Какие солнечные панели лучше для частного дома
Солнечные батареи своими руками. Расчет и выбор солнечных элементов
Солнечные батареи редко рассматриваются в качестве единственного источника электроэнергии, тем не менее, целесообразность в их установке есть. Так, в безоблачную погоду правильно рассчитанная автономная система сможет обеспечивать электроэнергией подключенные к ней электроприборы практически круглые сутки. Впрочем, грамотно скомплектованные солнечные панели, аккумуляторы и вспомогательные устройства даже в пасмурный зимний день позволят значительно снизить затраты на оплату электроэнергии по счетчику.
Использую солнечные панели из элементов уже 2-й год. Был вынужден, так как в кооперативе, где мой гараж, очень надолго отключили свет. Собрал 2 шт. по 60 Ватт, контроллер купил и инвертер на 1500 Вт. Полная независимость просто окрыляет. И свет есть, и работа ручным инструментом доставляет удовольствие.
Правильная организация автономных систем электроснабжения на основе солнечных батарей – это целая наука, но, опираясь на опыт пользователей нашего портала, мы можем рассмотреть общие принципы их создания.
Что такое солнечная батарея
Солнечная батарея (СБ) представляет собой несколько фотоэлектрических модулей, объединенных в одно устройство с помощью электрических проводников.
И если батарея состоит из модулей (которые еще называют панелями), то каждый модуль сформирован из нескольких солнечных элементов (которые называют ячейками). Солнечная ячейка является ключевым элементом, который находится в основе батарей и целых гелиоустановок.
На фото представлены солнечные ячейки различных форматов.
А вот фотоэлектрическая панель в сборе.
На практике фотоэлектрические элементы используются в комплекте с дополнительным оборудованием, которое служит для преобразования тока, для его аккумуляции и последующего распределения между потребителями. В комплект домашней солнечной электростанции входят следующие устройства:
Схематично система электроснабжения, работающая от солнечных батарей, выглядит следующим образом.
Схема довольно проста, но для того, чтобы она эффективно работала, необходимо правильно рассчитать рабочие параметры всех задействованных в ней устройств.
Расчет фотоэлектрических панелей
Первое, что необходимо знать, собираясь рассчитывать конструкцию фотоэлектрических преобразователей (панелей ФЭП), это количество электроэнергии, которое будет потреблять оборудование, подключенное к солнечным батареям. Просуммировав номинальную мощность будущих потребителей солнечной энергии, которая измеряется в Ваттах (Вт или кВт), можно вывести среднемесячную норму потребления электроэнергии – Вт*ч (кВт*ч). А требуемая мощность солнечной батареи (Вт) будет определяться, исходя из полученного значения.
Для примера рассмотрим перечень электрооборудования, которое сможет обеспечивать энергией небольшая солнечная электростанция мощностью 250 Вт.
Таблица взята с сайта одного из производителей солнечных панелей.
Налицо несоответствие между суточным потреблением электроэнергии – 950 Вт*ч (0,95 кВт*ч) и значением мощности солнечной батареи – 250 Вт, которая при непрерывной работе должна генерировать в сутки 6 кВт*ч электроэнергии (что намного больше обозначенных потребностей). Но раз уж мы говорим именно о солнечных панелях, то следует помнить, что свою паспортную мощность эти устройства способны развивать только в светлое время суток (примерно с 9-ти до 16-ти часов), да и то в ясный день. В пасмурную погоду выработка электроэнергии также заметно падает. А утром и вечером объем электроэнергии, вырабатываемой батареей, не превышает 20–30% от среднесуточных показателей. К тому же, номинальная мощность может быть получена с каждой ячейки только при наличии оптимальных для этого условий.
Почему номинал батареи 60 Вт, а она выдает 30? Значение 60 Вт производители ячеек фиксируют при инсоляции в 1000Вт/м² и температуре батареи – 25 градусов. Таких условий на земле, а тем более в средней полосе России, нет.
Все это учитывается, когда в конструкцию солнечных панелей закладывается определенный запас мощности.
Теперь поговорим о том, откуда взялся показатель мощности – 250 кВт. Указанный параметр учитывает все поправки на неравномерность солнечного излучения и представляет собой усредненные данные, основанные на практических экспериментах. А именно: измерение мощности при различных условиях эксплуатации батарей и вычисление ее среднесуточного значения.
Когда узнаете объем потребления, выбирайте фотоэлектрические элементы, исходя из требуемой мощности модулей: каждые 100Вт модулей вырабатывают 400-500 Вт*ч в сутки.
Идем дальше: зная среднесуточные потребности в электричестве, можно рассчитать требуемую мощность солнечных батарей и количество рабочих ячеек в одной фотоэлектрической панели.
При осуществлении дальнейших расчетов будем ориентироваться на данные уже знакомой нам таблицы. Итак, предположим, что суммарная мощность потребления равна примерно 1 кВт*ч в сутки (0,95 кВт*ч). Как мы уже знаем, нам понадобится солнечная батарея, обладающая номинальной мощностью – не менее 250 Вт.
Предположим, что для сборки рабочих модулей вы планируете использовать фотоэлектрические ячейки с номинальной мощностью – 1,75 Вт (мощность каждой ячейки определяется произведением силы тока и напряжения, которые генерирует солнечный элемент). Мощность 144-х ячеек, объединенных в четыре стандартных модуля (по 36 ячеек в каждом), будет равна 252 Вт. В среднем с такой батареи мы получим 1 – 1,26 кВт*ч электроэнергии в сутки, или 30 – 38 кВт*ч в месяц. Но это в погожие летние дни, зимой даже эти значения можно получить далеко не всегда. При этом в северных широтах результат может быть несколько ниже, а в южных – выше.
Есть солнечные батареи – 3,45 кВт. Работают параллельно с сетью, поэтому КПД – максимально возможный:
Эти данные чуть выше средних значений, т. к. солнца было больше обычного. Если циклон затяжной будет, то выработка в зимний месяц может не превысить 100-150 кВт*ч.
Представленные значения – это киловатты, которые можно получить непосредственно с солнечных батарей. Сколько же энергии дойдет до конечных потребителей – это зависит от характеристик дополнительного оборудования, встроенного в систему электроснабжения. О них мы поговорим позже.
Как видим, количество солнечных элементов, необходимых для генерирования заданной мощности, можно рассчитать лишь приблизительно. Для более точных расчетов рекомендуется использовать специальные программы и онлайн калькуляторы солнечной энергии, которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).
Если с первого раза произвести правильный расчет фотоэлектрических панелей не удалось (а непрофессионалы очень часто сталкиваются с подобной проблемой), это не беда. Недостающую мощность всегда можно будет восполнить, установив несколько дополнительных фотоэлементов.
Разновидности фотоэлектрических элементов
С помощью настоящей главы постараемся развеять заблуждения, касающиеся преимуществ и недостатков наиболее распространенных фотоэлектрических элементов. Это упростит вам выбор подходящих устройств. Широкое распространение сегодня получили монокристаллические и поликристаллические кремниевые модули для солнечных батарей.
Так выглядит стандартный солнечный элемент (ячейка) монокристаллического модуля, который можно безошибочно отличить по скошенным углам.
Ниже представлено фото поликристаллической ячейки.
Какой модуль лучше? Пользователи FORUMHOUSE активно спорят по этому поводу. Кто-то считает, что поликристаллические модули работают более эффективно при пасмурной погоде, при этом монокристаллические панели демонстрируют превосходные показатели в солнечные дни.
У меня моно – 175 Вт дают на солнце под 230 Вт. Но я отказываюсь от них и перехожу на поликристаллы. Потому что, когда небо чистое, электричества хоть залейся с любого кристалла, а вот когда пасмурно – мои вообще не работают.
При этом всегда найдутся оппоненты, которые после проведения практических замеров полностью опровергают представленное утверждение.
У меня получается все наоборот: поликристаллы очень чувствительны к затемнению. Стоит маленькому облачку пройти по солнцу, как это сразу отражается на количестве вырабатываемого тока. Напряжение, кстати, практически не меняется. Монокристаллическая же панель ведет себя более стабильно. При хорошем освещении обе панели ведут себя очень хорошо: заявленная мощность обеих панелей – 50Вт, обе эти самые 50Вт выдают. Отсюда мы видим, как улетучивается миф о том, что монопанели дают больше мощности при хорошем освещении.
Второе утверждение касается срока службы фотоэлектрических элементов: поликристаллы стареют быстрее монокристаллических элементов. Рассмотрим данные официальной статистики: стандартный срок службы монокристаллических панелей составляет 30 лет (некоторые производители утверждают, что такие модули могут работать до 50 лет). При этом период эффективной эксплуатации поликристаллических панелей не превышает 20-ти лет.
Действительно, мощность солнечных батарей (даже с очень высоким качеством) с каждым годом эксплуатации уменьшается на определенные доли процента (0,67% – 0,71%). При этом в первый год эксплуатации их мощность может снизиться сразу на 2% и 3% (у монокристаллических и поликристаллических панелей – соответственно). Как видим, разница есть, но она незначительна. А если учесть, что представленные показатели во многом зависят от качества фотоэлектрических модулей, то разницу и вовсе можно не брать во внимание. Тем более, известны случаи, когда дешевые монокристаллические панели, изготовленные нерадивыми производителями, теряли до 20% своей мощности в первый же год эксплуатации. Вывод: чем надежнее производитель фотоэлектрических модулей, тем долговечнее его продукция.
Многие пользователи нашего портала утверждают, что монокристаллические модули всегда дороже поликристаллических. У большинства производителей разница в цене (в пересчете на один ватт генерируемой мощности) на самом деле ощутима, что делает покупку поликристаллических элементов более привлекательной. Поспорить с этим нельзя, но не поспоришь и с тем, что КПД монокристаллических панелей выше, чем у поликристаллов. Следовательно, при одинаковой мощности рабочих модулей поликристаллические батареи будут иметь большую площадь. Иными словами, выигрывая в цене, покупатель поликристаллических элементов может проиграть в площади, что при недостатке свободного пространства под установку СБ может лишить его так очевидной на первый взгляд выгоды.
У распространенных монокристаллов КПД, в среднем, равняется 17%-18%, у поли – около 15%. Разница – 2%-3%. Однако по площади эта разница составляет – 12%-17%. С аморфными панелями разница еще нагляднее: при их КПД – 8-10% монокристаллическая панель может быть по площади в два раза меньше аморфной.
Аморфные панели – это еще одна разновидность фотоэлектрических элементов, которые пока не успели стать достаточно востребованными, несмотря на свои очевидные преимущества: низкий коэффициент потери мощности при повышении температуры, способность генерировать электроэнергию даже при очень слабом освещении, относительная дешевизна одного производимого кВт энергии и так далее. А одна из причин низкой популярности кроется в их весьма ограниченном КПД. Аморфные модули еще называют гибкими модулями. Гибкая структура значительно облегчает их установку, демонтаж и хранение.
Не знаю, кто это аморфные рекламирует. КПД у них низкий, места почти в два раза больше занимают, при этом с возрастом КПД, так же, как и у кристаллических, снижается. Классические модули рассчитаны на 25 лет эксплуатации с потерей КПД в 20%. Плюс у аморфных пока только один: выглядят, как черное стекло (можно весь фасад такими покрыть).
