Солнечные батареи для дома: виды, устройство, технические характеристики

Поскольку цены на электроэнергию постоянно растут, вы неизбежно начнете задумываться об использовании природных источников энергии. Одна из таких возможностей – солнечные батареи для дома или дачи. При желании они могут полностью удовлетворить все потребности даже большого дома.

Проектирование солнечной энергосистемы

Идея преобразования солнечной энергии в электричество долгое время не давала ученым уснуть. Это стало возможным с открытием свойств полупроводников. В солнечных элементах используются кристаллы кремния. Когда на них попадает солнечный свет, в них образуется прямое движение электронов, называемое электрическим током. При подключении достаточного количества таких кристаллов мы получаем вполне приличные по величине токи: панель площадью чуть более метра (1,3-1,4 м2 при достаточном уровне освещенности может выдавать до 270 Вт (напряжение 24В).

Электрические солнечные панели для дома открывают множество возможностейЭлектрические солнечные панели для дома открывают множество возможностей

Поскольку освещение меняется в зависимости от погоды и времени суток, невозможно напрямую подключить устройства к солнечным батареям. Вам нужна целая система. Помимо солнечных батарей вам понадобятся:

  • Аккумулятор. В светлое время суток под воздействием солнечных лучей солнечные батареи вырабатывают электроэнергию для дома, дачи. Он не всегда используется полностью, его излишки накапливаются в аккумуляторе. Накопленная энергия тратится впустую в плохую погоду.
  • Контролер. Не обязательная часть, но желательная (при наличии достаточных средств). Он отслеживает уровень заряда аккумулятора, чтобы избежать чрезмерной разрядки или превышения максимального уровня заряда. Оба эти условия плохо влияют на аккумулятор, поэтому наличие контроллера продлевает срок его службы. Кроме того, контроллер обеспечивает оптимальную работу солнечных панелей.
  • Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). Не все устройства рассчитаны на постоянный ток. Многие работают с переменным напряжением 220 вольт. Преобразователь позволяет получить напряжение 220-230 В.

Солнечные батареи для дома - только часть системыСолнечные батареи для дома – только часть системы

Установив солнечные батареи для дома или дачи, вы можете стать полностью независимыми от официального поставщика. Но для этого необходимо иметь большое количество батареек, определенное количество аккумуляторов. Комплект, вырабатывающий 1,5 кВт в сутки, стоит около 1000 долларов. Этого достаточно, чтобы удовлетворить потребности дачного участка или части электрооборудования дома. Комплект солнечных панелей на производство 4 кВт в сутки стоит около 2200 долларов, на 9 кВт в сутки – 6200 долларов. Поскольку солнечные панели для дома представляют собой модульную систему, есть возможность приобрести установку, которая будет поставлять часть требования., постепенно увеличивая его производительность.

Виды солнечных панелей

По мере роста цен на энергию идея использования солнечной энергии для производства электроэнергии становится все более популярной. Кроме того, с развитием технологий солнечные преобразователи становятся более эффективными и в то же время дешевыми. Так что при желании вы можете удовлетворить свои потребности, установив солнечные батареи. Но они бывают разных типов. Давайте выясним.

Сама солнечная батарея представляет собой серию фотоэлементов, которые расположены в общем корпусе, защищенном прозрачной передней панелью. Для домашнего использования солнечные элементы производятся на основе кремния, поскольку он относительно недорог, а элементы на его основе имеют хороший КПД (около 20-24%). Монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные (гибкие) фотоэлементы изготавливаются на основе кристаллов кремния. Некоторые из этих фотоэлементов электрически соединены друг с другом (последовательно и / или параллельно) и подключены к клеммам, расположенным на корпусе.

Солнечная панель для дома состоит из ряда фторированных элементовСолнечная панель для дома состоит из ряда фторированных элементов

Фотоэлементы установлены в закрытом корпусе. Корпус солнечного элемента выполнен из анодированного алюминия. Он легкий и не подвержен коррозии. Лицевая панель изготовлена ​​из прочного стекла, которое должно выдерживать снеговые и ветровые нагрузки. Кроме того, он должен обладать определенными оптическими свойствами – иметь максимальную прозрачность, чтобы пропускать как можно больше лучей. Как правило, из-за отражения теряется значительное количество энергии, поэтому требования к качеству стекла высоки, и оно дополнительно покрывается антибликовым составом.

Типы солнечных батарей

Солнечные панели для дома изготавливаются на основе кремниевых элементов трех типов;

  • Монокристаллический. Каждый фотоэлемент представляет собой кристалл кремния. Монокристаллические солнечные элементы имеют хороший КПД (около 24,7%), но их стоимость несколько выше. Его отличает, во-первых, однородный насыщенный синий цвет и, во-вторых, скругленные края фотоэлемента.

    Типы кремниевых солнечных элементовТипы кремниевых солнечных элементов

  • Поликристаллический. Несколько небольших кристаллов кремния объединены в солнечный элемент. Они имеют неровную структуру, что снижает эффективность поглощения солнечного света. Это отражается на КПД (20,3%). Фактически это означает, что солнечная панель такой же мощности будет занимать примерно на 20% больше площади.
  • Тонкая пленка. Они представляют собой слой полупроводника, нанесенный на гибкую подложку. Благодаря своей гибкости их можно устанавливать на криволинейных поверхностях. Но у них низкая производительность (около 10,4%), поэтому они занимают большие площади (как минимум в 2 раза больше, чем поликристаллические).

Если у вас скатная крыша, а фасад выходит на юг или восток, нет смысла зацикливаться на занимаемой площади. Поликристаллические модули подходят идеально. При том же количестве произведенной энергии они стоят немного дешевле.

Как правильно выбрать солнечную батарею для дома

Существуют распространенные заблуждения, из-за которых вы тратите дополнительные деньги на оборудование по завышенной цене. Ниже приведены советы, как правильно построить солнечную энергосистему и не тратить лишние деньги.

Солнечные электростанции для вашего дома могут быть дешевле, если вы подойдете к проблеме взвешенно Солнечные электростанции для вашего дома могут быть дешевле, если вы подойдете к проблеме взвешенно

Что купить

Не все компоненты солнечной системы жизненно важны для работы. Некоторые части вполне можно обойтись. Они служат для повышения надежности, но без них система работает. Первое, что нужно помнить – покупать солнечные батареи в конце зимы, начале весны. Прежде всего, погода в этот период отличная, много солнечных дней, снег отражает солнце, усиливая общее освещение. Во-вторых, в это время традиционно объявляются скидки. Дополнительные советы заключаются в следующем:

  • Купите для дома солнечные батареи с выходным напряжением 12 В. Именно от этого напряжения работает большая часть бытовой и строительной техники, светодиодные лампы и так далее. Техники, работающие от 24 или 48 вольт, намного меньше. Вы можете посмотреть паспорта или воспользоваться поиском.
  • Не используйте для освещения лампы накаливания. Они потребляют слишком много электроэнергии и работают от 220 В. Замените их на светодиодные. Для них постоянный ток 12 В – это то, что им нужно.

    “Полная” солнечная система выглядит так

  • Не пытайтесь сразу купить мощную систему, чтобы покрыть все возможные потребности. Для начала купите пару модулей без преобразователя / инвертора, подключите к ним оборудование, которое работает при постоянном напряжении. Если система вас устраивает, то в дальнейшем вы можете увеличить мощность, купить инвертор и подключить оборудование, работающее от 220-230 В. И учтите, что инвертор даже при выключенной нагрузке потребляет электроэнергию (потери при преобразовании составляют примерно 30%). То есть ночью, когда все выключено, просто расходует заряд батареи. К тому же он излучает далекую от идеала синусоиду. Как правило, все, что может работать при постоянном напряжении, питается напрямую от батарей.

Если вы используете только эти советы и подключаете только те приборы, которые работают при постоянном напряжении, система солнечных батарей для дома будет стоить гораздо более скромную сумму, чем более дешевый комплект. Но это еще не все. Вы также можете оставить часть оборудования «на потом» или вообще обойтись без него.

Что ты можешь обойтись без

Стоимость комплекта солнечных панелей на 1 кВт в сутки – более тысячи долларов. Значительные вложения. Вы неизбежно задаетесь вопросом, стоит ли оно того и каков будет срок окупаемости. При текущих расценках ждать возврата денег уйдет больше года. Но затраты можно снизить. Не за счет качества, а за счет небольшого снижения комфортности использования системы и разумного подхода к выбору ее компонентов.

  • Не покупайте гелиевые батареи или батареи глубокого разряда. Они не стоят своих денег. Автомобильные аккумуляторы с истекшим сроком годности также отлично работают с солнечными батареями для дома. Они нормально работают еще минимум 5 лет.

    Если площадь не ограничена, можно приобрести солнечную панель на основе поликристаллических фотоэлементовЕсли площадь не ограничена, можно приобрести солнечную панель на основе поликристаллических фотоэлементов

  • В принципе, можно обойтись и меньшими деньгами. Устанавливать контроллер не нужно. Он стоит не менее 150 долларов (а мощный – 500 долларов), и вся его задача – контролировать состояние заряда аккумуляторов. Если ваш бюджет ограничен, купите автомобильные часы на 12 В, которые также измеряют напряжение и температуру. Они стоят 2-5 долларов и выполняют примерно те же функции. А чтобы избежать перезарядки, купите дополнительный аккумулятор. Или два. Суммарная мощность «лишней» мощности должна быть не менее 20%. Это позволит избежать перегрузки и увеличит емкость системы.

Итак, если ваш бюджет ограничен, вы можете обойтись разными солнечными панелями и батареями, емкость которых на 20-25% выше максимального заряда солнечных панелей. Для контроля за состоянием здоровья купите автомобильные часы, которые все еще измеряют напряжение. Это избавляет от необходимости измерять заряд батареи несколько раз в день. Вместо этого вам нужно время от времени смотреть на часы. Это для начала. В дальнейшем можно покупать солнечные батареи для дома, увеличивать количество аккумуляторов. При желании можно приобрести инвертор.

Определите размер и количество фотоэлементов

В хорошем солнечном элементе на 12 В должно быть 36 элементов, а в аккумуляторе на 24 В должно быть 72 фотоэлемента. Это оптимальное количество. С меньшим количеством фотоэлементов вы никогда не получите заявленный ток. И это лучший вариант.

Не покупайте двойные солнечные панели: 72 и 144 ячейки соответственно. Во-первых, они очень большие, что неудобно для транспортировки. Во-вторых, при аномально низких температурах, которые у нас периодически бывают, они первыми выходят из строя. Дело в том, что ламинирующая пленка при замораживании значительно уменьшается в размерах. На больших панелях из-за высокого натяжения он отслаивается или даже трескается. Теряется прозрачность, катастрофически падает производительность. Панель в ремонте.

Солнечная панель на 4 В состоит из 7 элементовСолнечная панель на 4 В состоит из 7 элементов

Второй фактор. Большие панели должны иметь большую толщину, чем корпус и стекло. Ведь возрастают ветровые и снеговые нагрузки. Но это делается не всегда, так как цена значительно увеличивается. Если вы видите двойную панель и цена ниже «обычных» двух, лучше поискать что-нибудь другое.

Еще раз: лучший выбор – это солнечная панель на 12 вольт для вашего дома, состоящая из 36 солнечных элементов. Это лучший вариант, проверенный практикой.

Технические характеристики: на что обращать внимание

Сертифицированные солнечные панели всегда показывают рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток короткого замыкания. При этом следует учитывать, что все параметры обычно приводятся для температуры + 25 ° С. В солнечный день на крыше аккумулятор нагревается до температур значительно выше этого показателя. Это объясняет более высокое рабочее напряжение.

Пример технических характеристик солнечных батарей для домаПример технических характеристик солнечных батарей для дома

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В обычных батареях это около 22 В. И все было бы хорошо, но если вы будете работать с оборудованием, не отключая солнечные панели, напряжение холостого хода повредит инвертор или другое подключенное оборудование, которое не предназначено для этого напряжения. Поэтому для любых работ – переключение кабелей, подключение / отключение аккумуляторов и так далее и т.д. – первое, что нужно сделать, это отключить солнечные батареи (снять клеммы). Пройдя схему, подключайте их в последнюю очередь. Эта процедура сэкономит вам много нервов (и денег).

Корпус и стекло

Солнечные панели для дома имеют алюминиевый корпус. Этот металл не подвержен коррозии, при достаточной прочности имеет небольшую массу. Нормальный кузов следует собирать из профиля, в котором есть не менее двух ребер жесткости. Кроме того, стекло необходимо вставлять в специальный паз, а не закреплять сверху. Все это признаки нормального качества.

На корпусе не должно быть отраженийНа корпусе не должно быть отражений

Также при выборе солнечной панели обратите внимание на стекло. В обычных батареях он скорее фактурный, чем гладкий. На ощупь – грубый, если подержать ногти, то слышен шорох. Кроме того, он должен иметь качественное покрытие, минимизирующее блики. Значит, в нем ничего не должно отражаться. Если хотя бы под любым углом видны отражения окружающих предметов, лучше найти другую панель.

Подбор сечения кабеля и тонкости подключения к электросети

подключать солнечные панели для дома необходимо одножильным медным кабелем. Сечение жилы кабеля зависит от расстояния между модулем и аккумулятором:

  • расстояние менее 10 метров:
    • 1,5 мм2 для солнечной панели мощностью 100 Вт;
    • для двух аккумуляторов – 2,5 мм2;
    • три батареи – 4,0 мм2;
  • расстояние более 10 метров:
    • для подключения панели берем 2,5 мм2;
    • два – 4,0 мм2;
    • три – 6,0 мм2.

Можно взять и больший участок, но не меньший (будут большие потери, но нам это не нужно). При покупке проводов обращайте внимание на реальное сечение, так как сегодня заявленные размеры очень часто не соответствуют реальным. Для проверки вам нужно будет измерить диаметр и прочитать раздел (как это сделать, вы можете прочитать здесь).

Солнечные батареи для дома: подключение к электросетиСолнечные батареи для дома: подключение к электросети

При сборке системы вы можете реализовать преимущества солнечных панелей, используя многополюсный кабель подходящего сечения и, по крайней мере, толстый кабель. Перед подключением к батареям все «плюсы» пропускаем через диоды или группы диодов с общим катодом. Это предотвращает короткое замыкание аккумулятора (это может привести к возгоранию), если провода между аккумуляторами и аккумулятором закорочены или оборваны.

Диоды используют типы SBL2040CT, PBYR040CT. Если они не найдены, их можно удалить из старых блоков питания персонального компьютера. Обычно бывают SBL3040 или аналогичные. Желательно перебрать диоды. Не забывайте, что они сильно нагреваются, поэтому их нужно установить на радиатор (можно и одиночный).

Системе также необходим блок предохранителей. По одному на каждого потребителя. Подключаем через этот блок всю нагрузку. Во-первых, так система более безопасна. Во-вторых, при возникновении проблем легче определить источник (с помощью перегоревшего предохранителя).

Источник – https://stroychik.ru/raznoe/solnechnye-batarei-dlya-doma

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: