Батарея солнечная

Сфера применения

Есть три направления использования солнечной энергии:

  • Экономия электроэнергии. Солнечные панели позволяют отказаться от централизованного электроснабжения или уменьшить его потребление, а также продавать излишки электричества электроснабжающей компании.
  • Обеспечение электроэнергией объектов, подведение к которым линии электропередач невозможно или невыгодно экономически. Это может быть дача или охотничий домик, находящийся далеко от ЛЭП. Такие устройства используются также для питания светильников в отдаленных участках сада или автобусных остановках.
  • Питание мобильных и переносных устройств. При походах, поездках на рыбалку и других подобных мероприятиях есть необходимость зарядки телефонов, фотоаппаратов и прочих гаджетов. Для этого также используются солнечные элементы.
Солнечные батареи на даче
Солнечные батареи удобно применять там, куда нельзя подвести электричество

Принцип работы

Элементы солнечных батарей представляют собой пластинки из кремния толщиной 0,3 мм. Со стороны, на которую попадает свет, в пластину добавлен бор. Это приводит к появлению избыточного количества свободных электронов. С обратной стороны добавлен фосфор, что приводит к образованию «дырок». Граница между ними называется p-n переход. При попадании света на пластину, он «выбивает» электроны на обратную сторону. Так появляется разность потенциалов. Вне зависимости от размера элемента, одна ячейка развивает напряжение 0,7 В. Для увеличения напряжения, их соединяют последовательно, а для повышения силы тока – параллельно.

Максимальный КПД панели, а, следовательно, и мощность, достигается при падении света под углом 90 градусов. В некоторых стационарных устройствах батарея поворачивается вслед за солнцем, но это сильно удорожает и утяжеляет конструкцию.

Солнечные батареи принцип работы
Принцип работы солнечной батареи

Преимущества и недостатки применения батарей

У солнечных панелей, как и у любых устройств, есть достоинства и недостатки, связанные с принципом действия и особенностями конструкции.

Достоинства солнечных батарей:

  • Автономность. Позволяют обеспечить электроэнергией удаленные здания или светильники и работу мобильных устройств в походных условиях.
  • Экономичность. Для выработки электроэнергии используется свет солнца, за который не нужно платить. Поэтому ФЭС (фотоэлектрические системы) окупаются за 10 лет, что меньше срока службы, составляющего более 30. Причем 25–30 лет – это гарантийный срок, а фотоэлектростанция будет работать и после него, принося прибыль владельцу. Конечно, необходимо учесть периодическую замену инверторов и аккумуляторных батарей, но все равно, использование такой электростанции помогает экономить средства.
  • Экологичность. При работе устройства не загрязняют окружающую среду и не шумят, в отличие от электростанций, работающих на других видах топлива.

Кроме достоинств, у ФЭС есть недостатки:

  • Высокая цена. Такая система стоит довольно дорого, особенно с учетом цены на аккумуляторные батареи и инверторы.
  • Большой срок окупаемости. Средства, вложенные в фотоэлектростанцию, окупятся только через 10 лет. Это больше, чем основная масса других вложений.
  • Фотоэлектрические системы занимают много места – всю крышу и стены здания. Это нарушает дизайн сооружения. Кроме того, аккумуляторные батареи большой емкости занимают целую комнату.
  • Неравномерность выработки электроэнергии. Мощность устройства зависит от погоды и времени суток. Это компенсируется установкой аккумуляторных батарей или подключением системы к сети. Это позволяет в хорошую погоду днем продавать излишки электроэнергии электрокомпании, а ночью наоборот подключать оборудование к централизованному электроснабжению.

Технические характеристики: на что обратить внимание

Главным параметром фотоэлементной системы является мощность. Напряжение такой установки достигает максимума при ярком свете и зависит от количества соединенных последовательно элементов, которое почти во всех конструкциях равно 36. Мощность зависит от площади одного элемента и количества цепочек по 36 штук, соединенных параллельно.

Кроме самих батарей, важно подобрать контроллер зарядки аккумуляторов и инвертор, преобразующий заряд аккумуляторных батарей в напряжение сети, а также сами панели.


В аккумуляторных батареях есть допустимый ток зарядки, который нельзя превышать, иначе система выйдет из строя. Зная напряжение аккумуляторов, легко определить мощность, необходимую для зарядки. Она должна быть больше мощности солнечной электростанции, иначе в солнечный день часть энергии окажется неиспользованной.

