Солнечная батарея для дачи: что это такое, из чего состоит, какие плюсы дает

Трудно представить современную жизнь без электричества. Для городских условий бесперебойная поставка электроэнергии вещь обыденная и привычная. Многие жители города имеют дачный участок с домиком для жизни или отдыха. Очень хотелось бы, чтобы городской комфорт был и на природе. Во многих дачно-содовых товариществах уже проведены электрические линии. Но загородное электричество — вещь непостоянная и непредсказуемая. Оно может исчезнуть на несколько дней. И для дачи, солнечные батареи — это хороший вариант решения данной проблемы. Не все еще знакомы с этим видом электроэнергии, но многие о нем слышали.

Описание

Конечно солнечная панель — не единственный элемент в домашней электростанции. Это тандем из нескольких приборов и компонентов, которые вместе будут работать на то чтобы энергию солнца превратить в электрическую.

Зато от такой электростанции совсем нет шума, нет вредных выбросов в атмосферу, а полученное электричество абсолютно бесплатно. При современном развитии производства солнечных панелей срок службы от 25 до 30 лет.

Но, учитывая много нюансов при организации домашней солнечной электростанции, необходимо основательно подумать о целесообразности этого, несомненно, полезного предприятия.

Частые вопросы

Можно ли обойтись в автономной системе без аккумуляторов?

Поскольку генерация идет с перерывами, накопитель в системе обязателен. Можно использовать не электрохимические, а другие варианты, например, гидроаккумулятор. Но, как правило, его создание обойдется значительно дороже и связано с трудностями исполнения.

Можно ли увеличить отдачу панелей с использованием поворотных систем слежения за солнцем?

Конечно, но они существенно усложняют и удорожают систему.

Можно ли установить в систему автомобильные обслуживаемые аккумуляторы?

Можно, но с ними те же проблемы, что и с тяговыми – требуется отдельное помещение и соответствующие правилам безопасности условия. Кроме того, они плохо переносят разряд малыми токами, что существенно снижает ресурс.

Как часто нужно мыть поверхности панелей?

Как правило, производители не устанавливают частоту такого обслуживания, утверждают, что природных осадков достаточно для чистоты поверхностей. Но 2-4 раза в год полить панели водой из шланга не помешает.

Какую из схем использовать выгоднее?

Наиболее эффективной считается гибридная система, которая позволяет обеспечить бесперебойное электроснабжение при минимуме оплаты поставщикам электроэнергии.

Стоит ли использовать солнечные панели для частного дома в Средней полосе?

По показателям инсоляции можно сделать вывод, что и в такой местности солнечные электростанции себя вполне оправдывают. Естественно, в общем она обойдется несколько дороже, но окупает создание всего за 3-5 лет эксплуатации.

Представление о работе солнечных батарей

Полностью описывать всю процедуру превращения солнечной энергии в электрическую, в рамках данной темы, мы не будем. Но про некоторые моменты рассказать надо.

Главный элемент, из которого делаются гелиопанели — кремний. При попадании солнечных потоков на кремниевую поверхность, они выбивают свободные электроны с одного края пластины, которые движутся в свободные места на обратной стороне панели. Так зарождается электрический ток.

Остается его собрать и направить по проводам туда, где он так необходим.

Одна такая пластина сможет зарядить небольшой фонарик. Ну и понятно, чтобы перекрыть потребности в электричестве для нужного оборудования дачного домика, таких пластин нужно больше.

Варианты солнечных батарей

На сегодняшний день промышленность предлагает три типа кремниевых панелей.

Монокристаллические батареи

Отличительная особенность — квадратные фотопластины темно- черного цвета, направленные по одной стороне. Сама фотопанель со скошенными углами.

При ясной и безоблачной погоде и если панель повёрнута рабочей стороной к солнцу, то именно тогда КПД может достигать 15–25 %.

При сумрачной погоде, в утренние и вечерние часы, когда солнца нет, мощность падает до минимума.

КПД в достаточной степени высок — от 15 % до 25 %.

Лучше всего эти панели работают, когда они обращены рабочей стороной к солнцу. При пасмурной погоде и в утренние/вечерние часы вырабатываемая мощность минимальна.

Поликристаллические батареи

Пластины квадратной формы характерного темно-синего цвета.

Если сравнивать с батареями из монокристаллов, то эти больших размеров по площади. Хорошо подходят для размещения на больших площадях.

Для них уже не так важны погодные условия. Могут работать и в пасмурную погоду с КПД — 12–15 %.

Аморфные кремниевые пластины

Аморфные гибкие кремниевые пластины самый дешевый вид солнечных пластин. На вид напоминает гибкую плёночку с синими вкраплениями фотоэлементов.

Хорошо работают при рассеянном солнечном свете. Прекрасно подходят для эксплуатации в местностях с постоянной облачностью.

При не высоком КПД в 6 % обладают неприятной особенностью — кремниевое напыление может быстро прогореть под прямым солнечным светом.

Установка

Монтировать панели допускается практически как угодно – вертикально, горизонтально, под наклоном. Однако следует учитывать, что максимальную отдачу модули дают при падении солнечных лучей на рабочую поверхность перпендикулярно. При этом нужно обеспечить и максимальное время облучения.

Отсюда – некоторые рекомендации по установке:

Ориентировать фотоприемники на юг.
Располагать панели под углом, равным широте местности.
Изменять (по возможности) угол наклона на 20% — увеличивать зимой и уменьшать летом.

Следует также позаботиться, чтобы в течение всего светового дня модули не подвергались затенению деревьями на участке или другими зданиями. В этом случае удастся обеспечить максимальную мощность генерации. Особенно критично это для монокристаллических батарей, отдача которых существенно снижается в рассеянном свете.

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Пример технических характеристик солнечных батарей для дома

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В. И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого хода выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и т.д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Стандартные комплекты

Современный рынок предлагает различные солнечные батареи для дачи от заграничных производителей, а также солнечные панели российского производства, исходя из вашего семейного бюджета и сложности поставленных задач.

Экономвариант. Если предполагается регулярно использовать гелиопанели для периодической зарядки блоков питания аккумуляторных инструментов, ноутбука и смартфона — мощности в 100–200 Вт вам будет вполне достаточно. В комплекте поставляется один 12-вольтовый аккумулятор на 100 А/ч, PWM контроллер и инвертор.
Стандарт. В дачный период с марта по ноябрь на даче будет:
- светодиодное освещение,
работать холодильник и телевизор.

Все это сможет обеспечить панель мощностью 300–600 Вт. МРРТ контроллер на 24 вольт, 1 киловатный инвертор и два аккумулятора по 200 А/час.

Макси. В случае отсутствия полноценного электроснабжения от центральных электросетей его способна заменить максимальная комплектация.
Контроллер ММРТ (48 В);
Аккумулятор 48 вольт емкостью 400 А/час;
Синусоидальный 10 киловатный ИБП.

Итоги: есть ли перспективы развития альтернативного источника энергии

Сегодня многие страны ведут разработку различных проектов: подключение панелей в космическом пространстве, монтаж дорожных покрытий. К слову, уже сейчас создана и функционирует велодорожка, которая за год производит 9800 кВт/ч. Такой проект реализован в Голландии. Его эффективность уже подтверждена практическим путем. Чтобы батарея не повредилась, предусмотрено покрытие толщиной 1 см (прозрачным). Кроме того, в планах разработчиков – создание альтернативного источника питания малых габаритов, характеризующегося высокой производительностью.

Зачем нужен инвертор

Разные варианты солнечных панелей выдают постоянный электрический ток с напряжением 12, 24, 48 вольт. Но домашние электрические приборы функционируют от переменного электрического тока.

Задача инвертора преобразовывать постоянный ток от батарей в переменный.

Инвертор способен работать в широком диапазоне выдаваемых напряжений от 150 до 1000 В.

Мощность инвертора влияет на его цену. Она варьируется в широком диапазоне. От пары тысяч рублей, за самые бюджетные модели, до десятков тысяч, за самые мощные.

Расчет потребляемой энергии и окупаемости

Как мы видим, вопрос, как выбрать солнечную батарею далеко не праздный.

Составим для себя небольшую таблицу всех предполагаемых потребителей электричества в вашем дачном доме.

В таблице необходимо собрать:

все устройства потребляющие электроэнергию,
их существующее или предполагаемое количество во всем доме,
мощность каждого устройства,
время работы в часах и потребляемую мощность прибора в кВт.

Вторая таблица дает возможность оценить те затраты, которые необходимо отдать за покупку оборудования.

Очень важно рассчитать полную нагрузку автономного инвертора при одновременном включении всех потребителей электроэнергии в вашем доме.

Полученные показатели в правой колонке суммируем. Результат — мощность вашего будущего инвертора для вашей сети.

Не забудем про пиковые скачки напряжения при пуске некоторого электрооборудования, например, такого как поливочный электронасос. Если у будущего инвертора пиковая нагрузка окажется ниже вашего суммарного скачка всех приборов, подключённых к домашней сети, то ваш преобразователь может просто этого не выдержать и сгореть.

Характерные отзывы

Их можно разделить на две группы: отзывы тех, кто уже пользуется данными устройствами и мнения всех, кто только изучает вопрос автономного энергоснабжения.

Большинство владельцев солнечных станций довольны своим выбором. Оснастив ими свой загородный дом, они отмечают надежность, всесезонность и эффективность гелиопанелей. Размышляющие о покупке, высказывают сомнения в экономической целесообразности, опасаясь долгого срока окупаемости оборудования.

Мы выскажем свои соображения по данной теме. Принимая в расчет стабильный рост стоимости электроэнергии, получаемой из внешних сетей, использование гелиостанции нельзя назвать убыточным. Если же речь идет о районах, где энергоснабжение полностью отсутствует или характеризуется частыми отключениями, то гелиостанция — безальтернативный вариант.

Контроллер для солнечных панелей.

Итак, мы разобрали роль солнечных панелей и инвертора для домашней гелиоэлектростанции.

Но в схеме есть еще одно незнакомое устройство — контроллер.

Сначала скажем, что контроллеры есть двух видов модуляции электросигнала:

ШИМ — широко-импульсная модуляция (или PWM).
MPPT (maximum power point tracking) или ТММ.

Первые — в состоянии задавать многоуровневую зарядку аккумулятора куда входит:

Наполнение аккумулятора;
Поглощение излишков;
Выравнивание тока заряда;
Поддержание уровня заряда.

У вторых — функция отслеживания точки максимальной мощности. В принципе, функции остаются те же, но этот прибор в состоянии увеличить выработку электричества тем же комплектом солнечных панелей без установки дополнительных.

Устройства разные и цена на них также сильно отличается.

Если у вас есть пара панелей и вас интересует просто резервное питание для просмотра телевизора и света в комнате, то для этого достаточно ШИМ-контроллера. Бюджетные модели от 1000 до 1300 рублей поддержат напряжение 12/24 V с максимальным током на выходе в 10 А.

Если у вас более мощная солнечная электростанция, то уж точно без MPPT контроллера не обойтись. Выбор устройств такого типа очень велик и нижняя ценовая планка на них в районе 7000 рублей.

Подключение разнонаправленных элементов

Применяя последовательную схему монтажа солнечных батарей, чтобы не снизить эффективность работы устройств, все панели общей цепи следует размещать под одним углом и на одной плоскости.

Если же панели будут располагаться в различных плоскостях, это может привести к тому, что ближняя или более освещенная станет работать мощнее расположенных чуть дальше.

Это значит, что ближняя панель будет генерировать электричество, часть которого будет отходить для нагрева дальних панелей. И причина кроется в том, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Чтобы минимизировать потери, для каждой панели лучше задействовать отдельный контроллер.

Основные требования при задействовании контроллера – мощность подключаемых панелей свыше 1 кВт и удаленность между батареями на достаточно большое расстояние

Решить вопрос можно и путем установки отсекающих диодов. Их размещают внутри между пластинами. Благодаря этому, выдавая максимальный показатель мощности, пластины не перегреваются.

Немаловажное значение имеет и падение напряжения в соединениях, а также самих проводах низковольтной части системы.

Таблица несоответствия передаваемой мощности сечению провода, красным указывающая параметры, при которых возникает риск сильного пожароопасного нагрева

В качестве примера может служить тот факт, что на метровый отрезок кабеля сечением 4 мм2 при прохождении тока показателем 80А (напряжение 12 В) значения падают на 3,19%, что составляет 30,6 Вт. При задействовании скруток падение напряжения может варьироваться в пределах от 0,1 до 0,3 В.

Что предлагает Торговая Марка «Энерговольт»

на рынке солнечных батарей работает с 2014 года, предлагая своим клиентам полный спектр услуг по проектированию, продаже и монтажу оборудования любой сложности. Самый главный компонент системы батарей – моно и поликристаллические солнечные панели мощностью от 30 до 500 Ватт, «Чистая Энергия» производит самостоятельно – выпуская их под брендом «Энерговольт».

Цена и надёжность

Солнечные панели «Энерговольт» совмещают конкурентную стоимость и высокую надёжность. Это достигается благодаря работе автоматических линий, применению комплектующих от Trina Solar и GCL (компании из ТОП-5 лидеров отрасли) и размещению производства на территории КНР.

На заметку! КПД солнечных панелей «Энерговольт» составляет до 21,5 %, что на сегодня является одним из лучших показателей среди лидеров отрасли.

Ручной труд на производстве используется, в основном, только на линии упаковки готовой продукции и в испытательных лабораториях. Пайка ячеек и подобные ответственные операции выполняются полностью в автоматическом режиме. Это позволяет бренду «Энерговольт» давать десятилетнюю гарантию на свою продукцию и заявлять срок службы солнечных панелей в течение 25 лет, по истечении которых генерируемая мощность тока будет составлять не меньше чем 80 % от номинальной.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Теперь поговорим о плюсах и минусах домашних гелиосистем.

Плюсы

Это неиссякаемый и вседоступный источник энергии. Солнце есть всегда и в ближайшее время не собирается исчезать. Если солнце окончательно пропадет, то уже никого в мире не будет сильно волновать вопрос, где найти электроэнергию.
По сравнению c ветряными генераторами электричества, панели абсолютно бесшумны.
Сами панели износостойкие.
Длительный (25–30 лет) срок службы.
Установив такую систему один раз у вас не будет переживаний по поводу того, что поставщик электроэнергии придёт и отрежет ваш дом от подачи электричества или цены на услуги, внезапно подрастут.
Вы всегда можете нарастить мощность гелиостации. Ну конечно тут главный вопрос в площади. Но в любом случае модульность таких систем позволяет в любой момент добавить и запитать в свою систему новые панели.
Важный фактор экономия. При существующем стационарном подключении панели дают возможность снизить расходы на электроэнергию.
Независимость от централизованной подачи электричества. Это особенно актуально в дачных поселках, где свет отключают внезапно и на длительное время.
Вы станете еще одним человеком, который реально сохраняет чистоту атмосферы — это, с точки зрения экологии, абсолютно чистое устройство.

Недостатки

Надо признать, что и у гелиосистем есть свои минусы:

Нельзя обеспечить бесперебойную работу. Если в летний период солнечная активность весьма высока, то в зимний период такие системы малоэффективны. Тучи и низкая облачность тоже влияют на производительность этих систем. Поэтому возникает необходимость продублировать гелиосистему традиционным источником электричества или применять гибридные гелиопанели. Не стоит забывать и о районе, в котором будут использоваться такие системы. В разных местностях совершенно разная солнечная активность. Поэтому установка солнечных элементов в большей мере должна быть скорректирована с учетом месторасположения вашей дачи.
Самый большой минус — большие первоначальные финансовые расходы. Да и срок окупаемости вопрос довольно спорный и до конца не однозначен.
Низкий уровень КПД. Тоже больной вопрос. С одного квадратного метра снимается лишь 120 Вт. Этой мощности не хватит даже для работы ноутбука. Даже самые лучшие панели обладают КПД на уровне 15–20 %.
Для эффективной работы требуется вспомогательная техника. Аккумуляторы, инвертор, контроллер. Кроме того, желательно всё это оборудование на дачу разместить в отдельном помещении с хорошей вентиляцией.

Конечно, главный вопрос насколько затратно обустройство такой системы электроснабжения, да еще и применимо к дачным условиям? Из опыта специалистов, да и просто владельцев подобных систем вся конструкция может окупиться в течение 5–7 лет. Этот срок сокращается практически в два раз в регионах с высокой круглогодичной солнечной активностью. Понятно, что от самих панелей мало что зависит. Основной вопрос, какое количество солнечной энергии попадает на панели. Здесь в выигрыше оказываются системы с поворотными панелями. Чем больше солнца будет попадать на панели, тем быстрее окупится батарея.

С другой стороны надо учесть, что и мировая промышленность не стоит на месте, а постоянно развивается. Это приводит к устойчивой тенденции снижения себестоимости таких конструкций.

Так что со временем такая покупка — хорошее вложение для тех дачников, кто хочет и может себе позволить сэкономить на оплате счетов за электричество.

Особенности монтажа

Установка солнечных батарей – процесс технически несложный, но весьма ответственный. Площадь и вес мощных панелей достаточно большие, поэтому им требуется надежное крепление с помощью направляющих и специальных крепежных элементов. Кроме этого на крыше необходимо предусмотреть возможность легкого доступа к батареям для очистки от пыли и снега.

От величины угла, под которым солнечные лучи падают на фотоэлементы, напрямую зависит выработка энергии. Поэтому солнечные батареи не фиксируют в одном положении, а монтируют на поворотных устройствах.

Рекомендуемые углы наклона солнечных батарей

Существует два основных позиции гелиопанелей: летняя и зимняя. Меняя угол наклона, от солнечной станции получают максимальный КПД.

Применение солнечных батарей для электроснабжения дачи