Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Альтернативная энергетика становится все доступнее. Эта обойтисья даст вам полное понятие о солнечной энергетике локальных масштабов, видах фотоэлементов и панелей, принципах построения солнечных ферм и экономической обоснованности.

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Особенности солнечной энергетики в средних широтах

Для жителей средних широт альтернативная энергетика весьма привлекательна. Даже в северных широтах среднегодовая суточная доза излучения составляет 2,3–2,6 кВт·ч/м2. Чем ближе к югу — тем выше этот показатель. В Якутске, так, интенсивность солнечного излучения составляет 2,96, а в Хабаровске — 3,69 кВт·ч/м2. Показатели в декабре составляют от 7% до 20% от среднегодового значения, а в июне и июле возрастают вдвое.

Вот образец расчета эффективности солнечных панелей для Архангельска — региона с одним из самых низких показателей интенсивности солнечного излучения:

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Где:

  • Q — среднегодовое число солнечной радиации в регионе (2,29 кВт·ч/м2);
  • Коткл — коэффициент отклонения поверхности коллектора от южного направления (среднее смысл: 1,05);
  • Pном — номинальная мощность солнечной панели;
  • Киспарина — коэффициент потерь в электроустановках (0,85–0,98);
  • Qисп — интенсивность излучения, при которой панель испытывалась (обыкновенно 1000 кВт·ч/м2).

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Последние три параметра указываются в паспорте панелей. Таким образом, если в условиях Архангельска работают панели KVAZAR с номинальной мощностью 0,245 кВт, а потери в электроустановке не превышают 7%, то один блок фотоэлементов обеспечит генерацию в размере возле 550 Вт·ч. Соответственно, для объекта с номинальным потреблением 10 кВт·ч понадобится возле 20 панелей.

Экономическая обоснованность

Сроки окупаемости солнечных панелей посчитать несложно. Умножьте суточное число производимой энергии в сутки на число суток в году и на срок эксплуатации панелей без снижения мощности — 30 лет. Рассмотренная выше электроустановка способна генерировать в среднем от 52 до 100 кВт·ч в сутки в зависимости от продолжительности светового дня. Среднее смысл составляет возле 64 кВт·ч. Таким образом, за 30 лет электростанция в теории должна выковать 700 тыс. кВт·ч. При одноставочном тарифе в 3,87 руб. и стоимости одной панели возле 15 000 руб, затраты окупятся за 4–5 лет. Однако реальность более прозаична.

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Дело в том, что декабрьские значения солнечной радиации меньше среднегодовых примерно на распорядок. Потому для целиком автономной работы электростанции зимой требуется в 7–8 раз больше панелей, чем летом. Это существенно увеличивает вложения, но уменьшает срок окупаемости. Перспектива введения «зеленого тарифа» выглядит вполне ободряюще, но даже на сегодняшний день можно заключить соглашение на поставку электроэнергии в сеть по оптовой цене, которая втрое ниже розничного тарифа. И даже этого довольно, чтобы выгодно торговать 7–8 кратный излишек выработанной электроэнергии в летний этап.

Основные типы солнечных панелей

Существует два основных типа солнечных панелей.

Твердые кремниевые фотоэлементы считаются элементами первого поколения и наиболее распространены: возле 3/4 рынка. Их существует две разновидности:

  • монокристаллические (черного цвета) имеют рослый КПД (0,2–0,24) и малую цену;
  • поликристаллические (темно-синего цвета) дешевле в производстве, но менее эффективны (0,12–0,18), хотя при рассеянном свете их КПД снижается меньше.

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Мягкие фотоэлементы называют пленочными и изготавливают либо из кремниевого напыления, либо путем многослойной композиции. Кремниевые элементы дешевле в производстве, но их КПД в 2–3 раза ниже кристаллических. Однако при рассеянном свете (сумерки, пасмурность) они эффективнее кристаллических.

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения

Отдельный виды композитных пленок имеют КПД возле0,2 и стоят гораздо больше твердых элементов. Их применение в солнечных электростанциях весьма сомнительно: пленочные панели в большей степени подвержены деградации со временем. Основная район их применения — мобильные энергоустановки с низким потреблением энергии.

Гибридные панели включают помимо блока фотоэлементов также коллектор — систему капиллярных трубок для нагрева воды. Преимущество их не лишь в экономии площади и возможности горячего водоснабжения. За счет водяного охлаждения фотоэлементы меньше теряют в производительности при нагреве.

Таблица. Обозрение производителей

Модель SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P
Край Швейцария Россия Канада Китай
Образ Поликристалл Монокристалл Монокристалл Поликристалл
Мощность при 1000 кВт·ч/м2, Вт 235 150 210 300
Число элементов 60 72 72 72
Усилие: холостого хода/при нагрузке, В 36,9/29,8 18/12 45,5/37,9 36,7/43,6
Ток: при нагрузке/короткого замыкания, А 7,88/8,4 8,33/8,58 5,54/5,92 8,17/8,71
Вес, кг 19 12 15,3 24
Размеры, мм 1650х1010х42 667х1467х38 1595х801х40 1950х990х45
Стоимость, руб. 13 900 10 000 14 500 18 150

Оборудование гелиоэнергетического комплекса

Батареи генерируют при работе непрерывный ток величиной до 40 В. Чтоб использовать его в бытовых целях, требуется линия преобразований. За это отвечает следующее оборудование:

  1. Блок аккумуляторных батарей. Позволяет употреблять выработанной энергией ночью и в часы малой интенсивности. Используются гелиевые аккумуляторы номинальным напряжением 12, 24 или 48 В.
  2. Контроллеры заряда поддерживают оптимальный цикл работы аккумуляторов и переводят требуемую мощность на стол потребителей. Необходимое оборудование подбирается под параметры батарей и аккумуляторов.
  3. Инвертор напряжения трансформирует непрерывный ток в переменный и имеет линия дополнительных функций. Во-первых, инвертор устанавливает приоритет источника напряжения, а при недостатке мощности «подмешивает» стол из другого. Гибридные инверторы позволяют также отзывть излишек вырабатываемой энергии в городскую сеть.

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения1 — солнечные батареи 12 В; 2 — солнечные батареи 24 В; 3 — контроллер заряда; 4 — АКБ 12 В; 5 — освещение 12 В; 6 — инвертор; 7 — автоматика «умного дома»; 8 — блок АКБ 24 В; 9 — аварийный генератор; 10 — основные потребители 220 В

Применение в домашнем хозяйстве

Солнечные панели могут использоваться в абсолютно любых целях: от компенсации получаемой энергии и питания отдельных линий до полной автономизации энергосистемы, включая отопление и горячее водоснабжение. В последнем случае важную роль играет масштабное применение энергосберегающих технологий — рекуператоров и тепловых насосов.

При смешанном использовании гелиоэнергетики используют инверторы. При этом стол может направляться либо на работу отдельных линий или систем, либо частично компенсировать использование городского электричества. Классический образец эффективной энергосистемы — термический насос, питаемый небольшой солнечной электростанцией с блоком аккумуляторов.

Солнечные батареи для дома. Применение и схемы подключения1 — городская сеть 220 В; 2 — солнечные батареи 12 В; 3 — освещение 12 В; 4 — инвертор; 5 — контроллер заряда; 6 — основные потребители 220 В; 7 — АКБ

Традиционно панели устанавливают на крышах зданий, а в некоторых архитектурных решениях они целиком заменяют кровельное покрытие. При этом панели необходимо ориентировать на южную сторону таким образом, чтобы падение лучей на плоскость было перпендикулярным.

Редрик Шухарт, рмнт.ру

RMNT.RU — Статьи по строительству и ремонту

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*