов.
То есть используются не полные квадраты, а отрезанные от них треугольники и другие геометрические фигуры. Надежность таких батарей сравнительно низкая, так как в них намного больше стыков и соединений, а также микротрещин во внутренних структурах элемента.
Но во многих случаях покупателю приходится сталкиваться с нестандартными батареями, в которых не 36 или 72 элемента, на намного больше. Тогда надо учесть, что обычный PWM-контроллер для таких конструкций не подходит, так как потери мощности могут составить около 35 % от номинала. Для этих установок предусмотрен MPPT-контролер.
Таким образом, если покупатель хочет воспользоваться стандартными блоками по 12, 24 или 48 В, то ему надо подбирать панели с числом элементов, кратным 36. В этом случае нормальную работу всего устройства может обеспечить PWM-контроллер.
Оцениваем свойства конструкции
Чтобы правильно выбрать солнечную панель, надо знать, что батареи, производимые различными фирмами (как поликристаллические, так и монокристаллические), на сегодняшний день могут достигать эффективности не более 12-18 %. Для потребителя эти цифры показывают габариты будущей установки. Например, если нужно получить мощность в 100 Вт, то батарея с элементами, дающими 12 % эффективности, будет больше по размерам, чем установка с модулями, состоящая из диодов с эффективностью в 18 %. Но при этом она будет дешевле стоить.
Но надо учитывать и тот факт, что чем ниже напряжение в точке максимальной мощности, тем лучше будет работать PWM-контроллер. При этом мощность будет максимальной, например, для 12-вольтовой батареи при напряжении 17-18 В это дает 1-2 % выигрыша в мощности, и хотя это кажется немного, но на самом деле любой прирост дает возможность батарее стабильно выдавать нужные характеристики.
Если потребитель имеет возможность применить MPPT-контроллер, то на эффективность можно вообще не обращать внимания.
Большое внимание надо уделить подбору номинального напряжения. Если применен PWM-контроллер, то оно должно быть равно напряжению аккумулятора на выходе инвертора. Для увеличения мощности обычно соединяют вместе несколько панелей, которые имеют одинаковое выходное напряжение. Для этого можно приобрести специальные переходники.
При покупке надо удостовериться в наличии всех необходимых кабелей и герметичных разъемов.
При этом надо учесть, что батареи с мощностью до 50 Вт такими материалами не укомплектованы. Если мощность панели более 70 Вт, то разъемы и кабели могут быть в наличии или отсутствовать, что может привести к дополнительным расходам при монтаже.
Заключение по теме
Для правильного выбора надо остановиться на продукции наиболее популярного производителя, приобретать качественные компоненты (тип А), смотреть, чтобы было стандартное количество элементов в модуле (36 или 72). Рекомендуется проверить наличие защитных диодов, нужного напряжения, соединительных разъемов и кабелей. Если финансы не позволяют приобрести тип А, то придется покупать менее надежные модули, что уменьшит срок службы батареи, мощность при больших габаритах.
Сегодня мы поговорим про то, как выбрать солнечную батарею для дома и получать бесплатную солнечную электроэнергию.
Источники энергии
Источники энергии, берущиеся из окружающей среды, становятся все более актуальными.
Вода, ветер и солнце являются практически бесконечными источниками, способными обеспечить практически неиссякаемой энергией. Остается только преобразовать ее в электроэнергию.
Причем эти источники доступны не только в промышленных масштабах, ими может воспользоваться и простой обыватель.
Самым оптимальным для владельца дома или дачи является использование солнечной энергии.
Ведь реки есть не везде, существуют и районы, где ветра не так уж и много, а вот дневной свет способен обеспечить электроэнергией практически в любом месте земного шара.
Конечно, полностью обеспечить электроэнергией все приборы в доме за счет энергии солнца удастся не всегда, но часть их – вполне возможно.
Количество вырабатываемой электроэнергии зависит от многих факторов: площади солнечных панелей, материала их изготовления, особенностей дополнительного оборудования, погодных условий.
Конструкция солнечной панели
Вначале разберемся с самими солнечными панелями. Эти панели представляют собой модуль, который и производит преобразование солнечной энергии в электрическую.