Контроллер обеспечивает заряд аккумуляторов и также должен иметь мощность, позволяющую полностью использовать энергию солнца.

К инвертору подключается оборудование, получающее энергию от ФЭС, поэтому его мощность должна соответствовать суммарной мощности электроприборов.

Кроме мощности и напряжения, важно выбрать фирму-производителя. Такое оборудование приобретается на срок несколько десятков лет, поэтому экономить на качестве нельзя. Производители, давно работающие на рынке, это понимают и дорожат своей репутацией. Можно почитать отзывы о них в интернете и выбрать с самыми положительными.

Виды солнечных батарей

Кроме размера и мощности, панели отличаются способом, которым изготавливаются из кремния отдельные элементы.


Солнечные батареи виды
Внешний вид моно- и поликристаллических панелей

Элементы из монокристаллического кремния

Элементы солнечных батарей, изготовленные из монокристаллического кремния, имеют форму квадрата с закругленными углами. Это связано с технологией изготовления:

  • из расплавленного кремния высокой степени очистки выращивается кристалл цилиндрической формы;
  • после остывания у цилиндра обрезаются края, и основание из круга принимает форму квадрата с закругленными углами;
  • получившийся брусок разрезается на пластины толщиной 0,3 мм;
  • в пластины добавляются бор и фосфор и на них наклеиваются контактные полоски;
  • из готовых элементов собирается ячейка батареи.

Готовая ячейка закрепляется на основании и закрывается стеклом, пропускающим ультрафиолетовые лучи или ламинируется.

Такие устройства отличаются самым высоким КПД и надежностью, поэтому устанавливаются в важных местах, например, в космических аппаратах.

Фотоэлементы из мульти-поликристаллического кремния

Кроме элементов из цельного кристалла, есть устройства, в которых фотоэлементы изготавливаются из поликристаллического кремния. Технология производства похожа. Основное отличие в том, что вместо кристалла круглой формы используется прямоугольный брусок, состоящий из большого количества мелких кристаллов различных форм и размеров. Поэтому элементы получаются прямоугольной или квадратной формы.


В качестве сырья берутся отходы производства микросхем и фотоэлементов. Это удешевляет готовое изделие, но ухудшает его качество. Такие устройства имеют меньший КПД – в среднем 18% против 20–22% у монокристаллических батарей. Однако вопрос выбора достаточно сложный. У разных производителей цена одного киловатт мощности монокристаллических и поликристаллических панелей может быть одинаковой или в пользу любого вида устройств.

Фотоэлементы из аморфного кремния

В последние годы распространение получили гибкие батареи, которые легче жестких. Технология их изготовления отличается от технологии изготовления моно- и поликристаллических панелей – на гибкую основу, обычно стальной лист, напыляются тонкие слои кремния с добавками до достижения необходимой толщины. После этого листы разрезаются, к ним приклеиваются токопроводящие полоски и вся конструкция ламинируется.

Солнечные батареи аморфные
Солнечные батареи из аморфного кремния

КПД таких батарей примерно в 2 раза меньше, чем у жестких конструкций, однако, они легче и более прочные за счет того, что их можно сгибать.


Такие приборы дороже обычных, но им нет альтернативы в походных условиях, когда основное значение имеет легкость и надежность. Панели можно нашить на палатку или рюкзак, и заряжать аккумуляторы во время движения. В сложенном виде такие устройства похожи на книгу или свернутый в рулон чертеж, который можно поместить в футляр, напоминающий тубус.

Кроме зарядки мобильных устройств в походе, гибкие панели устанавливаются в электромобилях и электросамолетах. На крыше такие приборы повторяют изгибы черепицы, а если в качестве основы использовать стекло, то оно приобретает вид тонированного и его можно вставить в окно дома или теплицу.

Контроллер заряда для солнечных батарей

У прямого подключения панели к аккумулятору есть недостатки:

  • Аккумулятор с номинальным напряжением 12 В будет заряжаться только при достижении напряжения на выходе фотоэлементов 14,4 В, что близко к максимальному. Это значит, что часть времени батареи заряжаться не будут.
  • Максимальное напряжение фотоэлементов – 18 В. При таком напряжении ток заряда аккумуляторов будет слишком большим, и они быстро выйдут из строя.

Для того чтобы избежать этих проблем необходима установка контроллера заряда. Самыми распространенными конструкциями являются ШИМ и МРРТ.

ШИМ-контроллер заряда

Работа ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция – англ. pulse-width modulation — PWM) поддерживает постоянное напряжение на выходе. Это обеспечивает максимальную степень заряда аккумулятора и его защиту от перегрева при зарядке.

МРРТ-контроллер заряда

МРРТ-контроллер (Maximum power point tracker – слежение за точкой максимальной мощности) обеспечивает такое значение выходного напряжения и тока, которое позволяет максимально использовать потенциал солнечной батареи вне зависимости от яркости солнечного света. При пониженной яркости света он поднимает выходное напряжение до уровня, необходимого для зарядки аккумуляторов.

Такая система есть во всех современных инверторах и контроллерах зарядки

Виды аккумуляторов, используемых в батареях

Аккумулятор для солнечных батарей
Различные виды аккумуляторов, которые можно использовать для солнечной батареи

Аккумуляторы – важный элемент системы круглосуточного электроснабжения дома солнечной энергией.

В таких устройствах используются следующие виды аккумуляторов:


  • стартерные;
  • гелевые;
  • AGM батареи;
  • заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы.

Аккумуляторы других типов, например, щелочные или литиевые дорогие и используются очень редко.

Все эти виды устройств должны работать при температуре от +15 до +30 градусов.

Стартерные аккумуляторы

Самый распространенный тип аккумуляторов. Они дешевы, но обладают большим током саморазряда. Поэтому через несколько пасмурных дней батареи разрядятся даже при отсутствии нагрузки.

Недостатком таких устройств является то, что при работе происходит газовыделение. Поэтому их необходимо устанавливать в нежилом, хорошо проветриваемом помещении.

Кроме того, срок службы таких аккумуляторов до 1,5 лет, особенно при многократных циклах заряд-разряд. Поэтому в долгосрочной перспективе эти устройства окажутся самыми дорогими.

Гелевые аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы –изделия, не требующие обслуживания. При работе отсутствует газовыделение, поэтому их можно устанавливать в жилой комнате и помещении без вентиляции.

Такие устройства обеспечивают большой выходной ток, имеют высокую емкость и низкий ток саморазряда.

Недостаток таких приборов в высокой цене и небольшом сроке службы.

AGM батареи

Эти батареи имеют небольшой срок службы, однако, у них есть много преимуществ:


  • отсутствие газовыделения при работе;
  • небольшими размерами;
  • большим количеством (около 600) циклов заряда-разряда;
  • быстрым (до 8 часов) зарядом;
  • хорошей работой при неполном заряде.
AGM батарея
AGM батарея изнутри

Заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы

Такие устройства являются самыми надежными и имеют наибольший срок службы. Они обладают низким током саморазряда и высокой энергоемкостью.

Эти качества делают такие приборы наиболее популярными для установки в фотоэлементных системах.

Как определить размер и количество фотоэлементов?

Необходимые размер и количество фотоэлементов зависит от напряжения, силы тока и мощности, которые нужно получить от батареи. Напряжение одного элемента в солнечный день равно 0,5 В. При облачности оно намного ниже. Поэтому для зарядки аккумуляторов 12 В, соединяются последовательно 36 фотоэлементов. Соответственно, для аккумуляторов 24 В необходимо 72 элемента и так далее. Общее их количество зависит от площади одного элемента и необходимой мощности.

Один квадратный метр площади батареи, с учетом КПД, может выдать приблизительно 150 Вт. Точнее можно определить по метеорологическим справочникам, показывающим количество солнечной радиации в месте установки гелиооэлектростанции или в интернете. КПД устройства указан в паспорте.

При изготовлении фотоэлектростации своими руками необходимое количество элементов определяется по мощности одного элемента в данном климате с учетом КПД.

Много солнечных батарей для большого здания
Расчет количества солнечных батарей исходит из необходимого электричества

Эффективность солнечных батарей зимой

Несмотря на то что зимой солнце поднимается ниже, поток света уменьшается незначительно, особенно после выпадения снега.

Основных причин, по которым солнечные элементы зимой менее эффективны три:

  • Меняется угол падения лучей. Для того чтобы сохранять мощность, угол наклона батареи необходимо менять хотя бы раз в сезон, а лучше каждый месяц.
  • Снег, особенно влажный, налипает на поверхность устройства. Его необходимо убирать сразу после выпадения.
  • Зимой меньше продолжительность светлого времени суток, а также больше пасмурных дней. Изменить это невозможно, поэтому приходится рассчитывать мощность батареи по зимнему минимуму.

Правила установки

Максимальная мощность панели достигается в положении, при котором солнечные лучи падают перпендикулярно. Это необходимо учитывать при установке. Важно также учесть, в какое время суток минимальная облачность. Если угол наклона крыши и ее положение не соответствуют требованиям, то оно исправляется регулировкой основания.

Между батареей и крышей должен быть воздушный зазор 15–20 сантиметров. Это необходимо для протекания дождя и предохранения от перегрева.

Фотоэлементы плохо работают в тени, поэтому следует избегать располагать их в тени от зданий и деревьев.

Электростанции из солнечных фотоэлементов – это перспективный экологически чистый источник энергии. Их широкое применение позволит решить проблемы с нехваткой энергии, загрязнением окружающей среды и парниковым эффектом.

Источник: LampaExpert.ru

Неотъемлемые элементы солнечных батарей

Солнечная батарея представляет собой не один прибор, как думают многие люди, а несколько деталей, которые в совокупности позволяют преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Рассмотрим, из чего состоит солнечная батарея для дачи комплект:

Как правило, все эти компоненты продаются вместе. Их можно приобрести в специализированных магазинах.

Видео: общие сведения о солнечных панелях

 

Статья по теме:

Принцип работы солнечной панели

Как уже упоминалось выше, комплект солнечной батареи для дачи состоит из четырех компонентов, главным из которых является панель. Она изготавливается из фотоэлементов. В свою очередь, фотоэлемент – это видоизмененная песчинка, которая нагревается под воздействием солнечных лучей. Взаимодействуя с тонким слоем фосфора, фотоэлементы проводят солнечную энергию к инвертору.

Как работает инвертор?

Инвертор – это специальное устройство, которое работает под определенным напряжением (от 150 до 1000 В). Он генерирует солнечную энергию, которая уже частично переработана панелью, в электрическую. Излишки электроэнергии, не используемые жителями дома, отправляются в аккумулятор. Там они накапливаются на случай, если произойдут перебои с электросетью.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Для начала рассмотрим преимущества установки данной конструкции:

К недостаткам стоит отнести следующие пункты:

Теперь, когда вы знаете, какие преимущества и недостатки имеют солнечные батареи для дачи в комплекте, вы сможете взвесить все «за» и «против», и принять правильное решение.

Расчет потребляемой энергии и окупаемости

Примерный подсчет потребляемой энергии представлен на следующем фото:

В первой таблице мы видим устройства, которые потребляют электроэнергию, их количество в доме (примерное), мощность, время работы и выходную мощность, измеряемую в кВт. Вторая таблица дает представление о сумме, которую придется заплатить за покупку оборудования.

Многих интересует вопрос, насколько быстро окупаются затраты на солнечные панели и их компоненты. Специалисты отвечают, что в среднем покупка конструкции окупается за 5-7 лет. В странах, где солнце светит круглый год, этот срок сокращается до 2-3 лет. Главный фактор, влияющий на окупаемость установки – это количество солнечной энергии, падающей на панели. Чем ее меньше, тем дольше будет окупаться батарея. Однако если брать во внимание быстрый рост цен на электроэнергию и постоянный спад стоимости солнечных батарей, покупка конструкции – это отличный вариант для тех, кто хочет экономить.

Источник: HomeMyHome.ru

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

Где крепить?



Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.

Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.

Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы

Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.

Что входит в систему

Солнечные панели. О том, как их собрать, мы писали в этой статье (откроется в новом окне). Вы можете купить готовый комплект солнечных батарей для дома, но для экономии средств можно приобрести поликристаллические фотоэлементы и собрать солнечные батареи для своего дома своими руками.

Инвертор. Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, близкий к 12 или 24 вольтам (в зависимости от подключения), инвертор преобразует его в переменный 220 В и 50 Гц, от которого можно питать все бытовые приборы.

Аккумулятор. Даже их система. Солнечная энергия вырабатывается не постоянно. В пиковые часы её может быть переизбыток, а с наступлением сумерек её выработка прекращается вовсе. Аккумуляторы накапливают электричество в течении светового дня и отдают его вечером/ночью. Как выбирать аккумулятор для солнечной электростанции написано в этой статье (откроется в новом окне).

Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в этой статье (откроется в новом окне).

Выгодны ли солнечные батареи для частного дома

В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.

При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.

Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.

Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома

В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.


Источник: electricadom.com

Сколько будет стоить покупка и установка солнечных панелей?

Если говорить примерно, то она солнечная панель обойдется где-то в 90 рублей за ватт. Иными словами, батарея, мощность которой будет достигать 200 ватт, будет стоить около 18 000 рублей. Безусловно, для нормальной работы всех коммуникаций и сетей в доме одной батареи явно недостаточно – их потребуется как минимум десять. Исходя из этого, получаем, что своя «электростанция» из батарей мощностью в 1 киловатт обойдется в 250 000 рублей.

Цены на популярные солнечные батареи

Цены на солнечные батареи

Стоимость солнечной батареи

Теперь поговорим о конкретных моделях и ценах. Рассмотрим несколько популярных вариантов.

CHN20-36M

Монокристаллические панели, произведенные известной компанией Chinaland Solar Energy, на 20 ватт, обойдутся как минимум в 2 490 рублей за единицу.

CHN200-72M

Более дорогостоящий монокристаллический вариант производства той же компании. Высокая мощность – 200 ватт. Равно как и стоимость – одна панель обойдется где-то в 17 800 рублей.

Батарея солнечная

Exmork ФСМ-320М

Еще более мощные монокристаллические батареи, каждая из которых состоит из 72 клеток. Мощность составляет 320 ватт, в то время как цена – около 21 623 рублей за единицу.

OS-250P

Поликристаллические панели от компании One Sun Solar мощностью в 250 ватт. Каждая панель весит 19,6 килограмма и стоит от 16 900 рублей.

Об эффективности солнечных батарей

Большая часть соотечественников сомневается в эффективности этих систем, и неудивительно, ведь погода у нас, как известно, далеко не всегда солнечная. В зимнее же время практически всегда облачно, а из-за сильных холодов накопленная энергия тратится гораздо быстрее. Сегодня мощность солярных электростанция достаточно высокая – порядка 200 ватт на один модуль. Такие станции генерируют энергию в течение всего светового дня, более того, они улавливают свет даже в условиях облачности. Безусловно, в такую погоду производительность заметно падает – где-то в два раза. Однако главное преимущество таких систем в том, что они умеют накапливать полученную энергию, а значит, когда солнечного света недостаточно, они попросту используют то, что им удалось накопить ранее.

Батарея солнечная

В зимнее время солнечные батареи также работают на 100% своей мощности, но их эффективность все равно ниже, чем летом, по причине уменьшенного светового дня. Стоит заметить, что современные батареи, выполненные из аморфного кремния, даже на солнце направлять не нужно, поскольку они вполне хорошо функционируют даже в условиях облачности. Хотя есть у таких модулей и минус – они нуждаются в большой площади для установки.

Как устроена солнечная батарея?

Те модули, которые улавливают солнечную энергию, и являются электрогенераторами, действующими по принципу фотоэлектрических реакций. Электроток в данном случае производится по методике испускания электронов (этот процесс еще называют эмиссией) прогретых тел. Как правило, солнечные панели изготавливаются из кремния. Что же касается коэффициента полезного действия, то он здесь не слишком высокий – у одного модуля он не превышает 30 процентов, в то время как мощность достигает 300 ватт. Поэтому с целью получить лучшие результаты производители соединяют в цепи десятки такого рода панелей.

Батарея солнечная

И это достаточно результативно, так как большая часть установок способна нормально функционировать даже в облачную погоду.

Пример.

Для создания круглогодичной комфортной атмосферы в здании на 30 м? в регионах средней полосы площадь всех солнечных батарей для дома должна составлять как минимум 100-120 м?. Кроме того, в доме должна в обязательном порядке быть комната для установки аккумуляторов и распредоборудования.

Что же касается конкретно конструкции батареи, то она состоит из приведенных ниже элементов.

  1. Солярные модули, которые объединены в специальные рамки. Каждая такая рамка включает в себя от нескольких штук до нескольких десятков особых элементов. Чтобы обеспечить необходимым количеством энергии один дом, требуется как минимум несколько панелей с фотоэлектрическими элементами.
  2. Инвертор. Он необходим для преобразования постоянного тока, который исходит от батарей, в переменный.
  3. Аккумулятор. Как можно судить из названия, данный элемент накапливает получаемую энергию, которую впоследствии можно будет использовать ночью.
  4. Наконец, контроллер. Он необходим для контроля зарядки/разрядки приведенного выше элемента – аккумулятора.

Батарея солнечная

Разновидности солнечных батарей

Для получения максимальной производительности вы обязаны отдавать предпочтение тем элементам, которые больше всего подходят для условий вашей местности. Их есть несколько видов, все они отличаются друг от друга по технологии производства и особенностям рабочей поверхности. Ознакомимся с этими видами более детально.

Фотоэлементы из аморфного кремния

Такие изделия еще известны как пленочные покрытия. Ввиду того, что нанотехнологии развиваются рекордно быстро, данной направление, возможно, станет перспективнее, однако на сегодняшний день промышленное изготовление таких панелей еще слишком незначительно. Главная трудность здесь заключается в том, что очень сложно создавать одинаково направленные кремниевые кристаллы по всему рабочему слою (а его толщина, напомним, может составлять от 80 до 100 микрон).

Батарея солнечная

Фотоэлементы из мульти- поликристаллического кремния

Данные элементы изготавливаются путем применения метода получения центров кристаллизации, в результате чего получаются слитки малых кристаллов. Пластины проходят особую термическую обработку, благодаря чему обретают сносные электротехнические характеристики. Однако и стоят они при этом относительно недорого (о ценах несколько позже). Визуально такие элементы можно отличить по тому, что на их поверхности располагаются отличающиеся друг от друга по форме/оттенку участки.

Батарея солнечная

Элементы из монокристаллического кремния

Такие солнечные батареи для дома считаются самыми производительными, но при этом и самыми дорогостоящими. Они производятся путем постепенного остывания расплава кремния, вследствие чего выходит слиток, с одной стороны являющийся однородным, а с обратной – монокристаллом. Как только слиток остывает, его разрезают на пластины в целях создать требуемую структуру, после чего термически обрабатывают несколькими различными способами. Как правило, такие пластины имеют темно-синий цвет.

Батарея солнечная

Об электрических и технических параметрах

Выбирая солярные батареи, необходимо учитывать климатические особенности региона, в котором они будут эксплуатироваться. Например, в южных регионах России предпочтительнее использовать мультикристаллические изделия, так как их стоимость более доступна. Тем более что заморозков там практически нет. Что же касается северных регионов, то их жителям рекомендуемся покупать монокристаллические батареи, которые, как известно, улавливают и рассеянный свет.

К слову, качественные элементы, изготовленные на основе кремния, должны иметь такие характеристики:

  • повышенное сопротивление;
  • устойчивость к негативным погодным явлениям;
  • коэффициент полезного действия свыше 20-ти процентов;
  • корпус обязательно должен быть водонепроницаемым;
  • стекло должно быть закаленным.

Обычно дома, которые получают электроэнергию от солярных модулей, отапливаются посредством электросистем. В некоторых случаях обустраивается водяное отопление, которое подключают, опять же, к электрокотлу. Схема и установка отопительной системы в данном случае отличаются лишь тем, что предусматривают выделение места под инвертор и аккумуляторы.

Батарея солнечная

Основные достоинства солнечных систем

Если вы планируете установить в доме солнечное отопление, то для начала все тщательно взвесьте, оцените все сильные и слабые стороны такого решения, посчитайте, во сколько обойдется покупка модулей и вспомогательных приборов, а также установки (а стоит это достаточно дорого, в чем вы сами сможете убедиться в одном из следующих пунктов статьи). Если же говорить конкретно о преимуществах использования энергии солнца, то они следующие.

  1. Это альтернативный вид топлива, он абсолютно экологичен, а значит, воздух с его использованием станет чище (дело в том, что не будут выделяться вредные вещества, как, например, при топке дровами или углем).
  2. Запасы топлива восполнять не нужно, так как энергия солнца не закончится (по крайней мере, в ближайшие миллиарды лет).
  3. Пользователь может регулировать температуру отопления.
  4. За получаемое электричество не нужно платить, что тоже немаловажно.
  5. Вы получаете независимость от коммунальщиков и сможете обогревать дом тогда, когда пожелаете.
  6. Наконец, у солнечных батарей достаточно большой эксплуатационный срок.

Батарея солнечная

Недостатки применения солнечных батарей

Есть у этого способа отопления существенные недостатки, о которых нельзя не упомянуть.

  1. Так, использовать солнечные батареи для дома в тех регионах, где наблюдаются частые атмосферные осадки или постоянная облачность, проблематично. Очень серьезной проблемой может стать снег – его необходимо перманентно убирать, ведь рабочие поверхности обязательно должны быть чистыми.
  2. Если панели загрязняются, то падает их производительность.
  3. Для установки батарей требуется достаточно большая площадь (как правило, элементы устанавливаются на крышах домов).
  4. Нужно немало времени, чтобы солярная система окупила себя.
  5. При этом сами панели стоят недешево.
  6. К системе необходимо покупать дополнительное оборудование (упомянутые выше аккумуляторы, инвертор и проч.).
  7. Наконец, в условиях непогоды заметно снижается КПД.

Батарея солнечная

Как бы то ни было, у этого метода есть масса приверженцев. И если вы – один из таковых, то наверняка интересуетесь, во сколько все это обойдется.

Как установить солнечные батареи своими руками

Дабы сэкономить на готовой станции, некоторые детали можно собрать собственноручно. К таковым можно отнести:

  • рамку, на которой будут находиться фотоэлектрические элементы;
  • инвертор;
  • контроллер.

Дороже всего обойдутся сами солнечные батареи для дома. Чтобы сэкономить, можете заказать из через Интернет.

Чтобы сделать своими руками рамки, нужно подготовить:

  • профиль из алюминия;
  • диоды Шоттки;
  • фотоэлементы (по 36 единиц на каждую рамку);
  • фанерный лист;
  • паяльник;
  • лист поликарбонатного или органического стекла;
  • припой с флюсом;
  • медную шину;
  • электродрель;
  • герметик на основе силикона;
  • крепежные элементы.

Видео – Изготовление солнечной батареи. Первая часть

Как показывает практика, один квадратный метр панели дает в среднем 120 ватт электричества. Это значит, что если дом средней площади, то для него потребуется порядка 20 метров квадратных батарей. Также отметим, что панели обычно устанавливают на солнечной стороне.

Этап первый. Собираем корпус

Для этого, как отмечалось выше, используем либо фанеру с рейками, либо оргстекло с алюминиевым профилем. Определяя количество элементов в рамке, принимаем во внимание, что между ними должен оставаться зазор в 0,3-0,5 сантиметра (это необходимо, чтобы пластинки не касались друг друга во время теплового расширения). Сам алгоритм действий должен выглядеть примерно так.

Шаг первый. Из уголков/реек сооружаем каркас прямоугольной формы.

Шаг второй. По углам проделываем отверстия для крепежей.

Батарея солнечная

Шаг третий. Изнутри весь периметр профиля покрываем слоем герметика на основе силикона.

Шаг четвертый. Устанавливаем в раму лист стекла, максимально плотно его прижимаем.

Шаг пятый. Далее по углам крепим крепежные уголки, используя для этого шурупы, которые должны надежно зафиксировать внутри корпуса прозрачный материал.

Шаг шестой. Ждем, пока герметик окончательно высохнет.

После этого корпус можно считать готовым. Важно, чтобы перед монтажом корпус был тщательно очищен от пыли и грязи.

Этап второй. Соединяем фотоэлементы

Сразу оговоримся, что эти элементы являются достаточно хрупкими, поэтому к ним следует относиться особенно бережно. Перед созданием цепочки из пластин хорошенько протираем каждый элемент так, чтобы они получились чистыми. Если элементы уже оснащены проводниками, это заметно упрощает процедуру соединения, но перед началом работ проверяем, качественно ли они припаяны, а также устраняем все обнаруженные неровности.

Если же проводники отсутствуют, то вначале припаиваем их к пластинам, уже потом соединяем между собой последние.

