Как выбрать солнечные батареи для дачи

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Солнечный свет активно используют в качестве альтернативного источника энергии. Солнечные генераторы позволяют сэкономить на коммунальных платежах и способны запитать даже целую систему отопления. Это вариант для тех, кто хочет не зависеть от центрального отключения электричества.

С увеличением количества производителей стоимость солнечных панелей становится доступнее. В нашем материале – о том, как выбрать солнечные батареи для частного дома. Расскажем, на что обратить внимание при покупке, разберем популярные мифы.

Какую солнечную панель выбрать для дома: вид системы

Стандартный комплект солнечных генераторов включает сами панели, инвертор, контроллер и аккумулятор. Панели выполняют роль приемника и источника энергии. Они принимают солнечный свет и перерабатывают его в электрический сигнал, который передается на аккумуляторные батареи через контроллер.

АКБ соединены с инвертором. Он отвечает за выдачу переменного напряжения 220В, 50 Гц на потребителей. Излишки электроэнергии могут передаваться в централизованную сеть. Все элементы системы находятся внутри дома. Исключение – солнечные панели. Их располагают под определенным углом на крыше.

Однако, в зависимости от назначения система может отличаться.

Автономная

Автономные панели обеспечивают электроэнергией объекты, не подключенные к стационарной сети. Днем электроснабжение получают от панелей. В генераторах накапливается "запас" энергии. Он расходуется в темное время суток.

Сетевая

Популярное название открытых систем - безаккумуляторные. Модели отличаются демократичной стоимостью. Солнечные панели обеспечивают электроснабжение только при солнечной активности ( в дневное время).

В темное время суток электричество потребляется через инвертор, который выбирает источник энергии с учетом текущей нагрузки. В некоторых странах, в том числе и в России, тариф на электричество ночью дешевле. Поэтому открытые системы экономически оправданы.

Реверсная

Реверсные системы используют преимущественно в промышленных целях. Иногда их устанавливают для получения и продажи электричества. Солнечные батареи вырабатывают энергию и отправляют ее в сеть через реверсивный счетчик. Киловатты оплачиваются по так называемому "зеленому тарифу".

Комбинированная

Комплект солнечных батарей включает сами генераторы, инвертор, аккумулятор и контроллер. Если запаса аккумуляторов не хватает, дополнительная мощность берется из сети. Вариант оптимален для частных домов, в которых нет резервного количества солнечных батарей.

Разновидности солнечных панелей

Поликристаллические

Главный элемент панелей – полупроводниковые элементы поликристаллической структуры. Мелкие кремниевые кристаллы объединяются в фотоэлементы, что не позволяет создать однородную поверхность. Отсюда – меньший КПД – 12–17%, в то время как у монокристаллических панелей – от 20%.

Производство поликристаллических солнечных батарей менее сложное. Эти модели дешевле монокристаллических аналогов. Учитывая низкую цену, можно приобрести сразу несколько генераторов и добиться того же "выхлопа", что и у монокристаллических панелей.

Стоимость солнечных батарей начинается от 3 500 руб. за 100 Вт.

Монокристаллические

Монокристаллические солнечные генераторы отличаются наибольшей эффективностью. Их КПД – 20–24%.

Производство включает несколько этапов. Сначала выращивают монокристалл, а затем из нескольких кремниевых ячеек собирают панель нужной мощности. Самые популярные модели – с 36, 60 и 72 элементами.

За счет одностороннего направления кремниевых кристаллов генераторы лучше преобразуют энергию солнца. Если есть возможность потратить чуть больше, лучше сделать выбор в пользу монокристаллических солнечных батарей. Они окупятся быстрее и прослужат – в среднем 25–30 лет.

Аморфные

Аморфные солнечные батареи представляют собой слой кремневодорода (полупроводника). Его получают путем воздействия электрического тока на кремний. Элемент испаряется и оседает на подложку. Поверхность гибких панелей хорошо гнется, поэтому их можно устанавливать даже на криволинейных поверхностях.

КПД аморфных генераторов чуть меньше, чем у монокристаллических – 18%. Аморфные генераторы имеют более высокое поглощение и эффективны даже в пасмурную погоду. Панели подойдут для регионов, в которых преобладают частые дожди. Жителям южных районов лучше сделать выбор в пользу монокристаллических генераторов.

Сегодня на рынке представлено три поколения аморфных панелей. Разница – в эффективности работы. Первый вариант был выпущен с КПД 5%. Сейчас можно приобрести модели с КПД 12%. Аморфные генераторы не такие популярные. Они уступают в производительности кремниевым панелям и стоят дорого.

Пленочные

В составе пленочных панелей – селенид меди или теллурид кадмия. Они выпускаются в виде рулонов. Пленку можно разложить не только на крыше, но и любой другой поверхности, резать и "подгонять" под нужный размер.

Еще одно преимущество – небольшой вес. За счет большой энергоотдачи генераторы быстро окупаются. КПД пленочных солнечных генераторов – 10–12%.

Коэффициент полезного действия

КПД – один из главных критериев выбора солнечной батареи. Чем выше показатель, тем лучше работоспособность генератора.

Максимальный КПД солнечной батареи разработали немецкие ученые – 44,7%. Он служит ориентиром для производителей панелей. В любительских целях можно использовать модули с КПД 10–15%. Если вы планируете купить генератор для питания целой системы отопления, обратите внимание на модели с высокой мощностью – 22%.

Важно понимать, что значение КПД на "выходе" не всегда будет соответствовать цифрам, заявленным производителем. КПД зависит от уровня наклона солнечных лучей, наличия тени и уровня радиации.

Максимального КПД можно достичь, разместив солнечный генератор перпендикулярно поверхности (то есть, под углом 90 градусов).

Поверхность панелей должна быть "чистой" и не заслоняться ветками деревьев и другими предметами.

Важно: можно купить трекеры, которые уже оснащены функцией контроля расположения солнца и слежения. Такие устройства сами подстраиваются под правильный угол.

Конструктивное исполнение

По конструктивному исполнению различают:

Стационарные модели. Солнечные модули устанавливаются на крышу гаража или частного дома, имеют большой вес. Панели не перемещаются. Стационарные панели – оптимальный вариант, если вы хотите запитать дачу или загородный дом.
Переносные панели. Отличаются небольшими размерами и весом. Их используют для подзарядки телефонов, планшетов, походных холодильников, электронных книг. Переносные батареи оснащаются USB–портом. Для туристических походов и кемпингов подойдут мощные панели до 150 Вт. Длина таких генераторов в разложенном состоянии составляет 1–1,3 м.

Мощность

Какую солнечную панель выбрать для дома? Обратите внимание на мощность. Она показывает, какое количество энергии солнечная батарея выдает за единицу времени. Мощность генератора подбирается в зависимости от потребностей:

для автономного электроснабжения всего частного дома необходимо подбирать массив солнечных батарей от 1000 Вт и выше;
для питания бытовой техники (например, холодильника и телевизора) оптимальна суммарная мощность панелей от 500 Вт.

Одна солнечная панель может вырабатывать от 100 Вт до 560 Вт энергии. Можно приобрести и маломощные приборы до 50 Вт. Они подойдут для питания осветительных приборов с низким уровнем энергопотребления.

Обратите внимание: при постоянной эксплуатации мощность солнечных панелей снижается в среднем на 10–12% за 10 лет.

Срок службы

Практически все солнечные батареи рассчитаны на длительное применение. В документах указывается срок службы от 25 до 30 лет. Однако, многие солнечные генераторы не выходят из эксплуатации и через 40 лет.

Чтобы увеличить срок службы панелей, достаточно:

Не допускать механических повреждений, падений.
При необходимости – установить ветрозагородительные конструкции.
Регулярно производить уход и чистку солнечной батареи.

Старение панелей

Еще одна важная особенность – коэффициент старения. С каждым годом производительность солнечных блоков снижается. Все зависит от модели:

производительность поликристаллических элементов за 25 лет снижается до 30%;
у монокремниевых батарей этот показатель ниже – 17%.