Они выполнены в виде прямоугольников с небольшой толщиной. Это позволяет монтировать их на любую прямую поверхность – стены дома, крыша.
Конструкция классических модулей, которые сейчас являются самыми распространенными, такова: имеется остов модуля, сделанный из анодированного алюминиевого профиля.
Внутри этого остова располагаются ячейки с полупроводниковыми пластинами, состоящими из кристаллического кремния. Все ячейки соединены между собой проводкой.
С фронтальной стороны для предотвращения повреждения ячеек их прикрывает закаленное стекло.
Сверху этого стекла, а также с тыльной стороны нанесена ламинирующая пленка, которая делает модуль герметичным, и предотвращает проникновение влаги внутрь.
Выработанная каждой ячейкой электроэнергия по проводам передается на распределительную диодную коробку, от которой она уже идет дальше.
Стандартным считается модуль с 36 ячейками, каждая из которых вырабатывает 0,5 В. Выпускаются также модули на 72 ячейки, которые обеспечивают на выходе из диодной коробки 24 В.
Виды солнечных панелей
Что касается ячеек, то они бывают двух типов – монокристаллические и поликристаллические. Отличаются они по материалу изготовления, форме, эффективности преобразования энергии.
В монокристаллических ячейках при создании используются однородные по структуре кристаллы кремния.
У второго же типа ячеек применяются кристаллы кремния с разной структурой.
Структура кристаллов влияет на общую эффективность преобразования энергии.
У монокристаллических она выше, поэтому модуль с такими ячейками способен обеспечить выработку энергии по количеству одинаковую с поликристаллическим модулем, но при значительно меньших размерах самой панели. Но и стоимость монокристаллических панелей выше.
По внешнему виду эти модули различить легко. У монокристаллических панелей углы ячеек закруглены.
Ячейки поликристаллического модуля имеет прямоугольную форму.
Недавно появились модули, ячейки которых выполнены из аморфного или микроморфного кремния.
Такие модули не имеют каркаса, и сделаны они в виде пленки, которая наклеивается на поверхность. Следует отметить, что такие модули являются самыми дешевыми из-за меньшего расхода кремния.
Остальные элементы системы
Но одних панелей недостаточно. Выработанная ими энергия должна быть правильно перераспределена. За это отвечает контроллер. Вся выработанная панелями энергия поступает на него.
Также следует отметить, что панели вырабатывают постоянный ток невысокого напряжения, как уже отмечено одна панель может обеспечить 18 или 24 В. А большинство домашних электроприборов работают от сети 220 В и с переменным током.
Поэтому, чтобы была возможность использовать выработанную панелями электроэнергию, потребуется инвертор, который и будет преобразовывать ее.
Если солнечные панели рассчитаны на использование в качестве автономной системы для обеспечения электроэнергии, то потребуются накопители энергии, ведь в темное время суток панели энергию вырабатывать не будут.
Такими накопителями являются аккумуляторы.
Выбор панелей
Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями. Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии.
Затем определяется, какую мощность обеспечивает одна панель за световой день.
Исходя из этого уже и выбираются модули. Если площади для их установки не так уж и много, то лучше будет приобрести монокристаллические модули.
Они хоть и дороже, но площадь каждой панели меньше, чем поликристаллической, и срок службы ее больше.
Панели лучше приобретать известных производителей, на которые они дают длительный срок гарантии.
Контроллеры
Перейдем к контроллерам заряда. Через них проходит выработанная энергия и подается на аккумуляторы.
Сейчас производятся два типа контроллеров – широтно-импульсной модуляции (ШИМ-контроллер) и слежения за точкой максимальной мощности (МРРТ-контроллер).
ШИМ-контроллеры более простые и доступные.
Однако при их использовании теряется до 30 % выработанной панелями энергии.
МРРТ-контроллер же способен произвести 100% выработку энергии, но и стоимость его значительно выше.
К примеру, выходная мощность панелей составляет 2 кВт. При использовании ШИМ-контроллера из-за потерь выработки конечная мощность составит 1400-1600 Вт . А вот МРРТ-контроллер способен обработать все 2 кВт мощности.
Что касается мощностных показателей, то подбирается контроллер по мощности, которую он способен обработать.
АКБ
Что касается аккумуляторов, то самыми доступными сейчас являются кислотные. Основным параметром при подборе является емкость, чем она больше у АКБ, тем лучше.
Есть определенные формулы расчета емкости АКБ, по которым определяется, какой она должна быть, чтобы запитать все необходимые электроприборы.
Если данная система не будет использоваться автономно, без накопления энергии и направлена только на экономию, то установка контроллера и аккумуляторов не нужна.
В такой системе выработанная энергия поступает сразу на инвертор, и далее уже расходуется потребителями.
Инвертор
Инверторы выпускаются трех типов – автономные, сетевые и комбинированные.
Автономные инверторы используются при полном переходе на использование солнечной энергии, где производится накопление энергии в АКБ и одновременный ее расход.
Сетевой инвертор используется в системах, в которых не производится накопление энергии. Поступающую на него электроэнергию от панелей он сразу преобразовывает и запитывает потребители. Подключается он к общей сети дома.
Комбинированные инверторы могут работать и как автономный, и как сетевой, причем с выбором приоритета источника энергии.
Основным параметром инвертора при выборе является его мощность.
Для правильного определения его мощности подсчитывается мощность всех электроприборов, которые могут быть включены одновременно и добавляется к суммарной мощности еще 20% . Это позволит предотвратить работу инвертора на предельных нагрузках.
При использовании сетевого инвертора мощность его подбирается по выходной мощности солнечных панелей, поскольку он с ними будет взаимодействовать напрямую.
Использование энергии солнца - это альтернатива невосполняемым источникам энергии. Современные технологии позволяют использовать солнечные батареи для уличного освещения, отопления и освещения небольших домов. Сегодня уже не редкость солнечные батареи для дачи, которые позволяют в летний период обеспечить хозяйство электроэнергией.
Солнечные батареи
Устройство, которое представляет собой большое количество фотоэлектрических преобразователей, соединенных в единую систему, и есть солнечная батарея.
Для солнечной батареи важно наличие прямых солнечных лучей, энергия которых преобразуется в электрический ток.
Устанавливаются батареи в тех районах, где солнечные дни составляют большую часть года. Правда, на эффективность работы солнечных батарей влияет еще и географическая широта. Ведь чем дальше от полюса, тем мощнее солнечные лучи. Но даже в средней полосе России зимой солнечные батареи снижают потребление электроэнергии из общих сетей, а летом появляется возможность даже продавать ее излишки.
Солнечные батареи бывают монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные.
Направленные в разные стороны кристаллы в поликристаллических батареях позволяют снизить зависимость от прямых солнечных лучей. Такие батареи сегодня наиболее распространены, их используют для освещения общественных зданий и частных домов. Часто уже встречается и именно поликристаллического типа.
Солнечные батареи для дачи
Еще совсем недавно главным аргументом против установки была их стоимость. Сегодня эту продукцию начинает выпускать отечественная промышленность, цены на нее становятся ниже, выбор - шире, а сервисное обслуживание - доступнее.
Современные технологии вполне способны справиться с освещением участка и обеспечить работу бытовых приборов. Правда, при этом нужна аккумуляторная а еще контроллер заряда и инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный.
Сегодня можно приобрести готовый комплект солнечной миниэлектростанции для дачи или небольшого дома с автономностью работы в течение 24 часов. Мощность такой электростанции - 235 Вт при мощности аккумуляторной батареи 2,4 кВт*ч.
Аккумуляторы для солнечных батарей
Аккумуляторные батареи являются важной частью оборудования современной гелиосистемы.
В яркие солнечные дни солнечные батареи вырабатывают значительно больше электрической энергии, чем потребляют электроприборы, а ночью, когда особенно важно освещение, не работают вообще. Значит, необходимо накапливать и хранить электроэнергию для последующего ее использования.
Аккумуляторная и предназначена для равномерного и бесперебойного электроснабжения.
Также аккумуляторные перекрывают пиковые нагрузки, слишком большие для фотомодулей, используют накопленную энергию в темное время суток, компенсируют разницу выработанной и потребленной энергии в пасмурную погоду.
