Солнечные батареи-электростанции (комплекты). Во сколько обойдется установка солнечных батарей

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.

Современные технологии активно внедряются в повседневную жизнь. Теперь домашние солнечные батареи – популярная разработка, которой пользуются владельцы загородных домов. Преобразование тепловой энергии в электрическую позволяет дачникам экономить в теплое время года, но окупает ли это изначальную стоимость установки?

При покупке солнечных батарей для загородного дома учтите, что дороже обойдутся не сами солнечные батареи, а их установка. Чтобы система бесперебойно работала в весеннее и летнее время, необходимо приобрести контроллер заряда, инвертор с функцией записи и хранения данных (ЗУ), аккумуляторы для накопления энергии, автоматы постоянного тока, предохранитель и кабели для соединения всех элементов системы и подключения к электроприборам.

Общий вес всех компонентов составляет от 50 до 700 кг, что вызывает трудности при транспортировке: необходимо заказывать грузовик или отдельно договариваться с компанией, продающей солнечную электростанцию, о доставке и установке. Как правило, во втором случае перевозка выходит дешевле: компания делает скидку покупателям.

Мощность и цена

Если вы приобретаете солнечную батарею для дома, цену эффективнее всего рассчитывать, исходя из среднесуточного потребления энергии. Как правило, семья из 2-3 человек растрачивает около 194 кВт в месяц при экономном использовании электроприборов, если проживает в квартире. Это около 6,5 кВт в сутки, или 271 Вт*ч/сут.

На даче расход энергии увеличивается, так как покрываемая площадь больше. Тем не менее в солнечную погоду установку можно использовать в качестве самостоятельного источника энергии, если расход составляет до 5кВт*ч в сутки, но стоимость таких мощных систем достигает 700 тыс. руб.

Виды солнечных батарей

Если вы собираетесь купить солнечные батареи для дома, стоимость комплекта напрямую зависит от того, на что рассчитана система:

небольшие солнечные панели 50-300 Вт*ч предназначены для обслуживания небольших приборов вроде телефона или радио, а также для освещения. Такой мощности вполне достаточно, чтобы обеспечить домик для гостей энергией на выходные. Стоимость установки около 20000-70000 рублей;
системы мощностью 500-1000 Вт*ч подойдут для постоянного использования, но при этом требуется уменьшить время эксплуатации приборов с высоким потреблением энергии: телевизора, электроплиты и т.п. Такие установки могут выступать в качестве постоянных источников в небольших домах. Стоимость до 200 тыс. рублей;
солнечные электростанции с 2-3 кВт мощности подойдут для круглогодичного проживания семьи, но для надежности поступления энергии зимой рекомендуется устанавливать вспомогательные источники, например, генераторы на жидком топливе. Стоимость до 600 тыс. рублей.
мощные солнечные генераторы стоимостью до 900 тыс. рублей предназначены исключительно в качестве самостоятельных источников. Вырабатывают более 5,4 кВт, могут обеспечивать также отопление и нагрев воды. В зимнее время рекомендуется использование альтернативных видов энергии: генераторы на дизеле или энергии ветра, так как солнечной (тепловой) энергии, как правило, недостаточно.

Если вы не проживаете в загородном доме постоянно, рекомендуется не покупать мощные солнечные электростанции. Аккумуляторы будут быстро накапливать энергию в ваше отсутствие, а все остальное время установка будет простаивать.

Монтаж батарей своими руками

Установить солнечные батареи для дома можно своими руками, но работа эта достаточно кропотливая: вам необходимо с помощью кабелей подключить батареи к основной системе электроснабжения. Малейшая ошибка в расчетах – и дом обесточен до приезда электриков. Профессионалы в данной области рекомендуют любителям даже не пытаться делать монтаж самостоятельно: стоимость ремонта в случае неудачи в разы превысит цену на услуги грамотного инженера.

