Сонячні батареї для приватного будинку

Якщо в нашій країні сонячна енергетика - це енергетика майбутнього, то в багатьох європейських країнах і країнах північної Америки, її вже давно навчилися якісно «добувати» і використовувати в своїх цілях. Крім сонячної, існує так само і вітрова енергія або енергія води. Але інші два види, дають значно менше бажаного результату, хоча так само активно використовуються на сьогоднішній день.

Структура конструкції сонячних батарей

Сонячні батареї працюють за наступним принципом: сонячні промені, потрапляючи на поверхню батареї під кутом 50-90 градусів, за допомогою фотоелектричних перетворювачів переробляються в електроенергію, звідки потім, електрику може надходити як в будинок або в загальну міську мережу, так і накопичуватися за допомогою спеціальних акумуляторів.

Основним складовим елементом сонячної батареї є кремнієвий мінерал, який наносять на спеціальне покриття, що разом зветься фотоелектричним перетворювачем.

Кремній є одним з найпоширеніших елементів на Землі, проте подібного роду конструкція коштує не дешево. Цей елемент є напівпровідником.

Існують і інші напівпровідники, крім кремнію, які так само використовують в конструкціях сонячних батарей, але вони відносяться вже до рідкоземельних елементів і стоять на порядки дорожче. Їх ККД становить до 40.

Залежно від способу нанесення кремнію на поверхню батареї поділяють на три великі групи. Вони відрізняються, в першу чергу, технологіями нанесення, а так же якістю матеріалу, з якого вони виготовлені. Всі разом, ці показники впливають на якість роботи батареї: коефіцієнт корисної дії «КПД», термін служби тощо. Нижче, наведені характеристики трьох найбільш поширених груп сонячних батарей.

Тонкоплівкові або аморфні. Є найбільш недорогими, але в той же час і найбільш низькопродуктивними. Їх виготовляють за принципом нанесення тонкої плівки кремнію на основну панель, яка зверху покривається захисним шаром. Середній ККД для таких батарей близько 7-10, що можна вважати нормальним, враховуючи ціну. Покривши такими батареями значну площу, можна домогтися бажаного ефекту. Крім цього, вони швидше зношуються, ніж інші саме через технології нанесення напівпровідника. Але, в таких моделях є і свої плюси. Тонкоплівкові сонячні батареї здатні поглинати і переробляти сонячну енергію навіть при розсіяному світлі. Це означає, що навіть у похмуру погоду Ви зможете отримати трохи електрики. Мають коричневе або чорне забарвлення.

полікристалічні. Їх отримують шляхом нагрівання розплаву кремнію, нанесення його на основну панель і повільного охолодження. Такі батареї прослужать Вам значно довше, їх ККД також в рази вище «17-20», відповідно і вартість таких сонячних батарей буде вище. Хоча, на відміну від попереднього виду, цей малоефективний при розсіяному світлі. Мають синю неоднорідну забарвлення.

монокристалічні. Є найдорожчими з усіх кремнієвих сонячних батарей. І це цілком виправдано як матеріалом, так і технологією нанесення. Їх виробляють за рахунок поділу мінералу кремнію на тонкі пластини, без переплавлення і подрібнення. У самородному варіанті кристали кремнію невідомі, його добувають з кварцу або піску.

Тому, щоб отримати пластини кристала, спочатку потрібно пройти етап вирощування кристалів в лабораторних умовах. За рахунок цього, ціна на монокристалічні батареї в рази зростає. ККД таких батарей один з найвищих і становить 20-25 відсотків. Мають яскраво-синю однорідну забарвлення.

Сонячні батареї у використанні

Крім технологій створення і якість основного матеріалу, на продуктивність всієї конструкції впливає так само і способи розміщення батарей. Найбільш сприятливим для сонячних батарей є таке положення, коли кут падіння прямих сонячних променів наближається до 90 градусів. Звичайно ж такого кута домогтися непросто, особливо з огляду на те, що сонце змінює своє положення протягом дня. Зате, можна підібрати такий стан і кут, при якому середній кут падіння сонячних променів за день буде максимальним.

Існують конструкції з автоматизованим «іноді потрібне втручання людини» або автоматичним «втручання людини не вимагає зовсім» управлінням, яке дозволяє змінювати положення батареї протягом дня і в залежності від пори року. Але, такі системи управління не кожному будуть по кишені. Зате, в приватному будинку, можна встановити батареї таким чином, щоб мати можливість переставляти їх або трохи змінювати кут нахилу вручну.

Це буде і не дорого, і зручно

Через співзвучність слів, широко поширеним є думка, що сонячні батареї для приватного будинку використовуються тільки для опалення будинку. Це зовсім не так. Сонячні батареї всього лише допомагають переробляти сонячну енергію в електричну, яку потім можна використовувати для абсолютно будь-яких цілей: зарядки ноутбука, перегляду телевізора, для електроплити, мікрохвильові печі тощо. В тому числі, і для електричного опалення будинку.

За всім цим слід цілком логічне запитання: а чи зможе сонячна батарея забезпечити всі потреби забезпечення житлового будинку? Відповідь - так, варто тільки правильно розрахувати потрібно кількість електроенергії в місяць, після чого розрахувати потрібну кількість сонячних батарей.

Що стосується опалення, то в разі водяного опалення в середньому, потрібно близько 200-300 Вт на годину. Для цього буде цілком достатньо двох сонячних батарей середньої працездатності.

Для підтримки працездатності цілодобово, іноді в комплект входять і акумулятори для накопичення енергії. Тому, можете не хвилюватися, що вночі або в похмуру погоду Ви залишитеся без електрики. Мінус тільки в тому, що такі акумулятори не здатні накопичувати занадто багато енергії, і їх потужності вистачить максимум на два-три дні при помірному використанні. До того ж, час життя акумуляторів значно менше, ніж самої батареї, за рахунок чого, в майбутньому Вам доведеться їх міняти. Тому, ще одним способом позбутися від зайвої енергії є скидання її в загальну міську мережу, за рахунок чого Ви будете отримувати додатковий дохід. Можна так само оплачувати електроенергію цими грошима під час похмурих днів або вночі. У багатьох країнах вже давно практикують подібні системи оплати, це називається «Зелений тариф». Ви будете або отримувати прибуток, або йти в нуль. За рахунок цього, сонячні батареї швидко окупаються.

Сонячні батареї своїми руками - це процес досить умовний, оскільки своїми руками Ви зможете максимум спорудити каркас для їх утримування на даху. Фотоперетворювачі своїми руками не зробити, їх доведеться купувати вже готовими. Але, все ж самі по собі вони коштують набагато дешевше, ніж сонячна батарея повністю готова до використання. На цьому можна гарненько заощадити.

Скільки потрібно придбати сонячних панелей для приватного будинку

Розрахунок сонячних батарей для приватного будинку можна зробити досить просто. Кількість сонячних батарей для підтримки життєздатності житлового будинку можна здійснити з середньої споживаної електроенергії за рік, а так само виходячи з рівня сонячної інсоляції в Вашому регіоні. Інсоляція - це кількість сонячної радіації в кіловатах, яке потрапляє на 1 метр квадратний ділянки землі за одну годину. Цей показник безпосередньо залежить від географічної широти і пори року.

Для Росії, територіями з найбільш високим показником інсоляції є південна і південно-східна частини. Середні показники на сході, а низькі - на півночі і заході.

Якщо Ви плануєте енергозабезпечення на весь рік, і взимку і восени, то розраховувати кількість батарей випливає з статистики найнесприятливіших місяців як мінімум за останні 10 років. До несприятливих місяців відносяться ті, в яких кількість сонячних днів найменше або ж тоді, коли середній показник інсоляції найменший за весь рік.

При таких розрахунках, ви гарантовано будете забезпечувати себе 100 самостійно весь рік, але надлишок енергії буде величезним в літні місяці. Якщо у Вашому місті немає «Зеленого тарифу», про який згадувалося раніше, то така кількість сонячних батарей буде не раціональним в плані ціни / отриманої енергії. До того ж, кількостей енергії, накопиченої в акумуляторі буде коштує дешевше, ніж сам акумулятор, що теж не є добре. В такому випадку, найбільш раціонально буде все ж час від часу використовувати міську електромережу.

Приклад розрахунку кількості сонячних батарей на основі середньої споживаної електроенергії на годину наведено нижче:

Припустимо, що потреба в електроенергії становить 20 кіловат на годину «це можна визначити експериментальним шляхом», а середній рівень інсоляції в місяць - 3 кіловати в годину. Потужність сонячних батарей - 0.3 кіловата на годину. Отже, вам знадобиться: 20/3 / 0.3 = 23 «округляємо в більшу сторону» штуки панелей.

Є багато способів зменшити споживання електроенергії при цьому, не відчути дискомфорту:

• вимикати всі електроприлади з розетки, коли ними ніхто не користується;
• вимикати світло, коду він не потрібен;
• замінити всі лампи розжарювання на енергозберігаючі;
• замінити всю стару техніку на нову;
• не використовувати зарядні пристрої, коли телефон / ноутбук заряджені на 100 тощо.

Чи ефективні сонячні батареї взимку

Як не дивно, але взимку коефіцієнт сонячної інсоляції за все в 1.5-2 рази менше, ніж влітку, з урахуванням того, що день сонячний. Проблема виникає при похмурій погоді протягом тижнів. У регіонах з подібним кліматом установка сонячних батарей протипоказана, навпаки вітряки можуть виявитися значно ефективніше. Часто, тривала похмура погода буває і восени, через що продуктивність сонячних батарей може не тільки знизитися, але і зовсім прирівняти до нуля. Крім усього іншого, ефективність залежить і від кута, з яким розташовані сонячні панелі. Взимку, максимально ефективний кут відрізняється від того, що є влітку, оскільки влітку сонце знаходиться вище. Тому, при установці сонячних панелей варто передбачити так само і ручну зміну кута в залежності від пори року.

Максимальної ефективності взимку можна домогтися за рахунок розташування сонячної панелі субверітікально або вертикально, з направленням на південний схід.

Сонячні батареї для приватного будинку ціна

Тепер, Вам потрібно відвідати цілком логічне запитання: скільки коштує сонячна батарея для приватного будинку. Одна полікристалічна панель коштує близько 70-80 доларів, а комплект «разом з системою для закріплення, контролером, перетворювачем і запобіжником» - близько 150-200 доларів. Сонячні батареї для приватного будинку купити можна в будь-якому інтернет-магазині, найкраще з доставкою додому.

Як правильно встановити сонячні батареї

Як вже говорилося вище, в основному, ефективність роботи сонячних батарей залежить від їх місця розташування. Якщо на батарею потрапляє навіть незначна тінь, то ефективність всієї панелі знижується як мінімум удвічі. Тому, в першу чергу варто подбати про те, щоб вони були розташовані максимально далеко від дерев і сонячного світла нічого не заважало. Крім дерев, тінь може падати від будівель або інших споруд. Навіть маленький листочок, що впав з дерева, або ж зліт від пташиного посліду можуть створити перебої в роботі сонячних батарей.

Другою особливістю, на яку слід звернути свою увагу є орієнтація. якщо

Ваші панелі розташовані на землі, то виставити потрібну орієнтацію вручну буде нескладно.

Але, через тіней, розташування на землі застосовується рідко. З іншого боку, відкоригувати напрямок на батареях, які розташовані на дахах не так-то просто. Особливо, якщо це дах у вигляді трикутника. Проте, намагайтеся, щоб напрямок батарей в літню пору було особою на південь, а в зимовий - на південний схід.

Ще однією особливістю, про яку згадувалося вище є кут нахилу. Він дуже важливий, оскільки максимальної ефективності можна добитися тільки при вугіллі 90 градусів. Це практично неможливо, оскільки сонце змінює своє положення протягом дня. Проте, можна відрегулювати кут так, щоб кут падіння сонячних променів був в середньому 70-80 градусів за день, але не нижче 50.

Опора для сонячних панелей на даху приватного будинку

Перш за все важливий матеріал. З якого зроблений дах і то, чи зможе він витримати навантаження. Це дуже важливий фактор, оскільки сонячні батареї важать не мало. Ви повинні зробити всі розрахунки, враховуючи так само і вага снігової шапки «мінімум 10 сантиметрів у висоту» взимку. Це потрібно для того, щоб кріплення було надійним і не підвело в самий невідповідний момент.

Далі, слід дотримуватися кількох коротких правил:

• Якщо ви придбали готовий комплект сонячних батарей, суворо дотримуйтесь інструкції по установці.
• Сонячні панелі повинні розташовуватися на висоті 5-10 сантиметрів від поверхні даху, що забезпечує максимально комфортну роботу, захисту від перегріву і скупчення вологи, а так само - вентиляцію.
• Зазвичай, панель сонячної батареї має вигляд прямокутника і розрахована виключно на вертикальну або горизонтальну установку. Перш, ніж встановити панель, уважно прочитайте паспорт і дотримуйтесь рекомендацій.
• Не можна свердлити в сонячної батареї додаткові дірки для кріплення, це призведе моментально до її несправності.

Найчастіше, в комплекті до сонячних батарей йде і система кріплення, але її можна спорудити і самостійно, за допомогою металевих перекладин і саморізів. Важливо тільки.

Щоб матеріал для кріплення був міцним і надійним

Крім усього, в комплекті з сонячними панелями йдуть обов`язково перетворювач, контролер, запобіжник і акумулятори. Сумарно виробляється потік електроенергії не повинен перевищувати максимально допустимих значень для контролера і перетворювача, оскільки це призведе до їх несправності.

З`єднання панелей відбувається за допомогою мідного провідника, який буде стійким до ультрафіолетового випромінювання з мінімальним перетином 4 міліметри. Провідники, які виходять з сонячних батарей мають роз`єм МС4, тому для з`єднання рекомендується використовувати коннектори, а не скручувати. Плюс такого роз`єму полягає в тому, що він забезпечує максимальну герметичність. Для варіанту установки панелі на даху - це важливо.

Послідовність з`єднання така:

• Акумулятори підключаються до контролера
• Сонячні батареї так же підключаються до контролера
• З використанням запобіжника, до контролера підключаються користувачі 12В
• Споживачі 220В підключаються тільки до акумуляторів через інвертор, також з використанням запобіжника.

Дотримуватися послідовність важливо, так, як Ви гарантовано не зможете завдати шкоди техніці ще до початку її використання. Сонячні батареї, це не тільки вигідне рішення, але і екологічно чиста енергія майбутнього.