Солнечные батареи: описание различных видов и материалов нового поколения

Завод «Термотрон» (г. Брянск)

Предприятие «Термотрон» производит автономные системы уличного освещения на солнечных батареях и мини-автономные солнечные станции. Первые поставляются на базе серийных модулей с высокой столбовой опорой.

Особенности автономных систем уличного освещения от «Термотрона»:

• температурный диапазон эксплуатации – -40…+50 °C;
• угол раскрытия луча – 135 на 90 градусов;
• гарантированный срок работы – 12 лет в городских условиях;
• высота опоры – от 6 до 11 м;
• мощность – от 30 до 160 Вт.

Автономная станция «Экотерм», выпускаемая заводом, будет интересна владельцам загородных домов и участков. Ее применяют также на фермах, телефонных станциях, для оснащения сельских школ, больниц, магазинов. Станция работает от дизель-генератора 14,5 кВт. Цена вырабатываемой энергии при количестве 18 фотоперерабатывающих элементов – 5,12 руб./кВт, срок окупаемости – до 5 лет (цену станции уточнять у производителя).

«Экотерм-3» ЮКЛЯ.565216.001	3	1 000
«Экотерм-5»	5	1 500
«Экотерм-10»	10	2 000
«Экотерм-15»	15	3 000
«Экотерм-20»	20	4 000
«Экотерм-25»	25	5 000
«Экотерм-30»	30	6 000
«Экотерм-35»	35	7 000
«Экотерм-40»	40	8 000
«Экотерм-50»	50	10 000

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

• Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
• Преобразование света в электроэнергию.

Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.

Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.

Каждый модуль заводской имеет собственный несущий каркас, с расположенной на нем клеммной коробкой.

Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.

Внешний вид

Тем не менее, внешний вид – первое, что бросается в глаза. Моноячейки имеют форму квадрата со срезанными углами и однородную поверхность. Связано это с особенностями производства и кристаллической структуры монокристаллов. При выращивании кристаллов кремния получаются заготовки цилиндрической формы, которые после дальнейшей обработки нарезаются на такие «псевдоквадратные» пластины. А равномерность поверхности определяется строгой кристаллической структурой заготовки.

Поликристаллические ячейки обладают ровной квадратной формой. При их производстве на промежуточном этапе получают призматические заготовки, которые нарезаются на квадратные (или прямоугольные) пластины. Их внешняя поверхность неоднородна из-за полиструктуры кремния.

Отсюда вытекает первое различие между модулями на моно- и полиячейках. Это плотность заполнения. Поликристаллические элементы заполняют всю полезную площадь батареи, тогда как между моноэлементами остаются незадействованные пустоты. Это означает, что, несмотря на разницу в КПД отдельных ячеек, производительность полимодуля на единицу площади может оказаться выше.

Особенности монокристаллических панелей

Монокристаллическая система представляет собой десятки фотоэлементов, объединенных в единую панель. Кристаллы получают путем выращивания — по методу Чохальского. Каждый из них закреплен на стеклопластиковой основе, которая защищает от пыли и влажности. Материал элементов — очищенный кремний. Светочувствительные ячейки ориентированы в одну сторону, за счет чего КПД монокристаллических панелей выше, чем поликристаллических. Другие особенности:

продолжительность непрерывной эксплуатации — не менее 20 лет;

КПД монокристаллов — в среднем до 20–22 % (без учета потерь полученной электроэнергии), в отдельных случаях — до 20 %;

уровень поглощения выше, чем в поликристаллических панелях;

Единственный минус монокристаллических систем — более высокая стоимость, впрочем, затраты на их приобретение быстро окупаются

При дефиците площади, когда крайне важно добиться максимального количества энергии с каждого квадратного метра, подобное решение предпочтительнее

Поиск помещения, подбор персонала и прочие тонкости организации бизнеса по производству солнечных батарей

Также нужно найти подходящее помещение и нанять персонал, что тоже немаловажно, поэтому рассмотрим каждый из моментов организации максимально детально

1. Регистрация предприятия.

Если вы планируете начать бизнес в области производства, при этом, планируется производить солнечные батареи «с нуля», то для регистрации вас, как предпринимателя, больше подойдет регистрация юридического лица или ООО.

Чтобы приступить к процедуре регистрации, потребуется собрать определенный перечень документов и подать его в ИФНС по месту регистрации бизнеса.

В этот перечень войдут:

• Заявление по форме Р11001.
• Решение учредителя о создании предприятия (если учредитель — один) или протокол собрания участников (если учредителей будет несколько).
• Устав ООО.
• Квитанция об оплате госпошлины.
• Заявление о переходе на упрощенную систему налогообложения.

До того, как вы подадите документы, от вас потребуется заплатить сумму государственной пошлины, которая на сегодня составляет 4 тыс. руб. Квитанция о ее оплате входит в печень обязательных документов.

Но не только на оплату квитанции придется потратиться при регистрации бизнеса.

Вам предстоят и другие траты:

• Открытие расчетного счета в банке – 2 тыс. руб.
• Изготовление печати – 1 тыс. руб.
• Оплата уставного капитала – 10 тыс. руб.
• Оплата нотариальных услуг – 1 тыс. руб.

Итого, за законную регистрацию предпринимательской деятельности нужно будет потратить около 15-18 тыс. руб.

Также не забывайте об обязательном получении разрешительной документации от пожарной и санитарно-эпидемиологической службы после прохождения процедуры регистрации.

И еще одна важная деталь – при заполнении заявления необходимо будет указать код вашей деятельности по ОКВЭД. Он в данном случае находится под номером 27.20.3.

2. Поиск и оснащение помещения под производство.

Так как планируется полный цикл производства батарей, выбранное помещение должно быть достаточным для того, чтобы разместить в нем все нужное оборудование, а также выделить два небольших склада: для хранения комплектующих и для подготовки готовых батарей к монтажу.

В среднем, площадь помещения должна быть не меньше 300 кв.м., иначе изготавливать солнечные батареи будет невозможно из-за нехватки места.

Выбрав подходящее помещение, нужно позаботиться о его ремонте, который в ситуации такого производства очень важен, ведь речь идет о создании очень точных и хрупких деталей.

В помещении непременно должны быть:

• Вентиляционная система.
• Водоснабжение.
• Отопление.
• Электропитание.
• Установленные обеззараживающие установки.

Без этого всего ни пожарная служба, ни санэпидслужба не дадут вам необходимых разрешений к началу производства.

3. Подбор сотрудников и организация доставки и монтажа.

Всего численность работников составит около 6-8 человек, из которых потребуется нанять:

• 1 специалиста физика-электромеханика.
• 2 работников цеха.
• 2 работников для монтажа.
• 1 водителя.
• 1 менеджера по продажам.
• 1 маркетолога.

Обязанности директора и бухгалтера на первых порах можете выполнять самостоятельно, это позволит больше контролировать производство и понимать суть собственного бизнеса.

Наиболее трудно в этой ситуации будет найти хорошего специалиста и работников цеха, ведь из-за того, то производство солнечных батарей в России пока не очень развито, таких специалистов в стране мало.

Что касается перевозки и монтажа батарей, лучше всего нанять водителя для этой работы уже со своим авто или же приобрести хотя бы один грузовой автомобиль.

4. Маркетинг и поиск каналов сбыта готовой продукции.

Так как солнечные батареи – это нужный, но пока еще не очень привычный для людей товар, нужно постоянно рассказывать и показать, что иметь солнечные батареи на своей крыше гораздо выгоднее, нежели платить большие средства за коммунальные услуги.

Используйте все средства рекламы:

• печатайте листовки,
• давайте объявления,
• создайте сайт, который будет наполнен полезной информацией, и на котором будут продемонстрированы примеры уже выполненных солнечных батарей с их последующим монтажом.

Вы можете сотрудничать как с большими предприятиями, так и с частными лицами. Все зависит от того, насколько востребована ваша продукция в регионе.

Идеальное излучение

Чтобы решить проблему поглощения светоэлементом всего спектра излучения Солнца, команда исследователей из Хайфа (Израиль) предложили нестандартное решение. В опытах они решили преобразовать солнечный свет в идеальное излучение. Для этого они разработали и применили уникальный фотолюминесцентный материал. Подобная технология используется в светодиодных лампах, где диодное свечение поглощается люминофором и преобразовывается в свечение, оптимальное для восприятия человеком. В случае с элементом, материал преобразует весь спектр излучения в свет, идеально поглощающийся панелью. По утверждению молодых ученых, преобразование света позволит увеличить конверсию в электричество до 50%.

Многослойные панели для установки на крыше

Ранее ученые из университета Нового Южного Уэльса предложили концентрировать излучение Солнца с помощью зеркал. Такая методика позволила значительно увеличить эффективность работы элементов. Сегодня эта технология применяется на множестве СЭС, однако для батарей, устанавливаемых на крышах частных домов, такая конструкция невозможна. Увеличить эффективность преобразования неконцентрированного света до 53% предложили разработчики германского научного центра Agora Energiewende.

В основе их изобретения лежит многослойная панель способная поглощать 4 диапазона света. Специальный преломляющий слой отражает инфракрасный спектр к кремниевой части и пропускает остальной свет к трехслойной панели. Первый слой ‒ индий-галлий-фосфид, второй – индий-галлий-арсенид и третий ‒ германий. Каждый поглощает свет в определенном диапазоне, и в результате получается «выжать» максимум энергии.

Теоретически конструкция идеальна, но на практике для применения на крыше возникли проблемы со сложностью обслуживания. Пока разрабатываемая для частного сектора батарея больше подходит для электростанций, но работы по ее усовершенствованию продолжаются.

Энергия днем и ночью

Особое внимание многих научных изданий привлекли разработки китайских ученых. Это не удивительно, ведь Китай в этой области держит первенство и является крупнейшим поставщиком солнечных панелей, пользующихся спросом по всему миру

Китайские разработчики предложили панель, работающую не только в светлое время суток, но и ночью. Секрет заключается в слое люминофора с длительным послесвечением. Днем непоглощённый фотоэлементом свет задерживается люминофором, который светится ночью, отдавая энергию фотоэлементам. Хотя ночное КПД составляет всего 25%, такие батареи смогут значительно повысить эффективность солнечной энергетики.

ТОП-4: Солнечная панель Powertraveller Falcon 7 за 7190 рублей

Краткий обзор

Любой гаджет сможет зарядить складывающаяся панель небольшого веса, использующая солнечную энергию. Собранная на основе монокристаллических ячеек, она, в сравнении с устройствами на стандартных ячейках, производит энергии на 35% больше.

Защита

Благодаря защите IPX4 ей не страшны брызги воды. Корпус выполнен из износостойкого прочного материала. Оснащена она металлическими люверсами, поэтому легко крепится к палатке, рюкзаку, велосипедному багажнику и т.д. Для контроля зарядки имеется светодиодный индикатор.

Технические параметры

• Материал корпуса – полиэстер;
• Мощность – 7W;
• Люверсы для крепления – 4 штуки;
• Индикатор на светодиодах, защита от воды, USB разъем – есть;
• Масса – 0,23 кг;
• Габариты в рабочем состоянии -498х179х2 мм;
• В сложенном – 157х179х11мм.

2 ALLPOWERS 18v/7.5w

Лучшая солнечная панель для автомобиля Цена на АлиЭкспресс: от 1 301,51 руб. Рейтинг (2018): 4.7

Солнечная энергия – продукт недорогой и доступный. Представленная солнечная панель позволит вам использовать его, не выходя из автомобиля. Ее часто покупают для того, чтобы компенсировать ток аккумулятора, потребляемый сигнализацией. Для людей, использующих свое авто нечасто, это актуально. Если подключенная панель находится целый день на солнце, то ее мощности хватает для того, чтобы аккумулятор не разряжался.

В пасмурную погоду ситуация не такая радостная. При заявленных у продавца с АлиЭкспресс  7,5 Вт, пользователи получают 3,6–5Вт. Для зарядки небольших устройств солнечные панели годятся, но чаще их используют для поддержания заряда аккумулятора.

«Квазар» – еще один украинский производитель

Компания «Квазар» выпускает широкий ассортимент фотовольтаического оборудования, в том числе солнечные панели и зарядные устройства. Солнечные батареи Kvazar изготавливаются из кремниевых кристаллов, выращенных на предприятии, и имеют усиленную алюминиевую базу. Гарантия качества, которая выдается производителем, немного настораживает – всего 10 лет. Однако электролюминесцентные и другие лабораторные тестирования подтверждают более длительный срок службы – до 25 лет.

Наш выбор: панели — KV175-200/24 M (монокристаллические), KV220-255M (также моно), KV210-240Р (вариант поли), в маркировке цифры указывают на мощность устройства.

Цена батарей – от 13 000 руб. (приблизительно) за 150 Вт. Кроме гелиопанелей «Квазар» выпускает фотоэлектрические преобразователи ячейками от 4 × 4 до 6 × 6 дюймов с КПД до 18,7 %.

Твердотельные солнечные элементы

Одним из самых доступных и долговечных, а также энергетически сбалансированных альтернативных источников энергообеспечения является фотоэлектрические преобразователи (ФЭП). Реализация фотоэлектрических преобразователей или солнечных элементов, как правило, основывается на твердотельных технологиях и в целом хорошо отработана. Впервые фотовольтаический эффект был получен в 1941 году, а первый ФЭП создан в 1954 году на основе диффузионного кремниевого p-n перехода. Впоследствии были разработаны и созданы ФЭП на основе других полупроводников с использованием различных конструкций.

При выборе исходного материала для твердотельных ФЭП в первую очередь необходимо учитывать ширину запрещенной зоны полупроводника, которая обусловливает максимальную удельную мощность фотопреобразователя. В настоящее время наиболее пригодными для изготовления твердотельных ФЭП считаются следующие полупроводники: кремний (Si), теллурид кадмия (CdTe), арсенид галлия (GaAs) и фосфид индия (InP).

Сегодняшние фотоэлектрические преобразователи могут быть классифицированы на основе количества для их изготовления материалов, которые делятся на кристаллические и тонкопленочные, поликристаллические или аморфные.

К твердотельным кристаллическим материалам в первую очередь относятся монокристаллический и мультикристаллический кремний, выращенный методом вытягивания через фильеру профилированные ленты кремния, дендритные кремниевые ленты, арсенид галлия. К тонкопленочным материалам относятся полупроводники, выращенные на электрически активных или пассивных подложках, а именно аморфный кремний, теллурид кадмия, диселенида меди и индия.

Наибольшее распространение получили твердотельные кремниевые ФЭП, так как спектральная характеристика поглощения кремния хорошо согласовывается со спектральной характеристикой солнечного излучения. С помощью кремния можно превращать в электроэнергию около 91% энергии падающего светового потока, то есть часть солнечного спектра с длиной волны 1,1 мкм и короче.

ФЭП на основе кристаллического кремния имеют достаточно высокую стоимость, связанную, в первую очередь, с дорогой операцией резки кремниевых слитков на пластины. Кремниевый ФЭП имеет теоретически предельную эффективность около 30% при стандартных условиях (освещенность 1 кВт / м2, температура +25 С, воздушная масса АМ1,5).

Аморфный кремний выступает более дешевой альтернативой кристаллическому кремнию. Оптическое поглощение аморфного кремния в 20 раз выше, чем кристаллических. Поэтому для существенного поглощения видимого света достаточно пленки a-Si: Н толщиной 0,5 … 1,0 мкм вместо дорогих кремниевых 240 микронных подложек. Кроме того, для получения аморфного кремния в виде тонких пленок большой площади не требуется операция резки, необходимая для ФЭП на основе монокристаллического кремния. Все это сокращает расход кремния в 20 раз. Максимальный КПД ФЭП на основе a-Si: Н чуть ниже КПД кристаллических кремниевых ФЭП и теоретически может достигать 16%.

Перспективным материалом, к которому приковано внимание большого числа исследователей, является арсенид галлия, с использованием которого сразу удалось получить достаточно высокий КПД. Несмотря на некоторые недостатки (хрупкость, большая плотность), в арсениде галлия является несомненные преимущества перед кремнием

Учитывая большую ширину Еg его способность превращать длинноволновое излучение ограничено (он поглощает излучение с длиной волны менее 0,9 мкм), но это же приводит к значительно меньшим значениям обратных токов (10-9 … 10-10 А / см2 против 10- 6 … 10-7 а / см2 в кремниевых ФЭП), а также дает возможность получать большие значения Uxx = 0,7 … 0,8 в и достаточно высокий КПД. Кроме того, ФЭП из этого материала характеризуются более медленным падением эффективности с ростом температуры и повышенной способностью к поглощению солнечного излучения.

2020

Ученые из Санкт-Петербурга нашли способ удешевить высокоэффективные солнечные батареи

4 февраль 2020 года в ИТМО сообщили, что группа ученых из Санкт-Петербурга предложила и экспериментально опробовала технологию создания высокоэффективных солнечных батарей на основе А3В5 полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые в будущем могут иметь эффективность в полтора раза больше и при этом более низкую себестоимость, нежели фотовольтаические преобразователи с одним каскадом. Появление данной технологии некогда было предсказано нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

В ИТМО отметили, что когда в мире сокращаются запасы источников углеводородного топлива и все больше растет обеспокоенность общественности относительно экологии, ученые уделяют пристальное внимание развитию так называемых «зеленых технологий». Одной из самых популярных тем является развитие солнечной энергетики.. Однако более широкому использованию солнечных батарей препятствует ряд проблем

Ставшие традиционными кремниевые солнечные батареи имеют сравнительно небольшую эффективность – около 20-25%. Более эффективные технологии требуют заметно более сложных полупроводниковых соединений, что значительно повышает цену самих солнечных элементов.

Однако более широкому использованию солнечных батарей препятствует ряд проблем. Ставшие традиционными кремниевые солнечные батареи имеют сравнительно небольшую эффективность – около 20-25%. Более эффективные технологии требуют заметно более сложных полупроводниковых соединений, что значительно повышает цену самих солнечных элементов.

Петербургские ученые предложили решение данной проблемы. Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж.И. Алферова и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе показали, что A3B5 структуры можно вырастить на дешевой кремниевой подложке, что позволит существенно сократить стоимость многокаскадного солнечного элемента.

«Наша работа посвящена созданию эффективных солнечных элементов на основе А3В5 на кремниевой подложке. Главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния. К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного. К примеру, фосфид галлия (GaP). Однако он сам не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. При этом кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал – кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим света в ИК-диапазоне. Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена Жоресом Ивановичем Алферовым», отметил Иван Мухин, сотрудник Университета ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета, соавтор исследования

В лаборатории ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи, интегрированный на кремниевую подложку. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то и эффективность солнечной батареи станет существенно выше, так как каждый слой солнечной батареи будет эффективно поглощать свою часть солнечного спектра.

Пока в лаборатории был создан первый небольшой прототип солнечной батареи на основе элементов А3В5 на кремниевой подложке. На февраль 2020 года перед учеными стоит задача создать солнечный элемент, имеющий в своем составе несколько фотоактивных слоев. Такие солнечные батареи заметно эффективнее поглощают солнечный свет и генерируют электрическую энергию.

«Мы научились растить самый верхний слой. Эта система материалов потенциально может быть использована и для промежуточных слоев. Если добавить мышьяк As, то получится GaPNAs – из него на кремниевой подложке можно вырастить несколько каскадов, работающих в разных частях солнечного спектра. Как показали наши предыдущие работы, потенциально эффективность таких солнечных батарей может превышать 40% при концентрации света, то есть быть в 1,5 раза выше, нежели в современных Si технологиях». отметил Иван Мухин, сотрудник Университета ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета, соавтор исследования

Рязанский ЗМКП

Рязанский завод металлокерамических приборов функционирует с 1963 года, однако с 2002 года перешел на систему международного контроля качества ISO 9001 и выпускает панели строго в соответствии с ее требованиями, а также с нормами ГОСТ 12.2.007-75.

В прейскуранте компании можно найти две актуальные модели RZMP мощностью 130 и 220 Вт. Их КПД варьируется от 12 до 17,1 %. Наносятся солнечные элементы на окрашенную алюминиевую основу методом последовательного соединения. Вот их сравнительные характеристики:

RZMP 130-Т подходит для автономного снабжения отдельных помещений, бытовых приборов (например, нагревательный котел). Более мощная модель, от 220 до 240 Вт, покупается чаще для резервного снабжения всего дома. Ее стоимость варьируется от 13 200 до 14 400 руб. за модуль.

Сравнение основных характеристик монокристаллических и поликристаллических элементов

Каждая из систем имеет свои плюсы и минусы. Как определить, что предпочтительнее, моно- или поликристаллы? Предлагаем вашему вниманию сравнительную таблицу, в которой рассмотрены ключевые характеристики каждого из вариантов:

Параметр	Монокристаллы	Поликристаллы	Вывод
Температурный коэффициент	0,45 %	0,45 %	Снижение мощности в системах обоих типов происходит практически одинаково
Скорость деградации	На 3 % в первый год эксплуатации, в последующие — на 0,71 %.	На 2 % в первый год эксплуатации, на 0,67 % в последующие годы.	Разница несущественна, поэтому ею можно пренебречь.
Цена	Высокая стоимость, обусловлена сложностью производства.	На 10-15 % дешевле, чем монокристаллические элементы.	Для многих цена оказывается решающим доводом в пользу поликристаллических панелей.
Фоточувствительность (при уровне освещенности 600 Вт/м 2	При одинаковой мощности модулей разница не превышает 10 %.	По сути этим показателем можно пренебречь.
Годовая выработка	По данным лаборатории PHOTON она незначительно выше (не более 2 %) у монокристаллов. Однако более подробные исследования показали, что имеет значение не только тип панели, но и бренд.	Важнее свойства конкретной солнечной батареи — именно они являются ключевым критерием выбора.

При выборе солнечных панелей необходимо обращать внимание не только на тип фотоэлементов, но и на другие критерии: соотношение цены и эффективности, заявленный ресурс (гарантийный срок), напряжение при максимальной мощности, комплектацию

Поиск подходящего помещения

Если планируется небольшое производство батарей из готовых деталей, то арендовать отдельное помещение необязательно – достаточно будет и собственного гаража. При организации целой производственной линии обойтись без специализированного цеха не удастся. Причем к дополнительным первоначальным затратам прибавятся средства на ремонт – в противном случае следовать технологии производства не получится.

Для изготовления солнечных батарей помещение должно быть оборудовано вентиляцией, отоплением, электричеством и водоснабжением. Придется приобрести и специализированные установки для проведения обеззараживания – высокоточная техника производится в условиях чистоты. Площадь цеха должна быть не меньше 300 м2.

Варианты использования солнечных батарей

Отталкиваясь от предыдущей мысли, можно точно определить оптимальные способы использования солнечных батарей. Это сокращение платежей за электроэнергию (использование сетевой солнечной электростанции без аккумуляторов) и  автономная (или гибридная)  домашняя электростанция, предназначенная для запитывания наиболее важных электроприборов: освещения, холодильника, водяного насоса, работы интернета (роутера), зарядки телефонов и работы прочих, не слишком энергоёмких устройств.

Солнечные батареи вполне могут обеспечить полноценную работу неэнергоёмких приборовИсточник al-energy.ru

Рассмотрим сценарии использования солнечных батарей подробнее.

Сокращение расходов на электричество

Подобная схема идеальна для тех потребителей электроэнергии, которые вынуждены в дневное время платить за неё по повышенному тарифу. С одной стороны, это частный сектор, где установлены двухтарифные счётчики, а с другой – владельцы коммерческих предприятий, которым электроэнергия продаётся дороже в 2 раза дороже. Это могут быть офисы, магазины, торговые центры, производственные предприятия, многоквартирные дома, для которых по каким-либо причинам действует дорогой тариф и любые другие абоненты энергоснабжающих компаний, которые хотят экономить.

Для всех этих потребителей оптимальным вариантом является сетевая солнечная электростанция. Прелесть этой схемы в том, что здесь нет необходимости в использовании аккумуляторов, цена которых составляет ощутимую часть сметы всего комплекта солнечных батарей.

Аккумуляторы – одна из наиболее дорогих частей системы – для сетевой солнечной станции не нужныИсточник al-energy.ru

Примерный порядок работы при таком подключении:

• Ночью питание идёт полностью из сети. Если стоят двухтарифные счётчики то платежи минимальные.
• В дневное время основная нагрузка ложится на солнечные батареи. Если вдруг в пиковые часы их мощности не хватит, то недостача восполняется от сети энергоснабжающей компании.
• В те часы, когда солнечные батареи дают избыток мощности, то излишки поступают (продаются) в сеть энергоснабжающей компании, тем самым частично или полностью нивелируя затраты из предыдущих пунктов.

Чем дороже стоит киловатт электроэнергии от энергоснабжающей компании, тем быстрее окупится оборудование солнечных батарей. Обычно это происходит в срок до 8 лет, а потом ( когда собственник возвратил вложенные средства)  электроэнергия от солнца приносит прибыль. Учитывая, что только гарантия на солнечные панели около 10 лет, предполагаемый срок службы оборудования минимум 25-30 лет, а самая старая солнечная панель беспрерывно работает уже 60 лет, выгода очевидна.

Автономное энергоснабжение основных электроприборов или большой бесперебойник

Если не принимать во внимание самые мощные электроприборы, то в целом, для энергопотребления частного дома вполне достаточно средней мощности в пару кВт/ч, что вполне может обеспечить даже не самая дорогая комплектация солнечных батарей. Варианты комплектаций солнечных батарейИсточник al-energy.ru. Варианты комплектаций солнечных батарейИсточник al-energy.ru

Варианты комплектаций солнечных батарейИсточник al-energy.ru

Такая схема работы актуальна как для дачных участков без подведённого электричества, так и для тех населённых пунктов, где электричество могут отключить в самое «подходящее» время (разумеется, о предварительном оповещении, обычно, речь даже не идёт) и на неопределённый срок – из-за поломок на линии или плановых работ.

Даже если у вас в доме много мощных электроприборов и нет нужды экономить электроэнергию, то фразу: «Ну не могло электричество на пять минут позже отключиться…» – в своё время говорили все. А солнечная батарея будет в качестве большого бесперебойного источника питания, который в случае внезапного отключения электричества не только позволит правильно завершить работу мощного оборудования, но и не оставит вас, например, без ноутбука. Характеристики и цены на автономные солнечные электростанции смотрите на этой странице.

И это всё не учитывая того, что пока электричество в сети есть, то генерируемый солнечными батареями ток можно отводить (продавать) в сеть энергоснабжающей компании, тем самым возвращая вложенные инвестиции.

Сетевой инверторИсточник alicdn.com

Как работают солнечные батареи

Солнечный свет попадая на элементы солнечных панелей, преобразуется в постоянный электрический ток. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный ( в привычные нам 220в), а он, попадая в контроллер, отправляется к потребителям (бытовой технике, осветительных устройств). Аккумулятор же выполняет роль буфера между солнечными батареями и инвертером. Мощность инверторов может быть разной: 250-8000 Вт

Главные параметры, на которые следует обращать внимание: напряжение, мощность. Причем нужно не просто изучить характеристики, а соотнести эти параметры друг с другом

Отмечают наиболее подходящие варианты, исходя из напряжения (В) и мощности (Вт):

• 12 В, 600 Вт;
• 24 В, 600-1500 Вт;
• 48 В, от 1500 Вт и выше.

Принцип действия солнечных батарей

Существующие разновидности преобразователей:

1. Автономные. Функционируют без подключения к основной энергосети. При выборе автономных преобразователей учитывают мощность всей подключаемой техники. Дополнительно делают запас, т. к. некоторые устройства при включении создают повышенную нагрузку из-за существенных значений пусковых токов.
2. Синхронные. Модуль подключен к основной энергосети. Он также оснащен аккумуляторной батареей, имеет свойство накапливать энергию. Излишки «сбрасываются» обратно в сеть. При возникновении перебоев (отмечается недостаток электроэнергии), модуль снова получает требуемое количество от основного источника.

Существуют также многофункциональные устройства. Они объединяют возможности первого и второго варианта. Кроме того, различают преобразователи по форме сигнала напряжения:

• синусоида: модули с таким элементами стоят дороже, т. к. обеспечивают более высокое качество тока, появляется возможность подключить крупногабаритную технику;
• прямоугольный: недорогие преобразователи, чаще всего используются для обеспечения питания осветительных приборов, многие виды техники несовместимы с источниками напряжения данной формы;
• псевдосинусоидальный: представители низкой ценовой категории, т. к. качество сигнала ниже, чем в первом случае, они подключаются к любым приборам.

Как это работает?

Зарубежные страны давно и успешно используют для жизни бизнес идею на солнечных коллекторах.

Эта энергия используется как экологически чистое и безопасное топливо. Батареи монтируются на любые строения, а по истечению срока годности легко заменяются на новые. Коллекторы устанавливаются в специальные блоки, а блоки – в системы по размерам заказчика.

Принцип работы батареи состоит из превращения солнечного света в электрический ток. Полученная энергия используется или для прямого снабжения электричеством электроприборов, или просто накапливается в батареях для применения при необходимости.

Больше всех используют данную систему получения электроэнергии Испания, Турция и Средиземноморские страны. Россия только начинает использовать энергию солнца и пока не имеет политической поддержки. Хотя любая солнечная крыша или другая поверхность могут приносить электроэнергию, а значит и прибыль.