З кожним роком збільшується відсоток використання електроенергії від альтернативних джерел. Енергія вітру і сонця трансформується людиною протягом десятиліть. Для цієї мети застосовуються вітрові генератори і сонячні батареї.
В останні роки собівартість таких пристроїв значно знизилася, що дозволило розширити сферу застосування таких пристроїв і використовувати їх для підключення електрики до приватного будинку.
Якщо встановлюється система з потужними акумуляторами, то навіть в похмурі дні, запасеного в елементах батареї струму, достатньо для забезпечення приватного будинку електрикою. Перевага таких установок полягає в їх повній автономності.
У тому випадку, коли немає можливості підключити будинок до мережі змінного струму напругою 220 вольт, використання сонячних батарей є гідною альтернативою.
Якщо будинок підключений до електричної мережі, то використання елементів, трансформуючих сонячну енергію в електричний струм дозволяє економити значні кошти, за рахунок зменшення оплати комунальних послуг. Недоліки сонячних батарей полягають в їх високій вартості, а також в досить великих габаритах.
Принцип роботи
Електричний струм в сонячній батареї утворюється між двома кремнієвими пластинами. Ці пластини покриті різними речовинами і при освітленні їх сонячним світлом пластина, вкрита фосфором, генерує вільні електрони, які по тонких мідних проводів відводяться від елемента і направляються до споживача.
Кремнієві сонячні батареї, в свою чергу, поділяються на кілька типів:
Монокристалічний
Цей тип сонячних елементів має однотипну поверхню чорного кольору. Внутрішній елемент складається з циліндричного злитка кремнію, який обрізається по всіх сторонах, щоб збільшити поглинання ультрафіолетового випромінювання.
Завдяки такій внутрішній формі досягається високий ККД таких пристроїв, що дозволяє значно зменшити габаритні розміри елемента при заданій потужності. Переваги монокристалічних панелей полягає в їх високому експлуатаційному терміні, який при належному догляді і дотриманням правил експлуатації прослужить більше 25 років.
Істотним недоліком цього типу сонячних батарей, є їх висока вартість, а також вплив забруднення поверхні або його затінення в одному секторі на загальну продуктивність такого пристрою.
548px” >
Полікристалічний
Пристрої даного типу є більш поширеними і застосовуються як джерела альтернативної енергії з другої половини 20 століття. Виробництво полікристалічних батарей складається з 2 етапів.
На першому етапі відбувається розплавлення кремнію. На другому етапі розплав виливається в спеціальні форми квадратної форми. Таким чином, виготовляються полікристалічні кремнієві елементи.
Недоліками полікристалічних елементів є їх нестійкість до впливу високих температур. По продуктивності дані пристрої поступаються монокристалічним моделям. ККД полікристалічних батарей становить не більше 18 %. Для установки елементів цього типу потрібно використовувати відкриту ділянку більшої площі.
549px” >
Тонкоплівкові панелі
Цей тип сонячних панелей відрізняється неймовірною гнучкістю. Виробництво такого елемента відбувається шляхом вакуумного напилення фотоелектричного матеріалу. Продуктивність таких пристроїв залежить від чистоти технологічного процесу при виробництві батарей.
До недоліків тонкоплівкових батарей можна віднести необхідність у великій площі розміщення панелей термін експлуатації таких елементів значно нижче ніж у кристалічних панелей, а основна сфера застосування таких пристроїв полягає у використанні їх в різних малогабаритні електронних приладах.
547px” >
Вибір сонячної батареї
В першу чергу слід визначитися з типом використовуваних кристалів в електричному елементі. Якщо є можливість придбати монокристалічні прилади, то це буде самим оптимальним варіантом, при досить високій ціні такі батареї прослужать дуже довго і для їх монтажу не потрібно занадто великий відкритої площадки.
Потім слід визначитися з місцем установки сонячних елементів. Для кріплення сонячних батарей часто використовуються дахи будинків. Розташовуватися панель повинна з південного боку, щоб отримувати найбільшу кількість енергії навіть в короткий зимовий день.
Електричні сонячні батареї є дорогими пристроями, тому набагато вигідніше придбати монокристалічну панель відомої фірми виробника, яка дає багаторічну гарантію на свою продукцію, ніж купити дешеву батарею низької якості, яка не зможе забезпечити стабільне вироблення електрики з сонячної енергії.
Робимо розрахунки
Перш ніж придбати батареї для приватного будинку, необхідно правильно розрахувати потужність приладів.
Розрахунок проводиться за певною формулою, в яку необхідно ввести значення і коефіцієнти:
де Рсп – потужність сонячних батарей в Вт:
Еп-Споживана енергія, Втч на добу;
Еинс – середньомісячна інсоляція (з таблиці) квтг/м2/день;
Рінс – потужність інсоляції на земній поверхні на одному квадратному метрі (1000Вт/м2);
k – коефіцієнт втрат на заряд – розряд акумуляторів, середнє значення цього показника 1,2-1,4.
Велике значення на обсяг виробленої енергії має кількість сонячних днів в році, а також регіон, в якому буде експлуатуватися дане обладнання. Знаючи номінальну потужність кожної панелі, можна розрахувати кількість виробленої енергії в певний місяць року.
Кількість елементів, які необхідно встановити для забезпечення домоволодіння електрикою теж розрахувати не важко. Достатньо знати потужність приладів і пристроїв, які можуть бути одночасно підключені від альтернативної електричної мережі.
Також в системі має бути акумулятор, який буде накопичувати електричний струм в період, коли навантаження на мережу мінімальна, а батареї виробляють достатню кількість енергії.
Кут нахилу пристрою впливає на продуктивність електроенергії.
Пристрій виробляє електричний струм на максимальному рівні тільки в тому випадку, якщо корпус батареї знаходиться в строго перпендикулярному положенні щодо падаючого на нього сонячного світла. Ідеальна реалізація стаціонарного кріплення в цьому випадку неможлива через значно зміни положення сонця в залежності від часу року.
Для максимальної віддачі потужності в зимовий час потрібно встановити модулі під кутом 70 градусів. У літній час кут нахилу повинен становити 30 градусів. При стаціонарному розміщенні батарей слід вибирати середнє значення кута нахилу в 50 градусів.
Установка сонячних батарей
Для установки пристроїв необхідно підготувати ділянку рівний за площею елементів. Конструкція може бути встановлена декількома способами:
- Під кутом на даху будинку.
- В горизонтальному положенні на плоскому даху.
- Окремо стоїть конструкцією.
Процес установки модуля здійснюється в такій послідовності:
- Для закріплення панелей необхідний каркас з металевого куточка розміром 50 * 50 мм. Каркас необхідного розміру виготовляється із застосуванням різьбових з’єднань діаметром 6 і 8 мм.
- На даху будинку конструкція кріпиться за допомогою шпильок діаметром 12 мм.
- У каркасі за допомогою дриля робляться отвори для установки панелей.
- За допомогою шурупів прилади надійно фіксуються в закріпленому каркасі.
В процесі установки панелей слід дотримуватися правил, щоб отримати максимальну віддачу від застосування елементів:
- Елементи слід встановлювати таким чином, щоб на них не потрапляла тінь від об’єктів розташованих поблизу.
- Панель встановлюється тільки з сонячної сторони будівлі при монтажі елемента до стіни будинку.
- Оптимальний варіант установки елементів – це монтаж конструкції під кутом до сонця, який повинен бути дорівнює широті місцевості. Додаткове збільшення потужності пристрою досягається шляхом коригування кута нахилу. Різниця кутів установки панелей може бути відрегульована.
- Монтаж елементів повинен бути здійснений таким чином, щоб до них був вільний доступ для очищення поверхні від забруднень.
- Якщо система встановлюється в якості основного джерела електроенергії, то обов’язкове встановлення потужних акумуляторів, які будуть віддавати електрику в систему в нічний час і в похмурі дні.
- Система елементів може бути використана в якості резервного джерела під час відсутності струму або незадовільної його якості, Електрична система будинку може бути переведена в альтернативний режим.
547px” >
Система опалення із застосуванням сонячних батарей
Питання ціни
Вартість пристрою залежить від типу елемента, який виробляє трансформацію сонячної енергії в електричну.
Крім цього на ціні продукту може істотно відбиватися якість збірки і популярність бренду.
Орієнтовно сонячні панелі можна придбати за наступною ціною:
- Монокристалічні моделі можна придбати від 12 000 гривень за панель, найдешевші в даній категорії товарів будуть вироби, вироблені в Китаї.
- Ціна полікристалічні панелі починається від 9 000 гривень.
Бліц-поради
- Встановлювати пристрої слід в такому місці, щоб максимально виключити ймовірність падіння їх на людей, наприклад, в результаті сильного вітру.
- Не рекомендується встановлювати панелі самостійно.
- Купувати панелі слід тільки в тих торгових організаціях, де можуть надати гарантію на це обладнання.
