Экология потребления.Дом:Альтернативные источники энергии становятся более доступными. Солнечные батареи все чаще можно увидеть на загородных домах или городских балконах.
Несмотря на все плюсы использования солнечных батарей, альтернативная энергетика в нашей стране развита достаточно слабо.
Причин множество: от неблагоприятных погодных условий до высокой стоимости панелей. Но многих россиян это не останавливает, если и Вы входите в этой число, то возможны два варианта: покупка готового набора, состоящего из панелей и системы аккумуляторов или самостоятельная сборка отдельных деталей.
В первом случае, затраты будут на порядок больше. Так, к примеру, одна немецкая компания разработала специальную солнечную конструкцию, элементами которой являются панели мощностью 195 Вт. В народе они получили название «балконные электростанции». Солнечные батареи для дома, выпускаемые под маркой Sun Invention – Plug & Save, имеют стандартные размеры и специальных навыков для их монтажа не понадобится. Вот только их стоимость многих смутит – 2800 евро, такая солнечная система будет по карману не каждому.
Другое дело системы, которые многочисленные умельцы изготавливают своими руками. Информация о них даже иногда появляется в средствах массовой информации. Достоинством солнечной батареи, собранной в домашних условиях, является не только ее дешевизна (в сравнении с заводской панелью с идентичными характеристиками затраты будут раза в 3 меньше), но и возможность учесть все необходимые технические нюансы, отвечающие лично Вашим потребностям.
Для российских условий эксперты советуют выбирать поликристаллический модуль. Он лучше подходит для слабого российского естественного солнечного света. Все элементы панели с таким модулем покрываются специальным ламинатом, который устойчив как к перепадам температур, так и к воздействию снега и дождя.
Большая часть готовых солнечных установок оснащается аккумуляторами, контроллерами и устройствами с usb-выходами и стандартными выходами, пригодными для зарядки ламп, переносных девайсов и небольших бытовых приборов.
Батареи на балконе
Марина Быстрина из Санкт-Петербурга установила солнечную батарею на балконе.
У меня небольшая солнечная батарея, поликристалл, стоит на балконе, ее для меня собрали друзья. Она подключена к usb-переходнику, и я использую ее для включения мини-вентилятора летом и для турецких цветных ламп в течение всего года, - говорит Марина Быстрина.
У Ивана Герасимова из Новосибирска на балконе – 65-ваттные солнечные батареи среднего размера. По его словам, они позволяют накопить примерно по 6 Ампер/час. С помощью этой силы тока ему удается зарядить свой ноутбук примерно наполовину. Телефон от батарей можно зарядить полностью за несколько солнечных утренних часов, а два ночника от полностью заряженного аккумулятора могут работать три ночи подряд.
Установка вырабатывает более 2500 вт, или 2,5 квт. Средний ноутбук при работе потребляет в час около 100 вт, телефон – около 70, лампа – 10-15 вт/ч.
Разрешение на установку
Для установки солнечных батарей на балконе дополнительные юридические разрешения не требуются. В ЖЭУ по месту жительства уточнили, что, если батареи не мешают другим жильцам, то на их установку не нужно получать разрешений.
На всякий случай в Мосжилинспекции порекомендовали обратиться в Главное архитектурно-планировочное управление Москомархитектуры, чтобы узнать, не появятся ли претензии к изменению внешнего вида здания. В ряде случаев, когда речь идет о домах-объектах культурного наследия, памятниках архитектуры, изменение внешнего вида фасада здания возможно только с после получения разрешения.
Связанную с установкой солнечной батареи перепланировку регламентирует постановление от 25 октября 2011 г. N 508-ПП Правительства Москвы «Об организации переустройства и (или) перепланировки жилых и нежилых помещений в многоквартирных домах и жилых домах». В нем можно прочитать, в каких случаях все-таки потребуется согласование.
Для предприятий это также актуально, но надо заказать пноолр , чтобы сэкономить на расходах.
Подмосковный опыт
Десятки компаний предлагают установку солнечных батарей в Москве и Подмосковье. Несмотря на то, что производительность батарей в зимние месяцы снижается в три-четыре раза, их использование может обеспечить энергией небольшой загородный дом с необходимым минимумом электроприборов. Солнечные установки пользуются у жителей Подмосковья все большей популярностью.