Использование бесплатной энергии солнца интересует многих людей. Некоторые из них устанавливают солнечные энергосистемы на крышах домов, другие – на свободных участках частных землевладений. Но не у всех есть такая возможность из-за отсутствия индивидуального отдельно стоящего дома, поэтому все чаще владельцы квартир монтируют вырабатывающие энергию солнечные батареи на балконе.

Устройство балконных панелей

Солнечные батареи, эксплуатируемые на балконе, ввиду ограниченной площади места их установки, должны иметь высокую энергетическую эффективность при достаточно компактных габаритных размерах. Для достижения этой цели балконные панели комплектуются инверторами повышенной способности, обладающими большой электрической отдачей и сохраняющими работоспособность на максимальных пиковых нагрузках.

В стандартную комплектацию солнечных батарей для квартиры входят следующие элементы:

аккумулятор;
инвертор;
полупроводниковые пластины;
система модульного управления.

Полупроводниковые пластины преобразовывают направленную на них солнечную энергию в электрическую. Образованный ток заряжает аккумуляторную батарею, в которой и накапливается запас выработанной электроэнергии. Инвертор нужен для преобразования постоянного напряжения аккумулятора в переменное, то есть в такое же, как и в обычной розетке.

В комплект большинства современных солнечных установок входят также дополнительные устройства, такие как контроллеры и выходы USB, к которым для подзарядки можно подключать фонарики, переносные лампы, мобильные телефоны, ноутбуки и небольшую бытовую технику.

Нюансы установки батарей

Вся система преобразования солнечной энергии размещается на балконе квартиры, она не нуждается в особом уходе и постоянном внимании. Единственный фактор, который очень важно учитывать, – обязательное наличие положительной температуры в месте расположения аккумуляторных батарей. Зимой аккумуляторы из-за воздействия мороза могут терять значительную часть своего заряда.

Полупроводниковые пластины желательно установить на балконное стекло, хотя также возможен монтаж на место нижних пластиковых панелей оконной рамной конструкции. В первом варианте энергопластины будут препятствовать прохождению солнечного света в помещение, однако это очень выгодно в ясные и жаркие летние дни. Кроме того, будет обеспечена защита от воздействия ультрафиолетового излучения.

Самые объемные элементы всей системы, аккумуляторы, рекомендуется располагать под потолком, благодаря чему они не занимают полезной площади и сохраняют эстетичность вида балкона. Инвертор и блок управления лучше всего размещать немного ниже аккумуляторных батарей.

Практика применения

В российских климатических условиях специалисты рекомендуют использовать поликристаллические модули, высокочувствительные к слабому потоку солнечного света. Такие модули ламинируются прочным материалом, защищающим пластины от снеговых, дождевых и прочих погодных влияний.

Для стандартного балкона люди чаще всего выбирают четыре поликристаллические панели, направляя их на южную сторону. Модуль не должен попадать в зону затенения соседними домами или деревьями. В летнее время такая система способна вырабатывать до 2-х кВтч электроэнергии за сутки , которой достаточно для энергосберегающего освещения всей квартиры, зарядки мобильного телефона и ноутбука, либо же для работы небольшого холодильника или телевизора. Зимой инсоляция солнечного света существенно сокращается, поэтому модуль выполняет роль резервного питания при отключениях сетевого напряжения.

Минусы солнечных энергосистем

Главным недостатком установки солнечной батареи на балконе можно назвать ее низкую энергоэффективность в отношении обеспечения электричеством всех электроприборов в квартире. Такие системы не могут вырабатывать достаточное количество тока для питания водонагревателя, электроплиты, мощной стиральной машины или холодильника и т.д.

Обычно проектирование так называемых «солнечных домов» производится еще задолго до их возведения. При этом подбирается наиболее подходящее для работы энергетических систем место расположения строения, учитываются инфраструктурные особенности. Благодаря правильной разработке проекта, подобные солнечные комплексы способны обеспечить работу всей осветительной системы многоквартирного дома и прилегающих территорий, питание систем связи и безопасности.

Квартирная солнечная энергосистема – вещь достаточно дорогая, поэтому затраты на ее установку окупаются сравнительно долго. К дополнительным расходам также добавляется стоимость переоборудования освещения, установки экономных светодиодных ламп.

Прежде чем принять решение об установке солнечной батареи в квартире, важно оценить все «за» и «против». Необходимо взвесить требуемые вложения денежных средств и отдачу в виде прибыли. Солнечную энергосистему на балконе целесообразно использовать только в том случае, если она окупит затраты на свою установку в течение короткого времени.

Кто из нас не мечтает об источнике бесплатной электроэнергии, к которому можно было бы подключить всю бытовую технику и навсегда забыть о счетах за электричество. Как ни странно, но такие источники существуют и успешно используются не только в промышленности, но и в быту, в том числе и для обеспечения электроэнергией отдельных частных домов. Ветряные мельницы, солнечные батареи – эти широко известные изобретения превращают один вид энергии в другой, не загрязняя окружающую среду, и не требуют при этом затрат на топливо. Конечно, назвать их абсолютно бесплатными нельзя, сами по себе такие установки довольно дорогие, но экономия от их использования очень скоро сможет оправдать все расходы. Бытует мнение, что альтернативные источники электроэнергии хороши для частных домов, на самом же деле они успешно используются и в условиях квартиры. В этом случае прекрасным решением является установка компактных и простых в исполнении солнечных батарей на балконе.

Солнечные батареи для квартиры на балконе должны быть небольшими, но достаточно мощными. Поскольку их мощность напрямую зависит от размеров, здесь нужно искать компромисс. Батареи представляют собой панели, состоящие из следующих элементов:

аккумулятора;
непосредственно солнечной батареи, состоящей из фотоэлементов;
инвертора;
системы управления.

Собрать систему самостоятельно не составит труда, поэтому ее установкой и подключением можно заняться самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов. Солнечная батарея со всеми комплектующими не занимает много места и полностью размещается в пределах балкона. В процессе эксплуатации она не требует особого ухода – ее достаточно при необходимости очищать от пыли и грязи.

Единственное требование – наличие системы отопления на балконе или хотя бы утеплительного слоя по всему периметру. Оборудование чувствительно к отрицательным температурам и в зимний период может работать с большими потерями энергии.

Установка солнечных батарей в многоквартирном доме

Элементы системы размещаются на балконе таким образом, чтобы не загромождать собой полезную площадь и при этом эффективно выполнять свои функции. Самым габаритным компонентом является аккумулятор. Его можно разместить под самым потолком, закрепив на стене, где он не будет никому мешать. Панель солнечной батареи, которая улавливает солнечную энергию и превращает ее в электрическую, закрепляется на стекле или в раме остекления. При этом она, будучи не совсем прозрачной, играет роль тонировки и надежно защищать от ультрафиолета.

Принцип работы солнечной батареи

Солнечная батарея – это, в первую очередь, набор фотоэлементов, которые, соединяясь между собой, формируют панель. Особенность фотоэлементов заключается в их способности генерировать электрическую энергию под воздействием солнечных лучей, что делает ее практически бесплатной. Количество производимой энергии зависит от материала панели и от ее площади. Таким образом, на выходе получается постоянный электрический ток, который попадает в инвертор, где преобразуется в переменный и может использовать в быту. Поскольку производительность батареи зависит от многих факторов (времени года, погоды, времени суток), энергия должна накапливаться впрок, для чего и используется аккумулятор. Он накапливает в себе электричество, а потом постепенно отдает его даже тогда, когда солнца нет, и батарея не выполняет свои функции.

Одним из главных характеристик любой солнечной батареи является материал для фотоэлементов. Среди наиболее популярных:

поликристаллы кремния – самый популярный материал на сегодняшний день, сочетающий в себе доступную цену и хорошие эксплуатационные характеристики. Панели из поликристаллов кремния легко устанавливаются, так что с их сборкой может справиться любой. Их характерная особенность – синий цвет поверхности, по которой их легко узнать;
монокристаллы кремния более продуктивные, но их стоимость гораздо выше. Еще один недостаток – это их форма в виде многоугольника. Она не дает возможность подогнать отдельные монокристаллы впритык друг к другу, поэтому рабочая поверхность панели в результате оказывается не сплошной, а с множеством зазоров, что уменьшает полезную площадь;
аморфный кремний наименее эффективный среди всех разновидностей кремния и самый дешевый из них. Его используют в тех случаях, когда не требуется большой мощности батареи, или же с целью экономии;
теллурид кадмия наносится на стекло в виде пленки, толщина которой менее 0,5 мм. Сама пленка может быть непрозрачной или же частично пропускать свет, так что ее можно использовать и в качестве тонировки для оконного стекла;
CIGS – полупроводник, фотоэлементы из которого тоже выпускаются в виде пленки, но его КПД выше, чем у таллурида кадмия.

Выбор материалов довольно большой, и чтобы подобрать подходящий, нужно разбираться в их эксплуатационных характеристиках. Менее продуктивные фотоэлементы стоят дешевле, но требуют большей площади панели, так что экономия здесь относительная. Разница в производительности довольно большая. Для примера, квадратный метр панели из монокристаллического кремния может давать до 125 Вт, а из аморфного кремния – 50 Вт.

На современном рынке наибольшим спросом пользуются монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы. Первые имеют КПД порядка 13%, срок их службы около 30 лет, но при этом их производительность сильно зависит от погодных условий. Максимальный КПД можно получить только в солнечный ясный день, но в пасмурную погоду он значительно снижается. Поликристаллические фотоэлементы менее эффективные – их максимальный КПД составляет 9%, срок их эксплуатации тоже немного меньше – до 20 лет, но при этом их производительность практически не зависит от погоды.

Устанавливаем солнечные батареи на балконе своими руками

Плюсы и минусы солнечной батареи

К несомненным достоинствам данного источника энергии относится:

полная независимость от наличия исходного топлива (таковым является солнечная энергия), в результате чего энергия получается практически бесплатной;
экологичность, связанная с отсутствием продуктов сгорания или переработки;
длительный срок службы, зависящий от материала фотоэлементов, но в любом случае не меньше 20 лет;
надежность, которая обеспечивается простой и неподвижной конструкцией. Статичные компоненты системы редко выходят из строя;
простота в эксплуатации. Панель солнечной батареи не нуждается в специальном уходе, ее достаточно просто периодически протирать, смывая пыль.

При всех своих достоинствах солнечная батарея имеет и ряд недостатков:

зависимость продуктивности установки от времени суток и погоды. Чем интенсивнее и дольше светит солнце, тем больше энергии генерирует батарея, но ночью или в пасмурную погоду количество полученного электричества минимально;
высокая себестоимость. Энергия на выходе действительно получается бесплатной, но за саму систему необходимо заплатить немало денег, правда, со временем эти траты окупятся;
низкая производительность;
необходимость в утеплении и отоплении помещения, где будет размещаться система.

Подключение к солнечной батарее

Сразу стоит отметить, что полностью отказываться от услуг централизованного электроснабжения не нужно. Солнечная батарея при всех своих положительных качествах остается альтернативным и дополнительным источником энергии, количество которой ограничено. Более побробно тут . Первым делом придется отказаться от использования мощных и слишком «прожорливых» электроприборов, отдавая предпочтение энергосберегающим и маломощным. Для некоторых такие шаги могут быть связаны с определенными проблемами, ведь не всю бытовую технику можно заменить аналогами с пониженным уровнем электропотребления. Именно для таких случаев и нужно оставить возможность подключения к общественным электросетям.

Солнечная батарея вполне может обеспечить необходимое количество электроэнергии для одной квартиры, но даже частичное подключение к ней отдельных приборов даст неплохую экономию.

Монтаж солнечных батарей

Монтаж солнечной батареи на балконе

Перед тем, как окончательно принять решение об установке солнечной батареи, нужно взвесить все «за» и «против». Еще раз стоит напомнить, что балкон должен быть утеплен, а температура здесь не должна опускаться ниже указанной в инструкции отметки. В идеале это помещение лучше сделать отапливаемым, но не всегда это возможно. На всякий случай нужно оставить возможность подключения системы к общедомовой электросети.

Установка солнечных батарей на балконе квартиры довольно простая. Ее панели закрепляются на каркасе, выполненном из металлического уголка, который надежно фиксируется на несущих конструкциях здания: стенах или плитах перекрытия. При выборе места расположения панелей нужно помнить, что их придется регулярно очищать, поэтому их поверхность должна быть в пределах досягаемости. Максимальное количество энергии фотоэлементы генерируют при попадании на них солнечных лучей под прямым углом, но на протяжении года солнце меняет свое положение, поэтому панели должны поворачиваться на угол порядка 12º.

Установка солнечных батарей дома

Для монтажа солнечной батареи понадобится:

лист стекла размерами 700х1050х4 мм (можно заменить оргстеклом);
фотоэлементы, 48 штук. Их можно купить через Интернет, если рядом нет специализированных магазинов. Фотоэлементы будут устанавливаться в 4 ряда по 12 штук в каждом;
алюминиевый уголок 20х20 мм;
шины для пайки;
паяльник;
олово;
флюс;
мульитиметр;
герметик.

Последовательность сборки солнечной батареи:

изготовление корпуса, на котором держатся панели с фотоэлементами. Он представляет собой раму, сваренную из алюминиевого уголка, размеры которой превышают размеры стекла на 5-10 мм. Зазор между стеклом и рамой заполняется герметиком, что повышает прочность конструкции;
напайка фотоэлементов. Работая с ними, нужно быть осторожными, ведь они очень хрупкие и при этом недешевые. Для надежной фиксации крайних элементов они припаиваются к шинам;
подготовка стекла путем тщательного очищения и обработки обезжиривающим средством;
установка стекла в алюминиевую раму и его фиксация в нужном положении;
закрепление на стеклянной поверхности фотоэлементов. Между отдельными фотоэлементами должны оставаться зазоры;
проверка качества пайки;
нанесение герметика вдоль периметра стеклянной основы, по центру и заполнение им всех зазоров;
отделка обратной стороны панели акриловым лаком.

Установка солнечных батарей на балконе Монтаж солнечных батарей Установка солнечных батарей на балконе своими руками

В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (по научному они называются фотоэлектрическими панелями ).

Дорогостоящее оборудование со временем компенсируется возможностью получать бесплатную электроэнергию. Важно, что солнечные батареи – это экологически чистый источник энергии.

За последние годы цены на фотоэлектрические панели упали в десятки раз и они продолжают снижаться, что говорит о больших перспективах при их использовании.

В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), аккумулятора с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный.

Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей) , которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую. Большинство солнечных элементов производят из кремния, который имеет довольно высокую стоимость. Этот факт определят высокую стоимость электрической энергии, которая получается при использовании солнечных батарей.

Наиболее важным техническим параметром солнечной батареи, которая оказывает основное влияние на экономичность всей установки, является ее полезная мощность . Она определяется напряжением и выходным током. Эти параметры зависят от интенсивности солнечного света, попадающего на батарею.

Где целесообразно ставить?

Устанавливать солнечные панели в многоквартирных домах и подключать их к квартирной электрической сети, конечно же, нецелесообразно.

Во-первых, вам вряд ли разрешат это делать органы надзора за эксплуатацией городских электрических сетей.
Во-вторых, достаточно дорогая панель и сложная схема управления, а также неудобство монтажных работ в многоквартирном доме сделают вашу инновацию в области хранения и добывания электрической энергии экономически нецелесообразной.

