Солнечные панели для освещения дачного участка

Фонари на солнечных батареях для дачи: идеи, как выбрать, устройство, плюсы и минусы

Солнечные фонари для дачи появились в продаже относительно недавно и сразу стали популярными. Для них не нужна электропроводка, они не требуют подключения к электрической сети и совершенно безопасны. Солнечные фонари для дачи рассчитаны на установку в любом месте — на грунте, на стенах, на ветвях деревьев и т. д.

На первый взгляд может показаться, что солнечные фонари для дачи стоят неоправданно дорого, на самом деле эти устройства выгодны и полностью окупаются в первый же год эксплуатации. Светодиодные лампы и современные аккумуляторные батареи долговечны и не боятся низких температур, поэтому солнечные фонари для дачи могут использоваться круглый год.

Устройство солнечных фонарей

Солнечные фонари для дачи состоят из нескольких функциональных блоков:

Батарея фотоэлементов

Источником энергии является батарея фотоэлементов. Она преобразует солнечный свет в электрическую энергию и заменяет привычную электрическую сеть. Мощность батареи фотоэлементов зависит от площади и ограничена только размерами фонаря. В солнечных фонарях для дачи используются батареи пленочного типа.

Аккумуляторы

Аккумуляторы служат для накопления энергии и обеспечивают работу солнечных фонарей в темное время суток. В солнечных фонарях для дачи применяются никель-металл-гидридные (NiMH) и никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы. Преимущество NiMH аккумуляторов — устойчивость к морозам, они могут эксплуатироваться круглый год. NiCd аккумуляторы могут долго храниться разряженными, это удобно если дача зимой не посещается.

Блок управления (контроллер)

Следит за уровнем заряда аккумуляторов и регулирует ток зарядки. Если солнечный фонарь оснащен фотодатчиком, то контроллер включает его с наступлением темноты, и выключает с восходом солнца.

Лампы

В качестве источника света в солнечных фонарях используются светодиодные лампы. Они экономичны, долговечны и рассчитаны на низкое напряжение, то есть абсолютно безопасны. Светодиодные лампы имеют различную цветовую температуру (холодный белый, теплый дневной свет и т. д.), при покупке солнечных фонарей для дачи это следует учитывать.

Корпус

Корпус солнечного фонаря определяет способ установки и выполняет декоративную функцию. Это может быть небольшая игрушка, спрятанная в траве, или шарик для обозначения и подсветки тропинки. Фонарики на высоких стойках предназначены для освещения больших участков. Заостренные концы стоек позволяют надежно закрепить фонарик в грунте, крюк позволяет разместить светильник на ветках деревьев и стенах садовых построек.

Солнечные фонари для дачи: плюсы и минусы

Солнечные фонари, как любой бытовой прибор, обладают достоинствами и недостатками. Не менее важна и целесообразность покупки. Так, например, если на крыльцо дачи уже проведена проводка и установлен светильник, то выгоднее приобрести энергосберегающую или светодиодную лампу.

Достоинства солнечных фонарей:

• Отсутствие затрат на электроэнергию, а также на проведение и обслуживание электропроводки;
• Долговечность светодиодных ламп значительно превосходит срок эксплуатации энергосберегающих ламп и ламп накаливания;
• Солнечные фонари совершенно безопасны и могут эксплуатироваться при любых температурах;
• Солнечные фонари мобильны, их можно установить в любом месте дачного участка. Если необходимо перенести фонарь на другое место, достаточно просто вынуть его из грунта.

Недостатки солнечных фонарей:

• Панель фотоэлементов должна освещаться прямыми солнечными лучами, в противном случае заряд аккумуляторов будет неполным;
• В облачную погоду, а также при загрязнении панели фотоэлементов, для полной зарядки аккумуляторов требуется больше времени;
• Стоимость качественных солнечных фонарей довольно высока. Срок их окупаемости составляет 1-2 года, и равен сроку гарантии производителя.

При покупке солнечных фонарей необходимо учитывать площадь освещаемого участка, наличие фотореле и датчиков движения, экономящих энергию аккумулятора, а также репутацию производителя.

Какие бывают солнечные фонари

Фонари на солнечных батареях бывают нескольких видов. Вариант конструкции следует подбирать исходя от предназначения светильника:

Декоративные

Отличаются небольшой высотой в 15-20 см. Их задача — сделать световой акцент на клумбе или кусте. Днем такие светильники могут сливаться с растениями.

Ночные садовые

Нужны для подсветки дорожек и тропинок, а также скульптурных композиций. Высота такого фонаря может быть от 20 см до 2 метров, все зависит от задумки ландшафтного дизайнера. Иногда их используют для акцента освещения на отдельно стоящих деревьях, направляя свет на растение.

Фасадные

Их еще называют настенными. Задача фасадных светильников — освещать стены здания по периметру, заборы, беседки.

На столбах

У них крупные осветительные элементы и солнечные батареи большой площади. Их устанавливают в просторных зонах над скамейками, беседками, полянами.

Как правильно выбрать фонари для дачи

Ознакомьтесь, пожалуйста, с мощностью аккумулятора и светодиодной лампы. Если используется светодиод 3 Вт, то мощность аккумулятора должна быть как минимум 10 Вт.
Средняя стоимость качественного уличного фонаря для дачи составляет 2-2,5 тысячи рублей. Недорогие китайские «no name» обойдутся в 2-3 раза дешевле, но за счет плохого качества фотоэлемента, креплений и аккумулятора устройства не дадут должного эффекта.

Обратите внимание на плафон, точнее — на качество стекла. Гладкие поверхности хорошо «отдают» свет ночью, но отражают большую часть солнечного света днем. Это замедлит зарядку батареи. Структурированное стекло позволяет фонарю «набрать» максимум света для зарядки батарей даже в пасмурную погоду, но ночью свет будет приглушенный за счет рельефа стекла. Закаленное стекло отличается повышенной прочностью.

Интересно! Если солнечная батарея расположена вверху фонаря, то стекло можно выбирать любое. На качество заряда это не повлияет.

Эксплуатация на улице ставит повышенные требования к качеству материалов, из которых произведен светодиодный фонарь:

• Пластик прочный и недорогой.
• Бронза и сталь долговечны и хорошо смотрятся.
• Дерево экологичное, но недолговечное даже со специальными пропитками.

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