Выбирая рабочие элементы для строительства солнечных батарей, в первую очередь следует ориентироваться на репутацию их производителя. Ведь именно от качества зависят их реальные рабочие характеристики. Также нельзя упускать из вида условия, при которых будет производиться монтаж солнечных модулей: если площадь, отведенная под установку солнечных батарей, у вас ограничена, то целесообразно использовать монокристаллы. Если недостатка в свободном пространстве нет, то обратите внимание на поликристаллические или аморфные панели. Последние могут оказаться даже практичнее панелей кристаллических.
Приобретая готовые панели от производителей, можно значительно упростить себе задачу по строительству солнечных батарей. Для тех же, кто предпочитает все создавать своими руками, процесс изготовления солнечных модулей будет описан в продолжении настоящей статьи. Также в ближайшее время мы планируем рассказать о том, по каким критериям следует выбирать аккумуляторы, контроллеры и инверторы – устройства, без которых ни одна солнечная батарея не сможет функционировать полноценно. Следите за обновлениями нашей статейной ленты.
На фото изображены 2 панели: самодельная монокристаллическая на 180Вт (слева) и поликристаллическая от производителя на 100 Вт (справа).
О самых популярных альтернативных источниках энергии вы сможете узнать в соответствующей теме, открытой для обсуждения на нашем портале. В разделе, посвященном строительству автономного дома, можно узнать много интересного об альтернативной энергетике и о солнечных батареях, в частности. А небольшой видеосюжет расскажет об основных элементах стандартной солнечной электростанции и об особенностях установки солнечных панелей.
Солнечные батареи для частного дома. Как выбрать? Что учесть? на сайте Недвио
Отопление домов и их электрификация за счет солнечной энергии с каждым годом становится все более популярной технологией в мире. Все потому что, во-первых солнечные лучи — это экологически чистый источник энергии, а во-вторых, солнце светит над нами каждый день — такое «природное топливо» для владельца дома бесплатно и неиссякаемо.
Конечно, противники альтернативных источников нам тут сразу же возразят — все это не будет работать в России, солнечные панели и все подобное оборудование стоят дорого и никогда не окупятся. На самом деле это не совсем так. И в сегодняшней статье мы расскажем об особенностях солнечных батарей и о том, как их правильно выбрать, чтобы затея с таким отоплением получилась выгодной.
Что можно получить от солнечных батарей?
Обеспечить свой дом теплом и горячей водой бесплатно, только за счет солнечной энергии — сценарий возможный, однако нужно понимать, что это не круглогодичное решение.
Дело в том, что на нашей широте наблюдается неравномерное распределение солнечного света в течение года. В России мы можем наслаждаться прекрасным солнцем только в течение нескольких летних месяцев. В свою очередь, с осени до начала весны лучам приходится пробиваться сквозь густые облака. Следовательно, использование солнечной энергии в этот период ограничено.
По этой причине солнечные батареи могут полностью удовлетворить задачу обогрева дома только в летние месяцы. В оставшиеся месяцы они лишь незначительно будут поддерживать тепло в доме.
В любом случае, установив такую систему на крыше, в течение 5-7 месяцев в году мы сможем бесплатно пользоваться горячей водой, что, безусловно, станет значительным облегчением для семейного бюджета, не говоря уже об охране окружающей среды.
Как работают солнечные батареи для частного дома?
Принцип работы солнечных батарей довольно прост. Солнце нагревается поглотителем в коллекторе, который поглощает солнечное излучение и преобразует его в тепло. В дальнейшем теплоноситель, нагретый в абсорбере (чаще всего вода или антифриз), попадает в бак технической воды и отдает тепло воде.
На рынке представлены коллекторы двух типов: плоские и вакуумные. Первые выглядят как темная простыня. Сверху у них высокопрочное стекло, а с других сторон — изоляционная минеральная вата. Вакуумный коллектор, в свою очередь, состоит из вакуумных трубок, расположенных параллельно друг другу. Здесь поглотитель разделен на полосы, помещенные в трубы.
