Солнечные батареи для дачного домика

Солнечные панели для частного дома: поставь светло себе на службу

Использовать в частных домах и даже дачных домиках альтернативные источники энергии сегодня стало модной тенденцией. Впрочем, это достаточно практично и, как правило, выгодно. Первенство среди таких устройств получили солнечные панели для частного ома (солнечные батареи, солнечные электростанции). Связано это с ежегодным ростом (весьма солидным) производства, снижением цен, многочисленными наработками, упрощающими подбор оборудования и построение систем.

Что это?

Основу любой системы составляют солнечные панели. Они выполняют роль основного источника энергии и, зачастую, становятся наиболее дорогой составляющей.

От их взвешенного выбора зависит:

• производительность домашней электростанции;
• объемы и стоимость работ по монтажу и обслуживанию;
• цена покупки;
• характеристики остальных звеньев.

Критерии выбора

Единственным критерием при проектировании домашней электростанции и выборе оборудования для нее должна стать целесообразность.

Однако понятие это широкое, для его понимания потребуется учет многих факторов:

• Средней и максимальной потребляемой мощности.
• Производительности солнечных модулей.
• Наличия стационарной электросети и режима совместной с ней работы.

• Географического положения местности и климатических условий.
• Финансовых возможностей владельца дома.

Структура домашней солнечной электростанции

Определяется двумя основными положениями:

1. Целью создания и использования.
2. Работой совместно со стационарными электросетями.

Соответственно, рассматривать можно 3 варианта организации солнечного электроснабжения дома:

1. Зависимый от электросети.
2. Полуавтономный с резервированием.
3. Полностью автономный.

Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)

Такая электростанция строится по простейшей схеме. В ее состав входят:

• Солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии.
• Инвертор, преобразующий постоянное напряжение на выходе фотоэлементов в переменное напряжение для потребителей.

Гелиобатареи подключаются на вход инвертора. Его выход соединен с сетью (после счетчика). Основная особенность схемы – отсутствие промежуточных накопителей энергии (аккумуляторов) и устройства для их заряда.

При такой структуре приборы в доме потребляют электроэнергию от солнечных элементов через инвертор. Недостаток мощности восполняется сетью, и, наоборот, ее избыток (например, когда батареи работают в номинальном режиме, а потребители выключены), сбрасывается в сеть.

Достоинства такой схемы:

• Минимальная стоимость по сравнению с другими вариантами.

• Простота настройки и регулировки.

Есть у нее и серьезный недостаток – при отсутствии сетевого напряжения (во время отключения электроэнергии) система не работает.

Автономная схема

В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.

Такой функционал диктует схему построения:

• Источник энергии – солнечные панели.
• Накопитель (аккумулятор) – берет на себя питание потребителей, когда батареи не вырабатывают электроэнергию (например, в ночное время).
• Контроллер заряда аккумуляторов – устройств, управляющее зарядом накопителей и потребление энергии от фотопанелей.
• Инвертор, как и в предыдущем варианте, преобразующий постоянное напряжение в переменное.

Система работает следующим образом:

• При наличии освещения солнечные батареи вырабатывают энергию.
• Она поступает на вход контроллера, преобразующий ее параметры в нужные для заряда батарей. Аккумуляторы подключены к его выходу.
• К выходу контроллера и зажимам АКБ подключаются входные цепи инвертора. Он преобразует напряжение и подает питание в сеть дома (не путать с централизованной).

Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.

Однако за красивой картинкой обязательно скрываются «подводные камни»:

• Стоимость электростанции выходит весьма значительной.
• Если по каким-либо причинам наблюдается длительный перерыв в работе панелей (поверхность покрыта снегом в зимнее время, дождевые тучи на неделю закрыли Солнце и т.д.), запасенной в аккумуляторах энергии не хватит для работы потребителей.

Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.

Полуавтономная (гибридная) система

Схема такой электростанции практически полностью повторяет предыдущую за единственным исключением – для заряда накопителей используется энергия не только от солнечных панелей, но и от сети. В этом случае контроллер, кроме управления зарядными процессами, получает дополнительную функцию.

В настройках контроллера можно задать приоритет источников:

• При выборе солнечных батарей работающие электроприборы будут, по возможности, запитаны от них, а от сети будут потребляться недостающая мощность и подзаряжаться аккумуляторы.
• При выборе сети до пороговой мощности будет работать стационарный источник, а дополнительную энергию обеспечат гелиопанели.

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.

Естественно, такое расположение кристаллов вызвало потерю КПД преобразования – он находится на уроне 11-16%. Однако это же позволило увеличить эффективность работы при рассеянном свете, что в результате привело к созданию панелей, которые успешно конкурируют с монокристаллическими (при прочих равных, например, размерах) по мощности генерации. Более того, по цене они значительно выигрывают и обходятся в 0.7-0.9 доллара за 1 Вт.

Аморфные

Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

• Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
• Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
• Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Мощность и количество

Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.

Кроме мощности потребителей необходимо учесть:

• Время работы солнечных батарей. Как правило, принимается равным 6 часам, соответственно, мощность генерации нужно кратно увеличить.
• Потери на преобразование при зарядке аккумуляторов и получении переменного напряжения на инверторе. С их учетом необходим запас по мощности не менее 30%.
• Пиковые токи. Например, при средней мощности стиральной машины 500 Вт при работе нагревателя может потребляться до 2 кВт. При пуске насосов или других двигателей, пусковые токи могут превосходить номинальные значения в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но запас модулей по току в 20-30% не помешает.
• Географию и погодные условия местности – коэффициент инсоляции. Найти его для зимнего и летнего времени можно в справочниках.

После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:

Где:

• Кс – стандартный сезонный коэффициент, 0.5 для лета и 0.7 для зимы.
• Wn – мощность панели, заявленная производителем.
• Ki – коэффициент инсоляции, также берется для лета и зимы.

Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.

Источник

Солнечная батарея для дачи: комплект, особенности выбора

Время чтения: 5 минут Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

Электричество – это неотъемлемая составляющая для комфортабельной жизни. В городе все жители имеют бесперебойный доступ к электросети. Однако, выезжая за город, например, на дачу, нужно быть готовым к различным казусам, связанным с электричеством. Так, некоторые люди лишаются его на несколько дней. Эту неприятность можно решить установкой солнечных батарей, которые будут снабжать дачный дом электроэнергией круглые сутки. Однако, солнечная батарея для дачи комплект которой состоит из множества составляющих имеет свои плюсы и минусы. Давайте узнаем, что входит в комплект дачных солнечных батарей, принцип работы устройства, преимущества и недостатки решения их установки.

Солнечные батареи, установленные на дачном доме

Неотъемлемые элементы солнечных батарей

Солнечная батарея представляет собой не один прибор, как думают многие люди, а несколько деталей, которые в совокупности позволяют преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Комплект солнечной батареи

Рассмотрим, из чего состоит солнечная батарея для дачи комплект:

• Панели, они же батареи – главный элемент устройства. Их основной функцией является накопление и преобразование солнечного света. Панели изготавливают из фотоэлектрических элементов, которые способны долго удерживать ультрафиолетовые лучи в батарее, пока инвертор не преобразит солнечную энергию;

• Инвертор – также неотъемлемая деталь комплекта. Его задача – преобразовывать лучи солнца в переменный ток напряжением 220 В;

• Аккумулятор – необходим в том случае, если вас настигло внезапное отключение электроэнергии, а солнце зашло за тучи. Современные инновационные технологии позволяют использовать солнечные батареи по назначению даже в том случае, если солнца нет. Аккумулятор накопляет в себе излишки солнечных лучей, и передает их в инвертор в том случае, если панели не могут получать свет солнца;

Аккумулятор для солнечных панелей

• Провода и коннекторы – соединяют все вышеперечисленные элементы между собой. Если они перетрутся или испортятся, придется их сразу же заменять, так как их порча приведет к поломке системы энергообеспечения.

Кабель для солнечной батареи

Как правило, все эти компоненты продаются вместе. Их можно приобрести в специализированных магазинах.

Видео: общие сведения о солнечных панелях

Статья по теме:

Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта. Подробный обзор цен, производителей и состава комплекта в специальной публикации нашего портала.

Принцип работы солнечной панели

Как уже упоминалось выше, комплект солнечной батареи для дачи состоит из четырех компонентов, главным из которых является панель. Она изготавливается из фотоэлементов. В свою очередь, фотоэлемент – это видоизмененная песчинка, которая нагревается под воздействием солнечных лучей. Взаимодействуя с тонким слоем фосфора, фотоэлементы проводят солнечную энергию к инвертору.

Батарея состоит из множества фотоэлементов

Как работает инвертор?

Инвертор – это специальное устройство, которое работает под определенным напряжением (от 150 до 1000 В). Он генерирует солнечную энергию, которая уже частично переработана панелью, в электрическую. Излишки электроэнергии, не используемые жителями дома, отправляются в аккумулятор. Там они накапливаются на случай, если произойдут перебои с электросетью.

Этапы преобразования солнечной энергии в электрическую

Так выглядит полная схема подключения панелей

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Для начала рассмотрим преимущества установки данной конструкции:

• Значительная экономия денег расходов на электроэнергию. Ваша семья будет потреблять намного меньше электроэнергии от сети, за счет чего выплаты за свет значительно сократятся;
• Независимость от работы электростанции. Если в городе свет на длительных срок отключают редко, то в дачных поселках отсутствие электричества 1-2 дня – это нормальное явление. Однако с солнечными батареями у вас будет свет несмотря на работу электростанции;
• Долговечность. Все элементы конструкции изготавливаются из надежных сплавов металлов, песок раскаливается до максимальной температуры, пока не станет твердым, как сталь. Эксперты отмечают, что солнечные батареи обходятся без технического обслуживания десятки лет;
• Позволяет сохранить чистоту атмосферы. Электростанции совершают непоправимый вред окружающей среде, тогда как солнечные батареи – это экологически чистое приспособление, которое никак не влияет на окружающую среду.

Установка панелей рядом с домом

Монтаж солнечных батарей на кровле

К недостаткам стоит отнести следующие пункты:

• Бесперебойный доступ к электричеству не всегда возможен. Летом пользование солнечными батареями вполне целесообразно, тогда как в зимнее время приспособление вряд ли окажется эффективным. Однако, учитывая, что проживание в дачных домах чаще всего происходит именно в летние деньки, этот минус можно не учитывать;
• Высокая стоимость. Как правило, постепенно выплачивать десятки тысяч рублей за конструкцию нельзя – нужно выложить всю сумму сразу. Это не под силу некоторым семьям.

Теперь, когда вы знаете, какие преимущества и недостатки имеют солнечные батареи для дачи в комплекте, вы сможете взвесить все «за» и «против», и принять правильное решение.

Расчет потребляемой энергии и окупаемости

Примерный подсчет потребляемой энергии представлен на следующем фото:

Расчет потребляемой энергии и стоимости солнечной установки

В первой таблице мы видим устройства, которые потребляют электроэнергию, их количество в доме (примерное), мощность, время работы и выходную мощность, измеряемую в кВт. Вторая таблица дает представление о сумме, которую придется заплатить за покупку оборудования.

Многих интересует вопрос, насколько быстро окупаются затраты на солнечные панели и их компоненты. Специалисты отвечают, что в среднем покупка конструкции окупается за 5-7 лет. В странах, где солнце светит круглый год, этот срок сокращается до 2-3 лет. Главный фактор, влияющий на окупаемость установки – это количество солнечной энергии, падающей на панели. Чем ее меньше, тем дольше будет окупаться батарея. Однако если брать во внимание быстрый рост цен на электроэнергию и постоянный спад стоимости солнечных батарей, покупка конструкции – это отличный вариант для тех, кто хочет экономить.

Выводы

• Солнечная батарея – это эффективное устройство для преобразования ультрафиолетовых лучей в электроэнергию. Другой такой альтернативы пока что не существует;
• Конструкция состоит из 4-х элементов, каждый из которых неотъемлем и необходим для продуктивной работы системы;
• Несмотря на длительный срок окупаемости конструкции, ее установка вполне целесообразна, ведь цены на электроэнергию постоянно растут.

Видео: установка сетевого инвертора

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Источник