Как выбрать солнечные батареи для частного дома
Как выбрать солнечные батареи для дома
Солнечный свет активно используют в качестве альтернативного источника энергии. Солнечные генераторы позволяют сэкономить на коммунальных платежах и способны запитать даже целую систему отопления. Это вариант для тех, кто хочет не зависеть от центрального отключения электричества.
С увеличением количества производителей стоимость солнечных панелей становится доступнее. В нашем материале – о том, как выбрать солнечные батареи для частного дома. Расскажем, на что обратить внимание при покупке, разберем популярные мифы.
Какую солнечную панель выбрать для дома: вид системы
Стандартный комплект солнечных генераторов включает сами панели, инвертор, контроллер и аккумулятор. Панели выполняют роль приемника и источника энергии. Они принимают солнечный свет и перерабатывают его в электрический сигнал, который передается на аккумуляторные батареи через контроллер.
АКБ соединены с инвертором. Он отвечает за выдачу переменного напряжения 220В, 50 Гц на потребителей. Излишки электроэнергии могут передаваться в централизованную сеть. Все элементы системы находятся внутри дома. Исключение – солнечные панели. Их располагают под определенным углом на крыше.
Однако, в зависимости от назначения система может отличаться.
Автономная
Автономные панели обеспечивают электроэнергией объекты, не подключенные к стационарной сети. Днем электроснабжение получают от панелей. В генераторах накапливается «запас» энергии. Он расходуется в темное время суток.
Сетевая
В темное время суток электричество потребляется через инвертор, который выбирает источник энергии с учетом текущей нагрузки. В некоторых странах, в том числе и в России, тариф на электричество ночью дешевле. Поэтому открытые системы экономически оправданы.
Реверсная
Реверсные системы используют преимущественно в промышленных целях. Иногда их устанавливают для получения и продажи электричества. Солнечные батареи вырабатывают энергию и отправляют ее в сеть через реверсивный счетчик. Киловатты оплачиваются по так называемому «зеленому тарифу».
Комбинированная
Комплект солнечных батарей включает сами генераторы, инвертор, аккумулятор и контроллер. Если запаса аккумуляторов не хватает, дополнительная мощность берется из сети. Вариант оптимален для частных домов, в которых нет резервного количества солнечных батарей.
Разновидности солнечных панелей
Поликристаллические
Главный элемент панелей – полупроводниковые элементы поликристаллической структуры. Мелкие кремниевые кристаллы объединяются в фотоэлементы, что не позволяет создать однородную поверхность. Отсюда – меньший КПД – 12–17%, в то время как у монокристаллических панелей – от 20%.
Производство поликристаллических солнечных батарей менее сложное. Эти модели дешевле монокристаллических аналогов. Учитывая низкую цену, можно приобрести сразу несколько генераторов и добиться того же «выхлопа», что и у монокристаллических панелей.
Стоимость солнечных батарей начинается от 3 500 руб. за 100 Вт.
Монокристаллические
Монокристаллические солнечные генераторы отличаются наибольшей эффективностью. Их КПД – 20–24%.
Производство включает несколько этапов. Сначала выращивают монокристалл, а затем из нескольких кремниевых ячеек собирают панель нужной мощности. Самые популярные модели – с 36, 60 и 72 элементами.
За счет одностороннего направления кремниевых кристаллов генераторы лучше преобразуют энергию солнца. Если есть возможность потратить чуть больше, лучше сделать выбор в пользу монокристаллических солнечных батарей. Они окупятся быстрее и прослужат – в среднем 25–30 лет.
Аморфные
Аморфные солнечные батареи представляют собой слой кремневодорода (полупроводника). Его получают путем воздействия электрического тока на кремний. Элемент испаряется и оседает на подложку. Поверхность гибких панелей хорошо гнется, поэтому их можно устанавливать даже на криволинейных поверхностях.
КПД аморфных генераторов чуть меньше, чем у монокристаллических – 18%. Аморфные генераторы имеют более высокое поглощение и эффективны даже в пасмурную погоду. Панели подойдут для регионов, в которых преобладают частые дожди. Жителям южных районов лучше сделать выбор в пользу монокристаллических генераторов.
Сегодня на рынке представлено три поколения аморфных панелей. Разница – в эффективности работы. Первый вариант был выпущен с КПД 5%. Сейчас можно приобрести модели с КПД 12%. Аморфные генераторы не такие популярные. Они уступают в производительности кремниевым панелям и стоят дорого.
Пленочные
В составе пленочных панелей – селенид меди или теллурид кадмия. Они выпускаются в виде рулонов. Пленку можно разложить не только на крыше, но и любой другой поверхности, резать и «подгонять» под нужный размер.
Еще одно преимущество – небольшой вес. За счет большой энергоотдачи генераторы быстро окупаются. КПД пленочных солнечных генераторов – 10–12%.
Коэффициент полезного действия
КПД – один из главных критериев выбора солнечной батареи. Чем выше показатель, тем лучше работоспособность генератора.
Максимальный КПД солнечной батареи разработали немецкие ученые – 44,7%. Он служит ориентиром для производителей панелей. В любительских целях можно использовать модули с КПД 10–15%. Если вы планируете купить генератор для питания целой системы отопления, обратите внимание на модели с высокой мощностью – 22%.
Важно понимать, что значение КПД на «выходе» не всегда будет соответствовать цифрам, заявленным производителем. КПД зависит от уровня наклона солнечных лучей, наличия тени и уровня радиации.
Максимального КПД можно достичь, разместив солнечный генератор перпендикулярно поверхности (то есть, под углом 90 градусов).
Поверхность панелей должна быть «чистой» и не заслоняться ветками деревьев и другими предметами.
Важно: можно купить трекеры, которые уже оснащены функцией контроля расположения солнца и слежения. Такие устройства сами подстраиваются под правильный угол.
Конструктивное исполнение
По конструктивному исполнению различают:
Мощность
Какую солнечную панель выбрать для дома? Обратите внимание на мощность. Она показывает, какое количество энергии солнечная батарея выдает за единицу времени. Мощность генератора подбирается в зависимости от потребностей:
Одна солнечная панель может вырабатывать от 100 Вт до 560 Вт энергии. Можно приобрести и маломощные приборы до 50 Вт. Они подойдут для питания осветительных приборов с низким уровнем энергопотребления.
Обратите внимание: при постоянной эксплуатации мощность солнечных панелей снижается в среднем на 10–12% за 10 лет.
Срок службы
Практически все солнечные батареи рассчитаны на длительное применение. В документах указывается срок службы от 25 до 30 лет. Однако, многие солнечные генераторы не выходят из эксплуатации и через 40 лет.
Чтобы увеличить срок службы панелей, достаточно:
Старение панелей
Еще одна важная особенность – коэффициент старения. С каждым годом производительность солнечных блоков снижается. Все зависит от модели:
Распространенные мифы о солнечных батареях
Подведем итоги
Теперь вы знаете, какую солнечную батарею выбрать для дома. Самый популярный вариант – монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи. Аморфные генераторы стоят дорого, но при этом не отличаются высоким КПД. Пленочные панели гибкие: их можно расположить даже на криволинейных поверхностях.
Оптимальная мощность зависит от целей использования.
Солнечные батареи служат минимум 25–30 лет. При правильной эксплуатации срок службы увеличивается.
Солнечные панели для частного дома: поставь светло себе на службу
Использовать в частных домах и даже дачных домиках альтернативные источники энергии сегодня стало модной тенденцией. Впрочем, это достаточно практично и, как правило, выгодно. Первенство среди таких устройств получили солнечные панели для частного ома (солнечные батареи, солнечные электростанции). Связано это с ежегодным ростом (весьма солидным) производства, снижением цен, многочисленными наработками, упрощающими подбор оборудования и построение систем.
Что это?
Основу любой системы составляют солнечные панели. Они выполняют роль основного источника энергии и, зачастую, становятся наиболее дорогой составляющей.
От их взвешенного выбора зависит:
Критерии выбора
Единственным критерием при проектировании домашней электростанции и выборе оборудования для нее должна стать целесообразность.
Однако понятие это широкое, для его понимания потребуется учет многих факторов:
Структура домашней солнечной электростанции
Определяется двумя основными положениями:
Соответственно, рассматривать можно 3 варианта организации солнечного электроснабжения дома:
Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)
Такая электростанция строится по простейшей схеме. В ее состав входят:
Гелиобатареи подключаются на вход инвертора. Его выход соединен с сетью (после счетчика). Основная особенность схемы – отсутствие промежуточных накопителей энергии (аккумуляторов) и устройства для их заряда.
При такой структуре приборы в доме потребляют электроэнергию от солнечных элементов через инвертор. Недостаток мощности восполняется сетью, и, наоборот, ее избыток (например, когда батареи работают в номинальном режиме, а потребители выключены), сбрасывается в сеть.
Достоинства такой схемы:
Есть у нее и серьезный недостаток – при отсутствии сетевого напряжения (во время отключения электроэнергии) система не работает.
Автономная схема
В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.
Такой функционал диктует схему построения:
Система работает следующим образом:
Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.
Однако за красивой картинкой обязательно скрываются «подводные камни»:
Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.
Полуавтономная (гибридная) система
Схема такой электростанции практически полностью повторяет предыдущую за единственным исключением – для заряда накопителей используется энергия не только от солнечных панелей, но и от сети. В этом случае контроллер, кроме управления зарядными процессами, получает дополнительную функцию.
В настройках контроллера можно задать приоритет источников:
Монокристаллические
Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.
Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.
В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.
Поликристаллические модули
Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.
Естественно, такое расположение кристаллов вызвало потерю КПД преобразования – он находится на уроне 11-16%. Однако это же позволило увеличить эффективность работы при рассеянном свете, что в результате привело к созданию панелей, которые успешно конкурируют с монокристаллическими (при прочих равных, например, размерах) по мощности генерации. Более того, по цене они значительно выигрывают и обходятся в 0.7-0.9 доллара за 1 Вт.
Аморфные
Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.
Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.
Остальные
Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:
Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.
Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.
Мощность и количество
Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.
Кроме мощности потребителей необходимо учесть:
После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:
Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.
Солнечные батареи для дома, как выбрать и что нужно обязательно учитывать
Солнечный свет, в качестве альтернативного источника энергии, активно используют во всем мире. И это не только независимость от природных ископаемых, которые не безграничны, но и значительный вклад в экологию всей планеты.
Одним из способов получения такой энергии являются солнечные панели или батареи. По научному эти системы называются фотоэлектрическими панелями.
Так что же это за системы и как они работают
Так что же это за системы и как они работаютФотоэлектрические системы энергоснабжения (ФСЕ) работают по принципу физического закона фотоэффекта. Не вдаваясь в подробности его можно описать как превращение солнечного света в электрические микроразряды.
Как известно, солнце это неограниченный источник энергии, но только незначительная ее часть доходит к поверхности земли. Однако и этой энергии вполне достаточно, учитывая что современные панели могут использовать до 45% от ее количества.
Где уже применяются и для кого актуальны
Солнечные панели на крышах частных домов
Современный мир уже давно использует ФСЕ в промышленных масштабах, особенно это актуально для стран где солнечный свет активен большую часть года. Сегодня же, благодаря снижению цен на это оборудование и росту стоимость электричества, их часть используют частные дома и дачи в качества основного или дополнительного источника энергии.
А что же с квартирами? Здесь все сложнее, во первых нет достаточной свободной площади для установки панелей. Во вторых это сложно согласовать в различными надзорными органами.
В целом, такую задачу можно решить, но обойдется установка оборудования в многоквартирном доме значительно дороже, чем в частном доме.
Как выбрать солнечную батарею
Прежде чем установить такую систему в доме нужно определится с видом самих панелей и комплекта оборудования в целом. И здесь есть несколько очень важных моментов, которые нужно знать и от которых зависеть эффективность установки.
Определяемся с системой
Как выглядит комплект оборудования и как он работает
В комплект солнечных батарей сходят сами панели, аккумулятор, контроллер и инвертор. В некоторых случаях система может быть другой, в зависимости от ее назначения, давайте рассмотрим их подробнее.
Виды солнечных панелей
От этого элемента напрямую зависит эффективность работы всей системы, поэтому к их выбору стоит отнестись серьезно. Их всего три вида, но массовое применение получили только два, о них подробнее.
Монокристаллические
Каждый фотоэлемент состоит из одного кремниевого кристалла. Они самые эффективные за счет одностороннего направления этих кристаллов, КПД составляет 20% – 24%, но и стоят немного дороже. По внешнему виду их легко определить, панели имеют насыщенный синий цвет и округленные края.
Поликристаллические
Здесь мелкие кремниевые кристаллы объедены в фотоэлементы, что не позволяет сделать однотонную поверхность. Это отрицательно сказывается на КПД панели, ее эффективность примерно на 18% меньше монокристальных. Однако, производство таких батарей менее сложное, а значит они дешевле.
Амфорные
Представляют собой слой полупроводника (кремневодорода), напыленный на гибкую подложку. За счет своей гибкости могут монтироваться на криволинейные поверхности. Невысокий КПД, в среднем 10,4%. Однако, такие панели имеют более высокое поглощение, что делает их эффективнее в пасмурную погоду.
Сравнительная таблица уровня КПД
Соотношение производительности разных типов панелей различных производителей
Эффективность работы солнечной электростанции по месяцам
По сути, выбирать панели стоит исходя их двух параметров: финансовых возможностей и доступной свободной площади. Если вы хотите немного сэкономить, но обладаете большими площадями для установки, можете взять поликристалические. Если же место ограничено, но нужно выжать максимум, берите монокристалические.
Старение панелей
Еще один важный момент, который нужно знать, это коэффициент старения. С каждым годом производительность блоков немного снижается. Монокремний стареет за 25 лет примерно на 17 – 20%, то для монокристаллических элементов этот показатель может быть все 30%.
Что такое концентрационные солнечные лучи и как они влияют на производительность
Как можно судить из фото иллюстрации, чем больше затенена панель тем меньше ее производительность.
Видео обзор панелей
Инвертор, что нужно знать о нем
Подключение инвектора в сети
Без этого элемента система солнечных батарей просто не сможет работать. Он выполняет функцию преобразователя постоянного тока от панелей в переменный с напряжением 220 вольт. Их мощность может быть от 100 до 8000 Вт.Но, не все так просто, существует 3 вида инвекторов:
Автономный инвертор (обозначение off grid). Этот прибор установлен внутри системы, выполняя все функции, но не имеет технической возможности для подключения к внешней сети. Не может перенаправлять электричество в аккумуляторы
Сетевой (или синхронный с обозначением on grid) может функционировать с подключением к внешней энергосети. Он может регулировать потоки энергии в зависимости от необходимой мощности. При недостатке электричества от батарей будет брать необходимое с сети. При переизбытке отправлять излишки в аккумуляторные батареи. Излишки электричества также могут быть перенаправлены во внешнюю сеть (если не подключены АКП или они полностью заряжены).
Многофункциональный инвертор. Универсальный вариант, работающий как оба предыдущие типа устройств. Также он обладает большим количеством дополнительных настроек, поэтому самый дорогой. Лучший вариант для домашних электростанций.
Подробная статья о инверторах, как правильно выбрать, что смотреть.
Более подробно о контроллере
Этот прибор контролирует зарядку аккумуляторных батарей. Он ограничивает подачу тока от панелей на АКП когда их, максимально возможный по техническим параметрам, уровень заряда достигнут. Это его основная функция, но некоторые типы этих приборов могут отслеживать и частично контролировать:
Можно ли не использовать контроллер в системе? Можно, но в этом случае необходимо следить за уровнем заряда батарей и вручную отключать подачу питания на АКП. Если этого не делать, батареи очень быстро выйдут из строя, выкипает электролит и высохнут банки.
Какой выбрать аккумулятор для солнечных батарей
АКП накапливают излишки электричества во время максимальной солнечной активности и раздают его, когда это необходимо. Поскольку это оборудование стоит достаточно дорого, важно подобрать его правильно что получить максимальную выгоду. Рассмотрим самые распространенные типы.
Самое важное, что нужно знать при выборе батареи, это количество циклов зарядки-разрядки, которые она выдержит. Условно говоря, батарея заряжается днем, а отдает свой заряд ночью, пусть и не полностью, а даже 90%, это уже 1 цикл.
Литий-железо-фосфатные АКБ (lifepo4) – это самый лучший вариант для автономных электростанций любых видов. Относительно новый тип батарей, практической использование его на данный момент не превышает 10-12 лет.
Преимущества
Недостатки
Высокий КПД, в пределах 95-98%.
Средний срок службы 15 лет
Количество циклов зарядки 3000-10000
Не боится перепадов напряжения
Не требует никакого обслуживания
Свинцово-кислотные аккумуляторы. Они нам всем хорошо известны так как стоят практически в каждом автомобиле. Самые распространенный в солнечных электростанциях.
Уязвимость к низким температурам
Средний срок службы 10 лет
Количество циклов зарядки 2000
AGM-аккумуляторы. Это самые слабые по всем показателям батареи. КПД не превышает 80%, не более 500 циклов заряда и рабочая температура в пределах +15-25 градусов. Это делает их неконкурентоспособными как по качеству так и по цене, относительно других типов.
Видео обзор аккумулятров
Какой комплект солнечных батарей выбрать для дома
Типичный комплект солнечной электростанции
Такие системы бывают всего нескольких видов, разобраться в них не сложно. Собирать комплект этого оборудования стоит исходя из ваших задач, давайте рассмотрим несколько вариантов.
Это основные комплекты солнечных электростанций, которые применяются в частных домовладениях.
Видео обзор комплектов
Немного практических расчетов цены системы
Установка солнечных батарей мощностью до 1 кВт/час = 90 000 руб (без аккумуляторная система, 8 монокристаллов и автономный инвертор). Бытовые нужды, плюс теплые полы.
Считаем рентабельность. Допустим, месяц расходуем:
Таким образом мы вычислили что солнечное электричество в 28 раз дороже обычной сети, цифра пугает, но не все так плохо. Теперь рассчитаем окупаемость:
Стоимость в год, при расхода 600 кВт = 38000 руб.
Вложили 90 000 руб, делим на годовой расход, теоретическая окупаемость наступить через 2.3 года. Однако, средне годичный световой день для Московской области составляет 34 %, это значит что наши батареи будут работать только треть времени, соответственно их срок окупаемости увеличится ровно в 3 раза, то есть до 6.9 года.
Как правильно выбрать инвертор для солнечных батарей
Подключение солнечных панелей, правильные схемы соединения