Чем больше размер батареи, тем эффективнее она работает. Так, для освещения дачного домика потребуется установка стоимостью не больше 150-200 тысяч рублей. Для большого дома – соответственно, большая и дорогостоящая установка. Снег зимой чистится обычной щеткой, а вода на на панелях не задерживается из-за положения установки, которое подбирает мастер с учетом условий на конкретном участке.
Говоря о солнечных батареях, каждый из нас, в первую очередь, подразумевает их использование где-нибудь на даче или в своем загородном доме. Но мало кто задумывается, что батареи, потребляющие энергию солнца, можно устанавливать даже на крыше многоквартирного дома, причем в этом случае солнечная система будет иметь гораздо больше плюсов.
Подобная практика очень развита во многих европейских странах, но радует то, что и Россия не отстает от них. Десятки домов в различных регионах страны уже оборудованы солнечными батареями, которые позволили снизить расходы на освещение в несколько раз. Кто является первопроходцем? Как организовать эту систему? Ответы на это и другие вопросы в следующих разделах.
Для чего пригоден комплект солнечных батарей
Говорить о полном исключении центральной энергосети из жизни жильцов многоквартирного дома не приходится. В каждой квартире работает немалое количество электроприборов, и для их питания солнечная система явно не подойдет. А вот уличное, подъездное освещение, работа лифтов, отопление вполне может осуществляться за счет энергии солнца.
Помимо установки солнечных батарей нужно будет предусмотреть замену привычных ламп накаливания светодиодными светильниками, потребляющими гораздо меньшее количество энергии. А использование датчиков движения позволит включать освещение лишь в случае необходимости, исключая работу светильников в течение всей ночи. Практика показывает, что подобная система позволяет снизить цену за 1 кВт в среднем на 70-90%.
Организация системы для многоквартирного дома
Чем выше мощность приобретаемой солнечной системы, тем выше ее цена, но с другой стороны, тем меньше стоимость одного отдельного элемента. Комплект солнечных батарей, приобретаемый жильцами всего дома, обойдется гораздо дешевле из расчета на одного человека, в сравнении с системой, устанавливаемой в загородном доме. Система, состоящая из СБ, имеет следующие плюсы:
- Отсутствие необходимости в дополнительных площадях для установки. Комплект солнечных батарей монтируется на крыше дома и на его боковой стороне, ориентированной на юг.
- Накопленную в течение светового дня энергию можно расходовать на освещение и работу лифтов в ночное время.
- Высотные дома исключают один из главных недостатков монтажа на крыше – затененность объектами, расположенными по соседству. Это способствует хорошей освещенности установленных панелей и, как следствие, высокой производительности.
- Крыши большинства домов плоские, что также упрощает монтаж батарей.
Получается, что выгода солнечных панелей для квартиры будет гораздо больше, чем для дачного дома. К примеру, в Швейцарии подобная система для многоквартирного дома была реализована еще 20 лет назад. Установленный на нем комплект СБ используется для отопления и нагрева воды для бытовых нужд. В России аналогичные системы не имеют такого массового масштаба, но тоже существуют. Более подробно в следующем разделе.
Солнечные дома в российских регионах
Начнем, пожалуй, со столицы. В качестве экспериментальной площадки, на который был установлен комплект из четырех солнечных панелей, послужил дом №15, расположенный в Леонтьевском переулке. Причем эта идея была осуществлена уже 6 лет назад. На сегодняшний день это не единственный солнечный дом в Москве. Отличилась также и администрация Святошинского района, по инициативе которой 18 батарей было установлено на крышу дома по адресу Булгакова, 19. Генерируемая энергия расходуется на освещение лестничных площадок, чердаков, подъездов. По словам разработчика солнечного комплекса в Леонтьевском переулке, их система окупилась уже за 2 года.
В октябре нынешнего года в Красноярском крае сдали энергосберегающий дом, который отапливается за счет того, что на крыше дома установлен комплект коллекторов, нагревающий воду в котлах в подвале здания. Подобные системы реализованы также в Кемерово и Алтайском крае. Не остались в стороне и жители Екатеринбурга. По своей личной инициативе товарищество дома по адресу Родонитовая, 8 установило комплект коллекторов, который планируется использовать для обогрева квартир. Конечно, речь идет о дополнительном источнике теплоснабжения, но и это уже большой прорыв для россиян.
Наибольшее количество домов, освещение в которых реализовано с использованием СБ, встречается на Кавказе. В станице Ессентукской уже, по меньшей мере, 7 домов были отключены от центральной сети энергоснабжения благодаря установленным солнечным модулям, аккумуляторам и светодиодным лампам. Это позволяет ежемесячно экономить собственникам квартир до 2-х тысяч рублей. А в Новочеркасске в июле этого года сдали в эксплуатацию дом, снабжение горячей водой в котором также обеспечено СБ.
Статью подготовила Абдуллина Регина
Солнечные батареи на крыше екатеринбургского дома:
Владельцам частных домов и коттеджей очень повезло – они могут устанавливать у себя на крыше целые поля солнечных батарей, комбинировать центральную систему электроснабжения с солнечной, и в итоге существенно экономить. А что делать жителям городских многоэтажек? Солнечные батареи для квартиры – это утопия или все-таки реальность?
Установка
Конечно, обустроить полноценную гелиосистему в рамках стандартной городской квартиры довольно проблематично. И первая же трудность, с которой предстоит столкнуться – размещение самих солнечных батарей. Причем дело даже не только в их габаритах, дело прежде всего в ориентации по солнцу. Ведь лучи должны падать на фотоповерхность под определенным углом, иначе панель не будет работать. Но как добиться этого в многоквартирном доме?
Хорошо, если балкон выходит в нужную сторону. А если нет? Еще один возможный вариант – установка солнечных батарей на крыше дома. Но это оправданно, если квартира находится на верхнем этаже. В противном случае потери энергии в кабелях могут быть слишком значительными.
Правда, есть и другая возможность. Это покупка гибких тонкопленочных батарей. Сегодня выпускаются изделия, которые можно наклеивать на оконное стекло, как обычную тонировку. Этот вариант вполне оправдан, если окна в квартире имеют достаточную площадь (тонкопленочные модули отличаются большими габаритами). Но опять же, все зависит от расположения окон.
Дополнительное оборудование
Если установка солнечных батарей в квартире возможна, то надо подумать о дополнительном оборудовании. Ведь сгенерированную энергию надо где-то хранить. А значит, нужно покупать аккумуляторы (лучше – Li-ion, у них выше цикловый ресурс). Также понадобятся контроллер заряда и инвертор для преобразования постоянного тока в обычный переменный.
Подбирать сами панели надо исходя из среднего дневного энергопотребления. Например, расходы квартиры составляют примерно 200 кВт в месяц. В день таким образом получается около 6,6 кВт. Значит, нужны панели со средней общей выработкой в районе 6,6 кВт/день. Если не получится подобрать точно соответствующие этому значению панели, можно взять ближайшие. Например, две модели мощностью 240-250 Вт выработают за сутки чуть больше 5 кВт энергии. Для ее хранения подойдут два аккумулятора (гелевые или Li-ion), например 12 В/220 А/ч. Также надо купить соответствующий инвертор и зарядный контроллер.
Экономическая целесообразность
Такова примерная комплектация средней гелиосистемы для квартиры. Осталось выяснить, насколько экономически обоснована ее установка. Цена одной батареи мощностью 25 Вт составляет 10-15тыс.руб. Соответственно, две шутки обойдутся в 20-30тыс. Сюда надо добавить расходы на прочее оборудование, и станет понятно, что квартирная солнечная станция – не такое уж дешевое удовольствие. Подобные затраты оправданы лишь в условиях регулярных и длительных перебоев с электричеством.
Поэтому лучше использовать комбинированный вариант. То есть спроектировать гелиосистему в качестве резервного источника энергии. Тогда можно купить менее мощные солнечные батареи и менее энергоемкие аккумуляторы. В итоге общая стоимость резко снизится. И такой системы будет достаточно для поддержания аварийного освещения квартиры в течение нескольких часов.
Солнечный многоквартирный дом
Другой вариант – установка солнечной станции на весь дом. Для этого необходимо участие всех жильцов. Конечно, общая стоимость подобной системы будет гораздо выше, но зато расходы отдельно взятой квартиры будут существенно меньше, чем при индивидуальном подходе. Да и производительность такой общедомовой станции будет ощутимо больше.