Зато в частном доме, коттедже или на даче, особенно если они расположены дальше 1,5 км от централизованных линий электропередач – очень даже целесообразно. Приобретение и установка солнечных панелей, а также минимальные затраты на их обслуживание окупятся через 5-10 лет. Также при решении вопроса об установке солнечных панелей нужно определить среднюю интенсивность солнечного света для вашей территории (коэффициент солнечной инсоляции). Если Вы живете в солнечных областях, то солнечная батарея будет работать практически круглый год, а следовательно и окупится быстрее. Для районов и областей с недостаточным световым потоком, возможно, установка панелей вообще нецелесообразна, особенно если промышленная сеть дает электрическую энергию без перебоев.

Стоимость

Солнечные панели в качестве дополнительного источника электроэнергии для частного дома или коттеджа становятся в последнее время очень популярными. Не смотря на их пока еще достаточно высокую стоимость (одна панель мощностью 100-200 Вт обойдется в 100-150$ ), их установка во многих случаях может быть вполне оправданной.

За 2016 год солнечные панели подешевели в рублях в среднем на 30%

Расчет стоимости солнечной электростанции для частного дома

Наиболее универсальным решением для обеспечения частного дома или дачи электроэнергией являются электростанции на солнечных батареях (солнечные электростанции). Обычно такая система состоит из следующих компонентов:

солнечные панели (обеспечивают преобразование света в электроэнергию);
контроллер заряда батарей (правильный режим заряда аккумуляторов);
аккумуляторные батареи (накопление электроэнергии днем и отдача в вечернее и ночное время);
инвертор (преобразование постоянного напряжения в ~220 В, 50 Гц).

Для расчета стоимости необходимого оборудования рассмотрим более подробно примерные варианты энергопотребления с различными уровнями вырабатываемой мощности и подключаемой нагрузки.

Полная автономная система с ежемесячным потреблением 270 кВт/ч/месяц

Для примера можно взять самые распространённые бытовые приборы: бойлер, холодильник, телевизор и несколько энергосберегающих ламп. Несложный расчет мощности этих электроприборов и среднего времени их работы от автономной сети показывает примерный результат энергозатрат в течение дня – 8-9 кВт*ч при среднесуточной мощности 0.35 – 0.40 кВт. Среднемесячный результат при этом составит около 270 кВт/ч.

Для достижения таких показателей выходной мощности в нашу систему необходимо включить следующие компоненты:

13 солнечных монокристаллических панелей 180 Wt ($ 200 x 13);
13 креплений для солнечных панелей ($ 25 x 13);
10 аккумуляторов 12 В, 200 А*ч ($ 130 x 10);
инвертор 48 или 120 В, 2 кВт ($ 300).

Итого: $ 4 500.

Для расчёта стоимости компонентов были использованы среднерыночные цены, что дает вполне адекватное представление об уровне финансовых затрат. При этом важно учесть, что если срок использования солнечных панелей может составить от 20 и более лет лишь с небольшим снижением их КПД, то срок службы аккумуляторов, в среднем, составляет около 10 лет.

Автономная система с ежемесячным потреблением 700 кВт*ч/месяц

Этот вариант отличается от предыдущего увеличенным расходом энергии, что может понадобиться для большой семьи или в том случае, когда на первое место поставлен комфорт обитателей дома и только потом – экономия электроэнергии. Для примера расчета потребляемой мощности возьмем следующие электроприборы: бойлер, холодильник, 7 энергосберегающих ламп, 2 телевизора, уличное освещение и насос. Приблизительные энергозатраты в течение дня в этом случае составят уже 20-23 кВт*ч при среднесуточной мощности до 1 кВт. При таких показателях среднемесячный результат составит порядка 700 кВт/ч.

Примерный расчет стоимости компонентов:

33 солнечных монокристаллических панели 180 Wt ($ 200 x 33 = $ 6 600);
33 крепления для солнечных панелей ($ 25 x 33 = $ 825);
20 аккумуляторов 12 В, 200 А*ч ($ 130 x 20 = $ 2600);
инвертор 48 или 120 В, 3 кВт ($ 500).

Итого: $ 10 525.

Резервная система с ежемесячным потреблением 150 кВт*ч

Этот вариант системы рассчитан на работу во время кратковременных отключений электроэнергии от основной энергосети, хотя его можно использовать и в качестве сезонного источника электроэнергии, например, в дачном домике для обеспечения основных потребностей. В качестве примера для расчета энергозатрат можно учесть нагрузку от холодильника, пары энергосберегающих ламп, телевизора и насоса.

При средних затратах энергии до 5 кВт*ч/день достаточно наиболее простой системы, которая включает следующие компоненты:

7 солнечных монокристаллических панелей 180 Wt ($ 200 x 7 = $ 1 400);
7 креплений для солнечных панелей ($ 25 x 7 = $ 175);
2 аккумулятора 12 В, 200 А*ч ($ 130 x 2 = $ 260);
инвертор 48 или 120 В, 0.5 кВт ($ 100);
шкаф автоматического включения резерва ($ 270).

Итого: $ 2 205.

Два модуля по 120 Вт , контроллер МППТ на 20 ампер, 2 гелевых аккумулятора по 100АЧ, инвертор на 1300 Вт с чистым синусоидальным сигналом.

Обеспечивает электричеством небольшой дачный дом в летний период без электрообогрева. Инвертор мгновенно включает схему резервного питания при отключении основного. Максимальная мощность потребления 1,3 киловатта.

Выработка системы в летний период (апрель-август): 1,1-1,25 КВт в час/сутки в Ленинградской области.

Габаритные размеры модели 120 Вт: 1170 х 670 х 40 мм. Масса каждого аккумулятора: порядка 35 кг.

Солнечные батареи, цена: 48 200 рублей . Стоимость установки от 12 тысяч рублей .

Одна солнечная батарея на 60 Вт , контроллер МППТ на 10 ампер, аккумулятор 60АЧ, инвертор на 600 Вт с модифицированной синусоидой.

Позволяет обеспечить электроэнергией потребности временного жилища или небольшого домика: освещение, заряд телефона, ноутбук, телевизор и т.д. Максимальная мощность потребления 600 ватт.

Габаритные размеры варианта в 60 Вт: 830 х 670 х 40 мм.

Примерно 3700 рублей . Установка возможна своими руками.

Преимущества жилых домов на солнечной энергии

Энергия солнца является бесконечной (по крайней мере на ближайшие 5 миллиардов лет, плюс-минус),
обеспечивает экологически чистую энергию,
без выбросов парниковых газов, и это может спасти деньги людей на их электрические счета.

Но есть факторы, которые следует учитывать при принятии решения о солнечной энергии – и стоимость только одна из них. В этой статье мы рассмотрим шесть самых важных вопросов, требующих решения, когда вы думаете об инвестировании в установку солнечных панелей. Использование фотоэлектрической энергии является очень зеленым решением и потенциально полезный шаг, но это не совсем так просто, как получать вашу энергию от обычной электросети.

Первым фактором является тот, о котором вы, возможно, и не думали:

Обслуживание

Включение Вашего дома в использование солнечной энергии требует больше ухода, чем при использовании обычной старой электросети. Но не намного.

Солнечные батареи не имеют движущихся частей. Они являются частью полной стационарной системы. Поэтому, как только они установлены, есть не так уж много причин, что может пойти не так. Практически единственное, что домовладелец должен делать, это сохранить чистые панели. Это важная задача, ведь – слишком много снега, пыли и птичьего помета на панелях может уменьшить количество солнечного света. Накопление на экране пыли может уменьшить количество электроэнергии, произведенной системой на целых 7 процентов.

Этот вид обслуживания нет необходимости делать раз в неделю, однако. Достаточно поливать панели из шланга от одного до четырех раз в год. Для этого не нужно взбираться на крышу. Шланг с насадкой с земли работает отлично. Если есть строительство в вашем регионе, необходимо чистить панели чаще, чтобы избежать дополнительного накопления пыли строительного остатка.

Кроме этого, время от времени проверяйте, что все части находятся в рабочем состоянии. Кроме этого надо заменять батарейки, но это один раз в десятилетие.

Окрестности

Расположение вашего дома имеет большое влияние на вашу солнечную энергоэффективность. Это очевидная проблема: Если ваша электрическая мощность зависит от солнечного света, такие вещи, как тени высоких деревьев и высокие тени зданий будут проблемой.

Это еще большая проблема, чем некоторые люди понимают. Различные типы панелей-разному реагируют на тень. В то время как поликристаллические панели позволяют значительно сократить выход электроэнергии, то любая часть затенения моно-кристаллической панели остановит производство электроэнергии полностью.

Таким образом, чтобы построить дом на солнечных батареях, необходимо, убедиться, нет ли тени на панель по площади крыши во время солнечных часов в день (как правило, с 10 утра до 2 часов) и предпочтительно в течение всех солнечных часов. Чем больше часов панели подвергаются полному солнечному свету, тем эффективнее будет производство электроэнергии.

Достижение наибольшей эффективности может означать обрезку или полное удаление деревьев на вашем участке. Если ваш дом в окружении высотных зданий, которые блокируют солнце с крыши, это большая проблема.

Инсоляция

Солнечный свет, очевидно, играет ключевую роль, когда речь идет о солнечной энергии, и не во всех регионах созданы равные условия в этом отношении. Это важно знать, сколько солнечного света достигает земли в районе, где находится ваш потенциальный солнечный дом.

То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция – мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности.

Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе? Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.

Зона покрытия

Вопреки тому, что большинство людей думают, размер солнечной энергетической установки не имеет ничего общего с размером дома.

Вместо этого, следует учесть только два параметра:

инсоляция, которые мы только что обсуждали,
сколько энергии вам нужно.

Чтобы получить очень грубую оценку того, насколько большая система, вам нужна, посмотрите на ваш счет за электричество и выясните, сколько вы используете кВтч в сутки.

Средний дом использует около 900 кВт-ч в месяц, или около 30 кВт-ч в день. Умножьте это на 0,25. Мы получаем 7,5, так что нам нужно 7,5 кВт системы.

Типичная солнечная панель вырабатывает до 120 ватт, или 0,12 кВт в день. Для обеспечения 7,5-кВт, вам нужно около 62 панелей. Одна панель может быть примерно 142 на 64 сантиметров, так что 62-панели будет занимать примерно 65 квадратных метров.

Также следует учесть инсоляцию и сколько часов пик солнечного света вы получаете в день, и также внести коррективы, если вы используете аккумуляторные батареи с панелями. Поэтому лучше всего обратиться к профи.

Расходы

В 1956 году солнечные батареи стоили около $ 300 в расчете на ватт. Систему 7,5 кВт могли бы себе позволить только очень богатые.

Конечно, можно частично обеспечивать дом солнечной энергией. Если вы хотите инвестировать в солнечные батареи $ 2 000, вы можете дополнить электроэнергию из сети с 1,5-кВт солнечной системой. Хотя на западе уже практикуют аренду солнечных батарей. Там нет авансовых платежей. Домовладельцы платят ежемесячную арендную плату за использование панелей, а компания по прокату владеет ими и поддерживает их.

Утилизация

Срок службы солнечных панелей 40-50 лет, контроллера и инвертера 15-20 лет, аккумуляторов в зависимости от типа и характера использования – 4-10 лет.
Хотя вопрос утилизации солнечных панелей остается открытым, только 30% всех производителей принимают обратно их обратно для переработки.
Но тем не менее спрос на отработанные солнечные панели с каждым годом растет. Так как добыча редких металлов становится все более дорогим удовольствием, и переработка панелей приведет к повторному их использованию.

Кроме того: существует вторичный рынок фото- и ветроэлектрических установок, на котором уже отработанное оборудование может находить дальнейшее применение.

В странах с переходной экономикой можно использовать уже бывшие в использовании солнечные модули. Благодаря более интенсивному солнечному излучению, эти модули могут вырабатывать больше электроэнергии.