Лучшие солнечные батареи для туристов
SW-H05
Это самая бюджетная из нашей подборки солнечная батарея, позволяющая заряжать телефоны, планшеты, электронные книги и другую технику. Однако стоит учесть, что ток заряда здесь всего 1 А, поэтому заряжаться будет устройство долго.
Эта солнечная панель представляет собой пластину с четырьмя кольцами на углах, с помощью которых можно закрепить ее на дереве или рюкзаке. Подходит для зарядки мобильных устройств на рыбалке, охоте или в автомобиле.
Goal Zero Nomad 7 Plus
Компактная туристическая панель оснащена монокристаллическим модулем мощностью 7 Вт. Она «одета» в герметичный корпус, который не боится дождя, снега и даже падения в реку. Устройство оснащено двумя USB разъемами: стандартным и для фирменного зарядного устройства Guide 10 Plus.
У солнечной батареи есть сетчатый карман, в который можно складывать заряжаемые устройства. Также конструкция оснащена петлями, которые крепятся на рюкзак, батарея может заряжаться прямо на рюкзаке. Здесь есть индикатор интенсивности заряда. Она показывает, насколько хорошо солнечные лучи попадают на панель.
ФСМ 14-МТ
Солнечная батарея состоит из 4 монокристаллических модулей общей мощностью 14 Вт. Максимальный ток заряда составляет 2,5 А. Она складывается в обычную сумку, которую можно положить в багажник автомобиля, велосипеда или положить в рюкзак.
КПД данного устройства составляет 18 % при условии попадания прямых солнечных лучей. Весит прибор всего 850 гр.
Topray Solar TPS-102-15
Это недорогая автомобильная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Если в дороге аккумулятор внезапно разрядился (хотя такого лучше не допускать), данная солнечная панель позволит его зарядить. Общая мощность батареи составляет 15 Вт.
В комплекте с устройством сразу идут зажимы-крокодилы для аккумулятора и переходник под прикуриватель. Помимо автомобильного аккумулятора также можно заряжать электронные устройства.
Bio Lite Solar Panel 10+
Эта солнечная батарея представляет собой совокупность солнечного модуля и Power Bank емкостью 3000 мА*ч. С помощью нее можно зарядить различные гаджеты, причем заряжает она довольно быстро. Здесь два разъема: USB и microUSB.
Металлическая скоба, которой оборудована конструкция панели, позволяет выставить батарею на подставку. Правда стоит учесть, что панель монокристаллическая, а не аморфная, поэтому в пасмурную погоду она заряжаться не будет.
Советы электрика:
- Как найти фазу и ноль: простые и действенные способы
- Удлинители и тройники: как найти и починить неисправность?
Недостатки солнечных батарей
К сожалению, и этот практически неисчерпаемый источник энергии имеет определенные ограничения и недостатки:
- Высокая стоимость оборудования – автономная солнечная электростанция даже небольшой мощности доступна далеко не каждому. Оборудование частного дома такими аккумуляторами стоит недешево, но помогает снизить расходы на оплату коммунальных услуг (электроэнергии).
- Обустройство собственного жилища солнечными батареями потребует финансовых затрат.
- Периодичность генерации — солнечная электростанция не способна обеспечить полноценную бесперебойную электрификацию частного дома.
- Хранения энергии – в солнечной электростанции аккумуляторная батарея является самым дорогим элементом (даже батареи небольшого объема и панели на гелевой основе).
- Низкий уровень загрязнения окружающей среды – солнечная энергия считается экологически чистой, однако производственный процесс батарей сопровождается выбросами трифторида азота, оксидов серы. Все это создает «парниковый эффект».
- Использование в производстве редкоземельных элементов – тонкопленочные солнечные панели имеют в своем составе теллурид кадмия (CdTe).
- Плотность мощности – это количество энергии, которое можно получить с 1 кв. метра энергоносителя. В среднем этот показатель составляет 150-170 Вт/м2. Это гораздо больше по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Однако несравнимо, ниже чем у традиционных (это касается атомной энергетики).
