Сонячні батареї для дому: види, будову, технічні характеристики

1. Пристрій системи електроживлення від сонячних батарей
2. Види сонячних батарей
3. Види фотоелементів для сонячних батарей
4. Як правильно вибрати систему сонячних батарей для дому
5. Що треба купити
6. Без чого можна обійтися
7. Визначаємося з розмірами і кількістю фотоелементів
8. Технічні характеристики: на що звернути увагу
9. Корпус і скло
10. Вибір перетину кабелю і тонкощі електричного підключення

При постійно зростаючих цінах на електроенергію мимоволі почнеш замислюватися про використання природних джерел для електропостачання. Одна з таких можливостей - сонячні батареї для будинку або дачі. При бажанні вони можуть забезпечити повністю всі потреби навіть великої сільської хати.

Пристрій системи електроживлення від сонячних батарей

Зміст статті

Перетворювати енергію сонця в електрику - ця ідея довгий час не давала спати вченим. З відкриттям властивостей напівпровідників це стало можливим. У сонячних батареях використовуються кремнієві кристали. При попаданні на них сонячного світла в них утворюється спрямований рух електронів, яке називається електричним струмом. При з'єднанні достатньої кількості таких кристалів отримуємо цілком пристойні за величиною струми: одна панель площею трохи більше метра (1,3-1,4 м2 при достатньому рівні освітленості може видати до 270 Вт (напруга 24 В).

Електричні сонячні батареї для дому відкривають багато можливостей

Так як освітленість змінюється в залежності від погоди, часу доби, безпосередньо підключати пристрої до сонячних батарей не виходить. Потрібна ціла система. Крім сонячних панелей потрібно:

• Акумулятор. Протягом світлового дня під впливом сонячних променів сонячні батареї виробляють електричний струм для будинку, дачі. Він не завжди використовується в повному обсязі, його надлишки накопичуються в акумуляторі. Накопичена енергія витрачається негоду.
• Контролер. Чи не обов'язкова частина, але бажана (при достатній кількості коштів). Відстежує рівень заряду акумулятора, не допускаючи його надмірного розряду або перевищення рівня максимального заряду. Обидва цих стану згубні для акумулятора, так що наявність контролера продовжує термін експлуатації акумулятора. Також контролер забезпечує оптимальний режим роботи сонячних панелей.
• Перетворювач постійного струму в змінний (інвертор). Не всі пристрої розраховані на постійний струм. Багато хто працює від змінної напруги в 220 вольт. Перетворювач дає можливість отримати напруга 220-230 В.

Сонячні батареї для дому - тільки частина системи

Встановивши сонячні батареї для будинку або дачі, можна стати цілком незалежною від офіційного постачальника. Але для цього треба мати велику кількість батарей, кілька акумуляторів. Комплект, який виробляє 1,5 кВт а доба коштує близько 1000 $. Цього достатньо для забезпечення потреб дачі або частини електрообладнання в будинку. Комплект сонячних батарей для виробництва 4 кВт на добу коштує близько 2200 $, на 9 кВт на добу - 6200 $. Так як сонячні батареї для дому - модульна система, можна купити установку, яка буде забезпечувати частину потреб, поступово збільшуючи її продуктивність.

Види сонячних батарей

З ростом цін на енергоносії ідея використання енергії сонця для отримання електроенергії стає все більш популярною. Тим більше, що з розвитком технологій сонячні перетворювачі стають ефективнішими і, одночасно, дешевше. Так що, при бажанні, можна свої потреби забезпечити встановивши сонячні батареї. Але вони бувають різних типів. Давайте розбиратися.

Сама сонячна батарея - кілька фотоелементів, які розташовані в загальному корпусі, захищені прозорою передньою панеллю. Для побутового використання фотоелементи виробляють на основі кремнію, так як він відносно недорогий, і елементи на його основі мають непоганий ККД (близько 20-24%). На основі кремнієвих кристалів виготовляють монокристалічні, полікристалічні і тонкоплівкові (гнучкі) фотоелементи. Деяка кількість цих фотоелементів електрично з'єднані між собою (послідовно і / або паралельно) і виведені на клеми, розташовані на корпусі.

Сонячна панель для будинку складається з певної кількості фтоелементов

Фотоелементи встановлені в закритому корпусі. Корпус сонячної батареї роблять з анодованого алюмінію. Він легкий, не схильний до корозії. Лицьову панель роблять з міцного скла, яке повинне витримувати сніго-вітрові навантаження. До того ж він повинен мати певними оптичними властивостями - мати максимальну прозорість, щоб пропускати якомога більше променів. Взагалі, через відображення втрачається значна кількість енергії, так що вимоги до якості скла високі і ще воно покривається антивідблиску складом.

Види фотоелементів для сонячних батарей

Сонячні батареї для дому роблять на основі крем'яних елементів трьох типів;

• Монокристалічні. Кожен фотоелемент - один кристал кремнію. Монокристалічні фотоелементи мають непоганий ККД (близько 24,7%), але і вартість їх трохи вище. Відрізнити можна, по-перше, по однорідному насиченому синьому кольору, по-друге, по округленим краях фотоелемента.

  Види кремнієвих фотоелементів для сонячних батарей

• Полікристалічні. Кілька невеликих кремнієвих кристалів об'єднані в один фотоелемент. Вони мають неоднорідну структуру, через що гірше поглинають сонячне світло. Це відбивається на ККД (20,3%). Фактично це означає, що сонячна панель тієї ж потужності буде займати приблизно на 20% більше площі.
• Тонкоплівкові. Являють собою шар напівпровідника, напилений на гнучку підкладку. За рахунок своєї гнучкості можуть монтуватися на криволінійні поверхні. Але мають невисоку продуктивність (близько 10,4%), так що займають великі площі (як мінімум, в 2 рази більше, ніж полікристалічні).

Якщо у вас скатний дах і фасад розгорнуть на південь або схід, занадто сильно думати про займаної площі не має сенсу. Цілком можуть влаштувати полікристалічні модулі. При рівній кількості виробленої енергії вони коштують трохи дешевше.

Як правильно вибрати систему сонячних батарей для дому

Є поширені помилки, які змушують вас витрачати зайві гроші на придбання надто дорогого обладнання. Нижче наведемо рекомендації того, як правильно вибудувати систему електроживлення від сонячних батарей і не витратити зайвих грошей.

Сонячні електростанції для будинку можуть бути не такими дорогими, якщо підходити до питання виважено

Що треба купити

Далеко не всі компоненти сонячної електростанції життєво необхідні для роботи. Без деяких частин цілком можна обійтися. Вони служать для підвищення надійності, але без них система працездатна. Перше, що варто запам'ятати - купуйте сонячні батареї в кінці зими, початку весни. По-перше, погода в цей час відмінна, багато сонячних днів, сніг відбиває сонце, збільшуючи загальну освітленість. По-друге, в цей час традиційно оголошують знижки. Далі поради такі:

• Купуйте сонячні батареї для дому з вихідною напругою 12 В. Саме від такої напруги працює велика частина побутової і будівельної техніки, світлодіодні світильники і т.д. Техніки, що працює від 24 або 48 вольт набагато менше. Можете подивитися паспорта або скористайтеся пошуком.
• Не використовуйте для освітлення лампи розжарювання. Вони споживають занадто багато електроенергії, та й працюють від 220 ст. Замініть їх на світлодіодні . Для них постійний струм в 12 В - це те, що треба.

  «Повна» система електроживлення від сонячних батарей виглядає так

• Чи не намагайтеся відразу купити систему великої потужності щоб покрити всі можливі потреби. Для початку купіть пару модулів без перетворювача / інвертора, підключіть до них ту техніку, яка працює від постійної напруги. Якщо вас влаштує система, пізніше можна наростити потужність, докупити інвертор і підключити техніку, яка працює від 220-230 В. І врахуйте, що інвертор, навіть при вимкненому навантаженні, споживає електроенергію (втрати на перетворенні приблизно 30%). Тобто вночі, коли всі вимкнено, він просто витрачає заряд АКБ. Причому видає він далеко не ідеальну синусоїду. Загалом, все що може працювати від постійної напруги, заживлюємо від акумуляторів безпосередньо.

Якщо скористатися тільки цими порадами, і підключити тільки техніку, яка працює від постійної напруги, система сонячних батарей для будинку обійдеться в набагато більш скромну суму ніж найдешевший комплект. Але це ще не все. Можна ще частина обладнання залишити «на потім» або взагалі обійтися без нього.

Без чого можна обійтися

Вартість комплекту сонячних батарей на 1 кВт на добу - понад тисячу доларів. Чималі вкладення. Мимоволі задумаєшся, а чи варто воно того і який же буде термін окупності. При нинішніх тарифах чекати поки відіб'ються свої гроші доведеться не один рік. Але можна витрати зменшити. Не за рахунок якості, але за рахунок незначного зниження комфортності експлуатації системи і за рахунок розумного підходу до підбору її компонентів.

• Не купуйте гелієві або акумулятори глибокого розряду. Вони не варті своїх грошей. З сонячними батареями для будинку відмінно працюють навіть відслужили свій термін автомобільні АКБ. Вони нормально працюють ще мінімум, 5 років.

  Якщо площа не обмежена, можна купити сонячну батарею на полікристалічних фотоелементах

• В принципі, можна обійтися ще меншими засобами. Можна не ставити контролер. Він коштує не менше 150 $ (а при великій потужності 500 $), а вся його завдання - моніторити стан заряду батарей. Якщо бюджет обмежений, купите автомобільні годинник, що працюють від 12 В, які також вимірюють напругу, температуру. Вони стоять 2-5 $ і практично виконують ту ж функцію. А щоб уникнути перезаряду, купите зайвий акумулятор. Або два. Сумарна потужність «зайвої» ємності повинна бути не нижче 20%. Це і дозволить уникнути перезаряду, і збільшить ємність системи.

Отже, якщо бюджет обмежений, можна обійтися кількома сонячними панелями і акумуляторними батареями, ємність яких на 20-25% вище максимального заряду сонячних панелей. Для моніторингу стану купите автомобільні годинник, які ще вимірюють напругу. Це позбавить вас від необхідності кілька разів в день вимірювати заряд на АКБ. Замість цього вам треба буде час від часу дивитися на показання годин. Для старту це все. Надалі можна докуповувати сонячні батареї для дому, збільшувати кількість АКБ. При бажанні, можна купити інвертор.

Визначаємося з розмірами і кількістю фотоелементів

У хороших сонячних батареях на 12 вольт має бути 36 елементів, на 24 вольта - 72 фотоелемента. Це кількість оптимально. При меншій кількості фотоелементів ви ніколи не отримаєте заявлений струм. І це - найкращий з варіантів.

Не варто купувати здвоєні сонячні панелі - по 72 і 144 елемента відповідно. По-перше, вони дуже великі, що незручно при перевезенні. По-друге, при аномально низьких температурах, які у нас періодично трапляються, вони першими виходять з ладу. Справа в тому, що ламінуюча плівка при морозах сильно зменшується в розмірах. На великих панелях через велику натягу вона відшаровується або навіть рветься. Втрачається прозорість, катастрофічно падає продуктивність. Панель йде в ремонт.

Сонячна панель на 4 В має 7 елемента

Другий фактор. На великих за розмірами панелях повинна бути більше товщина корпусу і скла. Адже збільшується парусність і снігові навантаження. Але далеко не завжди це роблять, так як значно зростає ціна. Якщо ви бачите здвоєну панель, а ціна на неї нижче, ніж на дві «звичайних», краще шукайте щось інше.

Ще раз: кращий вибір - сонячна панель для будинку на 12 вольт, що складається з 36 фотоелементів. Це оптимальний варіант, перевірений практикою.

Технічні характеристики: на що звернути увагу

У сертифікованих сонячних батареях завжди вказується робочий струм і напруга, а також напруга холостого ходу і струм КЗ. При цьому варто врахувати, що всі параметри зазвичай вказуються для температури + 25 ° C. У сонячний день на даху батарея розігрівається до температур, які значно перевищують цю цифру. Це пояснює наявність більшого робочої напруги.

Приклад технічних характеристик сонячних батарей для дому

Також зверніть увагу на напругу холостого ходу. У нормальних батареях воно близько 22 В. І все б нічого, але якщо проводити роботи на устаткуванні не відключивши сонячні батареї, напруга холостого ходи виведе з ладу інвертор або іншу підключену техніку, не розраховану на подібний вольтаж. Тому при будь-яких роботах - перемиканні проводів, підключення / відключення акумуляторів і т.д. і т.п - перше що ви повинні зробити - відключити сонячні батареї (зняти клеми). Перебравши схему, їх підключаєте останніми. Такий порядок дій збереже вам багато нервів (і грошей).

Корпус і скло

Сонячні батареї для дому мають алюмінієвий корпус. Цей метал не кородує, при достатній міцності має невелику масу. Нормальний корпус повинен бути зібраний з профілю, в якому присутні, як мінімум, два ребра жорсткості. До того ж скло має бути вставлено в спеціальний паз, а не закріплено зверху. Все це - ознаки нормального якості.

Відблисків на корпусі бути не повинно

Ще при виборі сонячної батареї зверніть увагу на скло. У нормальних батареях воно не гладке, а фактура. На дотик - шорстка, якщо провести нігтями, чути шурхіт. До того ж має мати якісне покриття, яке зводить до мінімуму відблиски. Це означає що в ньому не повинно нічого відображатися. Якщо хоч під якимось кутом видно відображення навколишніх предметів, краще знайдіть іншу панель.

Вибір перетину кабелю і тонкощі електричного підключення

Підключати сонячні батареї для дому необхідно мідним одножильним кабелем. Перетин жили кабелю залежить від відстані між модулем і АКБ:

• відстань менше 10 метрів:
  • 1,5 мм 2 на одну сонячну батарею потужністю 100 Вт;
  • на дві батареї - 2,5 мм 2;
  • три батареї - 4,0 мм 2;
• відстань більше 10 метрів:
  • для підключення однієї панелі беремо 2,5 мм 2;
  • двох - 4,0 мм 2;
  • трьох - 6,0 мм 2.

Можна брати перетин більше, але не менше (будуть великі втрати, а воно нам не треба). При покупці проводів, зверніть увагу на фактичне перетин, так як сьогодні заявлені розміри дуже часто не відповідають дійсним. Для перевірки доведеться вимірювати діаметр та вважати перетин (як це робити, прочитати можна тут ).

Сонячні батареї для дому: електричне підключення

При зборі системи можна плюси сонячних батарей провести використовуючи багатожильний кабель відповідного перерізу, а для мінуса використовувати один товстий. Перед підключенням до акумуляторів все «плюси» пропускаємо через діоди або діодні збірки із загальним катодом. Це запобігає можливості замикання акумулятора (може викликати загоряння) при замиканні або обриві проводів між батареями і акумулятором.

Діоди використовують типу SBL2040CT, PBYR040CT. Якщо такі на знайшли, можна зняти з старих блоків живлення персональних комп'ютерів. Там зазвичай стоять SBL3040 або подібні. Пропускати через діоди бажано. Не забудьте що вони сильно гріються, так що монтувати їх треба на радіаторі (можна на єдиному).

Ще в системі необхідний блок запобіжників. По одному на кожного споживача. Всю навантаження підключаємо через цей блок. По-перше, система так безпечніше. По-друге, при виникненні проблем, простіше визначити її джерело (по згорілому запобіжнику).