Эффективна ли солнечная батарея для дачи и стоит ли покупать комплект

Комментарии:

Мах

По моим подсчетам, у меня батареи окупились за 3 года. Но я их использую в собственной теплице для оросительной системы и освещения.

Петро

5 лет — средний срок окупаемости. Если батарея закрепляется стационарно. Если же вращать каждый день ее вслед за солнцем от рассвета до заката — можно сократить это время, но вот захочется ли вам каждые 3-4 часа поворачивать батарею каждый день?

Никита

Кто подскажет, какой толщины должно быть стекло над батареями, чтобы градом на крыше не побило?

Артем

Никита, я ставил 5мм — думаю достаточно. Под град попадали, снегом заметало. Все осталось сохранным.

Михаил

Либо я чего-то не понял, либо я чего-то не понял. Объясните на пальцах что за коэффициент 16 и откуда он берётся. И вообще почему именно 16, а не 25 или 42?

ScottZom

Спасибо за публикацию, очень правильно все написано!

зонтик

Привет автору раздела где приводится укрупненый расчет мощности геоустановки. ИНТЕРЕСНО, в школе когда проходили электричество, явление магнитной индукции и категории величин, связанные с этими явленими где находился автор? Наверно прогуливал (в зоопарке бегемота кормил). С каких пор электрическая да и любая энергия измеряется в кВт(киливатах), это равносильно тому что скорость потока измерять ведрами. Прошу исправить, ато как то сдыдно величену МОЩНОСТИ (кВт-киловат, л.с.-лошадиная сила) путают с величинами ЭНЕРГИИ (кВт*h — киловатчас, Дж — Джоуль)

Ампер Вольтович

Тест

Ампер Вольтович

Никита, панель уже имеет защитное стекло, специальное, закаленное 3мм. Выдерживает удар стального шарика весом 260гр. с высоты 1метр. Град никакой не стращен.

Ампер Вольтович

3.2мм толщина и антибликовое притом.

Ампер Вольтович

Сами с собой разговаривают, тужатся пыжатся, в взлететь не могут… Без Зеленого тарифа не выгодно нигде. Только убытки. Ставить панели, пр наличии сети, может только полный Ипанько, типа автора, который только что из по коровы, слышал звон… Это пля полный Пездос!

Ампер Вольтович

Зонтик, Браво! Вы забыли указать , что Дж=1Вт*сек. Ну, мало ли, может забыл автор, принял….

Андрей Витальевич

Владельцу сайта нужно иметь представление не только о ТОЭ, но и представление о ВИЭ, особенно в направлении подачи материала аудитории об окупаемости и расчёте параметров оборудования. Это долгий путь семинаров, самостоятельного изучения, гугления и практики. Совет- удалить всё и начать заново всё. Можно посмотреть ( не украсть) у коллег контент. Но и не забыть про семантику контента и релевантность запросам. Вы заблуждаетесь в окупаемости в 4-5 лет, с аккумуляторами солнечные генераторы не окупаются и за 15 лет!!! Только при наличии гос. поддержки микрогенерации и сетевом инверторе. С уважением Андрей Витальевич, директор компании.

C8E3EEF0FC

Неправильное применение, автором, единиц измерения навевает подозрения, касаемо того, что он понимает о чём пишет…

C8E3EEF0FC

В частности, физической величины с размерностью кВт/час не существует в природе. Мощность измеряется в ваттах (и кратных им единицах: млил-, кило-, мега- и т.п. ваттах), л.с. … Энергия — в Джоулях, кВт*часах, калориях и т.д. Т.е., по-просту говоря, мощность=энергия/время, соответственно: энергия=мощность*время. А мощность/время — это что?

C8E3EEF0FC

ВСралась оЧеПятка: «млил-» это имелось в виду «мили-«. Плохо, что нет возможности отредактировать уже отправленный коммент.

Зыгмунд

Правильно замечено, основной критерий экология.И о окупаемости не может быть и речи.

