Виды солнечных панелей: как выбрать и какие лучше установить. Виды солнечных панелейКакие солнечные панели лучше выбрать для дома – советы. Жми!Если вы живете в большом доме, владеете крупной промышленностью или просто нуждаетесь в дешевом электричестве, то солнечные панели — идеальный вариант. Это доступное и постоянное электроснабжение, которое работает посредством преобразования мощной энергии солнца в ток. Полноценная система такого электроснабжения состоит из нескольких элементов:
Естественно, что сначала стоит разобраться в разновидностях солнечных панелей, чтобы сделать оптимальный выбор. Виды солнечных панелейСолнечные панели на крыше домаСолнечные модули различаются по материалу, из которого они изготавливаются, и технологией производства. Эти факторы и формируют цену на такие модули. Итак, батареи делятся на две группы:
В свою очередь к кремниевым относятся:
Пленочные делятся на:
Для поклонников гаджетов пригодится карманный солнечный модуль. Это идеальный выбор для зарядки портативных устройств со слабым аккумулятором.Наиболее популярными среди потребителей считаются солнечные батареи с кремниевой основой. Это вещество достаточно дешевое, и следовательно, цена на такие панели невысока. А вот производительность выше, чем у других видов панелей. Монокристаллические панелиМонокристаллическая солнечная панельЯчейки из силикона, которые объединены одна с другой — это монокристаллические солнечные панели. Существует специальный метод Чохральского, который позволяет добыть как можно более чистый без примесей кремний для их производства. Уже приготовленный монокристалл должен затвердеть, прежде чем его разделят на плоские части толщиной всего лишь 250 мкм. На эти пластины накладывается сетка, состоящая из металлических электродов. Такой метод требует больших затрат, чем производство аморфных или поликристаллических. Зато коэффициент продуктивности подобной разновидности батарей превышает двадцать процентов. Поликристаллические панелиПоликристаллическая солнечная панельДля того, чтобы получить поликристалл, специалисты кремний плавят и неспеша охлаждают. Цена такого метода ниже из-за малых трат электроэнергии. Но есть значительный изъян, их КПД — в рамках от 12 до 18 процентов, что значительно отличается от монокристаллических солнечных панелей. Эффективность панели падает за счет внутренних областей с зернистыми краями. Гибридные солнечные панелиГибридная солнечная панельС развитием прогресса КПД солнечных батарей стабильно растет, но все же не превышает двадцати процентов. Причина этому — лишь частичное использование излучения, которое сквозь них проходит. Специалисты не прекращают попыток найти оптимальный вариант. Одним из предложенных решений они представили гибридные солнечные батареи. Они используют одновременно тепловое и световое излучение. Такие панели производятся путем совмещения полимера в пленочном виде и солнечного элемента. Гибридные солнечные панели подходят для использования в монохромных дисплеях и светильниках на светодиодах. Как правильно выбрать солнечную панельДля уверенного выбора обратитесь к специалисту, который поможет вам подобрать вариант для конкретно вашей ситуации. Если ваше пространство не велико, а нужно максимум энергии, в этом случае ищите монокристаллические панели с наибольшей мощностью. Если ограничен ваш бюджет, а установка планируется наземная, то заранее продумайте все возможности. К примеру, относительно дешевые тонкопленочные батареи нуждаются в дополнительных тратах на кабель, конструкции для опоры и прочее. Можно выбрать поликристаллическую батарею — цена ниже, надежность выше. Обратите внимание: выбор между поликристаллическими и монокристаллическими батареями мощностью в 250 Вт не существенен, так что берите те, у которых ниже стоимость или решайте по другим факторам. Установка солнечного коллектора имеет огромный плюс в практическом аспекте. Такая инвестиция будет служить вам долгое время и снижать ваши траты на оплату электроэнергии. Батареи служат источниками постоянной подачи энергии, а ресурсы для них бесконечны. Как выбрать солнечную панель и как ее проверить, смотрите в данном видео: Оцените статью: Поделитесь с друзьями!teplo.guru Сравнение всех видов солнечных батарей их отличия
В Европе активно развивают альтернативную энергетику, понимая ее безопасность и перспективность такого источника электроэнергии, как солнечные батареи. Желая организовать отопление жилых зданий ил промышленных за счет энергии земного светила, постройки оснащают именно ими. Эти устройства год от года становятся более совершенными, увеличивается их КПД, они становятся готовыми к работе в темное время и в малосолнечных областях. Чтобы не ошибиться с выбором солнечных батарей, нужно знать достоинства каждого вида и отличия, потом что для конкретных климатических зон применяются разные виды таких устройств. Принцип функционирования
Большая часть этих экологических солнечных устройств в действительности не что иное, как фотоэлектрический преобразователь, у которого на границе p-n перехода возникает эффект электрогенерации. Основой себестоимости солнечных батарей является стоимость кремниевые пластины. Но, для того, чтобы они служили круглые сутки источником электрической энергии, одних пластин кремниевых недостаточно – придется приобрести оборудование дополнительное и, прежде всего, достаточно дорогие аккумуляторные батареи. Устройство
Составляют панель солнечную два кремниевых элемента, отличающиеся по своим свойствам. В одном из них возникает под воздействием света недостаток частиц с отрицательным зарядом –электронов, в другом они присутствуют в избытке. На каждой из пластин имеются медные полоски, проводящие ток, которые соединяют с преобразователями напряжения. У солнечной батареи, предназначенной для промышленного применения, есть много фотоэлектрических ячеек, прошедших стадию ламинирования. Они между собой скреплены и закреплены на подложке гибкой или жесткой. КПД
Эффективность солнечных батарей определяется во многом стадией очистки кремния, который используется в производстве, и ориентацией кристаллов в нем. Эти характеристики и стремятся улучшать разработчики. Ежегодно значение КПД удается увеличивать (в разных видах на неодинаковую величину), благодаря миллиардным инвестициям, вкладываемым в исследования фотогальванических элементов. Тем не менее, эффективность остается недостаточной для массового применения солнечных батарей. СложностиОсновной проблемой является очистка кремния, точнее стоимость этого процесса, а также ориентирование кристаллов в пределах панели в одном направлении. Могут использоваться для изготовления преобразователей полупроводниковых помимо кремния иные элементы - индий, например. Их применение не сказывается на принципе функционирования - он не меняется.
ТипыКлассификация промышленных панелей солнечных происходит по типу рабочего слоя и конструктивным особенностям. Различают панели жесткие и гибкие. Последние занимают все более широкую нишу благодаря универсальной установке: он и легко устанавливаются на любые поверхности, в том числе на вертикальны – фасады зданий. При этом они совершенно не портят архитектуру, а напротив привносят в не некую изюминку.
Как правило, действительные параметры солнечных батарей несколько ниже заявленных производителем, поэтому, прежде чем выбирать, желательно увидеть воочию уже действующий проект. По типу фотоэлектрического слоя их подразделяют на:
Не все перечисленные виды интересны потребителю, а лишь кристаллические, несмотря на то, что их КПД ниже некоторых других (правда, более дорогих, отчего и менее распространенных).
Процесс изготовления кремниевых конструкцийДля получения солнечных панелей применяют кремний, получаемый при перемалывании кристаллов кварца, огромными запасами которого славится Урал и в Сибирь. Именно из-за безграничных запасов это направление считается очень перспективным. Сегодня за кристаллическими и аморфными панелями почти 80% рынка. Кремниевые монокристаллические панелиОписаниеИх легко узнать при визуальном осмотре. В углах элементов хорошо различимы квадратики белого цвета.
Для самих же пластин характерна поверхность однородного синего цвета. Кремний в этом случае требует высокой очистки. Понятно, что технологический процесс по очистке его отличается дороговизной. Затратным является и процесс, результатом которого является ориентирование кристаллов в одном направлении. Важно: Характеристики рабочего слоя наибольший КПД обеспечивают лишь в случае, когда лучи падают на панели пол прямым углом. КПД у них достаточно высокий, но и цена тоже самая большая, в сравнении с другими видами пластин. Солнечным панелям монокристаллическим большой площади необходимы поворотные устройства. В таком виде они считаются идеальным решением для пустынь. Там их производительность наилучшая. Работать монокристаллические панели не смогут без дополнительного оборудования, способного поворачивать конструкцию вслед за движущимся солнцем, стараясь, чтобы на лучи падали на пластину максимально близко к прямому углу. Из выращенного в условиях производства кристалла, имеющего вид цилиндра, вырезаются слои. Вот почему у готовых блоков углы скруглены. Преимущества
НедостаткиИх немного:
Чем область ближе расположена к экватору, тем большее там количество в году солнечных дней. И это вид панелей, использующих энергию солнца, наиболее предпочтительный. Поликристаллические
ОписаниеВсе кремниевые устройства слишком реагируют на перегрев. Температура, рекомендуемая для измерения электрогенерации, составляет 25 градусов. Даже при ее увеличении всего на градус производительность уменьшается на 0,5%. Поликристаллические конструкции также легко определить визуально, поскольку окрас их неравномерный, что связано с разной ориентированностью кристаллов, обеспечивающей высокое КПД в рассеянном свете. Хотя значение его меньше, чем в панелях однонаправленных, в непогоду наибольшей эффективностью отличаются именно они. Чистота кремния намного ниже, чем у рассмотренных выше, также допускается присутствие примесей и инородных включений. Это снижает себестоимость. Для этого вида панелей металл просто разливается в формы. Затем, используя специальные приемы, формируют кристаллы, направленность которых контролировать не нужно. Остывший кремний режут на слои, обрабатывая их по специальному алгоритму. Эти батареи не нуждаются в непрерывном ориентировании на солнце, следовательно, для их установки пригодны крыши зданий. Достоинства аморфного кремния в полной мере раскрываются в тени и с наступлением облачных дней и практически незаметны в солнечную погоду. Не нужны им и поворотные механизмы, поскольку крепятся они стационарно. Стоит такая разновидность панелей меньше, чем ориентированные. Эффективность их падает на 20% после 20-летнего использования.
НедостаткиОни, понятно, есть:
В последние годы, благодаря новым исследованиям и появляющимся технологиям, КПД неуклонно растет и у некоторых панелей достигает 20%. Панели из аморфного кремния
ОписаниеМеханизм их изготовления совершенно иной, чем у кристаллических фотоэлементов. Для них используется гидрид вместо чистого кремния. Его нагревают до парообразного состояния. Когда пары достигают подложки, они осаждаются на ней. Затраты на изготовления снижаются, а кристаллы не образуются (в понимании классическом). Полученные фотоэлементы в основе имеют полимерную подложку гибкую либо жесткий стеклянный лист. Разработано уже 3 поколения таких панелей, анализ характеристик которых дает право говорить о растущем КПД. Первые образцы отличались эффективностью, едва достигавшей 5%, у второго поколения это значение достигало 9, а у последних разработок это уже 12%. Их уже можно встретить в продаже, но цена на них пока остается высокой. Благодаря особой структуре, подобные солнечные панели максимально поглощают энергию в слабом рассеянном свете, поэтому успешно применяются они в районах севера, где мало солнца и имеются огромные свободные площади. Важно: на эффективности работы таких батарей не сказывается повышение температуры, хотя в сравнении с панелями на основе арсенида галлия, она ниже.
Преимущества
При правильной эксплуатации они служат не менее 20 лет, за которые падение мощности составляет 15-20. НедостаткиЕдинственным минусом считается потребность в большой площади. Помимо кремниевых, производятся панели, в основе которых лежат редкие, значит, дорогостоящие металлы. КПД подобных конструкций превышает 30%, а цена в разы выше стоимости кремниевых. И, несмотря на это, свою нишу на рынке они успели занять. Панели из редких металлов
ОписаниеКПД у них высокий. По этому показателю они впереди кремниевых. В основе устройств, способных к работе в условиях экстремальных, лежит теллурид кадмия. Применяются они для облицовки строений в экваториальных странах, где в дневное время поверхности нагреваться порой выше 80 градусов. Также растет популярность селенид –индий – медно – галлиевых панелей и селенид- индий – медных. Но, не забывая о токсичности кадмия, и о том, что галлий с индием достаточно редко встречающиеся металлы, невозможно даже предположить, что они будут использоваться для массового производства. Их эффективность измеряется 35%, даже иногда 40%. Ранее применялись они в космической области, а сегодня – в тепловых электрических солнечных станциях (благодаря стабильности в диапазоне 130-150 градусов). На панели маленькой площади концентрируются лучи сотен зеркал. Она генерирует ток и передает одновременно водяному теплообменнику тепло. Он нагревает воду до парообразного состояния. Пар приводит во вращение турбину, генерирующую энергию электрическую. То есть, с наибольшей эффективностью энергия солнца сразу двумя способами превращается в электрическую. Органические аналоги и полимерные
Это самые новые разработки, появившиеся в последнее время – органические панели, которые отличаются абсолютной безопасностью для экологии и недорогим производственным процессом. Успехов в этом направлении удалось достичь больших. Среди европейских компаний, успехом наибольшим похвастаться может фирма Heliatek, оснастившая своими пленочными конструкциями, у которых толщина всего миллиметр, ряд зданий. Их КПД находится в пределах 14-15%, цена же ниже в разы, чем у аналогов кристаллических. Какой же панели отдать предпочтение?
Для загородных коттеджей не трудно выбрать батарею, если он находится на широте 45-60. И выбирать здесь нужно из кремниевых моно- и поликристаллических видов. При недостаточности места рекомендуется выбрать первые, при отсутствии ограничений площади – вторые. Производителя, мощность, способную решить все проблемы, оборудование дополнительное рекомендуется выбирать с менеджерами, занимающимися продажей и монтажом данного оборудования.
Видео: ABC-Solar - Виды солнечных панелей
Видео: Поликристаллическая солнечная панель против монокристаллической. Интересные материалы: Солнечная панель Goal Zero Nomad 13: какие устройства заряжает, особенности и где выгодно купить Критерии выбора солнечной батареи для отопления дома, виды, особенности монтажа, ценаmotocarrello.ru Типы солнечных батарей, их эффективность. Нано солнечные батареи.Дата добавления: 30.04.2015 В наше время возобновляемая энергетика, особенно где используется солнечная энергия, развивается очень интенсивно. В связи с этим продолжается активный поиск способов и устройств, повышение продуктивности существующих систем, позволяющих максимально эффективно преобразовать энергию солнца в электричество. Тут можно выделить два направления – прямое преобразование солнечного излучения в электрический ток, и многократное преобразование солнечной энергии – в тепло, далее в механическую работу, а потом в электричество. Пока во втором направлении достигнуты более высокие результаты – промышленные гелиоустановки с концентраторами, турбинами или двигателями Стирлинга показывают отличную продуктивность преобразования солнечной энергии. Так, на эксплуатирующейся в в Нью-Мексико гелиостанции с солнечными концентраторами и двигателями Стирлинга получен КПД на выходе, с учетом расходов энергии на систему ориентации и прочее - 31,25 %.
Но подобные гелиоустановки чрезвычайно сложные и дорогие, эффективны в условиях очень высокой солнечной инсоляции и пока достаточного развития в мире не получили. Поэтому прямые преобразователи солнечного излучения – солнечные батареи, занимают лидирующее положение в мире солнечной энергетики по инсталляциям и спектру применения. Продуктивность серийных промышленных солнечных панелей на сегодняшнее время, в зависимости от технологии, находится в диапазоне от 7 до 20%. Технологии не стоят на месте, развиваются и совершенствуются, уже разрабатываются и тестируются новые ячейки, по крайней мере, вдвое продуктивнее существующих. Попробуем вкратце рассмотреть основные направления развития фотоэлектрических панелей, технологий и их продуктивности. Подавляющее большинство ячеек солнечных преобразователей современных серийных фотомодулей изготавливается из монокристаллического (C-Si), или поликристаллического (МС-Si) кремния. На сегодняшний день такие кремниевые фотоэлектрические модули занимают около 90% рынка фотоэлектрических преобразователей, из которых примерно 2/3 приходится на поликристаллический кремний и 1/3 — на монокристаллический. Далее идут солнечные модули, фотоэлементы которых изготовлены по тонкопленочной технологии – методом осаждения, или напыления фоточувствительных веществ на различные подложки. Существенное преимущество модулей из этих элементов – более низкая стоимость продукции, ведь для их требуется примерно в 100 раз меньше материала по сравнению с кремниевыми пластинами. И пока что меньше всего представлены многопереходные солнечные элементы из так называемых тандемных, или многопереходных ячеек (multijunction cells). Доли рынка фотоэлектрических панелей различных технологий:
Кремниевые кристаллические фотомодули.КПД ячеек кремниевых модулей на сегодня порядка 15 – 20% (поликристаллы - монокристаллы). Этот показатель в целом скоро может быть увеличен на несколько процентов. Например, компания SunTech Power, один из крупнейших мировых производителей модулей из кристаллического кремния, заявила о своем намерении в течении ближайшей пары лет выпустить на рынок фотомодули с КПД 22%. Существующие же лабораторные образцы монокристаллических ячеек показывают производительность 25%, поликристаллических – 20,5%. Теоретический максимальный КПД у кремниевых однопереходных (p-n) элементов – 33,7%. Пока он не достигнут, и основная задача производителей, кроме увеличения эффективности ячеек – усовершенствование технологии производства, удешевление фотомодулей. Отдельно позиционируются фотомодули компании Sanyo, произведенные по технологии HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) с использованием нескольких слоев кремния, аналогично тандемным многослойным ячейкам. КПД таких элементов из монокристаллического C-Si и нескольких слоев нано кристаллического nc-Si - 23%. Это самый высокий на сегодня показатель КПД ячеек серийных кристаллических модулей, своего рода нано солнечные батареи.
Тонкопленочные солнечные баutem.org.ua Виды и типы солнечных батарейВсе существующие на сегодняшний день виды солнечных батарей можно условно подразделить на следующие классы:
Помимо этого, классификация солнечных батарей выделяет 3 основных типа: ФЭП – фотоэлектрические преобразователи, ГЕЭС – гелиоэлектростанции и СК — солнечные коллекторы.  Фотоэлектрический преобразователь в лаборатории 1. Фотоэлектрический преобразователь представляет собой полупроводниковое устройство по преобразованию солнечной энергии непосредственно в электричество. Несколько соединенных между собой преобразователей образуют солнечную батарею. Принцип работы ФЭП основан на фотовольтаическом эффекте, т.е. возникновении электрического тока при воздействии солнечного излучения на неоднородную полупроводниковую структуру. Неоднородность структуры достигается несколькими путями:
Также возможны комбинации перечисленных выше способов, что позволяет добиться большей эффективности преобразователя, которая зависит от электрофизических характеристик полупроводниковой структуры и оптических свойств преобразователя. Важным фактором, определяющим оптические свойства, является фотопроводимость, которая обуславливается явлением внутреннего фотоэффекта, возникающего при облучении полупроводника солнечным светом. Руководствуясь этими физическими свойствами на заводах изготавливают солнечные батареи, которые используются во многих отраслях промышленности.  Гелиоэлектростанция Gemosolar 2. Гелиоэлектростанция – это солнечная установка, которая использует концентрированную солнечную энергию для приведения в действие различных машин: паровых, газотурбинных, термоэлектрических и др. Практическое применение гелиоэлектростанций достаточно разнообразно: выработка электроэнергии, отопление, опреснение морской воды. Процесс концентрации солнечной энергии осуществляется в специальных концентраторах, в которых используется принцип обычной линзы. В промышленности вместо линз используют вогнутое зеркало, т.к. линзы достаточно тяжелы и имеют высокую стоимость. Такие зеркала являются основным элементом гелиоконцентратора, который собирает параллельные солнечные лучи. Как только в фокусе зеркала размещается труба с водой, она начинает нагреваться. Зеркало выполняют либо из обычного стекла, либо из полированного алюминия. Применение зеркал, по сравнению с линзами, световодами и подобными устройствами, является наиболее эффективным, поскольку позволяет получить наиболее высокий уровень мощности солнечного излучения. Наиболее эффективно применение гелиоэлектростанций в тропических широтах. Средняя полоса также позволяет применять этот принцип преобразования энергии.  Солнечные коллекторы автосалона Гема Моторс 3. Солнечный коллектор представляет собой низкотемпературную нагревательную установку, которая используется для автономного горячего водоснабжения как жилых, так и производственных помещений.Солнечный коллектор – наиболее используемый тип преобразователей солнечной энергии. Они выполняют широкий спектр работ по преобразованию энергии. При помощи солнечных коллекторов добывают из колодцев воду, подогревают пищу, высушивают фрукты и овощи, замораживают продукты и т.п. Главное преимущество солнечного коллектора – высокое значение КПД. Мощность коллектора определяется его полезной площадью. Солнечные коллекторы могут нагреть воду до температуры 100-200 градусов (в зависимости от вида солнечных батарей). Все солнечные коллекторы можно разделить на 3 вида – плоские, вакуумные и коллекторы-концентраторы:
Дополнительно все солнечные батареи классифицируются по организации атомов кремния в кристалле солнечного элемента: монокристаллические, поликристаллические и аморфные.
О структуре солнечной батареи в готовом исполнении вы сможете прочесть в другой статье. Последние разработки швейцарских ученых позволили получить новый дизайн тонкопленочных солнечных элементов, которому дали название «швейцарский сыр». Разработчики придумали 3D-форму, при которой поглощающий слой сохраняется толстым, но расстояние между электродами при этом достигается минимальное. В разработке применялась технология плазменно-химического осаждения, которая обычно используется для производства ЖК-экранов. Дополнительно были внедрены подложки из массива наностолбиков оксида цинка. Полученная форма позволяет копировать форму поликристаллов. batsol.ru Солнечные батареи: устройство, виды и эффективностьСравнительно недавно появилась новая отрасль энергетики – гелиоэнергетика, занимающаяся преобразованием солнечного света в электрическую или тепловую энергию. Содержание статьи О солнечной энергииСолнечные батареи, или солнечные панели превращают световую энергию солнца в электрическую. Используются они обычно в составе солнечных или ветросолнечных систем. В настоящее время есть два способа вырабатывать электроэнергию из солнечных лучей. Первый заключается в получении электрической энергии с помощью фотоэлементов. При втором способе нагревается теплоноситель в трубах гелиоэлектростанций. Из солнечного излучения также можно добывать тепло, используя солнечные вакуумные панели. Энергия, добытая этими способами, будет в 5-10 раз дешевле, чем при использовании традиционных источников, а вот цена самих преобразователей пока высока. Правильный выбор гелиосистем для каждого конкретного случая, позволит наиболее эффективно использовать энергию Солнца. Виды солнечных батарей для выработки электроэнергииНа данный момент существуют кремниевые и пленочные солнечные батареи. Кремниевые по способу производства делятся также на два подвида: монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические получают распилом целой пластины кремния на элементы толщиной 300 мкм. Для получения поликристаллических пластин используется медленно охлаждаемый расплавленный кремний. Первая технология дороже, но КПД готового изделия выше – 20 % против 18 %. Менее дорогими являются пленочные солнечные батареи. Изготавливаются они на основе различных соединений кадмия – материала не самого безопасного по своему токсическому воздействию на живые организмы. КПД таких пластин всего 10 %, но и стоимость значительно ниже, чем у кремниевых. Самым дешевым в производстве является еще один вид пленочных солнечных батарей – полимерные панели, которые изготавливают на основе соединений меди, их КПД, к сожалению, не превышает 5-6 %. Эффективность солнечных батарейКоличество электроэнергии, которую может выработать солнечная батарея, зависит от площади её поверхности. Важным условием является то, под каким углом солнечные лучи попадают на поверхность устройства. Этот угол должен приближаться к значению в 90 градусов. Для отслеживания положения Солнца существуют механические устройства. Они обеспечивают коррекцию направления батарей в дневное время в зависимости от положения солнца над горизонтом. Выбор оборудования и места размещения панелейТакже производительность выработки электроэнергии прямо пропорциональна интенсивности падающего солнечного света, которая зависит от географического расположения местности. Например, зимой за месяц 1 кв. м Земли получает от Солнца 20 кВт энергии. Летом же количество энергии достигает 140 Квт/месяц. Ежедневные наблюдения за этим параметром светила ведут метеорологи, а среднестатистические годовые показатели для каждой местности можно найти в специальных таблицах метеорологических наблюдений. Солнечные панели имеют КПД от 5 % до 20 %, поэтому с 1 квадратного метра их поверхности можно получать 100-150 Вт/час. Напряжение, непосредственно получаемое от солнечной батареи, чаще всего не превышает 12 Вольт. Использовать ток с такими параметрами в быту не представляется возможным, поэтому в состав солнечной электростанции должны входить и другие элементы: выпрямитель, инвертор, аккумуляторные батареи (электроэнергию надо сохранять для использования в ночное время). Из всего вышесказанного видно, что выбор гелиоэлектростанции – процесс непростой. Без профессионалов здесь не обойтись, но и обращаться к ним без овладения общими представлениями о предмете тоже не стоит. Устройства для отопления и нагрева водыДля использования солнечной энергии в целях горячего водоснабжения и отопления разработаны два вида устройств: вакуумные солнечные коллекторы и плоские гелиопреобразователи. Вакуумные солнечные коллекторыВакуумные солнечные коллекторы имеют сложное устройство и работают по принципу термоса. Внутри одной прозрачной трубки находится другая, покрытая поглощающим свет материалом, между ними – вакуум, для снижения потерь тепла. В полости внутренней трубки находится специальное вещество – адсорбер, который нагревается от солнечных лучей. Адсорбер отдает тепло трубкам (чаще всего медным), в которых циркулирует теплоноситель. Нагретая вода поступает в систему горячего водоснабжения. В системах отопления, чтобы не допустить её размораживания, необходимо применять специальную незамерзающую жидкость. Вакуумные солнечные коллекторы сохраняют работоспособность при температуре воздуха минус 37 градусов Цельсия и при пасмурной погоде, так как используют и рассеянное излучение Солнца. Плоские солнечные коллекторыУстройство плоских солнечных коллекторов другое. Они состоят из корпуса, дно которого покрыто теплоизолирующим материалом. Всю внутреннюю поверхность корпуса занимает теплопоглощающая панель, в её углублениях проходят трубки с теплоносителем. Будучи нагретым, он используется в системе отопления. Поверхность короба покрыта защитным стеклом или поликарбонатом. Это предохраняет устройство от воздействия внешних неблагоприятных условий. Сфера применения солнечных панелейСолнечные батареи стали применятся относительно недавно в основном для обеспечения электроэнергией домов, коттеджей, дач, построек расположенных далеко от линий электропередач instroymatrem.ru Cолнечные батареи - советы по выбору, характеристики Солнечные батареи можно купить для электроснабжения частного дома, дачи или другого помещения. Сложность их выбора состоит в необходимости создания сбалансированной системы из разных элементов. К ним относятся: фотопанели и аккумулятор, инвертор и контроллер. Оглавление:
Как устроена и работает солнечная батареяСолнечная батарея представляет собой независимый источник электроэнергии. Устройство состоит из ряда полупроводников, которые преобразовывают солнечное излучение в ток. Размер поглощающих панелей варьируется от пары миллиметров до нескольких метров.
Батарея состоит из двух слоев с разной проводимостью. Солнечная энергия выбивает электроны из катода и они попадают в пустоши анода. Получается их круговорот. Исторически первым фотоэлементом был селен. Но его производительность была низкой. В 1954 представители телекоммуникационной компании США предложили заменить его кремнием. И уже через 4 года был запущен спутник на фотоэлементе из него. Эффективность монокристаллического материала составляет 17 %, а поликристаллического – 15 %. Со времен производства первых солнечных батарей их стоимость существенно упала. Для продолжительности срока службы, устройства элементы шунтуются диодами. Что уменьшает итоговое сопротивление цепи. Обычно их размещают на каждой четверти длины батареи. Такая конструкция особенно важна, когда часть панелей находится в тени. Диоды не позволяют превращаться им в потребителей тока. Накапливаемое электричество сохраняется в аккумуляторе. Напряжение которого меньше, чем поступающий потенциал. Процесс заряда и его скорость проверяется специальным контроллером. Эффективными считаются свинцовые и гелевые устройства для накопления энергии. Срок их эксплуатации составляет 10 - 15 лет. Избыточный ток поглощает резистор. Для преобразования постоянного напряжения в переменное используют инверторы. Производительность солнечной батареи зависит от угла ее наклона и стороны света, в которую она направлена. Так, максимальный результат будет от такого размещения устройства:
Преимущества и эффективность автономных устройствПокупают солнечные батареи для дачи, частного дома, отелей в курортных городах. Пользователи отмечают ряд их конкурентных преимуществ:
Недостатки солнечных батарей для домаИспользование солнечных батарей сопровождается рядом недостатков:
Когда солнечные батареи целесообразныСтоимость автономного энергоснабжения зависит от ее мощности и производительности. И чем она больше, тем меньше цена единиц ее составляющих. Мощные солнечные батареи можно купить от 330 до 530 у.е. Для того, чтобы обеспечить электроэнергией дом на 4 человека потребуется вложиться на 15 – 25 тыс. у.е. В Западной Европе спрос на альтернативные источники питания выше, поскольку там достаток людей выше. К тому же, есть возможность передачи накопленной энергии в общую сеть. При этом закупочная цена со стороны государства выше, чем тарифы при потреблении. Целесообразно использовать мощность солнечных батарей при недостатке электроэнергии в регионе. Например, в курортном городе, где в «сезон» вводятся ограничения потребления. Или же дом находится вдали от источника питания. И прокладка сети проводов дороже, чем стоимость батарей. Лучше использовать энергию солнца, когда ее поступление не закрывают туманы и плохая погода. Например, на юге страны на возвышенности. Для большей эффективности солнечной батареи следуйте инструкции установки, которая идет от производителя. Режимы автономного электроснабженияПри выборе системы солнечного источника питания, необходимо учитывать максимальную силу, требуемую от нее. Она вычисляется суммированием мощностей всех бытовых инструментов и других электропотребителей. Также надо определить среднесуточную норму. Она зависит от режима автономности от общей сети. Полная замена привычного источника питания, сопровождается отключением от городского электроснабжения. Требуемое количество мощности определяется по показателям счетчика за предыдущие периоды. При этом целесообразно учитывать возможных будущих электрических потребителей, задел на которые лучше сделать заранее. Обычно необходимо не менее 600 кВт в месяц для обеспечения дома на 3 – 4 человека.
При частичном электроснабжении, основная мощность идет от сети, остальная – от солнечных батарей. Приборы, устройства и системы, требующие больше 2 кВт/ч или 5 кВт/сутки остаются на традиционном источнике питания. Например, пол с подогревом, электрический бойлер, стиральная машина, обогреватель, утюг. Для такого режима потребуется 2 – 2,5 кВт/ч. Умеренное электроснабжение меняет привычный стиль жизни. Емкие работы, как большая стирка, выполняются периодически 1 – 2 раза в месяц. В период высокой активности солнца. Нагрев воды также ограничивается до почасовой подачи. Для системы необходимо 150 кВт в месяц при возможном среднем потреблении энергии в 4 – 6 кВт/ч. Пиковая мощность может достигать 10 кВт/ч. При базовом режиме используется 100 кВт в месяц. Хозяева находятся в состоянии экономии энергии, постоянно контролируют включение света и других потребителей тока. Работы, требующие большой мощности, проводятся до обеда. Чтобы до вечера аккумулятор накопил достаточное количество заряда. Аварийный режим используется в экстренных ситуациях и в течение нескольких дней. После, предполагается восстановление привычного уровня электроснабжения от сети. Используется для обеспечения основных надобностей жителей дома. Среднее потребление энергии в сутки не превышает 2 кВт при пиковом значении в 6 кВт/ч. После определения уровня требуемой энергии можно приступать к выбору конкретной системы солнечных батарей. Выбор панелей солнечных батарейСолнечные батареи имеют такие характеристики:
При выборе фотоэлементов необходимо учитывать все вышеперечисленные показатели. Для достижения необходимого уровня напряжения, панели параллельно соединяются в блоки. Важно понимать, что для объединения используются однотипные элементы. Но, если выбор между большой батареей или парой маленьких, то лучше отдать предпочтение первому варианту. Поскольку в нем отсутствуют дополнительные соединения, что увеличивает надежность конструкции. Обычно размеры панелей составляют 1 – 2 м² при мощности в 220 – 250 Вт. Современные батареи изготавливают из кремния. Сколько стоит солнечная батарея зависит от ее типа. Фотопанели бывают моно- и поликристаллические. Первые, отличаются большей эффективностью на уровне 17,5% при сравнительном показателе в 15% аналога. Но их стоимость выше. Но в готовой конструкции при пересчете получаемой энергии на затраты, стоимость 1 Ватт приблизительно равна. Срок эксплуатации панелей одинаковый. А вот активность солнца отличается не постоянством в разные периоды года. Поэтому предпочтительней приобретение монокристаллических фотоэлементов. Номинальное напряжение является показателем, на который рассчитано устройство в условиях нормальной работы. При этом максимальное - выше на 5 – 10 %. В случае с солнечными батареями отдайте предпочтение 24-х вольтовым панелям. Больший показатель встречается редко. А устройства на 12 В предназначены для малых систем. Их обычно используют по архитекторским соображениям, когда ограничено пространство под батарею. Установка способна работать при определенной температуре. Оптимальным решением является диапазон от -40°С до +90°С. По отзывам потребителей, солнечные батареи исправно функционируют в течение 20 – 25 лет. При этом их эффективность снижается на 7 – 8 % каждые 10 лет.
Выбор контроллера и инвертораКонтроллер монтируется между солнечной батареей и аккумулятором. Он управляет уровнем напряжения, идущего от фотопанелей, в зависимости от уровня заряда накопителя энергии. Так при 100% накопления, предупреждается перезаряд отключением подачи напряжения в аккумулятор. Дорогостоящие технологии отслеживают изменение входящих потоков и балансируют их. Так достигается максимально возможная продуктивность батарей в любой период суток и времени года. Контроллеры Maximum Power Point Tracking целесообразно использовать в больших системах. А при обеспечении энергией частного дома достаточно упрощенной модели. Например, типа PWM. Такие устройства при уровне заряда аккумулятора от 80% уменьшают напряжение солнечной батареи и поддерживают его. Для сравнения контроллеры ON/OFF, которые являются самым дешевым аналогом, просто отключают систему. Также важно, чтобы контролирующий блок мог компенсировать температуру и предполагал выбор типа аккумуляторной батареи. Производители солнечных батарей при отказе от контроллера рекомендуют постоянно измерять вольтметром заряд аккумулятора. И при необходимости вручную отключать систему. Поскольку при перезаряде уменьшается срок службы накопителя. Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное. Показатель входного напряжения должен соотноситься с мощностью устройства. Так при его силе в 600 Вт достаточно U = 24 В, и соответственно 48 В при большей мощности. Если говорить о видах инвертора, то меньше всего хлопот доставит синусоидальное устройство. Косвенным показателем является вес оборудования. Поскольку трансформатор отличается значительной массой, то условно на 100 Вт идет 1 кг инвертора. И поэтому качественный преобразователь в 1000 Вт весит 8 – 10 кг. Номинальная выходящая мощность должна равняться силе всех электрических потребителей.
Выбор аккумуляторовАккумулятор стоит выбирать, исходя из количества энергии, которое он будет накапливать. Для этого определяется суточная потребность в энергии на разные потребители. При этом делается корректировка в дополнительные 10% на потери преобразования в инверторе. Если солнечные батареи будут автономным источником питания, то важно максимальное возможное количество заряда аккумулятора. А при резервном или аварийном режиме системы необходимо отдавать предпочтение аккумуляторам с большим сроком службы. Стартейные батареи нуждаются в постоянном обслуживании и используются при малой силе системы. Гелевые аналоги не так требовательны в уходе и способны накапливать больше энергии. Герметичные и заливные аккумуляторы обеспечивают длительное время работы при высоких мощностях. AGM используются преимущественно для резервного режима энергосбережения. При одинаковых характеристиках, лучшими реальными показателями будет обладать более тяжелый аналог.
Обслуживание солнечной батареиСолнечные батареи требуют большего ухода, чем стационарная сеть. Их поверхность надо систематически очищать от загрязнений. Таких как, птичий помет, пыль, следы от осадков. Так как загрязненные панели поглощают меньше солнечной энергии. Для чистки достаточно помыть их потоком воды из шланга. А для снятия снега использовать палку по типу старой швабры с резиновой прослойкой.
Также необходимо обрезать ветки деревьев, которые кидают тень на поверхность батарей. В идеале лучше, чтобы в прилежащей территории дома высоких насаждений не было вовсе. Два раза в год проверяйте состояние креплений системы. При необходимости смените их. strport.ru Виды и особенности солнечных батарей для домаТакие источники электрического тока, как солнечные панели, позволяют избавиться от зависимости от общих электрических сетей и пользоваться бесплатной электрической энергией со стабильным напряжением в 220 вольт. Многие решают установить солнечные батареи. Виды
Каждый из них имеет несколько разновидностей. Кремниевые солнечные панели для дома могут быть:
Пленочные панели для дома бывают:
Все эти виды различаются материалом, который используют для изготовления светочувствительных пластин. Каждый из них рассчитан для использования в бытовой сфере. Они могут вырабатывать ток с напряжением 12, 24 и 48 Вольт. Мощность бывает разной и зависит от размеров батареи. Малые панели имеют мощность, равную 10 ватт, более крупные, предназначенные для монтажа на крышу дома, обладают мощностью, равной 100, 150, 200, 220, 300 и более ватт.
Чтобы выбрать панель, нужно определить, какие устройства она должна питать и сколько кВт она должна создавать. Монокристаллические батареи
Они представляют собой самые эффективные солнечные батареи. Так как на планете есть очень большие запасы кремния, цена его не очень большая. Цену на монокристаллические панели, которые способны создавать ток с напряжением 12 вольт и имеют мощность в 200 или 220 Вт, большая. Причина этого – сложная производственная технология. Монокристаллическая солнечная батарея с мощностью 10, 100, 150 или 200 ватт представляет собой набор ячеек, которые соединены между собой. Каждая ячейка состоит из очень чистого кремния. Для получения такого материала производители используют метод Чохральского. Особенностью этого кремния является то, что все зерна его кристаллов параллельны, а кристаллы направлены в одну сторону. Благодаря этому вырезанные из кремния пластины способны продемонстрировать КПД, равный 17-22%. С такой эффективностью не работает ни одна солнечная панель. Каждая пластина на батарее мощностью 10, 150, 200 или 100 ватт является очень тонкой. Толщина достигает 250-300 мкм. Цвет пластин из чистого кремния является черным. Производство таких фоточувствительных элементов включает этапы:
Поликристаллические батареи
Светочувствительные пластины этих панелей состоят из того же кремния. Однако его структуру образуют поликристаллы, которые направлены в разные стороны. В середине каждого кристалла зерна расположены не параллельно. В некоторых местах формируются области, которые имеют зернистые границы. Это приводит к тому, что производительность панели, которая выдает 150 Вт или 0,15 квт, падает. КПД панели составляет 12-18%. Разная направленность поликристаллов дает возможность улавливать свет с разных направлений, включая и тот, который отражается от различных поверхностей. Поэтому в пасмурную погоду такие панели не сильно теряют КПД. Для сравнения, под спрятанным в тучах небом производительность монокристаллических панелей, генерирующих ток с напряжением 12 вольт, существенно падает. Неоднородная структура кремния, применяемого в поликристаллических батареях мощностью 100, 200 ватт или 0,25 квт, обусловлена более простым методом производства. Его особенностями являются:
Благодаря таким нюансам энергозатраты на производство уменьшаются, и поликристаллические пластины становятся дешевле. В итоге батареи с мощностью 150, 200 Вт стоят меньше. Поликристаллические панели, которые могут генерировать ток напряжением в 12 или 24 вольт, всегда имеют темно-синий цвет. Батареи на основе аморфного кремнияПроизводители изготавливают их не из самого кристаллического кремния, а из кремневодорода или силана. Этот материал не имеет такой производительности, как пластины вышеназванных видов. Его КПД не больше 5-6%.
Процесс изготовления предусматривает нанесение тонкого слоя материала на гибкую подложку. Благодаря этому он получает такие преимущества, как:
Эти три вида являются основными представителями кремниевых солнечных панелей. Кроме них компании научились создавать гибридные солнечные батареи. Они также могут генерировать ток напряжением 12 или 24 вольт. Один из таких вариантов изготавливают из двухфазного материала, состав которого представлен аморфным кремнием и микро- или нанокристаллами. Доля последних является очень малой. Этого достаточно, чтобы получить такой же КПД, который имеют поликристаллические солнечные батареи мощностью 150 Вт или 0,15 квт. Пленочные батареи на основе телурия кадмия
Теллур кадмий в качестве основного материала для светочувствительных пластин начали рассматривать еще в 70-х годах. Ученые относили его к числу лучших вариантов для создания панелей, предназначенных для питания космических аппаратов. Сегодня не все хотят покупать солнечные батареи из этого материала, ведь кадмий – это кумулятивный яд, и поэтому есть мнение, что он может быть опасным. Согласно проведенным исследованиям доля попадающего в атмосферу кадмия очень малая. По этой причине он не способен нанести вред. Особенности такой панели, которая может иметь мощность в 150 ватт или 0,15 квт:
Панель из селенида меди-индияПроизводители для создания фоточувствительной пластины используют:
Некоторые из компаний заменяют небольшое количество элементов индия галлием. Причиной такого подхода является частая применяемость его в производстве плоских мониторов. Галлий имеет похожие свойства. Однако КПД панели с таким элементом становится меньше. Солнечная батарея на основе селенида меди-индия способна превратить 15-20% падающего на нее солнечного излучения в электрическую энергию. По КПД этот вид мало чем отстает от монокристаллической кремниевой батареи с мощностью 100, 150 или 200 Вт. Полимерные солнечные панелиПри создании таких панелей используют возможности органических полупроводников. Солнечная батарея на 50 Вт и большей мощностью (например, 0,1 квт) способна показать КПД, равный 5-6%. Для производства этих источников тока используют различные органические полупроводники:
Благодаря этим материалам солнечная пленка имеет толщину, равную 100 нм. Главные преимущества такой панели:
poluchi-teplo.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
