Альтернативная солнечная энергия составляет серьезную конкуренцию привычной электрической, тем более что она практически неисчерпаема. Прогресс, как известно, шагает по планете семимильными шагами, благодаря чему сегодня человек может использовать солнечную энергию на собственные нужды. Росту популярности солярных модулей заметно поспособствовало перманентное повышение коммунальных тарифов. Промышленное производство таких модулей уже хорошо налажено в Америке, Китае, Украине и ряде других стран, в России специализированные заводы расположены в Москве, Рязани и некоторых других городах.
Содержание статьи:
Солнечные батареи для дома могут стать отличным альтернативным источником электричества в поселках и маленьких городках, где нередко случаются перебои с подачей электричества. Более того, если вы, к примеру, живете далеко от линий электропередач и не имеет никакой возможности провести их, то применение солнечных батарей станет единственно верным решением.
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
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.
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.
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.
Обратите внимание! Еще эффективность зависит от конкретного региона. В столице, например, батареи работают с меньшей эффективностью, нежели в южных регионах. Тем не менее, их применение даже в северных регионах вполне целесообразно, их уже используют там круглогодично, причем достаточно давно, и они показывают неплохие результаты.
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.
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.
- 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.
- Инвертор. Он необходим для преобразования постоянного тока, который исходит от батарей, в переменный.
- Аккумулятор. Как можно судить из названия, данный элемент накапливает получаемую энергию, которую впоследствии можно будет использовать ночью.
- Наконец, контроллер. Он необходим для контроля зарядки/разрядки приведенного выше элемента – аккумулятора.
Обратите внимание! Принцип действия модуля очень поход на принцип действия транзистора. Если удалить с последнего шляпку и направить на него лучи солнца, то с помощью устройства, подсоединенного к нему, можно будет уловить небольшой ток. Солярный модуль действует таким же образом, только имеет большую площадь перехода.
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).
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.
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.
Алтернативное отопление дома
Ранее мы рассказывали о альтернативных способах ообогрева дома, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией читайте об этом тут
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.
Обратите внимание! При эксплуатации солнечных модулей гораздо проще прогревать большие площади до невысоких температур (к примеру, в системе «теплого пола»). Здесь температура с легкостью меняется, если изменились погодные условия, да и монтаж происходит проще, чем если бы устанавливалась любая другая система. Наконец, внешний вид помещения не будет испорчен габаритными отопительными радиаторами.
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.
- 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).
- Запасы топлива восполнять не нужно, так как энергия солнца не закончится (по крайней мере, в ближайшие миллиарды лет).
- Пользователь может регулировать температуру отопления.
- За получаемое электричество не нужно платить, что тоже немаловажно.
- Вы получаете независимость от коммунальщиков и сможете обогревать дом тогда, когда пожелаете.
- Наконец, у солнечных батарей достаточно большой эксплуатационный срок.
Недостатки применения солнечных батарей
Есть у этого способа отопления существенные недостатки, о которых нельзя не упомянуть.
- 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.
- Если панели загрязняются, то падает их производительность.
- Для установки батарей требуется достаточно большая площадь (как правило, элементы устанавливаются на крышах домов).
- Нужно немало времени, чтобы солярная система окупила себя.
- При этом сами панели стоят недешево.
- К системе необходимо покупать дополнительное оборудование (упомянутые выше аккумуляторы, инвертор и проч.).
- Наконец, в условиях непогоды заметно снижается КПД.
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.
Обратите внимание! Можно покупать работающие элементы с дефектами – они вполне исправны, пусть и забракованы изготовителем. Но не покупайте изделия разных габаритов и мощности – так ток будет ограничиваться самым небольшим из них.
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.
Обратите внимание! Инвертор целесообразно делать собственноручно только в тех случаях, когда речь идет о значительном потреблении энергии. Что же касается контроллера, то он стоит недорого, поэтому его можно и приобрести.
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.
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.
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.
Обратите внимание! Нельзя сильно прижимать паяльник, иначе элемент попросту лопнет. Кроме того, необходимо проверить, насколько качественно была выполнена пайка – никаких неровностей не должно оставаться. При наличии таковых по шву необходимо пройтись паяльником, причем обязательно незначительной мощности.
Чтобы солнечные батареи для дома работали исправно, фотоэлементы необходимо соединить правильно. А для этого, в свою очередь, необходимо придерживаться следующих рекомендаций.
- В отсутствие должного опыта необходимо использовать разметочную поверхность с предварительно нанесенными на нее элементами (лист фанеры).
- 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.
- 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.
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.
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.
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!