алекс

https://trinixy.ru/136213-vsya-pravda-ob-effektivnosti-solnechnyh-paneley-10-foto.htm Вот ссылка интересная на то как человек использовал более года систему.

Алекс

срок окупаимости 25 лет. расчет при самом высоком потреблении эл-ва стоимость квт 3,04руб до 150 квтч /месяц. 3,81руб от 150 до 800квт ч /мес. эти батареи не отобьете никогда с такими ценами. в Европе их ставят из-за высоких тарифов, у нас они пока низкие. покупка их нецелесообразна…

Дмитрий

Просто не хочется платить «дяде» — пусть ходит и скрипит зубами, что у тебя свет и тепло, я ему ты не платишь!

Оставить комментарий Отменить ответ

Выгодно ли покупать комплектом солнечные батареи для дачи

Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности

Power Bank с солнечной батареей — расчет на безграмотность

Принцип действия солнечных батарей.

Принцип работы солнечных батарей

Работа солнечных батарей основана на разности потенциалов, которые образуются внутри фотоэлементов при попадании на них света.

В состав каждой батареи входит определенное количество фотоэлементов, которые при последовательном соединении между собой увеличивают напряжение на концах цепи, при параллельном соединении, увеличивается сила получаемого электрического тока. При комбинированном соединении фотоэлементов (последовательно и параллельно) в одном устройстве, можно получить увеличение мощности солнечной батареи в целом. В процессе преобразования энергии получается постоянное напряжение.

Фотоэлемент состоит из двух слоев полупроводников обладающих различной проводимостью. Один из слоев обладает «n» проводимостью – это катод устройства, второй с «p» проводимостью – это анод. К обоим полюсам фотоэлемента подсоединены контакты для включения в общую схему батареи и в общую сеть электроснабжения.

Слои обладающие электронной проводимостью («n» проводимость) и слои с дырочной проводимость («p» проводимость) взаимодействуют при воздействии солнечного света. В слое с «p» проводимостью возникает перемещения «дырок», электроны движутся по «дыркам», в результате чего появляется электрический ток.

Между слоями обладающей различной проводимостью существует «p-n» переход, по своей сути выполняющий роль диода электрической сети. Под воздействием солнечных лучей электроны получают энергию и проникают через «p-n» переход, из-за чего количество дырок и электронов меняется, и это приводит к возникновению разности потенциалов между слоями. Соответственно разность потенциалов приводит к появлению электрического тока между слоями фотоэлемента.

Устанавливаем уровень напряжения для солнечных батарей

Чтобы понять, сколько дают энергии солнечные батареи, нужно определиться с уровнем их рабочего напряжения. Это значение всегда кратно 12 вольтам, поскольку такое напряжение характерно большинству аккумуляторов. Чаще всего используются инверторы, контроллеры и солнечные панели с напряжением в 12, 24 или 48 вольт.

Для систем с более высоким уровнем напряжения можно применять питающие кабели с меньшим сечением, что обеспечивает высокую надежность соединений.

В тоже время, аккумуляторы по 12 вольт, если они сломаются, можно заменять поочередно. Особенностью эксплуатации батарей с напряжением в 24 вольта будет необходимость замены узлов только попарно. В случае использования системы с напряжением в 48 вольт необходимо будет менять сразу 4 батареи, расположенных на одной ветке

Кроме того, при неосторожном обращении с батареями в 48 вольт можно получить удар электрическим током

Рабочее напряжение электросистемы напрямую влияет на то, сколько дает солнечная батарея. Этот фактор учитывается при подборе необходимого оборудования.

Зависимость между мощностью инвертора и пиковыми нагрузками выглядит так:

• 3-6 кВт – 48 вольт;
• 1,5-3 кВт – 24 или 48 вольт;
• до 1,5 кВт – 12, 24 или 48 вольт.

В рассматриваемом примере выбор между сложностями при замене аккумуляторов и надежностью электропроводки сделаем в пользу последнего. Уровень рабочего напряжения составит 24 вольта.

