1. Розрахунок фотоелектричних панелей
2. Різновиди фотоелектричних елементів

Грамотно скомплектовані сонячні панелі, акумулятори та допоміжні пристрої дозволять значно знизити витрати на оплату електроенергії за лічильником.

Сонячні батареї рідко розглядаються в якості єдиного джерела електроенергії, проте, доцільність в їх установці є. Так, в безхмарну погоду правильно розрахована автономна система зможе забезпечувати електроенергією підключені до неї електроприлади практично цілодобово. Втім, грамотно скомплектовані сонячні панелі, акумулятори та допоміжні пристрої навіть в похмурий зимовий день дозволять значно знизити витрати на оплату електроенергії за лічильником.

Що таке сонячна батарея

Сонячна батарея (СБ) являє собою кілька фотоелектричних модулів, об'єднаних в один пристрій за допомогою електричних провідників.

І якщо батарея складається з модулів (які ще називають панелями), то кожен модуль сформований з декількох сонячних елементів (які називають осередками). Сонячна осередок є ключовим елементом, який знаходиться в основі батарей і цілих геліоустановок.

На фото представлені сонячні осередки різних форматів.

На практиці фотоелектричні елементи використовуються в комплекті з додатковим обладнанням, яке служить для перетворення струму, для його акумуляції і подальшого розподілу між споживачами. У комплект домашньої сонячної електростанції входять наступні пристрої:

1. Фотоелектричні панелі - основний елемент системи, що генерує електрику при попаданні на нього сонячного світла.
2. Акумуляторна батарея - накопичувач електроенергії, що дозволяє забезпечувати споживачів альтернативним електрикою навіть в ті години, коли СБ його не виробляє (наприклад, вночі).
3. Контролер - пристрій, що відповідає за своєчасну підзарядку акумуляторних батарей, одночасно захищає акумулятори від перезарядки і глибокого розряду.
4. Інвертор - перетворювач електричної енергії, що дозволяє отримувати на виході змінний струм з необхідною частотою і напругою.

Схематично система електропостачання, що працює від сонячних батарей, виглядає наступним чином.

Схема досить проста, але для того, щоб вона ефективно працювала, необхідно правильно розрахувати робочі параметри всіх задіяних в ній пристроїв.

Розрахунок фотоелектричних панелей

Перше, що необхідно знати, збираючись розраховувати конструкцію фотоелектричних перетворювачів (панелей ФЕП), це кількість електроенергії, яка буде споживати обладнання, підключене до сонячних батарей. Підсумувавши номінальну потужність майбутніх споживачів сонячної енергії, яка вимірюється в Ватах (Вт або кВт), можна вивести середньомісячну норму споживання електроенергії - Вт * ч (кВт * год). А необхідна потужність сонячної батареї (Вт) буде визначатися, виходячи з отриманого значення.

Обчислюючи сумарну споживану потужність, слід враховувати не тільки номінал електроприладів, а й середньодобове час роботи кожного пристрою.

Для прикладу розглянемо перелік електроустаткування, яке зможе забезпечувати енергією невелика сонячна електростанція потужністю 250 Вт.

У наявності невідповідність між добовим споживанням електроенергії - 950 Вт * год (0,95 кВт * год) і значенням потужності сонячної батареї - 250 Вт, яка при безперервній роботі повинна генерувати на добу 6 кВт * год електроенергії (що набагато більше позначених потреб). Але якщо вже ми говоримо саме про сонячних панелях, то слід пам'ятати, що свою паспортну потужність ці пристрої здатні розвивати тільки в світлий час доби (приблизно з 9-ти до 16-ти годин), та й то в ясний день. У похмуру погоду вироблення електроенергії також помітно падає. А вранці і ввечері обсяг електроенергії, що виробляється батареєю, не перевищує 20-30% від середньодобових показників. До того ж, номінальна потужність може бути отримана з кожного осередку тільки при наявності оптимальних для цього умов.

Все це враховується, коли в конструкцію сонячних панелей закладається певний запас потужності.

Тепер поговоримо про те, звідки взявся показник потужності - 250 кВт. Зазначений параметр враховує всі поправки на нерівномірність сонячного випромінювання і являє собою усереднені дані, засновані на практичних експериментах. А саме: вимірювання потужності при різних умовах експлуатації батарей і обчислення її середньодобового значення.

Йдемо далі: знаючи середньодобові потреби в електриці, можна розрахувати необхідну потужність сонячних батарей і кількість робочих осередків в одній фотоелектричної панелі.

Для більш точного визначення потреб в електриці необхідно враховувати не тільки потужність електроприладів, а й додаткові втрати електроенергії: природні втрати на опір провідників, а також втрати на перетворення енергії в контролері і инвертор, які залежать від ККД цих пристроїв.

При здійсненні подальших розрахунків будемо орієнтуватися на дані вже знайомої нам таблиці. Отже, припустимо, що сумарна потужність споживання дорівнює приблизно 1 кВт * год на добу (0,95 кВт * год). Як ми вже знаємо, нам знадобиться сонячна батарея, що володіє номінальною потужністю - не менше 250 Вт.

Припустимо, що для складання робочих модулів ви плануєте використовувати фотоелектричні комірки з номінальною потужністю - 1,75 Вт (потужність кожного осередку визначається добутком сили струму і напруги, які генерує сонячний елемент). Потужність 144-х осередків, об'єднаних в чотири стандартних модуля (по 36 осередків в кожному), буде дорівнює 252 Вт. В середньому з такою батареї ми отримаємо 1 - 1,26 кВт * год електроенергії на добу, або 30 - 38 кВт * год на місяць. Але це в погожі літні дні, взимку навіть ці значення можна отримати далеко не завжди. При цьому в північних широтах результат може бути дещо нижчою, а в південних - вище.

Представлені значення - це кіловати, які можна отримати безпосередньо з сонячних батарей. Скільки ж енергії дійде до кінцевих споживачів - це залежить від характеристик додаткового обладнання, вбудованого в систему електропостачання. Про них ми поговоримо пізніше.

Як бачимо, кількість сонячних елементів, необхідних для генерування заданої потужності, можна розрахувати лише приблизно. Для більш точних розрахунків рекомендується використовувати спеціальні програми і онлайн калькулятори сонячної енергії, які допоможуть визначити необхідну потужність батареї в залежності від багатьох параметрів (в тому числі, і від географічного положення вашої ділянки).

Яким би не вийшло кінцеве значення рекомендованої потужності, завжди необхідно мати її деякий запас. Адже з часом електротехнічні характеристики сонячної батареї знижуються (батарея старіє). За 25 років експлуатації середньостатистична втрата потужності сонячних панелей складає 20%.

Якщо з першого разу зробити правильний розрахунок фотоелектричних панелей не вдалося (а непрофесіонали дуже часто стикаються з подібною проблемою), це не біда. Відсутню потужність завжди можна буде заповнити, встановивши кілька додаткових фотоелементів.

Напруга і сила струму на виході з панелей повинні відповідати параметрам контролера, який буде до них підключений. Це необхідно передбачити на стадії розрахунку сонячної електростанції.

Різновиди фотоелектричних елементів

За допомогою цього розділу постараємося розвіяти помилки, що стосуються переваг і недоліків найбільш поширених фотоелектричних елементів. Це спростить вам вибір відповідних пристроїв. Широке поширення сьогодні отримали монокристалічні і полікристалічні кремнієві модулі для сонячних батарей.

Так виглядає стандартний сонячний елемент (осередок) монокристалічного модуля, який можна безпомилково відрізнити по скошеним кутах.

Нижче представлено фото полікристалічної осередки.

Який модуль краще? Хтось вважає, що полікристалічні модулі працюють більш ефективно при похмурій погоді, при цьому монокристалічні панелі демонструють чудові показники в сонячні дні.

При цьому завжди знайдуться опоненти, які після проведення практичних вимірів повністю спростовують представлене твердження.

Друге твердження стосується терміну служби фотоелектричних елементів: полікрісталли старіють швидше монокристалічних елементів. Розглянемо дані офіційної статистики: стандартний термін служби монокристалічних панелей складає 30 років (деякі виробники стверджують, що такі модулі можуть працювати до 50 років). При цьому період ефективної експлуатації полікристалічних панелей не перевищує 20-ти років.

Дійсно, потужність сонячних батарей (навіть з дуже високою якістю) з кожним роком експлуатації зменшується на певні частки відсотка (0,67% - 0,71%). При цьому в перший рік експлуатації їх потужність може знизитися відразу на 2% і 3% (у монокристалічних і полікристалічних панелей - відповідно). Як бачимо, різниця є, але вона незначна. А якщо врахувати, що представлені показники багато в чому залежать від якості фотоелектричних модулів, то різницю і зовсім можна не брати до уваги. Тим більше, відомі випадки, коли дешеві монокристалічні панелі, виготовлені недбайливими виробниками, втрачали до 20% своєї потужності в перший же рік експлуатації. Висновок: чим надійніше виробник фотоелектричних модулів, тим довговічніше його продукція.

Багато хто стверджує, що монокристалічні модулі завжди дорожче полікристалічних. У більшості виробників різниця в ціні (в перерахунку на один ват потужності, що генерується) насправді відчутна, що робить покупку полікристалічних елементів більш привабливою. Посперечатися з цим не можна, але не посперечаєшся і з тим, що ККД монокристалічних панелей вище, ніж у полікристалів. Отже, при однаковій потужності робочих модулів полікристалічні батареї будуть мати велику площу. Іншими словами, виграючи в ціні, покупець полікристалічних елементів може програти в площі, що при нестачі вільного простору під установку СБ може позбавити його так очевидною на перший погляд вигоди.

Аморфні панелі - це ще один різновид фотоелектричних елементів, які поки не встигли стати досить затребуваними, не дивлячись на свої очевидні переваги: ​​низький коефіцієнт втрати потужності при підвищенні температури, здатність генерувати електроенергію навіть при дуже слабкому освітленні, відносна дешевизна одного виробленого кВт енергії і так далі . А одна з причин низької популярності криється в їх вельми обмеженому ККД. Аморфні модулі ще називають гнучкими модулями. Гнучка структура значно полегшує їх установку, демонтаж і зберігання.

Вибираючи робочі елементи для будівництва сонячних батарей, в першу чергу слід орієнтуватися на репутацію їх виробника. Адже саме від якості залежать їхні реальні робочі характеристики. Також не можна випускати з виду умови, при яких буде проводитися монтаж сонячних модулів: якщо площа, відведена під установку сонячних батарей, у вас обмежена, то доцільно використовувати монокристали. Якщо нестачі у вільному просторі немає, то зверніть увагу на полікристалічні або аморфні панелі. Останні можуть виявитися навіть практичніше панелей кристалічних.

Ще одне переваги аморфних панелей перед панелями кристалічними полягає в тому, що їх елементи можна встановлювати безпосередньо у віконні прорізи (на місці звичайних стекол) або навіть використовувати їх для оздоблення фасадів.

Купуючи готові панелі від виробників, можна значно спростити собі задачу по будівництву сонячних батарей. Для тих же, хто вважає за краще все створювати своїми руками, процес виготовлення сонячних модулів буде описаний в продовженні цієї статті. Також найближчим часом ми плануємо розповісти про те, за якими критеріями слід вибирати акумулятори, контролери та інвертори - пристрої, без яких жодна сонячна батарея не зможе функціонувати повноцінно. опубліковано econet.ru

PS І пам'ятайте, всього лише змінюючи своє споживання - ми разом змінюємо світ! © econet