Использование солнечных батарей для частного дома

Обычно солнечные батареи располагают на кровле, на южной стене здания или рядом с ним на хорошо освещенном участке (так значительно легче их устанавливать, не требуется после этого герметизировать кровлю и очищать солнечные элементы от выпавшего снега).Солнечные батареи для частного дома

Система включает в свой состав:

  1. Солнечные батареи;
  2. Контроллер заряда;
  3. Инвертор, изменяющий электроэнергию из аккумуляторной батареи в напряжение 220 вольт;
  4. Аккумуляторы.

Помимо этого используется:

  • набор проводов;
  • преобразователь;
  • приборы контроля для отслеживания зарядки батареи;
  • прибор отбора мощности.

В качестве соединяющих приборов применяют диоды, которые контролируют все процессы и не допускают перегрева, не дают аккумулятору разрядиться. Чтобы обезопасить батареи от поломок, к ней подключается резистор. От инвестора проходит переменный ток для освещения дома и разрешения бытовых потребностей.

Для хранения энергии применяют свинцовые или гелевые аккумуляторы. Гелевые, способны обеспечить намного больше зарядов-разрядов, чем свинцовые аккумуляторы. Но стоимость их намного выше — примерно в 2 раза.

Кроме того, гелевые аккумуляторы в отличие от свинцовых боятся отрицательных температур, их не желательно держать в помещении, где температура не ниже 0 градусов. Хранить любые аккумуляторы в доме совершенно безопасно.

Инвертор реорганизовывает энергию 12 В, поступающую из аккумулятора, в напряжение 220 В, которое необходимо для работы домашних электроприборов.

Имеются инверторы, которые способны включать резервный генератор, если мощности аккумуляторов будет недостаточно.
Отдельные марки инверторов способны самостоятельно переключать при необходимости питание с резервного на основное и обратно, есть и такие что могут «добавлять» часть мощности в электрическую сеть для снижения затрат на энергопотребление.

Чем хорошо использование солнечных батарей:

  • Срок службы компонентов устройства превышает 25 лет, после того как закончится этот срок, мощность которую может выдать батарей снизиться только на 20%;
  • Не требуется особого обслуживания.

Использование в частном доме солнечных батарей даст возможность ему не быть независимым при отключениях питания в электросети, и позволит не приобретать дорогой генератор.

Установка солнечных батарей в частном доме

Установка солнечных элементов

Установка солнечных панелей на крышу частного дома

Спасет вас в 2 ситуациях:

  1. Частые отключения электроэнергии, пусть и на небольшой срок. К примеру, 3 суток устройство будет наполнять аккумуляторы, а на 4 день дом может работать полностью автономно.
  2.  Если нет поблизости линии электропередач, или подключение к ней стоит слишком дорого. Конечно, обычные солнечные батареи не смогут постоянно выдавать несколько киловатт электроэнергии, но обеспечить освещение и несколько бытовых электроприборов для них не проблема.

К примеру, если вы используете около 0.5 КВт/ч, то солнечные батареи освободят вас от нужды покупать генератор или подключаться к общей сети.

Преобразование энергии солнечных лучей в электрическую позволяет:

  • Во время работы солнечных батарей не нужно тратить энергоносители, и как результат отсутствуют выбросы вредных веществ, загрязняющие окружающую среду;
  • С учетом мощности установки они могут обеспечить надежную работу отопительной системы и обеспечат дом электроэнергией;
  • Риск пожара по вине отопительной системы минимален. В этом устройстве не сгорает топливо, привести к неприятностям может только короткое замыкание;
  • Батареи могут работать круглогодично, и поставлять хоть небольшое количество электричества даже ночью. Это результат изобретения фотоэлементов, использующих для выработки энергии инфракрасное излучение, которое может пробиться даже через облака;
  • Применение такого устройства, позволяет снять зависимость от сторонних электросетей;
  • Полная автоматизация работы всех устройств – от выработки энергии до поддержания круглые сутки необходимой температуры в доме;
  • После монтажа оборудования, больше не нужно тратить дополнительные деньги на топливо для его работы;
  • Отопление от солнечной энергии больше не потребует каких-либо расходов – срок эксплуатации системы почти без обслуживания – приблизительно 25-30 лет.

Расчет необходимой мощности

Расчет необходимой мощности проводится исходя из расчета общей энергетической нагрузки. Следует посчитать: какое количество электричества понадобится, чтобы обеспечить весь дом энергией. Исходя из этого, будет определено точное количество солнечных батарей. Ориентироваться нужно на следующие факторы:

  • для освещения небольшой конструкции понадобятся панели в 50 ватт;
  • для обеспечения электроэнергией большой дом и все предлагающееся оборудования понадобятся панели в 150-250 ватт.

Расчет потребляемой энергии всех домашних приборов

Для расчета потребляемой энергии частного дома нужно провести расчет:

  • всех приборов, питаемых электричеством;
  • подсчитать мощность всех приборов;
  • рассчитать время работы этих приборов за 24 часа;
  • суммировать потребление «света» всех приборов за 24 часа.
Важно: Чтобы узнать потребление энергии определенного бытового прибора, следует прочесть инструкцию или посмотреть мощность на задней крышке продукта.

Необходимо составить перечень всех приборов, лампочек и суммировать их мощности. Итоговое число покажет, сколько киловатт в час нужно на питание всех домашних приборов. На всякий случай итоговый результат нужно округлить, слегка увеличив.

Для накопления и подачи энергии используются вспомогательные приборы:

  • котроллеры;
  • инверторы;
  • аккумуляторы.
Важно! В аккумуляторах происходит потеря 20% полученного электричества. Поэтому этот факт нужно учитывать при расчете.

Рациональный расход света

Перед тем как закупать панели, можно продумать возможность экономного расхода электричества. Для этого рекомендуется:

  • установить во всем доме энергосберегающие лампочки;
  • приобретать бытовую технику класса А.

Таким образом, можно значительно сэкономить при покупке фотопанелей.

Элементы солнечного комплекта

Составные элементы солнечной системы

Учет инсоляции

При установке солнечных батарей следует узнать об инсоляции. Инсоляция указывает сколько солнечной энергии получает каждая панель по отдельности. При проведении расчетов этот показатель нужно учитывать обязательно.

В некоторых местах недостаточно солнечного света, соответственно заряд панелей будет ниже. В разную пору года так же показатель будет колебаться. Для расчета инсоляции можно воспользоваться:

  • профессиональными книгами, справочниками;
  • информацией с сайтов метеорологии.

Итоговый расчет количества панелей

Когда будут собраны все вышеперечисленные данные, можно приступить к расчету количества необходимых панелей:

  1. разделить полученную норму на показатель инсоляции (с учетом настоящего времени, погодных условий).
  2. Полученный результат следует разделить на мощность установки, которую вы хотите приобрести.
Важно: В разные временные сезоны требуется определенное количество батарей, поэтому расчет ведется по самому затратному месяцу.

Рассмотрим на примере:

  1. Например, норма за 24 часа потребления энергии в доме — 20 квт/час.
  2. Инсоляция равна 5 кВт на квадратный метр.
  3. Мощность одной солнечной батареи равна 250 ватт = 0, 25 кВт.
  4. Для расчета нужных фотопанелей нужно 20/5/0,25= 16.
  5. Доводим до 17 панелей прозапас.
  6. В зимнее время показатель инсталяции будет снижаться и составлять примерно 1кВт. В этом случае понадобится около 50 панелей.

Расчет стоимости комплекта

На цену комплекта могут влиять многие факторы:

  • производитель панели;
  • тип солнечной батареи;
  • размер;
  • мощность.

Модели монокристаллические будут стоить дороже, но они занимают меньше места. Поликристаллические панели будут стоить дешевле, но они более громоздкие.

Монтаж солнечных элементов

Процесс основан на взаимодействии двух кремниевых пластин, которые покрыты бором и фосфором. Под влиянием солнечной энергии возникает электрический ток. Энергия может либо использоваться сразу, либо накапливаться.

Солнечная батарея представляет систему преобразователей, которые взаимодействуют друг с другом в определенной последовательности. Электроны начинают двигаться под действием света, и в батареях образуется заряд. Каждая батарея направляет ток по назначению. Чтобы обеспечить энергией большой дом, нужна большая площадь для расположения пластин.

  • Монтаж панелей

    Монтаж солнечный панелей

    Система на солнечных батареях должна быть размещена в месте, хорошо освещаемом солнечными лучами. Постарайтесь ее установить так, чтобы деревья или рядом стоящие здания не бросали на них тень. Оптимальная точка для монтажа панелей — это южные стены и кровли строений. Можно солнечные панели размещать на специальных стойках прямо на территории приусадебного участка.

  • Для получения максимального количества электроэнергии необходимо выполнять установку так чтобы получить необходимый азимут и угол наклона элементов. При размещении солнечных элементов необходимо предусмотреть возможность корректировки угла наклона, в зимний период он должен быть меньше, а летом угол нужно увеличить на 12 градусов.
  • Зимой снег на поверхности солнечных элементов существенно уменьшит количество вырабатываемой электроэнергии, возможно, даже и до 0, по этой причине необычайно важно возможность подняться к панелям, чтобы убрать с них снег, или необходимо монтировать модули ближе к вертикали, к примеру, на стене дома.
  •  Монтируя много солнечных батарей в несколько рядов с помощью наклонных стоек, нужно выдержать расстояние между отдельными рядами, чтобы предотвратить затенения соседних солнечных элементов. Между отдельными рядами необходимо принять расстояние от 1.7 высоты ряда.
  • Конструкция солнечных элементов дает возможность монтировать их на любые поверхности, без необходимости приобретать специальных креплений. Алюминиевые части каждого модуля иметь в распоряжении места для крепления, которые не ограничивают способы установки на разные поверхности.

Кроме использования солнечных элементов для отопления домов и получения электроэнергии, у нас и в европейских странах, применяют солнечные коллекторы. Они тоже реорганизуют лучи солнечного света, в прямую термическую энергию.

Коллектор в своей конструкции содержит большое количество тонких труб из специального стекла, в которых перемещается теплоноситель с очень низким порогом нагрева. Эти свойства позволяют ему воспринимать даже самую низкую тепловую энергию солнца, которую сконцентрировав он переносит по зданию обогревая жилой дом.

Такой обогрев, конечно, зависит исключительно интенсивности и количества солнечной энергии в течение дня, его в основном используют как способ вспомогательного обогрева, и ночью от него, конечно, польза минимальная.

Применение батарей зависит от следующих факторов:

  • погодных условий;
  • размера места, где будет устанавливаться батарея;
  • мощности батарей.

Преимущества данного источника энергии:

  • идеально подходит для мест, которые находятся далеко от источников электроснабжения;
  • выгодно использовать в южных регионах;
  • износ батарей происходит медленно;
  • нет риска остаться без освещения или отопления.

После того, как энергетическая солнечная батарея окупиться, есть возможность получить в дом бесплатную энергию.

Какие бывают солнечные элементы?

Чтобы решить, что потребуется купить для устройства такой системы, необходимо ответить на такие вопросы:

Существуют ли ограничения по площади?

При нехватке свободного места для монтажа солнечных элементов – желательно использовать элементы из монокристаллического кремния. Такая разновидность солнечных панелей имеет максимальное КПД, они требуют немного места. Внешне такую батарею узнать несложно — она покрыта черными квадратами.

Если свободного места достаточно, используйте элементы из поликристаллического кремния – стоят они меньше и при недостатке солнечных лучей функционируют немного лучше благодаря тому, что внутреннее расположение кристаллов кремния имеет разную ориентацию. Внешне, это квадраты синеватого оттенка.

При желании использовать солнечную батарею в особых условиях (к примеру, кровля из поликарбоната, или изогнутая кровля), лучше монтировать гибкие солнечные элементы из аморфного кремния. Их с помощью особого клея монтируют на любую поверхность и для этого не нужно дополнительно изготавливать какие-либо конструкции.

Кроме того, эти солнечные элементы, могут функционировать при рассеянном освещении. По этой причине, если в местности, где стоит ваш дом солнечных дней немного, выручат такие панели.

Еще существуют элементы из микроморфного кремния, новый вид солнечных батарей, которые могут вырабатывать энергию как с помощью, видимой, при использовании инфракрасной части солнечного спектра. Панели этого вида не слишком требовательны к ориентации и углу наклона.

Разные виды батарей

Виды солнечных пластин

Выбирая компоненты для отопления дома с помощью солнечной энергии необходимо принять во внимание такие факторы:

  • Мощность – важнейший параметр солнечных элементов, который к тому же существенно влияет на стоимость панелей. По этой причине до покупки нужно просчитать, сколько для вашего дома потребуется энергии. Необходимо при этом принимать в расчет, что в пасмурную погоду мощность элементов немного снизится.
  • Габариты солнечных элементов – на этот фактор большое влияние оказывает вид используемых фотоэлементов и максимальная мощность солнечных панелей. Для их использования, кровля должна иметь необходимые габариты для установки необходимого числа панелей.
    В среднем каждый 1 м2 солнечных элементов может вырабатывать 120 Вт/ч. Панели, покрывающие площадь 20 м2 способны выработать электроэнергией, которой будет достаточно, чтобы обеспечить полностью одноэтажный дом.
    Поли- и монокристаллические элементы стоят заметно дороже, по сравнению с тонколистовыми кремниевыми панелями, но для их монтажа необходимо намного меньше площади, и эффективность их выше.
  • Возможность впоследствии увеличения общей мощности системы. Можно это сделать, добавив к готовой системе некоторое количество солнечных панелей. Устанавливать вместо используемых элементов, более эффективные, затратно и невыгодно, по этой причине желательно при расчетах оставить небольшой запас свободной поверхности.
  • Качественные солнечные батареи могут служить без поломок в течение 25 лет. Но учтите что их срок службы, как и надежность, зависит от изготовителя элементов. Лучше выбирать известного на мировом рынке изготовителя, такие компании обеспечивают по гарантии бесплатную замену солнечных элементов, их филиалы оказывают услуги по установке, увеличении мощности системы, в ремонте и наладке.

Виды батарей

Солнечные батареи могут быть 6 видов. Различаются они по технологии производства, а так же дополнительным функциям. В основу любой панели входит кремний. Применяется кремний разной чистоты. Чем более упорядочена структура кремния, тем лучше производительность панелей.

Важно: Упорядочивание структуры кремния – сложный и дорогой процесс. Поэтому цена панели зависит от этих показателей.

Разделяют 3 вида кремниевых панелей:

 Из монокристаллического кремния

Отличаются влагоустойчивостью благодаря специальному силиконовому покрытию. Легко понять, что батареи из монокремния, за счет насыщенного синего оттенка и гладкой однородной поверхности. Такие ячейки изготавливают из чистейшего кремния, поэтому они имеют высокую эффективность, долговечность ну и соответственно немалую стоимость. Пластины имеют квадратную форму со сглаженными углами, напоминая многоугольник.

Преимущества:

  • достаточно компактные;
  • легкие;
  • быстро устанавливаются;
  • имеют высокий уровень КПД.

Недостатки:

  • высокая цена;
  • низкая эффективность при рассеянном свете;
  • для работы нужно яркое солнце.
Строение солнечной батареи

Строение солнечного элемента

Из мультикристаллического кремния

Панели считаются одними из самых высококачественных и эстетичных. Фотоэлементы обрезают для повышения эффективности в использовании. Отличие от других панелей – внешний вид. Имеют форму квадрата.

Преимущества:

  • самый высокий уровень КПД;
  • долговечные (более 12 лет гарантия);
  • срок службы до 50 лет;
  • небольшие габариты.

Недостатки:

  • дорогостоящие;
  • грязь или пыль могут остановить работу всей системы. Нужно устанавливать дополнительные инверторы для эффективной работы батарей.

Из поликристаллического кремния

Технология изготовления: кремниевое сырье плавится и заливается в специальные квадратные формы. Заготовки состоят из множества кристалликов, поэтому поверхность ребристая. Помимо этого в составе присутствует множество примесей.

Преимущества:

  • недорогое изготовление;
  • стоимость ниже, чем у других видов пластин;
  • низкий уровень брака.

Недостатки:

  • не выносят больших t;
  • показатель КПД ниже, чем у других видов.

Тонкопленочные батареи

Технологический процесс данного типа батарей представляет напыление тонкой пленки на панель.

Преимущества:

  • низкая цена;
  • привлекательный вид;
  • гибкая конструкция;
  • долговечность.

Недостатки:

  • нужна большая площадь для установки;
  • высокие затраты на установку;
  • срок службы значительно ниже, чем у кремниевых батарей.

Широко используют в регионах с преобладанием пасмурных и  дождливых погодных условий.

Существует несколько вариантов напыления:

Из аморфного кремния

Пленочные батареи, в состав которых входит аморфный кремний, отличаются удобством в использовании. Солнечные ячейки называют гибкими панелями. Это название соответствует их особенности – менять форму. Хорошо устойчивы к неблагоприятным погодным условиям. Правда есть недостаток: во время дождя КПД может снизиться в пять раз.

Достоинства:

  • возможность монтажа на любых формах;
  • высокая энергогенерация;
  • низкая стоимость;
  • высокая энергоэффективность.

На основе теплуида кадмия

Пленочные батареи, в состав которых входит теплуид кадмия, отличаются хорошей светопоглащаемостью. Материал активно применяется в космосе.

Недостатки: кадмий считается ядовитым материалом, а так же при низком КПД обладает невысокой мощностью.

Разнообразие солнечных батарей для частного дома

Существующие виды батарей можно подразделить на несколько классов. Бывают:

  1. Маломощные. Применяются для зарядки гаджетов: телефонов, планшетов, фонариков и другой небольшой техники. Подобные элементы не очень популярны относительно других видов батарей;
  2. Универсальные. Предназначены для подпитки бытовых приборов на природе, популярны у туристов и путешественников. Имеют высокую популярность. Отличаются высоким качеством и интересным дизайном. Стоимость чаще всего зависит от мощности и внешнего вида.
  3. Большой мощности солнечные панели представлены в виде фотопластин, которые крепятся на специальной подставке. Покрывают почти всю площадь крыши. Применяются для снабжения энергией большой территории и всех устройств в доме.

Область применения солнечных батарей

Устройства с успехом применяют в различных отраслях:

  • промышленности;
  • с/х;
  • космосе;
  • наземном транспорте;
  • домашнем хозяйстве.

Панели находят свое применение в далеких районах планеты, где проблематично дотянуть провода с электростанций. Пластина преобразует солнечный свет в электроэнергию, которой хватает для:

  • освещения;
  • работы бытовых устройств;
  • нагрева воды;
  • отопления.

Интересно знать: Солнечные фотопластины применяют для функционирования авторучки со встроенным освещением, чтобы можно было писать в темноте. Интересным изобретением является куртка с подогревом, которая не дает замерзнуть в самые сильные морозы.

Преимущества батареи:

  • бюджетный вариант энергоснабжения;
  • долговечные;
  • не требует постоянного техобслуживания;
  • экологически безопасные;
  • бесшумные.
Оставить комментарий

очиститьОтправить

Нажимая "Отправить" вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности