Солнечные батареи для дачных домиков

Выбор комплекта солнечных батарей для дачи

Как правило, на даче находятся потребители электричества небольшой мощности. К тому же число электрических приборов здесь небольшое и используются они периодически. Если к участку и дачному домику не подведено электричество, то нужно решить проблему энергоснабжения этих приборов. В некоторых случаях выходом из ситуации может стать покупка и установка комплекта солнечных батарей для дачи. Если правильно спроектировать, купить и смонтировать такой комплект, то будет решена проблема питания осветительных приборов, холодильника, электрических инструментов. Солнечные батареи работают бесшумно, не выделяют вредных веществ и электроэнергия, генерируемая ими бесплатна. Срок эксплуатации таких панелей составляет до 30 лет. Но для успешного использования комплекта нужно предварительно прикинуть целесообразность приобретения и учесть ряд параметров при покупке. Стоит также отметить низкий КПД солнечных батарей. Этот материал рассказывает о подобных моментах.

Целесообразность использования солнечных батарей на даче

Как это не прискорбно звучит, ради сохранения окружающей среды на солнечные батареи никто переходить не станет. В первую очередь это делается ради экономии. И комплект солнечных батарей действительно позволяет сэкономить на счетах за электроэнергию. Но окупаемость в этом случае будет не быстрая, и она зависит от ряда факторов. Кроме того, просто купить солнечные панели недостаточно. Ещё как минимум потребуются инвертор для преобразования тока, контроллер заряда, а также аккумуляторы, блок управления, провода, крепёж для панелей. В общем, сумма набегает приличная.

Сразу стоит отметить, что солнечные панели вне комплекта без аккумуляторов и инвертора бесполезны. Требуется определённый запас мощности для обеспечения питания холодильника, освещения, бытовой техники. По величине около 1,3 кВт. Напрямую включать приборы с высоким энергопотреблением от солнечных панелей нельзя. Для нормальной работы им не хватит напряжения в сети. Поэтому нужна обязательная аккумуляция энергии.

Организация питания от солнечных батарей на даче

Из чего состоит комплект солнечных панелей для дачи?

Итак, что входит в стандартный комплект солнечных батарей для дачи?

• Солнечные панели. Количество может быть разным в зависимости от задач. Соединение делают как последовательное, так и параллельное. Это зависит от того, какое напряжение требуется на инверторе;
• Контроллер заряда. Он последовательно включается в цепь между аккумуляторами и солнечными панели. Его роль заключается в обеспечении стабильного напряжения на инверторе;
• Инвертор. Служит для преобразования тока. Его подключают параллельно к аккумуляторам;
• Аккумуляторы;
• Провода, разъёмы и другие вспомогательные детали.

• тип фотоэлементов и их количество;
• интенсивность и угол падения солнечных лучей;
• температура модулей при эксплуатации.

Когда рассчитывают и покупают комплект солнечных батарей, обычно опираются на средний показатель потребления электричества в сутки. А также в расчёт берётся снижение мощности, вырабатываемой панелями, в течение нескольких дней. Это уже зависит от климата в конкретном регионе. Для выработки 1 киловатта, как правило, требуется комплект, производительность которого не меньше 200 ватт. Если планируется обеспечить полностью автономное электроснабжение дома, то производительность должна быть не менее 600 ватт. Напряжение, подаваемое на вход инвертора, может быть 12 или 24 вольта. А на его выходе уже 220 вольт.

В уходе фотоэлектрические панели неприхотливы. Периодически их следует очищать от пыли. Что касается снега, то тут можно встретить разные мнения. Некоторые говорят, что снег с поверхности панелей сползает сам и не мешает поглощению энергии солнца. Другие специалисты советуют устанавливать крепления для панелей, которые позволяют при необходимости ставить их в вертикальное положение. Вообще, крайне желательно иметь возможность смены угла наклона солнечных панелей.

Характеристики, особенности и выбор комплекта для дачи

Какие есть разновидности солнечных панелей?

На рынке можно найти много разновидностей фотоэлементов, применяемых в системах электрификации на даче. Для этих задач подходят следующие разновидности панелей:

• Монокристаллические. Имеют самую высокую стоимость. Их КПД составляет 15─20 процентов. С помощью таких панелей можно максимально эффективно использовать площадь, получая максимум мощности;
• Поликристаллические. Они дешевле монокристаллических примерно на 15─20% Их площадь на четверть больше первых. Соответственно места для их установки потребуется больше при равной мощности. Сами модули – это прямоугольные фотоэлементы, соединённые последовательно. КПД этого вида панелей 12─15%;
• Аморфный кремний. Такие панели дешевле предыдущего вида на 15 процентов. В этом случае фотоэлементы закрепляются на гибкую основу. КПД получается низкий (около 7 процентов). Такие панели неплохо поглощают рассеянный свет и частично инфракрасное излучение. Специалисты рекомендуют устанавливать их в регионах с высокой облачностью. Благодаря гибкой основе упрощается их монтаж. Но они служат значительно меньше монокристаллических и поликристаллических панелей.

Выбор мощности

При выборе мощности комплекта солнечных панелей для дачи следует учесть количество потребителей энергии, а также периодичность и продолжительность их использования. Есть специальные справочные таблицы по инсоляции, где можно узнать мощность излучения солнца по месяцам для различных регионов. Данные там приводятся в кВтч на квадратный метр и зависят они от погоды, продолжительности светового дня.

• Значение инсоляции для вашего региона (худший месяц в году) умножается на КПД солнечного модуля. В результате вы получите максимальную месячную генерацию с одного квадратного метра панелей. Далее нужно разделить планируемые затраты электрической энергии на это значение. У вас получиться общая площадь панелей, которая требуется для удовлетворения ваших нужд;
• Второй метод вычисления предполагает деление предполагаемых затрат электричества на величину инсоляции из таблиц (худший месяц). Получится минимальную мощность, выраженная в киловаттах. К полученному значению добавляется 20 процентов, чтобы учесть потери на оборудовании. Чтобы быть полностью уверенным в обеспечении электроэнергией, прибавьте ещё 25 процентов.

Установка солнечных панелей

Есть 2 варианта сборки панелей. Первый вариант подразумевает самостоятельную сборку фотоэлектрических элементов. Они приклеиваются на ровную поверхность и соединяются последовательно. Далее они помещаются в алюминиевую рамку и делается защита из стекла или другого прозрачного материала. Конструкция должна быть полностью герметичной, поскольку работать модуль будет на улице. В результате модуль обходится вам дешевле, но защита от перегрева или повреждения у кустарных модулей хуже, чем у фабричных. Второй вариант – это покупка готовых собранных модулей.

Чтобы получить максимальный эффект, панели из комплекта солнечных батарей устанавливаются на крыши с южной стороны. Учтите, что для поглощения более-менее приличного количества солнечной энергии, следует устанавливать от 2 модулей. Монтировать их следует с разницей в 5 градусов. Рекомендуемый угол равен вашей географической широте. При этом в весеннее время он уменьшается на 15, а осенью увеличивается на 15 градусов. Для этого желательно иметь возможность регулировки угла наклона панелей.

Цена комплекта для дачи

Что касается цен на комплекты и отдельные панели, то они сильно разняться. Многое зависит от производителя, качества исполнения, мощность, разновидности панели и её КПД.

В среднем монокристаллические кремниевые модули мощностью 40─60 ватт и напряжением 12 вольт имеют цену около 5─7 тысяч рублей. Речь идёт о российских или китайских производителях. Поликристаллический модуль с напряжением 24 вольта и мощностью 260 ватт обойдётся в 17─18 тысяч рублей.

Полностью комплект для дачи 800 ватт, включающий две панели и 2 аккумулятора, стоит в среднем около 70 тысяч рублей. А если вы собираетесь купить автономную солнечную электростанцию, то образцы мощностью 1800 ватт стоят от 160 тысяч рублей.

Отзывы пользователей

В интернете есть довольно много отзывов владельцев таких комплектов для дачи. Часто их покупают те владельцы дачных участков, где не подведено электричество. Хотя их используют не только на дачах, но и в частных домах, где живут постоянно. Есть также положительные отзывы от тех людей, кто устанавливает комплекты солнечных батарей на дачах, подключённых к электросети. Такие владельцы комплектов говорят о том, что они позволяют им существенно экономить на оплате счетов за электричество.

Судя по отзывам, люди покупают на дачу комплекты с двумя или четырьмя модулями мощностью по 200 ватт. Есть те, кто самостоятельно собирает модули, да и в целом всю систему из отдельных комплектующих. Для этого, конечно, потребуются навыки обращения с паяльником и другими инструментами. Время на это также уйдёт немало. Зато так можно существенно сэкономить. Одни только солнечные модули обойдутся в 2─3 раза дешевле, чем готовые. Если вы не стеснены в средствах, то лучше брать готовый комплект. Тогда не возникнет проблем с монтажом.

Источник

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