Солнечная панель в квартире. Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта и целесообразность установки. Принцип работы солнечных батарей

Экология потребления.Дом:Альтернативные источники энергии становятся более доступными. Солнечные батареи все чаще можно увидеть на загородных домах или городских балконах.

Несмотря на все плюсы использования солнечных батарей, альтернативная энергетика в нашей стране развита достаточно слабо.

Причин множество: от неблагоприятных погодных условий до высокой стоимости панелей. Но многих россиян это не останавливает, если и Вы входите в этой число, то возможны два варианта: покупка готового набора, состоящего из панелей и системы аккумуляторов или самостоятельная сборка отдельных деталей.

В первом случае, затраты будут на порядок больше. Так, к примеру, одна немецкая компания разработала специальную солнечную конструкцию, элементами которой являются панели мощностью 195 Вт. В народе они получили название «балконные электростанции». Солнечные батареи для дома, выпускаемые под маркой Sun Invention – Plug & Save, имеют стандартные размеры и специальных навыков для их монтажа не понадобится. Вот только их стоимость многих смутит – 2800 евро, такая солнечная система будет по карману не каждому.

Другое дело системы, которые многочисленные умельцы изготавливают своими руками. Информация о них даже иногда появляется в средствах массовой информации. Достоинством солнечной батареи, собранной в домашних условиях, является не только ее дешевизна (в сравнении с заводской панелью с идентичными характеристиками затраты будут раза в 3 меньше), но и возможность учесть все необходимые технические нюансы, отвечающие лично Вашим потребностям.

Для российских условий эксперты советуют выбирать поликристаллический модуль. Он лучше подходит для слабого российского естественного солнечного света. Все элементы панели с таким модулем покрываются специальным ламинатом, который устойчив как к перепадам температур, так и к воздействию снега и дождя.

Большая часть готовых солнечных установок оснащается аккумуляторами, контроллерами и устройствами с usb-выходами и стандартными выходами, пригодными для зарядки ламп, переносных девайсов и небольших бытовых приборов.

Батареи на балконе

Марина Быстрина из Санкт-Петербурга установила солнечную батарею на балконе.

У меня небольшая солнечная батарея, поликристалл, стоит на балконе, ее для меня собрали друзья. Она подключена к usb-переходнику, и я использую ее для включения мини-вентилятора летом и для турецких цветных ламп в течение всего года, - говорит Марина Быстрина.

У Ивана Герасимова из Новосибирска на балконе – 65-ваттные солнечные батареи среднего размера. По его словам, они позволяют накопить примерно по 6 Ампер/час. С помощью этой силы тока ему удается зарядить свой ноутбук примерно наполовину. Телефон от батарей можно зарядить полностью за несколько солнечных утренних часов, а два ночника от полностью заряженного аккумулятора могут работать три ночи подряд.

Установка вырабатывает более 2500 вт, или 2,5 квт. Средний ноутбук при работе потребляет в час около 100 вт, телефон – около 70, лампа – 10-15 вт/ч.

Разрешение на установку

Для установки солнечных батарей на балконе дополнительные юридические разрешения не требуются. В ЖЭУ по месту жительства уточнили, что, если батареи не мешают другим жильцам, то на их установку не нужно получать разрешений.

На всякий случай в Мосжилинспекции порекомендовали обратиться в Главное архитектурно-планировочное управление Москомархитектуры, чтобы узнать, не появятся ли претензии к изменению внешнего вида здания. В ряде случаев, когда речь идет о домах-объектах культурного наследия, памятниках архитектуры, изменение внешнего вида фасада здания возможно только с после получения разрешения.

Связанную с установкой солнечной батареи перепланировку регламентирует постановление от 25 октября 2011 г. N 508-ПП Правительства Москвы «Об организации переустройства и (или) перепланировки жилых и нежилых помещений в многоквартирных домах и жилых домах». В нем можно прочитать, в каких случаях все-таки потребуется согласование.

Для предприятий это также актуально, но надо заказать пноолр , чтобы сэкономить на расходах.

Подмосковный опыт

Десятки компаний предлагают установку солнечных батарей в Москве и Подмосковье. Несмотря на то, что производительность батарей в зимние месяцы снижается в три-четыре раза, их использование может обеспечить энергией небольшой загородный дом с необходимым минимумом электроприборов. Солнечные установки пользуются у жителей Подмосковья все большей популярностью.

Чем больше размер батареи, тем эффективнее она работает. Так, для освещения дачного домика потребуется установка стоимостью не больше 150-200 тысяч рублей. Для большого дома – соответственно, большая и дорогостоящая установка. Снег зимой чистится обычной щеткой, а вода на на панелях не задерживается из-за положения установки, которое подбирает мастер с учетом условий на конкретном участке.

Экология

Привет Geektimes. Данная статья является продолжением предыдущей части, про туристическое зарядное устройство " ". Идея использования солнечной батареи для зарядки разных гаджетов мне показалась весьма перспективной, но конечно, 21Вт в качестве универсальной зарядки мало - хочется иметь возможность заряда не только в солнечную погоду, а для этого нужен запас по мощности. Поэтому были куплены полноценные солнечные панели и начаты эксперименты с ними.

Что из этого получилось, подробности под катом.

Железо

1. Солнечная панель

Тут есть разные варианты, но на балконе основным ограничением является наличие свободного места. Для понимания порядка цен, батарея на 50Вт стоит примерно 5000руб и выглядит так:

Размеры панели в мм - 540x620x30, вес 4кг.

Балконы по размеру бывают разные, исходя из габаритов панелей, вполне без проблем можно поместить 2 или 4 штуки, больше уже не влезет. Для теста было куплено 2 панели по 50Вт. Такая батарея дает около 18В под нагрузкой или 24В без нее, значит при использовании 2х батарей нужно рассчитывать на суммарное напряжение до 50В (к примеру многие dc-dc преобразователи штатно работают до 30В). Можно соединить батареи и параллельно, но тогда потери из-за длины проводов будут чуть выше.

2. Контроллер

Здесь есть 2 варианта:

- Солнечные панели + контроллер + аккумулятор

Это классическая конструкция: контроллер заряжает аккумулятор когда есть солнце, пользователь когда ему надо, эту энергию использует.

Преимуществ у данной системы несколько:

Энергией можно пользоваться когда угодно, а не только когда светло,
- возможность подключения инвертора и получения на выходе 220В,
- как бонус, резервный источник в доме на случай отключения электричества.

Недостаток один: использование аккумулятора большой емкости в корне убивает экологичность идеи данного мероприятия. Число циклов заряда/разряда аккумуляторов ограничено, они не любят переразряд, к тому же и аккумуляторы и контроллеры довольно-таки дорогие. Цена контроллера составляет от 1000р за самую дешевую ШИМ-версию, до 10000-20000р за более дорогую (и эффективную) версию с поддержкой MPPT (что такое MPPT можно почитать ). Цена аккумулятора составляет от 5000р за обычный гелевый аккумулятор на 40-50А*ч, некоторые используют батареи LiFePo4, они разумеется дороже.

- Grid-tie инвертер

Эта технология наиболее перспективна на данный момент.

Суть в том, что конвертор преобразует и отдает энергию сразу в домашнюю электросеть. При этом потребляемая от общей сети энергия уменьшается, домовой электросчетчик фиксирует меньшие показания.

В идеале, если солнечные панели дают достаточно энергии для всех потребителей, значение на электросчетчике вообще не будет расти. А если потребление квартиры/дома меньше, чем выработка солнечных панелей, то счетчик будет фиксировать «экспорт» энергии, что должно учитываться компанией-поставщиком электричества. В России правда такая схема пока не работает - более того, большинство старых электросчетчиков считают энергию «по модулю», т.е. за отдаваемую энергию еще и придется платить. Вроде в 2017 году вопросы микрогенерации на законном уровне обещали начать решать. Но впрочем для панелей на балконе все это имеет лишь теоретический интерес - их выработка слишком мала.

Цена grid-tie инвертора составляет от 100$, в зависимости от мощности. Отдельно стоит отметить микроинветоры - они ставятся прямо на батарею, и отдают сразу сетевое напряжение, однако рекомендуемая мощность панелей составляет не менее 200Вт. Инвертор крепится прямо на задней стенке солнечной панели, это позволяет соединять их так:

Но для балкона это разумеется, неактуально.

Тестирование

Первым делом было интересно выяснить, какую реальную мощность можно получить с солнечных панелей. Для этого за 15$ была куплена плата АЦП ADS1115 для Raspberry Pi:

Использовать ее просто, входное напряжение делится делителем и подается на аналоговый вход, на выходе имеем цифровые значения. Исходники для работы с АЦП можно . Также был куплен датчик тока ACS712, датчик напряжения был сделан из кучки резисторов (дома нашлись только одного номинала). В качестве нагрузки была установлена обычная лампочка на 100Вт. Разумеется, от 48 вольт она не горела (лампочка расчитана на 220В), а лишь еле-еле светилась. Сопротивление спирали составляет 42 Ома, что по напряжению позволяет примерно оценить мощность (хотя у лампы накаливания сопротивление нелинейно, но для грубой прикидки сойдет).

Первая тестовая версия выглядела так:

Технофетишистам не смотреть!

Исходник был допилен, чтобы данные и текущее время сохранялись в CSV, также на Raspberry Pi был запущен web-сервер, чтобы скачивать файлы по локальной сети.

Результаты за обычный вполне ясный день с переменной облачностью выглядят так:

Видно что пик напряжения приходится на раннее утро, что есть следствие неправильной установки панелей - в идеале они не должны стоять вертикально.

А вот так выглядит «провал» в день, когда набежали тучи, и пошел дождь:

Учитывая напряжение в 44В и сопротивление нити накала лампы в 42Ома, можно грубо прикинуть (нелинейность сопротивления лампы игнорируем), что в лучшем случае получаемая мощность P = U*U/R = 46Вт. Увы, КПД 100-ваттной панели при вертикальной установке не очень хорош - солнечные лучи падают на панель не под прямым углом. В худшем случае (пасмурно, дождь) мощность падает даже до 10Вт. Зимой и летом суммарная получаемая энергия также будет отличаться.

Опыт с отдачей энергии напрямую в сеть оказался неудачным: 500-ваттный инвертер от 45 ватт просто не заработал. В принципе это было ожидаемо, так что инвертор оставлен на будущее до переезда на место с балконом побольше.

В итоге, учитывая решение отказаться от буферных аккумуляторов, единственным рабочим вариантом оказалось использование dc-dc конверторов напрямую: к примеру вот такой конвертер может заряжать любые USB-девайсы, на его выходе уже есть и USB-разъем:

Есть модели чуть подороже, они имеют больший максимальный ток и большее число USB-разъемов:

Есть мысль также найти dc-dc-конвертер для зарядки ноутбука, их выбор на eBay весьма велик.

Заключение

Данная система имеет экспериментальный характер, но в целом можно сказать что оно работает. Как видно по графику, примерно с 7 утра и до 17 вечера отдаваемая панелями мощность более 30Вт, что в принципе не так уж плохо. В совсем пасмурную погоду результаты разумеется хуже.

Об экономической целесообразности речи разумеется не идет - при выработке 40Вт*ч по 7 часов, за неделю будет выработано 2КВт*ч. Окупаемость в ценах своего региона каждый может прикинуть самостоятельно. Вопрос разумеется не в цене, а в получении опыта, что всегда интересно.

Но куда девать энергию, вопрос пока открытый. Использовать 40Вт для зарядки USB-устройств это чересчур избыточно. На eBay есть grid tie инверторы на 300Вт с рабочим напряжением 10.5-28В, однако отзывов по ним мало, а тратить 100$ на тест не хочется. Если подходящее решение так и не найдется, можно считать что одна 50-ваттная панель является оптимумом для балкона - ею можно заряжать разные гаджеты, избыточность в этом случае минимальна.

По крайней мере, уже сейчас все домашние цифровые устройства (телефоны, планшет) переведены на «зеленую энергию» без особых хлопот. Есть мысль все-таки рассмотреть использование буферного LiFePo4 аккумулятора - но вопрос выбора и аккумулятора и контроллера пока открыт.

В дополнение: как подсказали в комментариях, можно использовать свинцовый аккумулятор, например автомобильный. Да, это действительно дешевый и работающий вариант, со 100-ваттной панелью будет достаточно примерно такого контроллера, ценой всего 10-20$ на eBay.

Владельцам частных домов и коттеджей очень повезло – они могут устанавливать у себя на крыше целые поля солнечных батарей, комбинировать центральную систему электроснабжения с солнечной, и в итоге существенно экономить. А что делать жителям городских многоэтажек? Солнечные батареи для квартиры – это утопия или все-таки реальность?

Установка

Конечно, обустроить полноценную гелиосистему в рамках стандартной городской квартиры довольно проблематично. И первая же трудность, с которой предстоит столкнуться – размещение самих солнечных батарей. Причем дело даже не только в их габаритах, дело прежде всего в ориентации по солнцу. Ведь лучи должны падать на фотоповерхность под определенным углом, иначе панель не будет работать. Но как добиться этого в многоквартирном доме?

Хорошо, если балкон выходит в нужную сторону. А если нет? Еще один возможный вариант – установка солнечных батарей на крыше дома. Но это оправданно, если квартира находится на верхнем этаже. В противном случае потери энергии в кабелях могут быть слишком значительными.

Правда, есть и другая возможность. Это покупка гибких тонкопленочных батарей. Сегодня выпускаются изделия, которые можно наклеивать на оконное стекло, как обычную тонировку. Этот вариант вполне оправдан, если окна в квартире имеют достаточную площадь (тонкопленочные модули отличаются большими габаритами). Но опять же, все зависит от расположения окон.

Дополнительное оборудование

Если установка солнечных батарей в квартире возможна, то надо подумать о дополнительном оборудовании. Ведь сгенерированную энергию надо где-то хранить. А значит, нужно покупать аккумуляторы (лучше – Li-ion, у них выше цикловый ресурс). Также понадобятся контроллер заряда и инвертор для преобразования постоянного тока в обычный переменный.

Подбирать сами панели надо исходя из среднего дневного энергопотребления. Например, расходы квартиры составляют примерно 200 кВт в месяц. В день таким образом получается около 6,6 кВт. Значит, нужны панели со средней общей выработкой в районе 6,6 кВт/день. Если не получится подобрать точно соответствующие этому значению панели, можно взять ближайшие. Например, две модели мощностью 240-250 Вт выработают за сутки чуть больше 5 кВт энергии. Для ее хранения подойдут два аккумулятора (гелевые или Li-ion), например 12 В/220 А/ч. Также надо купить соответствующий инвертор и зарядный контроллер.

Экономическая целесообразность

Такова примерная комплектация средней гелиосистемы для квартиры. Осталось выяснить, насколько экономически обоснована ее установка. Цена одной батареи мощностью 25 Вт составляет 10-15тыс.руб. Соответственно, две шутки обойдутся в 20-30тыс. Сюда надо добавить расходы на прочее оборудование, и станет понятно, что квартирная солнечная станция – не такое уж дешевое удовольствие. Подобные затраты оправданы лишь в условиях регулярных и длительных перебоев с электричеством.

Поэтому лучше использовать комбинированный вариант. То есть спроектировать гелиосистему в качестве резервного источника энергии. Тогда можно купить менее мощные солнечные батареи и менее энергоемкие аккумуляторы. В итоге общая стоимость резко снизится. И такой системы будет достаточно для поддержания аварийного освещения квартиры в течение нескольких часов.

Солнечный многоквартирный дом

Другой вариант – установка солнечной станции на весь дом. Для этого необходимо участие всех жильцов. Конечно, общая стоимость подобной системы будет гораздо выше, но зато расходы отдельно взятой квартиры будут существенно меньше, чем при индивидуальном подходе. Да и производительность такой общедомовой станции будет ощутимо больше.

Причем такое решение будет иметь еще несколько плюсов:

Отсутствие проблем с установкой самих модулей, так как их свободно можно будет разместить на крыше и на южной стене здания;
Упрощение монтажа, так как крыши большинства многоэтажек плоские;
Отсутствие затененности, поскольку крыши высотных домов открыты солнечным лучам;
Возможность использования накопленной энергии для ночного освещения здания и работы лифтов.

Таким образом, экономически целесообразнее все-таки оборудовать не отдельную квартиру, а весь дом. Хотя все зависит от конкретных целей, и если солнечные батареи нужны только в качестве резервного источника, то проще оснастить лишь свою квартиру.

Альтернативная электроэнергетика достигает с каждым годом все больших масштабов. Повышенный интерес к этому направлению вызван двумя извлекаемыми преимуществами: снижение затрат в перспективе и сохранение первозданности окружающей среды. Сегодня прогрессивные методики добычи электричества добрались до построек, находящихся в частных владениях, этот вопрос мы сегодня и рассмотрим на сайт

Для снабжения частных владений постоянным электрическим током, на зданиях устанавливают солнечные батареи. Ученые добились больших успехов, более 200 лет трудясь над усовершенствованием систем по превращению световых волн в электрический ток. Рассмотрим преимущества и характеристики различных типов солнечных батарей, среднерыночную стоимость комплекта, особенности монтажа и эксплуатации автономных электростанций в частном доме.

Принцип работы солнечных батарей

В основе работы устройства лежит закон фотоэффекта. Под действием испускаемого солнцем электромагнитного излучения - видимого света - преобразователь из кремния или альтернативного материала испускает электроны. Таким образом фотоэлектрическая система, установленная на крыше частного дома, становится источником бесперебойного электроснабжения для его жителей.

Рассмотрение вопроса о стоимости солнечных батарей для дома правильно начинать со знакомства с существующими разновидностей фотоэлектрических установок. Сегодня этот рынок достаточно хорошо сформирован, так что потребитель имеет возможность выбрать систему, удовлетворяющую индивидуальные потребности семьи.

Комплект солнечных батарей обеспечит бесперебойную подачу электричества в доме

Какой комплект фотоэлектрической установки купить для частного дома

Развитие инженерной мысли привело к созданию трех основных категорий фотоэлектрических систем. Каждая из них имеет конструктивные и технологические особенности, отличается некоторыми нюансами функционирования.

Солнечные батареи I категории - автономные

Главное отличие систем этой группы - отсутствие подключения к централизованной сети электроснабжения. Оборудование, подключенное к установке, получает прямое питание. Автономные системы снабжены аккумуляторными батареями, что позволяет иметь бесперебойное электроснабжение в период недостатка солнечного света.

Солнечные батареи II категории - открытые

Данное оборудование подключаются к системе централизованного электроснабжения через инвертор. Аккумулятор не входит в комплект. Когда уровень потребляемой мощности становится выше вырабатываемой, фотоэлектрическая система отключается, переводя приборы на питание от основной электросети. В противоположной ситуации блокируется центральная электросеть. Это наиболее экономный и надежный вариант. Однако при полном отсутствии централизованного электропитания работа системы невозможна.

Солнечные батареи III категории - комбинированные

Особенностью установки является поступление излишне выработанной электроэнергии в основную сеть. Солнечные батареи с такой комплектацией наиболее дорогостоящие.

Совет! На случай одновременного отключения основного канала электроснабжения и дефицита солнечного света следует приобрести небольшой по объему электрогенератор. Этот шаг защитит от неожиданных перебоев в электроснабжении дома.

Стоимость солнечной электростанции для частных владений

Решившись переходить на экономный режим снабжения дома электричеством, важно учитывать цены не только на комплект, но также на его установку и обслуживание. Конкретную стоимость солнечных батарей назвать довольно трудно, так как на ее формирование оказывает влияние больше, чем один фактор.

На цену комплекта влияет:

категория системы;
мощность;
качество;
производитель.

Узнать приблизительную стоимость комплекта автономной электростанции для дома, поможет расчет на основании доступных данных. Известно, что для выработки 1 Вт мощности требуется затратить порядка 60 рублей. Нетрудно подсчитать затраты на приобретение комплекта, вырабатывающего 100-200 Вт мощности (достаточной для небольшого дома) - 6000-12000 руб. Стоит учесть, что этот расчет охватывает вниманием фотоэлектрическое оборудование самого низкого качества.

При выборе комплекта солнечных батарей для частного дома важно также учитывать гарантию бесперебойного обеспечения электроэнергией. Это особенно важно для поддержания стабильной работы установленных в доме систем отопления, наружного и внутреннего слежения, пожарной сигнализации и компьютерного обеспечения.

Цена неполного комплекта фотоэлектрической системы

Чтобы понять, насколько целесообразно в конкретном случае приобретение комплекта солнечных батарей для дома, нужно сделать следующее: соотнести стоимость единицы мощности, производимой централизованной электросетью с ценой на такой же объем мощности, преобразуемой из солнечного света. Проведение сравнения ныне действующих цен, показывает, что такое соотношение составляет 8-9 раз в пользу фотоэлектрического оборудования.

Выходящее напряжение солнечных батарей -12 В, 24 В и более. Характеристики элементов комплекта позволяют применять их отдельно, без подключения всего комплекта. Напомним, для получения 1 Вт необходимо затратить около 60 рублей на фотоэлектрическое оборудование.
Для получения 1 Вт из солнечной энергии необходимо потратить около 60 рублей

Перейдем к конкретике локального использования. Например, если для освещения маленькой площади вам необходима лампочка на 25 Вт, рассчитанная на напряжение 12 В, для этой цели можно приобрести солнечную батарею с подходящими параметрами, которая обойдется приблизительно в 2000 рублей. К необъемной фотоэлектрической системе можно подключить маленький колодезный насос с параметрами - 200 Вт и 24 В. Основанная на нем система полива будет служить более 10 лет и обойдется около 12 000 руб.

Комплект солнечных батарей на дачу

Планируя использование фотоэлектрической системы на даче, важно учесть несколько нюансов:

стабильность централизованной подачи электричества в районе;
риск возникновения кражи в период отсутствия на даче;
необходимая мощность электрификации.

Чаще всего на даче устанавливают комплект солнечных батарей I категории, то есть автономного типа. Автономное электроснабжение для здания с малым энергопотреблением финансово выгодно. В некоторых случаях используют мобильный комплект.

Интересно! По данным, полученным путем анализа, выявлено, что выгодным является использование фотоэлектрических установок для дачного дома с площадью до 300 м².

Cистема солнечного автономного отопления для дома

На солнечной энергии построена работа не только фотоэлектрических систем, но и коллекторов для отопления и подогрева воды. При использовании качественной установки можно сэкономить свыше 30 % средств, уходящих на эти нужды.

Солнечный коллектор представляет собой панель толщиной 10 см с площадью 1 × 2 м. Разновидности в пределах указанных габаритов разнятся между собой коэффициентом потери тепла, который отражает количество тепловой энергии, передаваемой жидкому теплоносителю. Для одной современной панели солнечного коллектора эта величина составляет 1,2-5 Вт/м² × °К.

Стоимость отопительной системы на солнечной энергии

Важно понимать, что когда речь идет о цене солнечной теплостанции для дома, обычно подразумевается приобретение полного комплекта. В него входит насос, бак, аккумулятор и другие составляющие. За такой набор в среднем нужно отдать от 100 до 170 тыс. рублей. Стоит отметить, что при покупке системы отечественных производителей можно сэкономить порядка 50-60 тыс. рублей.

Если рассмотреть стоимость отдельно взятой панели солнечного коллектора, то за 1 м² при коэффициенте потери тепла 2,7 придется отдать 18-20 000 рублей. Отечественный аналог обойдется в среднем на 15 % дешевле, китайский - на 40 %.

Важно! Стоимость горячей воды можно сократить более чем в половину, если совместить системы коллекторов и батарей, работающих на излучении дневного светила.

Цена одной панели солнечной батареи и целого комплекта от разных производителей

Альтернативная энергетика, направленная на преображение солнечного излучения в постоянный ток, стремительными шагами движется вперед. Количество компаний, производящих подобные системы, увеличивается с каждым годом. Лидирующее место в производстве солнечных устройств для получения электричества и тепла занимает Китай.

Средняя стоимость панели (200 Вт) / комплекта (2 000 Вт) солнечных батарей от разных производителей (в рублях):

Китай - Helios Haus, Suntech и др. - 12 000 / 140 000
Россия - ТСМ и Hevel Solar - 16 000 / 170 000
Европа - Viessmann Group, Solarworld и др . - 16 000 / 220 000
Азия - Motech, Kyocera, Sanyo и др. - 13 000 / 16 000
США - First Solar - 27 000 /38 000

Зависимость стоимости комплектов солнечных батарей от качества обслуживания

Прежде чем решится на покупку, необходимо поинтересоваться не только стоимостью комплекта солнечных батарей и надежностью фирмы-производителя, но и качеством оказываемых услуг фирмы-поставщика.

Привлекательно низкая стоимость комплекта для энергоснабжения дома может объясняться следующими ограничениями услуги:

не проводится предварительный расчет;
не производится проектирование;
предоставляются не все комплектующие;
комплект доставляется, но не монтируется;
не производится логистика;
не производится сервисное обслуживание.

Идея использовать солнечную энергию для отопления дома или на другие нужды - не нова, разработаны устройства, которые позволяют это сделать любому человеку. Во многих странах, солнечные батареи на крыше скорее правило, чем исключение. Наша страна, к ним пока не относится, но и у нас уже подобные установки можно увидеть все чаще. Солнечные системы для дома могут быть двух видов. Первый - солнечные коллекторы, которые нагревают протекающий в них теплоноситель. Второй - солнечные батареи, которые вырабатывают электричество. О них и будем говорить ниже.

Солнечные батареи преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Батарея состоит из некоторого количества фотоэлектрических преобразователей, которые чаще называют фотоэлементами. Количество преобразователей в батарее произвольное, соединение последовательно-параллельное. Чем определяется количество фотоэлементов? Необходимой силой тока и напряжением. Располагают преобразователи на какой-либо плоской поверхности один возле другого. Из-за внешнего вида такие конструкции часто называют «солнечные панели».

Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление

Слишком большие по площади солнечные батареи в быту использовать неудобно, а если не хватает мощности самой большой, несколько устройств соединяют в каскад. Если мощность требуется большая, может понадобиться значительная площадь: может быть занята вся крыша, иногда стены дома и часть придомовой территории. Потому чаще применяют солнечные батареи для частного дома: там есть где разместить и большое их количество. Владельцы квартир могут занять только окна и балконы.

Возможности использования

Как можно использовать солнечные батареи для отопления дома? Только для уменьшения счетов за электроэнергию, а также в качестве резервного источника на случай отключения. Это поможет добиться той самой энергонезависимости, и не заморозить систему отопления при отсутствии централизованного электропитания.

Насколько реально солнечная батарея может обеспечит потребности в электричестве? Если говорить о водяном отоплении, то это реально: для поддержания работоспособности системы потребуется максимум 200-300 Вт/ч. Столько в среднем «тянут» электроника котла + циркуляционный насос + возможные управляющие устройства и контролеры. Если система у вас больше, возьмите паспорта и посчитайте необходимую мощность. Для 300 Вт/ч будет достаточно двух солнечных панелей средней мощности (их суммарная производительность должна немного превышать потребность).

И не нужно думать, что при отсутствии солнца электричества не будет. В систему входят обязательно аккумуляторы и инвертор. Правильно подберите мощность аккумуляторов, и их заряда даже при самых плохих погодных условиях вам хватит на несколько дней работы системы.

Кстати, многие европейские производители отопительного оборудования предусматривают совместную работу своей техники с солнечными преобразователями (например, газовые котлы и ). Но работают они с гелиоколлекторами (греют воду) или с солнечными батареями, нужно смотреть по каждому виду оборудования.

Если , все серьезнее. Мощность большинства таких обогревателей исчисляется киловаттами. Для выработки такого количества энергии потребуется много панелей для переработки энергии солнца. Устройство системы солнечных батарей для отопления частного дома электрическими полами, может вылиться в очень приличную сумму. Но система хороша тем, что ее мощность можно наращивать постепенно. Будете по возможности увеличивать количество панелей и количество вырабатываемого электричества.

При желании можно сэкономить: . Такие самодельные варианты обойдутся в разы дешевле заводских. И это притом, что покупать фотопреобразователи придется готовые: их изготовление в кустарных условиях - нереальная задача. Поэтому - только готовые. Эффективность самодельных солнечных панелей будет ниже заводских, но и цена в разы ниже.

Расчет солнечных батарей для дома

Инсоляция (количество солнечной энергии) в разные месяцы сильно изменяется. Потому сначала нужно определиться с тем, какую часть электроэнергии и на какой период вы собираетесь вырабатывать. Если вы хотите все 100% в любое время года вырабатывать самостоятельно, считать придется по самому плохому месяцу с минимальным количеством солнечных дней. Но тогда возникнет вопрос: что делать с избыточным количеством электроэнергии, которая будет вырабатываться в другие месяца. Если проживание планируется только в огородный сезон, считаете по самой низкой инсоляции в этот период. В общем, принцип понятен.

Затем необходимо рассчитать какую суммарную мощность должна выдавать ваша солнечная система для дома. Для этого в таблицу вписываете все электроприборы, и из их паспортов вносите данные по мощности, потребляемому току и ваттную нагрузку. Подбив колонки, узнаете, сколько электроэнергии в час нужно всей вашей аппаратура и приборам. Понятно, что все они вряд ли включаются одновременно. Можете попытаться высчитать, какие из них работают одновременно, и по этой цифре подбирать солнечные панели.

Как считать количество солнечных батарей разберем на примере. Пусть потребность в электроэнергии 10 кВт/ч, инсоляция в расчетном месяце 2 кВт/ч. Мощность батареи, которую собрались покупать, 250 Вт (0,25 кВт). Теперь считаем 10 / 2 / 0,25 = 20 шт. То есть понадобится 20 солнечных панелей.

Для уменьшения потребления электроэнергии нужно заменить все лампы накаливания на светодиодные, а всю старую неэкономную технику на энергосберегающую - тогда вам понадобится не такое уже и большое количество солнечных панелей.

Виды солнечных батарей

Фотоэлектрические преобразователи существуют разные. Причем отличается и материал, из которого они изготавливаются, и технологии. От всех этих факторов напрямую зависит производительность этих преобразователей. Некоторые фотоэлементы имеют КПД 5-7 %, а самые удачные последние разработки показывают 44 % и выше. Понятно, что от разработок до бытового использования расстояние огромное, и по времени, и по деньгам. Зато можно представить, что ждет нас в ближайшем будущем. Для получения лучших характеристик используют другие редкоземельные металлы, но с улучшением характеристик имеем приличное повышение цены. Средняя же производительность относительно недорогих солнечных преобразователей составляет 20-25 %.

Самые распространенные кремниевые солнечные батареи. Этот полупроводник недорог, его производство освоено давно. Но они имеют не самый высокий КПД - те самые 20-25%. Потому при всем разнообразии сегодня преимущественно используются три вида солнечных преобразователей:

Самые дешевые - тонкопленочные батареи. Они представляют собой тонкий налет кремния на несущем материале. Кремниевый слой покрыт защитной пленкой. Плюс этих элементов в том, что работают они даже в рассеянном свете, а, следовательно, есть возможность устанавливать их даже на стены зданий. Минусы - низкая эффективность 7-10%, а также, несмотря на защитный слой, постепенная деградация кремниевого слоя. Тем не менее заняв большую площадь, можно получить электричество даже в пасмурную погоду.
Поликристаллические солнечные батареи изготавливают из расплава кремния, медленно его охлаждая. Отличить эти элементы можно по ярко-синему цвету. Эти солнечные батареи имеют лучшую продуктивность: КПД 17-20%, но в рассеянном свете малоэффективны.
Самые дорогие из всей троицы, но при этом довольно широко распространенные - монокристаллические солнечные батареи. Они получаются путем разделения одного кристалла кремния на пластины и имеют характерную геометрию со скощенными углами. У этих элементов КПД от 20% до 25%.

Теперь, видя надписи «солнечная панель моно» или «поликристаллическая солнечная батарея», вы будете понимать, что речь идет о способе производства кремниевых кристаллов. Также вы будете знать, какой эффективности от них можно ожидать.

Батарея с монокристаллическими преобразователями

Эффективность солнечных батарей зимой

Вы, наверное, удивитесь, но зимним днем на вертикальную поверхность падает всего в 1,5-2 раза меньше энергии, чем летом. Это данные для средней полосы России. За сутки картина хуже: за этот период летом получаем в 4 раза больше энергии. Но обратите внимание: на вертикальную поверхность. То есть на стену. Если говорить о горизонтальной поверхности, тут разница уже в 15 раз.

Самая печальная картина по выработке электроэнергии солнечными батареями ожидает вас не зимой, а осенью: в пасмурную погоду их эффективность ниже в 20-40 раз, в зависимости от плотности облачного покрова. Зимой же, после того выпал снег, инсоляция (количество света, падающего на батареи) в солнечные дни может приближаться к летним значениям. Потому зимой солнечные системы для дома вырабатывают больше электроэнергии, чем осенью.

Получается, чтобы зимой добиться близкой к максимальной эффективности, нужно располагать солнечные батареи вертикально или почти вертикально. И, если их вешать на стены, то желательно на юго-восточные: утром по статистике чаще бывает ясная погода. Если юго-восточной стены нет, или ничего на ней установить невозможно, выйти из положения можно сделав специальные подставки. Тогда ставят солнечные батареи на крыше. Так как угол падения солнечных лучей в зависимости от сезона меняется, желательно сделать подставку с регулируемым углом наклона. Есть возможность — разверните солнечные панели «лицом» на юго-восток, нет такой возможности, пусть «смотрят» на юг.

Правила установки

Эффективность работы кремниевых солнечных батарей зависит от количества попадающей на них энергии солнца (всего спектра излучения). Факторы, на которые мы можем каким-то образом повлиять, это:

На работоспособность многих типов преобразователей влияют температурные показатели: диапазон использования кремниевых элементов от -40 o C до +50 o C. Негативно на работоспособности сказываются как более низкие, так и более высокие температуры. Если летом у вас солнце активное, важно не допустить перегрева. Для этого под панель можно положить белую ткань или фольгу (более эффективно). Если это не помогает и панель перегревается, поверните ее, или перевесьте. Нужно будет выбрать такое положение, при котором будет соблюдаться тепловой режим, а производительность останется довольно высокой.

Максимальную свою продуктивность эти устройства показывают, если солнечные лучи падают под углом 90 o . К сожалению, такое возможно далеко не весь день, а лишь короткий промежуток времени. Есть специальные системы слежения, изменяющие угол наклона панели так, чтобы свет падал постоянно под желаемым углом, но это дорогие установки.

И все же, можно найти оптимальный угол установки солнечных батарей. Просто при незначительном отклонении от идеала (менее 50 o) производительность падает мало, примерно на 5 %. Фактическое подтверждение этому можете увидеть в видео.

Для каждого региона угол установки солнечных батарей свой. Его можно определить экспериментально (как - вы видели), а можно выставить исходя из географической широты - этот наклон принято считать самым лучшим. Многое зависит от ориентации панели: если вы развернули ее на север или восток, оптимальный угол будет меньше.

Солнечные батареи на крыше

Прежде всего, нужно выяснить, выдержит ли кровля дополнительную нагрузку. Один-два модуля выдержит любая, а для большего количества придется считать.

Для надежной фиксации они должны крепиться как минимум в четырех точках. Причем, если вы монтируете панели заводского изготовления, не поленитесь изучить инструкцию по установке: при нарушении хотя бы одного из пунктов, оборудование снимается с гарантии. В большинстве случаев требования такие:

Системы крепления солнечных панелей могут быть разными. Есть готовые (продаются там же, где и сами панели), но вполне можно использовать и сделанные собственноручно. Важно только использовать надежные, стойкие к коррозии материалы. Толщина реек и крепежа должна быть большой: выдерживать должны они и ветровые нагрузки, и массу панелей с самым толстым снежным покровом.

Один из методов крепления солнечных батарей на крыше частного дома можно увидеть в видео.

Теперь немного об электрической сборке. Схема подключения солнечной батареи, кроме самих преобразователей, предусматривает наличие:

контроллера заряда с подключенными аккумуляторными батареями;
преобразователя (инвертора), который преобразует постоянный ток в переменный;
предохранителей для защиты от короткого замыкания (повысят безопасность и вашу и системы).

Контроллер и преобразователь имеют ограничения по току и напряжению. Суммарные параметры подключаемой для вашего дома солнечной системы не должны их превышать. Для электрического соединения батарей в единую систему, использовать нужно только те провода, которые выведены наружу.

Для соединения панелей применяют медный проводник в стойкой к ультрафиолету изоляции. Если провода в подходящей изоляции не нашли, спрячьте его в гофрированный шланг для наружных работ. Толщина жил провода зависит от предполагаемой силы тока в системе и от длины линии, но минимальное сечение 4 мм 2 . Соединение проводников желательно делать при помощи коннекторов, а не на скрутках. Рекомендуют МС4 потому что проводники, выходящие из большинства солнечных батарей, оконечены именно такими разъемами. Эти разъемы хороши тем, что обеспечивают герметичное соединение, что на крышах немаловажно. Но не все фирмы устанавливают разъемы этого стандарта. В дешевых моделях (особенно китайских) может стоять что-либо иное, так что уточняйте при покупке.

Теперь о последовательности подключения оборудования в систему. Для безопасного подключения соблюдайте очередность такую:

К контроллеру подключаются аккумуляторы с соблюдением полярности. Провода - медь, сечение выбирается в зависимости от мощности контроллера.
К контроллеру подключаются солнечные батареи. Также необходимо соблюдать полярность.
К контроллеру через предохранитель подключается 12 В потребители.
К аккумуляторам подключается инвертор (через предохранитель), а к его выходу уже потребители 220 В. Подключение инвертора напрямую к контроллеру исключено: придется покупать новые устройства. А это приблизительно 600-1000$ в зависимости от фирмы и мощности.

Не пренебрегайте последовательностью подключения - это наиболее безопасный алгоритм, гарантирующий (при соблюдении полярности) рабочее состояние системы.

Напоследок, еще один вариант установки на крыше дачи с регулируемым углом наклона. Возможно, вам видео будет полезным.