Солнечные батареи для дома — это устройства, которые осуществляют прямое преобразование энергии солнца в электрическую энергию благодаря фотоэффекту. В последние годы наблюдается увеличение количества солнечных электростанций для частных домов. Развитие фотоэлектрической отрасли обусловлено следующими факторами:
- возрастанием цен на традиционные источники энергии;
- снижением цен на оборудование для альтернативных источников энергии;
- развитием фотоэлектрических технологий;
- обеспечением надежности и бесперебойности электроснабжения;
- необходимостью в автономных источниках энергии;
- государственными стимулами, в том числе "зеленым" тарифом.
Содержание статьи:
Виды СЭС для дома и дачи
В зависимости от цели применения, СЭС для дома и дачи бывают следующих видов:
- Сетевые ЭС. Основным оборудованием таких систем являются солнечные панели для дома (они же батареи, модули) и сетевой инвертор. Панели генерируют постоянный электрический ток (DC), а инвертор, в свою очередь, преобразовывает этот ток в переменный (АС) и подает его в централизованную электросеть. Как правило, сетевые станции устанавливают для получения дохода от продажи электроэнергии в энергосистему по "зеленому" тарифу. При наличии бытовой нагрузки, часть э/э направляется на питание этой нагрузки, а остальная мощность поступает во внешнюю электросеть. Когда СЭС не генерирует электричество, электроснабжение дома обеспечивается из общей сети. Эти «реверсные» перетоки регистрируются специальным двунаправленным счетчиком, обеспечивающим учет продаваемой энергии государству.
- Автономные ЭС. Используются для надежного и бесперебойного электропитания нагрузки в изолированных системах. Их устанавливают при отдаленном размещении потребителей от централизованной сети или в случаях, когда если электросеть есть, но она ненадежна. К основным компонентам автономных систем, кроме панелей и инвертора, относятся также солнечный аккумулятор и контроллер заряда-разряда. Днем приборы получают энергию от модулей, а излишки накапливаются в аккумуляторной батарее. Ночью электроснабжение происходит от АБ, а при ее разрядке — от общей электросети, в случае замкнутой системы — от дизель-генераторов. Тут следует отметить, что хорошим решением для автономной СЭС, которая используется нечасто, как резервный источник (например, раз в месяц на даче), являются свинцово-кислотные аккумуляторы.
- Гибридные ЭС объединяют в себе возможности двух предыдущих станций. Днем фотоэлектрические модули вырабатывают э/энергию, которой гибридный инвертор заряжает аккумуляторные батареи, питает дом, а излишки производства передает в энергосистему по "зеленому" тарифу. Вечером электропитание поступает от АБ или сети — зависит от установленного режима. При авариях и перебоях работы сети, обеспечивает подачу электричества от АБ или от фотоэлектрических модулей — зависит от времени суток. В гибридном (интеллектуальном) инверторе можно запрограммировать режимы потребления, аккумулирования и передачи энергии энергосистему. Направления электроэнергии учитываются двунаправленным «реверсивным» счетчиком. Гибридные станции становятся все более конкурентоспособными для абонентов, которые сталкиваются с частыми перебоями энергоснабжения.
К дополнительным важным компонентами СЭС относятся электрическая проводка, монтажные конструкции, системы мониторинга, МРРТ контроллеры и другие.
Важно помнить, что для возможности пользоваться льготами, предоставляемыми государством владельцам объектов альтернативной энергетики, комплект солнечных батарей для частного дома не должен превышать мощность 30 кВт.
Типы солнечных панелей: характеристики, преимущества и недостатки
Фотовольтаические панели — основной компонент фотоэлектрической системы (ФЭС). Они состоят из фотоэлектрических элементов, которые электрически соединены в определенной последовательности и помещены в раму. Существуют разные виды панелей, которые можно классифицировать по материалу и толщине светопоглощающего слоя.
Наибольшее распространение в мире получили солнечные батареи для частного дома на основе кристаллического кремния — монокристаллические и поликристаллические. Однако в некоторых случаях применение устройств из аморфного кремния (тонкопленочных) является более предпочтительным вариантом. Они отличаются характеристиками, эффективностью, стоимостью и имеют следующие особенности:
- Монокристаллические — самые высокоэффективные устройства с КПД до 22%. К другим преимуществам относятся:
- высокое соотношение мощности к занимаемой полезной площади — при прочих равных условиях для их размещения требуется меньше места, чем для менее эффективных кристаллических аналогов;
- низкая скорость физического износа (деградации) — ежегодное снижение мощности в процессе работы качественных образцов составляет около 0,5%;
- долговечность — вырабатывают электричество 30 и более лет;
- низкий температурный коэффициент — при нагреве панели происходит незначительная потеря мощности;
- быстрая окупаемость;
- хорошая стабильность характеристик
Стоимость солнечных батарей для частного дома с монокристаллической технологией самая высокая. Однако инвестированные средства относительно быстро окупаются.
2. Поликристаллические — средние по характеристикам устройства с КПД до 18%, имеют следующие преимущества:
- оптимальное соотношение между стоимость и продуктивностью;
- средняя скорость деградации — годовая потеря производительности в процессе службы составляет до 1%;
- оптимальный температурный коэффициент — незначительное снижение производительности при нагреве;
- длительный срок эксплуатации — 25 и более лет
3. Аморфные (тонкопленочные) панели. Они имеют невысокий коэффициент полезного действия — от 7% до 12%. Это означает, что для генерации одинаковой мощности, тонкопленочным устройствам понадобится вдвое больше площади, чем кристаллическим. Т. к. эффективность первых вдвое меньше, чем вторых. Тонкопленочная технология более простая и несколько дешевле кристаллической. Значительная деградация и снижение мощности в ходе эксплуатации — еще один из недостатков этой технологии. Преимуществами являются:
- легкие — тонкопленочные солнечные панели на крышу подходят для домов, дач и других построек, конструкция которых не рассчитана на тяжелые кристаллические собратья;
- тонкие — их толщина составляет всего несколько мм, могут быть прозрачными;
- гибкие — можно применять на рельефной, неровной поверхности;
- высокий коэффициент поглощения света — они генерируют при освещении до 100 Вт/м2, в то время как моно и поликристаллические аналоги перестают работать 150−200 Вт/м2;
- при нагреве имеют незначительные потери мощности
Коэффициент полезного действия: от чего зависит?
Коэффициент полезного действия (КПД) — один из главных параметров, по которому оценивают эффективность и судят о качестве оборудования. КПД определяется как отношение мощности, вырабатываемой фотоэлементом, к мощности падающего солнечного излучения:
ƞ = Р max / P пад * 100%.
На КПД влияют:
- спектр излучения и интенсивность солнечной радиации;
- время года и погода;
- тип фотовольтаических панелей;
- температура воздуха и нагрев панелей;
- качество и технологичность оборудования;
- скорость старения и снижение продуктивности в процессе эксплуатации;
- место установки, наклон и качество монтажа
Доверяйте выбор и установку оборудования профессионалам в области фотоэлектрических технологий, чтобы обеспечить надежность и производительность солнечной системы для дома на долгие годы.
Срок службы и старение панелей
Старение или деградация оборудования происходит постоянно. На этот процесс влияет множество как внешних, так и внутренних факторов, которые приводят со временем к постепенному уменьшению производства электроэнергии модулями. Снижение продуктивности моно и поликристаллических устройств составляет около 10% на протяжении всего срока работы. Тогда как аморфные устройства могут терять до 40% продуктивности в первые несколько лет.
Солнечные батареи в частном доме работают много десятилетий, если они технологичны, изготовлены из качественных материалов, монтаж выполнен профессионально и в ходе эксплуатации физически не повреждались. Производители гарантируют срок службы батарей 25-30 лет, а также дают 10 - 12 лет гарантии на выработку э/э и определенный уровень выходной мощности.
Исследования показывают, что потеря эффективности, как правило, составляет 0,5-1% в год. Причем устройства, изготовленные после 2000 года, стареют гораздо медленнее — качественные монокристаллические модули могут терять КПД со скоростью лишь 0,4%. Однако, даже при незначительной потере мощности, СЭС остаются выгодными для владельцев еще долгие годы.
На скорость деградации влияют:
- бренд-изготовитель — ведущие компании обеспечивают ежегодное снижение производительности лишь на 0,3-0,4%;
- качество материалов, особенно EVA пленки;
- технологичность — некоторые бренды внедряют технологии снижения старения анти-LID/анти-PID;
- тип панелей: монокристаллические и поликристаллические наиболее долговечные — они функционируют 25-30 и больше лет, тонкопленочные служат до 20 лет;
- неблагоприятные условия окружающей среды — температура, ультрафиолет, сильный ветер, град;
- профессиональность монтажа и эксплуатационного обслуживания
Какую домашнюю СЭС выбрать для себя?
Какие солнечные батареи на крышу выбрать для себя и сколько их нужно? С такими вопросами сталкиваются все желающие установить электростанцию. Во многом это зависит от вашего намерения, потребности в энергии, наличия места для установки, реальных условий и финансовых возможностей.
Для электроснабжения домохозяйства, необходимо рассчитать количество потребляемой э/э в год. Можно просуммировать мощность всех домашних электроприборов и проанализировать, как часто вы ими пользуетесь. А можно просто воспользоваться счетами за потребленное электричество. Для получения дополнительной прибыли по "зеленому" тарифу, нужно оценить достаточность полезной площади, финансовую и правовую сторону вопроса. Чтобы определить, сколько нужно солнечных батарей для отопления дома, нужно знать мощность отопительных приборов и прибавить их к суммарной бытовой нагрузке.
Например, ваши потребности в энергии вместе с отоплением составили 14 кВт (1400 Вт). Панелей типа Risen RSM110-8-545M, КПД=21,2%, 2384x1096x35 мм вам понадобится:
14 000 Вт / 545 Вт / 1шт. ≈ 25,7 шт., при округлении получается количество 26 шт.
Для их установки необходима полезная площадь кровли, фасада, земли:
S = (2,613 м2 / 1 шт.) × 26 шт. = 67,9 м².
Батарей с меньшим КПД вам понадобится больше и они займут большую площадь — все зависит от конкретного типа устройства.
Подытоживая все вышесказанное, рекомендуется:
- выбирать качественное, продуктивное и безопасное оборудование — ведущие бренды предлагают именно такие фотоэлектрические продукты;
- обращать внимание на гарантии — это хороший показатель уверенности производителя в надежности своих изделий;
- сотрудничать с профессиональными компаниями-установщиками, которые выполняют весь цикл работ — от разработки проекта до монтажа и техобслуживания ФЭС
Для выбора наиболее оптимального вида и характеристик оборудования обращайтесь к специалистам в сфере фотоэлектрических технологий. Компания Solar Garden имеет достаточный опыт и собственный штат высококвалифицированных инженеров, чтобы выбрать комплект СЭС, который принесет своему владельцу максимальную пользу.