Сонячні батареї

1. Пристрій і принцип роботи сонячних батарей
2. Розрахунок сонячних батарей і їх ефективність
3. Установка сонячних батарей
4. Плюси і мінуси

У недавньому минулому ми не могли й подумати про безкоштовне електрику з сонячної енергії. Сонячні батареї здавалися чимось зі світу фантастики. Ще років 20─30 тому вони застосовувалися тільки в космічній галузі. Але технології стрімко розвиваються і все більше людей використовують альтернативні джерела енергії. Устаткування для цього поступово дешевшає і стає більш зручним для експлуатації. Сьогодні вже без проблем можна купити автономну сонячну електростанцію для забезпечення потреб в електроенергії приватного будинку. Сонячна енергія невичерпна і ми її отримуємо абсолютно безкоштовно. Кризові явища останніх років тільки сильніше стимулюють людей до економії. З'явилося чимало підприємств, які займаються випуском сонячних батарей як за кордоном, так і в Росії. Геліосистеми особливо популярні в приватному секторі. Адже свій будинок набагато легше модифікувати під альтернативні джерела енергії, ніж багатоквартирний будинок.

Зміст статті

Пристрій і принцип роботи сонячних батарей

Сонячні батареї вловлюють сонячне світло і генерують електричний струм. Принцип їх дії заснований на фотоелектричні ефекті. Електричний струм генерується завдяки емісії електронів при нагріванні напівпровідника фотоелемента. Детальніше про принципі роботи сонячної батареї читайте в статті за посиланням. Основа фотоелектричного елемента - це кремній. ККД фотоелектричних елементів в теорії доходить до 30 відсотків при видаваної потужності 300 ватів. Але в реальних умовах експлуатації таких результатів домогтися не виходить. ККД зазвичай знаходиться на рівні 12─15%.

Сонячні батареї

Щоб отримувати прийнятну вироблення електрики, батарей часто об'єднують в ланцюзі, поєднуючи їх послідовно і паралельно. Це дозволяє нарощувати вихідну потужність і напруга. Крім того, такі ланцюга батарей забезпечують стабільну вироблення струму навіть при невеликій хмарності. Інтенсивність сонячного світла - це перше, від чого залежить продуктивність геліосистеми. Є різні типи фотоелементів, з яких збираються сонячні батареї.

Існують наступні типи:

• тонкоплівкові;
• монокристалічні;
• Полікристалічні.

Тонкоплівкові батареї являють собою гнучкі, що складаються панелі або навіть плівку. Їх плюс полягає в невеликих габаритах, мобільності, доступною ціною і т. П. Але ефективність їх роботи залишає бажати кращого. ККД таких гнучких сонячних панелей рідко піднімається вище 6%. Вони в основному використовуються в power bank, а також мобільних гаджетах для їх підзарядки далеко від електричних мереж.

Монокристалічні фотоелементи виготовляються на основі монокристалів кремнію. За зовнішнім виглядом такі елементи можна відрізнити по рівномірному синього кольору. Цей тип панелей фахівці рекомендують встановлювати в регіонах, де часто буває область. Вони здатні ефективно вловлювати розсіяне сонячне світло.

монокристалічний фотоелемент

Сонячні батареї на основі полікристалічних елементів гірше працюють в регіонах з похмурою погодою і їх краще встановлювати в південних регіонах. Елементи таких батарей виготовляються з полікристалічного кремнію. За ціною вони трохи дешевше монокристалічних.

полікристалічний фотоелемент

Детальніше про ККД сонячних батарей читайте в статті за вказаним URL.

Тут ще слід згадати такий момент. Сонячні батареї не експлуатуються самі по собі. Вони працюють в складі автономних геліосистем. У них входять наступні елементи:

• Сонячні батареї. Вони використовуються по одній або об'єднуються в ланцюзі. Кількість батарей залежить від того, які електричні параметри потрібно отримати на виході;
• Контролер. Це пристрій на базі електронної мікросхеми управляє розподілом струму в мережі і зарядом накопичувальних акумуляторів. Читайте докладніше про контролер заряду сонячної батареї ;
• Інвертор. Перетворює постійний струм від фотоелементів (12─48 вольт) в змінний (220 вольт, 50 Гц) як той, що подається в побутових електромережах. Від нього забезпечується харчування побутових приладів. Детальніше можна дізнатися в статті про інвертор для сонячних батарей ;
• Акумулятор. Може бути один або декілька. У сонячний день батареї працюють на повну потужність, а вночі простоюють. Тому для накопичення електроенергії використовуються акумулятори. Вони накопичують заряд вдень і віддають його вночі. Для більш докладної інформації читайте матеріал про акумулятори для сонячних батарей ;
• Провід, кріплення і т. П.

Розрахунок сонячних батарей і їх ефективність

Перед придбанням геліосистеми потрібно провести прості розрахунки для того, щоб зрозуміти якої потужності потрібно установка. Зазвичай сонячні батареї виконуються з фотоелементів, число яких кратно 36. Щоб зрозуміти, скільки вам буде потрібно панелей, потрібно підрахувати витрата електрики в вашому домі. Для цього, зберіть квитанції за електрику протягом року і підсумуйте кіловати, витрачені за цей час. Далі ділите на 12 і отримуєте середня витрата за місяць. Отриманий результат ще множиться на 16. Цей коефіцієнт був отриманий на основі реальної експлуатації геліосистем в російському кліматі.

Ефективність сонячних батарей

Наприклад, річна витрата електроенергії потужність 1800 кВт. Якщо розділити це число на 12 і помножити на 16, то вийде 2400. Тобто, для забезпечення електроенергією такого будинку слід вибирати геліосистему потужністю не менше 2400 ват. На вибір також впливає те характер проживання в будинку. Будинок може використовуватися круглий рік, а може, тільки під час літнього сезону.

Якщо говорити про економічну вигоду і виправданості використання сонячних батарей, то в західному світі більше піклуються про стан навколишнього середовища. Але нашу людину можна зацікавити тільки економічною вигодою. А тут ситуація неоднозначна.

З урахуванням сьогоднішньої вартості електрики і російського клімату сонячні батареї для енергопостачання приватного будинку окупаються приблизно за 5 років. Це приблизні цифри, оскільки в південних регіонах вони можуть окупитися швидше, а на півночі повільніше. Термін служби напівпровідникових фотоелементів в батареї близько 25 років. Тобто, за п'ять ви повертаєте вартість обладнання, а потім отримуєте безкоштовну електроенергію.

Але тут потрібно пам'ятати, що акумулятори в сонячній системі доведеться міняти регулярно (приблизно раз в 5 років). А якщо їх декілька, то це влетить в копієчку.

Установка сонячних батарей

Для установки сонячних батарей використовуються різні місця: дах, фасад, вільне місце на ділянці. В ідеалі фотоелементи повинні бути спрямовані до сонячних променів під кутом 90 градусів. Так досягається найбільший ККД. Для панелей навіть існують спеціальні тримачі, які за допомогою датчика відстежують положення сонця, і автоматично коректую положення. Але в більшості випадків сонячні панелі просто кріпляться на південну сторону під кутом, рівним широті вашого регіону.

Розташування сонячних батарей

Варіанти місць для установки батарей можуть бути наступні:

• Дах. Це рішення виглядає очевидним, але не завжди це найоптимальніший варіант. До того ж, скат даху, де кріпляться сонячні панелі повинен виходити на південь. Не забувайте, що в процес експлуатації поверхню батарей потрібно чистити від бруду, пилу, снігу. А на даху це робити найважче;
• Фасад, стіни. Тут таке ж правило, що і з дахом. Стіна повинна виходити на південь. Тоді на ній можна розміщувати сонячні батареї. Перед установкою уважно перевірте, чи не падає на цю стіну тінь від інших будівель, дерев і т. Д. Якщо тінь є навіть нетривалий час, встановлювати батареї там не варто. А також не підвішуйте їх на західній і східній стінах. У цьому випадку на фотоелементи будуть потрапляти косі промені практично все денний час;
• Установка на вільному місці ділянки. Це найбільш вільний варіант в плані вибору місця і ефективності. Але це вимагає додаткового місця, на яке не падає тінь протягом дня. При такому розташуванні панелі часто закріплюють на шарнірах, щоб вони могли змінювати розташування слідом за сонцем.

Плюси і мінуси

переваги

• Екологічність. Сонячні батареї не завдають шкоди навколишньому середовищу. Тут немає ніяких продуктів згоряння, як на ТЕС;
• Автономність. Можна забезпечити енергопостачанням будинку, які знаходяться далеко від енергомереж;
• Тривалий термін експлуатації фотоелементів;
• Сонячна енергія безкоштовна. Це означає, що після окупності геліосистеми, ви будете отримувати електрику безкоштовно.

недоліки

• Невелика ефективність в північних регіонах, а також там, де часті опади і постійна хмарність;
• Догляд під час експлуатації. Поверхня сонячних батарей потребує періодичного чищення. Потрібно прибирати бруд, сніг, пил. Це може представляти серйозну проблему при розміщенні панелей на даху;
• Висока вартість геліосистем. Крім батарей, туди входить чимало дорогого обладнання;
• Невисокий ККД;
• Великий термін окупності.

Якщо стаття виявилася для вас корисною, то розповсюдьте посилання на неї в соціальних мережах. Цим ви допоможете розвитку сайту. Голосуйте в опитуванні нижче і оцінюйте матеріал! Виправлення і доповнення до статті залишайте в коментарях.