Солнечная батарея для дачи: особенности покупки и установки готовых комплектов

Плюсы и минусы использования энергии солнца

К позитивным свойствам относятся:

• Бесплатная электрическая энергия (без учета стартовых вложений) и возможность полной автономии.
• Бесконечный источник энергии.
• Абсолютно тихий процесс получения энергии.
• При выборе качественного оборудования – долгие года эксплуатации (без дорогого обслуживания).
• Отсутствие каких-либо документов на разрешение установки или использование.
• Возможна установка своими руками.

Зимой батареи работают менее эфективно из-за сокращения времени светового дня

К негативным свойствам относятся:

• Высокая стоимость оборудования.
• В областях и регионах, где солнце светит редко, а пасмурных дней много, оборудование будет работать неэффективно.
• Производительность (в процентном соотношении) каждый год снижается на 1-2%.

Неотъемлемые элементы солнечных батарей

Солнечная батарея представляет собой не один прибор, как думают многие люди, а несколько деталей, которые в совокупности позволяют преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Комплект солнечной батареи

Рассмотрим, из чего состоит солнечная батарея для дачи комплект:

Панели, они же батареи – главный элемент устройства. Их основной функцией является накопление и преобразование солнечного света. Панели изготавливают из фотоэлектрических элементов, которые способны долго удерживать ультрафиолетовые лучи в батарее, пока инвертор не преобразит солнечную энергию;

Солнечные панели

Инвертор – также неотъемлемая деталь комплекта. Его задача – преобразовывать лучи солнца в переменный ток напряжением 220 В;

Инвертор

Аккумулятор – необходим в том случае, если вас настигло внезапное отключение электроэнергии, а солнце зашло за тучи. Современные инновационные технологии позволяют использовать солнечные батареи по назначению даже в том случае, если солнца нет. Аккумулятор накопляет в себе излишки солнечных лучей, и передает их в инвертор в том случае, если панели не могут получать свет солнца;

Аккумулятор для солнечных панелей

Провода и коннекторы – соединяют все вышеперечисленные элементы между собой. Если они перетрутся или испортятся, придется их сразу же заменять, так как их порча приведет к поломке системы энергообеспечения.

Кабель для солнечной батареи

Как правило, все эти компоненты продаются вместе. Их можно приобрести в специализированных магазинах.

Это интересно: Как самостоятельно произвести демонтаж люстры — освещаем по пунктам

От чего зависит мощность солнечный батарей

Конструкция гелиобатареи — не единственный фактор, определяющий эксплуатационные показатели комплекса. В процесс вмешиваются внешние факторы, которые уменьшают возможности комплекса. Они воздействуют на работу оборудования поодиночке и сообща, снижая эффективность и уменьшая показатели гелиостанции.

Мощность солнечной батареи — это количество электроэнергии, которое она способна выдать в единицу времени. Это величина конечная, то есть рассчитанная по максимальному значению и имеющая определенный предел. Известно, что солнечная постоянная — 1 кВт на 1 м². Эта величина измерена в определенных условиях, обозначает количество энергии, падающее на земную поверхность в солнечный день при температуре 25° и постоянно вертикальном падении на поверхность. На практике получение полного расчетного объема энергии невозможно.

КПД солнечных панелей ограничен и не превышает 24 %, поэтому максимальной мощностью, полученной от 1 м² принимающей поверхности может быть 0.24 кВт. Это в идеальных условиях и с постоянной коррекцией положения поверхности относительно Солнца. На практике таких условий не бывает. В ситуацию вмешиваются погодные, климатические и сезонные условия. Возможны целые пасмурные недели, длительность светового дня в летний и зимний период существенно отличается.

Кроме этого, температура также влияет на способность солнечных элементов производить энергию — ее выработка значительно падает, как только температура поднимается выше +25°. Это означает, что в ясный летний день, когда мощность солнечных батарей на каждый квадратный метр должна быть максимальной, получить ожидаемый результат не удастся из-за сильного нагрева фотоэлементов. Поэтому, производя расчет солнечной электростанции, надо делать поправки на сезонные условия, длительность дня и прочие природные факторы.

Следующий фактор, который необходимо учесть при выполнении расчета — деградация гелиопанелей. Этот показатель у разных моделей отличается, есть образцы, сохраняющие до 90 % рабочих качеств даже через 20–25 лет эксплуатации. однако, у большинства панелей деградация происходит равномерно и пропорциональна длительности использования.

Кроме этого, расчет количества солнечных панелей необходимо делать с учетом потерь на дополнительном оборудовании — инвертор имеет КПД около 92–96 (и это одна из лучших моделей). Кроме этого, неизбежны потери на АКБ и контроллере, которые достигают 40 % и также снижают общие параметры комплекса. Сами приборы расходуют энергию на питание собственных плат. Поэтому, полный и точный расчет солнечных панелей — задача крайне сложная, требующая экспериментального подтверждения.

Мнения экспертов о продукции

Выбор типа солнечной станции зависит от задачи, которую необходимо решить с помощью альтернативных источников энергии.

В настоящее время наиболее широко применяются три типа солнечных электростанций:

1. Автономные. В местах, где нет подключения к центральной сети, в садах, на дачах, автономные солнечные электростанции самые востребованные, хорошо подходят для освещения и других жизненно важных электроприборов. Применение автономных солнечных станций позволяет существенно экономить финансы, на жидкое топливо для генераторов, особенно в районах с большим количеством солнечных дней.
2. Комбинированные с сетью. Если есть центральная сеть, то не нужно отказываться от нее, лучше сделать систему совместную с сетью. Автоматическая работа инвертора, входящего в состав такой станции, будет самостоятельно выбирать источник питания электрических приборов. А входящие в состав аккумуляторные батареи будут источником резервного электроснабжения, при отключениях сети.
3. Сетевые on-grid. Сетевые солнечные электростанции самые выгодные и быстро окупаемые, поскольку не имеют в составе аккумуляторных батарей и преобразование энергии происходит с высоким КПД. Более того, позволяют передавать (продавать) излишки генерируемой электроэнергии в сеть, тем самым ускоряя процесс окупаемости. Во многих странах при такой генерации с помощью возобновляемых источников для продажи электроэнергии действует «зеленый тариф». В РФ в 2019 году принят в первом чтении Федеральный закон №581324-7 «О внесении изменений в ФЗ «Об электроэнергетике» в части развития микрогенерации», который позволит реализовывать электрическую энергию, вырабатываемую альтернативными источниками, по специальному тарифу. Покупка гарантирующим поставщиком электроэнергии от объектов микрогенерации будет обязательной. Цена купли-продажи будет равна средневзвешенной нерегулируемой цене на электроэнергию на ОРЭМ. Доходы физических лиц, возникшие при реализации лишней электроэнергии, произведенной для нужд своего домохозяйства, не будут подлежать налогообложению.

Независимо от выбранного типа солнечной электростанции, стоит понимать, что для надежной и эффективной работы лучше приобретать высококачественные солнечные батареи. Несмотря на более высокую стоимость они более эффективны и долговечны. Срок службы батарей может достигать 30 и более лет. Покупатели часто задают вопрос: «Почему выработка зимой меньше?» Не нужно думать, что из-за холода батарея будет хуже работать. Негативное действие на эффективность работы оказывают осадки в виде снега, которые необходимо удалять, плюс меньшая продолжительность светового дня с высокой облачностью – именно это негативно влияет на выработку электроэнергии в зимнее время. Летом солнечная батарея генерирует меньшее напряжение, чем зимой. В жару температура на поверхности гелиопанели может достигать 50–55 °С, что снижает эффективность фотогальванических элементов.

Расчет мощности гелиосистемы

Для того чтобы электроснабжение от солнечных батарей было бесперебойным и стабильным, необходимо провести расчет мощности гелиосистемы. Можно сделать это самостоятельно, но если возникают сомнения и сложности, лучше обратиться к специалисту.

Как выбрать солнечную батарею для дома, чтобы она работала эффективно? Сразу стоит отметить, что во избежание потери мощности и стабильности работы гелиоустановки лучше сразу обзавестись таким устройством, как солнечный трекер. Для оптимальной работы панели должны быть постоянно наклонены под углом 90 градусов (по отношению к Солнцу). Тогда два модуля средних размеров смогут вырабатывать мощность до 100 Вт. При невозможности установки трекера рекомендуется обзавестись механической системой вращения на шарнирах. Ее нужно будет поворачивать 3-4 раза в день.

Расчет показателя мощности системы проводят исходя из того, сколько электричества в киловаттах потребляют в месяц. Допустим, в месяц мы тратим 120 кВт электроэнергии. В месяце 30 дней. 120 нужно разделить на 30. У нас получится 4 киловатта в день. Однако потребление электроэнергии за сутки может быть разным. Например, в какой-то день мы были дома, а какой-то — нет. Также следует учитывать особенности летнего и зимнего периода.

Это означает, что для точного расчета нам понадобится средний показатель в час. Для этого нужно полученные 4 киловатта разделить на 24 (количество часов в сутках). Получаем 166 Вт. Далее проводим расчет исходя из длительности светового дня. Обычно, он длится от 4 до 8 часов, в зависимости от широты и времени года. Необходимо 4 киловатта, которые мы потребляем в течение суток, разделить на 4-5 часов ( усредненный показатель длины светового дня). Итоговая сумма — 800 ватт. Это и есть необходимая нам мощность гелиосистемы. Она покроет все: и освещение, и работу бытовых приборов, и обогрев.

Как уже было отмечено, очень желательно установить солнечный трекер — для того, чтобы батареи накапливали в течение дня необходимые 4 кВт мощности в день. Есть и другой выход из положения: если нет возможности установить ни трекер, ни механическую системы вращения панелей, следует увеличить мощность гелиоустановки в 2 раза. Для этого придется монтировать еще одну панель дополнительно.

Причины использования солнечных батарей для дачи

Дача – место, где электрическую энергию потребляют не часто, при этом используя минимальное количество приборов. Часто к дачным участкам не подведено электричество. Решить эту проблему можно установкой солнечных батарей.

Солнечные батареи отличаются бесшумной работой, безопасностью для здоровья человека, при этом они работают на энергии, которая генерируется без материальных затрат. Использовать панели можно в течение 30 лет. При покупке или изготовлении солнечных батарей следует учесть ряд особенностей и характеристик.

Причины использования солнечных батарей:

• Экономичность. Использование батарей позволяет экономить расход электроэнергии. Окупаемость батарей не быстрая. Ее скорость зависит от многих факторов.
• Приобретение и установка сразу всего комплекта. Комплекты могут отличаться уровнем мощности.
• Мощность панелей можно наращивать. Хотя они окупаются не быстро, но использование батарей считается более выгодным, чем использование дизельных генераторов.

Важно понимать, что солнечные батареи будут бесполезными, если дополнительно не приобрести комплект аккумуляторов и инвертор. Чтоб обеспечить работой бытовых приборов, необходимо запастись мощностью

Разновидности солнечных систем

Самый популярный полупроводник для солнечных батарей – кремний. Но его КПД составляет усредненные 20%. В зависимости от мощности выделяют несколько видов солнечных панелей:

• органические фотоэлементы — самые слабые, КФП составляет в среднем 5-7% (при мощности светового потока в 500 Вт выработка энергии будет на уровне 25 Ватт;
• аморфные и фотохимические батареи – обладают немного улучшенными характеристиками по сравнению с предыдущим видом. КФП у них в районе 10-13%, соответственно из полученных 500 ватт энергии в систему пойдет около 50 ватт;
• кремниевые фотоэлементы — обладают гораздо высокими качественными характеристиками. При хорошей погоде в средней полосе номинальная мощность может составлять 125-130 ватт (КПФ 20-25%);
• батареи на основе арсенида галлия – довольно дорогие и сложные в изготовлении батареи с КФП выше 35%. (до 150 Вт электричества с квадратного метра) Используются в космической промышленности.

Если вы планирует установить на участке небольшую солнечную электростанцию, то вам нужны автономные кремниевые батареи. Выделяют два вида:

• Монокристаллические – эффективные и соответственно дорогие. По форме напоминают восьмигранник. За счет однородности дают высокий КФП, но только при прямых солнечных лучах. Плохо воспринимают боковой и рассеянный свет. Пользуются высокой популярностью в теплых странах (Италия, Израиль, Ливия, Алжир, Испания и т.д.)
• Поликристаллические — средняя производительность солнечных батарей такого типа в районе 14-16%. Быстрое изготовление и низкая цена. Большой выбор размеров.

Представление о работе солнечных батарей

Полностью описывать всю процедуру превращения солнечной энергии в электрическую, в рамках данной темы, мы не будем. Но про некоторые моменты рассказать надо.

Главный элемент, из которого делаются гелиопанели — кремний. При попадании солнечных потоков на кремниевую поверхность, они выбивают свободные электроны с одного края пластины, которые движутся в свободные места на обратной стороне панели. Так зарождается электрический ток.

Остается его собрать и направить по проводам туда, где он так необходим.

Одна такая пластина сможет зарядить небольшой фонарик. Ну и понятно, чтобы перекрыть потребности в электричестве для нужного оборудования дачного домика, таких пластин нужно больше.

Популярные производители

Современный рынок предлагает большой выбор солнечных батарей для дачи.

Производителей много и зачастую сами панели мало отличаются друг от друга. Разве что товарным знаком и упаковкой. Сами фотоэлементы, как правило, китайского производства.

Yingli Solar Green Energy Holding

Можно сказать, что эта китайская компания — практически мировой лидер по производству солнечных модулей. 10% из всех панелей в мире выпускаются силами Yingli Solar. Панели от этой компании разошлись по всему миру. Они установлены во многих (порядка 90) странах. В производстве находятся не только стандартные панели, но есть и двусторонние. Также есть интегрированный варианты для крыш автомобилей, катеров и так далее.

Эта солнечная панель проверена временем, обладает качеством мирового уровня и заслуженным международным авторитетом.

Sanyo

Бытовая электроника японской корпорации Sanyo хорошо знакома жителям России.

Еще в далеком 1975 году компания запустила производство солнечных элементов на аморфном кремнии. С того времени фирма немало потрудилась над исследованиями в этой области. Теперь солнечные модули Sanyo известны своим качеством и высокой надежностью при длительной эксплуатации.

First Solar

Основатель американской компании — ученый Гарольд МакМастер, который посвятил свою жизнь исследованиям применения энергии солнца в быту.

Теперь компания — один из трех мировых лидеров по производству солнечных панелей. Основное направление деятельности First Solar — разработка и выпуск готовых солнечных электростанций.

Hanwha SolarOne

Hanwha Solar One — один из десяти лучших производителей солнечных фотоэлектрических комплектов. Головной офис компании находится в Сеуле, а промышленное производство развернуто в Южной Корее и Китае. Фирма выпускает:

• Фотоэлектрические элементы;
• Солнечные модули;
• Солнечные системы;
• Крупные солнечные электростанции.

Все комплектующие выпускаются под глубоким контролем качества продукции на базе сверхсовременных технологий.

Real Solar

Если вы решили электрифицировать дачу за счет установки домашней автономной гелиосистемы, то можно обратиться в С-Петербургскую компанию Real Solar.

Они специализируются на проектировании, монтаже и обслуживании автономных систем электроснабжения именно для загородных дач, домиков и разного типа коттеджей.

Для владельцев небольшого дачного домика могут быть установлены электростанции 3-х киловватной мощности. Они вполне справятся с непрерывным электропитанием автономного типа круглые сутки. Холодильники, телевизоры, погружные и поливочные насосы, ноутбуки, электроинструменты — будут работать от батарей Real Solar.

Helios House

Основной упор в своей работе инженеры компании ООО “Гелиос Хаус”, делают на проектирование солнечных систем, которые можно развернуть на любых объектах. Так же специалистами компании может быть организована поставка, пуско-наладка и дальнейшее обслуживание гелиоустановок, которые смогут обеспечить электроэнергией:

• До 4-х энергосберегающих лампочек;
• Средний холодильник “А” класса;
• Телевизор;
• Поливочный насос.

В ассортименте есть комплекты как для дачного периода — апрель/октябрь, так и наборы, которые могут обеспечить вполне комфортное проживание в осенне-зимний период.

Виды солнечных панелей

Что касается ячеек, то они бывают двух типов – монокристаллические и поликристаллические. Отличаются они по материалу изготовления, форме, эффективности преобразования энергии.

В монокристаллических ячейках при создании используются однородные по структуре кристаллы кремния.

У второго же типа ячеек применяются кристаллы кремния с разной структурой.

Структура кристаллов влияет на общую эффективность преобразования энергии.

У монокристаллических она выше, поэтому модуль с такими ячейками способен обеспечить выработку энергии по количеству одинаковую с поликристаллическим модулем, но при значительно меньших размерах самой панели. Но и стоимость монокристаллических панелей выше.

По внешнему виду эти модули различить легко. У монокристаллических панелей углы ячеек закруглены.

Автономные инверторы напряжения для солнечных батарей, устройство, принцип работы, как выбрать

Ячейки поликристаллического модуля имеет прямоугольную форму.

Недавно появились модули, ячейки которых выполнены из аморфного или микроморфного кремния.

Такие модули не имеют каркаса, и сделаны они в виде пленки, которая наклеивается на поверхность. Следует отметить, что такие модули являются самыми дешевыми из-за меньшего расхода кремния.

Особенности монтажа

Желательно, чтобы вы подыскали специалиста по монтажу СБ. Можно узнать о нем в магазине, где вы совершаете покупку или в глобальной сети. Если же установку производите вы сами, необходимо знать несколько особенностей работы такого оборудования.

Смонтировать батареи на вашей даче лучше и легче всего на крыше дома. Это самая большая площадь, но тут есть несколько нюансов:

Это позволит аккумулировать (сохранить) большой запас энергии. Монтаж можно выполнить где угодно: на вышке, прямо на земле, на здании хлева (если у вас много голов скота и он длинный).

При самостоятельном монтаже СБ помните, что для наилучшего результата (максимального КПД), батареи летом располагают под 40-45 градусов к горизонту с направлением на юг

Правильное расположение батарей

При неточном размещении, лучи дневного светила попадают на поверхность модуля под неправильным углом, что значительно снижает их мощность.

Это необходимо чтобы в разные сезоны можно было сменить угол наклона. Ведь зимой солнце располагается намного ниже, чем в остальное время года.

Крепления для солнечных батарей

Для устранения этого недостатка необходим специальный сервомеханизм с фотоэлементами и автоматикой (можно купить или выписать через глобальную сеть). Это система, фактически, будет «следить» за солнцем и поворачивать СБ на нужный угол.

Она работает так:

К электромоторам, которые перемещают СБ, подключена схема с фотоэлементом, настроенная на определенный уровень освещения. Как только количество света изменится (солнце «ушло», облако), устройство дает команду моторам, и они вращаются, пока уровень освещения фотоэлемента не достигнет нужного значения.

В данной конструкции угол наклона батарей (зависит от высоты солнца над землей) меняется с помощью насоса и поршней, а слежение за перемещением солнца в течение дня, осуществляется отдельным (для каждого модуля) мотором.

Что входит в комплект

Применяется солнечная батарея для дачи, комплект которой включает несколько функциональных элементов.

Панели. Их вид, количество и генерируемую мощность можно подобрать в зависимости от установленного на даче электрооборудования.

Аккумуляторы необходимы для накопления энергии и для ее при подключении мощных потребителей и в ночное время.

О назначении инвертора написано выше. Выходная мощность должна соответствовать сумме мощности используемых приборов.

Контроллер заряда увеличивает срок службы аккумуляторных батарей, некоторые виды способны взрываться при перезаряде.

Из чего состоит комплект солнечных панелей для дачи?

Итак, что входит в стандартный комплект солнечных батарей для дачи?

• Солнечные панели. Количество может быть разным в зависимости от задач. Соединение делают как последовательное, так и параллельное. Это зависит от того, какое напряжение требуется на инверторе;
• Контроллер заряда. Он последовательно включается в цепь между аккумуляторами и солнечными панели. Его роль заключается в обеспечении стабильного напряжения на инверторе;
• Инвертор. Служит для преобразования тока. Его подключают параллельно к аккумуляторам;
• Аккумуляторы;
• Провода, разъёмы и другие вспомогательные детали.

Фотоэлектрические или солнечные панели представляют собой полупроводниковые пластины, соединённые последовательно.

Фотоэлектрические панели

• тип фотоэлементов и их количество;
• интенсивность и угол падения солнечных лучей;
• температура модулей при эксплуатации.

Когда рассчитывают и покупают комплект солнечных батарей, обычно опираются на средний показатель потребления электричества в сутки. А также в расчёт берётся снижение мощности, вырабатываемой панелями, в течение нескольких дней. Это уже зависит от климата в конкретном регионе. Для выработки 1 киловатта, как правило, требуется комплект, производительность которого не меньше 200 ватт. Если планируется обеспечить полностью автономное электроснабжение дома, то производительность должна быть не менее 600 ватт. Напряжение, подаваемое на вход инвертора, может быть 12 или 24 вольта. А на его выходе уже 220 вольт.

В уходе фотоэлектрические панели неприхотливы. Периодически их следует очищать от пыли. Что касается снега, то тут можно встретить разные мнения. Некоторые говорят, что снег с поверхности панелей сползает сам и не мешает поглощению энергии солнца. Другие специалисты советуют устанавливать крепления для панелей, которые позволяют при необходимости ставить их в вертикальное положение. Вообще, крайне желательно иметь возможность смены угла наклона солнечных панелей.