Система солнечной электростанции
На картинке внизу показана типовая электростанция, работающая на солнечном свете. Она состоит из следующих элементов:
- солнечная панель (одна или несколько объединенных в единую систему) – собирает энергию и преобразует в электрическую;
- контроллер – нужен для оптимизации работы солнечных панелей, а также снижения потерь при транспортировке энергии по электросистеме станции;
- инвертор – преобразование постоянного тока в переменный;
- аккумулятор – собирает и сохраняет накопленную электроэнергию.
Система солнечной электростанции
Аккумулятор позволяет использовать накопленную за дневного время электроэнергию. Контроллер также предохраняет АКБ от перезарядки. Таким образом, при достижении на аккумуляторе максимального уровня заряда контроллер автоматически понижает напряжения до уровня, необходимого для сохранения заряда, не нагружая аккумулятор излишним напряжением. А инвертор необходим для того, чтоб бытовые приборы и осветительная сеть могли использовать электроэнергию, получаемую через батареи.
Выбираем подходящий солнечный коллектор
Необходимо ознакомиться с рынком и выбрать самые подходящие солнечные батареи для отопления дома. Они бывают 3-х типов:
- Воздушные – внутри них располагается воздух и абсорбирующий тепло элемент. Несмотря на скромную стоимость, они должного распространения не получили, так как характеризуются низким КПД
- Вакуумные – внутри располагаются определенного диаметра стекло трубки, содержащие в себе трубки меньшего диаметра, по которым циркулирует теплоноситель. Между трубками создается вакуум, характеризующийся высокими теплопроводящими свойствами
- Плоские – наиболее распространенные коллекторы. Они представляют собой короб, лицевая сторона которого накрыта стеклом. Под ним пролегает абсорбирующий тепло элемент, который контактирует с трубками, содержащими теплоноситель. Энергия последнего забирается и аккумулируется в электрическую
Выбираем солнечные панели для частного дома
Перед тем, как покупать солнечные панели в частный дом, узнайте:
- Суточное потребление электроэнергии в помещении;
- Место для установки панелей (направлены на юг при этом на них не должно быть тени и выставлен соответствующий угол наклона);
- Аккумуляторы размещаются в теплом помещении при этом температуре до 25 градусов по Цельсию;
- Учитывайте пиковые нагрузки электроприборов;
- Сезонное или постоянное использование системы.
Для регионов с высокой световой активностью лучше всего подойдут монокристаллические батареи. Для дачи или приусадебного участка, если планируется сезонное использование лучше всего подойдут микроморфные поликристаллические модели. Они сравнительно недорогие, хорошо воспринимают рассеянный, боковой свет и работают под углом в пасмурную погоду.
Пример расчетов
Дачный участок потребляет 3-6 кВт*ч электрической энергии, но этот показатель может быть выше при использовании большого количество электроприборов или дополнительного освещения дома. Трехэтажных коттедж потребляет от 20 до 50 кВт*ч и даже больше. На основе представленной информации произведем расчет.
| № | Энергопотребители | Мощность, Вт | Количество | Время работы, ч | Потребляемая мощность в сутки, кВт*ч |
| 1 | Лампа | 90 | 3 | 3 | 1 |
| 2 | Лампа | 50 | 3 | 3 | 0,56 |
| 3 | ТВ | 150 | 1 | 4 | 0,7 |
| 4 | Насос | 400 | 1 | 2 | 1 |
| 5 | Холодильник | 1200 | 1 | 2 | 3 |
| 6 | Ноутбук | 400 | 1 | 2 | 0,8 |
| 7 | Спутники | 20 | 1 | 4 | 0,9 |
| Всего: | — | — | — | 7 кВт (с учетом потерь) |
Энергоемкость коттеджа составляет 7 кВт (с учетом потерь). Если дом находится на Юге, где солнечного света достаточно для энергообеспечения, то понадобится порядка 20 батарей. Рабочая мощность одной панели – 400 Вт. Такого количество достаточно для энергоснабжения загородного участка, где постоянно проживает семья из 4-6 человек.
Типы солнечных батарей, а также их комплектации
Батареи можно разделить на два основных типа:
- Малые фотоэлектрические системы.