Причем такое решение будет иметь еще несколько плюсов:
- Отсутствие проблем с установкой самих модулей, так как их свободно можно будет разместить на крыше и на южной стене здания;
- Упрощение монтажа, так как крыши большинства многоэтажек плоские;
- Отсутствие затененности, поскольку крыши высотных домов открыты солнечным лучам;
- Возможность использования накопленной энергии для ночного освещения здания и работы лифтов.
Таким образом, экономически целесообразнее все-таки оборудовать не отдельную квартиру, а весь дом. Хотя все зависит от конкретных целей, и если солнечные батареи нужны только в качестве резервного источника, то проще оснастить лишь свою квартиру.
В последнее время всё более популярными становятся возобновляемые среди них следует выделить энергию солнца. Она хороша тем, что является неиссякаемой. Количество выделяемого солнцем тепла велико. Сегодня, когда новые технологии неустанно развиваются, этим природным даром стоит воспользоваться. Но для сбора и аккумулирования такой энергии нужно будет установить солнечные батареи для квартиры.
Место установки
Для того чтобы солнечные батареи работали с наибольшей эффективностью, необходимо принять во внимание особенности их расположения. Например, если батарея будет находиться в затененном месте, то она не сможет вырабатывать достаточное количество энергии для нормальной работы. В результате неправильной установки конструкция через некоторое время может и вовсе выйти из строя, не успев оправдать затраты на покупку.
Солнечные батареи для квартиры должны быть направлены в сторону солнца. Важно осуществить монтаж, чтобы поток солнечных лучей падал на фотоэлементы батареи большую часть дня. Если дом находится в северном полушарии, то лицевая поверхность устройства должна быть ориентирована на юг. Находясь в южном полушарии, вы должны установить батареи таким образом, чтобы они были обращены на север. Наклон тоже является довольно важным аспектом и зависит от географического положения. Как советуют специалисты, угол наклона должен быть равен широте, в которой он находится.
Если дом не находится на экваторе, то коррекция угла должна быть осуществлена в зависимости от времени года. Важно обеспечить доступ к батареям. Изобретение является неприхотливым, но его лицевую поверхность со временем могут покрыть грязь и пыль, в зимнее время батарея может оказаться закрыта снегом. Если это произойдет, то аккумуляция энергии снизится. Для того чтобы решить проблему, основание конструкции необходимо регулярно очищать. Важно помнить, что слой снега на поверхности батареи может стать причиной прекращения выработки энергии, поэтому необходимо следить за состоянием этой части панелей.
Этапы установки
Солнечные батареи для квартиры вы можете установить самостоятельно. Важно определиться, где они будут располагаться, местом могут стать специальные фермы или крыша дома. Если вы остановитесь на последнем варианте, то предстоит установить профили и зафиксировать панели на болты. Использовать для этого рекомендуется крепёж, диаметр которого изменяется в пределах от 6 до 8 мм.
Если солнечные батареи для квартиры установить на профили, то это позволит зафиксировать их в неподвижном состоянии и сэкономит место на балконе. Когда монтаж осуществляется на наземных фермах, то следует для начала их приобрести. В качестве них обычно выступают алюминиевые профили, уголки или железные элементы, поставляющиеся в разборном виде.
Методика проведения работ
Для проведения работ помимо крепежа понадобятся ключи, размер которых зависят от параметров болтов. Для того чтобы произвести установку солнечных батарей в квартире, необходимо собрать фермы, а после выбрать место, руководствуясь советами, приведенными выше. Местом монтажа может стать крыша. Конструкция закрепляется на ней в отведенном месте, а после осуществляется установка панелей.
На заключительном этапе важно удостовериться в том, что батареи не смещаются даже при сильных порывах ветра. Как только вышеперечисленные этапы были осуществлены, можно переходить к подключению аккумуляторов к панелям. Первые из них будут подсоединены к контролерам или инверторам.
Особенности монтажа
Если вы решили установить солнечные батареи для квартиры в многоквартирном доме, то должны изучить нюансы монтажа. Какой бы тип установки вами ни был выбран, нужно следить за углом наклона. Важно учесть, что батареи при неправильном монтаже могут оказаться затенены друг другом. Если установить элементы на одной плоскости, то с помощью ферм можно сформировать несколько уровней. Важно учесть расстояние, чтобы исключить затенение.
Для того чтобы использовать имеющееся пространство более эффективно, следует комбинировать методики расположения батарей. Например, батареи, установленные на крыше, могут быть дополнены наземными системами. Важно помнить, что после установки солнечных батарей отказаться от услуг местных электросетей не получится, ведь в домах имеются энергоемкие устройства по типу телевизоров, утюгов, электрообогревателей, для работы которых заряда модулей окажется недостаточно. Поэтому перед тем как установить солнечные батареи в квартире, нужно подумать, окажется ли мероприятие экономически эффективным. После проведения всех расчетов необходимо приобрести основные части системы, а именно:
- солнечные батареи;
- аккумуляторы;
- инверторы;
- контроллер.
Как показывает практика, главной проблемой при установке батарей и аккумуляторов выступает выбор правильного места. Солнечные батареи большую часть дня должны находиться под воздействием солнечных лучей, в квартире таких мест очень мало, поэтому выбор невелик. Для этого можно использовать ближайшие к балкону стены и балконное остекление. Это верно, если монтаж на крыше осуществить нельзя.
Наиболее часто в последнее время батареи устанавливаются на стекла балкона, но это негативно влияет на естественное освещение в квартире. Некоторые потребители находят в таком выходе положительные моменты, которые связаны с задержкой ультрафиолета. Крепление в данном случае можно осуществить в балконную раму или на стекло.
Комплект солнечных батарей для квартиры может быть установлен по такой технологии, только если балкон находится на солнечной стороне, в противном случае монтаж не имеет смысла. Следующим важным моментом станет поиск места для расположения накапливающих элементов. Приобретая средний комплект для квартиры, вы должны обзавестись аккумуляторами в количестве от 20 до 30 штук. Для квартиры в панельном доме такая площадь довольно велика. Такое количество аккумуляторов разместить будет сложно.
Решить вопрос можно, расположив элементы в верхней части потолка балкона. Однако это место используется крайне редко. Для этого обычно сооружается полка, на которой располагаются все аккумуляторы, которые в данном случае не будут видны, кроме того, они не будут мешаться. Важно помнить о массе элементов, вес каждого может изменяться в пределах от 15 до 20 кг, поэтому полка должна быть надежной.
Что важно помнить
Необходимо уделить особое внимание утеплению полки. Это объясняется тем, что в холодное время емкость аккумуляторов может снижаться, если не защитить их от мороза. Для того чтобы батареи не работали впустую, утеплить их нужно качественно. Если установку альтернативных источников осуществить неправильно, то вы столкнетесь лишь с ненужными затратами. Поэтому следует пересмотреть свое мнение в отношении некоторых электроприборов.
Перед установкой батарей специалисты рекомендуют отказаться от мощных потребителей, заменив их на менее энергоемкие. Например, ноутбук или компьютер отлично заменят плазменные панели. Они не столь энергоемки и позволяют экономить киловатты. Обязательным условием станет применение энергосберегающих лампочек, а вот идеальным вариантом выступают светодиодные осветительные приборы.
Заключение
Солнечные батареи для квартиры на балконе можно установить самостоятельно. Для этого лучше всего подойдет лоджия, так как в ее пространстве можно разместить полки в области потолка. Дополнительно их следует утеплить тонкими теплоизоляционными материалами.
Идея использовать солнечную энергию для отопления дома или на другие нужды - не нова, разработаны устройства, которые позволяют это сделать любому человеку. Во многих странах, солнечные батареи на крыше скорее правило, чем исключение. Наша страна, к ним пока не относится, но и у нас уже подобные установки можно увидеть все чаще. Солнечные системы для дома могут быть двух видов. Первый - солнечные коллекторы, которые нагревают протекающий в них теплоноситель. Второй - солнечные батареи, которые вырабатывают электричество. О них и будем говорить ниже.
Солнечные батареи преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Батарея состоит из некоторого количества фотоэлектрических преобразователей, которые чаще называют фотоэлементами. Количество преобразователей в батарее произвольное, соединение последовательно-параллельное. Чем определяется количество фотоэлементов? Необходимой силой тока и напряжением. Располагают преобразователи на какой-либо плоской поверхности один возле другого. Из-за внешнего вида такие конструкции часто называют «солнечные панели».
Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление
Слишком большие по площади солнечные батареи в быту использовать неудобно, а если не хватает мощности самой большой, несколько устройств соединяют в каскад. Если мощность требуется большая, может понадобиться значительная площадь: может быть занята вся крыша, иногда стены дома и часть придомовой территории. Потому чаще применяют солнечные батареи для частного дома: там есть где разместить и большое их количество. Владельцы квартир могут занять только окна и балконы.
Возможности использования
Как можно использовать солнечные батареи для отопления дома? Только для уменьшения счетов за электроэнергию, а также в качестве резервного источника на случай отключения. Это поможет добиться той самой энергонезависимости, и не заморозить систему отопления при отсутствии централизованного электропитания.
Насколько реально солнечная батарея может обеспечит потребности в электричестве? Если говорить о водяном отоплении, то это реально: для поддержания работоспособности системы потребуется максимум 200-300 Вт/ч. Столько в среднем «тянут» электроника котла + циркуляционный насос + возможные управляющие устройства и контролеры. Если система у вас больше, возьмите паспорта и посчитайте необходимую мощность. Для 300 Вт/ч будет достаточно двух солнечных панелей средней мощности (их суммарная производительность должна немного превышать потребность).
И не нужно думать, что при отсутствии солнца электричества не будет. В систему входят обязательно аккумуляторы и инвертор. Правильно подберите мощность аккумуляторов, и их заряда даже при самых плохих погодных условиях вам хватит на несколько дней работы системы.
Кстати, многие европейские производители отопительного оборудования предусматривают совместную работу своей техники с солнечными преобразователями (например, газовые котлы и ). Но работают они с гелиоколлекторами (греют воду) или с солнечными батареями, нужно смотреть по каждому виду оборудования.
Если , все серьезнее. Мощность большинства таких обогревателей исчисляется киловаттами. Для выработки такого количества энергии потребуется много панелей для переработки энергии солнца. Устройство системы солнечных батарей для отопления частного дома электрическими полами, может вылиться в очень приличную сумму. Но система хороша тем, что ее мощность можно наращивать постепенно. Будете по возможности увеличивать количество панелей и количество вырабатываемого электричества.
При желании можно сэкономить: . Такие самодельные варианты обойдутся в разы дешевле заводских. И это притом, что покупать фотопреобразователи придется готовые: их изготовление в кустарных условиях - нереальная задача. Поэтому - только готовые. Эффективность самодельных солнечных панелей будет ниже заводских, но и цена в разы ниже.
Расчет солнечных батарей для дома
Инсоляция (количество солнечной энергии) в разные месяцы сильно изменяется. Потому сначала нужно определиться с тем, какую часть электроэнергии и на какой период вы собираетесь вырабатывать. Если вы хотите все 100% в любое время года вырабатывать самостоятельно, считать придется по самому плохому месяцу с минимальным количеством солнечных дней. Но тогда возникнет вопрос: что делать с избыточным количеством электроэнергии, которая будет вырабатываться в другие месяца. Если проживание планируется только в огородный сезон, считаете по самой низкой инсоляции в этот период. В общем, принцип понятен.
Затем необходимо рассчитать какую суммарную мощность должна выдавать ваша солнечная система для дома. Для этого в таблицу вписываете все электроприборы, и из их паспортов вносите данные по мощности, потребляемому току и ваттную нагрузку. Подбив колонки, узнаете, сколько электроэнергии в час нужно всей вашей аппаратура и приборам. Понятно, что все они вряд ли включаются одновременно. Можете попытаться высчитать, какие из них работают одновременно, и по этой цифре подбирать солнечные панели.
Как считать количество солнечных батарей разберем на примере. Пусть потребность в электроэнергии 10 кВт/ч, инсоляция в расчетном месяце 2 кВт/ч. Мощность батареи, которую собрались покупать, 250 Вт (0,25 кВт). Теперь считаем 10 / 2 / 0,25 = 20 шт. То есть понадобится 20 солнечных панелей.
Для уменьшения потребления электроэнергии нужно заменить все лампы накаливания на светодиодные, а всю старую неэкономную технику на энергосберегающую - тогда вам понадобится не такое уже и большое количество солнечных панелей.
Виды солнечных батарей
Фотоэлектрические преобразователи существуют разные. Причем отличается и материал, из которого они изготавливаются, и технологии. От всех этих факторов напрямую зависит производительность этих преобразователей. Некоторые фотоэлементы имеют КПД 5-7 %, а самые удачные последние разработки показывают 44 % и выше. Понятно, что от разработок до бытового использования расстояние огромное, и по времени, и по деньгам. Зато можно представить, что ждет нас в ближайшем будущем. Для получения лучших характеристик используют другие редкоземельные металлы, но с улучшением характеристик имеем приличное повышение цены. Средняя же производительность относительно недорогих солнечных преобразователей составляет 20-25 %.
Самые распространенные кремниевые солнечные батареи. Этот полупроводник недорог, его производство освоено давно. Но они имеют не самый высокий КПД - те самые 20-25%. Потому при всем разнообразии сегодня преимущественно используются три вида солнечных преобразователей:
- Самые дешевые - тонкопленочные батареи. Они представляют собой тонкий налет кремния на несущем материале. Кремниевый слой покрыт защитной пленкой. Плюс этих элементов в том, что работают они даже в рассеянном свете, а, следовательно, есть возможность устанавливать их даже на стены зданий. Минусы - низкая эффективность 7-10%, а также, несмотря на защитный слой, постепенная деградация кремниевого слоя. Тем не менее заняв большую площадь, можно получить электричество даже в пасмурную погоду.
- Поликристаллические солнечные батареи изготавливают из расплава кремния, медленно его охлаждая. Отличить эти элементы можно по ярко-синему цвету. Эти солнечные батареи имеют лучшую продуктивность: КПД 17-20%, но в рассеянном свете малоэффективны.
- Самые дорогие из всей троицы, но при этом довольно широко распространенные - монокристаллические солнечные батареи. Они получаются путем разделения одного кристалла кремния на пластины и имеют характерную геометрию со скощенными углами. У этих элементов КПД от 20% до 25%.
Теперь, видя надписи «солнечная панель моно» или «поликристаллическая солнечная батарея», вы будете понимать, что речь идет о способе производства кремниевых кристаллов. Также вы будете знать, какой эффективности от них можно ожидать.
Батарея с монокристаллическими преобразователями
Эффективность солнечных батарей зимой
Вы, наверное, удивитесь, но зимним днем на вертикальную поверхность падает всего в 1,5-2 раза меньше энергии, чем летом. Это данные для средней полосы России. За сутки картина хуже: за этот период летом получаем в 4 раза больше энергии. Но обратите внимание: на вертикальную поверхность. То есть на стену. Если говорить о горизонтальной поверхности, тут разница уже в 15 раз.
Самая печальная картина по выработке электроэнергии солнечными батареями ожидает вас не зимой, а осенью: в пасмурную погоду их эффективность ниже в 20-40 раз, в зависимости от плотности облачного покрова. Зимой же, после того выпал снег, инсоляция (количество света, падающего на батареи) в солнечные дни может приближаться к летним значениям. Потому зимой солнечные системы для дома вырабатывают больше электроэнергии, чем осенью.
Получается, чтобы зимой добиться близкой к максимальной эффективности, нужно располагать солнечные батареи вертикально или почти вертикально. И, если их вешать на стены, то желательно на юго-восточные: утром по статистике чаще бывает ясная погода. Если юго-восточной стены нет, или ничего на ней установить невозможно, выйти из положения можно сделав специальные подставки. Тогда ставят солнечные батареи на крыше. Так как угол падения солнечных лучей в зависимости от сезона меняется, желательно сделать подставку с регулируемым углом наклона. Есть возможность — разверните солнечные панели «лицом» на юго-восток, нет такой возможности, пусть «смотрят» на юг.
Правила установки
Эффективность работы кремниевых солнечных батарей зависит от количества попадающей на них энергии солнца (всего спектра излучения). Факторы, на которые мы можем каким-то образом повлиять, это:
На работоспособность многих типов преобразователей влияют температурные показатели: диапазон использования кремниевых элементов от -40 o C до +50 o C. Негативно на работоспособности сказываются как более низкие, так и более высокие температуры. Если летом у вас солнце активное, важно не допустить перегрева. Для этого под панель можно положить белую ткань или фольгу (более эффективно). Если это не помогает и панель перегревается, поверните ее, или перевесьте. Нужно будет выбрать такое положение, при котором будет соблюдаться тепловой режим, а производительность останется довольно высокой.
Максимальную свою продуктивность эти устройства показывают, если солнечные лучи падают под углом 90 o . К сожалению, такое возможно далеко не весь день, а лишь короткий промежуток времени. Есть специальные системы слежения, изменяющие угол наклона панели так, чтобы свет падал постоянно под желаемым углом, но это дорогие установки.
И все же, можно найти оптимальный угол установки солнечных батарей. Просто при незначительном отклонении от идеала (менее 50 o) производительность падает мало, примерно на 5 %. Фактическое подтверждение этому можете увидеть в видео.
Для каждого региона угол установки солнечных батарей свой. Его можно определить экспериментально (как - вы видели), а можно выставить исходя из географической широты - этот наклон принято считать самым лучшим. Многое зависит от ориентации панели: если вы развернули ее на север или восток, оптимальный угол будет меньше.
Солнечные батареи на крыше
Прежде всего, нужно выяснить, выдержит ли кровля дополнительную нагрузку. Один-два модуля выдержит любая, а для большего количества придется считать.
Для надежной фиксации они должны крепиться как минимум в четырех точках. Причем, если вы монтируете панели заводского изготовления, не поленитесь изучить инструкцию по установке: при нарушении хотя бы одного из пунктов, оборудование снимается с гарантии. В большинстве случаев требования такие:
Системы крепления солнечных панелей могут быть разными. Есть готовые (продаются там же, где и сами панели), но вполне можно использовать и сделанные собственноручно. Важно только использовать надежные, стойкие к коррозии материалы. Толщина реек и крепежа должна быть большой: выдерживать должны они и ветровые нагрузки, и массу панелей с самым толстым снежным покровом.
Один из методов крепления солнечных батарей на крыше частного дома можно увидеть в видео.
Теперь немного об электрической сборке. Схема подключения солнечной батареи, кроме самих преобразователей, предусматривает наличие:
- контроллера заряда с подключенными аккумуляторными батареями;
- преобразователя (инвертора), который преобразует постоянный ток в переменный;
- предохранителей для защиты от короткого замыкания (повысят безопасность и вашу и системы).
Контроллер и преобразователь имеют ограничения по току и напряжению. Суммарные параметры подключаемой для вашего дома солнечной системы не должны их превышать. Для электрического соединения батарей в единую систему, использовать нужно только те провода, которые выведены наружу.
Для соединения панелей применяют медный проводник в стойкой к ультрафиолету изоляции. Если провода в подходящей изоляции не нашли, спрячьте его в гофрированный шланг для наружных работ. Толщина жил провода зависит от предполагаемой силы тока в системе и от длины линии, но минимальное сечение 4 мм 2 . Соединение проводников желательно делать при помощи коннекторов, а не на скрутках. Рекомендуют МС4 потому что проводники, выходящие из большинства солнечных батарей, оконечены именно такими разъемами. Эти разъемы хороши тем, что обеспечивают герметичное соединение, что на крышах немаловажно. Но не все фирмы устанавливают разъемы этого стандарта. В дешевых моделях (особенно китайских) может стоять что-либо иное, так что уточняйте при покупке.
Теперь о последовательности подключения оборудования в систему. Для безопасного подключения соблюдайте очередность такую:
- К контроллеру подключаются аккумуляторы с соблюдением полярности. Провода - медь, сечение выбирается в зависимости от мощности контроллера.
- К контроллеру подключаются солнечные батареи. Также необходимо соблюдать полярность.
- К контроллеру через предохранитель подключается 12 В потребители.
- К аккумуляторам подключается инвертор (через предохранитель), а к его выходу уже потребители 220 В. Подключение инвертора напрямую к контроллеру исключено: придется покупать новые устройства. А это приблизительно 600-1000$ в зависимости от фирмы и мощности.
Не пренебрегайте последовательностью подключения - это наиболее безопасный алгоритм, гарантирующий (при соблюдении полярности) рабочее состояние системы.
Напоследок, еще один вариант установки на крыше дачи с регулируемым углом наклона. Возможно, вам видео будет полезным.