Распространенные мифы о солнечных батареях

Многие владельцы частных домов считают, что генераторы работают только в теплом климате, и устанавливать их целесообразно только на юге. Это неверно – для работы генераторов необходим только солнечный свет. Температура воздуха значения не имеет. В прохладную погоду выработка чуть больше.
Еще одно распространенное заблуждение: оборудование неэффективно. Монокристальные блоки имеют высокий КПД – 22%. В ближайшие годы этот показатель вряд ли увеличится.
Солнечные батареи будут окупаться несколько десятилетий. Все зависит от мощности и количества панелей. В большинстве случаев генераторы окупятся через 6–10 лет.
Внешний вид панелей говорит о высоком качестве. Определить качество генератора по внешнему виду трудно даже экспертам.
Лучше сэкономить и купить модули из мелконарезанных элементов. Многие продавцы уверяют покупателей, что такие системы ничуть не уступают панелям из целых элементов. На деле ситуация обстоит иначе: при производстве панелей из мелких "кусков" чаще всего используют отбракованные элементы с трещинами и сколами. Из поломанных элементов вырезают целые части и спаивают. Количество мест спайки увеличивается в несколько раз, поэтому надежность модуля снижается.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, какую солнечную батарею выбрать для дома. Самый популярный вариант – монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи. Аморфные генераторы стоят дорого, но при этом не отличаются высоким КПД. Пленочные панели гибкие: их можно расположить даже на криволинейных поверхностях.

Оптимальная мощность зависит от целей использования.

Солнечные батареи служат минимум 25–30 лет. При правильной эксплуатации срок службы увеличивается.

Дача, как место для выращивания овощей, постепенно уходит в прошлое, чаще видны участки с газонами и цветами. Дома же предназначены для отдыха и жизни в теплое время года. Современному человеку недостаточно одной лампочки. Холодильники, нагреватели воды, телевизоры, ноутбуки, зарядки сотовых телефонов – без них полноценную жизнь представить трудно.

Электроприборы классов А и АА по энергоэффективности превосходят ранее выпускавшиеся изделия. Гелиосистемы способны обеспечить бесперебойную работу электрооборудования.

гелиосистема

Целесообразность использования солнечных батарей на даче

Высокая стоимость комплекта ограничивает применение в местах постоянного проживания людей. Здесь солнечные батареи приобретают для экономии при оплате счетов на электроэнергию.

Дача же, как правило, большим набором энергоемких приборов не оснащается. Исходя из этого для создания комфортных условий стоит присмотреться к автономным системам выработки электроэнергии.

Безальтернативной гелиостанция будет в местах полного отсутствия централизованных электросетей. Электростанции, работающие с использованием двигателей внутреннего сгорания, дороги при приобретении и в плане покупки энергоносителей.

Частые отключения в изношенных электросетях дачных обществ – нередкая причина выхода из строя электроприборов.

использование солнечных батарей

Рассмотрим назначение и конструкцию необходимого оборудования.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Перед покупкой гелиосистемы в загородный дом надо понять достоинства и недостатки, которые имеет солнечная электростанция.

Неиссякаемость и доступность в любой точке Земли. В той или иной степени солнце светит везде. В этом аспекте рассматривается только количество излучения в зависимости от местности и времени года, когда планируется использовать электростанцию. Выработанная электроэнергия напрямую зависит от количества солнечных дней и их продолжительности, а также от угла солнца над горизонтом.
Экологичность. Выработка электроэнергии происходит без сжигания энергоносителей. Глубокая переработка отслуживших срок службы аккумуляторов и других компонентов не приводит к загрязнению окружающей среды.

Выработка электроэнергии не сопровождается шумом (как у ветряков);

Время службы компонентов станции рассчитано на полный срок эксплуатации – в среднем 25 лет. Далее, КПД батарей уменьшается. Отрасль гелиоэнергетики продолжает бурно развиваться, а стоимость составных частей резко снижается, какова их будет цена лет через 25, не скажет никто, но наверняка значительно меньше сегодняшней.
Независимость от поставщиков электроэнергии. Дом не отключат от электроснабжения.
После того как оборудования окупит себя, электроэнергия станет бесплатной.
Модульный принцип построения системы позволяет ее наращивать без какого-либо переоборудования.
Независимость от цен на другие источники энергии (бензин, дизель, газ), они в работе солнечных батарей не используются.

Преимущества гелиосистем несколько уменьшаются их недостатками:

Первоначальные инвестиции, лучше применить именно это определение, при приобретения оборудования. Время окупаемости напрямую зависит от интенсивности пользования системой, и параметров солнечного облучения в месте установки.
Сравнительно низкий КПД панелей. В среднем один квадратный метр элементов вырабатывает 120 Вт в час, если посчитать от уровня солнечной энергии – это всего 10–15%. Впрочем, производители регулярно объявляют об увеличении этого показателя за счет использования новых технологий.
Зависимость от погодных условий. Наибольший КПД получается в солнечный, безоблачный день. Оценить количество активных солнечных часов можно по специальным таблицам для каждой местности.
Гелиостанцию затруднительно использовать для питания энергоемких приборов – сварки, перфоратора, обогревателей.
Состав системы не ограничивается наличием панелей. Необходим аккумулятор для работы в ночное время. Его емкости должно хватать, чтобы обеспечить освещение дома, включить светодиодный уличный фонарь. Для правильной работы аккумулятора придется приобрести качественный контроллер заряда. Инвертор нужен для преобразования постоянного напряжения 12, 24 В в синусоидальное стабилизированное напряжение 220 В.

Что можно подключить к солнечной батарее

Перед тем как выбрать гелиосистему стоит определиться с тем, сколько киловатт энергии будет потреблять подключенное оборудование.

Бытовые электроприборы потребляют в Ваттах:

Лампа накаливания потребляет 40–75 Вт/час, поэтому использование их в гелиосистемах невыгодно.
Энергосберегающий светильник – 15–25.
Светодиодная лампочка, эквивалентная 100 Вт лампе накаливания – 11.
Холодильник – здесь все зависит от класса энергопотребления прибора. Он обозначается буквами латинского алфавита от А до G. Для класса АА++ среднегодовое потребление будет меньше 70 Вт/час для класса G – 0,6 кВт.
Телевизор LED – 70.
Телевизор LCD (ЖК) – 150–200.
Утюг – 2000.
Микроволновая печь – 1000.
Компьютер – 250.
Посудомойка – 2500.
Стиральная машина – 2500.
Электрочайник – 2000.
Кондиционер – 2500.

Таким образом, видно, что мощные электроприборы напрямую от солнечных панелей запитать не получится, необходимы аккумуляторы большой емкости и соответствующие им инверторы.

Работа солнечной батареи к содержанию ↑

Виды гелиосистем

Солнечные батареи состоят из тонких кремниевых пластин (моно- и поликристаллические) или подложки, покрытой тончайшим слоем силана или кремневодорода (амфорные), в которых энергия солнечных лучей преобразуется в электрическую.

Конструкция приборов имеет разное строение, и соответственно различный КПД.

По способу изготовления выделяют:

Монокристаллические.
Поликристаллические.
Из аморфного кремния.

Монокристаллические батареи

Монокристаллические панели черного цвета со скошенными углами. КПД для таких изделий составляет 15–25%. Лучшие показатели в работе достигаются при обращении пластин в сторону Солнца. В пасмурные дни, утром и вечером, когда на панель попадает меньше солнечной энергии, выработка электроэнергии уменьшается. Для улучшения эксплуатационных свойств применяют юстировку, ориентирование в пространстве по направлению солнечных лучей.

Монокристаллические батареи

Поликристаллические батареи

Узнать этот вид можно по темно-синему цвету поверхности. КПД достигает 12–15%. Соответственно для получения сравнимой с монокристаллическими моделями мощности необходима большая площадь поверхности, но цена изделий ниже. Принцип действия позволяет поликристаллическим панелям работать в пасмурный день.

Поликристаллические батареи

Аморфные кремниевые батареи

Дешево стоят по сравнению с предыдущими типами аморфные гелиосистемы. Изготавливают их в виде гибкой пленки синего цвета, защищенной специальным прозрачным покрытием. КПД изделий достигает всего 6%. Они менее долговечны – быстро вырабатывается ресурс кремниевого слоя, но успешно работают в местностях с повышенной облачностью, преобразуя в электроэнергию даже рассеянный свет.

Что входит в комплект

Применяется солнечная батарея для дачи, комплект которой включает несколько функциональных элементов.

Панели. Их вид, количество и генерируемую мощность можно подобрать в зависимости от установленного на даче электрооборудования.

Аккумуляторы необходимы для накопления энергии и для ее при подключении мощных потребителей и в ночное время.

О назначении инвертора написано выше. Выходная мощность должна соответствовать сумме мощности используемых приборов.

Контроллер заряда увеличивает срок службы аккумуляторных батарей, некоторые виды способны взрываться при перезаряде.

Аморфные кремниевые батареи к содержанию ↑

Кому стоит обратить внимание на солнечные батареи

Суммируя вышесказанное, понимаем – установка гелиоэлектростанций оправдывает свое назначение в местах:

В Россию этот тренд приходит только сейчас, как и поддержка со стороны властей. Совсем недавно был принят закон и подзаконные акты о микрогенерации. Это значит, что теперь каждый житель России может производить электроэнергию для собственных нужд и даже поставлять её излишки в сеть. Поэтому стоит разобраться в вопросе детальнее.

Так какие шаги может предпринять обычный владелец дачи или дома в России, решив установить солнечную панель?

Оцените финансовую выгоду

Да, с помощью солнечной генерации вы можете сэкономить уже сейчас. Правда, для этого нужно учесть несколько принципиально важных деталей:

Объединяйтесь и экономьте ещё больше

Экономия может быть не только в оплате квитанций, но ещё и за счёт установки солнечных панелей сразу на нескольких объектах, а не на одном. Экономить можно и на обслуживании: ведь вам не придётся вызывать ремонтников или проверяющие службы самостоятельно. Даже 5-10 домов с солнечными панелями не будут переплачивать за отдельные визиты специалистов, хотя вызывать их не придётся часто.

Проверьте вашу локацию

Итак, если вы определились и решили установить собственную солнечную электростанцию, то первым делом стоит оценить ваш участок и найти место, где лучше всего поставить солнечную панель.

Оптимальная локация — на солнечной стороне без тени. Имейте в виду, что в засушливых районах панель может стать ещё и дополнительным источником тени и, например, защитить почву от пересыхания.

Также важнейшим фактором является крыша: проверьте, подходит ли она для установки солнечных панелей. Это вы можете сделать как самостоятельно, так и с помощью специалиста по установке солнечных панелей.

Другой вопрос, волнующий жителей России — количество солнечных дней в году. Если для южных регионов выбор очевиден, то что делать тем, кому повезло меньше? Инсоляция — количество солнечного излучения, которое попадает на определённую область Земли, довольно сильно различается в России. Однако, стоит напомнить, что в Москве инсоляция сравнима с инсоляцией Берлина. Тем не менее Берлин и Германия — один из лидеров в использовании солнечной энергии. Важно помнить, что солнечные панели могут работать и в пасмурную погоду, хотя и с меньшей выработкой.

В районах, где часто отключают электричество или есть проблемы с подсоединением к электрическим сетям, солнечные панели станут отличной альтернативой (только не забудьте купить аккумуляторы). Благодаря им вы сможете накапливать энергию и использовать её при необходимости. Аккумуляторные батареи используются для стабильного энергоснабжения дома в те периоды, когда солнечного света мало или он отсутствует, поэтому в регионах с меньшим количеством солнца они необходимы.