Способы подключения АКБ
Чаще всего одного аккумулятора не хватает для полноценной работы солнечной электростанции, и приходится использовать несколько однотипных батарей. Специалисты считают, что они вообще должны быть из одной партии.
Для повышения общей емкости системы используются три способа соединения (коммутации) АКБ.
При параллельном соединении складываются емкости всех батарей, а общее напряжение равно напряжению в одном устройстве.
Последовательное соединение, напротив, позволяет просуммировать все напряжения, а емкость остается равной емкости одной батареи в схеме.
Самым производительным является комбинированное последовательно-параллельное соединение, при котором суммируются как напряжения, так и емкости.
Правда, при таком соединении АКБ подвержены разбалансировке, то есть суммарное напряжение будет постоянным расчетным, а вот для каждого отдельного аккумулятора его показания будут меняться. Такое явление приводит к тому, что часть батарей недозаряжается, а часть заряжается выше нормы, и ресурс вырабатывается преждевременно.
Поэтому в комплект каждой гелиосистемы обязательно входит контроллер заряда солнечных батарей и перемычки, с помощью которых соединяют средние точки для самовыравнивания напряжения в АКБ.
Особенности аккумуляторных батарей для гелиосистем
Аккумуляторная батарея для солнечной батареи должна удовлетворять целому ряду требований. Она должна выдерживать большое количество циклов заряда/разряда. При этом саморазряд должен быть минимальным, а величина зарядного тока - большой, диапазон рабочих температур - широким.
Сегодня производители уже выпускают специальные аккумуляторные батареи, так называемые солнечные аккумуляторы, которые этим требованиям полностью отвечают.
Комплект солнечных батарей с такими устройствами и контроллером заряда позволяет накапливать энергию и хранить ее с максимальной эффективностью. А сетевой инвертор - преобразовать ее для подключения бытовых приборов и освещения.
Критерии выбора
Выбирать нужно по нескольким параметрам.
Самый важный из них - это емкость. Исходя из необходимого энергопотребления рассчитывается расчетный показатель емкости, увеличивается на 35-50%, и уже по нему подбирается одно или несколько устройств для параллельного подключения. АКБ с достаточной емкостью держит энергию до 4 суток.
Длительность разрядки и зарядки. Из двух устройств с одинаковым номиналом емкости предпочтительнее то, для которого требуется меньший интервал времени для зарядки.
Емкость свинцового аккумулятора зависит от массы свинца в нем, поэтому чем больше масса АКБ, тем выше его реальная емкость. При выборе нужно обращать внимание на вес и габариты устройства.
Производители задают для своей продукции диапазон рабочих температур и периодичность обслуживания, на эти показатели тоже следует обращать внимание.
В сопроводительных документах всегда указывается срок использования АКБ, количество разрядочных циклов (чем больше этот показатель при прочих равных условиях, тем лучше) и величина саморазряда в месяц.
При расчете параметров аккумуляторной батареи нужно учитывать потери энергии при ее хранении и преобразовании. Эффективность современных устройств для гелиосистем составляет примерно 85%.
Виды аккумуляторов для солнечных батарей
Привычные автомобильные аккумуляторы не рассчитаны на большое количество циклов и отличаются значительным саморазрядом. Для гелиостанций используются совершенно другие устройства.
1. AGM-аккумуляторы, в конструкции которых между абсорбирующими стекломатами находится в связанном состоянии электролит. Такое устройство может эксплуатироваться в любом положении, при низкой цене и глубине заряда около 80% выдерживают до 500 циклов и отличаются высоким уровнем заряда.
Срок из эксплуатации не так велик - 5 лет, и диапазон рабочих температур ограничен 15-25 °С, но они быстро заряжаются - требуется меньше 8 часов на полное восстановление, могут транспортироваться в заряженном состоянии и эксплуатироваться в помещении с недостаточной вентиляцией.
AGM-аккумуляторы быстро выходят из строя из-за перезаряда, но недозаряд переносят вполне удовлетворительно.
2. Гелевая батарея для солнечной батареи тоже может работать в любом положении. Желеобразный гелевый электролит удерживается в порах силикагеля, который служит разделителем для пластин. Неоспоримое достоинство такой конструкции - электроды не осыпаются, потому что все свободное пространство заполнено гелем, а значит, исключена возможность короткого замыкания. Кроме того, они выдерживают полную разрядку и значительное число циклов, примерно в полтора раза больше, чем у аналогичных AGM-аккумуляторов. Но и цена их заметно выше.
Несмотря на цену, гелевые аккумуляторы экономичней, не нуждаются в обслуживании, могут в полностью разряженном состоянии без ущерба находиться несколько дней, потери энергии в них незначительны из-за малого саморазряда.
3. OPzS аккумуляторы, так называемые заливные устройства с жидким электролитом, не требующие обслуживания, разработаны специально для разрядки малыми токами. Они выдерживают очень большое количество глубоких циклов, используются, как правило, в мощных дорогих солнечных системах, и сами стоят достаточно дорого.
Контроллер заряда солнечных батарей
Электронные устройства предназначены для контроля и регулировки уровня заряда на аккумуляторе. Именно они предохраняют АКБ как от полной разрядки, так и от излишней зарядки.
Контроллеры заряда - очень важные элементы солнечных батарей. Они обеспечивают многостадийный заряд АКБ, автоматическое отключение при полном заряде батареи и при минимальном заряде - нагрузок, подключение фотомодулей, когда батарею нужно зарядить, и переподключение нагрузок после зарядки.
Самый дешевый и примитивный вид контроллеров типа On/Off отключает солнечные батареи от АКБ, когда напряжение достигает предельного значения, не давая аккумуляторам зарядиться полностью и тем самым сокращая их ресурс.
PWM-контроллеры, работающие по ШИМ (широтно-импульсная модуляция) - технологии, экономичны и эффективны в районах с высокой активностью солнца. Они прекращают заряд, позволяя аккумулятору при этом полностью зарядиться. Устанавливаются такие устройства в маломощных, до 2 кВт, системах с аккумулятором малой емкости.
МРРТ-контроллеры управляют максимальными энергетическими пиками. Они наиболее эффективны в гелиосистемах, но и значительно дороже устройств других моделей.
Производители аккумуляторов для солнечных батарей
На российском рынке не так много производителей этого вида продукции.
Компания CSB Battery Co., Ltd (Тайвань) предлагает свинцово-кислотные АКБ, изготовленные по со сроком службы до 10 лет, рассчитанные на напряжение 12 В, емкостью от 26 до 100 А*ч по цене от 2,6 до 8,2 тыс. рублей.
Примерно такие же аккумуляторы выпускает Shandong Sacred Sun Power Sources Co., Ltd (Китай).
HAZE Battery Company Ltd (Великобритания) поставляет гелевые АКБ со сроком службы до 12 лет, рабочим напряжение 12 В, емкостью от 15 до 230 А*ч и диапазоном температур от -20 до +50 °С по ценам от 7 до 28 тыс. рублей.
SSKGroup (Россия-Бельгия) выпускает надежные гелевые аккумуляторные батареи для солнечных батарей с пламегасителем со сроком службы 15 лет, емкостью от 100 до 180 А*ч по ценам от 11 до 19 тыс.рублей.
Производители солнечных батарей
Основными производителями солнечных батарей долгое время были Япония, Германия, США и Китай. Российские солнечные батареи собираются из материалов, произведенных в этих странах. Самые популярные отечественные солнечные батареи с доступной ценой изготавливаются из поликристаллического кремния, произведенного в Германии и США.
Сегодня российские производители не только производят солнечные модули, но и разрабатывают новые, как, например, «Квант» в Москве.
Краснодарская компания «Солнечный ветер» производит не только модули, но и готовые домашние гелиостанции. Проектирует готовые гелиосистемы и «СоларИннТех» из Зеленограда.
На отечественном рынке все больше оборудования для гелиосистем, включая готовые типовые проекты. Но при некоторых инженерных навыках и усидчивости можно самостоятельно рассчитать систему для конкретных условий эксплуатации и подобрать необходимое оборудование: солнечные батареи, аккумуляторы, контроллеры разных производителей в широком ценовом диапазоне. При этом можно сэкономить на некоторых составляющих, собрав их самостоятельно из подручных материалов, например, контроллер.
