Установка солнечных батарей в квартире. Принцип работы панелей с фотоэлементами

⁰

О целесообразности использования солнечных батарей для загородного дома в отсутствии центрального энергоснабжения и говорить не стоит. Такие системы полностью окупаемы и крайне экономичны, если сравнивать с генераторами, работающими на ископаемом топливе. А как же быть с квартирой? Насколько целесообразны солнечные панели для многоквартирных домов или отдельных квартир? Каковы особенности установки и эксплуатации подобных систем мы попробуем разобрать в этой статье.

Особенности установки и эксплуатации солнечных электростанций в многоквартирных домах

В последние годы стало крайне модно строить «Эко дома», в том числе многоэтажные комплексы с низким потреблением энергии, энергоэкономичным освещением на светодиодных лампах или геотермальном отоплении. Проснулся интерес людей и к солнечной энергии, как возобновляемому и бесконечному источнику электрической энергии. Солнечные электростанции столь часто стали встречаться в пригородах мегаполисов и новостных СМИ, что вероятно не осталось ни одного человека, который хоть краем уха не слышал об этой технологии. Но использование новой технологии в высотных, многоквартирных комплексах подчас таит в себе много ограничений:

пространство, возможное для установки солнечного массива, как правило, слишком мало в отношении к потреблению энергии на квадратный метр площади здания;
затенения от рядом стоящих зданий;
высокая первоначальная стоимость оборудования,

Все это делает невозможным внедрение солнечных систем в уже существующую инфраструктуру. Ведь обосновать каждому жителю многоквартирного дома стоимость внедрения новинки подчас невозможно. Поэтому на практике «солнечные дома» проектируют еще задолго до того, как они буду возведены, подбирая места расположения и инфраструктуру, наиболее удовлетворяющую требованиям систем энергообеспечения. На этапе проектирования инженеры продумают все нюансы, максимально снижая будущие энерго- затраты жильцов. Или солнечные панели устанавливают в домах для обеспечения общих нужд, таких как:

освещение подъездов и близлежащих территорий;
питание системы безопасности и связи;
бесперебойное энергоснабжение электрики котельных и прочие системы общего пользования.

Обосновать такие системы значительно проще, а затраты на их первоначальную установку, как правило ниже и окупаются быстрее, принося пользу каждому жильцу.

Третий вариант применения фотоэлектрических элементов в многоквартирных домах – индивидуальные системы резервного энергоснабжения, установленные жильцами отдельных квартир для собственных нужд. Как правило, проблемы, с которыми сталкиваются владельцы квартир, мечтающие о солнечных электростанциях, имеют самый широкий спектр:

невозможность установки системы на крыше здания по причине отказа управляющей компании;
отсутствие окон и соответственно прилегающих стен (иногда балконов) ориентированных на юг;
затенения от деревьев и близлежащих зданий, и как результат, ограниченные площади для размещения массива солнечных батарей;
запрет управляющих компаний на монтаж постороннего оборудования на фасад дома;
прочие ограничения по установке остальных компонентов оборудования.

Но, несмотря на длинный список ограничений, находчивые жильцы многоэтажных домов все же устанавливают резервные системы, лаконично вписывающиеся в дизайн высотных многоэтажек.

Нестандартный дизайн балкона или мини-электростанция в квартире?

Балкон, расположенный на юг и радиотехническое образование владельца этой квартиры предопределили будущее её жильцов. Теперь им не страшны временные отключения или перебои в электросети. А счета за свет будут мелькать меньшими цифрами. Ведь на балконе этой квартиры, вместо привычных ПВХ панелей - стоят солнечные батареи.

Четыре монокристаллические солнечные панели идеально вписались в каркас обычного балкона, заменив не функциональные его элементы. Ориентированные почти строго на юг, они не затенены рядом стоящими домами, и вырабатывают почти максимум возможной энергии. При этом батареи не нарушают общий дизайн здания, не бросаясь в глаза и лаконично сосуществуя с другими элементами дома.

Летом такая система вырабатывает 1.0 -1.5 кВтч в сутки и может обеспечивать энергией небольшой холодильник или энергосберегающее освещение квартиры. Зимой, когда инсоляция в значительной степени падает, система будет выполнять функцию «бесперебойника», при отключении сетевого электричества.

Альтернативные источники энергии активно захватывают потребительский рынок. Лет десять назад большинство людей не представляло себе возможность приобретения таких инженерных разработок, как ветряная электростанция или станция, работающая на солнечных батареях. Сейчас это становится возможным. Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта, затраты на монтаж и техническое обслуживание – экономически выгодное решение сегодняшнего дня.

Если говорить о солнечных батареях в техническом плане, нужно понимать, что речь идет о фотоэлектрических системах электроснабжения (ФСЭ). Основная цель таких устройств – это преобразование энергии солнечного света в электрическую на основе физического закона фотоэффекта. Около двухсот лет продолжается процесс усовершенствования солнечных установок по выработке электроэнергии. В настоящее время инженерная мысль достигла значительных результатов в разработке фотоэлектрического оборудования, особенно в показателях полезного действия – от 1 до 46% (доля преобразованной солнечной энергии).

Преобразовывают энергию солнечного света в электрическую энергию

Современный рынок солнечных систем электроснабжения можно считать в достаточной мере сформированным, так как он позволяет делать выбор товара из немалого числа предложений, из очень большого рыночного сегмента. Чтобы ответить на самый часто задаваемый вопрос, сколько стоят солнечные батареи для частного дома, необходимо разобраться в технологических и конструктивных особенностях ФСЭ. Структуризация предлагаемого рынком оборудования предполагает три основные категории солнечных систем, основываясь на их функциональных, конструктивных и технических особенностях.

К первой категории ФСЭ относятся автономные системы, которые не подключены к основной сети электроснабжения. Такие системы работают в собственном контуре сети для прямого электропитания подключенного оборудования. Максимальная эффективность работы достигается наличием в комплекте аккумулирующего устройства (аккумуляторные батареи), которое позволяет использовать накопленную электроэнергию в случае падения интенсивности солнечного света (т.е. пониженная вырабатываемая мощность) и в случае моментов превышения потребляемой мощности над вырабатываемой.

Ко второй категории относятся открытые ФСЭ. В своей комплектации данные системы не имеют аккумуляторов и подсоединяются к основной сети электропитания через специальный инвертор. Если потребляемая мощность не превышает значение вырабатываемой, основная сеть отключена. В противном случае отключается ФСЭ и потребление производится из основной сети. Такие системы очень надежные, более дешевые, но если нет электропитания от основной сети, то и солнечная станция не работает.

Третью категорию представляют комбинированные ФСЭ. Они представляют собой объединенный формат первой и второй категории. Это позволяет иметь в своем функционале дополнительное качество – лишняя вырабатываемая или накопленная электроэнергия может передаваться в основную сеть и иметь коммерческую ценность.

Полезный совет! Для бесперебойного режима электроснабжения в случаях одновременного прекращения работы общей сети и воздействия негативных метеоусловий, необходимо иметь резервный источник электропитания. В качестве такого источника может быть небольшой (2-5 кВт) электрогенератор, работающий на бензине или дизельном топливе.

Цена солнечных батарей для дома: стоимость комплекта

Решать вопросы экономии затрат на электроэнергию за счет установки солнечных электростанций необходимо в условиях полного информирования о ценах на весь комплект и предстоящих затратах на их установку и эксплуатацию. Частый вопрос, сколько стоит солнечная батарея для дома, четкого ответа не имеет, так как очень много факторов влияет на ценообразование.

Устоявшаяся цена главного элемента ФСЭ (солнечной батареи) в среднем по минимуму (но также минимуму по качеству) порядка 50-60 руб. за вырабатываемый 1Вт мощности. Следовательно, цена солнечных батарей для частного дома мощностью 100 и 200 Вт будет находиться в размере 6000 и 12000 руб. соответственно.

Состав комплекта станции зависит от ее категории и мощности. В него могут входить контроллер зарядки, аккумуляторная станция, инвертор и соединительная аппаратура. При выборе, например, комплекта первой категории и номинальной мощности порядка 2 кВт (2000 Вт), цена комплекта солнечных батарей для дома составит от 120 тыс. руб. и выше.

А сравнивать весь затрачиваемый капитал необходимо с экономическим эффектом, получаемым от разницы в стоимости 1 кВт/час централизованной сети и стоимости, создаваемой ФСЭ.

Самая «свежая» статистика рынка солнечных батарей показывает, что отношение цен на единицу электроэнергии составляет 8,8 раза. Это значит, что электроэнергия, вырабатываемая солнечной станцией, в 8,8 раза дешевле предоставляемой электроэнергии через общую сеть, взятых в равном эквиваленте.

Важным критерием выбора в направлении использования ФСЭ служит также фактор возможности обеспечить бесперебойную работу автоматики в системах отопления, охранного слежения и пожарного оповещения. К перечню можно отнести компьютерную домашнюю сеть и группы электронных контрольно-измерительных датчиков.

Применение и цена солнечных батарей для дома

Большой выбор солнечных батарей предоставляет возможность использовать их в разнообразном качестве и применении, так как при желании купить солнечные батареи для дома, цена на сегодняшний день уже позволяет это сделать широким слоям населения. Зная их основные характеристики, такие как стандарт выходящего напряжения (12, 24В и выше), а также параметры вырабатываемой номинальной мощности, можно использовать их локально, не приобретая всего комплекта. На рынке средняя стоимость солнечных батарей для частного дома колеблется в пределах 60 руб. за вырабатываемый 1 кВт электрической мощности.

Если требуется использовать лампочку в темном помещении напряжением 12В и мощностью 25 Вт, то достаточно купить и подключить к ней напрямую солнечную батарею аналогичных параметров и это обойдется не более чем в 2000 руб. и тратить электричество на лампочку в 60-75 Вт в какой-нибудь коморке уже не придется. Можно подключить небольшой колодезный насос для дневного полива любой ландшафтной зоны мощностью 200 Вт и питанием в 24В. При затратах в 11000-12000 руб. можно в течение всего весенне-летнего периода и более 10 лет иметь независимую систему полива.

Необходимый комплект солнечных батарей для дачи

Если рассматривать вопрос о целесообразности применения солнечных систем для дачного участка, следует учитывать факторы стабильности подачи электроэнергии в поселок, уровень его инсоляции (время нахождения под прямыми солнечными лучами), требуемую мощность электрификации и фактор риска воровства в пустующее от хозяев время года. Лучший вариант – это стационарная установка ФСЭ первой категории.

Учитывая невысокую потребляемую мощность дачи, можно организовать 100% замену централизованного электроснабжения на автономное и дешевое. В другом случае, когда стационарная установка солнечной станции по каким-то критериям не оправдана, можно использовать переездной комплект быстрой сборки.

Обратите внимание! Эксперты в области использования ФСЭ провели расчет и выявили, что солнечные батареи стратегически и экономически целесообразны для применения в летнее время года в частных домах и дачных домиках площадью от 50 до 300 м², рассчитанных на семью до четырех человек.

Использование солнечной энергии для получения тепла

Наряду с использованием солнечной энергии для производства электрического тока существуют и не менее распространенные устройства по превращению энергии солнечного света в тепловую энергию. Такие установки называются солнечными коллекторами и служат элементами нагрева для систем отопления и получения горячей воды. Независимо от установленных котлов в отопительных системах и контурах горячего водоснабжения, их комбинация с высокоэффективными солнечными коллекторами позволяет экономить до 36% расходов на отопление и приготовление горячей воды.

В конструктивном исполнении солнечный коллектор из разряда ходового товара представляет собой прямоугольную панель с габаритами ориентировочно 1х2 м и с толщиной до 100 мм. Главным отличием коллекторов указанных типоразмеров является тепловой поток мощности, т.е. количество тепла, которое может передаться любому жидкому теплоносителю через контактную поверхность. По-другому этот параметр называют коэффициентом потери тепла и который имеет размерность Вт/м²×°К, т.е. передаваемое тепло через площадь для повышения температуры принимающей жидкости. Современные конструкции солнечных коллекторов имеют показатели (одна панель) по тепловой мощности от 1,2 до 5 Вт/м²×°К.

Цены солнечных коллекторов для отопления дома

Главным элементом системы (теплостанции) является панель солнечного коллектора. В зависимости от требуемой мощности ее можно приобрести на рынке по цене 18-20 тыс. руб. за 1 м² полезной площади и среднему коэффициенту потери тепла 2,5-2,7 Вт/м²×°К.

Например, панель европейского качества с габаритами 1,9х1,8 м (площадь 3,5 м²) и с коэффициентом 2,7 будет стоить около 70 тыс. руб.

С учетом конкуренции аналог китайского производства может быть дешевле на 30-55%, а отечественный прототип на 10-25%.

Если говорить о требуемом комплекте, в который входят: бак, аккумулятор, насос и автоматика, тогда среднерыночная цена такой станции составит 160-170 тыс. руб. Комплект отечественного производства с аналогичными параметрами обойдется в 100-120 тыс. руб.

Монтаж на крышу дома

Полезный совет! Совместное использование солнечных коллекторов с солнечными батареями при правильном выборе параметров позволяет снизить расходы тепловой энергии на получение горячей воды до 61%.

Обзор производителей. Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта и одной панели

Солнечные технологии как альтернативные источники энергии уверенно заняли передовые позиции на рынке. Большое количество производителей активно конкурирует, предлагая все новые и новые инновации. Лидирующее место в объемах продаж ТОР-15 стран солнечных электростанций и их комплектующих занимает Китай, имея более 50%.

Наиболее популярными брендами являются Еxmork, RENE SOLA, LDK, Helios House, Suntech, JA Solar и др.

Европейских производителей с объемом рынка около 25% представляют такие компании, как германские AXITEC GmbH, Solarworld и Viessmann Group и норвежская Renewable Energy Corporation и др.

Японию, Корею и Тайвань (15%) представляют компании Kyocera, Sharp, Sanyo, Hanwha Solar One и Motech.

Отечественная продукция представлена такими компаниями, как Hevel Solar и ТСМ. Американский производитель – компания First Solar.

Купить солнечные батареи для дома можно относительно недорого. Если взять за потребительский образец солнечную панель мощностью 200 Вт, то ценовой ряд будет в пределах:

Страна-производитель	Цена солнечной панели 200 Вт, руб.	Цена комплекта солнечной станции 2 кВт, руб.
Китай	8000-16000	120000-160000
Европа	15000-17000	190000-250000
Азия	10000-15000	140000-190000
Россия	12000-20000	104000-240000
США	27000	380000

Чтобы увидеть разницу в ценовой политике, в основном зависящей от показателя мощности, возьмем для примера солнечную электростанцию для дома 5 кВт, цена которой в китайском исполнении составит:

около 300 тыс. руб. (солнечная батарея);
около 420 тыс. руб. (весь комплект).

Качество продаж и перспективы развития солнечных технологий

Современны рынок и его технологии продаж не оставляют у покупателя однозначной оценки. Особенно высокотехнологическое оборудование и устройства. Это касается и рынка по продаже солнечных систем электроснабжения. Так как технологии производства сами по себе очень энергоемкие, то при желании приобрести солнечные батареи или купить солнечную электростанцию для дома, цена в обоих случаях будет призывать к детальному анализу не только по техническим и технологическим особенностям, но и по экономическим обоснованиям.

Владельцев городских квартир наверняка порадует возможность превратить собственный балкон в маленькую электростанцию – источник бесплатной электроэнергии. Потягаться с атомным реактором в энергопроизводительности такой балкон вряд ли сможет, но обеспечить собственное отопление и освещение ему будет вполне по силам. Реализовать эту идею можно с помощью солнечных батарей. О том, что это такое и как установить солнечные батареи на балконе, — читайте в нашем материале.

Бесплатный сыр без мышеловки

Гениальный Никола Тесла сказал однажды, что окружающее нас пространство представляет собой океан, наполненный бесплатной энергией. Измученное газонефтяной зависимостью человечество всегда искало возможность пристроиться к этому океану и зачерпнуть хоть небольшую часть его содержимого. Один из способов, позволяющих добиться этого, связан с применением появившихся в 50-х годах 20-го столетия устройств, названных солнечными батареями. С момента своего изобретения они беспрестанно совершенствуются, становясь все более эффективными, надежными и долговечными.

Итак, как же работает солнечная батарея? Самой важной частью современной солнечной батареи является фотоэлемент , материал которого обладает полупроводниковыми свойствами. Множество таких деталей соединяется между собой, образуя панели различной площади. Под воздействием солнечного излучения фотоэлемент генерирует постоянный электрический ток, но использоваться напрямую для питания электропотребителей он не может. Чтобы придать такому электричеству «удобоваримую» форму, используют специальное устройство – инвертор .

Еще один важный компонент солнечной батареи – аккумулятор . Он позволяет накапливать электрическую энергию в период интенсивного солнечного излучения и затем использовать ее по необходимости.

Сегодня для производства фотоэлементов солнечных батарей используют различные материалы, которые отличаются друг от друга стоимостью и коэффициентом полезного действия. К наиболее распространенным относятся:

1. Поликристаллы кремния

Эта разновидность фотоэлектрических элементов пользуется наибольшим спросом , поскольку ей свойственно наилучшее соотношение стоимости и производительности. Еще одно достоинство – простота монтажа, с которым легко может справиться даже неподготовленный человек. Узнать поликристаллические элементы можно по характерному синему цвету.

2. Монокристаллы кремния

Фотоэлементы данного типа являются более производительными, чем поликристаллические, однако, и стоимость их существенно выше . Главным признаком монокристаллов является то, что они имеют форму многоугольника. Этим определяется свойственный им недостаток: монокристаллические фотоэлементы невозможно объединить в сплошной массив, между отдельными деталями всегда остаются просветы. Таким образом, часть площади собранной из подобных элементов панели тратится впустую.

3. Аморфный кремний

Данная разновидность фотоэлементов уступает в производительности двум описанным выше, но все-таки пользуется достаточным спросом по причине доступной стоимости.

4. Теллурид кадмия

Фотоэлектрические элементы, изготовленные из этого материала, имеют вид пленки толщиной до 0,5 мм. Такая пленка может быть частично прозрачной, что делает возможным ее использование поверх остекления балкона. В этом случае помимо своей основной функции она будет играть роль тонировки стекла.

5. CIGS (полупроводниковый материал)

Фотоэлементы на основе CIGS также изготавливаются в виде пленки, но в сравнении с теллуридом кадмия обладают большей производительностью.

Отличия в производительности у перечисленных материалов весьма существенные. К примеру, панель площадью 1 кв. м, выполненная из монокристаллического кремния, в идеальных условиях генерирует 125 Вт электроэнергии. Такая же по площади батарея из аморфного кремния обладает электрической мощностью всего в 50 Вт.

В квартире всегда присутствует тепло. А удержать его в ней как можно дольше поможет . Подробности о ее характеристиках и использовании читайте в нашей статье.

А если вы решили обшить свой балкон сайдингом, по его монтажу.

Достоинства и недостатки солнечных батарей

Достоинства солнечных батарей очевидны:

бесплатная электроэнергия;
экологичность;
долговечность (срок службы современных систем составляет от 20 до 25 лет);
надежность (поскольку батареи не содержат движущихся частей, они выходят из строя только в исключительных случаях);
минимальный уход (панели нуждаются только в очистке от пыли и грязи).

В числе недостатков можно отметить:

нестабильность (производительность батареи зависит не только от времени суток, но и от погоды);
высокая стоимость (цена более-менее серьезной установки для бытового применения стартует от 3500 евро);
малая производительность в сравнении с традиционными источниками энергии.

Установка и использование на балконе

Прежде чем начать установку солнечных батарей на балконе, следует уяснить себе два обстоятельства. Первое: аккумулятор, входящий в комплект установки, не переносит низких температур, поэтому балкон должен быть, как минимум, и . Второе: необходимо предусмотреть возможность переключения всех электропотребителей на питание от обычной электросети на случай, если из-за плохой погоды производительность солнечной батареи упадет.

Установка батареи осуществляется достаточно просто. Панели фиксируются на каркасе из уголка с шириной полки 50 мм. Каркас должен быть надежно прикреплен к капитальным элементам здания – стенам или плитам, иначе конструкция не выдержит снеговой и ветровой нагрузки.

Не забывайте, что солнечную батарею регулярно приходится очищать от пыли и грязи, остающейся после осадков, поэтому ее панели следует размещать в поле доступа.

На заметку: Наибольшей эффективностью батарея обладает в том случае, если лучи падают на ее поверхность под прямым углом. Зимой солнце отклоняется от летнего положения на угол в 12 градусов, поэтому каркас с фотоэлементами также должен иметь возможность поворачиваться на этот угол

Самоделкину на заметку

Отсутствие достаточных финансовых средств – еще не повод отказаться от мечты. При желании можно организовать устройство солнечной батареи своими руками из вполне доступных материалов.

Вам потребуется:

стекло или оргстекло толщиной 4 мм – 700х1050 мм (один лист);
солнечные элементы (можно заказать через интернет) — 48 шт. (4 ряда по 12 шт.);
алюминиевый профиль (уголок 20х20 мм);
герметик;
паяльник;
флюс;
олово;
шины для пайки;
мультиметр.

Выбор фотоэлементов

Производители предлагают нам два типа фотоэлементов:

монокристаллические (КПД 13%);
поликристаллические (КПД 7 – 9%).

Монокристаллы служат до 30 лет, но они чувствительны к погодным колебаниям: если солнце закроют облака, мощность элементов существенно снизится. Поликристаллические элементы можно эксплуатировать не более 20 лет, но они при наличии облачности мощность не теряют.

Изготовление солнечной батареи

Кто из нас не мечтает об источнике бесплатной электроэнергии, к которому можно было бы подключить всю бытовую технику и навсегда забыть о счетах за электричество. Как ни странно, но такие источники существуют и успешно используются не только в промышленности, но и в быту, в том числе и для обеспечения электроэнергией отдельных частных домов. Ветряные мельницы, солнечные батареи – эти широко известные изобретения превращают один вид энергии в другой, не загрязняя окружающую среду, и не требуют при этом затрат на топливо. Конечно, назвать их абсолютно бесплатными нельзя, сами по себе такие установки довольно дорогие, но экономия от их использования очень скоро сможет оправдать все расходы. Бытует мнение, что альтернативные источники электроэнергии хороши для частных домов, на самом же деле они успешно используются и в условиях квартиры. В этом случае прекрасным решением является установка компактных и простых в исполнении солнечных батарей на балконе.

Солнечные батареи для квартиры на балконе должны быть небольшими, но достаточно мощными. Поскольку их мощность напрямую зависит от размеров, здесь нужно искать компромисс. Батареи представляют собой панели, состоящие из следующих элементов:

аккумулятора;
непосредственно солнечной батареи, состоящей из фотоэлементов;
инвертора;
системы управления.

Собрать систему самостоятельно не составит труда, поэтому ее установкой и подключением можно заняться самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов. Солнечная батарея со всеми комплектующими не занимает много места и полностью размещается в пределах балкона. В процессе эксплуатации она не требует особого ухода – ее достаточно при необходимости очищать от пыли и грязи.

Единственное требование – наличие системы отопления на балконе или хотя бы утеплительного слоя по всему периметру. Оборудование чувствительно к отрицательным температурам и в зимний период может работать с большими потерями энергии.

Установка солнечных батарей в многоквартирном доме

Элементы системы размещаются на балконе таким образом, чтобы не загромождать собой полезную площадь и при этом эффективно выполнять свои функции. Самым габаритным компонентом является аккумулятор. Его можно разместить под самым потолком, закрепив на стене, где он не будет никому мешать. Панель солнечной батареи, которая улавливает солнечную энергию и превращает ее в электрическую, закрепляется на стекле или в раме остекления. При этом она, будучи не совсем прозрачной, играет роль тонировки и надежно защищать от ультрафиолета.

Принцип работы солнечной батареи

Солнечная батарея – это, в первую очередь, набор фотоэлементов, которые, соединяясь между собой, формируют панель. Особенность фотоэлементов заключается в их способности генерировать электрическую энергию под воздействием солнечных лучей, что делает ее практически бесплатной. Количество производимой энергии зависит от материала панели и от ее площади. Таким образом, на выходе получается постоянный электрический ток, который попадает в инвертор, где преобразуется в переменный и может использовать в быту. Поскольку производительность батареи зависит от многих факторов (времени года, погоды, времени суток), энергия должна накапливаться впрок, для чего и используется аккумулятор. Он накапливает в себе электричество, а потом постепенно отдает его даже тогда, когда солнца нет, и батарея не выполняет свои функции.

Одним из главных характеристик любой солнечной батареи является материал для фотоэлементов. Среди наиболее популярных:

поликристаллы кремния – самый популярный материал на сегодняшний день, сочетающий в себе доступную цену и хорошие эксплуатационные характеристики. Панели из поликристаллов кремния легко устанавливаются, так что с их сборкой может справиться любой. Их характерная особенность – синий цвет поверхности, по которой их легко узнать;
монокристаллы кремния более продуктивные, но их стоимость гораздо выше. Еще один недостаток – это их форма в виде многоугольника. Она не дает возможность подогнать отдельные монокристаллы впритык друг к другу, поэтому рабочая поверхность панели в результате оказывается не сплошной, а с множеством зазоров, что уменьшает полезную площадь;
аморфный кремний наименее эффективный среди всех разновидностей кремния и самый дешевый из них. Его используют в тех случаях, когда не требуется большой мощности батареи, или же с целью экономии;
теллурид кадмия наносится на стекло в виде пленки, толщина которой менее 0,5 мм. Сама пленка может быть непрозрачной или же частично пропускать свет, так что ее можно использовать и в качестве тонировки для оконного стекла;
CIGS – полупроводник, фотоэлементы из которого тоже выпускаются в виде пленки, но его КПД выше, чем у таллурида кадмия.

Выбор материалов довольно большой, и чтобы подобрать подходящий, нужно разбираться в их эксплуатационных характеристиках. Менее продуктивные фотоэлементы стоят дешевле, но требуют большей площади панели, так что экономия здесь относительная. Разница в производительности довольно большая. Для примера, квадратный метр панели из монокристаллического кремния может давать до 125 Вт, а из аморфного кремния – 50 Вт.

На современном рынке наибольшим спросом пользуются монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы. Первые имеют КПД порядка 13%, срок их службы около 30 лет, но при этом их производительность сильно зависит от погодных условий. Максимальный КПД можно получить только в солнечный ясный день, но в пасмурную погоду он значительно снижается. Поликристаллические фотоэлементы менее эффективные – их максимальный КПД составляет 9%, срок их эксплуатации тоже немного меньше – до 20 лет, но при этом их производительность практически не зависит от погоды.

Устанавливаем солнечные батареи на балконе своими руками

Плюсы и минусы солнечной батареи

К несомненным достоинствам данного источника энергии относится:

полная независимость от наличия исходного топлива (таковым является солнечная энергия), в результате чего энергия получается практически бесплатной;
экологичность, связанная с отсутствием продуктов сгорания или переработки;
длительный срок службы, зависящий от материала фотоэлементов, но в любом случае не меньше 20 лет;
надежность, которая обеспечивается простой и неподвижной конструкцией. Статичные компоненты системы редко выходят из строя;
простота в эксплуатации. Панель солнечной батареи не нуждается в специальном уходе, ее достаточно просто периодически протирать, смывая пыль.

При всех своих достоинствах солнечная батарея имеет и ряд недостатков:

зависимость продуктивности установки от времени суток и погоды. Чем интенсивнее и дольше светит солнце, тем больше энергии генерирует батарея, но ночью или в пасмурную погоду количество полученного электричества минимально;
высокая себестоимость. Энергия на выходе действительно получается бесплатной, но за саму систему необходимо заплатить немало денег, правда, со временем эти траты окупятся;
низкая производительность;
необходимость в утеплении и отоплении помещения, где будет размещаться система.

Подключение к солнечной батарее

Сразу стоит отметить, что полностью отказываться от услуг централизованного электроснабжения не нужно. Солнечная батарея при всех своих положительных качествах остается альтернативным и дополнительным источником энергии, количество которой ограничено. Более побробно тут . Первым делом придется отказаться от использования мощных и слишком «прожорливых» электроприборов, отдавая предпочтение энергосберегающим и маломощным. Для некоторых такие шаги могут быть связаны с определенными проблемами, ведь не всю бытовую технику можно заменить аналогами с пониженным уровнем электропотребления. Именно для таких случаев и нужно оставить возможность подключения к общественным электросетям.

Солнечная батарея вполне может обеспечить необходимое количество электроэнергии для одной квартиры, но даже частичное подключение к ней отдельных приборов даст неплохую экономию.

Монтаж солнечных батарей

Монтаж солнечной батареи на балконе

Перед тем, как окончательно принять решение об установке солнечной батареи, нужно взвесить все «за» и «против». Еще раз стоит напомнить, что балкон должен быть утеплен, а температура здесь не должна опускаться ниже указанной в инструкции отметки. В идеале это помещение лучше сделать отапливаемым, но не всегда это возможно. На всякий случай нужно оставить возможность подключения системы к общедомовой электросети.

Установка солнечных батарей на балконе квартиры довольно простая. Ее панели закрепляются на каркасе, выполненном из металлического уголка, который надежно фиксируется на несущих конструкциях здания: стенах или плитах перекрытия. При выборе места расположения панелей нужно помнить, что их придется регулярно очищать, поэтому их поверхность должна быть в пределах досягаемости. Максимальное количество энергии фотоэлементы генерируют при попадании на них солнечных лучей под прямым углом, но на протяжении года солнце меняет свое положение, поэтому панели должны поворачиваться на угол порядка 12º.

Установка солнечных батарей дома

Для монтажа солнечной батареи понадобится:

лист стекла размерами 700х1050х4 мм (можно заменить оргстеклом);
фотоэлементы, 48 штук. Их можно купить через Интернет, если рядом нет специализированных магазинов. Фотоэлементы будут устанавливаться в 4 ряда по 12 штук в каждом;
алюминиевый уголок 20х20 мм;
шины для пайки;
паяльник;
олово;
флюс;
мульитиметр;
герметик.

Последовательность сборки солнечной батареи:

изготовление корпуса, на котором держатся панели с фотоэлементами. Он представляет собой раму, сваренную из алюминиевого уголка, размеры которой превышают размеры стекла на 5-10 мм. Зазор между стеклом и рамой заполняется герметиком, что повышает прочность конструкции;
напайка фотоэлементов. Работая с ними, нужно быть осторожными, ведь они очень хрупкие и при этом недешевые. Для надежной фиксации крайних элементов они припаиваются к шинам;
подготовка стекла путем тщательного очищения и обработки обезжиривающим средством;
установка стекла в алюминиевую раму и его фиксация в нужном положении;
закрепление на стеклянной поверхности фотоэлементов. Между отдельными фотоэлементами должны оставаться зазоры;
проверка качества пайки;
нанесение герметика вдоль периметра стеклянной основы, по центру и заполнение им всех зазоров;
отделка обратной стороны панели акриловым лаком.

Установка солнечных батарей на балконе Монтаж солнечных батарей Установка солнечных батарей на балконе своими руками

В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (по научному они называются фотоэлектрическими панелями ).

Дорогостоящее оборудование со временем компенсируется возможностью получать бесплатную электроэнергию. Важно, что солнечные батареи – это экологически чистый источник энергии.

За последние годы цены на фотоэлектрические панели упали в десятки раз и они продолжают снижаться, что говорит о больших перспективах при их использовании.

В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), аккумулятора с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный.

Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей) , которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую. Большинство солнечных элементов производят из кремния, который имеет довольно высокую стоимость. Этот факт определят высокую стоимость электрической энергии, которая получается при использовании солнечных батарей.

Наиболее важным техническим параметром солнечной батареи, которая оказывает основное влияние на экономичность всей установки, является ее полезная мощность . Она определяется напряжением и выходным током. Эти параметры зависят от интенсивности солнечного света, попадающего на батарею.

Где целесообразно ставить?

Устанавливать солнечные панели в многоквартирных домах и подключать их к квартирной электрической сети, конечно же, нецелесообразно.

Во-первых, вам вряд ли разрешат это делать органы надзора за эксплуатацией городских электрических сетей.
Во-вторых, достаточно дорогая панель и сложная схема управления, а также неудобство монтажных работ в многоквартирном доме сделают вашу инновацию в области хранения и добывания электрической энергии экономически нецелесообразной.

Зато в частном доме, коттедже или на даче, особенно если они расположены дальше 1,5 км от централизованных линий электропередач – очень даже целесообразно. Приобретение и установка солнечных панелей, а также минимальные затраты на их обслуживание окупятся через 5-10 лет. Также при решении вопроса об установке солнечных панелей нужно определить среднюю интенсивность солнечного света для вашей территории (коэффициент солнечной инсоляции). Если Вы живете в солнечных областях, то солнечная батарея будет работать практически круглый год, а следовательно и окупится быстрее. Для районов и областей с недостаточным световым потоком, возможно, установка панелей вообще нецелесообразна, особенно если промышленная сеть дает электрическую энергию без перебоев.

Стоимость

Солнечные панели в качестве дополнительного источника электроэнергии для частного дома или коттеджа становятся в последнее время очень популярными. Не смотря на их пока еще достаточно высокую стоимость (одна панель мощностью 100-200 Вт обойдется в 100-150$ ), их установка во многих случаях может быть вполне оправданной.

За 2016 год солнечные панели подешевели в рублях в среднем на 30%

Расчет стоимости солнечной электростанции для частного дома

Наиболее универсальным решением для обеспечения частного дома или дачи электроэнергией являются электростанции на солнечных батареях (солнечные электростанции). Обычно такая система состоит из следующих компонентов:

солнечные панели (обеспечивают преобразование света в электроэнергию);
контроллер заряда батарей (правильный режим заряда аккумуляторов);
аккумуляторные батареи (накопление электроэнергии днем и отдача в вечернее и ночное время);
инвертор (преобразование постоянного напряжения в ~220 В, 50 Гц).

Для расчета стоимости необходимого оборудования рассмотрим более подробно примерные варианты энергопотребления с различными уровнями вырабатываемой мощности и подключаемой нагрузки.

Полная автономная система с ежемесячным потреблением 270 кВт/ч/месяц

Для примера можно взять самые распространённые бытовые приборы: бойлер, холодильник, телевизор и несколько энергосберегающих ламп. Несложный расчет мощности этих электроприборов и среднего времени их работы от автономной сети показывает примерный результат энергозатрат в течение дня – 8-9 кВт*ч при среднесуточной мощности 0.35 – 0.40 кВт. Среднемесячный результат при этом составит около 270 кВт/ч.

Для достижения таких показателей выходной мощности в нашу систему необходимо включить следующие компоненты:

13 солнечных монокристаллических панелей 180 Wt ($ 200 x 13);
13 креплений для солнечных панелей ($ 25 x 13);
10 аккумуляторов 12 В, 200 А*ч ($ 130 x 10);
инвертор 48 или 120 В, 2 кВт ($ 300).

Итого: $ 4 500.

Для расчёта стоимости компонентов были использованы среднерыночные цены, что дает вполне адекватное представление об уровне финансовых затрат. При этом важно учесть, что если срок использования солнечных панелей может составить от 20 и более лет лишь с небольшим снижением их КПД, то срок службы аккумуляторов, в среднем, составляет около 10 лет.

Автономная система с ежемесячным потреблением 700 кВт*ч/месяц

Этот вариант отличается от предыдущего увеличенным расходом энергии, что может понадобиться для большой семьи или в том случае, когда на первое место поставлен комфорт обитателей дома и только потом – экономия электроэнергии. Для примера расчета потребляемой мощности возьмем следующие электроприборы: бойлер, холодильник, 7 энергосберегающих ламп, 2 телевизора, уличное освещение и насос. Приблизительные энергозатраты в течение дня в этом случае составят уже 20-23 кВт*ч при среднесуточной мощности до 1 кВт. При таких показателях среднемесячный результат составит порядка 700 кВт/ч.

Примерный расчет стоимости компонентов:

33 солнечных монокристаллических панели 180 Wt ($ 200 x 33 = $ 6 600);
33 крепления для солнечных панелей ($ 25 x 33 = $ 825);
20 аккумуляторов 12 В, 200 А*ч ($ 130 x 20 = $ 2600);
инвертор 48 или 120 В, 3 кВт ($ 500).

Итого: $ 10 525.

Резервная система с ежемесячным потреблением 150 кВт*ч

Этот вариант системы рассчитан на работу во время кратковременных отключений электроэнергии от основной энергосети, хотя его можно использовать и в качестве сезонного источника электроэнергии, например, в дачном домике для обеспечения основных потребностей. В качестве примера для расчета энергозатрат можно учесть нагрузку от холодильника, пары энергосберегающих ламп, телевизора и насоса.

При средних затратах энергии до 5 кВт*ч/день достаточно наиболее простой системы, которая включает следующие компоненты:

7 солнечных монокристаллических панелей 180 Wt ($ 200 x 7 = $ 1 400);
7 креплений для солнечных панелей ($ 25 x 7 = $ 175);
2 аккумулятора 12 В, 200 А*ч ($ 130 x 2 = $ 260);
инвертор 48 или 120 В, 0.5 кВт ($ 100);
шкаф автоматического включения резерва ($ 270).

Итого: $ 2 205.

Два модуля по 120 Вт , контроллер МППТ на 20 ампер, 2 гелевых аккумулятора по 100АЧ, инвертор на 1300 Вт с чистым синусоидальным сигналом.

Обеспечивает электричеством небольшой дачный дом в летний период без электрообогрева. Инвертор мгновенно включает схему резервного питания при отключении основного. Максимальная мощность потребления 1,3 киловатта.

Выработка системы в летний период (апрель-август): 1,1-1,25 КВт в час/сутки в Ленинградской области.

Габаритные размеры модели 120 Вт: 1170 х 670 х 40 мм. Масса каждого аккумулятора: порядка 35 кг.

Солнечные батареи, цена: 48 200 рублей . Стоимость установки от 12 тысяч рублей .

Одна солнечная батарея на 60 Вт , контроллер МППТ на 10 ампер, аккумулятор 60АЧ, инвертор на 600 Вт с модифицированной синусоидой.

Позволяет обеспечить электроэнергией потребности временного жилища или небольшого домика: освещение, заряд телефона, ноутбук, телевизор и т.д. Максимальная мощность потребления 600 ватт.

Габаритные размеры варианта в 60 Вт: 830 х 670 х 40 мм.

Примерно 3700 рублей . Установка возможна своими руками.

Преимущества жилых домов на солнечной энергии

Энергия солнца является бесконечной (по крайней мере на ближайшие 5 миллиардов лет, плюс-минус),
обеспечивает экологически чистую энергию,
без выбросов парниковых газов, и это может спасти деньги людей на их электрические счета.

Но есть факторы, которые следует учитывать при принятии решения о солнечной энергии – и стоимость только одна из них. В этой статье мы рассмотрим шесть самых важных вопросов, требующих решения, когда вы думаете об инвестировании в установку солнечных панелей. Использование фотоэлектрической энергии является очень зеленым решением и потенциально полезный шаг, но это не совсем так просто, как получать вашу энергию от обычной электросети.

Первым фактором является тот, о котором вы, возможно, и не думали:

Обслуживание

Включение Вашего дома в использование солнечной энергии требует больше ухода, чем при использовании обычной старой электросети. Но не намного.

Солнечные батареи не имеют движущихся частей. Они являются частью полной стационарной системы. Поэтому, как только они установлены, есть не так уж много причин, что может пойти не так. Практически единственное, что домовладелец должен делать, это сохранить чистые панели. Это важная задача, ведь – слишком много снега, пыли и птичьего помета на панелях может уменьшить количество солнечного света. Накопление на экране пыли может уменьшить количество электроэнергии, произведенной системой на целых 7 процентов.

Этот вид обслуживания нет необходимости делать раз в неделю, однако. Достаточно поливать панели из шланга от одного до четырех раз в год. Для этого не нужно взбираться на крышу. Шланг с насадкой с земли работает отлично. Если есть строительство в вашем регионе, необходимо чистить панели чаще, чтобы избежать дополнительного накопления пыли строительного остатка.

Кроме этого, время от времени проверяйте, что все части находятся в рабочем состоянии. Кроме этого надо заменять батарейки, но это один раз в десятилетие.

Окрестности

Расположение вашего дома имеет большое влияние на вашу солнечную энергоэффективность. Это очевидная проблема: Если ваша электрическая мощность зависит от солнечного света, такие вещи, как тени высоких деревьев и высокие тени зданий будут проблемой.

Это еще большая проблема, чем некоторые люди понимают. Различные типы панелей-разному реагируют на тень. В то время как поликристаллические панели позволяют значительно сократить выход электроэнергии, то любая часть затенения моно-кристаллической панели остановит производство электроэнергии полностью.

Таким образом, чтобы построить дом на солнечных батареях, необходимо, убедиться, нет ли тени на панель по площади крыши во время солнечных часов в день (как правило, с 10 утра до 2 часов) и предпочтительно в течение всех солнечных часов. Чем больше часов панели подвергаются полному солнечному свету, тем эффективнее будет производство электроэнергии.

Достижение наибольшей эффективности может означать обрезку или полное удаление деревьев на вашем участке. Если ваш дом в окружении высотных зданий, которые блокируют солнце с крыши, это большая проблема.

Инсоляция

Солнечный свет, очевидно, играет ключевую роль, когда речь идет о солнечной энергии, и не во всех регионах созданы равные условия в этом отношении. Это важно знать, сколько солнечного света достигает земли в районе, где находится ваш потенциальный солнечный дом.

То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция – мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности.

Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе? Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.

Зона покрытия

Вопреки тому, что большинство людей думают, размер солнечной энергетической установки не имеет ничего общего с размером дома.

Вместо этого, следует учесть только два параметра:

инсоляция, которые мы только что обсуждали,
сколько энергии вам нужно.

Чтобы получить очень грубую оценку того, насколько большая система, вам нужна, посмотрите на ваш счет за электричество и выясните, сколько вы используете кВтч в сутки.

Средний дом использует около 900 кВт-ч в месяц, или около 30 кВт-ч в день. Умножьте это на 0,25. Мы получаем 7,5, так что нам нужно 7,5 кВт системы.

Типичная солнечная панель вырабатывает до 120 ватт, или 0,12 кВт в день. Для обеспечения 7,5-кВт, вам нужно около 62 панелей. Одна панель может быть примерно 142 на 64 сантиметров, так что 62-панели будет занимать примерно 65 квадратных метров.

Также следует учесть инсоляцию и сколько часов пик солнечного света вы получаете в день, и также внести коррективы, если вы используете аккумуляторные батареи с панелями. Поэтому лучше всего обратиться к профи.

Расходы

В 1956 году солнечные батареи стоили около $ 300 в расчете на ватт. Систему 7,5 кВт могли бы себе позволить только очень богатые.

Конечно, можно частично обеспечивать дом солнечной энергией. Если вы хотите инвестировать в солнечные батареи $ 2 000, вы можете дополнить электроэнергию из сети с 1,5-кВт солнечной системой. Хотя на западе уже практикуют аренду солнечных батарей. Там нет авансовых платежей. Домовладельцы платят ежемесячную арендную плату за использование панелей, а компания по прокату владеет ими и поддерживает их.

Утилизация

Срок службы солнечных панелей 40-50 лет, контроллера и инвертера 15-20 лет, аккумуляторов в зависимости от типа и характера использования – 4-10 лет.
Хотя вопрос утилизации солнечных панелей остается открытым, только 30% всех производителей принимают обратно их обратно для переработки.
Но тем не менее спрос на отработанные солнечные панели с каждым годом растет. Так как добыча редких металлов становится все более дорогим удовольствием, и переработка панелей приведет к повторному их использованию.

Кроме того: существует вторичный рынок фото- и ветроэлектрических установок, на котором уже отработанное оборудование может находить дальнейшее применение.

В странах с переходной экономикой можно использовать уже бывшие в использовании солнечные модули. Благодаря более интенсивному солнечному излучению, эти модули могут вырабатывать больше электроэнергии.