Лучшая солнечная панель. Виды солнечных батарей, рекомендации по выбору. Моно или поликристаллы

Как выбрать солнечную панель? Для этого надо вначале определиться с типом выбираемого устройства, а затем уже подбирать, опираясь на остальные характеристики прибора. Ниже будут рассмотрены критерии выбора солнечной батареи.

Из чего состоит устройство?

Любая энергетическая панель этого типа имеет несколько частей: рамка, стекло, специальная пленка нескольких типов, элементы, коробка. Для устранения риска перегрева отдельных элементов используются защитные диоды. Ламинирующие пленочные покрытия нужны для герметизации внутреннего пространства и избежания потерь мощности, а также защиты от воздействия атмосферы.

Характеристики батареи со временем ухудшаются из-за длительного воздействия ультрафиолета на пленку. Сами элементы обычно из строя не выходят на протяжении 12-17 лет, если, конечно, конструкция сделана по лучшим стандартам.

С чего начинать подбор?

Выбор солнечной батареи начинают с ознакомления с репутацией ее производителя. Выбирать надо панели фирм, имеющих многомиллионное производство: обычно они не экономят на комплектующих изделиях, которые влияют на сроки эксплуатации устройства.

Чтобы для дома подобрать лучшие солнечные батареи, нужно сравнить характеристики продукции нескольких производителей и отзывы о них. Для этого желательно использовать открытые источники информации. Чтобы выбрать солнечные панели для своего дома, надо подобрать батарею исходя из качества элементов, составляющих модуль.

Они подразделяются на 3 вида:

1. Тип А. Если подобрать солнечную батарею с такими элементами, то она будет долгое время давать 95 % номинала мощности.
2. Тип В. После тестов старения панель для дома сможет выдавать весь срок эксплуатации не менее 69-71 % от номинальной мощности.
3. Тип С — самые дешевые солнечные панели, обладающие сравнительно хорошим выходом мощности для домов. Они могут обеспечить не более 67 % от номинальной мощности после прохождения теста на старение.

Сколько требуется элементов для получения нужных параметров?

Как выбрать солнечную батарею по количеству кремниевых диодов? Каждый такой элемент может выдавать максимум 0,5 В. Стандартные солнечные модули могут дать 12 В и содержат 36 одинаковых элементов, а их мощность зависит от габаритов каждого элемента. Практически солнечные панели собираются из указанных модулей, которые могут зарядить аккумулятор, так как на выходе у них напряжение достигает 18 В. Запас нужен для компенсации потерь в проводах и контроллере.

Существуют модули, в которых соединены 72 элемента. Они могут дать 24 В.

Но есть и модульные конструкции, которые при указанном количестве элементов могут давать 12 В. Надо учитывать, что подобные типы панелей стоят намного дешевле стандартных, так как их набирают из оставшихся отходов солнечных элементов.

То есть используются не полные квадраты, а отрезанные от них треугольники и другие геометрические фигуры. Надежность таких батарей сравнительно низкая, так как в них намного больше стыков и соединений, а также микротрещин во внутренних структурах элемента.

Но во многих случаях покупателю приходится сталкиваться с нестандартными батареями, в которых не 36 или 72 элемента, на намного больше. Тогда надо учесть, что обычный PWM-контроллер для таких конструкций не подходит, так как потери мощности могут составить около 35 % от номинала. Для этих установок предусмотрен MPPT-контролер.

Таким образом, если покупатель хочет воспользоваться стандартными блоками по 12, 24 или 48 В, то ему надо подбирать панели с числом элементов, кратным 36. В этом случае нормальную работу всего устройства может обеспечить PWM-контроллер.

Оцениваем свойства конструкции

Чтобы правильно выбрать солнечную панель, надо знать, что батареи, производимые различными фирмами (как поликристаллические, так и монокристаллические), на сегодняшний день могут достигать эффективности не более 12-18 %. Для потребителя эти цифры показывают габариты будущей установки. Например, если нужно получить мощность в 100 Вт, то батарея с элементами, дающими 12 % эффективности, будет больше по размерам, чем установка с модулями, состоящая из диодов с эффективностью в 18 %. Но при этом она будет дешевле стоить.

Но надо учитывать и тот факт, что чем ниже напряжение в точке максимальной мощности, тем лучше будет работать PWM-контроллер. При этом мощность будет максимальной, например, для 12-вольтовой батареи при напряжении 17-18 В это дает 1-2 % выигрыша в мощности, и хотя это кажется немного, но на самом деле любой прирост дает возможность батарее стабильно выдавать нужные характеристики.

Если потребитель имеет возможность применить MPPT-контроллер, то на эффективность можно вообще не обращать внимания.

Большое внимание надо уделить подбору номинального напряжения. Если применен PWM-контроллер, то оно должно быть равно напряжению аккумулятора на выходе инвертора. Для увеличения мощности обычно соединяют вместе несколько панелей, которые имеют одинаковое выходное напряжение. Для этого можно приобрести специальные переходники.

При покупке надо удостовериться в наличии всех необходимых кабелей и герметичных разъемов.

При этом надо учесть, что батареи с мощностью до 50 Вт такими материалами не укомплектованы. Если мощность панели более 70 Вт, то разъемы и кабели могут быть в наличии или отсутствовать, что может привести к дополнительным расходам при монтаже.

Заключение по теме

Для правильного выбора надо остановиться на продукции наиболее популярного производителя, приобретать качественные компоненты (тип А), смотреть, чтобы было стандартное количество элементов в модуле (36 или 72). Рекомендуется проверить наличие защитных диодов, нужного напряжения, соединительных разъемов и кабелей. Если финансы не позволяют приобрести тип А, то придется покупать менее надежные модули, что уменьшит срок службы батареи, мощность при больших габаритах.

Солнечные батареи в последние десять лет перешли из разряда ноу-хау и дорогостоящей разработки с низкой эффективностью в прикладные и популярные сферы. Их можно использовать для подзарядки гаджетов в походе, а также применять в роли основного или резервного источника питания для бытовых помещений и не только. Кроме того, некоторые инженерные решения могут показаться необычными, например, использование в качестве дополнительного источника энергии на транспортных средствах.

Элемент, получающий электрическую энергию прямо от солнца в достаточном количестве, не способен давать ее постоянно. Ее нужно запасать в аккумуляторах, чтобы можно было использовать по необходимости в любое время.

Солнечные панели устроены по простой схеме, куда входят полупроводниковый фотоэлемент из кремния, соединительные провода и корпус. Лучи света воздействуют на свободные электроны фотоэлемента, заставляют их двигаться. Образующийся при этом ток по проводам поступает к нагрузке. Вместо нагрузки в цепь панели может быть включен аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией потребители в ночное время суток, когда по погодным условиям интенсивность дневного освещения мала.

устройство солнечные панели

Как монокристаллический модуль, так и ячейка на основе поликристаллов, в своем устройстве используют полупроводниковые пластины из кремния. Пластина монокристаллической панели состоит из одного полупроводникового кремниевого кристалла, а поликристаллическая панель использует структуру из множества кристаллов.

Конструкция и применение

По устройству все солнечные преобразователи разделяют на монокристаллические и поликристаллические. От конструктивного исполнения каждой панели зависит ее эффективность и стоимость. Мировые производители этих устройств используют в качестве рабочего тела кремний, теллурид кадмия и соединения на основе меди, индия, галлия, селена. Последними достижениями в этой области считаются батареи, рабочим материалом которых является арсенид галлия.

монокристаллические и поликристаллические панели

Отечественная промышленность для производства солнечных генераторов использует преимущественно кремниевые полупроводниковые пластины. Готовые модули, предназначенные для выработки электрического тока, объединяют своей конструкцией набор ячеек. Плоские панели устанавливают на специальные стеллажи с поворотными устройствами, при помощи которых в течение дня устанавливается максимально возможный угол падения лучей солнца на полупроводник. Дешевым, но менее эффективным вариантом является использование неподвижных конструкций, настроенных на определенный постоянный угол.

Важным элементом любой солнечной сборки являются аккумуляторы, которые накапливают электрическую энергию для использования ее ночью или в мало освещенное время суток. Дальше она из аккумуляторов поступает непосредственно в нагрузку, либо сначала на инвертор 12(24)–220 В, а затем к потребителю, в зависимости от его типа.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Генерировать солнечную энергию выгодно там, где в году много ярких дней. Большинство регионов РФ малопригодны для использования только энергии солнца. Солнечные генераторы чаще применяются лишь как добавочные устройства энергоснабжения.

Что такое монокристаллическая солнечная батарея

Мы уже упомянули о том, что панели бывают двух типов: поли- и монокристаллические. Для начала рассмотрим монокристаллический элемент – он дороже, но мощнее.

монокристаллический модуль

Особенности

Для такой батареи выращивается специальный монокристалл кремния по способу Чохральского. Этот материал стоит дороже, чем поликристаллическая пластина, но из-за своего высокого качества монокристаллический модуль имеет больший КПД. Монокристаллические солнечные панели, собранные из отдельных кремниевых ячеек, обладают эффективностью работы, которая равна примерно 20–22%.

Лучи света, попадая на поверхность монокристалла кремния, приводят свободные электроны к направленному движению. С обеих сторон кристалла к нему присоединены провода, идущие к потребителю.

КПД такой пластины достаточно высок, так как в ней лучи солнца не рассеиваются, а равномерно распределяются по всей поверхности кристалла. Площадь р-п перехода в пластине велика, за счет чего электроны проникают из одной части полупроводника в другую беспрепятственно.

устройство монокристаллических солнечных панелей

Стоимость

Технология выращивания монокристаллов полупроводника больших размеров довольно трудоемка, из-за чего цена такой батареи всегда выше, чем аналогичного изделия на основе поликристаллов. Разница в стоимости устройств – 10%, что является главным недостатком монокристаллической батареи.

Цена монокристаллической панели мощностью 150 Вт равна 5400 руб., а такая же по конструкции батарея мощностью 200 Вт стоит 11700 руб. Гораздо дороже устройства мощностью 230 Вт и 300 Вт

Что такое поликристаллическая батарея

Если основной элемент монокристаллической батареи – это искусственно выращенный монокристалл больших размеров, то другой вид светоприемников имеет полупроводниковый элемент поликристаллической структуры.

Считается, что для потребления энергии Солнца оптимальным вариантом являются поликристаллические солнечные батареи. Они дешевле своего монокристаллического аналога, так как для производства используют обрезки, оставшиеся после монокристаллических элементов. Кремний при изготовлении рабочего элемента поликристаллической панели просто охлаждается из горячего расплава, что не требует высоких затрат и сложных технологий.

По внешнему виду поликристалл кремния отличается от монокристалла неоднородностью цветовой гаммы, отливающей голубым и светло-синим цветом. Непрерывное совершенствование технологии производства приближает по качеству поликристаллические батареи к сборкам на монокристаллах.

Особенности

Кроме более низкой стоимости, поликристаллические модули отличаются от монокристаллов тем, что снижение их мощности по мере увеличения эксплуатационного периода происходит значительнее медленнее.

Очень важно и то, что при нагреве полупроводникового элемента поликристаллического типа он не так сильно снижает свои рабочие качества, как монокристаллы.

Стоимость

Поликристаллические солнечные элементы производителя SilaSolar мощностью 50 ватт и напряжением 12 В на момент написания статьи стоят 2790 руб. Такая же по устройству батарея этого же производителя, но на 100 ватт, имеет цену 4200 руб.

Сравнение поликристаллической и монокристаллической солнечных батарей

Когда потребитель делает выбор между различными по конструкции световыми модулями, он старается дать ответ на вопрос: , поли или моно? При этом ему необходимо учитывать результаты тестирования устройств, проводимых независимыми компаниями.

Приведем основные результаты тестов на отличие этих световых модулей:

• снижение номинальной мощности с увеличением срока эксплуатации у моно модулей происходит быстрее (у поликристаллического элемента за первый год работы
• мощность снижается на 2%, а у монокристаллического – на 3%);
• цена поликристаллического модуля ниже стоимости монокристаллического такой же мощности примерно на 10%;
  суммарная вырабатываемая электроэнергия монокристаллического модуля на 30% выше, чем поликристаллического при равной площади.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что, первые дешевле и менее прихотливы, а вторые мощнее, но привередливее. Выбирая поликристаллические или монокристаллические кремниевые солнечные батареи, решайте исходя из своих финансовых возможностей обслуживать и обновлять модули, и сделайте выбор между долговечностью и мощностью. К тому же качественно произведенный поликристаллический модуль намного дешевле. Окончательный выбор остается за покупателем.

Установка солнечной панели

Для более эффективного применения батареи нужно обязательно учитывать следующие факторы ее установки:

• месторасположения устройства не должно в течение дня закрываться тенью любых других предметов;
• чтобы поток световых лучей на фотоэлемент был максимален, желательно его оборудовать поворотным устройством, выдерживающим постоянную ориентацию на солнце;
• оптимальный угол наклона модуля к вертикали сильно зависит от местности где расположена СЭС и времени года, все знают, что солнце зимой находится ниже над горизонтом;
• ухода за лицевой стороной прибора, очистки стекла от наслоений грязи и снега, нужно обеспечить к нему удобный доступ человека.

Собрать солнечную установку можно своими руками, предварительно изучив соответственную литературу.

Но если у вас нет, хотя бы базовых познаний в электричестве и электронике, то стоит доверить дело специалистам.

Тестирование

Чтобы сравнить две солнечные сборки одинаковой мощности на эффективность, разумно выполнить их рабочее тестирование. Для этого необходимо установить mono- и poly-батареи одинаково по отношению к солнцу и измерять реальную мощность устройств в зависимости от времени суток, от степени нагрева полупроводникового элемента.

Также учтите все другие параметры, которыми они будут отличаться. В том числе снижение мощности устройств после определенного периода эксплуатации. Полученные результаты дадут исчерпывающую информацию, какая из панелей (solar panels) лучше и кому из производителей этих устройств нужно в дальнейшем отдавать предпочтение.

Солнечные батареи для дома, особенно в условиях постоянных перебоев с электричеством, – лучшее решение проблемы энергоснабжения. Но прежде, чем покупать это не самое дешевое оборудование, нужно понять, какие именно панели лучше брать, от чего зависит их стоимость и как она соотносится с эффективностью их работы.

При выборе солнечной батареи важно обратить внимание на такие параметры:

• мощность;
• габариты;
• тип ячеек и материалы изготовления;
• напряжение и ток (номинальные и пиковые);
• диапазон рабочих температур;
• гарантийный период эксплуатации.

Все эти факторы, естественно, влияют на стоимость панелей, но при этом цена не должна являться основополагающим критерием при выборе.

Фирма-производитель и качество

Стоимость солнечных батарей варьируется в достаточно широких пределах и зависит не только от мощности, габаритов и рабочего ресурса. Огромное значение имеет фирма-производитель и особенности ее производственного процесса. Дело в том, что лишь несколько производителей с мировым именем изготавливают гелиопанели из компонентов собственного производства. Их структура полностью вертикально интегрирована, качество изделий контролируется на каждом этапе и соответствует всем стандартам. Такие фирмы работают на рынке не менее 5 лет (обычно около 10 лет).

Подавляющее же большинство фирм занимается лишь сборкой панелей из закупаемых на стороне ячеек, корпусов и т.д. Стоимость их обычно ниже, но качество зачастую сомнительно. Прежде, чем выбрать панели таких компаний, нужно тщательно изучить репутацию фирмы, отзывы потребителей и наличествующие сертификаты на продукцию.

Цена

Выгоду от установки солнечных батарей очень часто оценивают не по общей стоимости оборудования, а по стоимости одного ватта выработанной энергии. Конечно, этот параметр достаточно сильно варьируется, но в целом для панелей из аморфного кремния он составляет 0,9-1,1$/Вт, для микроморфного кремния (новое поколение технологий производства аморфного кремния) – 1-1,2$/Вт. Для кристаллических батарей стоимость ватта составляет примерно 1,3-1,5$ у моделей с моноячейками и 1,1-1,3$ для поликристаллических вариантов.

Место установки

Важно заранее продумать, где и как будут размещены солнечные батареи. Так, если место установки имеет строго ограниченные размеры (например, крыша дома), то лучше подобрать модели с монокристаллическими фотоячейками. При равной мощности они будут иметь меньшие размеры, чем панели из поликристаллов или гибкие варианты.

Если же устанавливать батареи можно свободно (допустим, на отдельных стойках), то можно предпочесть панели с поликристаллическими ячейками. Они несколько дешевле монопанелей. Отличный вариант – тонкопленочные батареи, они имеют большую площадь, чем кристаллические, но гораздо эффективнее работают в условиях пасмурного, рассеянного освещения.

Напряжение

Здесь все зависит от того, для каких целей приобретаются солнечные батареи. Так, для зарядки мелкой техники лучше выбрать модели с небольшим (не более 9 В) напряжением на выходе. В комплекте к ним лучше сразу приобрести аккумулятор для зарядки техники вечером или в пасмурную погоду. Для ноутбуков и средней по энергоемкости техники подойдут модели с 12-19 В. А вот для домашних энергосистем нужны батареи с 24 В (или больше) на выходе.

Мощность

Требуемая мощность панелей зависит от количества требуемой суточной электроэнергии и рассчитывается заранее. Чтобы определить ее, нужно мощность каждого энергопотребителя, который будет работать от гелиопанелей, умножить на суточное время работы (в часах) и сложить полученные результаты. В итоге получится суточная норма потребления. Массив солнечных батарей должен перекрывать по мощности это значение.

Срок использования

В целом рабочий ресурс солнечных батарей рассчитан на 20-25 лет. Однако с течением времени их выработка начинает постепенно снижаться из-за естественного старения элементов батарей. В итоге падение мощности может достигнуть 20% за 20 лет использования. Каждый производитель устанавливает для своей продукции определенный срок, на протяжении которого он гарантирует полное сохранение производительности (либо падение не более чем на 5%). При покупке надо обращать внимание именно на него.

Дополнительные параметры

Также при выборе солнечных панелей (неважно, для дачи или для иных нужд) надо учитывать такие факторы, как температурный коэффициент и допустимое отклонение по мощности. Коэффициент показывает, какое воздействие оказывает на производительность панели понижение/повышение температуры. В идеале изменения температур вообще не должны влиять на энерговыработку, поэтому, чем ниже данный коэффициент на градус, тем лучше.

Отклонение по мощности указывается производителем и показывает, как может фактически изменяться вырабатываемая мощность. К примеру, если паспортная мощность составляет 100 Вт, а отклонение - ±5%, это означает, что в действительности панель будет выдавать 95-105 Вт. При расчетах энергопотребления лучше учитывать минимальное значение из этого диапазона, а не среднее.

Последние тенденции использования восполняемых источников энергии не имеют ничего общего с движением зеленых. Основной причиной перехода на ветряки или солнечные батареи стала элементарная экономия. Разовое вложение в альтернативное автономное электроснабжение в удачно расположенном месте (постоянные ветра или преимущественное количество световых дней) полностью окупается уже за 3-4 сезона.

Что такое солнечная батарея

Высокие тарифы на электроэнергию или ее отсутствие на дачном участке привели к тому, что современные дачники или жители частных домов начинают массово оборудовать свои усадьбы бытовыми солнечными панелями для выработки электричества (иногда и обогрева зданий). Такие приборы в зависимости от мощности могут полностью заменить централизованное энергопитание или компенсировать нехватку мощности, временные регулярные перебои в сети. Солнечные батареи для дачи представляет собой комплекс приборов, который грамотный хозяин способен смонтировать самостоятельно.

Важно понимать, что попытка собрать самому весь комплект по частям, может привести к полной нефункциональности: неправильный подбор компонентов к солнечным панелям не даст мощности даже при дорогих и эффективных составляющих. Батареи представляют собой фоточувствительные элементы на жесткой или гибкой основе, инвертора, аккумулятора, контроллеров и вспомогательных компонентов. Фотоэлектрические панели подключаются последовательно, имеют различный КПД в зависимости от типа прибора.

Принцип работы

Солнечные элементы вырабатывают электричество путем химической реакции: в двух кремниевых пластинах, покрытых фосфором и бором, под воздействием ультрафиолета появляется электрический ток. Далее он аккумулируется в накопительных элементах. Прямое использование одной панели без дополнительного оборудования не даст нужной мощности, чтобы даже зажечь обыкновенную лампу накаливания. Эффективность солнечных элементов напрямую зависит от типа фотоэлементов, солярной интенсивности (угол падения лучей), температуры модулей при использовании.

Виды

Солнечные панели имеют разный показатель КПД, который зависит от состава фотоэлементов, принципа выработки электричества, общего комплекта фотоэлектрической локальной станции. Самыми распространенными элементами остаются кремниевые модели, которые имеют максимальную производительность, но одновременно – самую высокую стоимость. Некоторые альтернативные батареи на основе полимеров дешевые, но их рабочий ресурс всего 2 года. Основные типы солнечных панелей в порядке падения эффективности:

1. Монокристаллические кремниевые преобразователи – светочувствительные элементы черного цвета в форме квадратов со скошенными углами. В идеальных условиях КПД достигает 25%, но если солнце уходит с точки прямого падения лучей на панель (при пасмурной погоде), то мощность вырабатываемого тока падает до минимума.
2. Поликристаллические кремниевые панели – квадратные элементы темно-синего цвета (состоят из неоднородных кристаллов кремния). КПД не превышает 18%, но принцип функционирования позволяет использовать вторичные материалы. Такие элементы качественно вырабатывают электричество даже в облачную погоду или при рассеянном солнечном свете.
3. Аморфные панели. В них кремний наносится в вакууме на фольгу, пластик или стекло. Таким способом стоимость фотоэлектрического элемента падает на 15-20%. К минусам стоит отнести низкую производительность (всего 8%), короткое время работы (панели полностью выгорают примерно через 2 года).
4. Полимерные пленочные солнечные панели. Данные приборы начали набирать популярность и постепенно вытеснять кремний-кристаллические модели с рынка. Панели представляют собой многослойную гибкую пленку из сетки алюминиевых проводников, полимерного слоя активного агента, органической подложки, защитного состава. Даже при низком КПД в 7% такие элементы оправдывают себя низкой стоимостью, низкой весовой нагрузкой, легкостью в установке (саму панель можно резать и подгонять под требуемую форму).

Преимущества и недостатки

Любое технологическое решение имеет свои плюсы и минусы. Учитывая их соотношение, возможный пользователь решает для себя, насколько целесообразно применять ту или иную технологию. Домашние солнечные батареи для дачи для регионов с продолжительным световым днем стали реальной возможностью самостоятельно получать электричество. Плюсы таких панелей:

• бесплатность и постоянная доступность источника энергии (солнечное освещение присутствует практически в любой точке планеты настолько долго, чтобы в фотоэлектрических элементах был смысл);
• экологическая чистота батарей;
• тишина при работе;
• минимум подвижных элементов;
• длительный срок службы (относится только к жестким кремниевым панелям);
• независимость от работоспособности внешнего поставщика электричества;
• предельной площади одного комплекса батарей неограничена;
• исключение топливных элементов для выработки электроэнергии.

Купить солнечную батарею для дачи – решение выгодное, но с существенными минусами. Фактически все они связаны с высокой стоимостью качественных комплексов. Возможное время окупаемости предсказать не получится, так как присутствует много переменных (нагрузка на сеть, количество световых дней в году и т.д.). Общие первичные вложения для получения нужной мощности так же могут отпугнуть потенциального покупателя. Потребуются большие площади для размещения панелей, дополнительные устройства, которые не всегда адекватно функционируют.

Комплект солнечных батарей

Отдельно фотоэлектрическая панель не имеет смысла, потому что без дополнительного оборудования выходная мощность будет предельно низкой. Стандартным комплектом в России считается комплекс из кремниевых поликристаллических модулей с КПД 15-20%. Это массивные жесткие панели, требующие надежной фиксации и достаточных площадей для размещения. Набор, который покупатель может найти сам в сети, самостоятельно установить и подключить выглядит примерно следующим образом:

• фотоэлектрические элементы: выбираются исходя из требуемой мощности на выходе;
• контроллер заряда – помещается в цепи между аккумулятором и панелью для нормализации напряжения на инверторе;
• инвертор – преобразователь тока, который переводит постоянное напряжение в переменное 220 вольт;
• аккумуляторы;
• разъемы, провода, крепежные элементы.

Как выбирать солнечные батареи для загородного дома

Выбор комплекта полностью обуславливается мощностью, которая будет нужна. Для получения приблизительных данных используют формулу, где данные инсоляции (худший по солнечной погоде месяц в году) умножается на КПД выбираемой панели. Это будут цифры полученной мощности с одного квадратного метра батареи. Потом делится общее количество затрат электроэнергии на полученное число. Это будет общая необходимая площадь электростанции.

После вычисления нужной мощности станции следует рассмотреть репутацию производителя, отзывы владельцев конкретных конфигураций. Важно понимать, что вкладываться в дешевые фотоэлементы В или С, которые потеряют до 40% за несколько лет, не имеет смысла. Стоит единоразово вкладываться в солнечные панели для дачи категории А, которые при правильной эксплуатации прослужат около 30 лет.

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.

BOB691774 Пользователь FORUMHOUSE

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:

1. Фотоэлектрические панели – основной элемент системы, генерирующий электричество при попадании на него солнечного света.
2. Аккумуляторная батарея – накопитель электроэнергии, позволяющий обеспечивать потребителей альтернативным электричеством даже в те часы, когда СБ его не вырабатывают (например, ночью).
3. Контроллер – устройство, отвечающее за своевременную подзарядку аккумуляторных батарей, одновременно защищающее аккумуляторы от перезарядки и глубокого разряда.
4. Инвертор – преобразователь электрической энергии, позволяющий получать на выходе переменный ток с требуемой частотой и напряжением.

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.

Вычисляя суммарную потребляемую мощность, следует учитывать не только номинал электроприборов, но и среднесуточное время работы каждого устройства.

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.

tran13 Пользователь FORUMHOUSE

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.

Leo2 Пользователь FORUMHOUSE

Когда узнаете объем потребления, выбирайте фотоэлектрические элементы, исходя из требуемой мощности модулей: каждые 100Вт модулей вырабатывают 400-500 Вт*ч в сутки.

Для более точного определения потребностей в электричестве необходимо учитывать не только мощность электроприборов, но и дополнительные потери электроэнергии: естественные потери на сопротивление проводников, а также потери на преобразование энергии в контроллере и инверторе, которые зависят от КПД этих устройств.

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.

Baracud Пользователь FORUMHOUSE

Есть солнечные батареи – 3,45 кВт. Работают параллельно с сетью, поэтому КПД – максимально возможный:

• июнь 467кВт*ч.
• июль 480 кВт*ч.
• август 497 кВт*ч.
• сентябрь 329 кВт*ч.
• октябрь 305 кВт*ч.
• ноябрь 320 кВт*ч.
• декабрь 216 кВт*ч.
• январь 2014 пока 126 кВт*ч.

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 , которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).

Каким бы ни получилось конечное значение рекомендуемой мощности, всегда необходимо иметь ее некоторый запас. Ведь со временем электротехнические характеристики солнечной батареи снижаются (батарея стареет). За 25 лет эксплуатации среднестатистическая потеря мощности солнечных панелей составляет 20%.

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.

Напряжение и сила тока на выходе из панелей должны соответствовать параметрам контроллера, который будет к ним подключен. Это необходимо предусмотреть на стадии расчета солнечной электростанции.

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 . Кто-то считает, что поликристаллические модули работают более эффективно при пасмурной погоде, при этом монокристаллические панели демонстрируют превосходные показатели в солнечные дни.

Gaara Пользователь FORUMHOUSE

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.

Воцзяо Пользователь FORUMHOUSE

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.

Captain Deadly Пользователь FORUMHOUSE

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.

Jabber Пользователь FORUMHOUSE

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.

Еще одно преимущества аморфных панелей перед панелями кристаллическими состоит в том, что их элементы можно устанавливать непосредственно в оконные проемы (на месте обычных стекол) или даже использовать их для отделки фасадов.

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).

Вы сможете узнать в соответствующей теме, открытой для обсуждения на нашем портале. В разделе, посвященном , 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.