Постоянно растущие цены на электроэнергию, истощение запасов угля и прогрессирующая деградация окружающей среды. Эти причины делают получение электричества от солнца очень популярным. Сегодня солнечные фермы являются третьими по величине источниками возобновляемой энергии в мире по объёму производства. С их помощью можно успешно вырабатывать электроэнергию, необходимую для питания типичного домохозяйства. Как работает автономный дом на солнечных батареях? Какие солнечные батареи существуют? Как их выбирать? Ответы Вы найдёте в этом руководстве.
Что такое солнечная фотовольтаика?
Фотовольтаика – это технология, которая собирает солнечную энергию, а затем преобразует её в электричество. Переменный ток вырабатывается за счёт солнечного излучения с помощью соответствующих инверторов. Поскольку эта технология использует солнечное излучение для производства электричества, оно должно быть ярким. Некоторые солнечные элементы хорошо поглощают отражённый свет. Благодаря этому они очень эффективны даже в очень пасмурные дни. Количество электроэнергии, которое могут производить солнечные батареи, зависит от 3 факторов:
- мощности установки;
- угла наклона панели батареи;
- интенсивности солнечного излучения.
Хотя фотоэлектрическая энергия – относительно молодая технология, в последние годы наблюдается её динамичное развитие. Время от времени на рынке появляются новые солнечные элементы с высоким КПД и большой мощностью. Изменения заметны и в конструкции модулей, которые увеличиваются в размерах и достигают 2 и даже 3 метров. Это делает их подходящими для создания наземных солнечных ферм. Однако большинство выбирают фотоэлектрические модули меньшего размера, которые можно легко установить на крыше пассивного дома.
Как происходит производство солнечных панелей?
Фотоэлектрические панели состоят из модулей и ячеек. Сырьём для производства последних является кремний, который присутствует в фотоэлектрических элементах в различных формах. Он действует как полупроводник, который собирает энергию солнца и позволяет преобразовывать её в электричество. Отдельные фотоэлектрические элементы имеют низкие значения напряжения и мощности, поэтому необходимо объединить их в модуле и панели. Это позволяет суммировать вырабатываемую ими энергию. Чтобы установка работала эффективно, модули, используемые для её построения, должны быть от одного производителя и принадлежать к одному типу.
В случае фотоэлектрических панелей чаще говорят об их эффективности. Эффективность панелей зависит от их рабочих параметров и интенсивности излучения от солнца. Эффективность, в свою очередь, показывает, сколько мощности можно получить от одного модуля. Если это, например, 20%, то в среднем 1/5 получаемой солнечной энергии преобразуется в электричество. Чем эффективнее установка, тем меньше модулей требуется для выработки определённого количества электроэнергии.
Если вам интересно, какую солнечную панель выбрать, помните, что на рынке есть продукты с разной эффективностью. Поэтому, прежде чем принимать окончательное решение, ознакомьтесь с характеристиками производителя. Следите за тем, чтобы разница в КПД модулей не превышала 0,5%.
Виды солнечных панелей
Основным критерием классификации фотоэлектрических модулей является технология изготовления содержащихся в них элементов. Наряду с этим выделяются:
- монокристаллические ячейки (чёрные);
- поликристаллические (синие) ячейки;
- аморфные клетки (тёмно-бордового цвета).
Монокристаллические панели состоят из ячеек, состоящих из одного большого кристалла кремния. Затем кристалл нарезают тонкими ломтиками. Процесс производства монокристаллических ячеек сложен и дорог, что выражается в цене готового модуля. Однако их эффективность высока и составляет около 18%.
Поликристаллические модули, также известные как мультикристаллические, изготавливаются из правильно подготовленных кремниевых пластин. Несколько более мелких монокристаллов кремния используются для производства поликристаллических ячеек. По мнению экспертов, панели этого типа несколько менее эффективны, чем модули из монокристаллических ячеек, но разница в эффективности очень небольшая и составляет всего 2%.
В небольших устройствах, не требующих большого количества энергии, часто используются аморфные элементы, также известные как тонкоплёночные элементы. Они относительно недорогие для производства солнечных элементов, которые состоят из тонких слоёв кремния, действующих как полупроводники. В процессе производства эти слои наносятся на гладкую поверхность, например, из стекла.
Покупать ли аморфные панели для своего энергонезависимого автономного дома? Принимая решение, следует помнить, что КПД у них относительно невысокий, он составляет около 8%. По этой причине эта технология обычно используется при строительстве больших солнечных установок.
На рынке также доступны солнечные батареи PERC (задняя ячейка с пассивным эмиттером). Эта технология значительно улучшает поглощение солнечного излучения, что увеличивает эффективность установки.
Нужны высококачественные фотоэлектрические панели? Обратите внимание на панели, изготовленные по технологии HALF CUT. Такие модули состоят из половин солнечных элементов, которые имеют более высокую выходную мощность и отличаются большей механической прочностью.
Как работают солнечные батареи?
Фотоэлектрические системы, состоящие из множества модулей, могут иметь разнообразную структуру.
В простых системах генерируемый ток передаётся непосредственно на устройства с питанием. Однако его напряжение низкое, поэтому такая система не сможет обеспечить достаточно энергии для устройств, которым требуется большая мощность.
Умеренные системы, применяемые при строительстве бытовых установок, оснащены специальными инверторами. С их помощью постоянный ток преобразуется в переменный, с различными диапазонами. Эта установка удовлетворяет основные потребности типичного домохозяйства (например, автономного дома на солнечных батареях).
В случае профессиональных систем используются как инверторы, так и модули управления. Последние позволяют управлять электроснабжением нескольких зданий, а также количеством поставляемой в сеть электроэнергии. Профессиональные системы обычно используются на крупных фермах или промышленных объектах.
По мнению экспертов, правильно спроектированная и правильно смонтированная установка способна покрыть круглогодичную потребность в электроэнергии типичного домохозяйства. Электроэнергия, производимая фотоэлектрическими панелями, может потребляться постоянно, а её избыток передаётся в электросеть. Чтобы использовать излишки произведённой энергии в ночное время или в слабые солнечные дни, необходимо заменить счётчик электроэнергии на счётчик двустороннего действия. С одной стороны, устройство считает, сколько энергии Вы вкладываете в сеть. С другой стороны, он показывает, сколько энергии Вы от него получаете.
Срок службы солнечных панелей
Поскольку подобные установки расположены на открытом воздухе и подвержены неблагоприятным погодным условиям.
Какова долговечность солнечных элементов? Большинство производителей гарантируют, что современные фотоэлектрические модули характеризуются высокой долговечностью – до 30 лет, и эффективностью на уровне не менее 80%.
Если вам интересно, откуда такая уверенность, поскольку фотоэлектрическая энергия – довольно молодая технология, вы должны знать, что модули, представленные на рынке, проходят испытания в современных лабораториях. Там проверяется их устойчивость к солнечному излучению и воздействию вредных химических веществ в воздухе. Также проводятся испытания для оценки устойчивости установки к граду, а также перепадам температур. Высокая долговечность установки подтверждается также длительным гарантийным сроком не менее 10, а зачастую и 25 лет.
Солнечные батареи: эксплуатация и обслуживание
Управление солнечной установкой и поддержание её высокой эффективности очень просты. Правильно установленные панели не нуждаются в обслуживании, что снижает затраты на них. Управление работой установки осуществляется удаленно через Wi-Fi. Модули также не нуждаются в чистке, хотя для поддержания высокой эффективности установки стоит убедиться, что они не закрыты, например, листьями, лежащими на крыше. Преимущество фотоэлектрической установки в – в её высокой надежности. В частности, это обусловлено тем, что модули состоят из неподвижных, стационарных элементов.
Инвестиции в фотоэлектрические системы обходятся дорого, поэтому стоит подумать о соответствующей защите установки, например, в случае повреждения из-за сильного ветра. Нетрудно представить себе ситуацию, когда во время урагана сорвётся крыша, а вместе с ней и отдельные модули. По этой причине при покупке страховки жилья стоит продлить полис, чтобы его защита охватывала также солнечные батареи.
Как выбрать солнечные батареи для автономного дома?
Какие фотоэлектрические панели выбирать для своего дома? Необходимо учитывать несколько факторов:
- количество энергии, которое вы хотите произвести, что позволяет оценить мощность готовой установки;
- место на крыше – чем меньше, тем эффективнее должна быть установка;
- параметры фотоэлементов – чем выше, тем меньше модулей вам придётся покупать;
- расположение панелей – если они затемнены в течение части дня, лучше всего построить установку фотоэлектрических элементов, которые хорошо поглощают отражённый свет;
- срок гарантии, предоставляемой производителем, и набор услуг по техническому обслуживанию.
Монокристаллические панели обладают высочайшим КПД. К их преимуществам также можно отнести долгий потенциальный срок службы – не менее 30 лет. Кристаллическая структура монокристаллических элементов делает их наиболее эффективными солнечными панелями, доступными в настоящее время на рынке. Они достигают очень хороших показателей с точки зрения потребления солнечной энергии и производства электроэнергии.
Хотя КПД поликристаллических панелей несколько ниже, у них есть несколько важных преимуществ. Одним из важнейших является меньшее падение мощности при повышении температуры. Поликристаллические фотоэлектрические панели также лучше улавливают отражённое и преломленное излучение. Таким образом, количество энергии, которое может быть произведено с их помощью, подвержено меньшим колебаниям.
Хотя аморфные или поликристаллические панели менее эффективны, чем монокристаллические панели, аргумент, который часто убеждает инвесторов покупать их, – это стоимость строительства установки. Цена за аморфные панели определённо ниже, чем стоимость солнечных панелей с более высокими параметрами. Однако следует помнить, что для получения достаточной мощности количество таких панелей должно быть очень большим, поэтому они редко используются при строительстве кровельных сооружений.
Фотовольтаика – это технология, пользующаяся положительными отзывами среди людей, которые её используют. Она позволяет вырабатывать электроэнергию от солнца, что снижает счета за электроэнергию. Высокий спрос на солнечные панели также связан с возможностью получения финансирования для строительства установки. Поэтому всё больше и больше владельцев недвижимости предпочитают устанавливать фотоэлектрические панели на крыше собственных домов (а в случае пассивных домов – это вообще важнейший элемент).