Как выбрать солнечные батареи для дома

Плюсы и минусы

Как у любого технического устройства, так и у солнечных батарей, есть присущие им достоинства и недостатки.

К плюсам использования относятся:

• Экологическая безопасность устройств в процессе эксплуатации;
• Работая в составе солнечных электрических станций являются возобновляемым источником энергии;
• Обеспечивают потребителей электроэнергией с низкой себестоимостью;
• С помощью устройств имеется возможность обеспечить автономность электроснабжения в любом регионе проживания;
• Продолжительный срок эксплуатации.

К минусам данного типа электростанций относятся:

1. Зависимость от погодных условий, времени суток и времени года;
2. Малая производимая мощность;
3. Сезонность работы;
4. Низкий КПД установок;
5. Высокая стоимость оборудования.

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Расчет среднемесячного расхода потребляемого электричества

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ

Рассмотрим составляющие фотоэлектрической системы подробнее.

Солнечные панели.

Панели состоят из полупроводниковых кремниевых фотоэлементов, соединительных проводов и корпуса. Входящие в них фотоэлектрические преобразователи бывают двух основных видов:

• монокристаллические, изготовленные из искусственно выращенного кристалла кремния, нарезанного на пластины;
• поликристаллические, полученные из обрезков, оставшихся от монокристаллических элементов, методом длительного охлаждения кремниевого расплава.

Монокристалл имеет однородную структуру поверхности и выглядит как квадрат со срезанными углами. Его КПД выше, чем у поликристалла, и достигает 20-22%, а стоимость дороже примерно на 10%. Лучи света, попадающие на его поверхность, не рассеиваются, а распределяются равномерно, вызывая направленное беспрепятственное движение свободных электронов.

Поликристалл имеет вид плоского квадрата с неоднородной поверхностью и цветовой гаммой, переливающейся синими и голубыми оттенками. Его КПД находится в пределах 17-18%, поскольку он состоит не из чистого кремния, а с примесями, и из разных кристаллов.

Разницей в КПД объясняется то, что при одинаковой мощности панели второго типа будут иметь больший размер. При равной площади модулей монокристалл вырабатывает электроэнергии на 30% больше.

Вместе с тем, у поликристаллов есть свои преимущества: у них медленнее снижается мощность по мере увеличения эксплуатационного срока (2% против 3% в первый год работы).

Инвертор.

Это устройство, которое преобразует постоянный электрический ток, вырабатываемый солнечными батареями и равный 12 или 24 вольтам, в переменный ток 220 В, который используется для подключения и работы всех бытовых приборов. КПД инвертора составляет около до 96%, так что 4% – это гарантированные потери.

Аккумулятор.

Аккумуляторы предназначены для перераспределения полученной солнечной энергии, поскольку она поступает неравномерно в течение суток: в полдень возможен ее переизбыток, а ночью выработка прекращается. Аккумулятор накапливает электричество в течение светлого времени суток и отдает его в вечерние и ночные часы.

Не следует устанавливать на солнечные батареи автомобильные аккумуляторы, хотя это кажется на первый взгляд рациональным решением.

Их мощности хватает на электропитание одного дома, однако они рассчитаны на эксплуатацию в совершенно иных условиях. Разряд более чем на 30% является для них экстремальным, в то же время они выдают высокий пусковой ток, в чем в данном случае нет никакой необходимости.

В таком режиме, когда в первой половине суток батарея заряжается, а во второй – отдает энергию, автомобильный аккумулятор прослужит не более года, причем его емкость будет уменьшаться, и вероятность внезапной поломки – увеличиваться.

В солнечных батареях используют два типа аккумуляторов, кислотные и гелевые. Последние эффективнее, лучше переносят сильный разряд, но стоят дороже. Батарея не должна разряжаться на 100%, остаточный заряд должен быть не менее 40% (зависит от типа батареи), и чем выше этот процент, тем больше прослужит аккумулятор.

Полностью обеспечить электропитание всех устройств и приборов в доме с помощью современных аккумуляторов невозможно, это выльется в слишком большую сумму. Поэтому к ним не подключают стиральные машины и пылесосы, а только осветительные приборы, холодильники, компьютеры.

Аккумуляторы – самое слабое звено современных систем альтернативного энергоснабжения.

Контроллер.

Этот прибор обеспечивает полную зарядку аккумулятора и защищает его от перезарядки и закипания. Поскольку панели вырабатывают электричество только в световое время суток, а основной пик потребления приходится на вечерние часы, подключать панели к аккумуляторам напрямую нельзя – выйдет из строя и то, и другое.

Существует три типа контроллеров, отличающихся функциональностью и ценой:

1. ON/OFF – самый простой и элементарный, который просто отключает поступление энергии с панели при достижении максимального заряда батареи. Срабатывает при 70% уровне заряда, и батарея быстро выходит из строя. Используется в основном для тестирования системы.
2. ШИМ или PWM – обеспечивает ступенчатую зарядку аккумулятора, переключая режимы заряда, которые выбираются автоматически в зависимости от уровня разрядки аккумулятора. Он заряжается до 100%, однако потери при зарядке составляют до 40%.
3. MPPT – наиболее экономичный и усовершенствованный, работает по вычислительной технологии, сравнивая напряжение, подаваемое с панелей, с напряжением на аккумуляторе и выбирая оптимальное преобразование для получения максимального заряда. Его КПД составляет 93-97%.

Принцип работы гелиосистем для нагрева воды

КПД новых коллекторов, со специальными фильтрами для улавливания волн разной длины, радует своим значением – не менее 40 %. Обычные кремниевые панели имеют КПД не превышающий 25 %.

Срок службы нагревательных элементов, по оценкам производителей, составляет от 10 до 30 лет. Другие части системы, такие как аккумуляторные батареи и электроника, могут выйти из строя раньше – через 5–15 лет.

Принцип действия батарей основан на фотогальваническом эффекте. Лучистая энергия, проходящая через фотоэлементы, преобразуется в электрическую энергию. Доступный пример – часы и калькуляторы с фотоэлементами, уже несколько десятилетий демонстрирующие нам на примитивном уровне этот принцип работы.

Как выбрать тепловой насос для отопления дома? Виды насосов и принцип их работы. Правда ли что индукционный котел для отопления частного дома существенно экономит затраты на электроэнергию? Узнайте из этой статьи.

Экономическая обоснованность

Они заказывают недорогое оборудование производства КНР на одной из интернет-площадок.

К основным элементам устройства относят: Специальные батареи, которые будут поглощать свет.

Для покупки нужно зарегистрироваться и вписать в поисковую строку нужный запрос. Таким образом, фотоэлементы оказываются зажатыми и так их нужно оставить на полсуток. Оптимальным вариантом является конвектор с выходной мощностью от 3кВт — такое устройство в состоянии обеспечить энергией не только освещение дома или квартиры, но и работы большего числа других потребителей.

Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про схему подключения реле напряжения. Шина для спайки солнечных элементов.

Панели между собой соединяются последовательно или параллельно в зависимости от нужного напряжения. Подключите фотоэлемент к контролеру таким же образом.

На схеме ниже вы сможете наглядно увидеть этот процесс. Выбор схемы подключения Энергия, производимая солнечными панелями, не может подаваться напрямую к каким-либо электрическим приборам. При сборке солнечной электростанции следует иметь в виду каждое устройство, даже если конкретное подключение его не касается. Процесс монтажа достаточно понятен и не требует огромных усилий, но многих отталкивает высокая цена системы. Применяя данную схему соединения панелей, мы можем регулировать напряжение и ток на выходе из системы нескольких панелей, что позволит подобрать наиболее оптимальный режим работы всей солнечной электростанции.

Контроллер зарядки АКБ

Среди них широкой популярностью пользуются солнечные системы. Это необслуживаемые и абсолютно безопасные устройства, не выделяющие вредных веществ.

Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?

Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая “зеленую энергию” в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.

Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.

Типы солнечных панелей

Чтобы добиться самой высокой производительности, нужно выбирать такие элементы, которые подходят для вашей местности. Существует несколько их разновидностей, которые отличаются структурой рабочей поверхности фотоэлемента и технологией изготовления.

1. Фотоэлементы с использованием аморфного кремния. По-другому их еще называют пленочными покрытиями. С развитием нанотехнологий это направление, возможно, станет более перспективным, но пока такие панели не имеют большого промышленного производства. Сложность заключается в создании у кристаллов кремния одинаковой направленности по всей толщине рабочего слоя, который составляет 80−100 микрон.
2. Фотоэлементы с использованием монокристаллического кремния. Самые дорогостоящие и производительные батареи, способны удовлетворительно работать при сильной облачности. Их изготавливают, используя медленное остывание кремниевого расплава. При этом получается слиток, который с одной стороны является монокристаллом, а с другой стороны — однороден. После остывания слиток разрезается на пластины и для создания нужной структуры поверхности его подвергают нескольким видам термообработки. Цвет таких пластин обычно темно-синий.
3. Фотоэлементы с использованием поли— или мультикристаллического кремния. При производстве используется технология получения центров кристаллизации, и, как следствие, небольших кристаллов в слитке. Термообработку эти пластины проходят ту же, что и монокристаллические, но их электротехнические показатели первых значительно уступают вторым. Зато и цена на них существенно ниже. Внешне их можно отличить по наличию участков, различающихся по оттенкам и очертаниям.

Недостатки солнечных батарей

К сожалению, и этот практически неисчерпаемый источник энергии имеет определенные ограничения и недостатки:

• Высокая стоимость оборудования – автономная солнечная электростанция даже небольшой мощности доступна далеко не каждому. Оборудование частного дома такими аккумуляторами стоит недешево, но помогает снизить расходы на оплату коммунальных услуг (электроэнергии).
• Обустройство собственного жилища солнечными батареями потребует финансовых затрат.
• Периодичность генерации — солнечная электростанция не способна обеспечить полноценную бесперебойную электрификацию частного дома.

• Хранения энергии – в солнечной электростанции аккумуляторная батарея является самым дорогим элементом (даже батареи небольшого объема и панели на гелевой основе).
• Низкий уровень загрязнения окружающей среды – солнечная энергия считается экологически чистой, однако производственный процесс батарей сопровождается выбросами трифторида азота, оксидов серы. Все это создает «парниковый эффект».
• Использование в производстве редкоземельных элементов – тонкопленочные солнечные панели имеют в своем составе теллурид кадмия (CdTe).
• Плотность мощности – это количество энергии, которое можно получить с 1 кв. метра энергоносителя. В среднем этот показатель составляет 150-170 Вт/м2. Это гораздо больше по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Однако несравнимо, ниже чем у традиционных (это касается атомной энергетики).

Правила при выборе

Чтобы не имея опыта выбрать солнечную батарею, нужно учитывать несколько аспектов. Каждый их них важен, поэтому стоит разобраться, чтобы не упустить ни одного нюанса:

Производитель солнечных батарей. Вариантов много, надо выбирать те, которые давно представлены на рынке и хорошо зарекомендовали себя среди пользователей. Проще всего почитать отзывы на конкретные модели, тогда все станет понятно. Не стоит брать дешевые китайские панели от непонятных производителей, о которых нет информации.
Показатель PTC/STC. Их определяют независимые лаборатории Соединенных Штатов Америки, значение отражает эффективность работы в реальных условиях (производители обычно дают цифры для идеальных условий, которых вряд ли удастся добиться). Цифра должна быть около 90%, чем она выше – тем лучше.
Небольшой показатель отрицательного толеранса. Так называется отклонение фактических показателей солнечных батарей от их номинального значения, он не должен быть больше 3%. А еще лучше, если он будет положительным. При этом нужно покупать одинаковые панели, так как если вы поставите разные, то система будет работать по элементу с самой низкой мощностью и вы потеряете в эффективности.
Гарантийный срок службы. Средний показатель составляет 15 лет, информация должна быть указана на официальном сайте производителя и в технической документации. Если данных нет или гарантия намного меньше, нужно уточнять причину. Часто продавцы предлагают бракованные панели, которые на порядок дешевле, но и гарантийный срок меньше.
КПД контроллеров и инверторов должен быть не менее 95%. Иначе будут существенные потери энергии в системе. В продаже есть много вариантов с эффективностью до 85%, но по факту показатели еще ниже, не стоит экономить на качестве. Дешевые китайские изделия работаю нестабильно и потери энергии при их использовании будут намного больше, чем можно сэкономить при покупке.
Надежность элементов каркаса, на которых будут установлены панели. Многие продавцы, чтобы сэкономить, предлагают не самые качественные несущие элементы. Надежность крепления на них ниже и служат они недолго. Покупать лучше варианты из алюминия с покрытием от известных производителей. Иначе есть риск, что панели просто упадут и в итоге экономия обернется большими расходами.
КПД выбранных солнечных панелей

На этот показатель стоит обращать внимание только для того, чтобы рассчитать площадь модулей для нормального обеспечения энергией. Больше ни на что это параметр не влияет

Если есть место на крыше, лучше сэкономить и купить модули с КПД пониже, на работе системы это никак не отразится.

Большая часть солнечных батарей, продаваемых сегодня, изготавливается в Китае.

Кстати! Чтобы сопоставить предложения, уточните у разных продавцов цену комплекта в пересчете на 1 Ватт солнечной энергии. Так можно сравнить, какой вариант самый выгодный.

Устройство солнечных батарей

Солнечная батарея – это набор фотоэлементов. Эти полупроводниковые (фотоэлектрические) устройства, объединенные в панели, преобразуют энергию солнечных лучей непосредственно в постоянный ток.

Конструктивно гелиопанель (она представлена схематически ниже на фото) в общем виде состоит из следующих частей:

• рамки;
• стеклянного покрытия;
• фотоэлементов;
• токопроводящих металлических контактов;
• основы (обратной стенки);
• пленки из полимерного материала.

Устройство гелиопанели

Корпус (рамка, основа, стеклянное покрытие) предназначены для фиксации фотоэлементов, защиты их от разрушительного воздействия внешней среды. Каркасные детали изготавливают из диэлектрических материалов. Фотоэлементы к корпусу крепятся таким способом, чтобы их замена была возможной.

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) на сегодняшний день изготавливают из различных химических элементов. Но широкое промышленное распространение получили кремниевые фотоэлементы. Эти пластины состоят из двух, отличающихся физическими свойствами, слоев кремния.

Кремний – это полупроводник. Каждый слой батареи имеет свои особенности:

• внешний слой фотоэлектрического преобразователя содержит избыточное количество электронов (n-слой) – выступает в роли катода (отрицательного полюса);
• во внутреннем слое электронов не хватает (p-слой) – является анодом (положительным полюсом).

В результате неоднородности (разного типа проводимости) кремниевых полупроводниковых слоев ФЭП между ними устанавливается р-n переход. Возникает электронно-дырочная проводимость.

Неоднородность слоев фотоэлемента достигается несколькими способами:

• добавлением в один и тот же полупроводниковый материал разнообразных примесей (легирование);
• соединением разных по свойствам полупроводников;
• изменением состава;
• комбинированием нескольких способов.

Коэффициент полезного действия (КПД) заводских ФЭП в среднем составляет 16 %. Эффективность лабораторных моделей достигла почти 45 %. Идет процесс усовершенствования гелиопанелей.

Почему именно солнечные батареи?

1. Солнце есть практически везде. Пока есть доступ к солнечному освещению, электроэнергия может быть получена при помощи данных устройств.

2. Автономность. Нет надобности в подключении к централизованной системе электроснабжения. Соответственно, можно снизить общие расходы на содержание дома. Нет нужды зависеть от ценовой политики местных энергетических магнатов.

3. Когда нужно подводить электрокабель в отдаленные деревни и фермы, порой намного дешевле установить солнечные батареи. Подсчитайте стоимость кабеля, столбов, техники и рабочих, и получится, что при меньшей волоките можно получить ту же услугу, и при этом быть самому себе хозяином.

4. Экологичность. Это основное преимущество данной технологии. Нет нужды использовать ископаемые ресурсы, которые, как известно, не возобновляются. Фотоэлементы не производят канцерогенных выбросов, не повышают уровень парниковых газов. Для их постоянной работы нет необходимости уничтожать и без того уже потрепанные лесные массивы.

5. Отсутствие лицензирования. Пока государство еще не приняло решение об обязательном лицензировании получения электроэнергии благодаря фотоэлементам, этим можно воспользоваться. Как известно, ничего бесплатного долго не бывает.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома?

При выборе подходящих батарей учитывайте вместимость резервуара для воды. Слишком маленький бак не сможет летом получать все тепло от батарей. С другой стороны, в слишком большом баке вода никогда не будет достаточно горячей, и ее придется повторно нагревать.

Для семьи из четырех человек мы рекомендуем использовать резервуары емкостью около 300 л. Для нагрева такого количества воды достаточно 2 или 3 коллектора площадью около 2 кв. м.

Что касаемо выбора самих солнечных панелей, то их можно разделить на три категории по эффективности:

• Высокоэффективные (SunPower);
• Панели со средней эффективностью (REC, QCells, LONGi);
• Бюджетные (полностью поликристаллические модели).

Неэффективность панели вовсе не означает, что она не сможет вырабатывать энергию. Это значит ее более низкую мощность, то есть вам понадобится больше панелей, чтобы получить такой же эффект как у более мощных моделей.

Следует знать, что с увеличением производительности качество изготовления (выражаемое, например, в сроках гарантии на продукт) также увеличивается, но и цена панелей также растет. Так как:

1. Средние и неэффективные фотоэлементы используются в наземных установках, потому что это более выгодно, площадь поверхности не является таким ограничением, и если что-то сломается, то легко заменить;
2. На крышах используются очень эффективные и качественные, среднеэффективные панели, потому что обычно ограничивается поверхность, установка каждой панели стоит дороже, а если что-то сломается, заменить сложнее.

Однако все это лишь общие рекомендации, и все зависит от ситуации и затрат.

Мощность панели определяет, сколько электроэнергии будет производить данная панель (в условиях тестирования), однако ее производительность (или, лучше сказать, эффективность) определяет степень, в которой данная панель преобразует солнечное излучение в электричество.

Обратите внимание, мощность зависит от размера панели, а КПД — нет. Необходимо различать эти две концепции, чтобы можно было хорошо сравнить несколько панелей

Какие солнечные панели наиболее мощные, эффективные?

Панели Bruk-bet имеют самую высокую мощность, но самую низкую эффективность. Преимущество в мощности просто связано с большим количеством ячеек.

Очень хороши солнечные панели REC и Sharp, хотя первые больше по размерам и тяжелее. Размер панелей важен в том смысле, что пространство на крыше обычно ограничено.

Что касаемо надежности. Солнечные батареи — это устройства, настолько простые по своей конструкции, что они не сломаются без внешнего вмешательства. Исключение составляют изделия, которые перестанут работать из-за производственных дефектов. Однако это, как правило, самые дешевые панели китайского производства.

Тем не менее, товар может быть поврежден при транспортировке

С этой точки зрения важно кто продавец панелей, как выглядит гарантийное и послегарантийное обслуживание. Каждый производитель и каждый поставщик должен определять строгие условия гарантии, и они обычно схожи

Поэтому при покупке солнечных батарей следует обязательно обращать внимание на гарантию

Аморфные кремниевые батареи

Изготавливаются из аморфного (некристаллического) кремния a-Si, путем осаждения на гибкую подложку паров гидрида кремния. В результате образуется добиться стабильного фотоэлектрического эффекта получается уже при толщине пленки в несколько микрон.

Эффективность преобразования составляет порядка 8-11%, стоимость генерации лежит в пределах 0.5-0.7% за 1 Вт. Главный недостаток таких батарей – низкий КПД преобразования, что требует значительной площади для обеспечения необходимой мощности. Однако он с лихвой компенсируется возможностью установки на любые поверхности – гибкая подложка не требует ровных оснований и специальных конструкций для монтажа.

Кроме того, современные полиморфные модули могут работать с инфракрасным диапазоном, что существенно уменьшает потери эффективности при рассеянном освещении. В результате на долю аморфных элементов сегодня приходится порядка 10% мирового рынка.

Стоимость солнечных панелей

Мощность солнечных модулей влияет на ее стоимость. Панели большой мощности стоят дороже. От мощности зависит размер батареи. Различные типы солнечных модулей имеют разные размеры.

Перед тем как выбрать солнечные батареи для дома нужно знать место установки панелей, их мощность, чтобы хватило отведенного для них места. Если в дальнейшем будете увеличивать мощность солнечных панелей, нужно предусмотреть резервное место.

Солнечная панель из аморфного кремния

Таким образом, стоимость модуля определяется выбранной мощностью, размером, надежностью и долговечностью. Если остановиться на выборе батареи по низкой стоимости, вы рискуете получить некачественно систему солнечного энергоснабжения, с заниженной мощностью.

Приблизительная стоимость солнечных панелей:

Гибкие панели из аморфного кремния оценивают в 1,1 $ за Вт.

Из этой же группы микроморфные модули — 1,2 $ за Вт.

Поликристаллические панели — 1,3 $ за Вт.

Самые дорогие монокристаллические батареи – 1,5 $ за Вт.

Что такое солнечные батареи

О существовании солнечных панелей известно многим. Однако не все знают, как устроены эти агрегаты. В действительности их конструкция проста, поскольку включает в себя всего несколько компонентов. В классической солнечной панели, превращающей энергию солнца в электричество, присутствуют такие комплектующие:

• Сама батарея.
• Инвертор, обеспечивающий трансформацию постоянного тока в переменный.
• Аккумуляторный прибор, снабженный аппаратом, контролирующим заряд и разряд.

Батарея, в свою очередь, имеет еще несколько компонентов. Их называют фотоэлектрическими преобразователями либо солнечными элементами. Большинство из них производится из кремния. Данные элементы могут иметь параллельные или последовательные соединения. Это свойство позволяет контролировать и менять важные параметры: напряжение, показатели мощности и силы тока. Параллельный тип соединения – предпочтительнее, поскольку он обеспечивает работу панели даже при поломке одного из элементов, правда, с уменьшенной эффективностью. При последовательном соединении это невозможно.

Для каких целей могут использоваться

Этот альтернативный источник электричества применяется для всего, что нуждается в электротоке. А именно для:

• Работы искусственного освещения в домах, школах, больницах и других сооружениях.
• Функционирования бытовых электрических приборов: холодильников, стиральных машин.
• Снабжения теплом при применении обогревателей невысокой мощности.
• Освещения садов, парков, улиц и трасс.
• Снабжения питанием медицинской техники и телекоммуникаций.
• Питания электричеством газопроводов и нефтепроводов.
• Подзарядки мобильных устройств и компьютеров с аккумуляторами.
• Снабжение электропитанием кондиционеров в жаркую погоду.
• Снабжения электричеством систем водоподготовки и подачи пресной воды.

В западных странах частные потребители уже активно используют солнечные батареи или ветрогенераторы для получения абсолютной независимости от централизованных поставщиков электричества, и уже оценили их окупаемость. Но больше всех солнечную энергию сейчас потребляют коммерческие организации. Широко распространились солнечные модули и в сельскохозяйственных комплексах.

Эффективность батарей гелиосистемы

Один фотоэлемент даже в полдень при ясной погоде выдает совсем немного электроэнергии, достаточной разве что для работы светодиодного фонарика.

Чтобы повысить выходную мощность, несколько ФЭП объединяют по параллельной схеме для увеличения постоянного напряжения и по последовательной для повышения силы тока.

Эффективность солнечных панелей зависит от:

• температуры воздуха и самой батареи;
• правильности подбора сопротивления нагрузки;
• угла падения солнечных лучей;
• наличия/отсутствия антибликового покрытия;
• мощности светового потока.

Чем ниже температура на улице, тем эффективней работают фотоэлементы и гелиобатарея в целом. Здесь все просто. А вот с расчетом нагрузки ситуация сложнее. Ее следует подбирать исходя из выдаваемого панелью тока. Но его величина меняется в зависимости от погодных факторов.

Гелиопанели выпускаются с расчетом на выходное напряжение, кратное 12 В – если на аккумулятор надо подать 24 В, то две панели к нему придется подсоединить параллельно

Постоянно отслеживать параметры солнечной батареи и вручную корректировать ее работу проблематично. Для этого лучше воспользоваться контроллером управления, который в автоматическом режиме сам подстраивает настройки гелиопанели, чтобы добиться от нее максимальной производительности и оптимальных режимов работы.

Идеальный угол падения лучей солнца на гелиобатарею – прямой. Однако при отклонении в пределах 30-ти градусов от перпендикуляра эффективность панели падает всего в районе 5%. Но при дальнейшем увеличении этого угла все большая доля солнечного излучения будет отражаться, уменьшая тем самым КПД ФЭП.

Если от батареи требуется, чтобы она максимум энергии выдавала летом, то ее следует сориентировать перпендикулярно к среднему положению Солнца, которое оно занимает в дни равноденствия по весне и осени.

Для московского региона – это приблизительно 40–45 градусов к горизонту. Если максимум нужен зимой, то панель надо ставить в более вертикальном положении.

И еще один момент – пыль и грязь сильно снижают производительность фотоэлементов. Фотоны сквозь такую “грязную” преграду просто не доходят до них, а значит и преобразовывать в электроэнергию нечего. Панели необходимо регулярно мыть либо ставить так, чтобы пыль смывалась дождем самостоятельно.

Некоторые солнечные батареи имеют встроенные линзы для концентрирования излучения на ФЭП. При ясной погоде это приводит к повышению КПД. Однако при сильной облачности эти линзы приносят только вред.

Если обычная панель в такой ситуации будет продолжать генерировать ток пусть и в меньших объемах, то линзовая модель работать прекратит практически полностью.

Солнце батарею из фотоэлементов в идеале должно освещать равномерно. Если один из ее участков оказывается затемненным, то неосвещенные ФЭП превращаются в паразитную нагрузку. Они не только в подобной ситуации не генерируют энергию, но еще и забирают ее у работающих элементов.

Панели устанавливать надо так, чтобы на пути солнечных лучей не оказалось деревьев, зданий и иных преград.