Солнечные батареи мощность на 1 м2

Добавляем мощность солнечной электростанции

Солнечные батареи мощность на 1 м2

Солнечная электростанция состоит из нескольких солнечных панелей. Можно ли в одной солнечной станции использовать разные солнечные батареи? Можно ли коммутировать разные солнечные модули вместе в последовательные или параллельные цепочки? Можно ли сочетать солнечные модули разных типов или все модули в солнечной станции должны быть одинаковыми? Давайте разбираться вместе.

Если у вас уже есть солнечная электростанция, то вы уже наверняка уменьшили ваши счета за электричество или вообще продаёте произведённое электричество энергокомпаниям по «Зелёному тарифу».

Но рано или поздно наступает момент, когда вы хотите добавить еще мощности в вашу солнечную энергосистему — может быть, для того, чтобы экономить еще больше, а, может быть, у вас появился электромобиль и теперь нужно больше солнечных батарей, чтобы заряжать его бесплатной электроэнергией.

А, может быть, вы просто изначально хотели попробовать, как работают солнечные батареи и есть ли от них польза, и теперь, увидев их эффективность, хотите закрепить успех и увеличить мощность солнечной станции.

Теоретически, при выполнении определенных условий, разные панели можно соединять в одну солнечную систему. На практике же, мы не рекомендуем так делать. И есть несколько причин, по которым разные солнечные панели не нужно смешивать в одной солнечной станции:

  • Во-первых, выходная мощность солнечных панелей изменяется с течением времени. Если у вас в солнечной электростанции есть фотопанели, которые уже проработали несколько лет, то их выходная мощность уже наверняка немного деградировала, и они не выдают те параметры, которые заявлены в их спецификациях. Поэтому на практике невозможно подобрать одинаковые панели по их спецификации, даже если по документам основные параметры (токи и напряжения в точке максимальной мощности, напряжения холостого хода и токи короткого замыкания) практически совпадают. Новые панели не будут точно совпадать со старыми, уже частично выработавшими свой ресурс, панелями.
  • Во-вторых, напряжение солнечных панелей складывается при последовательном соединении. Чтобы общее напряжение цепочки не изменилось, к каждой цепочке из «старых» солнечных панелей нужно последовательно добавить одинаковое количество «новых» солнечных панелей. Недостатком такого варианта является то, что разные батареи в цепочке будут производить разный ток, и общий ток будет равен току панели с наименьшим током. Поэтому, если вы добавите в цепочку панели, которые могут производить ток больше, чем уже имеющиеся в цепочке модули, то вы потеряете разницу в мощности между новыми и худшим из старых модулей.
  • В-третьих, ток солнечный панелей складывается при параллельном соединении. Допустим, вы добавляете к существующим цепочкам солнечных панелей еще одну, полностью состоящую из новых солнечных панелей. В то время, как каждая из цепочек будет производить максимально возможный ток, разница в напряжениях разных цепочек становится проблемой. Если цепочка с новыми солнечными панелями имеет в точке максимальной мощности напряжение больше, чем цепочка из старых панелей, то 2 параллельных цепочки будут работать при каком-то одном, неоптимальном для обеих цепочек, напряжении. Рабочая точка может сместиться как в сторону большего, так и меньшего напряжения от точки максимальной мощности цепочки. Вы и в этом случае переплатите за мощность солнечных панелей, которую никогда не получите.
  • В-четвёртых, если вы используете MPPT контроллер, использование различных солнечных панелей будет иметь отрицательные последствия на всю систему. Разные модули не позволяют контроллеру точно определить положение точки максимальной мощности, т.к. она разная для разных цепочек солнечных панелей.

Так что же делать, когда нужно добавить новые солнечные панели к существующей солнечной системе?

Ответ на самом деле очень простой. В любой солнечной энергосистеме с аккумуляторами одна из известных констант — это напряжение на аккумуляторной батарее.

Лучшим методом скомбинировать старые и новые солнечные панели — это соединить их на стороне аккумуляторной батареи.

Единственный способ этого добиться — соединить новые солнечные панели с аккумулятором через отдельный солнечный контроллер.

Разные солнечные панели заряжают одну аккумуляторную батарею через отдельные контроллеры

С отдельным солнечным контроллером цепочка из новых солнечных панелей становится отдельной частью общей солнечной электростанции, на которую старые панели не могут повлиять.

Каждый солнечный контроллер будет обеспечивать работу своей части солнечной станции («старой» и «новой») в оптимальной точке с максимальной мощностью.

При таком подходе вы можете комбинировать 2 или больше источников энергии с разными параметрами — главное, чтобы контроллеры все были рассчитаны на одинаковое напряжение на аккумуляторе. Ток заряда при этом будет складываться.

