Сонячні батареї для дому

Сонячні батареї , Як джерело електроенергії, сьогодні вже важко віднести до самих передових технологій. Вперше застосовані для енергозабезпечення космічних станцій більше 40 років тому, сьогодні сонячні батареї міцно увійшли в побут як джерело екологічно чистої і безкоштовної енергії. Сонце завжди посилало і посилає на землю мільярди кіловат променистої енергії і це джерело не вичерпається ще не один мільйон років. Здавалося б, навіщо будувати атомні, теплові та гідроелектростанції? Бери і користуйся сонячною енергією. Однак сонячні батареї, про які піде мова, поки застосовуються дуже обмежено. У чому ж причина?

Принцип роботи сонячних батарей

За принципом роботи сонячна батарея являє собою фотоелектричний генератор постійного струму, який використовує ефект перетворення променевої енергії в електричну. Точніше, в сонячних батареях використано властивість напівпровідників на основі кристалів кремнію. Кванти світла, потрапляючи на пластину напівпровідника, вибивають електрон із зовнішньої орбіти атома даного хімічного елемента, що створює достатню кількість вільних електронів для виникнення електричного струму. Однак для того, щоб напруги і потужності такого джерела було досить для застосування в господарських цілях, одного або двох кремнієвих елементів недостатньо. Тому їх збирають в цілі панелі, де з'єднують паралельно або послідовно. При цьому площа таких панелей може становити він кількох квадратних сантиметрів до кількох квадратних метрів. Збільшуючи кількість панелей можна домогтися більшої виробленої потужності сонячною батареєю. Однак продуктивність сонячної батареї залежить не тільки від площі, але також від інтенсивності сонячного світла і кута падіння променів. Отже, продуктивність сонячної батареї залежить від місцевості і географічної широти, де розташований будинок, від погоди і пори року, від часу доби. Крім того, щоб система з сонячних батарей працювала і подавала енергію в мережу, потрібно встановити ряд додаткових електроприладів, зокрема:

• інвертор, що перетворює постійний струм в змінний;
• акумуляторну батарею, роль якої накопичувати енергію і згладжувати перепади напруги через зміну освітленості;
• контролер заряду акумулятора, який не дозволяє акумулятора перезарядитися або розрядитися завчасно.

Все це в комплексі називається автономною системою енергопостачання на підставі сонячних батарей.

Технічні характеристики сонячних батарей

Як і будь-який технічний пристрій, сонячна батарея має свої експлуатаційні та технічні характеристики, які відрізняються для різних моделей, різних виробників, але з досить невеликим розходженням. При площі сонячної батареї приблизно 0,2 м² потужність модуля становить приблизно 10 Вт. Напруга при максимальному навантаженні - близько 25 В. Струм короткого замикання становить близько 500 мкА. Вага такого модуля близько 2 кг. Типовий ККД сонячної батареї - від 14 до 18%. Термін служби такої пластини не менше 25 років.

Переваги та ефективність батарей

Незважаючи на порівняно низький ККД сонячна батарея є найбільш ефективним джерелом електрики серед альтернативних і автономних джерел живлення. Однак з огляду на досить високу вартість сонячної батареї, а головне залежно від погодних умов, їх в більшості випадків позиціонують не як основний, а як додаткове джерело живлення. Викликано це двома причинами, досить високою вартістю самих сонячних батарей, і порівняно невеликим виходом енергії з одиниці площі. У ясний сонячний день з одного квадратного метра площі сонячної батареї можна зняти максимум 120Вт потужності. Цього недостатньо навіть для роботи комп'ютера. Тому для отримання більш вагомою потужності сонячні панелі об'єднують в цілі міні електростанції. З сонячної батареї площею 10м2, пише iBud.ua, можна отримувати вже більше 1кВт енергії, що може забезпечити роботу комп'ютера, телевізора, кількох лампочок. В цілому, для будинку, де живе 3-4 людини (це споживана потужність 200-300кВт в місяць), площі сонячних батарей, скажімо, в 20м2 в світлий час дня і світлий час року може виявитися досить. Як правило, орієнтованого на південь ділянки даху для установки такої площі сонячної батареї вистачить. Якщо ж площа даху орієнтованої на південь складе 40м2, то це може при 18-20 сонячні дні дати до 500кВт в місяць. Однак установка батарей такої площі складе не менше 10 тис. У.о. Сонячна батарея взимку буде неефективна. У той же час не можна не помітити і очевидні переваги: ​​- тривалий термін служби; - незалежність від технічних неполадок енергопостачальної організації; - вкрай низька ймовірність виходу сонячної батареї з ладу; - відсутність необхідності в постійному обслуговуванні - безкоштовність самої енергії (правда після того як в систему були вкладені чималі кошти).

Недоліки сонячних батарей

Недоліків у сонячних батарей як джерела енергії не так вже й багато, але вони, на жаль, дуже переконливі і конкретні: - висока вартість і як наслідок тривалий термін окупності; - залежність від погодних умов; - низький ККД в порівнянні з традиційними джерелами енергії; - неможливість використання для приладів, які споживають велику потужність. Панелі сонячних батарей бувають самого різного розміру і потужності. Вартість найбільш потужних коливається в діапазоні від 5000 до 6000 грн. У перерахунку з площі на потужність виходить, що сума вкладень становить до 40 гривень за 1 Вт одержуваної потужності, правда, ця сума розкладається нема на один десяток років. Таким чином, щоб отримувати дармову сонячну енергію необхідно інвестувати в установку сонячної електростанції відразу вельми значну суму - стосовно до приватного будинку для 3-4 чоловік це від 10 до 20 тис. У.о. Це завжди складніше, ніж виплачувати регулярно, але потроху. Тому в більшості випадків наявність на даху приватного будинку сонячних батарей свідчить не стільки про прихильність до технічного прогресу і екологічним технологіям, скільки про наявність у власника надлишкових сум на банківському рахунку. Саме тому в європейських країнах сонячні батареї зустрічаються значно частіше, оскільки там вища купівельна спроможність. Крім того, застосування сонячних батарей змушує вибрати в будинку підходяще приміщення для установки акумуляторів, обладнати схему синхронізації напруги з тим, яке надходить від місцевої трансформаторної підстанції.

Коли сонячні батареї себе виправдовують?

Одним з випадків, коли сонячні батареї себе виправдовують, є ситуація, коли в будинку або на іншому об'єкті лімітовано енергоспоживання за браком потужності. Місцева підстанція і обленерго не можуть змінити ліміт споживання, а ціна питання може навіть перевищувати вартість сонячних батарей. Чи виправдане застосування сонячних батарей у випадках, коли будинок настільки віддалений від трансформаторної підстанції (більш 10-15км), що протягання до нього кабелів або проводів виявиться сумірною за вартістю з самостійним джерелом енергії. Має сенс застосування сонячної електростанції і в тому випадку, коли необхідно забезпечити безперебійне живлення будь-якої системи, наприклад, охоронної сигналізації або комп'ютерної мережі. Звичайно, рентабельність і окупність систем на підставі сонячних батарей тим вище, чим більше сонячних днів в році в даній місцевості, наприклад, в південних районах, в Криму, на високогірних плато і курортах, де небо велику частину дня вільне від хмар.