Время работы солнечной батареи

Какой срок службы у слонечных батарей и других комплектующих солнечных электростанций

Любая СЭС состоит из нескольких основных элементов оборудования, каждый из которых имеет свой срок службы. Он зависит от типа солнечных батарей, инвертора, контроллера и аккумуляторной батареи, а также условий их эксплуатации. Максимальной долговечностью отличаются наиболее дорогие модели. По этой причине покупка комплекта всегда связана с поиском оптимального соотношения цены и качества всех входящих в него комплектующих.

Срок службы солнечных панелей

На современном рынке представлен огромный ассортимент классических и тонкопленочных фотоэлектрических модулей. Для удобства ориентирования, независимо от типа, их разделяют на четыре класса (более подробно о особенностях каждого класса солнечных батарей мы писали тут).

1. «Grade A».

Высший класс качества. Отличительными чертами является полное отсутствие механических и структурных дефектов. Производители – компании из ТОП-20 широко известного мирового рейтинга Tier-1 от Bloomberg. Лучше всех прочих вариантов переносят неблагоприятные условия эксплуатации. Гарантированный срок службы таких солнечных батарей – 12-15 лет при сохранении 90% первоначального КПД и 25-30 лет – 80%.

2. «Grade В».

Незначительно уступает по качеству модулям высшей категории. Визуально определить различия практически невозможно, поэтому класс изделий можно перепроверить только по технической документации. Изготавливаются преимущественно на заводах Поднебесной. При отсутствии форс-мажорных условий использования способны прослужить те же 25 лет при потере не более 20% эффективности.

3. «Grade С».

Производители модулей такого класса – малоизвестные азиатские фирмы. Обходятся они на 25-30% дешевле, но характеризуются наличием заметных внешних дефектов. Теоретически сохраняют приемлемую производительность на протяжении 10-15 лет, но могут резко деградировать (о причине такого процесса писали тут) и раньше. Для надежной СЭС их покупка специалистами настоятельно не рекомендуется.

4. «Grade D».

Данный сегмент включает бывшую в употреблении продукцию, а также панели без классификации, предлагаемые «серым» и «черным» рынком. Предсказать оставшееся время их эффективной работы не представляется возможным.

Срок службы инверторов

Следующим обязательным элементом оборудования любой гелио станции является инвертор. Этот прибор выполняет преобразование постоянного тока от панелей в переменный 220 вольт, поступающий на потребляющие устройства.

Конструктивно инверторы для солнечных батарей отличаются друг от друга незначительно. Разница между моделями состоит преимущественно в функциональности и надежности. По этой причине срок службы инверторов премиального и бюджетного классов примерно одинаков и составляет 10-15 лет. Однако существуют инновационные разработки, позволяющие продлить время эксплуатации до 20 лет и более. В гарантийных обязательствах производителей обычно указывается 5-7 лет.

Значительно меньше данный элемент СЭС может прослужить только в результате преждевременного выхода из строя при форс-мажорных обстоятельствах.

Срок службы аккумуляторной батареи

В автономных и гибридных СЭС наличие АКБ обязательно, поскольку без накопителей система не сможет выдавать энергию круглосуточно. По технологическому исполнению и продолжительности эксплуатации аккумуляторы отличаются друг от друга больше любых других элементов СЭС.

В системах солнечного электроснабжения могут применяться АКБ следующих типов.

1. Классические свинцово-кислотные.
2. AGM
3. На основе гель наполнителей.
4. Li-On и технологически сходные на базе лития.

Срок службы аккумулятора солнечной батареи первого типа не превышает 3-4 года, второго 5-7 лет, третьего – до 12-15, четвертого – 20 лет и более.

Существенно отличаются перечисленные разновидности накопителей и по своим возможностям. Однако виду высокой стоимости наиболее эффективных моделей для каждого проекта выбирается АКБ, приобретение которой финансово целесообразно. Более подробно о том какие аккумуляторы лучше для солнечных электростанций мы уже писали в блоге.

Срок службы контроллеров заряда

Для всех СЭС, использующих промежуточные накопители энергии, необходимо устройство, контролирующее скорость и уровень их зарядки, а также разрядки. При отсутствии контроллера аккумуляторные батареи быстро выходят из строя, а время их эффективного использования кратно сокращается.

Данные устройства отличаются значительным разнообразием. Простейшие из них являются обычными прерывателями тока, а потому срок службы такого контроллера почти бесконечен.

Более сложные приборы используют ряд электронных компонент и время их эксплуатации гораздо короче. В основном на программируемые контроллеры производители устанавливают гарантию от 5 до 8 лет. Хотя встречаются экземпляры с 10 и даже 12-летним гарантийным сроком.

Как продлить срок службы солнечных батарей и других комплектующих

Существуют разные способы максимально удлинить эффективное время эксплуатации любой СЭС. О некоторых из них следует позаботиться заранее, еще до запуска станции. Остальные необходимо использовать на протяжении всего периода ее дальнейшего функционирования.

1. Первое и главное условие – грамотный подбор оборудования и его квалифицированный монтаж на крыше или земле/стене и т.п.. Любая ошибка или неучтенный нюанс могут стоить владельцу огромных финансовых потерь. По этой причине установку и пуско-наладку настоятельно рекомендуется доверить профессионалам.
2. Систему обязательно нужно снабдить многоуровневой защитой от скачков напряжения. УЗИП (устройства защиты от импульсных напряжений) устанавливаются в трех местах – входном ВРУ, распределительном щите и непосредственно перед элементами оборудования.
3. Наибольшей опасности подвергается целостность панелей, поскольку они всегда расположены вне помещений. Для защиты от сильных ветров при наземной установке вокруг батарей можно установить решетку или заборчик. Кровельные варианты часто дополнительно ламинируются специальной пленкой, защищая батареи от механических повреждений.
4. Срок службы солнечных батарей увеличится, если между рабочей поверхностью и плоскостью крыши будет небольшой просвет. Это обеспечит качественную вентиляцию, и панели не будут перегреваться.
5. По этой же причине в разное время года необходимо правильно ухаживать за солнечными панелями (например, летом и в жаркую погоду, рекомендуется периодически поливать гелио поверхности водой из шланга, это не только очистит ячейки от пыли, но и увеличит КПД системы за счет снижения температуры).

Источник

Сколько служат солнечные батареи и как продлить этот срок

Наука не стоит на месте, и вот уже инновации, которые когда-то казались чем-то невероятным, появляются в наших домах и не вызывают былого удивления. Так случилось и с солнечными батареями. Раньше это был выбор в основном тех людей, для которых проблемы экологии крайне важны. Сейчас же установить такие устройства желают те, кто стремится к экономии и максимально рациональному расходу электроэнергии. Естественно, в первую очередь пользователей интересует цена и срок службы солнечных батарей.

Принцип работы

Солнечная батарея – не монолит, а комплекс модулей или блоков, необходимое число которых зависит от объемов потребляемой энергии и особенностей помещения. Потребность в определенном количестве блоков рассчитывается индивидуально для каждого здания. При этом учитывается среднее число энергии, потребляемой производством или жителями дома.

Принцип функционирования строится на преобразовании солнечной энергии в электрическую. При этом происходит генерация тока постоянной величины.

Происходит это таким образом:

1. Панель преобразовывает энергию солнца в электричество.
2. Контроллер распределяет ток (например, для освещения, телевизора или компьютера и т.д.).
3. Инвертор необходим для преобразования постоянного тока в переменный.
4. Аккумуляторы накапливают энергию. Таким образом, ее можно будет расходовать во время отсутствия солнечного освещения.

Мощность солнечной батареи преимущественно зависит от количества установленных блоков. Если возникает необходимость в ее увеличении – устанавливаются дополнительные элементы. Размер каждой панели варьируется от одного до нескольких метров.

На продуктивность аккумуляторов также оказывают влияние такие внешние факторы:

• интенсивность солнечного света;
• расположение блоков;
• особенности климатических зон;
• сезон;
• время суток.

Чтобы солнечные батареи были максимально продуктивными, а расход электричества эффективным, следует учитывать особенности окружающей среды. Именно поэтому расчеты и монтажные работы лучше доверить профессионалам, имеющим опыт работы в данной сфере.

Предполагаемые сроки службы

Многих желающих перейти на такой альтернативный источник энергии как солнечные батареи, в первую очередь интересует их срок службы.

В большинстве случаев время эксплуатации варьируются от 15 до 20 лет. Некоторые производители предлагают оборудование с заявленным сроком службы около 30 лет.

Практика показывает, что отдельные солнечные батареи функционируют гораздо дольше, нежели предусматривает их срок годности. Как произошло с самой первой, которая работает до сих пор вот уже 60 лет. Однако невозможно сказать, что может случиться с батареей после истечения ее срока годности.

Зависеть срок службы солнечных панелей будет во многом от типа модулей. В настоящее время чаще всего применяются:

• Монокристаллические . Наиболее эффективные, имеют неплохие температурные коэффициенты.
• Поликристаллические. Более доступные, нежели монокристаллические, новейшие модели при этом имеют гораздо лучшие характеристики. Именно поэтому они популярны в последнее время.
• Аморфные, или тонкопленочные. В таких АКБ используется наименьшее количество кремния. Их КПД практически в два раза меньше, чем у кристаллических. Положительным моментом является довольно низкий температурный коэффициент.

Не спешите покупать самые выгодные на ваш взгляд солнечные панели. Решение об их типе, а также о том, сколько элементов необходимо для обеспечения дома, необходимо принимать после консультации специалиста.

Большинство производителей в среднем дают гарантийные сроки от 10 до 20 лет. При этом сроки на повреждения механического характера часто составляют около 1-5 лет. Если же говорить о деградации, то обычно производители гарантируют снижение мощности после 10 лет работы не более чем на 10% . Ухудшение функций солнечных панелей, к сожалению, неизбежно.

Следует обратить внимание на срок службы отдельных компонентов системы. Так, аккумулятор прослужит 2-15 лет, а силовая электроника в среднем 10-12. Не забывайте производить своевременную замену.

Деградация мощности

Деградация на 1% в год довольно типична для солнечных панелей. Известно, что монокристаллический тип батарей подвержен более быстрой деградации, чем поликристаллический. Со временем, при условии высококачественных фотоэлементов, процент несколько падает и может достигать 0,67-0,71%.

Как же выбрать оптимальный вариант для дома? Не стоит скупиться. Заманчивые низкие цены обычно отвечают уровню качества батарей. К тому же, принимайте во внимание характеристики панелей. Так, поликристаллы будут занимать больше места при меньшей мощности.

Китайские модели, отличающиеся своей дешевизной, часто имеют ряд дефектов. Их мощность может не соответствовать заявленной, качество пайки и сборки оставляет желать лучшего, а при изготовлении применяются низкопробные материалы.

Чтобы приобрести по-настоящему качественные модули, обращайтесь только к проверенным производителям и требуйте гарантии. Обратившись к российским производителям, вы однозначно найдете то, что искали. Даже дорогая модель со временем полностью окупится. Фактически, если модуль прослужит 15 лет, то далее энергия будет генерироваться бесплатно.

Как увеличить время службы

Для того чтобы как-то продлить срок службы солнечных батарей, необходимо по возможности оградить их от влияния негативных внешних факторов:

• В первую очередь, следует избегать любых физических повреждений (в результате ударов, царапин, срыва модуля сильным порывом ветра, попадания воды и т.д.).
• Если климатические условия местности тяжелые, имеет смысл позаботиться оспециальных заграждающих конструкциях .
• Также целесообразно купить пленку для защиты . При помощи нее панели ламинируются со стороны солнца.

Очень важными моментами являются обслуживание и чистка установки. Производить их нужно регулярно, желательно обратиться за помощью к специалистам.

То, сколько прослужат вам солнечные батареи, зависит от их индивидуальных характеристик, а также действия внешних факторов, которому они будут подвергаться. Не экономьте на качестве установки, позаботьтесь о защите модулей и сможете пользоваться энергией солнца максимально долго.

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