При этом необходимо следить за тем, чтобы суммарный максимальный ток заряда от нескольких контроллеров не превысил допустимого зарядного тока для аккумуляторной батареи.

Поэтому обычно увеличение мощности солнечной электростанции производится одновременно с увеличением емкости аккумуляторной батареи.

Но в этом случае возникает еще большая проблема — соединять параллельно или последовательно аккумуляторы разной емкости, напряжения и с разным износом нельзя. Тем более, нельзя соединять в одну аккумуляторную батарею аккумуляторы разных типов.

Такой метод подходит, если у вас есть в системе аккумуляторная батарея. А что делать, если у вас сетевой фотоэлектрический инвертор и нет аккумуляторов?

Добавление солнечных панелей в сетевую фотоэлектрическую систему

Принцип для добавления мощности солнечной станции аналогичен. Единственное отличие — соединение будет на стороне переменного напряжения основной сети, а не постоянного на аккумуляторной батарее.

При выполнении определенных условий можно добавить солнечные панели к существующему сетевому солнечному инвертору.

Если он не загружен полностью (а часто люди покупают инверторы «с запасом» с учетом последующего увеличения мощности солнечной батареи), то можно добавить еще одну цепочку солнечных панелей к существующей.

Обычно сетевые солнечные инверторы допускают подключение солнечной системы мощностью больше, чем номинальная мощность инвертора — типичное превышение 20-25%, некоторые модели (например, инверторы Fronius) допускают превышение до 35%.

Идеальным вариантом будет инвертор с несколькими MPPT трекерами — в этом случае можно сначала установить солнечные панели на 1 трекер, а потом добавить панели на второй трекер. В нашем магазине есть модели сетевых фотоэлектрических инверторов с двумя, тремя и большее MPPT трекерами.

Что, если у вашего сетевого инвертора только 1 MPPT трекер? К сожалению, лучшим выходом в этой ситуации будет покупка дополнительного сетевого солнечного инвертора, который нужно будет соединить параллельно старому на стороне переменного тока. В этом случае вы снова получаете систему с 2 или более источниками, которые соединены параллельно на стороне с одинаковым напряжением.

Можно, конечно, просто заменить ваш солнечный сетевой инвертор на другой, более мощный. Многие сейчас интересуются солнечной энергетикой и ищут, как с наименьшими затратами приобрести солнечную электростанцию. Покупка бывших в употреблении солнечных панелей и б/у инвертора — хороший способ влиться в ряды «солнечных энергетиков».

Факторы, которые нужно рассмотреть при принятии решения о добавлении солнечных панелей в существующую солнечную электростанцию

Сколько дополнительных солнечных панелей вам нужно? Это один из первых вопросов, на который нужно получить ответ при принятии решения о расширении вашей солнечной электростанции.

Посмотрите на ваши счета за электроэнергию, а также информацию по выработке энергии вашей существующей солнечной станции (логи в сетевом инверторе, или солнечном контроллере дадут вам цифры о выработке энергии солнечными батареями за день, месяц, год).

Определив требуемое количество энергии, вы можете посчитать, сколько солнечных панелей вам нужно добавить. Если вы испытываете затруднения при таких расчетах — просто позвоните нам, и наши инженеры помогут вам подобрать необходимое оборудование, совершенно бесплатно!

  1. Доступное место для новых панелей

Если у вас есть еще место на крыше, которое можно использовать для установки солнечных панелей — это будет самым оптимальным и недорогим вариантом.

Если же на вашей крыше нет достаточного места, или она ориентирована так, что нельзя установить солнечные батареи, — не опускайте руки.

Можно установить дополнительные солнечные панели на отдельно стоящей конструкции, на навесе, беседке, веранде и т.п. Любое хорошо освещенное и не затеняемое место подходит для установки солнечных батарей.

  1. Совместимость солнечных панелей

Ваши существующие солнечные панели наверняка еще не выработали свой ресурс — типичные солнечные батареи работают по 30 и более лет. Поэтому обычно их не заменяют, а добавляют новые солнечные панели к существующим.

Как правильно добавить солнечные модули к существующей электростанции — написано выше.

Но попросите установщика дополнительно посчитать, что нужно докупить из монтажных конструкций, проводов и креплений — это мелочи, но для неискушенных потребителей они обычно представляют трудность.

  1. Найдите хорошего установщика

Вполне возможно, что вы имели не очень хороший опыт с вашим первым установщиком, поэтому не хотите к нему обращаться при расширении вашей системы. Может быть, фирма, которая вам делала установку, уже не существует. Нет проблем — ситуация на рынке сейчас такая, что найти нового установщика не составляет труда.

Однако, будьте внимательны — подавляющее большинство из них не имеет достаточных знаний и опыта. Поэтому мы, конечно же, рекомендуем обратиться к нам — мы поможем вам правильно и за минимальные деньги расширить вашу солнечную электростанцию.

Как это сделать — вам объяснит наш инженер-консультант после обследования вашего объекта.

Солнечная батарея: мощность, характеристики, выбор и установка

Солнечные батареи мощность на 1 м2

Все чаще жители России оборудуют свои дома и квартиры системами автономного питания или водоснабжения. Это неудивительно при темпе роста сумм в счетах за коммунальные услуги.

К примеру, если нет возможности сэкономить на электроэнергии без установки дополнительного оборудования, неплохим выходом может стать приобретение мощной солнечной батареи с панелями для энергоснабжения всего дома или более дешевой, способной обеспечить питанием часть квартиры.

Конечно, здесь не обойтись без первоначальных вложений, однако они довольно быстро окупаются. Именно о подобной автономизации сегодня пойдет речь.

Солнечная батарея – что это?

Если быть точным в определениях, то сама по себе такая АКБ бесполезна для автономизации дома. Для того чтобы система функционировала, требуется дополнительное оборудование. Для преобразования ультрафиолетового излучения в электрическую энергию понадобится комплект солнечных панелей, который чаще всего монтируется на крыше дома либо внешней солнечной стороне балкона квартиры.

Мощность самой батареи очень важна – именно она определяет количество оборудования, которое будет работать от подобного оборудования. Однако многое зависит от того, сколько солнечных дней в году в том или ином регионе. Вся энергия, принятая за день элементами для солнечной батареи (панелями), накапливается в батарее и расходуется в темное время суток.

Подобная система состоит из 4 основных элементов:

  1. Панелей, принимающих ультрафиолетовые лучи и передающих их на преобразователь.
  2. Инвертора, способного сгенерировать переменный ток из постоянного.
  3. Аккумуляторных батарей, накапливающих энергию, полученную от панелей.
  4. Датчика, контролирующего заряд. Он не дает батарее принять излишнюю энергию и увеличивает эффективность всей системы.

Стоимость солнечных батарей для дома может существенно отличаться, в зависимости от их мощности и емкости (комплект из 1 батареи на 60 Вт, аккумулятора, контроллера и инвертора обойдется от 27 000 руб. без установки, тогда как набор из 4 батарей на 230 Вт – более 300 000).

Достоинства и недостатки подобных установок

Если сравнивать количество положительных и отрицательных качеств солнечных батарей (мощность здесь значения не имеет), то плюсов можно найти значительно больше, чем минусов. Основными достоинствами можно назвать:

  • отсутствие необходимости оплаты электроэнергии, что значительно экономит семейный бюджет;
  • долговечность;
  • техническое обслуживание не требуется в течении всего срока работы;
  • шум, возникающий, к примеру, при работе обычного генератора отсутствует;
  • достаточный коэффициент полезного действия (КПД);
  • выработка электроэнергии является экологически чистой – какие-либо выбросы в атмосферу отсутствуют.

Отрицательный момент использования таких систем – это довольно высокая цена солнечных панелей. А также зависимость от погоды и необходимость наличия опыта установки и электромонтажа.

Цена солнечных панелей и ее зависимость от КПД

Стоит сразу отметить, что слишком высокого коэффициента полезного действия ожидать от подобных систем не стоит. В среднем это 9-19 %. Наиболее дешевым видом (от 70 руб. за 1 Вт) выработки электроэнергии можно назвать панели, изготовленные из теллурида кадмия – их КПД равен 11 %.

Немного дороже (от 200 руб. За 1 Вт) обойдутся пленочные изделия, коэффициент которых составляет около 9 %. Однако они наиболее просты в монтаже.

Самыми же дорогими являются монокристаллические кремниевые панели (1 комплект от 20 000 руб.). Они сложнее в установке, но имеют КПД до 19 %.

Критерии выбора оборудования по мощности

В зависимости от того, для питания какого оборудования будут использоваться панели, подбираются и их параметры.

Именно поэтому, перед тем, как рассчитать мощность солнечных батарей для дома, следует переписать характеристики бытовых и осветительных приборов на отдельный лист. После этого складываются все показатели мощности, а к полученному значению добавляется 30 %.

Это делается для того, чтобы осталась возможность подключения новой техники, которой в квартирах с каждым годом становится все больше.

При выборе стоит помнить, что АКБ малой мощности используют лишь для освещения дома и зарядки нескольких устройств. Средний класс уже способен обеспечить электроэнергией все бытовые устройства жилища.

А вот солнечные батареи большой мощности дают возможность дополнительно подключить и отопление.

Если установлены подобные АКБ и правильно подобрано количество панелей, это обеспечит полную автономность и независимость от централизованного энергоснабжения.

Как проверить выходную мощность солнечной батареи (панели)

Довольно часто потребители жалуются на несоответствие заявленных параметров оборудования с реальными. Особенно это касается фотоэлементов, приобретенных на китайских интернет-ресурсах.

Для того чтобы убедиться, верно ли указаны технические данные, можно воспользоваться несколькими способами. Конечно, наиболее точный, но вместе с тем и дорогостоящий – это сдать панель в специализированную лабораторию.

Но в России люди привыкли справляться со всеми вопросами своими силами. К тому же, лишние затраты здесь ни к чему, а значит стоит рассмотреть другие варианты.

Более сложный способ самостоятельной проверки

Для его производства потребуется специальный МРТТ-контроллер. Оборудование недешевое, но те, кто сталкивался с подобной проблемой, знают, что погрешность измерений при его использовании составляет всего 5 %. Также необходимо иметь под рукой чуть разряженный аккумулятор. Все замеры производятся в солнечную погоду при температуре не менее +18 °С. Порядок действий следующий:

  • панель устанавливается под углом 45˚ к солнечным лучам;
  • контроллер подключается к АКБ, после чего к нему присоединяют фотоэлемент;
  • полученные на дисплее параметры (напряжение и ток) необходимо записать;
  • показатели перемножаются.

Результатом будет реальная мощность, которую может вырабатывать панель.

Стоит отметить, что показания МРТТ-контроллера будут верными только при условии, что ток панели выше емкости аккумулятора. В обратном случае конечные данные по мощности следует умножить на 0,95.

Простейший вариант испытаний по мощности

Здесь не потребуется использования дорогостоящего оборудования. Достаточно обычного мультиметра.

Перед тем как проверить мощность солнечной батареи, ее необходимо расположить аналогично предыдущему варианту, после чего установить тумблер тестера на максимум прямого тока. Записав эти показания, требуется переключить мультиметр на 10А и снова зафиксировать данные.

Следует понимать, что конечный результат будет иметь погрешность около 10 %. На последнем этапе умножаем произведение зафиксированных показателей на коэффициент 0,78.

Размещение и коммутация солнечных панелей

Многие полагают, что если емкость батарей достаточна, централизованное энергоснабжение можно полностью отключить, однако это не так. Подобное обеспечение электричеством зависит от погодных условий, которые человек регулировать не в силах.

Ведь если зимой будет пасмурная и снежная погода, которая задержится в регионе на 2-3 недели, то независимо от мощности солнечной батареи или ее емкости однажды жилище останется без электричества. Поэтому следует правильно смонтировать систему.

Это позволит (в случае нехватки солнечного света) без проблем переключиться на централизованное питание.

Основную работу по переключению выполняет инвертор. Именно к нему подключены провода централизованной подачи электроэнергии и солнечной батареи. С помощью специальных микроконтроллеров подобное устройство самостоятельно переключит источник, если АКБ будет разряжена и наоборот. Таким образом, владелец и его техника полностью защищены от скачков или падений напряжения.

Даже если в регионе, где установлены солнечные батареи, солнечных дней всегда больше, и погода практически не преподносит сюрпризов, не стоит забывать о возможности выхода оборудования из строя. От поломки никто не застрахован, а остаться без света и тепла в зимнее время вряд ли кому-либо захочется.

Варианты коммутации батарей в зависимости от типа панелей

Здесь можно провести аналогию со светодиодными лентами, которые могут работать от различного напряжения. Чаще всего это 12, 24 или 36 В. Разница лишь в том, что солнечные панели могут вырабатывать 12, 24 или 48 В. Именно от этого и будет зависеть вариант подключения аккумуляторов:

  • при напряжении 12 В все просто – более одного АКБ коммутируются параллельно, что увеличивает их емкость;
  • 24 В – 2 аккумулятора подключаются последовательно. Возможен монтаж четырех, шести и т.д. Количество обязательно должно быть кратно двум (парным);
  • 48 В – 4 (8, 12…) АКБ с последовательным подключением по 4 шт.

Многим последний вариант более по душе, однако не стоит недооценивать напряжение в 48 В – оно уже считается опасным для жизни и здоровья человека. По этой причине специалисты не советуют установку подобных систем при отсутствии должного опыта и знаний техники электробезопасности.

Некоторые советы по размещению батарей и панелей

При монтаже подобного оборудования не стоит стараться закрыть всю площадь крыши. Размещение панелей на солнечной стороне вполне оправданно, а вот там, куда лучи попадают редко, фотоэлементы совершенно ни к чему. Сами аккумуляторы должны быть защищены от попадания влаги.

Вредны им и прямые солнечные лучи. Следует предусмотреть и безопасность детей, если таковые есть в доме.

Несмотря на то, что для взрослого человека напряжение 12 В практически безвредно, здоровью малыша такой разряд может нанести серьезный ущерб, вплоть до летального исхода, не говоря уже о 24 и 48 В.

Оптимальным расположением АКБ будет чердак. Если же планируется размещение на балконе, то можно установить аккумуляторы вряд, вдоль стен. Что же касается общего монтажа, то довольно подробная информация изложена в следующем видео.

Подводя итоги

Уменьшение счетов за коммунальные услуги – мечта практически каждого жителя нашей страны. Если все правильно рассчитать, то установка солнечных батарей с мощностью, достаточной для обеспечения электроэнергией всех необходимых устройств и приборов, будет первым и самым основным шагом к полной автономности дома и независимости от централизованного электроснабжения.

В дальнейшем, пробурив скважину во дворе, владелец сможет практически полностью отказаться от услуг коммунальных служб. Единственное, от чего зависит автономизация дома – это финансовые возможности.

Ведь изначально потребуется довольно приличная сумма, которая окупится лишь через 2-3 года.

А значит, можно с полной уверенностью утверждать, что солнечные батареи – долгосрочная инвестиция, которая со временем принесет довольно существенные дивиденды.

Методы расчета мощности солнечных батарей

Солнечные батареи мощность на 1 м2

На земле существует большое количество альтернативных источников энергии, каждый из которых имеет свои особенности при использовании. И одним из самых экологичных является энергия солнечного света. На самом деле ею человечество пользуется из самых древних времен и в различной форме:

  • Летом используется тепло солнечных лучей для нагрева теплиц и создания оптимальных условий для их развития.
  •  Под лучами солнца человек сушил морепродукты, грибы, целебные травы и прочее.
  • При конструировании солнечных печей можно вскипятить воду с использованием системы зеркал.

Все это непостоянно, нагретые солнцем за день предметы ночью быстро остывают. Человечество долго думало о том, как бы сохранить эту энергию и только в XXI-ом столетии стало использовать ее для накопления в виде тепла и электричества.

Получение электрической мощности из солнечного излучения – это довольно действенный способ, который сегодня используется для обеспечения энергией от одиночных домов до небольших поселений или комплексов. И даже учитывая крайне небольшое время качественного солнечного излучения, популярность использования панелей не утихает.

Но чтобы определить целесообразность этого генератора, необходимо посчитать мощность солнечных батарей. Об этом речь пойдет ниже в статье, прежде необходимо ознакомиться с понятием «солнечное излучение».

Интересное: Солнечное отопление своего дома.
Отопление дома энергией солнца.
Солнечные батареи для отопления дома.
Солнечные батареи в квартиру.

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия – на самом деле это огромная сила, но чтобы ее получить, необходимо приложить немало усилий.

Все дело в том, что технологии изготовления солнечных генераторных панелей имеют высокую цену и порой при расчете выгоды может оказаться так, что установка таких у себя дома будет окупаться на протяжении десятков лет, при условии постоянно ясных дней.

А на самом деле эта цифра увеличится как минимум в 5 раз, и выгода будет заметна только вашим внукам или правнукам. И то, если конструкция панелей будет надежна и сможет столько прослужить. В идеальном расчете современные солнечные батареи могут выдавать до 1,35 кВт/м кв.

и для получения 10 кВт потребуется всего 7,5 кв. м панелей. Но это в идеальных условиях. В реальности — площади солнечных батарей потребуется в 5-6 раз больше для получения той же мощности.

Современные солнечные панели обладают не так уж и большим КПД. Фотоэлемент, площадью 1 кв. м выдает в идеальных условиях 1 кВт электрической энергии.

Но это условие справедливо, если расстояние от поверхности панели минимально, солнце находиться над ней, лучи – строго перпендикулярно к плоскости и прозрачность атмосферы составляет не менее 100%. Таким условиям соответствует лишь вершина горы в тропической зоне и ясную погоду.

В нашей климатической зоне можно добиться максимум 20%, следовательно, с 1 кв. м можно получить от 150 до 600 Вт электрической энергии. Все дело в том, что интенсивность солнца в наших широтах весьма мала.

К примеру, рассматривая российские города от Архангельска до Южно-Сахалинска, за месяц эксплуатации солнечной батареи можно получить максимум 209.9 кВтч/м кв. И то, эта цифра справедлива только в Сочи. При установке солнечной панели в Архангельске, месячный максимум получится не более 159.7 кВтч/м кв.

В средних широтах, в которых собственно мы с вами и проживаем, показатель мощности солнечной энергии соответствует уровню 100 Вт/кв. м. Но и эти данные весьма неточные, при повышенной облачности эта цифра будет уменьшаться до 2 и более раз.

Интересное: Солнечная энергия — свет, вода, будущее.
Солнечная батарея – альтернативный источник энергии.
Солнечная электростанция.

Виды солнечного излучения

В зависимости от потока излучение разделяется на 2 вида: рассеянное и прямое. В зависимости от вида освещения выбирается угол наклона панели, тем самым повышая КПД установки.

При прямом излучении угол должен быть строго определен, при рассеянном этот показатель не важен, потому что интенсивность освещения во всех точках пространства примерно равна. Но между двумя этими разновидностями имеется существенное отличие, заключающееся в мощности солнечного излучения на квадратный метр.

В первом случае она многократно раз превышает второй, обеспечивая панель мощным потоком фотонов.

Но таких ясных деньков в наших широтах, да и по всей планете, не так уж и много, поэтому производителям панелей приходиться использовать весь научно-технический потенциал, чтобы получить максимум энергии из того излучения. Такие технологии станут многим не по карману, не говоря уже о сроке окупаемости, который может стать непостижимым на нашем веку.

Как распределяется энергия в солнечном спектре?

Солнце представляет собой универсальный генератор, который вырабатывает потоки световой энергии не только различной мощности, но и различной частоты, что говорит о возможности разложения солнечного света в спектр. Весь его охватить не удастся, потому что принимающее тело должно быть идеально черного цвета.

Тем более что не все виды излучений доходят до поверхности земли. Самые активные и энергонесущие потоки поглощаются другими телами в космосе и атмосфере. Задачей человечества стало определение диапазона частот, в котором поток световой энергии максимален. Традиционно спектр раскладывается не по частотам, а по длинам волн.

И его грубо можно разделить на 3 зоны:

  • Ультрафиолетовая, ей соответствуют длины волн от 0 до 380 мкм.
  • Видимый свет, находиться в диапазоне от 380 до 760 мкм.
  • Инфракрасный, соответствует участку с длинами волн от 760 до 3300 мкм.

Зоной, где энергия фотонов самая высокая, является именно первый диапазон, но в нем частиц ничтожно мало, по сравнению с видимым диапазоном света.

Поэтому для получения электрической энергии стали использовать именно видимый и инфракрасный диапазоны с длинами волн от 380 до 1800 мкм.

Все, что выше относится к радиочастотному диапазону и энергия здесь также мала, по причине практически полного отсутствия энергии фотонов, несмотря на их большое количество.

Главной проблемой установки солнечных батарей в наших климатических условиях является существенное различие в длительности светового дня в зависимости от поры года.

Самый короткий день почти в 2,5 раза меньше самого длинного, что сказывается и на энергии излучения, которому зимой еще приходиться преодолевать и более толстые слои атмосферы.

Следовательно, использование солнечных батарей в зимний период не даст никакой выгоды, а в летний период жарким днем выдаст не меньше энергии, чем на экваторе.

Что необходимо учитывать при расчете солнечного генератора?

Солнечный свет, как и любая другая физическая величина, имеет ряд параметров, которые должны использоваться при расчете генератора. К ним относятся:

  • Уровень освещенности или мощность солнечного излучения на квадратный метр. Под ним подразумевается усредненное значение солнечного излучения, измеряемого в верхних слоях атмосферы Земли и расположенного перпендикулярно световым потокам. На примере Сочи эта величина равна 1365 Вт.
  • Максимальная мощность излучения солнца. Это полезная световая энергия, которая достигает поверхности Земли на уровне моря на экваторе и в безоблачный день. В среднем она равна 1 кВт/м кв.
  • Инсоляция – это усредненное время, в течение которого солнце освещает поверхность с максимальной интенсивностью. Обычно оно находится в пределах от 3 до 5 часов по российской территории.
  • Общая энергия излучения – величина, измеряемая за день облучения поверхности. Она определяется как произведение 1 кВтч и количества инсоляционных часов.
  • Солнечная мощность – величина энергии, рассчитанная за сутки (24 часа). Этот показатель рассчитывается как соотношение общей энергии за день к 24 часам.

Размещение панелей

В наших климатических условиях, когда интенсивность солнечной энергии изменяется с течением дня, очень важно предусмотреть систему автоматической коррекции положения панелей.

Необходимо, чтобы лучи падали на приемные элементы перпендикулярно, тем самым выбивая из них больше заряженных электронов. Но чтобы это обеспечить придется организовать поворот или наклон солнечных батарей с ходом солнца.

При угле падения лучей в 30 градусов коэффициент отражения лучей составляет не менее 5%, а 95% световой энергии оказываются полезными. При увеличении угла отражения до 60 градусов потери вырастают вдвое, а при угле отражения 80 градусов коэффициент потерь находиться на отметке 40%.

Но кроме угла отражения немаловажное значение имеет эффективная площадь перекрытия панели солнечным потоком. Эта величина расчетная и находиться из отношения реальной площади к синусу угла между плоскостью и направлением солнечных лучей.

В итоге получается, что для получения постоянно качественного потока панели необходимо время от времени поворачивать к солнцу. А это соответственно будет требовать определенных технологий, что оказывается весьма дорогостоящим удовольствием.

Интересное:

Перейдет ли человечество на солнечную энергетику?
Отечественный лидер в производстве фотокристаллов.

Можно пойти и простым путем, ориентировать солнечную батарею в одной плоскости под определенным углом.

Например, для Москвы, которая расположена на 56 градусах широты, угол наклона к горизонту составит, соответственно, 56 градусов или отклонения от вертикали на 34 градуса.

Тогда потребуется лишь обеспечить панели вращением в одной плоскости и возврат ее в исходную точку. Все это удорожает систему и делает ее менее надежной.

При конструировании системы поворота панелей большое значение имеет вес рамы, на которой будут располагаться фотоэлементы. И как следствие получается, что на вращение требуется много энергии, что снижает количество полезной энергии.

Выбор фотоэлектрической системы для построения солнечного генератора

Для построения действительно качественного солнечного генератора необходимо учесть следующие данные:

  • Среднее значение коэффициента полезного действия имеющихся в продаже солнечных панелей. У кремниевых батарей он лежит в пределах от 12 до 17% при условии использования кристаллического материала, КПД тонкопленочных батарей лежит в пределах от 8 до 12%.
  • Мощность солнечной панели, вырабатываемой одним квадратным метром панели. Для ее определения необходимо солнечную энергию умножить на КПД одной панели с преобразованием в целое число.
  • Пиковая мощность – измеряется в безоблачный солнечный день и равна произведению КПД и величине «Стандартного солнца» (1 кВт).
  • Суммарная усредненная энергия. Рассчитывается как произведение пиковой мощности и количества часов инсоляции.
  • Выработанная энергия – это величина мощности, которую панель отдала в нагрузку в фактических условиях за 24 час. Определяется как соотношение суммарной усредненной энергии к 24 часам. Для панелей из кристаллического кремния эта величина равна 0.6-0.85 кВт/м кв., для пленочного кремния – 0.4-0.6 кВт/м кв.
  • Общая энергия – количество мощности, выработанной панелью за год эксплуатации, и рассчитывается как произведение как полная энергия и количество дней в году. Для кристаллических панелей (CSi) – 219-310 кВт ч, для пленочных (TF) – 146-219 кВт ч. Но при расчете окончательных показателей необходимо учесть потери в импульсном преобразователе, которые составляют обычно 5%.
  • Цена электрической энергии. Пожалуй, самый главный показатель, который зачастую предопределяет целесообразность приобретения солнечного генератора. На сегодняшний день такой генератор пока еще нецелесообразен, так как без поломок более 10 лет практически ничто не прослужит. Но технологии не стоят на месте, и в скором будущем стоимость световых генераторных панелей станет намного меньше, сделав их доступными для всех.

Установка солнечных батарей для дома: выбор места монтажа, этапы

Солнечные батареи мощность на 1 м2

В связи с постоянным повышением тарифов на энергоносители и стимуляцией зеленой энергетики в ряде государств, для обывателей стал актуальным вопрос организации собственной солнечной электростанции.

Для чего многими владельцами частных территорий  и квартир осуществляется  установка солнечных батарей для дома. Но далеко не все автономные источники  выдают ожидаемые от них результаты, а некоторые вообще не функционируют.

Поэтому далее мы рассмотрим основные нюансы использования солнечных батарей и детальный алгоритм установки, что позволит вам добиться максимального эффекта.

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед тем как установить автономную электростанцию, важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение.

В соответствии с этими критериями определите параметры солнечных батарей и комплектующего оборудования.

Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию для выработки электроэнергии номиналом в 220 В, то вам понадобятся такие элементы:

Рис. 1: устройство солнечной электростанции

  • Фотоэлектрический преобразователь – позволяет генерировать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Характеризуются мощностью на 1м2 площади, производительностью и типом.

    Общее количество выбирается в зависимости от нужд потребителя и планируемых объемов выработки.

  • Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, получаемый от солнечной батареи для питания приборов в темное время суток. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет происходить значительно хуже.

  • Контроллер заряда – осуществляет перераспределение электроэнергии от солнечных батарей к аккумулятору, а при достижении ним максимума, передает избыток во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы, снижает электрическую мощность, поступающую на аккумулятор до минимума.

  • Инвертор – предназначен для преобразования постоянного электрического напряжения, поступающего от фотоэлектрического элемента, в переменное, используемое в бытовых сетях. Они же позволяют владельцам солнечных батарей продавать избыток электричества от домашней электростанции.Рис. 2.

    Принцип реализации солнечной электроэнергии

  • Соединительные провода – осуществляют передачу электроэнергии по всей электрической сети солнечной установки. В зависимости от места расположения, к ним предъявляются различные требования, к примеру, прокладываемые на улице должны быть устойчивыми к воздействию внешних факторов.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора свободной энергии, особое внимание следует уделить выбору фотоэлектрического модуля, так как от этого будет зависеть и продуктивность, и качество работы всей системы.

Выбор солнечной батареи

В качестве источника электроэнергии сегодня популярны три типа солнечных батарей:

  • С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации, не зависимо от интенсивности солнечных лучей. Также солнечные батареи на основе поликристаллического кремния отличаются сравнительно небольшим КПД – от 9 до 18%, в зависимости от производителя. Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов следует отнести сравнительно небольшой срок службы – порядка 10 лет.
  • С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают электричество в солнечную и пасмурную погоду, теряют мощность со временем эксплуатации. Но КПД автономного электроснабжения на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей составляет порядка 25 лет.Рис. 3. поликристаллический и монокристаллический модуль
  • С аморфными кристаллами – используются в гибких пластинах, отличаются довольно низким КПД – порядка 6%. Максимальная мощность, заявляемая производителем, значительно снижается со временем эксплуатации и может упасть на 20 – 40%. Срок службы довольно низкий – не более 5 лет.Рис. 4: аморфный модуль

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при условии попадания достаточного количества солнечного света на поверхность панели, поэтому близлежащие постройки и деревья не должны ее затенять.

То же касается и способа размещения их друг относительно друга – верхние или боковые панели не должны закрывать собой соседние.

Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на фотоэлектрический преобразователь, что тоже должно учитываться при выборе места.

Наиболее часто для установки солнечных батарей используются:

  • Крыши зданий – в зависимости от угла наклона, солнечные батареи могут располагаться как непосредственно на кровле, так и на специальной конструкции. Но далеко не каждый угол наклона подойдет для получения электричества, оптимальным считается от 0° до 40°.Рис. 5: солнечная батарея на крыше здания
  • Отдельно стоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, на котором есть место под дополнительную конструкцию.Рис. 6: отдельно стоящие солнечные батареи
  • Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепиться к наклонному каркасу.Рис. 7: солнечная батарея на стенах зданий
  • Лоджия или балкон – для покрытия фотоэлементами подходят как стены, так и крыша.Рис. 8: солнечная батарея на балконе

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать и вес солнечной батареи.

Это особенно актуально для строящихся или модернизируемых зданий, дабы та же крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего крышевого оборудования.

По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Заметьте, скопление на солнечном модуле пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых существенно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического технического обслуживания.

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы заготовили все необходимое для домашней электростанции, подобрали место и составили схему расположения панелей, переходите непосредственно к установке. Для этого:

  • Соберите каркас – для этого подойдут любые прочные материалы (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные варианты, так как электростанция прослужит вам не один год.Рис. 9: Соберите каркас

В зависимости от места установки их можно изготавливать и собирать отдельно от монтажной площадки, но размеры должны учитывать габариты панелей заранее. Между крышей и батареей обязательно оставляйте воздушный зазор для вентиляции.

  • Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно произведите данную процедуру. Выполняйте ее крайне аккуратно, так как хрупкие детали можно легко повредить.Рис. 10: спаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, в которых ничего спаивать не нужно, сразу переходите к монтажу.

  • Установка готовых солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно зафиксировать их на каркасе.Рис. 11: установите панели

Если вы собираете их из модулей, изготовьте основание из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте герметичной прозрачной крышкой.

  • Припаяйте соединительные провода – панели между собой могут соединяться как последовательно, так и параллельно, но главное, не забудьте установить запирающий диод в цепь питания каждой из них. Это предотвратит обратный разряд аккумулятора в цепь модуля после захода солнца.
  • Подключите солнечную батарею к остальным элементам домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой кардинально отличается, поэтому весьма эффективно выполнять регулировку угла наклона. Для этого можно предусмотреть соответствующий подвижный механизм в каркасе или опорном кронштейне.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.