Как выбрать солнечные батареи для дома

Солнечный свет активно используют в качестве альтернативного источника энергии. Солнечные генераторы позволяют сэкономить на коммунальных платежах и способны запитать даже целую систему отопления. Это вариант для тех, кто хочет не зависеть от центрального отключения электричества.

С увеличением количества производителей стоимость солнечных панелей становится доступнее. В нашем материале – о том, как выбрать солнечные батареи для частного дома. Расскажем, на что обратить внимание при покупке, разберем популярные мифы.

Какую солнечную панель выбрать для дома: вид системы

Стандартный комплект солнечных генераторов включает сами панели, инвертор, контроллер и аккумулятор. Панели выполняют роль приемника и источника энергии. Они принимают солнечный свет и перерабатывают его в электрический сигнал, который передается на аккумуляторные батареи через контроллер.

АКБ соединены с инвертором. Он отвечает за выдачу переменного напряжения 220В, 50 Гц на потребителей. Излишки электроэнергии могут передаваться в централизованную сеть. Все элементы системы находятся внутри дома. Исключение – солнечные панели. Их располагают под определенным углом на крыше.

Однако, в зависимости от назначения система может отличаться.

Автономная

Автономные панели обеспечивают электроэнергией объекты, не подключенные к стационарной сети. Днем электроснабжение получают от панелей. В генераторах накапливается «запас» энергии. Он расходуется в темное время суток.

Сетевая

Популярное название открытых систем — безаккумуляторные. Модели отличаются демократичной стоимостью. Солнечные панели обеспечивают электроснабжение только при солнечной активности ( в дневное время).

В темное время суток электричество потребляется через инвертор, который выбирает источник энергии с учетом текущей нагрузки. В некоторых странах, в том числе и в России, тариф на электричество ночью дешевле. Поэтому открытые системы экономически оправданы.

Реверсная

Реверсные системы используют преимущественно в промышленных целях. Иногда их устанавливают для получения и продажи электричества. Солнечные батареи вырабатывают энергию и отправляют ее в сеть через реверсивный счетчик. Киловатты оплачиваются по так называемому «зеленому тарифу».

Комбинированная

Комплект солнечных батарей включает сами генераторы, инвертор, аккумулятор и контроллер. Если запаса аккумуляторов не хватает, дополнительная мощность берется из сети. Вариант оптимален для частных домов, в которых нет резервного количества солнечных батарей.

Разновидности солнечных панелей

Поликристаллические

Главный элемент панелей – полупроводниковые элементы поликристаллической структуры. Мелкие кремниевые кристаллы объединяются в фотоэлементы, что не позволяет создать однородную поверхность. Отсюда – меньший КПД – 12–17%, в то время как у монокристаллических панелей – от 20%.

Производство поликристаллических солнечных батарей менее сложное. Эти модели дешевле монокристаллических аналогов. Учитывая низкую цену, можно приобрести сразу несколько генераторов и добиться того же «выхлопа», что и у монокристаллических панелей.

Стоимость солнечных батарей начинается от 3 500 руб. за 100 Вт.

Монокристаллические

Монокристаллические солнечные генераторы отличаются наибольшей эффективностью. Их КПД – 20–24%.

Производство включает несколько этапов. Сначала выращивают монокристалл, а затем из нескольких кремниевых ячеек собирают панель нужной мощности. Самые популярные модели – с 36, 60 и 72 элементами.

За счет одностороннего направления кремниевых кристаллов генераторы лучше преобразуют энергию солнца. Если есть возможность потратить чуть больше, лучше сделать выбор в пользу монокристаллических солнечных батарей. Они окупятся быстрее и прослужат – в среднем 25–30 лет.

Аморфные

Аморфные солнечные батареи представляют собой слой кремневодорода (полупроводника). Его получают путем воздействия электрического тока на кремний. Элемент испаряется и оседает на подложку. Поверхность гибких панелей хорошо гнется, поэтому их можно устанавливать даже на криволинейных поверхностях.

КПД аморфных генераторов чуть меньше, чем у монокристаллических – 18%. Аморфные генераторы имеют более высокое поглощение и эффективны даже в пасмурную погоду. Панели подойдут для регионов, в которых преобладают частые дожди. Жителям южных районов лучше сделать выбор в пользу монокристаллических генераторов.

Сегодня на рынке представлено три поколения аморфных панелей. Разница – в эффективности работы. Первый вариант был выпущен с КПД 5%. Сейчас можно приобрести модели с КПД 12%. Аморфные генераторы не такие популярные. Они уступают в производительности кремниевым панелям и стоят дорого.

Пленочные

В составе пленочных панелей – селенид меди или теллурид кадмия. Они выпускаются в виде рулонов. Пленку можно разложить не только на крыше, но и любой другой поверхности, резать и «подгонять» под нужный размер.

Еще одно преимущество – небольшой вес. За счет большой энергоотдачи генераторы быстро окупаются. КПД пленочных солнечных генераторов – 10–12%.

Коэффициент полезного действия

КПД – один из главных критериев выбора солнечной батареи. Чем выше показатель, тем лучше работоспособность генератора.

Максимальный КПД солнечной батареи разработали немецкие ученые – 44,7%. Он служит ориентиром для производителей панелей. В любительских целях можно использовать модули с КПД 10–15%. Если вы планируете купить генератор для питания целой системы отопления, обратите внимание на модели с высокой мощностью – 22%.

Важно понимать, что значение КПД на «выходе» не всегда будет соответствовать цифрам, заявленным производителем. КПД зависит от уровня наклона солнечных лучей, наличия тени и уровня радиации.

Максимального КПД можно достичь, разместив солнечный генератор перпендикулярно поверхности (то есть, под углом 90 градусов).

Поверхность панелей должна быть «чистой» и не заслоняться ветками деревьев и другими предметами.

Важно: можно купить трекеры, которые уже оснащены функцией контроля расположения солнца и слежения. Такие устройства сами подстраиваются под правильный угол.

Конструктивное исполнение

По конструктивному исполнению различают:

1. Стационарные модели. Солнечные модули устанавливаются на крышу гаража или частного дома, имеют большой вес. Панели не перемещаются. Стационарные панели – оптимальный вариант, если вы хотите запитать дачу или загородный дом.
2. Переносные панели. Отличаются небольшими размерами и весом. Их используют для подзарядки телефонов, планшетов, походных холодильников, электронных книг. Переносные батареи оснащаются USB–портом. Для туристических походов и кемпингов подойдут мощные панели до 150 Вт. Длина таких генераторов в разложенном состоянии составляет 1–1,3 м.

Мощность

Какую солнечную панель выбрать для дома? Обратите внимание на мощность. Она показывает, какое количество энергии солнечная батарея выдает за единицу времени. Мощность генератора подбирается в зависимости от потребностей:

• для автономного электроснабжения всего частного дома необходимо подбирать массив солнечных батарей от 1000 Вт и выше;
• для питания бытовой техники (например, холодильника и телевизора) оптимальна суммарная мощность панелей от 500 Вт.

Одна солнечная панель может вырабатывать от 100 Вт до 560 Вт энергии. Можно приобрести и маломощные приборы до 50 Вт. Они подойдут для питания осветительных приборов с низким уровнем энергопотребления.

Обратите внимание: при постоянной эксплуатации мощность солнечных панелей снижается в среднем на 10–12% за 10 лет.

Срок службы

Практически все солнечные батареи рассчитаны на длительное применение. В документах указывается срок службы от 25 до 30 лет. Однако, многие солнечные генераторы не выходят из эксплуатации и через 40 лет.

Чтобы увеличить срок службы панелей, достаточно:

1. Не допускать механических повреждений, падений.
2. При необходимости – установить ветрозагородительные конструкции.
3. Регулярно производить уход и чистку солнечной батареи.

Старение панелей

Еще одна важная особенность – коэффициент старения. С каждым годом производительность солнечных блоков снижается. Все зависит от модели:

• производительность поликристаллических элементов за 25 лет снижается до 30%;
• у монокремниевых батарей этот показатель ниже – 17%.

Распространенные мифы о солнечных батареях

1. Многие владельцы частных домов считают, что генераторы работают только в теплом климате, и устанавливать их целесообразно только на юге. Это неверно – для работы генераторов необходим только солнечный свет. Температура воздуха значения не имеет. В прохладную погоду выработка чуть больше.
2. Еще одно распространенное заблуждение: оборудование неэффективно. Монокристальные блоки имеют высокий КПД – 22%. В ближайшие годы этот показатель вряд ли увеличится.
3. Солнечные батареи будут окупаться несколько десятилетий. Все зависит от мощности и количества панелей. В большинстве случаев генераторы окупятся через 6–10 лет.
4. Внешний вид панелей говорит о высоком качестве. Определить качество генератора по внешнему виду трудно даже экспертам.
5. Лучше сэкономить и купить модули из мелконарезанных элементов. Многие продавцы уверяют покупателей, что такие системы ничуть не уступают панелям из целых элементов. На деле ситуация обстоит иначе: при производстве панелей из мелких «кусков» чаще всего используют отбракованные элементы с трещинами и сколами. Из поломанных элементов вырезают целые части и спаивают. Количество мест спайки увеличивается в несколько раз, поэтому надежность модуля снижается.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, какую солнечную батарею выбрать для дома. Самый популярный вариант – монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи. Аморфные генераторы стоят дорого, но при этом не отличаются высоким КПД. Пленочные панели гибкие: их можно расположить даже на криволинейных поверхностях.

Оптимальная мощность зависит от целей использования.

Солнечные батареи служат минимум 25–30 лет. При правильной эксплуатации срок службы увеличивается.

Как выбрать солнечную батарею: критерии и нюансы

В наше время альтернативные способы обеспечения электричеством дачи или коттеджа неуклонно набирают популярность. Одним из самых востребованных источников автономного энергоснабжения является система солнечных батарей. Принцип действия солнечных батарей общий для всех существующих типов.

Полупроводниковая пластина солнечной панели на атомном уровне состоит из двух слоев. Слой N содержит атомы с лишними электронами, а у атомов слоя P электронов не хватает. Солнечный свет катализирует отделение свободных электронов в первом слое и перетекание их во второй. В проводнике между слоями появляется электрический ток. Его сила зависит от типа полупроводников. Панели батарей могут быть сделаны из разных материалов и разными способами.

Итак, солнечные модули могут быть:

Каждый из этих видов можно разделить на подвиды, подробно о каждом подвиде и о том как правильно и по назначению выбрать солнечную батарею поговорим в статье.

Критерии выбора

Выбирая один из видов солнечных батарей для дома, покупатель всегда ориентируется по трем главным критериям:

1. цена комплекта солнечных батарей;
2. их КПД;
3. экологическая чистота.

Каждый пункт зависит од двух других, и конструктивных особенностей входящих в комплект панелей.

Цена определяется типом батарей и вспомогательного оборудования, входящего в комплект системы. Трудно назвать точную цифру, ведь видов много. Но можно привести пример среднего по параметрам и стоимости комплекта, который хорошо подойдет для энергоснабжения дачи.

В комплект входят:

• четыре солнечные панели поликристаллического типа, которые стоят 900 долларов;
• контролер (нужен для автоматизации зарядных и разрядных процессов аккумуляторов), цена которого – 250 долларов;
• инвертор (преобразует постоянный ток от батарей в переменный) стоит 970 долларов;
• два аккумулятора обойдутся в 870 долларов.

Итого – 2990 долларов.

Чем лучше солнечные панели, тем выше их КПД. Все виды солнечных панелей обеспечивают разный КПД. Функциональность каждого вида батарей будет детально рассмотрена в посвященном ему разделе статьи.

А сейчас в качестве примера посмотрим, насколько действенным является описанный выше комплект.

• Мощность входящих в него фотоэлектрических панелей достигает 1000 Вт.
• Месячная выработка энергии – 125 кВт/ч.
• Допустимая степень нагрузки – 2,8 кВт.

«Единственный вредный эффект этих источников энергии заключается в выделении токсических веществ при их изготовлении. Речь идет о таких химикатах, как кадмий. Но этот вред можно свести к минимуму, если правильно подойти к процессу утилизации модулей».

С этой точки зрения самыми небезопасными являются элементы, сделанные на основе теллурида кадмия, о которых будет идти речь ниже. Но подобные батареи трудно найти в продаже, поэтому вряд ли эту проблему стоит рассматривать детальнее.

Кремниевые панели

Во введении было сказано, что солнечные батареи делятся на кремниевые и пленочные.

Этот материал используется в качестве основы для нанесения слоев вещества N и P, между которыми образуется электричество.

Кремниевые панели, в свою очередь, можно разделить на три основных подвида:

1. Поликристаллические кремниевые панели.
2. Монокристаллические панели.
3. Аморфные модули.

Какой из них лучше, станет понятно после детального анализа каждого вида, который следует ниже.

Для изготовления панелей поликристаллического типа используется не самый чистый кремниевый кристалл. Он создается путем охлаждения расплавленного кремния.

Внешне поликристалл можно отличить по неоднородной окраске его поверхности. В ней присутствуют разные оттенки синего цвета, от темно-синего до голубого. КПД таких пластин составляет около 15%.

Расплавленный кремний, контактируя с затравкой, отвердевает, образуя чистейший материал. Изделию придается цилиндрическая форма, из которой потом нарезаются тончайшие пластины.

Процесс изготовления пластин очень дорогостоящий, поэтому солнечные батареи стоят не мало. В подобных пластинах атомы кремния ориентированы таким образом, что их электронам легче покидать свои орбиты. Благодаря этому КПД батарей достигает 20%. Это отличный вариант, как для дачи, так и для жилого помещения.

Батареи, сделанные на основе аморфного кремния, справляются со своей задачей даже в пасмурную погоду. Для батарей этого типа нормальными являются следующие условия:

В основе элементов лежит кремневодород (SiH4). Кремний подвергают действию электрического разряда. Он испаряется и оседает на подложку тонким слоем, не превышающим 1 мкм.

Подложка может быть выполнена из таких недорогих материалов, как:

• металл;
• полимерная пленка;
• керамика;
• качественное стекло.

Пленочные батареи

Пленочная батарея выпускается в рулонах, которые можно расстелить на больших площадях.

В последнее время обретают популярность новые солнечные батареи, в основе которых лежит не твердая подложка из стекла или металла, а полимерная пленка.

Этот вид батарей обладает такими преимуществами:

1. Ее можно резать на части.
2. Подгонять под любой размер и форму.
3. Ей можно устилать крышу с плавными изгибами.
4. Она весит гораздо меньше, чем прочие виды солнечных батарей.

Но есть и недостатки:

1. Батареи не столь мощные, как кремниевые.
2. Они больше подвержены воздействиям окружающей среды.
3. К сожалению, пока непросто найти в продаже подобную продукцию, но ее производство налаживается очень активно, и нет причин сомневаться, что в ближайшем будущем приобрести рулонную батарею сможет каждый желающий.

Пленочные батареи делятся на:

• модули, в качестве основы которых используется теллурид кадмия;
• панели с основой из селенида меди-индия;
• полимерные пленочные батареи.

Батареи с основой из теллурида кадмия можно наклеивать не только на крыши домов, но и фургонов, ларьков, и даже на предметы одежды).

Эти батареи создаются путем нанесения на пленку теплурида кадмия. Вещество наносят тончайшим слоем всего в несколько десятков микрометров. Следующим слоем накладывается сеть проводников, позволяющая снимать с батареи электричество.

Батарея, созданная таким способом, по мощности не может конкурировать с модулями из кремния. Ее КПД составляет всего 10%. Но она стоит намного меньше, поэтому, несомненно, найдет свою аудиторию потребителей.

Панели с селенидом меди индием в основе в недалеком будущем имеют все шансы стать неизменным элементом практически любого устройства, от мобильного телефона до самолета.

Технология, по которой создаются эти панели, называется CIGS (аббревиатура обозначает химическое соединение Cu(In,Ga)Se2). Полупроводники в них состоят из таких элементов, как:

Существуют некоторые технические проблемы, не позволяющие достаточно удешевить производство пленочных модулей этого типа. Но, хотя они и стоят больше, чем батареи с использованием теллурида кадмия, они более эффективны. Их КПД достигает 15%.

Производство полимерных модулей налажено в Дании, вероятно, скоро пленка будет продаваться и в нашей стране.

Еще одни сравнительно новые пленочные батареи называются «полимерными». Их начала производить компания Mekoprint A/S.

Активный слой пленки состоит из полимера. Его покрывает слой алюминиевых электродов. Эти слои расположены на органической пленке. Снаружи они покрыты защитным слоем.

Цена пленочного модуля не высокая, но и эффективность сильно уступает предыдущим вариантам.

Итоги обзора

Солнечные батареи однозначно окупятся за 25 лет своей службы. Это нетрудно проверить, посчитав, сколько вы платите за электроэнергию государству.

Два основных вида солнечных батарей, дающих наибольший КПД, это поликристаллические и монокристаллические батареи. Из них можно выбирать по таким признакам:

1. По виду: монокристаллическая батарея меньше поликристалличeской такой же мощности.
2. По эффективности: в монокристаллах меньше потери энергии и выше КПД.
3. По цене: монокристалл более дорогостоящий, разница в цене достигает примерно 10%.

Если приоритетнее низкая стоимость, то для дома можно выбрать аморфные батареи. К тому же, они эффективны в местах, где часто бывает пасмурная погода, потому что работают при рассеянном солнечном свете.

Еще дешевле стоят пленочные батареи, но они дают меньший КПД и их пока трудно найти в продаже, производство только началось. Их стоит использовать, если важен малый вес конструкции и возможность наклеивать панель на любую поверхность.