СОНЯЧНІ БАТАРЕЇ
Все більше людей розуміють наскільки важливий перехід на альтернативні види енергетики, і використання екологічно безпечних природних джерел.
Широку популярність набирають технології, що працюють на енергії сонця. Це обумовлено тим що установка сонячної електростанції окупається протягом декількох років, а переваги, які дає такий тип енергії складно переоцінити.
Перша сучасна схема сонячної батареї була розроблена американськими вченими в 1954 році.
Сьогодні сонячні батареї використовуються:
- в авіації - створені літаки, що використовують тільки енергію сонця;
- в автомобілебудуванні - з кожним роком збільшується кількість електромобілів;
- в портативній електроніці - для зарядки різних побутових пристроїв і комплектуючих;
- в дорожньому будівництві - створена велодоріжка на сонячних батареях;
- для енергозабезпечення споруд - модулі є безкоштовним джерелом електроенергії;
- в медичних цілях - модель спеціальної підшкірної сонячної батареї для забезпечення роботи різних медичних імплантантів;
- як джерело електроенергії для космічних станцій- екологічно безпечний і надійний спосіб отримання електрики для роботи апаратури.
Чому варто встановлювати сонячні батареї
Встановлюючи сонячні модулі власник електростанції отримує відмінну можливість автономно забезпечувати своє житло, фактично безкоштовної електроенергією, і не залежати від державної електромережі. Особливо вигідно це в тих випадках, коли приватний будинок розташований далеко від населених пунктів і загальних магістралей.
При розумному підході до цього питання, така станція може стати додатковим джерелом доходів, якщо використовувати варіант сонячних станцій без акумуляторів з комутацією до загальної мережі. В цьому випадку, власник може продавати вироблювану енергію державі за дуже вигідним тарифом.
Висока ефективність фотоелементів і модулів дозволяє їх використовувати, як в приватних будинках, так і для роботи промислових підприємств. Саме тому, варто купити сонячні модулі для будинку або дачі. Залежно від типу модулів і матеріалу з якого вони виготовляються, панелі можуть мати різні показники ККД і, відповідно, різний рівень продуктивності.
На ефективність роботи фотоелементів може впливати часткове затемнення при похмурій погоді, або недостатньому потраплянні прямого сонячного випромінювання на площину модуля. Щоб виключити падіння напруги на виході, на фотоелементах встановлюється байпас, а самі панелі підключаються через контролер керуючий фотоелектричної системою.
Переваги сонячних батарей
Цей вид електроенергії має певні незаперечні переваги:
- Перш за все, слід відзначити автономність такої станції - тобто, виключаються небажані збої в роботі електроприладів, при раптових віялові відключення, відсутні неконтрольовані стрибки напруги, не потрібне підключення до загальної мережі електропостачання.
- Довговічність і надійність в роботі - сонячні модулі не оснащені ніякими механічними елементами і, таким чином, знос конструкцій зводиться до мінімуму. Навіть при використанні спеціальних поворотних механізмів, панелі можуть прослужити більше 30-40 років.
- Робота сонячної батареї - це практично безкоштовний джерело електроенергії - витрати потрібні лише на початку, при установці конструкцій, і в разі усунення неполадок. Надалі, така станція може навіть приносити дохід.
- Висока екологічність - це дуже важлива складова, при роботі сонячних батарей не виділяється ніяких токсичних речовин, вони не завдають шкоди навколишньому середовищу, не виробляють шуму, що дозволяє їх встановлювати в безпосередній близькості з житловими приміщеннями.
- При бажанні і достатній площі, власник має можливість нарощувати енергосистему, тим самим збільшуючи її потужність.
- Необмежений доступ до ресурсів - для безперебійної роботи джерел необхідний всього лише сонячне світло.
- На сьогодні цей вид електроенергії не вимагає ліцензування.
При всіх позитивних властивостях пристрій сонячної батареї має ряд недоліків:
- для високої продуктивності необхідні чималі площі;
- повне припинення роботи панелей у вечірній і нічний час;
- використання токсичних речовин при виготовленні фотоелементів.
Де найчастіше встановлюють сонячні батареї?
Від правильної установки фотоелементів залежить якість вироблюваної електроенергії. Як правило, в приватних будинках сонячні батареї монтуються на дах основної будівлі та прилеглих будівель.
При цьому, потрібно врахувати розташування будинку, наявність високих дерев, які можуть давати тінь, інтенсивність сонячної радіації - інсоляцію, в даній місцевості. Чим більше часу на панелі потраплятиме сонячне світло, тим більша кількість енергії буде генеруватися для споживання.
Виходячи з цих показників розраховується площа, яку займатимуть панелі і їх кількість, необхідна для повноцінного забезпечення житла електроенергією. Залежно від індивідуальних особливостей місцевості допускається кілька варіантів системи:
- повністю автономна енергосистема, яка не залежить від загальної електромережі;
- комбінація сонячних батарей і централізованого електропостачання;
- поєднання сонячної енергії з іншими джерелами.
Найбільш продуктивно панелі працюють при дотриманні кута нахилу, суворо перпендикулярного променям сонця. Тому, рекомендується використовувати спеціальні трекери, що повертають панелі по ходу сонця або кріплення з можливістю регулювання кута нахилу, що вимагають коректування кілька разів на рік.
Широко використовуються сонячні батареї в країнах з теплим кліматом, де тривалість дня і інтенсивність освітлення максимальна. Але, глобальна зміна клімату і збільшення теплого періоду навіть в регіонах помірного клімату, також дозволяє ефективно використовувати цей вид енергетики.
Орієнтовна продуктивність фотомодулів потужністю 1 кВт * добу в залежності від сезону | ||
Лето | Весна/Осень | Зима |
4,5 - 5 кВт | 2,8 - 3 кВт | 1 кВт |
Класична таблиця зміни потужності в фотоелектричних модулях протягом терміну експлуатації | |||
Рік | мінімально гарантований відсоток потужності від номінально заявленої | Рік | мінімально гарантований відсоток потужності від номінально заявленої |
1 | 97,0% | 14 | 87,8% |
2 | 96,3% | 15 | 87,1% |
3 | 95,6% | 16 | 86,4% |
4 | 94,9% | 17 | 85,7% |
5 | 94,2% | 18 | 85,0% |
6 | 93,5% | 19 | 84,3% |
7 | 92,8% | 20 | 83,5% |
8 | 92,0% | 21 | 82,8% |
9 | 91,3% | 22 | 82,1% |
10 | 90,6% | 23 | 81,4% |
11 | 89,9% | 24 | 80,7% |
12 | 89,2% | 25 | 80,0% |
13 | 88,5% | ||
Поточні показники потужності фотомодуля необхідно вимірювати при стандартних тестових умовах (STC), а саме температура ячеку 25 ° С, сонячна інсоляція = 1000 Вт / м^2, атмосферна маса 1,5 АМ (згідно EIM 60904) |
Залежність робочих показників фотомодуля * від температурних змін | |||||||
Номінальна робоча температура (NOCT) - nominal Operating Cell Temperature | 45 °C±2 | ||||||
Температурний Коофициент (Isc) - струму короткого замикання | 0,06% °C | ||||||
Температурний Коофициент (Voc) - напруга холостого ходу | (-0,34%°С) | ||||||
Температурний Коофициент (Pmax) - максимальна потужність фотомодуля | (-0,44%°С) | ||||||
Температура фотомодуля °С | -50 | -25 | 0 | 25 | 50 | 75 | 100 |
Зміна величини (Isc) | 8,41 A | 8,55 A | 8,68 A | 8,81 A | 8,94 A | 9,07 A | 9,21 |
Зміна величини (Voc) | 48,03 В | 44,56 В | 41,08 B | 37,60 B | 34,12 В | 30,64 В | 27,17 |
Зміна величини (Pmax) | 338 Вт | 309 Вт | 279 Вт | 250 Вт | 221 Вт | 191 Вт | 162 Вт |
* Для прикладу взято робочі характеристики фотомодуля Abisolar CL-P60250-D Висновки: з ростом температури на фотомодуля зменшується напруга, холостого ходу, що призводить до зменшення максимальної потужності. При зменшенні температури відбувається зростання потужності. |
Види сонячних батарей
Постійно вдосконалюються технології, пропонують споживачеві досить широкий вибір сонячних батарей, які можна розділити на кілька видів.
Поширеними є монокристалічні кремнієві сонячні батареї, виготовлені методом лиття кристалів кремнію, які при застиганні утворюють циліндричний монокристал довжиною 2 м і в діаметрі від 13 до 20 см.
З моноліту нарізаються елементи товщиною 250-300 мкм, потім, ці модулі, пронизані сіткою металевих електродів, вставляються в рамку з алюмінію і закриваються міцним протиударним склом. ККД таких панелей досягає 24%, а термін служби до 50 років.
Набагато простіше виготовляються мультикристалічні кремнієві сонячні батареї, що представляють собою матеріал, зібраний з різних монокристалічних кремнієвих решіток. Такі елементи дешевше, але рядків служби у них становить до 30-35 років, а ККД - 18%.
Ще один варіант, з досить низькою собівартістю - панелі, виконані з полікристалічного кремнію, за своїми характеристиками практично не поступаються монокристалічним елементів.
До модулів, які виробляють найдешевшу електроенергію можна віднести панелі з аморфного кремнію з ККД від 6 до 8%.
Альтернативою дорогим кремнієвим панелям, можуть скласти тонкоплівкові батареї з низькою собівартістю, що дозволяє використовувати їх для створення спеціальних об'єктів з вироблення сонячної електроенергії, у великих промислових масштабах.
Переваги цього типу панелей полягає в тому, що вони можуть працювати при розсіяному випромінюванні, не вимагаючи прямого попадання сонця на елементи. Це особливо важливо для регіонів з холодним туманним кліматом або в місцях з високим забрудненням повітря різними промисловими домішками. Найбільш ефективним є застосування таких панелей в системах з потужністю від 10 кВТ.
Модулі, виготовлені за плівковою технологією, з використанням напівпровідника CIGS, до складу якого входить індій, галій, селен і мідь, досить ефективні і мають ККД до 15%.
Одним з доступних варіантів є сонячні батареї, на основі плівкових технологій з телуриду кадмію. ККД таких елементів складає не більше 11%.
Що включає в себе комплект сонячних батарей?
Стандартний комплект сонячних батарей для якісної роботи автономної електростанції, що працює на енергії сонця включає в себе:
- Основне джерело енергії - панелі, які вибираються з урахуванням потреб кожного індивідуального господарства. Як правило, для приватного користування купуються монокристалічні або полікристалічні сонячні батареї, які мають високий ККД і тривалий термін експлуатації.
- Обов'язковий елемент для безперервного користування електроенергією - накопичувач, що представляє собою спеціальну систему акумуляторів для заощадження і накопичення, отриманої протягом світлового дня енергії.
- Елемент, що управляє процесом зарядки - контролер двох типів - MPPT і PWM, що відключає панелі при стовідсотковій зарядці акумуляторів. Це дозволяє продовжити термін експлуатації, як батарей, так і акумуляторів і використовувати їх максимально продуктивно.
- Пристрій - інвертор, що перетворює виробляється сонячними батареями електроенергію до напруги стандартних параметрів, необхідних для роботи побутових приладів.
Слід пам'ятати, що використання енергозберігаючих пристроїв в домашньому побуті значно знижує енерговитрати.
Як вибрати сонячні батареї
Якщо ви вирішили купити сонячні батареї для дому в Києві слід враховувати основні фактори, які потрібні для максимального комфорту використання, і високої якості, що отримується електроенергії.
- Перш за все - це необхідна потужність і який термін служби у даного типу модуля, які обумовлюють цінову політику - чим більше потужність, тим вище ціна. В даному питанні, кожен споживач виходить зі своїх індивідуальних потреб.
- Розмір модуля - також залежить від потужності і від типу панелей. Слід підбирати елементи, з огляду на площу того місця, де буде проходити установка.
Як правило, цей процес краще довірити професіоналу, який зробить точні розрахунки і підбере найкращий варіант панелі. Купити в Україні модулі можна з урахуванням фінансових можливостей і масштабів території.
Зелений тариф
Власники сонячних електростанцій, які вирішили додатково купити сонячні панелі в Києві, повинні пам'ятати про те, що державою надається для приватних осіб спеціальний зелений тариф.
Ця пропозиція відкриває додаткову можливість отримати від своєї установки не тільки безкоштовну електроенергію для власного користування, а й заробити гроші, продаючи надлишки державі, в зовнішню мережу.
Приклад окупності сонячної електростанції 30 кВт
Все частіше наші клієнти, при покупці мережевий електростанції, задають нам питання: "А як швидко окупляться вкладені інвестиції, і ми почнемо отримувати реальний прибуток?" . Можна, звичайно, відповісти «на око», а можна підійти до питання серйозно і по-діловому і скласти реальний графік окупності тій чи іншій гелио станції.
Ми вибираємо другий варіант, нижче ми розглянемо від яких параметрів залежить термін повернення капітальних вкладень. Виключно простими словами для початку визначимо, що таке період окупності, - «це проміжок часу за, який доходи, що формуються інвестиційними вкладеннями, перекриють витрати на початкові інвестиції.
Визначення у нас є, тепер можемо повернуться до змінним і постійним значенням, які безпосередньо впливають на період повернення капіталовкладень:
- - власне споживання об'єкта (чим менше ми споживаємо зеленої енергії, тим більше ми її продаємо, нагадаємо, що розрахунок по «зеленому тарифу» для приватних СЕС здійснюється за формулою: (Обсяг виробленої енергії - Обсяг спожитої енергії) * «зелений тариф = 0,18 євроцентів на сьогоднішній день, для станцій, встановлених на даху».
- - зростання тарифів на електрику , за останні кілька років тарифи для населення зросли вдвічі і на жаль, вони ще не досягли своєї крайньої позначки і по найскромнішими прогнозами щорічне зростання складе 10-15%.
- - зменшення потужності станції , хоч ця цифра і не значна (від 0,3 до 0,7% на рік), для більш ясною картини ми також повинні враховувати цей параметр для розрахунку окупності електростанцій на сонячних батареях.
- - оподаткування - як все напевно знають, податкова ставка на доходи фізичних осіб становить 15% + 3% пенсійний збір + 1,5 військовий збір , разом 19,5%.
Також на окупність впливає безпосередня продуктивність
Яка гарантія і термін служби сонячних панелей
Розрізняють два види гарантії, що надаються виробниками сонячних батарей. Перший вид гарантії - на заводський брак і дефекти продукції, тобто виробник бере на себе гарантійні зобов'язання в разі непрацездатності сонячних батарей через шлюбу. Термін такої гарантії виробники встановлюють самостійно, і він може коливатися від 5 до 25 років. Другий вид гарантійних зобов'язань - виробник гарантує, що на період гарантійного терміну збережеться потужності, що виробляється сонячної батареї. Умови такої гарантії також залежать від виробника, в середньому термін становить 25 років зі збереженням потужності 80-85% від початкової. Деякі виробники дають такий вид гарантії на термін до 30 років.
Яку площу займають сонячні батареї
Існує два основних розміри корпусу сонячних батарей: стандартний і збільшений. У різних виробників, звичайно ж, розмір корпусу може відрізнятися, але незначно - до 10 мм. Середні ж розміри і площу стандартного корпусу 1640 * 992 * 35 мм і 1,63 м^2, збільшеного - 2108*1048*40 мм и 2,21 м^2.
Скільки потрібно сонячних батарей для приватного будинку 100 м^2
Все залежить від завдання, яку Ви хочете вирішити за допомогою сонячних батарей. Якщо стоїть завдання забезпечити резервне живлення при рідкісних відключеннях електроенергії, може вистачити і 2-3 кВт сонячних батарей. Якщо ж є плани з продажу електрики за «зеленим тарифом», ми рекомендуємо встановлювати сонячне поле потужністю від 5 кВт. Тут діє правило - чим більше, тим краще, але при цьому необхідно врахувати обмеження в 30 кВт для приватної сонячної станції, яка підключається до мережі за «зеленим тарифом».
Чи потрібна якась обслуговування сонячних батарей
Обслуговування сонячних панелей полягає в візуальному огляді на наявність фізичних пошкоджень і періодичному митті, як правило, 2 рази на рік, якщо немає великої кількості пилу. Через присутність забруднень на панелі може знижуватися їх продуктивність.
Чи можна опалювати будинок сонячними батареями
Опалювати будинок тільки сонячними батареями на сьогоднішній день неможливо, так як в опалювальний період (з жовтня по березень) продуктивність сонячних панелей знижується до мінімуму. Тільки в середині березня починається активне вироблення електроенергії. 80% енергії, яку виробляють панелі, доводиться на період з квітня по вересень місяць, тобто на місяці, коли опалення не потрібно. Основне завдання сонячних батарей - вироблення електричної енергії, яку можна використовувати для власних потреб і / або продавати в загальну мережу.