Выбор оборудования, установка и стоимость

Проще всего доверить выбор оборудования специалисту, но вы тоже можете разобраться в этом вопросе самостоятельно.

Если вы решите выбирать оборудование сами, то стоит заранее посмотреть варианты готовых наборов. Покупать части набора отдельно лучше не стоит. Стоимость таких наборов будет сильно разниться в зависимости от локации, количества панелей и ваших собственных желаний по мощности солнечной электростанции. В среднем вы можете приобрести готовые наборы от 25 до 400 тысяч рублей.

Поддержите Зелёный курс

Ещё в 2020 году Greenpeace совместно с экологически ориентированным бизнесом составил программу Зелёный курс, которая предлагает переход на углеродную нейтральность уже к 2050 году.

В Зелёном курсе есть большой блок про возобновляемую энергетику по причине того, что 79 процентов выбросов парниковых газов в России приходится на сжигание ископаемого топлива. Поэтому переход от традиционной генерации к возобновляемой энергетике является одной из важнейших целей.

Но это не единственная возможность поддержать Зелёный курс. Подпишите нашу петицию и станьте ближе к зелёному будущему.

Использовать в частных домах и даже дачных домиках альтернативные источники энергии сегодня стало модной тенденцией. Впрочем, это достаточно практично и, как правило, выгодно. Первенство среди таких устройств получили солнечные панели для частного ома (солнечные батареи, солнечные электростанции). Связано это с ежегодным ростом (весьма солидным) производства, снижением цен, многочисленными наработками, упрощающими подбор оборудования и построение систем.

Что это?

Основу любой системы составляют солнечные панели. Они выполняют роль основного источника энергии и, зачастую, становятся наиболее дорогой составляющей.

От их взвешенного выбора зависит:

производительность домашней электростанции;
объемы и стоимость работ по монтажу и обслуживанию;
цена покупки;
характеристики остальных звеньев.

Критерии выбора

Единственным критерием при проектировании домашней электростанции и выборе оборудования для нее должна стать целесообразность.

Однако понятие это широкое, для его понимания потребуется учет многих факторов:

Средней и максимальной потребляемой мощности.
Производительности солнечных модулей.
Наличия стационарной электросети и режима совместной с ней работы.

Географического положения местности и климатических условий.
Финансовых возможностей владельца дома.

Структура домашней солнечной электростанции

Определяется двумя основными положениями:

Целью создания и использования.
Работой совместно со стационарными электросетями.

Соответственно, рассматривать можно 3 варианта организации солнечного электроснабжения дома:

Зависимый от электросети.
Полуавтономный с резервированием.
Полностью автономный.

Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)

Такая электростанция строится по простейшей схеме. В ее состав входят:

Солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии.
Инвертор, преобразующий постоянное напряжение на выходе фотоэлементов в переменное напряжение для потребителей.

Гелиобатареи подключаются на вход инвертора. Его выход соединен с сетью (после счетчика). Основная особенность схемы – отсутствие промежуточных накопителей энергии (аккумуляторов) и устройства для их заряда.

При такой структуре приборы в доме потребляют электроэнергию от солнечных элементов через инвертор. Недостаток мощности восполняется сетью, и, наоборот, ее избыток (например, когда батареи работают в номинальном режиме, а потребители выключены), сбрасывается в сеть.

Достоинства такой схемы:

Минимальная стоимость по сравнению с другими вариантами.

Есть у нее и серьезный недостаток – при отсутствии сетевого напряжения (во время отключения электроэнергии) система не работает.

Автономная схема

В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.

Такой функционал диктует схему построения:

Источник энергии – солнечные панели.
Накопитель (аккумулятор) – берет на себя питание потребителей, когда батареи не вырабатывают электроэнергию (например, в ночное время).
Контроллер заряда аккумуляторов – устройств, управляющее зарядом накопителей и потребление энергии от фотопанелей.
Инвертор, как и в предыдущем варианте, преобразующий постоянное напряжение в переменное.

Система работает следующим образом:

При наличии освещения солнечные батареи вырабатывают энергию.
Она поступает на вход контроллера, преобразующий ее параметры в нужные для заряда батарей. Аккумуляторы подключены к его выходу.
К выходу контроллера и зажимам АКБ подключаются входные цепи инвертора. Он преобразует напряжение и подает питание в сеть дома (не путать с централизованной).

Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.

В такой системе нет связи с сетью (поэтому ее называют автономной) и, что самое приятное, владелец дома не платит за электроэнергию вообще.

Стоимость электростанции выходит весьма значительной.
Если по каким-либо причинам наблюдается длительный перерыв в работе панелей (поверхность покрыта снегом в зимнее время, дождевые тучи на неделю закрыли Солнце и т.д.), запасенной в аккумуляторах энергии не хватит для работы потребителей.

Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.

Полуавтономная (гибридная) система

Схема такой электростанции практически полностью повторяет предыдущую за единственным исключением – для заряда накопителей используется энергия не только от солнечных панелей, но и от сети. В этом случае контроллер, кроме управления зарядными процессами, получает дополнительную функцию.

В настройках контроллера можно задать приоритет источников:

При выборе солнечных батарей работающие электроприборы будут, по возможности, запитаны от них, а от сети будут потребляться недостающая мощность и подзаряжаться аккумуляторы.
При выборе сети до пороговой мощности будет работать стационарный источник, а дополнительную энергию обеспечат гелиопанели.

Таким образом, владелец дома получает наиболее универсальную систему, но и сложную систему. За универсальность придется заплатить и деньгами – такой вариант оказывается самым дорогим в реализации.

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Естественно, такое расположение кристаллов вызвало потерю КПД преобразования – он находится на уроне 11-16%. Однако это же позволило увеличить эффективность работы при рассеянном свете, что в результате привело к созданию панелей, которые успешно конкурируют с монокристаллическими (при прочих равных, например, размерах) по мощности генерации. Более того, по цене они значительно выигрывают и обходятся в 0.7-0.9 доллара за 1 Вт.

Аморфные

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Следует обращать внимание не только на технологию панелей, но и на качество. В маркировке оно отображается как Grade от A (самое высокое) до D. Кроме того, рекомендуется проверить и репутацию производителя, особенно, если он выпускает не собственную, а OEM-продукцию. Сделать это можно на сайтах лабораторий качества – Калифорнийской или Европейской TUV.

Мощность и количество

Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.

Кроме мощности потребителей необходимо учесть:

Время работы солнечных батарей. Как правило, принимается равным 6 часам, соответственно, мощность генерации нужно кратно увеличить.
Потери на преобразование при зарядке аккумуляторов и получении переменного напряжения на инверторе. С их учетом необходим запас по мощности не менее 30%.
Пиковые токи. Например, при средней мощности стиральной машины 500 Вт при работе нагревателя может потребляться до 2 кВт. При пуске насосов или других двигателей, пусковые токи могут превосходить номинальные значения в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но запас модулей по току в 20-30% не помешает.
Географию и погодные условия местности – коэффициент инсоляции. Найти его для зимнего и летнего времени можно в справочниках.

После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:

Где:

Кс – стандартный сезонный коэффициент, 0.5 для лета и 0.7 для зимы.
Wn – мощность панели, заявленная производителем.
Ki – коэффициент инсоляции, также берется для лета и зимы.

Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.

Окончательно принимают ближайшее число кратное 2 для системы с выходным напряжением 24 В, 4 – для 36 В, 4 – для 48 В.

Напряжение

Как правило, панели выпускаются с выходным напряжением 12 В. Но для заряда аккумуляторов необходимо иметь в системе напряжение выше, чем из рабочее, да и преобразование из постоянного в переменное выгоднее по КПД производить с более высоких значений.

Поэтому принята стандартная практика использовать напряжения:

12 В для систем с потреблением на более 1 кВт.
24 В или 36 В – при потреблении до 5 кВт.
48 В – при мощности свыше 5 кВт.

Для получения таких напряжений используют последовательное включение панелей (наборов панелей).

