Солнечные батареи для частного дома

Сэкономить на потреблении электроэнергии можно, если воспользоваться дешёвым альтернативным вариантом – преобразовать солнечную энергию в электричество. Преобразователем в этом случае выступает солнечная батарея.

Что собой представляют солнечные батареи?

В общей сложности солнечные батареи – это генераторы постоянного тока, к которым подключаются аккумуляторы с контролером заряда и специальные устройства, именуемые инверторами, непосредственно предназначенными для преобразования постоянного в переменный ток.

Множество фотоэлементов на панели предназначены для трансформации солнечной в электрическую энергию.

Благодаря параллельному и последовательному подключению всех отдельных фотоэлементов воедино создаётся определённое количество энергии. Элементы, подключённые параллельно, на выходе дают ток, а последовательная сборка – напряжение.

Скомбинировав оба способа – обеспечивается бесперебойная работа солнечной батареи. В качестве соединяющих элементов для панели используются диоды, которые в свою очередь не допускают её перегрева и одновременно не дают аккумуляторам самостоятельно разрядиться.

Для «сбора» и «хранения» энергии от солнечной панели используются аккумуляторы со специальным контроллёром заряда. Дабы предотвратить поломку всей системы от избыточной мощности, к ней подключается резистор. С помощью инвертора из солнечной батареи поступает преобразованный переменный ток, которым можно пользоваться для решения бытовых потребностей (например, освещение здания).

Базовая комплектация всей системы состоит:

• Солнечная панель (и) – предназначена для приёма солнечного излучения.
• Контроллер заряда – нормализует работу батареи и способствует повышению эффективности выработки электроэнергии.
• Аккумуляторные батареи – благодаря батареям в системе сохраняется полученная электроэнергия.
• Инвертор – необходим для преобразования постоянного в переменный ток, ведь он используется электроприборами.

К главным достоинствам относятся:

• Отсутствие затрат во время эксплуатации.
• Долговечность.
• В процессе работы используется природный неиссякаемый ресурс – солнечное излучение.
• Минимальное техническое обслуживание.
• Бесшумность в работе.
• Достаточный уровень КПД.
• 0% загрязнения окружающей среды.

Некоторые нюансы:

• Относительная зависимость от солнечного света.
• Высокая общая стоимость.
• Необходимы навыки при монтаже.

• Солнечные батареи из монокристаллического кремния. Получаются от литья кристаллов высокоочищенного кремния. Особое расположение атомов монокристалла повышает КПД до 19%. Фотоэлементы имеют толщину от 200 до 300 мкм. Данного рода батареи надёжны и долговечны, но отличаются от остальных видов батарей повышенной ценой.
• Солнечные батареи из мультикристаллического кремния. Материал для батарей состоит из разных монокристаллических решёток кремния, благодаря чему служит примерно 25 лет, а КПД составляет 14 – 15%.
• Солнечные батареи из поликристаллического кремния. Атомы кремния имеют различную ориентацию, чем немного уступают электрическими показателями монокристаллу. Отличаются средним сроком службы (20 лет), КПД – 14%. В отличии от тёмных аналогов – материал в конечном варианте имеет светло синий цвет.
• Тонкоплёночные батареи. В качестве материала для панелей используется специальная плёнка, которая хорошо поглощает свет. Данные батареи могут использоваться в местах с преобладающей пасмурной погодой. КПД у них небольшой 10%, но этот нюанс компенсируется привлекательной ценой батарей.
• Батареи из аморфного кремния. Батареи эконом варианта с показателем КПД не больше 8%, но особые фотоэлектрические преобразователи позволяют вырабатывать дешёвую электроэнергию.
• Батареи на основе теллуида кадмия. В основе этих батарей лежит плёночная технология. Несмотря на микроскопический слой материала, добивается результат КПД в 11%. Выработанная ими энергия обходится немного дешевле, в отличии от кремниевых панелей.

Вырабатываемая дешёвая электроэнергия солнечными батареями востребована в различных отраслях и используется для:

• Освещения жилых и не жилых помещений – дома, дачи, офисы, больницы, тепличные комплексы.
• Обеспечения энергией телекоммуникационного и медицинского оборудования.
• Освещения придомовых территорий, улиц, шоссе.
• Производить зарядку микроэлектроники.
• Особой популярностью солнечные батареи пользуются в космической и автомобильной отрасли.

Насколько оправданно использование солнечных батарей для частного дома?

Установив солнечные батареи в частном доме, хозяин жилища может существенно сэкономить на его освещении и отоплении. Особенно система эффективна, если дом находится в широтах с преобладающим большинством солнечных дней. Ведь главное условие продуктивной работы – обильное поступление солнечного излучения на панель.

В зимнее время солнечные батареи с КПД примерно 15% способны обеспечить жилище горячей водой и систему отопления на 70%, что естественно снижает затраты. Говорить однозначно, что выработанной энергии хватит на все нужды пока нельзя, всё-таки остальные 30% придётся получать от традиционных источников.

Вся система солнечных батарей работает за счет попадания квантов солнечного излучения на пластину полупроводника закреплённого на панели-улавливателя. Взаимодействуя между собой – создаётся некоторое количество свободных электронов, что приводит к возникновению постоянного электрического тока.

Для потребительских нужд необходимо большое количество пластин, что подразумевает размещение на одной панели несколько их десятков.

Чтобы все панели работали исправно и давали необходимую мощность, их друг к другу подсоединяют, используя параллельное и последовательное подключение. Образовавшийся ток поступает на аккумуляторные батареи, которые накапливают энергию и сглаживают перепады во время упадка или повышения интенсивности освещения.

Большинству домашних приборов постоянный ток не подходит для работы, и чтобы его преобразовать в переменный используется инвертор, от которого в дальнейшем и идёт подключение к общей сети электропитания дома или к индивидуальному прибору. Для защиты аккумуляторов от перезарядки или полной разрядки система оснащена контроллером заряда.

Когда все комплектующие системы правильно настроены – она прослужит долгое время без нужды в ремонте.

Чтобы дом обогревался посредствам комплекта солнечных батарей – понадобятся особые составные элементы отопительной системы:

• Вакуумный коллектор или солнечный модуль.
• Контроллеры.
• Насос для перекачки по системе теплоносителя.
• Емкость или бак для горячей воды с объёмом от 500 до 1000 литров.
• Электрический тэн.

Энергию солнечных батарей можно использовать для разных систем отопления: нагнетание горячей воды в трубах или электрический «тёплый пол». Чтобы выбрать подходящий вариант, необходимо первоначально точно рассчитать мощность предполагаемых потребителей и учитывать:

• Угол ската крыши должен быть больше 30°.
• Солнечные модули или коллекторы должны находиться на самой солнечной стороне крыши (предпочтительно юг).
• Отсутствие деревьев или различных построек, которые могут повлиять на попадание излучения на фотоэлементы модуля.
• Средний показатель количества солнечных дней.
• Рассчитать инсоляцию.
• Проверить крепость стропильной системы крыши, ведь она должна выдерживать модули и снежный покров.

• Для работы не требуется сжигания энергоносителей (газ, дрова, уголь), чем не загрязняется окружающая среда.
• Достаточно мощные солнечные установки справляются с функциями отопления помещения и обеспечивают дом электричеством.
• Системы отопления никогда не станут причиной возгорания помещения.
• Современные солнечные батареи могут работать даже при самом малом поступлении света.
• Отопление помещение полностью независимое от сторонних энергоносителей.
• Система максимально автоматизирована.
• После правильной установки и подключения – система не нуждается в дополнительных вложениях или ремонте.

Существует несколько вариантов солнечных батарей:

• Маломощные – обеспечивают электроэнергией работу телевизора, телефона, несколько лампочек.
• Универсальные батареи – подходят для питания электроприборов и обеспечения системы отопления ⅔ части дома.
• Большой мощности – способны полностью обеспечить всех потребителей электроэнергией и теплом.

Батареи также классифицируются на три основных вида:

1. Монокристаллические – достаточно компактны по размерам, имеют хороший показатель КПД 15%, но не могут вырабатывать достаточное количество электроэнергии в пасмурную погоду.
2. Тонкоплёночные – отличаются большими размерами и небольшим КПД 6-10%, но при этом могут поглощать рассеянные солнечные лучи.
3. Поликристаллические агрегаты – имеет практическую схожесть с монокристаллическими батареями, но имеют меньший КПД.

Чтобы солнечные батареи служили долгое время – необходимо позаботится о качественном их креплении к различным поверхностям. Проводить столь серьёзные работы самостоятельно без минимальных навыков – достаточно опасно, ведь всё оборудование дорогостоящие.

Неправильная установка и подключение всех комплектующих элементов – приведёт к поломке или дальнейшем ремонте. Лучше доверить это мероприятие – профессионалам. Если принято решение устанавливать батареи самостоятельно необходимо учитывать некоторые рекомендации:

• Достаточный уклон крыши.
• Необходимо провести предварительный расчет, сколько нужно для отопления, для этого существуют специальные калькуляторы расчета.
• Обрешётка под панели должна быть надёжно прикреплена к поверхности крыши.
• Желательно, в качестве крепёжных конструкций приобретать универсальные, в которых при желании можно менять угол попадания на поверхность панели солнечного излучения.
• Если панели крепятся к стенам или в свободно стоящем состоянии – необходимо использовать специальные крепёжные конструкции.
• Подключать все комплектующие (резистор, аккумуляторные батарее, инвертор) необходимо с рекомендациями указанными в техническом паспорте.
• После полного подключения и перепроверки – можно всю систему вводить в постоянную эксплуатацию.

Вывод

Есть и положительные и отрицательные отзывы потребителей, пишут, что не смотря на то, что комплект солнечных батарей стоит не дешево, но установка окупается на 30-40 % за 10 лет от ее полной стоимости. Установив солнечные батареи в собственном доме можно значительно экономить семейный бюджет. Первоначально хозяину нужно будет потратить некоторые средства, но через несколько лет вложения себя оправдают, и в дальнейшем времени можно будет пользоваться бесплатной электроэнергией.

Благодаря своей долговечности и качественным материалам – солнечные батареи прослужат несколько десятков лет.