- Большие фотоэлектрические системы.
К первой категории можно отнести аккумуляторные панели, работающие от напряжения в 12-24В. Такие системы обеспечат электроэнергией, необходимой для работы телевизора и нескольких осветительных приборов в доме. Большие системы могут не только полностью обеспечить дом необходимой электроэнергией, но и сыграть важную роль в организации отопительной системы. Стоит учитывать, что солнечные батареи не смогут обеспечить необходимым теплом и электричеством большие дома с несколькими этажами.
Солнечные батареи различного типа и размера
Комплектация солнечных батарей может несколько отличаться. В базовую комплектацию входят такие компоненты, как:
- Вакуумный солнечный коллектор.
- Контроллер, который способен следить за тем, чтобы работа системы была максимально эффективной.
- Насос, который будет подавать теплоноситель от коллектора в отопительный бак.
- Емкость для горячей воды, которая имеет объем от 500 до 1000 литров.
- Электрический тэн или тепловой насос.
Схема системы отопления работающей на солнечных батареях
Если вы оборудуете достаточно мощное отопление частного дома солнечными батареями, то дом можно обеспечить еще и горячим водоснабжением. Кроме того, можно дополнительно оборудовать такую систему, как теплый пол.
Если семья состоит из трех человек, то потребуется от 200 до 500 кВт энергии в месяц. Если вы планируете организовать горячее водоснабжение, то потребуется больше электроэнергии. Наиболее эффективной считается комбинированная отопительная система. Она позволяет подстраховать жильцов дома на случай непредвиденных или аварийных ситуаций.
3 Основные виды
Большие установки способны обеспечить электроэнергией весь дом, а при необходимости и полностью обогреть его. Но это относится только к небольшим частным коттеджам, многоэтажные строения они отопить не смогут.
Что касается комплектации, то она может различаться в зависимости от модели. Как правило, в базовый набор входят:
- вакуумный солнечный коллектор;
- специальный контроллер, следящий за эффективностью работы;
- насос, при помощи которого подается теплоноситель;
- бак объемом 500—1000 литров для горячей воды;
- электрический ТЭН либо тепловой насос.
Перед тем как устанавливать коллекторы, необходимо рассчитать, какая мощность им нужна, чтобы полностью удовлетворить все нужды. При расчете стоит учитывать площадь частного дома, количество проживающих людей, а также расход энергии. Например, для небольшой семьи из трех человек в среднем за месяц потребуется от 200 до 500 Вт/м².
Если планируется обеспечить жилище горячей водой, то затраты на энергию увеличатся. Для эффективности можно сделать комбинированный вариант системы отопления. В таком случае домочадцы будут застрахованы и не останутся без отопления при аварийных и непредвиденных ситуациях.
Принцип работы солнечной батареи
Каким образом можно генерировать энергию через солнечные батареи? Солнечные панели состоят и пластин, которые покрыты бором и фосфором. Когда на них попадает солнечный свет, пластина накаливается и начинает вырабатывать ток. В этом случае с помощью брома создаются нулевые частицы, а с помощью фосфора – свободные электроны, под действием медных слоев они передвигаются и генерируют электричество, в первую очередь солнечное. Это основной принцип действия солнечных панелей.
Чтобы полностью обеспечить дом электричеством при помощи таких батарей и солнечного света, необходимо будет приобрести не менее 20 модулей.
Еще одной особенностью получения тока от солнечных батарей является выработка постоянного напряжения, которое недостаточно по своей мощности для обслуживания электроприборов в доме. Поэтому обязательным условием является установка и подключение инвертора, который перерабатывает солнечный ток в постоянный с мощностью 220 В. А если вы приобретете еще и генератор, то он способен накапливать в дневное время получаемую энергию от батарей и использовать ее ночью, когда нет солнечного света. Это позволяет осуществить бесперебойную работу.
Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей
В процессе определения места расположения и необходимого пространства возникает вполне резонный вопрос – сколько надо солнечных батарей для нормальной работы электроприборов? Для определения этого значения потребуется выяснить энергоемкость вашего дома, номинальную мощность модуля, а также коэффициент инсоляции для той местности, где будет установлена система.
Лучший показатель, который определяет энергоемкость дома, заключается в среднесуточном потреблении электроэнергии в кВт/час. Ориентироваться на номинальную мощность используемого электрооборудования либо на установленную мощность объекта не будет правильным. Это объясняется тем, что при расчете, основываясь на эти показатели, можно сильно прогадать и купить слишком дорогое оборудование, которое не будет использоваться на 100%.
Площадь солнечной батареи и габариты отдельных ячеек
Гелио модуль представляет собой гибкую или жесткую конструкцию прямоугольной формы, основу которой составляют ряды полупроводниковых ячеек. Каждая из них генерирует напряжение около 0,5-0,6V и может иметь различные типоразмеры. Наиболее распространены следующие варианты габаритов (в миллиметрах):
- 52 × 19;
- 52 × 38;
- 52 × 150;
- 80 × 150;
- 26 × 156;
- 125 × 125;
- 156 × 156.
Например, модуль Sunways ФСМ-270П из 60 ячеек (по 10 в длину и 6 – ширину) размером 156 × 156 мм каждая имеет размеры, с учетом рамы, 1640 × 992 мм. Площадь такой солнечной панели составит чуть больше 1,6 м2.
При монтаже необходимо устанавливать модули таким образом, чтобы не допустить частичного затенения одним рядом батарей соседнего. В связи с этим на одну панель 250 – 400 ватт обычно выделяется 1,5 — 2 квадратного метра пространства.
Как выполнятся монтаж
Выбирают место, где будут фиксироваться панели. Оценивают факторы:
- тень: следует найти наиболее ярко освещаемый на протяжении всего дня участок;
- ориентация по сторонам света: если объект расположен на севере, модуль располагают лицевой панелью к югу и, наоборот;
- угол наклона: он должен соответствовать широте, в которой находится объект (в зависимости от положения относительно экватора осуществляется коррекция 12°).
Монтаж солнечных панелей
Крепить панели можно на крыше дома или при помощи специальных ферм. В первом случае достаточно зафиксировать профили. К ним уже крепят модули при помощи болтового соединения. Когда же солнечные батареи монтируются на специальных конструкциях (фермах), этапы работ будут отличаться:
- Выполняется сборка профилей, уголков.
- Подготавливают болты нужного размера, инструмент.
- Фиксируют панели так, чтобы не было люфта между ними и опорной конструкцией.
Подключение электроники предполагает необходимость присоединения батареи посредством проводов. Соединяют контроллер, инвертор согласно схеме. На последнем этапе вся конструкция подключается к потребителю (обслуживаемому объекту).
Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы
Достоинств у солнечной системы обогрева не так много, но каждое из них весомо и может стать причиной для частных экспериментов:
- Экологические достоинства. Это безопасный для жильцов дома и окружающей природы, чистый источник тепла, не требующий применения традиционных видов топлива.
- Автономность. Владельцы систем абсолютно не зависят от цен на энергоносители и от экономической обстановки в стране.
- Экономичность. При сохранении традиционной отопительной системы появляется возможность снизить затраты на оплату горячего водоснабжения.
- Общедоступность. Для установки солнечных систем не нужно разрешения из государственных инстанций.
Но существует и неприятные моменты, способные испортить общую картину. Например, для определения эффективности работы системы потребуется продолжительный период – не менее 3 лет (при условии, что солнечной энергии достаточно и она используется активно).
Установка только солнечных модулей потребует больших вложений: самые дешевые кремниевые панели обойдутся не менее 2200 руб. за штуку, а поликристаллические шестидиодные элементы первой категории – до 17000 за штуку. Подсчитать стоимость 30 модулей довольно просто (+)
Пользователи отмечают следующие недостатки:
- высокие цены на оборудование, необходимое для запуска системы в эксплуатацию;
- прямая зависимость количества произведенного тепла от географического положения и погоды;
- обязательное наличие резервного источника, например, газового котла (на практике зачастую резервной оказывается гелиосистема).
Чтобы добиться большей отдачи, приходится регулярно следить за исправностью коллекторов, очищать их от мусора и беречь от образования наледи в заморозки. Если температура часто опускается ниже отметки 0ºС, нужно позаботиться о дополнительной теплоизоляции не только элементов гелиосистемы, но и дома в целом.
https://youtube.com/watch?v=Fe6meXnb_cU
Как правильно выбрать солнечные батареи для дачи
Обязательно необходимо поинтересоваться классом долговечности генерирующих элементов, в дешевые панели часто вставляют элементы с маркировкой grade b или grade c, за несколько лет теряющие 10-40% своей мощности. Качественные элементы класса grade a теряют в первые годы не более 5% мощности, и способны поддерживать достаточную работоспособность до 30 лет.
Виды солнечных батарей
Существует довольно большое количество различных видов солнечных батарей, которые можно применить для электрификации загородного участка, но в широкой продаже на отечественном рынке присутствуют только 3 модели, показавших наилучшее сочетание необходимых качеств:
- Панели из монокристаллического кремния — наиболее дорогой вид батареи, выделяется черным цветом квадратных фотоэлементов. Из-за высокого КПД (15-20%) такие панели стоит выбирать при желании выжать максимальную мощность с минимальной площади.
- Панели из поликристаллического кремния — дешевле монокристаллических на 15-20%, на 25% больше по площади. Панель состоит из синих прямоугольных фотоэлементов и имеет КПД 12-16%. Оптимальный вид батареи для установки на большой плоскости.
- Панели из аморфного кремния — дешевле поликристаллических на 10-20%, представляют собой гибкую пленку с нанесенными на нее темно-синими фотоэлементами. Хотя имеют низкий КПД (6-8%), хорошее поглощение рассеянного света и частичное поглощение инфракрасного спектра делает их применение оправданным в местности с частой облачностью. Пленочная конструкция облегчает крепление батарей на крышах нестандартной конструкции. Главным недостатком является в 2-3 раза более низкий срок службы.
Отдельно необходимо упомянуть подвид батарей из аморфного кремния — микроморфные панели, представляющие собой чуть более дорогой гибрид аморфных с микровкраплениями кристаллического кремния. Вобрав в себя все достоинства от полиморфного кремния, он получил КПД 8-12% и увеличенный срок службы.
Мощность солнечных панелей
Подбор мощности солнечных батарей необходимо вести, учитывая предполагаемые затраты энергии, и генерацию в самый бессолнечный период года. Приблизительную месячную мощность солнечного излучения в кВт*ч/кв.м для каждого региона с учетом колебаний длины светового дня и погодных условий можно посмотреть в справочных таблицах по инсоляции. Для вычисления минимально необходимой мощности панелей можно воспользоваться одним из двух методов:
- умножаем табличное значение инсоляции для худшего месяца на КПД панели — получаем значение максимальной месячной генерации от 1 кв.м генерирующей плоскости, делим предполагаемые затраты электроэнергии на полученное значение — получаем необходимую суммарную площадь панелей;
- делим предполагаемые месячные затраты электроэнергии на табличное значение инсоляции — получаем необходимую минимальную мощность панелей в кВт.
К полученным значениям нужно добавить 20% на потери в дополнительном оборудовании. Для большей долговечности системы можно добавить еще 20-30 %. В случае использования монокристаллических панелей класса А такая надбавка может обеспечить системе до 50 лет безупречной службы.
При желании сэкономить можно ограничить траты электроэнергии в зимние месяцы. Находясь на солнечном электроснабжении только с марта по октябрь, необходимость в генерирующих мощностях можно сократить в 2-3 раза.
Достоинства и недостатки
Запитка системы отопления от солнечной батареи дает несколько выгод:
- Бесплатное тепло.
- Экологичность. Отсутствуют вредные выбросы в окружающую среду, а также уменьшается скорость расходования невозобновляемых энергетических ресурсов.
- Простота эксплуатации. Нет нужды связываться с доставкой и хранением какого-либо вида топлива, а также чисткой котла и дымохода. Не понадобится сооружать огромный теплообменник, как в случае с геотермальным отоплением. Правда, батареи необходимо очищать от пыли и грязи, но делать это приходится не так уж часто.
Однако, для рассматриваемой здесь технологии характерны и весьма существенные недостатки:
- Высокая стоимость оборудования для солнечных батарей для дома: в особенной степени это касается фотоэлементов. Стоимость 120-ваттного модуля отечественного производства варьируется в пределах от 10 до 16 тыс. руб. Солнечные коллекторы благодаря простоте изготовления получаются более доступными, но и они не каждому окажутся по карману: установка, генерирующая в солнечную погоду 1,5 кВт тепловой энергии, обойдется примерно в 20 тыс. руб.
- Хотя щедрое Солнце светит без перерывов и выходных, постоянно меняющиеся погодные условия делают этот источник энергии весьма нестабильным.
- Подверженность влиянию внешних факторов: выставленная на открытом воздухе солнечная батарея в качестве защиты может иметь лишь тонкий слой стекла. В ураган или при выпадении крупного града оно, конечно же, окажется бесполезным. При этом урон из-за высокой стоимости элементов будет весьма значительным.
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:
- Тип А. Если подобрать солнечную батарею с такими элементами, то она будет долгое время давать 95 % номинала мощности.
- Тип В. После тестов старения панель для дома сможет выдавать весь срок эксплуатации не менее 69-71 % от номинальной мощности.
- 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.
Достоинства и недостатки солнечных батарей
Солнечные батареи для освещения и отопления дома имеют такие преимущества:
- Можно жить в тепле столько, сколько необходимо.
- Возможность самостоятельного регулирования температуры в помещении.
- Вы не будете зависеть от коммунальной службы, потому что оплачивать счета за централизованное отопление не придется.
- Возможность иметь свой собственный запас солнечной энергии, который можно расходовать на освещение и другие бытовые нужды.
- У солнечных батарей имеется большой срок эксплуатации, поэтому у вас не будет возникать проблем с обслуживанием и ремонтом батарей.
- Солнечные пластины могут работать при разных климатических условиях, им не страшны ветер, дождь и снег.
Из недостатков солнечных батарей для отопления дома отмечены такие:
- в зимнее время могут эффективно работать только в первой половине дня, пока светит солнце;
- конструкции батарей сложно изготавливать;
- имеют очень высокую стоимость;
- коэффициент полезного действия — невысокий.
Преимущество и недостатки панелей
К преимуществам можно отнести следующие:
- Экологичность: один из самых весомых факторов. Благодаря обновлению систем электричества и тепла, мир немного станет чище. Солнечная батарея отлично справляется с улучшением экологии, так как топливо вырабатывает солнце.
- Простота в использовании: силы необходимо тратить только на установку и покупку, солнечная батарея проста в обслуживании.
- Окупаемость: более 20 лет. При правильном использовании, материал проживёт достаточно долго. За это время установка окупается.
Среди недостатков выделяются:
- Цена на оборудование, установку и обслуживание: альтернативные источники энергии не самое дешёвое приспособление для выработки электричества. Самые дешёвые инверторы берут за 170 $, а самые дорогие 9000 $.
- Зависимость от погодных условий: погодные условия затрудняют методичную выработку, поэтому летом поступает намного больше энергии, нежели зимой. Нужно быть готовым, что энергия будет нестабильной.
- Огромная конкуренция среди других методов выработки энергии.
Виды солнечных панелей
Солнечные батареи функционируют долго, могут вырабатывать постоянный ток, даже если погода пасмурная. Вместе с тем появляется возможность предупредить возникновение скачков напряжения. Как результат, техника на объекте, подключенная к такому источнику электроэнергии, служит дольше, т. к. созданы более щадящие условия эксплуатации (исключается риск повышения, падения напряжения, отключение питания).
Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, объединенных между собой. Чтобы изменить характеристики солнечной батареи, добавляют такие конструкции. Но эффективность работы подобных устройств зависит не только от количества модулей, а еще и от того, насколько правильно была выполнена установка (учитывают углы наклона панелей, интенсивность солнечного освещения на участке). Модули представлены видами:
Разновидности
В самом широком понимании термин «солнечная батарея» означает некоторое устройство, которое позволяет преобразовывать излучаемую Солнцем энергию в удобную форму с целью последующего использования в различных сферах человеческой жизнедеятельности. Для обогрева домов используются два типа солнечных батарей.
Фотоэлектрические элементы
Батареи этого класса часто называют преобразователями, поскольку с их помощью энергия солнечного излучения преобразуется в электрическую. Такое превращение стало возможным благодаря свойствам полупроводников. Ячейка фотоэлемента состоит из двух материалов, один из которых обладает дырочной проводимостью, а другой – электронной.
Фотоэлектрические элементы
Поток фотонов, из которых состоит солнечный свет, заставляет электроны покинуть свои орбиты и мигрировать через Pn-переход, что и является, собственно, электротоком.
По виду используемых материалов различают три вида фотоэлектрических батарей: кремниевые, пленочные и концентраторные.
Кремниевые
К этому типу относится более трех четвертей выпускаемых сегодня солнечных электробатарей. Это обусловлено распространенностью кремния в земной коре, а также тем, что большинство технологий в сфере производства полупроводниковой электроники было ориентировано на работу именно с этим материалом.
В свою очередь элементы на базе кремния делятся на две разновидности:
- монокристаллические: наиболее дорогой вариант, КПД составляет 19% – 24%;
- поликристаллические: более доступны, но имеют КПД в пределах 14% – 18%.
Пленочные
При производстве фотоэлементов данной группы используются полупроводники, имеющие более высокий, чем у моно- и поликристаллического кремния, коэффициент поглощения света.
Это позволило на порядок уменьшить толщину элементов, что положительно отразилось на их стоимости. Применяются следующие материалы:
- теллурид кадмия (КПД – 15% – 17%);
- аморфный кремний (КПД – 11% — 13%).
Концентраторные
Эти батареи имеют многослойную структуру и характеризуются самой высокой эффективностью – около 44%. Основным материалом при их производстве является арсенид галлия.
Комплектация отопительной системы
Отопительная система на базе фотоэлектрических батарей состоит из следующих компонентов:
- собственно батареи;
- аккумулятор;
- контроллер: управляет процессом зарядки аккумулятора;
- инвертор: преобразует постоянный ток от батареи или аккумулятора в переменный с напряжением 220 В;
- конвектор, водогрейный котел или любой другой тип электрообогревателя.
Сетевая фотоэлектрическая система
Солнечные коллекторы
Батареи данной разновидности состоят из нескольких выкрашенных в черный цвет трубок, через которые перекачивается циркулирующий в системе отопления теплоноситель. При этом тепловая энергия солнечного излучения без всякого преобразования усваивается рабочей средой. В большинстве случаев в ее качестве используется смесь на основе пропиленгликоля (имеет свойства антифриза), но существуют и коллекторы, ориентированные на работу с воздухом. Последний после подогрева подается прямо в отапливаемое помещение.
Солнечные коллекторы
В самом простом исполнении солнечный коллектор называется плоским. Он выполняется в виде бокса из стекла с темным покрытием, которое находится в контакте с проходящим по трубкам теплоносителем. Более сложное устройство имеют вакуумные коллекторы. В таких батареях трубки с теплоносителем помещены в герметичный стеклянный корпус, из которого откачивается воздух. Таким образом, содержащие рабочую среду трубки окружаются вакуумом, который исключает потери тепла от контакта с воздухом.
Очевидно, что изготовление солнечных коллекторов основывается на более простых технологиях, чем производство фотоэлементов. Соответственно, и стоимость они имеют более низкую. При этом КПД таких установок достигает 80% — 95%.
Комплектация гелиосистемы
Основными элементами гелиосистемы (системы солнечных батарей для дома) являются:
- солнечный коллектор;
- циркуляционный насос (в системах с естественной циркуляцией теплоносителя он может отсутствовать, но они являются малоэффективными);
- емкость с водой, играющая роль теплового аккумулятора;
- контур водяного отопления, состоящий из труб и радиаторов.
Схема реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии
