Дивлячись на потік сонячної енергії, що несеться на нас небес, ми залишаємося залежними від електромережі. У містах постачання електричної енергії переважно стабільне, але поза їх межами мешканці часто опиняються в ситуації “кінця світу”.
Як можна забезпечити свій дім надійним джерелом електроенергії, не втрачаючи комфорту? Відповідь, теоретично, проста, але на практиці, для багатьох, є майже невідомою.
Сонячні батареї для приватних будинків є основною умовою для автономного електроживлення. У цій статті ми розглянемо, що таке ці пристрої, їх різновиди, характеристики та ефективність в застосуванні.
Види сонячних батарей
Зі шкільного курсу фізики нам знакомий фотоелектричний ефект. Він виникає в напівпровідниках під дією світла. На цьому принципі працюють всі сонячні батареї.
- Існує три види сонячних батарей: монокристалічні і полікристалічні і панелі з аморфного кремнію (гнучкі).
- Всі вони виробляють постійний струм (напругою 12 або 24 В).
- Термін служби даних пристроїв перевищує 20 років.
- Потужна батарея не може ефективно працювати без додаткового обладнання (контролера, акумулятора, інвертора).
Тепер пройдемо детально по кожному пункту. Монокристалічна панель в порівнянні з полікристалічною видає більш високу потужність з одиниці поверхні. При цьому ціна у неї істотно вище.
Сонячна батарея з аморфного кремнію дешевша полікристалічної, але термін її служби в 2-3 рази менше. Виходячи з перерахованих фактів, вигідніше купувати полікристалічні панелі.
Набір обладнання для сонячної станції
Потужна сонячна батарея для дачі – пристрій не є самодостатнім. Отриману енергію треба десь запасти, щоб ввечері і в похмуру погоду повноцінно користуватися побутовими електроприладами.
Тому ємний і живучий акумулятор нам в будь-якому випадку буде потрібен. У його виборі є один важливий нюанс: не намагайтеся заощадити, купуючи стартовий автомобільний акумулятор. Він погано підходить для циклічного запасання енергії і не переносить глибокого розряду. Його головне призначення – надати потужний, але короткочасний струм для пуску двигуна.
Для запасання і повільного витрачання енергії потрібні акумулятори іншого типу: AGM або гелі. Перші дешевше, але мають невеликий термін служби (до 5 років). Гелеві акумулятори дорожчі, але зате працюють значно довше (8-10 років).
Контролер – ще один важливий елемент автономної геліостанції.
- Відключає батарею від акумулятора в момент повного заряду і включає її для нового закачування електрики.
- Вибирає оптимальний режим зарядки, підвищуючи кількість енергії, що запасається.
- Забезпечує максимальний термін служби акумулятора.
- ON / OFF «включив-вимкнув»;
- PWM;
- MPPT.
Найдешевший прилад просто відключає сонячну панель від акумулятора при зростанні напруги на його клемах до максимального рівня. Це не кращий варіант, оскільки в цей момент акумулятор ще не повністю заряджений.
Дорожчий PWM-контроллер діє «розумніше». Після набору максимальної напруги, він знижує його до заданого рівня і тримає ще пару годин. Так досягається більш повний рівень накопичення енергії.
І нарешті, самий інтелектуальний контролер MPPT- типу максимально ефективно використовує потужність сонячної панелі на всіх режимах її роботи. Це дозволяє запасти в акумуляторі додатково від 10 до 30% електрики.
Незалежно від виду використовуваних напівпровідникових матеріалів (полікристалів, монокристал, аморфний кремній) пристрій сонячної батареї є ланцюжком послідовно з’єднаних осередків-модулів. Кожен з них генерує невелику напругу (в межах 0,5 вольт) і слабкий струм (десяті частки ампера). Працюючи разом, вони «зливають» накопичену енергію в загальний канал і на виході з батареї ми отримуємо струм великої сили і постійної напруги (12 або 24 Вольт).
Структурна схема обладнання сонячної станції
Стандартні побутові електроприлади розраховані на 220 Вольт, тому працювати від «постоянки» не будуть. Перетворення постійного струму в змінний виконує окремий пристрій-інвертор. Ним завершується ланцюжок обладнання, необхідного для сонячної батареї.
Незважаючи на відносно високу стартову вартість компонентів сонячної станції, її експлуатація виходить вигідною завдяки великому ресурсу «життя» головних елементів: фотокристалічної панелі і акумулятора.
Скільки потрібно сонячних батарей для дому та дачі?
Тут все просто. Покупцеві не потрібно займатися складним розрахунком потужності сонячної станції і підбирати для неї батареї. Цю роботу вже виконали фахівці компаній, що випускають і продають дане обладнання.
Споживачеві залишається лише вибрати із запропонованого ряду готовий комплект, виходячи зі своїх потреб. Як приклад розглянемо кілька стандартних варіантів, які представлені на сайтах продавців (актуально на 2016 рік).
Вони купують для свого будинку побутові прилади, що працюють від постійного струму напругою 12 Вольт. Крім високої ціни інвертор при роботі споживає близько 10% енергії, що отримується від сонячної батареї. Тому його виключення з ланцюжка устаткування дає непогану економію.
Особливості монтажу
Установка сонячних батарей – процес технічно нескладний, але дуже відповідальний. Площа і вага потужних панелей досить великі, тому їм потрібне надійне кріплення за допомогою напрямних і спеціальних кріпильних елементів. Крім цього на даху необхідно передбачити можливість легкого доступу до батарей для очищення від пилу і снігу.
Від величини кута, під яким сонячні промені падають на фотоелементи, безпосередньо залежить вироблення енергії. Тому сонячні батареї не фіксують в одному положенні, а монтують на поворотних пристроях.
Існує дві основних позиції геліопанелей: літня і зимова. Змінюючи кут нахилу, від сонячної станції отримують максимальний ККД.
Характерні відгуки
Їх можна розділити на дві групи: відгуки тих, хто вже користується цими пристроями і думки всіх, хто тільки вивчає питання автономного енергопостачання.
Більшість власників сонячних станцій задоволені своїм вибором. Оснастивши ними свій заміський будинок, вони відзначають надійність, всесезонність і ефективність геліопанелей. Мудруючі про покупку, висловлюють сумніви в економічній доцільності, побоюючись довгого терміну окупності обладнання.
Ми висловимо свої міркування по даній темі. Беручи до уваги стабільне зростання вартості електроенергії, одержуваної з зовнішніх мереж, використання геліостанції не можна назвати збитковим. Якщо ж мова йде про райони, де енергопостачання повністю відсутнє або характеризується частими відключеннями, то геліостанція – безальтернативний варіант.
Збирання сонячних батарей
Зацікавленість у власноручній збірці сонячних панелей у домашніх умільців визначається двома основними факторами: бажанням зменшити витрати на придбання геліопанелей та новизною цього підходу.
Економічна вигода від самостійної збірки сонячних панелей вражає: комплект “зроби сам” коштує приблизно на 50% дешевше, ніж готова батарея, виготовлена на заводі. Його можна придбати на онлайн-майданчиках або замовити пряму доставку із країни-виробника.
В інтернеті можна знайти безліч відповідей на питання “як зробити сонячну батарею для будинку своїми руками”. Крім письмових пояснень процесу, тут є розумні відеоролики, що наочно демонструють основні етапи роботи.
Практичні поради, що містяться в подібних посібниках, базуються на цінному досвіді випробувань і помилок. Вони допомагають початківцям успішно виконати роботу без значних фінансових втрат.
- Послідовне з’єднання ланок в одну енергострічку за допомогою струмопровідної стрічки.
- Виготовлення рамки корпусу із скла.
Найбільш відповідальний момент – заливка ланок прозорим герметиком та їх вбудовання в скляну рамку. Існує вже відкрита технологія, яка використовує товстий лист поролону для захисту вразливих фотоелементів від пошкоджень.
Експерти в ручній збірці рекомендують не заощаджувати на герметику. Якщо його шар буде занадто тонким, це може призвести до проникнення вологи у батарею, що спричинить пошкодження геліопанелей та струмопровідних шляхів.