Батарея солнечная

Для припайки шин к этим пластинам необходимо выполнить следующие действия.

Шаг первый. Вначале отмеряем необходимую длину шины, после чего нарезаем требуемое число полосок.

Шаг второй. Протираем контакты элементов при помощи спирта.

Шаг третий. Наносим на контакт флюс (обязательно тонким слоем) по всей его длине, но исключительно с одной стороны.

Шаг четвертый. Прикладываем к контакту шину, после чего тщательно проводим горячим паяльником по всей площади пайки.

Шаг пятый. Переворачиваем пластину, затем выполняем пайку с обратной стороны.

Чтобы солнечные батареи для дома работали исправно, фотоэлементы необходимо соединить правильно. А для этого, в свою очередь, необходимо придерживаться следующих рекомендаций.

  1. В отсутствие должного опыта необходимо использовать разметочную поверхность с предварительно нанесенными на нее элементами (лист фанеры).
  2. Во время пропайки контактов следует следить за полярностью. Все элементы нужно собрать в цепочку с правильной последовательностью, в противном случае на нормальное функционирование можно не рассчитывать.
  3. Расположение всех солярных панелей должно соответствовать разметке. Размечая, не забывайте об упомянутых выше зазорах в 0,3-0,5 сантиметра.

Наконец, механическая установка панелей должна выглядеть следующим образом.

Шаг первый. На корпусе выполняем разметку под элементы.

Шаг второй. Помещаем элементы в корпус, укладывая их на органическое стекло. Внутри рамки крепим их с помощью клея в соответствии с разметкой. Слишком много клея не нужно – достаточно небольшой капли в центр каждой из панелей. Надавливаем с предельной осторожностью, дабы не повредить пластины. Желательно делать все с помощником, так как в одиночку будет неудобно.

Шаг третий. Соединяем провода, расположенные по краям элементом, с общими шинами.

Этап третий. Герметизируем панели

Начнем с того, что перед процедурой герметизации проверяем, насколько качественно была выполнена пайка. Для этого выносим конструкцию под солнце и определяем, каково на общих шинах напряжение. Если все нормально, то оно будет в рамках ожидаемого.

Ниже приведен один из нескольких возможных вариантов герметизации.

Шаг первый. Наносим по краям и между пластинами капли герметика на основе силикона, прижимаем пальцами – только аккуратно – края этих пластин к органическому стеклу. Важно, чтобы элементы прилегали к основанию с предельной плотностью.

Батарея солнечная

Шаг второй. Размещаем на краях каждого из элементов небольшой груз (это могут быть, к примеру, головки из набора инструментов, имеющегося у каждого автовладельца).

Шаг третий. Ждем, пока герметик хорошенько высохнет. В это время пластины должны быть качественно зафиксированы.

Шаг четвертый. Промазываем все стыки между пластинками и по краям. Другими словами, мажем все, помимо самих пластин.

Этап четвертый. Окончательная сборка

Шаг первый. В боковой части устанавливаем соединительный разъем, а его, в свою очередь, крепим к диодам Шоттки.

Шаг второй. Закрываем внешнюю сторону пластины при помощи защитного экрана, выполненного из какого-то прозрачного материала. Мы же используем для этого органическое стекло. Важно, чтобы конструкция получилась герметичной и внутрь нее не проникала влага.

Батарея солнечная

Шаг третий. Стекло обрабатываем каким-то соответствующим лаком (например, "ПЛАСТИК-71").

Видео – Изготовление солнечных панели. Новая версия

В качестве заключения. О схеме энергоснабжения

На схеме видно, что начале идут солнечные батареи. Они могут быть расположены как на кронштейнах, так и на кровле дома. Далее идет контроллер, главная функция которого – предотвращение перегрузки аккумуляторов. После контроллера следует инвертор, позволяющий бытовым приборам потреблять вырабатываемую энергию. Дальше – аккумуляторы, с функцией которых мы уже разобрались ранее. В конце располагается счетчик. Также отметим, что нередко эта система дополняется еще е резервным генератором.

Батарея солнечная

Теперь вы знаете все про солнечные батареи для дома, их виды, особенности и способы монтажа. На этом все, удачи в работе и теплых вам зим!

Источник: v-teplo.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector