Гибкие солнечные панели, их использование и особенности

Мощность и напряжение

Мощность панелей определяют следующим образом:

Рассчитывают среднюю суммарную мощность потребления (по показателям электросчетчика, счетам за электроэнергию). Для среднедневного потребления показатели за месяц делят на количество дней.
К полученному результату добавляют 20-30%, чтобы получить запас с учетом КД преобразования (потерь на заряд аккумуляторов и работу инвертора).
По полученным данным рассчитывают выходную мощность панелей с учетом длительности светового дня. Для расчетов она принимается равной 6 ч, соответственно мощность батареи должна превосходить среднее потребление в 4 раза.
Выбирают напряжение панели. Как правило, производители предлагают батареи с выходным напряжением 12В. Однако для заряда накопителей и повышения КПД преобразования постоянного напряжения переменное на инверторе (особенно при большой мощности), выгоднее иметь более высокие значения.Стандартно используют:
- 12 В для систем для мощностей до 1 кВт.
- 24 В или 36 В – до 5 кВт.
- 48 В – более 5 кВт.

Такие напряжения получают последовательным соединением панелей.

Определяют пиковую мощность, для чего суммируют мощности всех потребителей в доме.
Определяют пиковую мощность с запасом 10-20%, например, на пусковые токи электродвигателей и работу нагревательных элементов системы ГВС, стиральной и посудомоечной машин и т.д.
По пиковой мощности определяют максимальный ток панелей.
В справочниках находят коэффициент инсоляции (в летнее и зимнее время) для местности.

Для дальнейших расчетов следует воспользоваться формулой:

P = Kc * Wn * Ki, учитывающей

Кс – сезонный коэффициент, для летнего времени принимается равным 0.5, для зимнего — 0.7;
Ki – коэффициент инсоляции, для летнего и зимнего времени;
Wn – номинальную мощность панели.

Выбрав в каталогах производителей несколько моделей батарей для каждой из них рассчитывают мощность генерации в зимнее и летнее время.

Затем определяют необходимое количество панелей, разделив рассчитанную выше среднюю мощность потребления (с запасом) на мощность генерации. Вычисления ведут для зимнего и летнего периода, в качестве итога принимают большее значение.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Округления ведут до большего целого числа. При напряжениях более 12 В округляют до чисел кратных 2 для систем с питание 24В, 3 для 36В и 4 для 48 В.

После расчетов проверяют:

Максимальную токовую нагрузку на панели по пиковому потреблению. Если максимальный ток больше, чем обеспечивают соединенные параллельно батареи, следует выбрать более мощные.
Бюджет. Определяют общую стоимость панелей и сравнивают с выделенной на их покупку суммой.

Виды контроллеров для солнечных батарей

Существует несколько типов контролеров, все они отличаются своей стоимостью и соответственно функциональностью. Итак, основные виды контроллеров:

ON/OFF контроллер. Его можно назвать самым простым, принцип его работы заключается только в том, что он выключает подачу электричества, когда батарея полностью заряжена. Но, здесь есть и первый недостаток, батарея реагирует не на 100% а на 70%, поэтому быстро выходит из строя. Из преимуществ такого устройства можно назвать его низкую стоимость, плюс ко всему контроллер солнечных батарей своими руками собрать сможет каждый.
ШИМ или PWM – это более продвинутые устройства. Они обеспечивают ступенчатую зарядку АКБ, позволяя продлить ему срок службы. Режимы заряда выбираются автоматически, АКБ может заряжаться до 100%, что уже считается отличным числом. Однако, есть и потеря заряда аккумулятора до 40% – это недостаток.
MPPT контролер. Его можно назвать лучшим, он позволяет организовать экономичную и качественную работу АКБ и солнечных батарей. Данное устройство работает по вычислительной технологии и самостоятельно выбирает оптимальный заряд АКБ. Также рекомендуем почитать о том, какие лучшие производители ваакумированных солнечных батарей.

Устройство гибких солнечных панелей

Преобразование энергии солнца в электрическую люди изучили достаточно давно, но коммерческие образцы солнечных панелей появились на рынке только в последние годы. Ещё несколько десятилетий назад они использовались только в космонавтике или военной сфере. Сейчас выпущено множество устройств, которые функционируют от солнечной энергии. В качестве примера можно привести калькуляторы, аккумулятор для телефона с солнечной панелью, солнечная батарея для зарядки автомобильной АКБ, всевозможные водонагреватели и системы обогрева частных домов.

Самые первые солнечные батареи были тяжёлыми и крупногабаритными. Кроме того, у них был небольшой КПД. Но постепенно конструкция совершенствовалась, размеры уменьшались, а эффективность росла. Сейчас им уже не требуется максимальный солнечный свет для выработки электричества. Затем появились гибкие солнечные батареи, что стало существенным прорывом в области альтернативных источников энергии.

Гибкая панель – это полупроводниковый слой, который напылён на тонкую подложку. Современные образцы имеют толщину около 1 микрометра. При этом по производительности они примерно соответствуют обычным кристаллическим моделям. Первоначально такие батареи производились на базе аморфного кремния. Затем стали использовать:

диселениды медь-индий, медь-галлий;
теллуриды и сульфиды кадмия;
полимерные соединения.

Чтобы увеличить эффективность гибких панелей производители используют многослойную конструкцию. В таких полупроводниковых модулях происходит отражение света и его преобразование происходит несколько раз. Современные технологии позволяют выпускать достаточно износостойкие и прочные панели, которые имеют малую толщину и все. Такие солнечные батареи можно складывать, сгибать, сворачивать. Естественно, что это нужно делать «без фанатизма». На грубую силу они не рассчитаны, но поход или туристическую поездку переносят без проблем.

Какие характерные особенности имеют гибкие солнечные модули? Можно назвать следующие:

Есть возможность использования на криволинейной поверхности;
Вырабатывают электричество даже в облачную погоду. То есть, имеют высокую общую выработку энергии;
Эффективны в южных широтах;
Высокий уровень оптического поглощения лучей солнца. То есть, более полное усвоение и переработка солнечной энергии;
Хорошо работают в составе мощных гелиоустановок. По этой причине первоначально гибкие панели использовали на крупных гелиостанциях.

Стоит отметить и ещё один важный плюс гибких модулей. Они дешевле, чем кристаллические панели. Это положительно сказывается на конечной цене изделий из них. Не обходится и без недостатков. Гибкие батареи при одинаковой площади с кристаллическими моделями имеют в два большую площадь поверхности. А значит, занимают больше места при размещении.

Гибридная солнечная панель

Стоит отдельно сказать про такую разновидность солнечных панелей, как гибридные. Это название они получили за то, что умеют вырабатывать сразу два типа энергии, тепло и электричество.

Гибридные солнечные панели, ещё называемые PVT, являются соединением фотоэлектрической батареи и коллектора тепла. Этот симбиоз даёт возможность в 2 раза уменьшить площадь развёртывания системы из теплового коллектора и фотоэлектрических батарей на каком-нибудь здании.

Существенный плюс заключается в том, что гибридная панель имеет возможность отбирать избыточное тепло от фотоэлементов. Это обеспечивает теплоноситель в коллекторе. Именно нагрев фотоэлемента уменьшает эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую. В случае гибридной батареи эта проблема частично решается.

На практике гибридные панели пока не получили широкого распространения. В настоящий момент они успешно используются в роли тепловых насосов, нагрева воды в бассейне, аккумулирования тепла скважины и т. п.

Это интересно: Как правильно паять светодиодную ленту — разбираемся детально

Топ-10 Самых Эффективных Солнечных Панелей

В прошлом году наблюдался всплеск производителей, выпускающих более эффективные солнечные панели на основе высокопроизводительных гетеропереходов N-типа или ячеек HJT. Впервые КПД топ-6 панелей теперь выше 22%. Панели SunPower Maxeon по-прежнему лидируют, но ненадолго, так как новые панели Canadian Solar, Panasonic EverVolt H и REC Alpha Pure с ячейками HJT N-типа не отстают. Высокопроизводительные панели от SPIC и Meyer Burger, использующие элементы IBC, также сократили этот разрыв, а панели следующего поколения с полуразрезанными ячейками N-типа с несколькими шинами (MBB) от Jinko Solar, Trina Solar и JA Solar помогли увеличить количество панелей. КПД намного выше 21%.

Стоимость комплекта, обзор технических характеристик

Комплект для солнечной батареи

Цена устройства формируется с учетом комплектующих:

модуль;
аккумуляторная батарея;
контроллер;
инвертор;
кабель;
клеммы;
стеллаж.

Цена солнечных батарей разная. В зависимости от комплектующих стоимость меняется в пределах диапазона: от 300 тыс. руб. до 2 млн руб. Малогабаритные изделия для локального применения можно приобрести и за 10 тыс. руб., однако их допустимо применять для простейших нужд (в качестве элемента питания и др.)

При выборе устройства обращают внимание на параметры:

энергоэффективность;
габариты панелей (могут составить несколько метров по одной стороне);
мощность;
температурный коэффициент (оказывает влияние на мощность и другие электрические параметры).

Несмотря на высокую стоимость, солнечные батареи приобретают достаточно часто. Это обусловлено сравнительно быстрой их окупаемостью. Срок возврата затраченных средств зависит от количества потребителей. Для сравнения, панели, обслуживающие дом, где проживает семья из 4 человек, окупятся уже через 4 года (средний показатель).

Для удовлетворения простых нужд может быть достаточно панелей «Хевел» сетевой солнечной электростанции мощностью не выше 5 кВт. Их допустимо устанавливать на крыше частного дома, объектах малого и среднего бизнеса (кафе, небольшие магазины, павильоны, гостевые дома). Такой способ позволяет снизить затраты на электроэнергию от основного источника.

Однако самостоятельно сложно понять, какой комплект следует приобрести. Не всегда просто рассчитать и достаточную мощность солнечных батарей. Если выбор пал на панели «Хевел», консультант поможет подобрать модель. От компании приходит специалист, ориентируется на месте: делает замеры, расчеты. Дома останется выполнить пусконаладочные работы. Производитель «Хевел» предоставляет гарантию (до 25 лет) на все комплектующие, а также модули.

Использование гибких солнечных панелей

Природа не терпит прямых углов, поэтому гибкие панели лучше соответствуют изгибам окружающей среды, чем стандартные солнечные панели. Гибкие солнечные панели можно устанавливать на навесах, палатках или изогнутых крышах зданий и транспортных средств.

Лодки

Лодки на солнечных батареях варьируются от прогулочных судов и дневных лодок до барж и плавучих домов. Гибкие солнечные панели могут соответствовать неправильным формам многих поверхностей, будь то навес над палубой или крыша рулевой рубки.

Обязательно приобретите хорошо закрытые панели, подходящие для морских условий. Ищите степень защиты от атмосферных воздействий 67 или выше. Добавьте аккумулятор для хранения электроэнергии, вырабатываемой панелями, и вы сможете плавать, не беспокоясь об остановках для дозаправки. ()

Дома на колесах и кемперы

Welcomia / Getty Images

Добавление гибких солнечных панелей на крышу вашего дома на колесах не превратит ваш жилой дом в электромобиль на солнечной энергии, но они могут позволить вам управлять фарами и приборами от электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями.

Гибкие панели уменьшают вес вашего автомобиля и легко устанавливаются. Ряд жилых автофургонов, домов на колесах и трейлеров поставляются либо с местами под солнечные панели, либо с солнечными панелями. Ваша система будет работать лучше всего, если у вас будет достаточная выходная мощность от солнечных панелей и аккумулятора для хранения этой электроэнергии для использования ночью и в пасмурные дни. Батарея, безусловно, тише генератора, но не ожидайте, что она сможет питать кондиционер всю ночь.

Кемпинг и пеший туризм

Если вы путешествуете по дикой местности и беспокоитесь о том, что аккумулятор вашего смартфона разрядится, вы можете прикрепить гибкую солнечную панель к открытой стороне вашего рюкзака и заряжать свой смартфон во время похода. Если вы собираетесь в автомобильном кемпинге, поместите панели на люк на крыше, чтобы зарядить портативный аккумулятор, чтобы ваши фонари работали после наступления темноты. Зимой в кемпинге гибкая панель лучше поглощает свет, преломленный снегом, а также прямые солнечные лучи.

Альтернативные солнечные панели для крыши

Обладая легкостью, гибкие солнечные панели подходят для крыш, которые не выдерживают веса стандартных солнечных панелей.

Установка гибких панелей намного проще, чем стандартных солнечных панелей, поскольку для последних требуются монтажные кронштейны и уплотнительные материалы для предотвращения протекания крыши. И без необходимости в монтажных кронштейнах и другом оборудовании гибкие панели легче перемещать, если, например, вы решили продать свой дом и хотите взять с собой солнечные панели.

Гибкие солнечные панели также могут расширять традиционные солнечные панели на крыше, заполняя пространства, слишком маленькие или слишком деформированные для размещения стандартных солнечных панелей, или вы можете добавлять их в систему, когда ваши потребности в электроэнергии растут.

Устройство гибких солнечных панелей

Преобразование энергии солнца в электрическую люди изучили достаточно давно, но коммерческие образцы солнечных панелей появились на рынке только в последние годы. Ещё несколько десятилетий назад они использовались только в космонавтике или военной сфере. Сейчас выпущено множество устройств, которые функционируют от солнечной энергии. В качестве примера можно привести калькуляторы, аккумулятор для телефона с солнечной панелью, солнечная батарея для зарядки автомобильной АКБ, всевозможные водонагреватели и системы обогрева частных домов.

Самые первые солнечные батареи были тяжёлыми и крупногабаритными. Кроме того, у них был небольшой КПД. Но постепенно конструкция совершенствовалась, размеры уменьшались, а эффективность росла. Сейчас им уже не требуется максимальный солнечный свет для выработки электричества. Затем появились гибкие солнечные батареи, что стало существенным прорывом в области альтернативных источников энергии.

Гибкая панель – это полупроводниковый слой, который напылён на тонкую подложку. Современные образцы имеют толщину около 1 микрометра. При этом по производительности они примерно соответствуют обычным кристаллическим моделям. Первоначально такие батареи производились на базе аморфного кремния. Затем стали использовать:

диселениды медь-индий, медь-галлий;
теллуриды и сульфиды кадмия;
полимерные соединения.

Чтобы увеличить эффективность гибких панелей производители используют многослойную конструкцию. В таких полупроводниковых модулях происходит отражение света и его преобразование происходит несколько раз. Современные технологии позволяют выпускать достаточно износостойкие и прочные панели, которые имеют малую толщину и все. Такие солнечные батареи можно складывать, сгибать, сворачивать. Естественно, что это нужно делать «без фанатизма». На грубую силу они не рассчитаны, но поход или туристическую поездку переносят без проблем.

Какие характерные особенности имеют гибкие солнечные модули? Можно назвать следующие:

Есть возможность использования на криволинейной поверхности;
Вырабатывают электричество даже в облачную погоду. То есть, имеют высокую общую выработку энергии;
Эффективны в южных широтах;
Высокий уровень оптического поглощения лучей солнца. То есть, более полное усвоение и переработка солнечной энергии;
Хорошо работают в составе мощных гелиоустановок. По этой причине первоначально гибкие панели использовали на крупных гелиостанциях.

Стоит отметить и ещё один важный плюс гибких модулей. Они дешевле, чем кристаллические панели. Это положительно сказывается на конечной цене изделий из них. Не обходится и без недостатков. Гибкие батареи при одинаковой площади с кристаллическими моделями имеют в два большую площадь поверхности. А значит, занимают больше места при размещении.