Опыт использования солнечных вакуумных коллекторов из других стран

Sub**r, Беларусь

С октября до Нового Года вода в накопителе больше 16 градусов не нагревалась, коллектор задуло снегом, говорят, что установлен неправильно. 7 января на улице было -32, но датчики и контроллер показали, что к 12 дня вода нагрелась до +30. Наверное, мало трубок поставил, у нас на бак в 200 литров лучше 30-40 устанавливать.

Собирал все сам, может есть и просчеты, но думаю, что продавцы оборудования лукавят с эффективностью. Хотя для меня это скорее эксперимент, цена и сроки окупаемости не совсем радуют.

9eb8830d456fc3e23a515ef9402c382a.jpe

I***rs

Решили заняться продажей солнечных коллекторов и протестировать вакуумный. Поставили коллеге в частном доме. Выбрали из расчета необходимости – для горячей воды, с раздельным баком, который установлен внутри дома. Бак на 135 литров, один коллектор на 12 трубок 58 мм диаметром и 1800 мм длиной.

«Владелец» доволен, так как бак, коллектор, контроллер и блок управления дали ему бесплатно. Остальные расходники сотрудник докупал сам.

С июля до середины октября коллектор нагревал один бак за день до 50 градусов, если постоянно было солнечно – 2 бака. То есть, 135 и 270 литров соответственно. Зимой нагрев идет весьма эффективно, судим по количеству срабатываний насоса на прокачку. С установкой мы ошиблись – большая протяженность труб (около 30 метров), а значит и большие потери. Да и установка датчика неправильная – поставили в коллекторе, а не в баке. Вообще в идеале нужно два ставить, чтобы коррелировать данные через контроллер.

Дмитрий, Беларусь (переслано из комментариев)

Поставили недалеко от дома два вакуумных коллектора по 24 трубки. Для отопления маловато, но на горячую воду хватает. Вода – просто кипяток. Монтажники помогли подключить к системе отопления для подогрева воды, после чего до нужных 70 градусов газовым котлом.

Экономия налицо, расход газа упал на 30-40%. Пройдет зима, посчитаем окупаемость. Единственная проблема – поставили под углом 45 градусов. Подняли в положение ближе к вертикали – производительность выросла. Но температура нагрева зависит от облачности. Также влияют туманы по утрам – в такие дни медленнее прогревается бак. А так, вполне довольны.

Полимерные солнечные панели

В полимерных солнечных модулях фотоэффект обеспечивает слой «полимерного полупроводника» — больших молекул органических соединений. В настоящее время технология таких изделий близка к развертыванию крупномасштабного производства (некоторые европейские компании уже наладили коммерческий выпуск).

Полимерные солнечные панели

По оценкам эффективность преобразования таких устройств лежит в пределах 8-11%. За счет рекордно дешевого производства, использования гибких полимерных материалов, отсутствия проблем с утилизацией, в ближайшей перспективе полимерные гелиомодули смогут составить серьезную конкуренцию уже выпускающимся изделиям.

Производителями также ведутся активные разработки солнечных панелей на основе:

• арсенида галлия, селенидов меди-индия-галлия (CGIS);
• гибридных технологий, в которых несколько полупроводниковых элементов на разной основе работают в разных частях солнечного спектра;

• фотосенсибилизированных ячеек, с колбами Гретцеля в качестве рабочего элемента;
• наноантенн, в которых солнечный свет как электромагнитное излучение индуцирует ЭДС и др.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Многие из них демонстрируют КПД преобразования выше современных серийных панелей (например, полупроводники вплотную подошли к 50%-му рубежу, а эффективность наноантенн оценивается выше 80%), но пока эти варианты находятся на уровне лабораторных образцов и не могут заинтересовать реального пользователя.

Новая форма дачных батарей

Несмотря на свою благородную задачу, освоение чистой энергии, солнечные батареи не отличаются разнообразием форм и внешней эстетикой. Брюссельские энергетики планируют изменить ситуацию и выпустить солнечные батареи необычной, сферической формы. Они могут собирать и аккумулировать солнечный свет со значительно большей эффективностью, что позволит на 99% сократить площадь батарей, сохраняя прежний уровень мощности. К тому же, их можно устанавливать в большем количестве мест, чем плоские аналоги.

Каждый в детстве проделывал опыт, когда луч света фокусируется через увеличительное стекло на бумагу, и она загорается. Этот принцип действия решил использовать немецкий архитектор Андре Броссел. Он заменил бумагу фотоэлементом, линзу — на сферу, и поставил ее на ось, с помощью которой отслеживается движение солнца.

В результате испытаний выяснилось, что шаровидное устройство способно собирать энергию солнечного, лунного и, даже, других, незначительных источников света. Система фокусировки позволяет генерировать энергию светового луча в 4 раза слабее, чем нужно для традиционных солнечных батарей. Поэтому устройство может работать и в пасмурный день, и ночью. Система автоматической ориентации позволяет сфере все время «поворачиваться» за солнцем, значит и фотоэлементу постоянно находиться в фокусе светового луча.

На какие параметры обращают внимание

Чтобы деньги не были потрачены зря, сначала следует определиться с тем, для каких целей необходимо оборудование. Если фотоэлектрические модули приобретаются как резервный источник энергии, который будет использоваться только при кратковременных отключениях, то лучше от них отказаться. Применять такое оборудование следует в местах, где отсутствует центральная сеть или отключения электричества случаются очень часто и на длительный период времени.

Смотрим видео, рассчитываем мощность батарей:

А чтобы определиться с выбором было проще стоит прислушаться к рекомендациям профессионалов.

Они считают, что солнечные батареи нужны:

1. Потребителям, решившим использовать только экологически чистую энергию;
2. Жителям населенных пунктов, где отключения происходят очень часто и надолго;
3. При желании снизить расходы на электричество;
4. При проведении различного рода работ в полевых условиях.

В процессе комплектации системы основным параметром является расчетное потребление электричества в кВт/час. Вычислив это значение можно определить оптимальную емкость аккумулятора и производительность самого модуля с учетом потерь.

Преимущества и особенности реального использования

Никто не даст лучшей оценки, чем те, кто попробовал технологию на себе. Остались ли довольны решением пользователи солнечных батарей? Узнаем, что об этом рассказывают пользователи сети.

Грид-инверторы, используемые для работы батарей, не требуют аккумуляторов, которые являются слабым звеном в альтернативном электроснабжении.
Электроэнергия вырабатывается в режиме реального времени сразу же попадает в сеть.
Теоретические расчеты полностью соответствуют действительности, что проверено на практике. Это позволяет планировать расходы на приобретение батарей

Однако важно делать поправку на облачность.

Источники энергии

Источники энергии, берущиеся из окружающей среды, становятся все более актуальными.

Вода, ветер и солнце являются практически бесконечными источниками, способными обеспечить практически неиссякаемой энергией. Остается только преобразовать ее в электроэнергию.

Причем эти источники доступны не только в промышленных масштабах, ими может воспользоваться и простой обыватель.

Самым оптимальным для владельца дома или дачи является использование солнечной энергии.

Ведь реки есть не везде, существуют и районы, где ветра не так уж и много, а вот дневной свет способен обеспечить электроэнергией практически в любом месте земного шара.

Конечно, полностью обеспечить электроэнергией все приборы в доме за счет энергии солнца удастся не всегда, но часть их – вполне возможно.

Количество вырабатываемой электроэнергии зависит от многих факторов: площади солнечных панелей, материала их изготовления, особенностей дополнительного оборудования, погодных условий.

Общие сведения о солнечных системах

Данные устройства, предназначенные для частного дома, работают на основе фотоэлектрических элементов, составляющих единую солнечную панель. Их основная функция состоит в преобразовании световой энергии в электричество, используя для этих целей фотоэффект. Солнечные системы постоянно улучшаются и к настоящему времени коэффициент полезного действия некоторых моделей достигает 46%.

Сегодня рынок электроники предлагает немало модификаций, из которых можно выбрать наиболее подходящий вариант. Уверенно ориентироваться во всем разнообразии продукции поможет знание конструктивных и технических особенностей того или иного прибора, его функций и возможностей в процессе эксплуатации. Среди них выделяются основные солнечные батареи для частного дома, разделяющиеся на две категории. Одна из них предназначена для автономного электроснабжения, которое не работает вместе с основными электрическими сетями и не подключается к ним. Они образуют собственный замкнутый контур, напрямую питающий бытовые приборы, технику и оборудование. В комплекте имеется аккумуляторная батарея, накапливающая электроэнергию. Когда солнечное излучение становится менее интенсивным, солнечная панель отдает потребителям накопленное электричество. То же самое происходит, когда приборы и оборудование начинают потреблять больше мощности, чем вырабатывает система.

В некоторых случаях осуществляется прямое подключение нагрузки до 3 кВт к солнечным батареям, без использования аккумулятора. Такой вариант считается более дешевым, но и менее эффективным.

Второй вариант электроснабжения на солнечных батареях предполагает открытое использование панелей. В таких системах отсутствуют аккумуляторы, а соединение с основной сетью осуществляется с помощью инвертора. Если потребление электроэнергии находится на уровне с вырабатываемой панелями, то основная сеть находится в отключенном состоянии. В случае превышения потребителями установленной мощности, солнечные батареи для дачи отключаются, и питание начинает поступать из общей сети. Данные системы стоят дешевле, однако их работа полностью зависит от перечисленных факторов.

Существует еще одна категория, работающая по комбинированной схеме от солнечных панелей, в формате двух первых вариантов. В этом случае они постоянно вырабатывают дополнительную электроэнергию, которая передается в общую сеть и позволяет снизить затраты на энергопотребление. Данные системы считаются наиболее дорогими, требующими использования сложных зарядных устройств и сетевых фотоэлектрических инверторов.

В условиях дачи, расположенной за городом, может возникнуть ситуация, когда заметно снижается солнечная активность, и одновременно, общая сеть прекращает свою работу и электропитание. На подобные случаи рекомендуется запастись еще одним резервным источником питания – электрогенератором с небольшой мощностью, в пределах 2-5 киловатт.

Монтаж солнечных батарей

К установке солнечных батарей не применяется жестких требований. Смонтировать гелиоприемник можно под наклоном, на вертикальной или горизонтальной поверхности. При этом жесткие панели (моно- и поликристаллические) устанавливают на жесткий каркас, фиксируют в местах крепления при помощи комплектного крепежа. Батареи на эластичной подложке допускают укладку на неровные поверхности (например, волнистую крышу).

Соединения между панелями осуществляют многожильными проводниками с оконцевателями. Сечение токоведущих элементов рассчитывают по величине номинального и максимального тока.

Этого можно достичь:

• Ориентировкой модулей в южном направлении.
• Размещением их под углом, равным географической широте местности.

Кроме того, для монокристаллических панелей критически важно позаботиться об отсутствии затенения – при рассеянном свете их эффективность сильно падает

О чем молчат продавцы солнечных батарей

Если прогуляться по форумам и отзывам, то можно найти такие предостережения от счастливых владельцев солнечных батарей.

1. Панели для работы требуют грид-инвертора: при покупке панелей нужно согласовывать напряжение инвертора и панелей на совместимость.

К примеру, для работы двух панелей, каждая на 100 Ватт, потребуется инвертор на 300-500 Ватт.

Китайские и обычно довольно качественные инверторы все же часто указывают на корпусе мощность, не соответствующую действительности. Будьте внимательны во время покупки и уточняйте детали. Устройство работает при наличии напряжении в сети, поэтому не может быть резервным источником питания. Если электричество не расходуется сразу, оно передается обратно в сеть. Счетчик при этом крутит то вперед, то назад. Это непривычно и не учитывается многими счетчиками. Есть риск оплаты отдаваемой назад энергии

Важно учитывать тип счетчика и заложить в расчеты стоимость его замены. Если в вашей местности часто облачность, важно учитывать ее и приравнивать к тени. Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега

Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега

Основной вывод тех, кто приобрел панели в нашей стране – пока что это слишком дорогое удовольствие, которое следует рассматривать как хобби.

Принцип работы солнечной батареи

Система работает посредством фотоэлектрических преобразователей, которые соединяются в определенной последовательности. Каждый фотопреобразователь состоит из двух кремниевых пластин, которые отличаются типом проводности. Одна покрыта фосфором, в результате чего здесь происходит образование избытка отрицательно заряженных электронов. Другая пластина покрыта бором, что приводит к образованию, отсутствующих в слое отрицательных зарядов, частиц, так называемых «дырок».

Принцип работы неисчерпаемого источника альтернативной энергии заключается в следующем: солнечный свет попадает на отрицательно заряженную панель, что приводит к активному образованию дополнительных «дырок» и электронов. На панели, покрытой фосфором, присутствует электрическое поле, благодаря которому появляется разность потенциалов. Положительно заряженные частицы устремляются в верхний слой, а отрицательно заряженные направляются в нижний. Создается постоянное напряжение. Получается, что один преобразователь работает как батарейка. В цепи возникает постоянный ток, когда к нему присоединяется нагрузка. Каждая батарея покрыта тонкими медными жилками, отводящими ток и направляющими его по назначению.

Сила тока зависит от определенных параметров:

• размера фотопреобразователя;
• уровня инсоляции;
• типа фотоэлемента;
• общего сопротивления приборов, которые подключены к солнечной панели.

Схема подключения и работы солнечной станции

Расчет аккумуляторов для солнечной электростанции

Далее перейдем к расчёту ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей. Их количестов и емкость должна быть такой, чтобы энергии которая в них запасается хватило на темное время суток, стоит учесть что ночью потребление электроэнергии минимально, по сравнению с дневной активностью.

Аккумулятор на 100А.ч. запасает примерно 100А * 12В = 1200Вт. (лампочка на 100Вт. проработает от такого акб 12 часов). Так если за ночь вы потребляете 2,4кВт.ч. электричества, то вам необходимо установить 2 АКБ по 100А.ч. (12В), но тут стоит учитывать что аккумуляторы нежелательно разряжать на 100%, а лучше не более 70%-50%. Исходя из этого получаем, что 2 АКБ по 100А.ч. будут запасать 2400 * 0,7 = 1700Вт.ч. Это верно при разряде не большими токами, при подключении мощных потребителей происходит просадка напряжения и емкость по факту уменьшается.

Если вы хотите рассчитать, какая емкость аккумулятора нужна к солнечной батари, ниже приводим таблицу соответствия (для системы 12В.):

• Солнечная батарея 50Вт. — АКБ 20-40А.ч.
• 100Вт. — 50-70А.ч.
• 150Вт. — 70-100А.ч.
• 200Вт. — 100-130А.ч.
• 300Вт. — 150-250А.ч.

Выбор параметров солнечной батареи

При выборе солнечной батареи перед покупателем встает вопрос «Как выбрать подходящую солнечную батарею?» Существует несколько видов фотоэлементов, имеющих свои преимущества и недостатки:

1. Поликристаллические элементы, в которых полупроводник производится поликристаллическим способом, этот метод удешевляют солнечную батарею, но снижают эффективность её работы. КПД элементов составляет 17-19%.
2. Монокристаллические. Если элементы выращиваются монокристаллическим способом, то КПД фотоэлементов составляет 20-21%. Стоимость батарей при таком способе производства кремния увеличивается, но площадь фотоэлементов для получения энергии того же количества снижается. Готовые солнечные батареи, изготовленными поликристаллическим способом имеют КПД 13-17 %, а с фотоэлементами, изготовленными монокристаллическим способом – КПД 15-18,5%,
3. Аморфные. Самым низким КПД (4-6%) обладают солнечные батареи, в которых фотоэлементы изготавливают из аморфного кремния.
4. Арсенид галлиевые. Для изготовления высокоэффективных преобразователей в настоящее время широко используются GaAs – Арсенид галлия, имеющий гетероструктуру и более широкую запрещенную зону, это позволяет увеличить КПД солнечных батарей до 35-40%, правда такой тип элементов имеет очень высокую цену и используется только в космической отрасли.

Рис. 2 Типы солнечных элементов

Факторы, которые могут повлиять на покупку солнечных батарей

• Необходимость автономии или желание использовать экологически чистую добычу энергии.
• Потребность в резервном источнике при частых отключениях или полном отсутствии электроэнергии
• Желание снизить расходы на оплату коммунальных услуг.

Если вы все-таки хотите устанавливать батареи, то вам необходимо привлечь специалистов-энергетиков, чтобы рассчитать ваше среднесуточное и среднемесячное потребление электричества. И только после этого, учитывая ваши потребности, решите – тратить вам деньги на приобретение СБ или нет.

В комплект солнечной батареи для дачи входит: два-три солнечных модуля размером 1-1,4 м, номинальной мощностью 60-80 Вт и напряжением 15,5 В, разместите их на крыше своей «бытовки» и соедините с автомобильным аккумулятором емкостью 90 А.ч. К аккумулятору через инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный) подключите небольшой холодильник, электролампочку и переносной телевизор. И когда вечером загорелся голубой экран, на свет в вашем окошке потянутся соседи.

Принцип работы солнечной батареи

Любая солнечная батарея представляет собой фотоэлектрический преобразователь, использующий для получения электрической энергии световую. Практическую ценность в настоящее время имеет фотоэлектрический эффект в полупроводниковых материалах.

За счет появления свободных носителей, энергии которых недостаточно для преодоления запрещенной зоны образуется разница потенциалов (напряжение) между электродами элемента. При подключении внешних цепей между ними возникает электрический ток.

Схема работы солнечных батарей

Фотоэлементы на базе различных полупроводников преобразуют в электрическую энергию различные части солнечного спектра Так, кристаллические кремниевые модули захватывают до 80% излучения со смещением в красную сторону, пленочные элементы на основе аморфного кремния могут работать и в инфракрасном диапазоне, диоксид титана поглощает фиолетовые и ультрафиолетовые лучи.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Теоретически в часть поглощенного солнечного излучения может быть преобразована в электрическую энергию, однако на практике пока удалось добиться КПД преобразования порядка 15-25% для элементов серийного производства.

В некоторых лабораторных образцах исследователи вплотную подошли к 50%-й отметке. При получении таких же результатов в промышленном производстве стоимость генерации может снизиться более чем вдвое, по сравнению с современным уровнем.

Контроллер для солнечных панелей.

Итак, мы разобрали роль солнечных панелей и инвертора для домашней гелиоэлектростанции.

Но в схеме есть еще одно незнакомое устройство — контроллер.

Сначала скажем, что контроллеры есть двух видов модуляции электросигнала:

1. ШИМ — широко-импульсная модуляция (или PWM).
2. MPPT (maximum power point tracking) или ТММ.

Первые — в состоянии задавать многоуровневую зарядку аккумулятора куда входит:

• Наполнение аккумулятора;
• Поглощение излишков;
• Выравнивание тока заряда;
• Поддержание уровня заряда.

У вторых — функция отслеживания точки максимальной мощности. В принципе, функции остаются те же, но этот прибор в состоянии увеличить выработку электричества тем же комплектом солнечных панелей без установки дополнительных.

Устройства разные и цена на них также сильно отличается.

Если у вас есть пара панелей и вас интересует просто резервное питание для просмотра телевизора и света в комнате, то для этого достаточно ШИМ-контроллера. Бюджетные модели от 1000 до 1300 рублей поддержат напряжение 12/24 V с максимальным током на выходе в 10 А.

Если у вас более мощная солнечная электростанция, то уж точно без MPPT контроллера не обойтись. Выбор устройств такого типа очень велик и нижняя ценовая планка на них в районе 7000 рублей.

Можно ли сделать своими руками — как это сделать?

Обладая навыками работы с ручным инструментом и основами электротехники можно собрать солнечную батарею своими руками. Единственное условие успешной работы – это наличие фотоэлементов, потому как кустарным способом эту составную и главную часть устройства изготовить невозможно.

Изготовление устройства происходит в несколько этапов:

• Изготовление каркаса батареи;
• Соединение фотоэлементов в единую схему (пайка элементов с устройством клемм вывода);
• Монтаж устройства с герметизацией поверхностей и выходов.

Краска можно изготовить из имеющихся в наличии материалов, это может различный пиломатериал, уголки или профиль из легких металлов или пластика. Размер каркаса определяется из геометрических размеров одного фотоэлемента и их количества.

На дно каркаса ложится уплотнитель (поролон или подобный материал). На лицевой поверхности каркаса, которая может быть изготовлена из любого вида стекла, укладываются посредством герметика фотоэлементы, после чего они соединяются в общую схему и прижимаются уплотнителем. Каркас закрывается, места выводов проводов герметизируются.

Панель готова к работе.

Уровень инсоляции в моём районе

Живу я в Краснодарском крае, в посёлке городского типа Ахтырский. Приехал я сюда в 2002 году из города Стрежевой, Томской области. Об этом написано в статье “Об авторе”.

Недавно узнал, что город Краснодар находится на 45 параллели. Чем же она примечательна? Эта параллель является равноудалённой от Северного полюса и экватора, что определяет очень благоприятный климат. Другое её название – “Золотая параллель”.

На этой широте находятся такие известные города мира: американский Миннеаполис и итальянский Турин, канадская Оттава и французский Бордо. Наверно поэтому вина Фанагории соперничают с французскими винами. На этой же параллели расположен и посёлок Ахтырский. 

В Краснодаре на улице Захарова, рядом с торговым центром “Сити Центр” установлен знак о нахождении г. Краснодара на этой параллели. Он представляет из себя трёхметровый земной глобус из гранита на котором отмечены перечисленные выше города. Рядом со знаком находиться памятная доска на которой написано, что он установлен в честь 175-летия Русского географического общества и передан в дар жителям Краснодара компанией “Магнит”.

45 параллель, памятный знак в Краснодаре

На этой же параллели расположен и посёлок Ахтырский в котором я проживаю.

Но вернёмся к нашей теме. Что же такое инсоляция?

В переводе на простой язык это значит как светит солнышко в определённом месте.

Для того, чтобы узнать какая инсоляция в разных регионах, воспользуемся данными On-line калькулятора солнечной энергии. Здесь мы получаем среднегодовую мощность за сутки и суммарную за год от солнечной панели мощностью 1 кВт.

Для разных регионов Европейской части России она выглядит так:

№ п/п	Город	Среднегодовая выработка электроэнергии, кВтч/сутки	Суммарная выработка электроэнергии за год, кВтч
1	Архангельск	2,70	984,86
2	Вологда	3,05	1111,51
3	Ярославль	3,10	1130,90
4	Москва	3,23	1178,28
5	Воронеж	3,38	1234,88
6	Ростов-на-Дону	3,75	1369,05
7	Волгоград	3,78	1379,48
8	Сочи	4,00	1458,67
9	Астрахань	4,04	1474,22
10	Махачкала	4,24	1546,78

Из приведённых данных видно, что уровень инсоляции возрастает от северных регионов к южным, что вполне ожидаемо.

На карте указано место в котором я проживаю

В месте расположения моего дома среднегодовая выработка электроэнергии от солнечной панели мощностью 1 кВт составляет 3,91 кВтч/сутки, а за весь год – 1426,33 кВтч. По сравнению с Махачкалой, где самый высокий уровень инсоляции, это на 7,8% меньше, а  с Сочи на 2,2% меньше, что не так уж и много.

График выработки электроэнергии от солнечной панели 

Разница между июлем – самым производительным по электроэнергии месяцем и декабрём – самым низким, получается в 3,1 раза. Все эти выкладки интересны, но надо на практике проверить как работает солнечная батарея и будет ли от неё толк.