Установка

Монтировать панели допускается практически как угодно – вертикально, горизонтально, под наклоном. Однако следует учитывать, что максимальную отдачу модули дают при падении солнечных лучей на рабочую поверхность перпендикулярно. При этом нужно обеспечить и максимальное время облучения.

Отсюда – некоторые рекомендации по установке:

Ориентировать фотоприемники на юг.
Располагать панели под углом, равным широте местности.
Изменять (по возможности) угол наклона на 20% — увеличивать зимой и уменьшать летом.

Следует также позаботиться, чтобы в течение всего светового дня модули не подвергались затенению деревьями на участке или другими зданиями. В этом случае удастся обеспечить максимальную мощность генерации. Особенно критично это для монокристаллических батарей, отдача которых существенно снижается в рассеянном свете.

Оборудование для солнечной электростанции

Эффективность работы солнечных панелей для частного дома определяется не только правильным подбором и расчетом числа модулей. Во многом она зависит от выбора оборудования.

Аккумуляторы

Наилучшие результаты в системах показывают литиевые АКБ, однако стоимость их пока непомерно высока – порядка 4 долларов на 1 Вт мощности. При этом их ресурс составляет 1000-2000 циклов заряд-разряд, что соответствует сроку эксплуатации 3-6 лет. В этом отношении выгоднее кислотно-свинцовые батареи. При том же ресурсе их стоимость почти в 10 раз ниже – около 38 центов на 1 Вт.

Для дома лучше использовать необслуживаемые батареи – AGM или гелевые. При желании получить большую экономию следует обратить внимание на обслуживаемые тяговые аккумуляторы. Их ресурс работы (с учетом замены электролита, восстановления пластин) значительно выше. Однако их придется устанавливать в специальном помещении с соблюдением обязательных условий (например, оборудованном отдельной вентиляционной установкой).

Нужное напряжение батарей получают путем последовательного соединения.

Контроллер панелей

Устройство отвечает за передачу энергии от солнечных панелей на аккумуляторы или на вход ведомого сетью инвертора.

В настоящее время большинство контроллеров используют один из двух принципов регулирования:

ШИМ (PWM). Использует широтно-импульсную модуляцию, работает при превышении напряжения батарей над АКБ до двукратного.
MPPT (Maximum Power Point Tracking). Устройство обеспечивает максимальную отдачу мощности, работает с любыми разностями напряжений и обладает повышенным, по отношению к контроллеру ШИМ, КПД. Однако при этом стоит, при прочих равных, в среднем в 4 раза дороже.

Для мощных солнечных станций для большого дома следует отдать предпочтение именно второму варианту.

Инвертор

Специфичен только для сетевых (ведомых сетью) солнечных станций. Для автономных и гибридных используются одни и те же модели, но в различных режимах. Современные технологии позволяют получить высокий КПД и качество выходного напряжения. При этом могут формироваться как однофазная, так и трехфазная система напряжений.

Частые вопросы

Поскольку генерация идет с перерывами, накопитель в системе обязателен. Можно использовать не электрохимические, а другие варианты, например, гидроаккумулятор. Но, как правило, его создание обойдется значительно дороже и связано с трудностями исполнения.

Конечно, но они существенно усложняют и удорожают систему.

Можно, но с ними те же проблемы, что и с тяговыми – требуется отдельное помещение и соответствующие правилам безопасности условия. Кроме того, они плохо переносят разряд малыми токами, что существенно снижает ресурс.

Как правило, производители не устанавливают частоту такого обслуживания, утверждают, что природных осадков достаточно для чистоты поверхностей. Но 2-4 раза в год полить панели водой из шланга не помешает.

Наиболее эффективной считается гибридная система, которая позволяет обеспечить бесперебойное электроснабжение при минимуме оплаты поставщикам электроэнергии.

По показателям инсоляции можно сделать вывод, что и в такой местности солнечные электростанции себя вполне оправдывают. Естественно, в общем она обойдется несколько дороже, но окупает создание всего за 3-5 лет эксплуатации.

Видео-советы по подключению

Читайте также: