Особенности солнечных панелей для дома

Оглавление

Солнечные панели для дома

Источники солнечной энергии набирают большой вес среди всех схем электроснабжения. В отдаленных местностях, в районах с частыми перебоями подачи энергии, использование дополнительных или полностью самостоятельных систем энергоснабжения  дома или дачи становится эффективным вариантом. Распространенным альтернативным источником являются солнечные панели для дома и более крупные солнечные электростанции, обладающие рядом преимуществ и способные обеспечивать потребителей электроэнергией при отсутствии других возможностей.

Особенности устройства и рентабельность установки

Солнечные панели представляют собой плоские прямоугольные конструкции, перерабатывающие солнечный свет в электрическую энергию. Работа устройства возможна только в дневное время при хорошей погоде, что является основной особенностью солнечных панелей и служит главным аргументом для критики и противников этого направления.

Мнение эксперта
Эксперт Energo.House Фомин О. А.
Горный инженер, строитель.
Важно! Нередко встречается название «солнечные батареи», что неточно, поскольку панели не накапливают энергию, т. е. не могут являться батареями. Они создают определенное напряжение, позволяющее получать и каким-либо образом использовать полученную энергию.

Рентабельность

На каждый метр квадратный земной поверхности приходится около 1360 кВт энергии солнца. Для эффективного сбора этой дармовой энергии используются разные устройства, но наибольшее распространение получили кремниевые образцы, так как они обходятся наиболее дешево. Остальные варианты, обладая более привлекательными качествами, обходятся слишком дорого.

Говорить о рентабельности солнечных батарей можно только при возможности сравнения. Если солнечная энергия используется в регионе с полным отсутствием других вариантов, то можно рассуждать только о сроке службы оборудования. Если производится сравнительный анализ, то рассматривать следует как обычное сетевое подключение, так и другие способы выработки энергии (например, дизельные или бензиновые генераторы).

Рентабельность — это отношение чистой прибыли к стоимости оборудования. В данном случае говорить о прибыли сложно, прежде всего потому, что задачей является не получение дохода, а обеспечение потребителей энергией. Распространено мнение, что срок окупаемости солнечных панелей составляет 12-14 лет. Существующие расчеты, чаще всего, являются обычными маркетинговыми уловками производителей, поскольку возможности системы в разных регионах отличаются друг от друга.

Рассмотрим их внимательнее.

Эффективность работы солнечных панелей на юге страны

Южные регионы являются наиболее благоприятными для получения солнечной энергии. Расположение светила, уровень освещенности, продолжительность светового дня создают оптимальные условия для функционирования системы. Эффективность работы солнечных батарей повышается по мере приближения к экватору и далее. Наиболее охваченными регионами в этом отношении являются Африка и Южная Америка, причем, практически по всей территории.

Юг России имеет несколько меньшие возможности, но, сравнительно с другими, более северными районами, он обладает наилучшими возможностями. При этом, имеется и ограничивающий фактор. Повышение температуры вызывает снижение производительности панелей. Если заявленная мощность была получена в лабораторных условиях, при температуре 25°С, то повышение до 40°С вызовет падение мощности на 7 и более процентов.

Эффективность работы солнечных панелей, используемых для энергосбережения в средней полосе

Средняя полоса имеет меньшие возможности для использования солнечной энергии. Уровень освещенности снижается, кроме того, в расчет приходится принимать погодные факторы и особенности климата.

Количество солнечных дней ограничено, нередко неделями стоит пасмурная погода, при которой мощность панелей падает примерно в 4 раза. Такие условия резко снижают эффективность системы и ставят под вопрос целесообразность использования солнечных панелей.

Эффективность работы солнечных панелей, используемых для энергоснабжения на севере

Северные регионы имеют особые условия освещенности и продолжительности светового дня. При низком расположении солнца над горизонтом, дающим относительно слабый поток света, длительность полярного дня достигает почти полгода. При слабых возможностях системы, не получающей достаточного светового потока, длительность рабочего времени несколько компенсирует положение.

Непрерывность цикла позволяет получать достаточное количество энергии, стабильность погоды способствует получению стабильного и устойчивого режима функционирования. Ситуация ухудшается во время полярной ночи, когда работа системы прекращается и приходится переходить на бензиновые генераторы или иные способы получения энергии.

Расположение имеет важное значение, так как солнечный свет распределяется по поверхности неравномерно:

распределение солнечного света

Расположение большинства регионов России имеет сравнительно невыгодные условия использования солнечных панелей, что и объясняет низкую популярность этого направления среди населения. Даже самые современные образцы, модифицированные и приспособленные к работе в сложных условиях, невыгодны с экономической точки зрения.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Must have для туристов — кемпинговые фонари на солнечных батареях

Производительность

Производительность солнечных панелей зависит от следующих факторов:

  • число солнечных дней в году
  • рельеф местности, не образующий преград для солнечного света. Отсутствие зданий или сооружений, других препятствий
  • географическое положение должно быть оптимальным (близким к экваториальным областям)
  • отсутствие значительных температурных перепадов

Сколько нужно панелей на средний дом?

В среднем, один современный модуль выдает мощность около 200 Вт. Этот показатель получен в условиях заводской лаборатории, на практике он значительно меняется из-за воздействия указанных факторов. Использование солнечных панелей наиболее эффективно в солнечных регионах с относительно низкими температурами. Для среднего частного дома вместе с отоплением требуется около 15 кВт, что позволяет приблизительно подсчитать количество панелей и расходы на их приобретение. Необходимо учитывать и стоимость дополнительного оборудования, которое необходимо для полноценного функционирования системы.

Принцип работы

Принцип работы солнечных панелей основан на использовании фотоэлектрического эффекта. Практически, повторяется школьный опыт с транзистором, у которого спилена верхняя крышки. При направлении на него луча света происходит выработка некоторого количества энергии. Способность p-n переходов к производству электрического тока стала основной идеей производства солнечных панелей, конструкция которых основана на устройстве транзисторов.

Солнечная панель состоит из двух слоев чистого кремния, на один из которых нанесен слой бора, а на другой — слой фосфора. При попадании на устройство лучей солнечного света пластина со слоем фосфора получает избыточные электроны, на пластине со слоем бора появляется их недостаток. Таким образом солнечная панель производит определенное количество электричества, которого достаточно для питания маленького светодиодного фонарика. Обе пластины пропаиваются тонкими полосками меди, служащими контактами для присоединения к дополнительному оборудованию.

Типы и разновидности

Прежде всего, необходимо разделить солнечные панели и коллекторы. Если первые производят электроэнергию, то вторые предназначены для нагрева теплоносителя и подачи его в систему отопления дома. При этом, оба типа солнечных элементов имеют схожее строение, многие пользователи путают их между собой. Коллекторы мы рассматривать не будем, поскольку они представляют собой совсем другие устройства.

Панели можно разделить по типу материала и прочим признакам:

виды солнечных батарей

Пленочные панели

Пленочные панели были призваны снизить стоимость солнечных элементов. Они выполнили эту задачу, но наполовину: вместе с низкой стоимостью они получили низкую производительность, что резко уменьшило их привлекательность среди пользователей.

Существуют разные виды пленочных батарей:

  • устройства на основе теллурида кадмия. Изначально они проектировались для использования в космосе, но со временем обосновались в земных проектах. Противники технологии ссылаются на то, что кадмий — это кумулятивный яд, поэтому использование подобных устройств опасно и вредит окружающей среде. Вычисления показывают, что процент выделения составляет ничтожно малую величину, не представляющую серьезной проблемы здоровью людей. КПД таких панелей составляет 11%.
  • панели на основе селениды меди-индия. В последнее время индий, используемый в производстве мониторов, заменяют галлием. КПД этих панелей составляет 15-20%, что делает их привлекательнее многих других вариантов, но высокая стоимость ограничивает использование.
  • полимерные панели относительно дешевы, легки, лишены вредных выбросов в окружающее пространство. При этом, их КПД всего 5-6%, что слишком мало для получения достаточного количества энергии. Увеличение количества панелей до нужного значения делает их покупку нецелесообразной, так как общие расходы выше, чем при покупке более эффективных устройств, а занимаемая площадь и расходы на обслуживание возрастают в несколько раз.

Наиболее распространенными являются кремниевые образцы, виды которых следует рассмотреть подробнее.

Монокристаллические солнечные панели

Монокристаллические кремниевые панели имеют высокий КПД — до 19%, обусловленный спецификой строения кристаллической решетки материала.

Производство монокристаллических панелей ведется по сложной методике. Высокочистый кремний расплавляют и помещают в него затравку (основу) кристалла. Затем производится плавное понижение температуры расплава, во время которого образуется кремниевый монокристалл. Заготовка представляет собой болванку диаметром 13-20 см, длиной до 2 метров. От нее в поперечном направлении отрезают тончайшие (250-300 мкм) пластинки, которые соединяют в единое полотно.

Атомы монокристалла ориентированы в одну сторону, что упорядочивает движение электронов и повышает производительность панелей. Внешне они выглядят как черные прямоугольники со срезанными краями.

Цена монокристаллических панелей выше, но производительность и другие рабочие качества изделий вполне соответствуют их стоимости.

Поликристаллические солнечные панели

Поликристаллические панели служат несколько упрощенной альтернативой монокристаллическим образцам. Они производятся по схожей технологии, но с определенными ограничениями, значительно снижающими себестоимость продукции. В результате получаются поликристаллы, созданные из мелких зернистых структур с разной ориентацией атомов.

Производительность таких панелей ниже, как и КПД (около 15%), но и цена заметно уменьшена, поэтому поликристаллические панели имеют определенный спрос у пользователей.

Внешне они представляют прямоугольники синего цвета. По результатам тестов выявлено, что поликристаллические устройства лучше работают при плохой погоде, чем монокристаллические. Они показывают более высокую производительность, что делает их востребованными для регионов со сложными условиями.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Чем гелевые аккумуляторы для солнечных батарей отличаются от стартерных, щелочных и литиевых?

Существуют также панели из аморфного кремния, имеющие признаки как кремниевых, так и пленочных образцов. Они тонкие, очень гибкие, способны производить электричество при плохой погоде. Оптическое поглощение у аморфных элементов в 20 раз выше, чем у других кремниевых панелей. При этом, КПД составляет всего 5-6%, что ограничивает спрос на подобные изделия.

Технические и электрические параметры

Рассмотрим технические характеристики солнечных панелей:

  • напряжение. Один элемент имеет напряжение около 0,5 В, а общее напряжение панели представляет собой суммарное значение минус неизбежные потери. Повышение напряжения на панелях снижает силу тока, поэтому разработки, увеличивающие его, не ведутся
  • толерантность. Это значение, определяющее разницу между заявленными (паспортными) параметрами и реальными показателями панелей, полученными на практике. Бывает положительная и отрицательная толерантность, когда реальное значение превышает паспортное и наоборот
  • температурный коэффициент. Величина, определяющая зависимость показателей панели от температуры. Чем ниже ТК, тем устойчивее изделие к перепадам температуры и тем стабильнее его производительность
  • срок службы, гарантия. Большинство образцов от известных производителей имеют срок службы около 25 лет (известны устройства со сроком эксплуатации до 50 лет), с гарантией на 5 лет.
  • габариты в соотношении с мощностью. Мощность устройства определяется его площадью, количеством единичных элементов, набранных в единое полотно. Размеры модуля необходимо соотносить с параметрами отдельных элементов, входящих в его состав. Если при большой площади панель выдает малую мощность, правильнее будет рассмотреть другие образцы
  • пиковая мощность. Значение, полученное в лабораторных условиях при определенной температуре и освещенности. Примечательно, что в солнечные морозные дни показатели некоторых видов панелей составляют до 125% от пиковых значений.

Плюсы и минусы

Достоинствами солнечных панелей считаются:

  • экологическая чистота солнечной энергетики вообще и панелей в частности
  • возможность аккумулирования и целевого расхода энергии
  • наличие собственной энергии, которую можно использовать по своему усмотрению
  • автономный источник энергии, независимый от сетевых систем или ресурсоснабжающих компаний
  • длительный срок службы, отсутствие сложного технического обслуживания

К недостаткам принято относить:

  • зависимость от погоды, времени суток и прочих внешних факторов
  • высокие цены на оборудование и установку системы
  • для оборудования необходимо отдельное помещение или определенное место в доме
  • длительное время окупаемости, которая возможна не всегда из-за сложных условий эксплуатации

Многие пользователи основным достоинством считают автономность системы, а недостатком — высокие цены на оборудование.

Где и по какой цене купить?

Панели от ЗАО «Телеком-СТВ»

Технологические линии находятся в г. Зеленограде. Предприятие выпускает широкий выбор панелей для разных нужд и условий. Цены находятся в пределах 4000-29 500 руб., в зависимости от мощности и напряжения.

Hevel – завод в Чувашии

Производит панели нового типа на основе гетероперехода HJT. Продукция имеет высокий КПД (около 22%), мощность модуля — 300-320 Вт. Стоимость зависит от параметров, в среднем панели обходятся в 4-9 тыс руб.

Рязанский ЗМКП

Завод металлокерамических приборов в Рязани изготавливает несколько видов солнечных панелей. Предлагаются моно- и поликристаллические образцы, микроморфные и гибкие панели. Цены мало отличаются от средних рыночных значений, средний диапазон расположен в пределах 5-15 тыс руб.

Краснодарский «Сатурн»

При производстве панелей используются пленочные, струнные, сетчатые или металлические. Предприятие имеет собственные технологические наработки, в частности — методику производства кремния. Цены на продукцию вполне соответствуют качеству и характеристикам модулей, которые изначально планировались для эксплуатации в космосе.

«Солнечный ветер» (Solar Wind)

Это предприятие также расположено в Краснодаре. Ведется производство трех видов модулей, монокристаллических и двухслойных, выполненных в соответствии с собственными наработками. Цены соответствуют качеству и рабочим показателям, находятся в пределах 6-30 тыс. руб.

Солнечные батареи «Квант»

НПП «Квант» — один из первых производителей, выпустивших двухсторонние образцы солнечных панелей. На сегодня предлагаются моно- и поликристаллические изделия повышенной мощности, средняя стоимость которых составляет 20 000 руб.

Sun Power – портативные солнечные панели

Производство расположено во Владивостоке. Предлагаются монокристаллические гибкие модули с высокими рабочими и эксплуатационными параметрами, купить которые можно по ценам от 3000 до 15000 руб. в соответствии с производительностью модуля.

«Квазар»

«Квазар» – еще один украинский производитель. Компания является крупным производителем солнечных модулей и смежного оборудования. При относительно низких ценах, компания предлагает высокое качество и широкий выбор изделий для разных нужд.

ООО «Витасвет»

Компания выпускает солнечные установки, базовым вариантом которых является образец под маркировкой SSI-LS200 P3. Выпускается 4 модели с разной мощностью (225-240 Вт) и другими показателями. Цены на панели находятся в диапазоне 12-14 тыс руб.

Завод «Термотрон» (г. Брянск)

Производители сделали ставку на владельцев частных домов, выпуская как отдельные элементы, так и небольшие солнечные установки. Станции называются «Экотерм» и позволяют существенно снизить потребление частного дома. Приобретение комплекта обойдется в сумму, зависящую от мощности и состава смежного оборудования.

Полезное видео

Рейтинг автора
Автор статьи
Фомин Олег Александрович
Горный инженер, строитель.
Написано статей
87
Помогла статья? Оцените её
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (3 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
ВК

Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте!

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Как выбрать солнечную электростанцию для дома?