Эффективна ли солнечная батарея для дачи и стоит ли покупать комплект

Инвертор

Инверторы выпускаются трех типов – автономные, сетевые и комбинированные.

Автономные инверторы используются при полном переходе на использование солнечной энергии, где производится накопление энергии в АКБ и одновременный ее расход.

Сетевой инвертор используется в системах, в которых не производится накопление энергии. Поступающую на него электроэнергию от панелей он сразу преобразовывает и запитывает потребители. Подключается он к общей сети дома.

Комбинированные инверторы могут работать и как автономный, и как сетевой, причем с выбором приоритета источника энергии.

Основным параметром инвертора при выборе является его мощность.

Для правильного определения его мощности подсчитывается мощность всех электроприборов, которые могут быть включены одновременно и добавляется к суммарной мощности еще 20%. Это позволит предотвратить работу инвертора на предельных нагрузках.

При использовании сетевого инвертора мощность его подбирается по выходной мощности солнечных панелей, поскольку он с ними будет взаимодействовать напрямую.

Придерживаясь данных рекомендаций, вы сможете правильно подобрать солнечную батарею для своего дома. А установку солнечных панелей все же доверить специалистам.

Советы по выбору

Перед покупкой панелей рекомендуем обратить внимание на несколько ключевых аспектов:

• Область, где вы планируете использовать солнечные панели. Определитесь для начала, с какой целью вы устанавливаете батареи. Подпитка небольшой техники или крупногабаритных приборов, освещения. В зависимости от целей определяется напряжение и мощность отдельных модулей. 
• Напряжение устройства. Если вы располагаете малогабаритными приборами, им хватит напряжения в 9 В, а если вы планируете заряжать ноутбуки и иные мобильные устройства и гаджеты — рекомендуемое напряжение составляет от 12 до 19 В. 
• Мощность панелей. Показатель оказывает влияние на размер, то есть мощный агрегат никогда не будет маленьким. А вот если вы приобретаете небольшие батареи, то и мощность их будет на порядок ниже. Убедитесь, что покупаемая модель достаточно мощная в своевременной зарядке питания техники, и вы не останетесь с нерабочим оборудованием в необходимый момент. 

Что это такое

Процесс генерирования электричества из частиц солнечного света – фотонов – в перечне природных компонентов называется фотоэлектрическим эффектом. После открытия данного физического явления встал вопрос о том, как его можно контролировать. С этой целью были созданы специальные компактные электронные приспособления – фотоэлементы, в основе которых содержатся полупроводниковые материалы.

На промышленном производстве нашли способ объединить микроскопические преобразователи в достаточно большие и эффективные панели. В частности, КПД кремниевых модульных гелиопанелей, которые в больших объемах выпускаются современными предприятиями, составляет 18-22 %.

Солнечная батарея состоит из нескольких таких модулей. Через нее солнечные фотоны подаются в электрическую цепь в качестве частиц постоянного тока. Далее они распределяются по аккумулирующим устройствам или трансформируются в заряды переменного тока с напряжением в 220 вольт. Полученная энергия позволяет питать домашние электроприборы.

На что обратить внимание

Прежде чем выбрать источник электрической энергии, каковым являются солнечные панели, необходимо определиться в каком качестве данные устройства будут работать в системе энергоснабжения.

Солнечные электростанции, основной частью которых и являются солнечные батареи, могут работать в качестве:

• Источника аварийного электроснабжения потребителей – для обеспечения электрической энергий источников аварийного освещения и систем отопления работающих в постоянном цикле (циркуляционные насосы, электрические клапана и задвижки и подобные устройства);
• Источника электроснабжения в полном цикле работы потребителей – когда все потребители подключены исключительно к системе солнечной электростанции;
• Источника питания для части объектов потребления электрической энергии – когда работа солнечных батарей совмещена с функционированием централизованной сети электроснабжения.

При выборе солнечных батарей следует обратить внимание на тип батареи. Материал, из которого изготовлены фото ячейки, оказывает влияние на все параметры выбора устройства приведенные выше, это:

Батареи из монокристаллов

способны работать в системах основного электроснабжения в регионах со значительной солнечной активностью.

Положительные свойства батарей этого вида:

• Высокий КПД – до 22%;
• Незначительные габаритные размеры;
• Продолжительный срок эксплуатации (до 25 лет).

Недостатками данного вида являются:

• Высокая стоимость;
• Подверженность влиянию факторов окружающей среды.
• Батареи из поликристаллов.

Батареи из поликристаллов

Положительные свойства батарей этого вида:

Более низкая стоимость, чем у монокристаллических аналогов.

Недостатками данного вида являются:

• Более низкий КПД, который составляет до 18%;
• Большие габаритные размеры, для достижения аналогичных показателей как у монокристаллических аналогов;
• Менее устойчивы к воздействию повышенных температур, чем монокристаллические аналоги.
• Батареи с напылением кремния или гибкие панели.

Батареи с напылением кремния

Положительные свойства батарей этого вида:

• Низкая стоимость устройств;
• Удобство при монтаже и эксплуатации;
• Способность работать при косвенном освещении.

Недостатками данного вида являются:

• Более низкий КПД, который составляет до 13%;
• Требуются большие площади для установки необходимого количества панелей, чтобы достигнуть аналогичных показателей по мощности как у аналогов;
• Более сложные способы крепления и большие затраты на монтаж устройств;
• Меньший срок службы чем у аналогов.
• Батареи из микроморфного кремния —

Положительные свойства батарей этого вида:

• Оптическое поглощение выше чем у аналогов;
• Малая толщина, менее 1,0 мкм;
• Способность работать при слабом освещении (пасмурная погода, затенение);
• Повышенная гибкость устройств.

Недостатками данного вида являются:

• Низкий КПД, который составляет до 6,0 %;
• Сложные способы крепления.

Исходя из приведенной информации и в соответствии с возможностями следует воспользоваться следующими советами, как то:

1. В случае отсутствия достаточного количества площадей, на которых планируется разместить солнечные батареи, следует остановить свой выбор на монокристаллических устройствах.
2. Если стоимость батарей с монокристаллами высока, то следует установить батареи с фотоэлементами на основе поликристаллов.

При решении выбрать гибкие панели – не стоит забывать о стоимости их монтажа.

Принцип работы солнечных батарей

Работа солнечных батарей основана на разности потенциалов, которые образуются внутри фотоэлементов при попадании на них света.

В состав каждой батареи входит определенное количество фотоэлементов, которые при последовательном соединении между собой увеличивают напряжение на концах цепи, при параллельном соединении, увеличивается сила получаемого электрического тока. При комбинированном соединении фотоэлементов (последовательно и параллельно) в одном устройстве, можно получить увеличение мощности солнечной батареи в целом. В процессе преобразования энергии получается постоянное напряжение.

Фотоэлемент состоит из двух слоев полупроводников обладающих различной проводимостью. Один из слоев обладает «n» проводимостью – это катод устройства, второй с «p» проводимостью – это анод. К обоим полюсам фотоэлемента подсоединены контакты для включения в общую схему батареи и в общую сеть электроснабжения.

Слои обладающие электронной проводимостью («n» проводимость) и слои с дырочной проводимость («p» проводимость) взаимодействуют при воздействии солнечного света. В слое с «p» проводимостью возникает перемещения «дырок», электроны движутся по «дыркам», в результате чего появляется электрический ток.

Между слоями обладающей различной проводимостью существует «p-n» переход, по своей сути выполняющий роль диода электрической сети. Под воздействием солнечных лучей электроны получают энергию и проникают через «p-n» переход, из-за чего количество дырок и электронов меняется, и это приводит к возникновению разности потенциалов между слоями. Соответственно разность потенциалов приводит к появлению электрического тока между слоями фотоэлемента.

Как работают такие устройства

Установка на крыше обеспечивает попадание прямых солнечных лучей

В представлении большинства обывателей солнечные батареи представляют собой устройство, способное накапливать энергию солнца. Но в реальности процесс преобразования солнечного света в эклектический ток намного сложнее (см.также статью «Освещение дачного участка: инструкция по использованию подручных материалов»).

Давайте попробуем рассмотреть более детально, из чего состоят солнечные батареи на дачу:

• Солнечный модуль – элемент конструкции, который способен преобразовывать солнечную энергию в электрический ток;
• Прерыватели или автоматы — обеспечивают безопасность при обслуживании такой батареи и компонентов системы энергоснабжения;
• Контролер заряда устройства – данный элемент конструкции несет ответственность за переключение между режимами зарядки и ожидания, что позволяет в разы увеличить срок службы аккумуляторов;
• Аккумуляторные батареи – выступают в роли накопителей электроэнергии, которую вырабатывают модули;
• Инвертор – элемент, который преобразовывает постоянный ток от солнечных модулей в переменный, который необходим для беспроблемного использования внутренней электросети строения;
• Автоматика – данный элемент может понадобиться в том случае, если солнечные батареи являются резервным источником питания.

Схема работы изделия

Обратите внимание! Именно автоматика позволяет переключать устройства, подключенные к электросети, на аварийную сеть, если произойдет отключение электроэнергии. А после того как подача тока возобновится, переключить резервную электросеть в режим ожидания

Рассмотрев состав таких изделий, можно убедиться в том, что солнечные батареи — это не просто модуль для преобразования энергии солнца в электричество. Конечно, преобразователи играют важнейшее значение в таких конструкциях, но помимо них существует набор дополнительных элементов.

Неотъемлемые элементы солнечных батарей

Солнечная батарея представляет собой не один прибор, как думают многие люди, а несколько деталей, которые в совокупности позволяют преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Комплект солнечной батареи

Рассмотрим, из чего состоит солнечная батарея для дачи комплект:

Панели, они же батареи – главный элемент устройства. Их основной функцией является накопление и преобразование солнечного света. Панели изготавливают из фотоэлектрических элементов, которые способны долго удерживать ультрафиолетовые лучи в батарее, пока инвертор не преобразит солнечную энергию;

Солнечные панели

Инвертор – также неотъемлемая деталь комплекта. Его задача – преобразовывать лучи солнца в переменный ток напряжением 220 В;

Инвертор

Аккумулятор – необходим в том случае, если вас настигло внезапное отключение электроэнергии, а солнце зашло за тучи. Современные инновационные технологии позволяют использовать солнечные батареи по назначению даже в том случае, если солнца нет. Аккумулятор накопляет в себе излишки солнечных лучей, и передает их в инвертор в том случае, если панели не могут получать свет солнца;

Аккумулятор для солнечных панелей

Провода и коннекторы – соединяют все вышеперечисленные элементы между собой. Если они перетрутся или испортятся, придется их сразу же заменять, так как их порча приведет к поломке системы энергообеспечения.

Кабель для солнечной батареи

Как правило, все эти компоненты продаются вместе. Их можно приобрести в специализированных магазинах.

Это интересно: Как самостоятельно произвести демонтаж люстры — освещаем по пунктам

Новая форма дачных батарей

Несмотря на свою благородную задачу, освоение чистой энергии, солнечные батареи не отличаются разнообразием форм и внешней эстетикой. Брюссельские энергетики планируют изменить ситуацию и выпустить солнечные батареи необычной, сферической формы. Они могут собирать и аккумулировать солнечный свет со значительно большей эффективностью, что позволит на 99% сократить площадь батарей, сохраняя прежний уровень мощности. К тому же, их можно устанавливать в большем количестве мест, чем плоские аналоги.

Каждый в детстве проделывал опыт, когда луч света фокусируется через увеличительное стекло на бумагу, и она загорается. Этот принцип действия решил использовать немецкий архитектор Андре Броссел. Он заменил бумагу фотоэлементом, линзу — на сферу, и поставил ее на ось, с помощью которой отслеживается движение солнца.

В результате испытаний выяснилось, что шаровидное устройство способно собирать энергию солнечного, лунного и, даже, других, незначительных источников света. Система фокусировки позволяет генерировать энергию светового луча в 4 раза слабее, чем нужно для традиционных солнечных батарей. Поэтому устройство может работать и в пасмурный день, и ночью. Система автоматической ориентации позволяет сфере все время «поворачиваться» за солнцем, значит и фотоэлементу постоянно находиться в фокусе светового луча.

Солнечные батареи

Долгое время энергия солнца использовалась в солнцемобилях – экологически чистых транспортных средств, в которых световая преобразуется в электрический ток, питающий тяговый электродвигатель. Чтобы можно было ездить на солнцемобилях в пасмурную погоду и в темное время суток, на них устанавливают накопители энергии – аккумуляторы, заряжаемые днем прямо от солнца. По аналогичному принципу работают дачные солнечные генераторы.

В комплект солнечной батареи для дачи входит: два-три солнечных модуля размером 1-1,4 м, номинальной мощностью 60-80 Вт и напряжением 15,5 В, разместите их на крыше своей «бытовки» и соедините с автомобильным аккумулятором емкостью 90 А.ч. К аккумулятору через инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный) подключите небольшой холодильник, электролампочку и переносной телевизор. И когда вечером загорелся голубой экран, на свет в вашем окошке потянутся соседи.

«Солнечная крыша» на вашей «бытовке» по сути дела представляет собой полностью автономную миниэлектростанцию. Подобные солнечные батареи для дачи разной мощности в последние годы получают все большее распространение более чем в 70 странах, где приняты государственные программы развития экологически чистой, позволяющей сохранять невосполнимые природные ресурсы гелиоэнергетики – от северной Скандинавии до выжженных беспощадным солнцем австралийских пустынь.

В условиях Дальнего Востока и средней полосы России солнечные батареи для дачи площадью 15-20 кв. м вырабатывают 1,5-2 тыс. кВт/ч электроэнергии в год и имеют гарантийный срок службы не менее 10 лет

Две трети этой энергии получают в наиболее важное для дачников летнее время и одну треть — в зимний период

Во многих странах индивидуальные солнечные батареи на дачу 3 квт строят даже там, где дома подключены к электросетям общего пользования. Дневной избыток электроэнергии направляется в сеть общего пользования. После захода солнца энергия возвращается владельцу солнечной электростанции, причем вечером и ночью, когда электростанции недогружены, электроэнергию часто получают по льготному ночному тарифу. Электронные счетчики бдительно следят за тем, чтобы он оплачивал лишь разность между потребленной и отданной в сеть электроэнергией.

Даже совсем маленькая гелиоэлектрическая установка может найти разнообразное, подчас весьма оригинальное применение на приусадебном участке. Пример — светильники на солнечных батареях для дачи, установив такой, даже в темное время ваша лужайка будет ярко освещена.

Батареи могут заряжать аккумуляторы, которые вечером будут питать декоративные солнечные светильники для дачи со светодиодными или люминесцентными лампами, освещающие достопримечательность вашего сада. Дополнительные фотоэлементы смогут включать светильник над любимой клумбой или на разветвлении садовых дорожек только при приближении к нему хозяев и их гостей. Если же вы опасаетесь визита непрошеных гостей, включите в электросхему гелиоустановки звуковой сигнал тревоги.

Преимущества использования энергии солнца

Чем больше, тем лучше

Комплект солнечных батарей для дачи — это система, наделенная рядом положительных качеств:

• Установив такие изделия, дачники обретают возможность пользоваться автономной системой энергоснабжения, которая сможет покрыть все нужды и при этом не будет требовать дорогостоящего обслуживания;
• Вы сможете получать экологически чистую энергию от неисчерпаемого источника;
• Система абсолютно бесшумна;
• Система обладает высоким уровнем безопасности для жизни и здоровья;
• Качественные батареи прослужат вам очень долго;
• Для установки таких изделий на загородных и частных домах вам не понадобится никаких разрешений;
• Монтаж достаточно прост и вполне под силу хозяевам.

Выбор панелей

Далее рассмотрим, на что следует обращать внимание при выборе солнечных панелей и остального оборудования, которое нужно, чтобы вся система функционировала. Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями

Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии

Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями. Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии.

Затем определяется, какую мощность обеспечивает одна панель за световой день.

Далее просто определяется, сколько панелей потребуется для выработки энергии, которая потребляется за сутки. Это в случае полного перехода на автономное энергообеспечение.

Исходя из этого уже и выбираются модули. Если площади для их установки не так уж и много, то лучше будет приобрести монокристаллические модули.

Они хоть и дороже, но площадь каждой панели меньше, чем поликристаллической, и срок службы ее больше.

Панели лучше приобретать известных производителей, на которые они дают длительный срок гарантии.

Освещение дачи своими руками – глаза боятся, а руки делают

Солнечные батареи для загородного дома: подбираем рационально

Что входит в типовой комплект автономной электростанции на основе фотоэлементов, мы уже неоднократно говорили. Вопрос заключается в том, на основании каких же факторов подбирать ее элементы.

Наиболее значимыми для эффективности работы системы являются:

• КПД солнечной панели, определяемый их разновидностью и качеством используемых фотоэлементов (монокристаллические или поликристаллические батареи);
• Показатель выдаваемой мощности;
• Показатель мощности инвертора;
• Емкость аккумуляторов.

Есть еще объективные факторы (географические, погодные, сезонные, суточные), которые определяют эффективность эксплуатации подобных систем. Но мы их не будем рассматривать ввиду невозможности человека оказывать непосредственное влияние на них. Таким образом, в дальнейшем мы будем рассматривать только характеристики и параметры самих элементов автономной системы электроснабжения дачи на основе фотоэлектрических модулей.

На первом и последнем пункте подробно останавливаться не будем – все необходимые минимальные знания для подбора соответствующей модели оборудования изложены в материалах по приведенным ссылкам. А остальные факторы стоит разобрать несколько детальнее.

Покупка солнечных батарей для дачи: а стоит ли?

Первый вопрос, который задает себе прежде всего владелец загородного участка – а нужны ли солнечные батареи на дачу? Исходя из каких соображений приобретается подобный высокотехнологичный комплекс, преобразующий энергию светила в электрическую?

Разумеется, с учетом стоимости всего оборудования для автономной системы энергоснабжения дачного дома и других возможных потребителей на участке экологичность такого варианта вряд ли способна мотивировать купить его ради снижения вреда окружающей среде.

Решение купить солнечные батареи для загородного дома или дачи чаще всего диктуется желанием сэкономить. Да, стоимость комплекта не позволяет приобрести его каждому любителю отдыха на лоне природы. Да, срок его окупаемости составляет несколько лет (4 года и выше). Но нередко такой способ обеспечения потребителей электроэнергией остается для владельца единственным доступным вариантом (в случае удаленного от централизованных линий электроснабжения) либо хорошим способом сократить размер коммунальных платежей.

Если Вы также относитесь к этой категории покупателей, тогда следующая задача – правильно подобрать комплект солнечных панелей, который бы обеспечил достаточно энергии для всех немногочисленных потребителей.

Как это сделать?

Плюсы и минусы

К плюсам использования солнечных комплектов относятся:

• Энергия солнца – это не неиссякаемая, по крайней мере в обозримом будущем, энергия, которая доступна всем обитателям нашей планеты;
• Использование солнечных комплектов – это экологически безопасный процесс получения электрической энергии;
• Продолжительные сроки эксплуатации устройств;
• Возможность создать независимую от поставщиков электрической энергии, собственную систему электроснабжения;
• Возможность модернизации и наращивания мощностей установки;

К минусам использования, можно отнести следующие:

• Высокая стоимость комплекта;
• Низкий КПД;
• Зависимость от погодных и климатических условий;
• При увеличении мощности, требуются значительные площади для монтажа солнечных панелей.

Виды солнечных батарей

В зависимости от вида используемого солнечного модуля различают несколько видов изделий данного типа:

1. Монокристаллические кремниевые;
2. Поликристаллические кремниевые;
3. Тонкопленочные.

Обратите внимание! Главное различие солнечных модулей кроется в типе основного вещества, используемого при их изготовлении

Монокристаллические модули

Изготовление таких элементов ведется из кристаллов кремния высокого качества, поэтому они считаются наиболее эффективными.

Обратите внимание! Кристаллы для таких устройств выращиваются в промышленных условиях. Инструкция по их наращиванию была разработана ученым Чохральским

• Мощность такого модуля составляет 30 Вт. Конструкция данных элементов является более компактной благодаря большей их производительности, но такие изделия являются очень капризными к условиям производства их монтажа.
• Для того чтобы успешно пользоваться системой, состоящей из подобных устройств, вам придется хорошенько потратиться, потому что расчет среднего КПД должен учитывать запас на ночной простой системы, а также на пасмурные дни.
• Но если такая система электропитания является не основной, а резервной, тогда и расчеты будут несколько иными, а соответственно и затраты.

Поликристаллические модули

Устройства такого типа являются более дешевыми, т. к. для их изготовления применяются материалы более низкого качества. Производительность таких модулей равна 12-15%, тогда как у монокристаллических модулей производительность достигает 20%.

Тонкопленочные модули

Такие элементы конструкции изготавливаются из аморфного кремния или иных видов металлов, наделенных необходимыми примесями. По сравнению с выше представленными вариантами, данный является самым дешевым и малопроизводительным. КПД такой системы составит всего 10-12%.

К преимуществам тонкопленочных конструкций можно отнести:

• Небольшая масса;
• Простота и легкость монтажа ввиду не привередливости изделия;
• Гибкость.

К недостаткам можно отнести:

• Малая производительность;
• Малый срок эксплуатации.

Обратите внимание! Такие тонколистовые модули благодаря своей гибкости и малому весу больше подходят для установки на крыше автомобиля или небольшой лодки

На фото – процесс установки

Если устанавливается солнечная батарея для дачи своими руками, тогда непременно следует учесть особенности места расположения объекта. Высокой эффективности вы сможете добиться, только если солнечные лучи будут попадать прямо на модули.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Для начала рассмотрим преимущества установки данной конструкции:

• Значительная экономия денег расходов на электроэнергию. Ваша семья будет потреблять намного меньше электроэнергии от сети, за счет чего выплаты за свет значительно сократятся;
• Независимость от работы электростанции. Если в городе свет на длительных срок отключают редко, то в дачных поселках отсутствие электричества 1-2 дня – это нормальное явление. Однако с солнечными батареями у вас будет свет несмотря на работу электростанции;
• Долговечность. Все элементы конструкции изготавливаются из надежных сплавов металлов, песок раскаливается до максимальной температуры, пока не станет твердым, как сталь. Эксперты отмечают, что солнечные батареи обходятся без технического обслуживания десятки лет;
• Позволяет сохранить чистоту атмосферы. Электростанции совершают непоправимый вред окружающей среде, тогда как солнечные батареи – это экологически чистое приспособление, которое никак не влияет на окружающую среду.

Установка панелей рядом с домом

Монтаж солнечных батарей на кровле

К недостаткам стоит отнести следующие пункты:

• Бесперебойный доступ к электричеству не всегда возможен. Летом пользование солнечными батареями вполне целесообразно, тогда как в зимнее время приспособление вряд ли окажется эффективным. Однако, учитывая, что проживание в дачных домах чаще всего происходит именно в летние деньки, этот минус можно не учитывать;
• Высокая стоимость. Как правило, постепенно выплачивать десятки тысяч рублей за конструкцию нельзя – нужно выложить всю сумму сразу. Это не под силу некоторым семьям.

Теперь, когда вы знаете, какие преимущества и недостатки имеют солнечные батареи для дачи в комплекте, вы сможете взвесить все «за» и «против», и принять правильное решение.