Плоские модели стоят дешевле, но в холодные месяцы теряют много тепла. Вакуумные насосы лучше изолируют тепло, когда на улице холодно. Однако они более дорогие и более сложные. Тем не менее, именно они более популярны в России, поскольку за более высокую стоимость можно ожидать, что в неблагоприятных погодных условиях они будут давать больше тепла, чем плоские коллекторы.
Кроме того, производители вакуумных коллекторов различают напорные и безнапорные модели. В первом случае вода в резервуаре находится под постоянным давлением. Благодаря этому давление горячей воды, подаваемой в краны, такое же, как и в системе водоснабжения, а коллектор может располагаться в любом солнечном месте. Напротив, в безнапорных коллекторах давление в баке отсутствует. Вода стекает из резервуара под действием силы тяжести. Такие коллекторы стоит размещать на крыше.
Как выбрать солнечные батареи для частного дома?
При выборе подходящих батарей учитывайте вместимость резервуара для воды. Слишком маленький бак не сможет летом получать все тепло от батарей. С другой стороны, в слишком большом баке вода никогда не будет достаточно горячей, и ее придется повторно нагревать.
Для семьи из четырех человек мы рекомендуем использовать резервуары емкостью около 300 л. Для нагрева такого количества воды достаточно 2 или 3 коллектора площадью около 2 кв. м.
Что касаемо выбора самих солнечных панелей, то их можно разделить на три категории по эффективности:
Неэффективность панели вовсе не означает, что она не сможет вырабатывать энергию. Это значит ее более низкую мощность, то есть вам понадобится больше панелей, чтобы получить такой же эффект как у более мощных моделей.
Следует знать, что с увеличением производительности качество изготовления (выражаемое, например, в сроках гарантии на продукт) также увеличивается, но и цена панелей также растет. Так как:
Однако все это лишь общие рекомендации, и все зависит от ситуации и затрат.
Мощность панели определяет, сколько электроэнергии будет производить данная панель (в условиях тестирования), однако ее производительность (или, лучше сказать, эффективность) определяет степень, в которой данная панель преобразует солнечное излучение в электричество.
Обратите внимание, мощность зависит от размера панели, а КПД — нет. Необходимо различать эти две концепции, чтобы можно было хорошо сравнить несколько панелей.
Какие солнечные панели наиболее мощные, эффективные?
Панели Bruk-bet имеют самую высокую мощность, но самую низкую эффективность. Преимущество в мощности просто связано с большим количеством ячеек.
Очень хороши солнечные панели REC и Sharp, хотя первые больше по размерам и тяжелее. Размер панелей важен в том смысле, что пространство на крыше обычно ограничено.
Что касаемо надежности. Солнечные батареи — это устройства, настолько простые по своей конструкции, что они не сломаются без внешнего вмешательства. Исключение составляют изделия, которые перестанут работать из-за производственных дефектов. Однако это, как правило, самые дешевые панели китайского производства.
Тем не менее, товар может быть поврежден при транспортировке. С этой точки зрения важно кто продавец панелей, как выглядит гарантийное и послегарантийное обслуживание. Каждый производитель и каждый поставщик должен определять строгие условия гарантии, и они обычно схожи. Поэтому при покупке солнечных батарей следует обязательно обращать внимание на гарантию.
Лучшие производители солнечных батарей для частного дома
Обратите внимание на следующие бренды производителей солнечных панелей:
Давайте теперь рассмотрим особенности лучших, на наш взгляд, моделей.
Панели Saronic 300 Вт — точность и долговечность
Первое предложение — это полноценная полнофункциональная фотоэлектрическая электростанция от немецкого производителя — Saronic. Эта компания сегодня является лидером в нише производства солнечных панелей. Продукция также имеет все сертификаты качества, в соответствии со стандартами системы менеджмента качества ISO 9001 и 140001.
Солнечные панели Saronic можно легко адаптировать к потребностям любого частного дома после предварительного контакта с поставщиком. В исходный набор входят поликристаллические модули мощностью 280 Вт или 300 Вт, либо максимально мощные — в 360 Вт.
Помимо панелей, в комплект входят:
Максимальная мощность этих панелей для частного дома составляет 300 Вт с допустимым положительным отклонением выходной мощности до 5%!
Что это значит на практике? У каждой солнечной панели есть колебания производительности. Панели лучших производителей колеблются только в положительных значениях, что означает, например, что допуск мощности 5% означает, что вместо максимальных 300 Вт система может работать до 105% от значения мощности, то есть 315 Вт.
Панели Sunpal 290W — низкая цена, устойчивость к плохим погодным условиям
Вторыми в нашем списке являются панели для частного дома Sunpal. Они предназначены для менее требовательных к производительности домовладельцев, поскольку их пиковая мощность достигает 295 Вт.
КПД модуля Sunpal составляет всего 18%, однако это компенсируется очень низкой ценой. Отдельную панель можно купить всего за 45.000 руб., что по сравнению с некоторыми предложениями на рынке составляет всего четверть цены!
Солнечные панели MaySun Solar 315 Вт — идеально подходят для российского климата
Это панели, импортированные непосредственно из Дубая из новейшей технологической линии Crystalline Silicon. Это обозначение свидетельствует о том, что они идеально адаптированы к климату России.
Это оборудование достигает максимальной мощности 315 Вт. По заверениям производителя, благодаря закаленному, усиленному защитному стеклу, эти панели намного более устойчивы к любым погодным изменениям, таким как снег, дождь и даже град. Оборудование также более устойчиво к деформации, вызванной неожиданными перепадами температуры.
Одним из недостатков, которые мы видим в этой модели, является тот факт, что допуск выходной мощности составляет всего +3%, в то время как аналогичные модели в среднем дают +5% от значения. Однако мы считаем, что из-за стольких положительных сторон этих панелей это небольшое неудобство не должно повлиять на решение о покупке.
Exiom — солнечные модули из Испании
Монокристаллические фотоэлектрические модули мощностью 330-340 Вт, изготовленные по технологии PERC. В этой модели 60 ячеек размером 158,75 x 158,75 мм были соединены 5 шинами (токопроводящими дорожками).
Качественное самоочищающееся стекло панелей Exiom идеально подходит для российских условий. Модули соответствуют рыночным стандартам по статической нагрузке и ударопрочности от града диаметром 25 мм. Гарантия на продукт составляет 20 лет, а гарантия на мощность — 30 лет.
Seraphim Blade — солнечные модули из Китая
Это монокристаллические фотоэлектрические модули мощностью 315 Вт, произведенные по технологии Full Blue или Full Black.
Особенность этих панелей для выработки энергии от Солнца заключается в инновационной технологии половинной резки — когда стандартный фотоэлемент разрезается лазером на две части. Такое разделение повышает устойчивость к повреждениям и снижает негативное влияние частичного затемнения модуля.
Гарантия на продукт составляет 10 лет, а гарантия на мощность — 25 лет (при снижении эффективности всего на 80,68%).
Q-Cells Q-Peak G5.1 310 Mono 310W солнечные панели — современный дизайн, эффективность
Оснащенные ячейками Q-ANTUM нового поколения, эти солнечные панели достигают эффективности до 310 Вт, что, несомненно, удовлетворит потребности любого небольшого загородного дома. Новая клеточная технология позволяет снизить производственные затраты.
В солнечных установках Q-Cells и Q-Peak производитель сделал упор на довольно элегантный дизайн самого оборудования. Благодаря использованию черного цвета поверхности, панели не только не нарушат визуальную гармонию всего дома, но и смогут обогатить его своей футуристической, минималистичной и элегантной формой.
Итак, как мы видим, солнечные панели — разумное вложение для владельцев частных домов. Даже в условиях российского климата. Даже в пасмурную погоду они дают значительную экономию на электричестве и независимость от поставщиков горячей воды.
Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.