Солнечные батареи для дома

Виды солнечных батарей и их особенности

Разновидностей батарей не так уж и много:

1. Солнечные батареи на фотоэлементах.
2. Тонкопленочные батареи на кремниевой пленке с фотоколлекторами.
3. Монокристаллические и поликристаллические батареи.

При использовании первого варианта можно выполнить снабжение элементов током от нагревательного прибора или электрического котла. Второй вариант солнечных элементов предусматривает нагрев воды при помощи солнечной энергии, которая потом поступает по трубам. Каждая из систем отопления от солнечной энергии отличается друг от друга и имеет недостатки и преимущества.

Солнечные батареи на фотоэлементах

Солнечные батареи для отопления дома бывают двух типов: большие и малые. Малые фотоэлектрические системы позволяют обеспечить энергией помещение для освещения и максимум работы телевизора. Такие батареи дают напряжение от двенадцати до двадцати четырех вольт.

Большие фотоэлементы обеспечат электроэнергией и отоплением небольшой дом.

В комплект такой батареи входят:

• солнечный вакуумный коллектор;
• контроллер (прибор, позволяющий отслеживать работу системы);
• насос (подает тепло от коллектора к накопительному баку);
• емкость для горячей воды (объем от пятисот до тысячи литров);
• тепловой насос.

Если вы оборудуете дом солнечными батареями высокой мощности, это позволит вам не только получать тепло и электроэнергию, но и пользоваться горячей водой, а также оборудовать систему «теплый пол».

Перед тем как определиться с количеством нагревательных коллекторов, необходимо произвести расчет солнечных батарей для дома. Следует учитывать количество проживающих человек в доме, площадь дома и расход потребляемой энергии. Так, семья из трех человек может расходовать энергию на бытовые приборы от двухсот до пятисот киловатт в месяц. К этой цифре необходимо добавить расход электроэнергии на подогрев воды. Но лучше всего рассчитать количество необходимой энергии, исходя из учета одного квадратного метра площади батареи на человека.

Мощные коллекторы, работающие от солнечной энергии, способны обеспечить семью как отоплением, так и горячей водой. Но следует учитывать, что в зимнее время солнечные батареи могут не справляться с поставленными задачами. Поэтому желательно не отказываться полностью от других видов отопления.

Тонкопленочные солнечные батареи

Такие коллекторы внешне похожи на солнечные батареи, но их отличие в том, что они имеют тонкопленочные пластины, способные улавливать как прямые солнечные лучи, так и рассеянный свет.

Вакуумная модель коллектора позволяет иметь горячую воду на протяжении всей зимы, даже когда на улице облачно. Это происходит за счет вакуума, который сохраняет тепло.

При покупке вакуумного коллектора необходимо определиться с методом нагрева воды. Существуют две модели солнечных батарей для отопления дома зимой, обеспечивающие прямой или косвенный нагрев. В первом случае можно говорить о сезонном использовании энергии, потому что накопительный бак расположен внутри корпуса коллектора и использовать его в морозы нельзя. Во втором случае — при косвенном нагреве  можно обустроить систему отопления на коллекторных батареях всесезонного типа. Система будет работать всегда, потому что бак располагается внутри дома, а энергия от солнечной батареи передается через незамерзающий носитель.

Монокристаллические и поликристаллические батареи

Первые часто называют кремниевыми. Такие батареи считаются эффективными. Благодаря тому, что элементы небольшого размера, они будут занимать меньшее пространство на крыше. Имеют высокую стоимость, но если выбирать по соотношению цена и качество, то стоит купить солнечные монокристаллические батареи для дома.

Поликристаллические батареи изготовлены из кремния в виде ячеек. Считаются эффективными батареями, пользуются популярностью. Благодаря улучшенной технологии производства этот вид батарей максимально приблизился по качеству к монокристаллическим панелям, и имеет такие же параметры и показатели продуктивности.

Эффективность солнечных батарей

В зависимости от действия различных факторов КПД солнечной электростанции способен изменяется как в сторону увеличения, так и уменьшения. На эффективность работы гелиопанелей оказывают влияние:

• температурный режим работы;
• уровень освещенности;
• угол, под которым панель освещается солнечными лучами;
• сопротивление потребителей (нагрузки);
• затемнение участков панели;
• загрязнение поверхности батарей.

КПД гелиопанелей падает при повышении температуры. При облачности снижается производительность ФЭП с линзами, фокусирующими солнечное излучение.

Идеальным считается угол падения лучей на панель 90 градусов. Если он отклонится от прямого, например, в пределах 30 градусов, то КПД солнечной батареи упадет примерно на 5 %. Дальнейшее изменение угла приводит к значительному снижению производительности за счет увеличения количества отраженного света.

ФЭП должно быть равномерно освещено. Затемненные участки не только не генерируют электричество, но и становятся источниками дополнительной нагрузки. Перед батареями не должно быть объектов, закрывающих их частично или полностью от солнечных лучей. Поверхность панелей необходимо регулярно очищать от грязи и пыли.

Что представляет собой солнечная батарея для дома

Батарея, которая работает от энергии солнца, представляет собой устройство, которое подзаряжается от световой энергии. Солнечные батареи – это давнее изобретение. Помните, как в России в конце девяностых годов появились в продаже калькуляторы, работающие от солнечных батарей? И это не единственный пример использования энергии природы.

А если немного окунуться в мир науки, то оказывается, что иностранные коллеги-ученые давно начали использовать энергию солнца для блага человечества.

Один из таких удачных экспериментов -использование системы солнечной батареи на крыше дома мы и рассмотрим.

Принцип работы солнечной батареи

На самом деле, правильное название — фотоэлемент (то есть, фотобатарея). Но поскольку источником света является солнце, прижилось наименование «солнечная батарея».

Элемент представляет собой «бутерброд» и пластинок кремния, разделенных стандартным (для радиодеталей) переходом. Секрет в том, что кремниевые части имеют различный тип:

Такие комплекты применяются практически во всех радиодеталях, изготовленных из кремния.

Это интересно: Многие из стандартных радиокомпонентов также могут вырабатывать электроэнергию при воздействии яркого света. Просто КПД настолько мизерный, что использовать их в качестве источника тока бессмысленно.

К слою кремния N-типа добавляется фосфор. В состоянии покоя такая смесь дает избыток электронов с естественным отрицательным зарядом.

P-тип «обогащен» бором, что создает дефицит отрицательных зарядов (так называемый эффект электроновых дыр).

Соответственно, к N-слою подключается отрицательный электрод (для снятия электротока), а к P-слою — положительный.

Из законов физики мы знаем, что в P/N переходе присутствует электрической поле. Под воздействием на отрицательную панель солнечных фотонов, в переходе происходит интенсивное разделение отрицательных и положительных частиц. «Минусы» накапливаются в верхнем слое, а «плюсы» в нижнем. В результате, солнечный бутерброд превращается в обычную батарейку с накопленным зарядом. Если к электродам подключить потребителя энергии — возникает электроток.

Естественно, заряд в таком источнике моментально исчезает, но его тут же восстанавливает солнечный свет. Таким образом, пока фотобатарея интенсивно бомбардируется фотонами, мы имеем достаточно производительную мини электростанцию.

Современные батареи могут работать даже при отсутствии прямых солнечных лучей (например, при сплошной облачности). Естественно, интенсивность выработки электроэнергии при этом снижается. Но при отсутствии света (даже луна не способна «пробудить» батарею), процесс останавливается. Поэтому рассматривать фотопанели отдельно, как источник электроэнергии нельзя. Схема подключения солнечных батарей обязательно включает в себя буферное устройство: аккумулятор энергии.

Кроме того, вырабатываемый ток нестабилен, поэтому для организации энергоснабжения объекта требуется управляющий контроллер. Разумеется, если вы используете мобильную фотобатарею для подзарядки смартфона в многодневном походе, такие технологии не требуются. А для строительства индивидуальной электростанции требуется комплект периферийных устройств.

Расчет мощности гелиосистемы

Для того чтобы электроснабжение от солнечных батарей было бесперебойным и стабильным, необходимо провести расчет мощности гелиосистемы. Можно сделать это самостоятельно, но если возникают сомнения и сложности, лучше обратиться к специалисту.

Как выбрать солнечную батарею для дома, чтобы она работала эффективно? Сразу стоит отметить, что во избежание потери мощности и стабильности работы гелиоустановки лучше сразу обзавестись таким устройством, как солнечный трекер. Для оптимальной работы панели должны быть постоянно наклонены под углом 90 градусов (по отношению к Солнцу). Тогда два модуля средних размеров смогут вырабатывать мощность до 100 Вт. При невозможности установки трекера рекомендуется обзавестись механической системой вращения на шарнирах. Ее нужно будет поворачивать 3-4 раза в день.

Расчет показателя мощности системы проводят исходя из того, сколько электричества в киловаттах потребляют в месяц. Допустим, в месяц мы тратим 120 кВт электроэнергии. В месяце 30 дней. 120 нужно разделить на 30. У нас получится 4 киловатта в день. Однако потребление электроэнергии за сутки может быть разным. Например, в какой-то день мы были дома, а какой-то — нет. Также следует учитывать особенности летнего и зимнего периода.

Это означает, что для точного расчета нам понадобится средний показатель в час. Для этого нужно полученные 4 киловатта разделить на 24 (количество часов в сутках). Получаем 166 Вт. Далее проводим расчет исходя из длительности светового дня. Обычно, он длится от 4 до 8 часов, в зависимости от широты и времени года. Необходимо 4 киловатта, которые мы потребляем в течение суток, разделить на 4-5 часов ( усредненный показатель длины светового дня). Итоговая сумма — 800 ватт. Это и есть необходимая нам мощность гелиосистемы. Она покроет все: и освещение, и работу бытовых приборов, и обогрев.

Как уже было отмечено, очень желательно установить солнечный трекер — для того, чтобы батареи накапливали в течение дня необходимые 4 кВт мощности в день. Есть и другой выход из положения: если нет возможности установить ни трекер, ни механическую системы вращения панелей, следует увеличить мощность гелиоустановки в 2 раза. Для этого придется монтировать еще одну панель дополнительно.

Советы по выбору

В вопросе, какие солнечные батареи лучше брать для дома, важно сначала определиться, в каком режиме они будут работать. Использование солнечной энергии в быту может обеспечивать:

• Аварийное электроснабжение. Для выбора мощности панели необходимо рассчитать, сколько потребляют приборы, которые должны работать при отключении энергии. Чаще это 4-5 кВт/ч, которые обеспечивают резервное отопление и освещение.
• Базовое электроснабжение. В этом случае батареи замещают электрическую энергию почти полностью. Рассчитать потребуется уже суточное потребление электроэнергии.
• Комфортный режим. На работу батарей приходятся только некоторые приборы. Чаще это духовые шкафы, телевизор, чайник и вытяжка.

Кроме ожидаемой нагрузки, имеет значение время автономной работы батареи. Оно напрямую зависит от емкости аккумулятора. Чем она выше, тем больше панель сможет накопить энергии, которая будет расходоваться в пасмурные дни

Решая вопрос, как правильно выбрать солнечную батарею для частного дома, необходимо обратить внимание и на ее разновидности

Монокристаллические

Если цена не важна, стоит выбирать монокристаллические панели. Их КПД за 25 лет снижается не более чем на 20%. Они состоят из одного кремниевого кристалла и за счет его одностороннего направления эффективнее. Такие панели выбирают в регионах с более высокой активностью солнца.

Поликристаллические

При выборе недорогих батарей для дачи или дома оптимальный вариант – поликристаллические кремниевые. Они стоят дешевле, чем монокристаллические, но вполне могут обеспечить дом достаточным количеством электричества. Здесь мелкие кристаллы объединены в фотоэлементы. По сравнению с монокристальными они менее эффективны, но лучше работают в условиях невысокой активности солнца.

Аморфные

В пасмурную погоду максимально эффективны аморфные батареи. Они работают в любых условиях: при рассвете, закате, запыленном воздухе и в дождь. Рассеянный свет обеспечивает им на 10% больше эффективности, чем у поликристалла. Благодаря гибкости, панели удобно монтировать на криволинейные поверхности, поэтому они не требовательны к углу наклона. Их располагают на крыше дома, покатых и неровных частях.

Многие интересуются, какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая. Первая эффективнее, но требует много света. Если площадь ограничена и из нее нужно выжать максимум, лучше взять монокристаллические элементы. Когда места много, обходятся поликристаллическими. Для удобства эффективность и отличия разных панелей представлены в таблице.

Тип панелей	КПД, %	Стоимость, долларов
Монокристаллические	17-22	170-200
Поликристаллические	12-18	150
Аморфные	5-6	250

Популярные производители

Чтобы система работала долго, а показатели из технической документации не отличались от реальных, стоит выбирать изделия проверенных изготовителей. Не стоит экономить на качестве, при покупке солнечных батарей это недопустимо. Лучшие варианты на сегодня такие:

1. LG Energy. Занимается разработкой панелей около 30 лет и производит их в промышленных масштабах 11 лет. Завод расположен в Южной Корее, батареи имеют гарантию в 25 лет и относятся к среднему и высокому ценовым сегментам. Продукция премиум-класса популярна в странах Северной Америки и Европы.
2. SunPower. Американская компания, выпускающая солнечные батареи с длительным сроком службы. За 25 лет емкость панелей уменьшается всего на 8%. Изделия дорогие, но считаются одними из самых долговечных на рынке.
3. REC Group. Норвежская фирма с производством в Сингапуре производит надежные панели, дает гарантию на 20 лет, причем емкость падает медленно, поэтому срок службы намного больше гарантийного. Есть варианты из средней и дорогой категорий.
4. Panasonic. Еще один известный бренд. Солнечные батареи этого производителя имеют гарантию 25 лет, качество высокое и срок службы длительный. Изделия хорошо подходят для использования в средних широтах и имеют эффективность 18-20%.
5. Jinko Solar. Китайская компания, которая продает продукцию во всем мире и считается одной из лучших в недорогом ценовом сегменте. Продукция имеет гарантию 25-30 лет, изделия качественные, несмотря на малую цену. Есть варианты как бюджетного, так и среднего класса.
6. Trina Solar. Еще один китайский бренд, который предлагает дешевые панели с неплохими рабочими показателями, но гарантия тут намного меньше – 10 лет, за этот период емкость падает примерно на 10%. Многие специалисты считают этот вариант оптимальным по соотношению цены и качества.
7. Longi Solar. Компания из Китая, которая недавно вышла на мировой рынок, но внутри страны продает недорогие солнечные батареи уже давно. При производстве используются монокристаллы, что обеспечивает хорошую работу даже при низких температурах и плохой освещенности. Эффективность составляет от 18 до 20%.

SunPower – одни из самых долговечных батарей.

Как правильно выбрать солнечную батарею для дома

При выборе оборудования для солнечной электростанции следует обращать внимание на такие моменты:

стоимость панели во многом зависит от ее мощности;
часто от размера батареи зависит ее мощность – более мощное оборудование будет занимать большую площадь, нежели прибор с небольшой мощностью;
важно обращать внимание на такие характеристики, как эффективность модуля, температурный коэффициент, а также срок гарантии;
если панели планируется размещать в регионе, где нет много солнечного света, рекомендуется выбирать оборудование, которое эффективно использует рассеянный свет и выдерживает негативное влияние внешних факторов.

Стоимость солнечных панелей напрямую связана с их классом и мощностью. Притом, высококлассные портативные модели также присутствуют в рейтинге лучших солнечных батарей. Выбор оборудования зависит от необходимой мощности и сферы применения.

Видео — Солнечные батареи для дома

Чтобы вам было легче определиться с выбором, мы поместили все модели солнечных батарей в одну сравнительную таблицу:

Название модели	Вес (кг)	Мощность (Вт)	Напряжение (В)	КПД (%)
Delta SM 30-12 P	2,9	30	12	15,6
Delta BST 50-12 P	5,2	12	60	16,2
Delta SM 200-24 M	15	200	24	18,3
Feron PS 0303	5	17	150	17
Delta BST 50-12 M	5,2	12	60	17
E-Power 25Вт	0,6	25	18	20,5
SilaSolar 30Вт	2,8	30	18	17,1
E-Power 50Вт	0,7	50	17,6	21,5
TopRaySolar 65П	5,3	65	12	19
ТСМ-95 А	7,9	95	18	18,7
ФСМ-160П	12,2	160	18,8	17,5
Seraphim SRP-270-6PB	19	270	31	19,6
JA Solar JAM72D10/MB 405W Mono Half-Cell PERC Bifacial	30	405	42	19,8

Голосование за лучшую солнечную батарею для дома

Какую бы вы выбрали солнечную панель или посоветовали?

Delta SM 30-12 P

Сохраните результаты голосования, чтобы не забыть!

Чтобы увидеть результаты, вам необходимо проголосовать

Вред экологии

Несмотря на экологическую безвредность применения солнечных батарей, их производство и утилизация может навредить окружающей среде и здоровью людей. Солнечные панели содержат металлы, такие как свинец, медь, галлий и кадмий, синтетические материалы. Их основа изготавливается из алюминия. Все это требует грамотной утилизации. Также, размещенные на больших площадях, они могут влиять на климат, нарушая естественный температурный режим.

Само производство фотоэлементов и панелей является химически грязным. Стоки и отработанные газы пагубно влияют на экологию. Земля, вода и воздух могут содержать вредные вещества, что является угрозой для всего живого вокруг этих предприятий.

Так стоит ли причислять солнечные панели к предметам причиняющим вред экологии?

Количество солнечных электростанций растет. Если технологии не будут развиваться в сторону наименьшего причинения вреда планете и людям, человечество ждет еще одна рукотворная экологическая проблема.

Подведение итогов

Мы рассмотрели отзывы, стоимость комплектов солнечных батарей для дома. Выводы такие:

1. Фотоэлектрические преобразователи незаменимы в условиях отсутствия проводного электричества или в местах, куда оно поставляется с перебоями.
2. Солнечные домашние электростанции сделают частный дом автономным и независимым.
3. Кроме прочего, с помощью экологически чистого источника энергии вы внесете свой вклад в сохранение природы.

Используя солнечные источники энергии, нужно заменить лампы на светодиодные и использовать современную энергосберегающую технику

Для удобства ухода за панелями предпочтительно размещать их на стене или на специальных подставках на участке.