Комплект солнечных батарей для дачи. Как подобрать, купить и использовать

Независимость от проводных источников энергии привлекает все большее количество людей. Для обеспечения себя электроэнергией они выбирают комплекты солнечных батарей. Рассмотрим вопросы, связанные с этим вариантом получения энергии.

Плюсы и минусы использования энергии солнца

К позитивным свойствам относятся:

• Бесплатная электрическая энергия (без учета стартовых вложений) и возможность полной автономии.
• Бесконечный источник энергии.
• Абсолютно тихий процесс получения энергии.
• При выборе качественного оборудования – долгие года эксплуатации (без дорогого обслуживания).
• Отсутствие каких-либо документов на разрешение установки или использование.
• Возможна установка своими руками.

Зимой батареи работают менее эфективно из-за сокращения времени светового дня

К негативным свойствам относятся:

• Высокая стоимость оборудования.
• В областях и регионах, где солнце светит редко, а пасмурных дней много, оборудование будет работать неэффективно.
• Производительность (в процентном соотношении) каждый год снижается на 1-2%.

Как правильно выбрать солнечные батареи для дачи

Выбирая солнечные батареи, нужно учитывать такие факторы, как репутация производителя, отзывы пользователей, доступная для установки площадь, предполагаемая нагрузка, режим использования электроэнергии, природные условия, доступный бюджет.

Обязательно необходимо поинтересоваться классом долговечности генерирующих элементов, в дешевые панели часто вставляют элементы с маркировкой grade b или grade c, за несколько лет теряющие 10-40% своей мощности. Качественные элементы класса grade a теряют в первые годы не более 5% мощности, и способны поддерживать достаточную работоспособность до 30 лет.

Виды солнечных батарей

Три вида солнечных панелей

Существует довольно большое количество различных видов солнечных батарей, которые можно применить для электрификации загородного участка, но в широкой продаже на отечественном рынке присутствуют только 3 модели, показавших наилучшее сочетание необходимых качеств:

• Панели из монокристаллического кремния — наиболее дорогой вид батареи, выделяется черным цветом квадратных фотоэлементов. Из-за высокого КПД (15-20%) такие панели стоит выбирать при желании выжать максимальную мощность с минимальной площади.
• Панели из поликристаллического кремния — дешевле монокристаллических на 15-20%, на 25% больше по площади. Панель состоит из синих прямоугольных фотоэлементов и имеет КПД 12-16%. Оптимальный вид батареи для установки на большой плоскости.
• Панели из аморфного кремния — дешевле поликристаллических на 10-20%, представляют собой гибкую пленку с нанесенными на нее темно-синими фотоэлементами. Хотя имеют низкий КПД (6-8%), хорошее поглощение рассеянного света и частичное поглощение инфракрасного спектра делает их применение оправданным в местности с частой облачностью. Пленочная конструкция облегчает крепление батарей на крышах нестандартной конструкции. Главным недостатком является в 2-3 раза более низкий срок службы.

Отдельно необходимо упомянуть подвид батарей из аморфного кремния — микроморфные панели, представляющие собой чуть более дорогой гибрид аморфных с микровкраплениями кристаллического кремния. Вобрав в себя все достоинства от полиморфного кремния, он получил КПД 8-12% и увеличенный срок службы.

Мощность солнечных панелей

Панель легко проверить, подключив к автомобильному аккумулятору

Подбор мощности солнечных батарей необходимо вести, учитывая предполагаемые затраты энергии, и генерацию в самый бессолнечный период года. Приблизительную месячную мощность солнечного излучения в кВт*ч/кв.м для каждого региона с учетом колебаний длины светового дня и погодных условий можно посмотреть в справочных таблицах по инсоляции. Для вычисления минимально необходимой мощности панелей можно воспользоваться одним из двух методов:

• умножаем табличное значение инсоляции для худшего месяца на КПД панели — получаем значение максимальной месячной генерации от 1 кв.м генерирующей плоскости, делим предполагаемые затраты электроэнергии на полученное значение — получаем необходимую суммарную площадь панелей;
• делим предполагаемые месячные затраты электроэнергии на табличное значение инсоляции — получаем необходимую минимальную мощность панелей в кВт.

К полученным значениям нужно добавить 20% на потери в дополнительном оборудовании. Для большей долговечности системы можно добавить еще 20-30 %. В случае использования монокристаллических панелей класса А такая надбавка может обеспечить системе до 50 лет безупречной службы.

При желании сэкономить можно ограничить траты электроэнергии в зимние месяцы. Находясь на солнечном электроснабжении только с марта по октябрь, необходимость в генерирующих мощностях можно сократить в 2-3 раза.

Отопление с помощью солнечных батарей

Отопление дома (если у вас нет подвода газопровода) можно полностью сделать электрическим. Это возможно осуществить с помощью солнечных модулей, если они покрывают большую площадь.

Причем существует два варианта такого обогрева:

• Непосредственное. К источнику тока прямо подключаются нагревательные приборы (плитка, калорифер и прочее).
• Косвенного нагрева, например, водное. В электрокотле закипает жидкость, которая, проходя по трубам, разогревает их и разносит тепло (при помощи насоса) по всем помещениям.

Первый вариант считается эффективным. Его достоинства в заключаются в отсутствии труб, экономичности и простоте эксплуатации.

Из недостатков выделяют быстрое остывание и большое потребление энергии, ведь приборы должны быть все время включены на полную мощность (1-3 кВт в каждой комнате).

Второй вариант намного дороже, но имеет много положительных качеств:

• Малое потребление электричества. Подача основного количества энергии нужна только в самом начале – при разогреве жидкости.
• Большую часть времени работает только один маленький насос мощностью 0,3-1 кВт.
• Большая теплоемкость.

Из недостатков:

• затраты на котел, трубы, соединительные элементы;
• оплата монтажных сантехнических работ;
• трудности в установке и подключении.

Схема отопления при участии солнечных батарей и газового котла

Из вышеописанного можно выяснить, что СБ площадью менее 70 кв. м не смогут обогреть все комнаты в полной мере, если у вас установлены приборы непосредственного обогрева – просто не хватит энергии. Но ее вполне может хватить на второй (водный) вариант.

Как и когда стоит использовать солнечные батареи на даче

Расположенные на крыше панели совершенно не портят внешний вид дома

Специфика применения солнечной электроэнергии зависит от множества факторов, среди которых можно выделить:

• мощность солнечных батарей — позволяет заряжать емкие аккумуляторы, расширяет возможности по применению;
• географическое расположение — в северных широтах применение солнечных панелей менее эффективно (разница по России до 40%);
• мощность инвертора — максимальная мощность подключаемых электроприборов 220 В;
• емкость аккумуляторов — увеличивает предел краткосрочной отдачи мощности системой, дает возможность копить энергию про запас ;
• погодные условия — облачная, пасмурная, дождливая погода способна снизить эффективность батарей на 90%;
• время года — зимой батареи не успевают наполнять аккумуляторы, летом наблюдается избыток мощности;
• время суток — ночью работоспособность полностью зависит от емкости аккумуляторов.

Зависимость излучения от времени суток

Большая емкость аккумуляторов в сочетании с мощностью инвертора позволяет периодически использовать мощные электроприборы, оставляя аккумуляторы на длительную подзарядку до следующего приезда. Наиболее популярно применение солнечных батарей для вечернего освещения, работы мобильной вычислительной техники и небольших холодильников.

В зимнее время такие дачи чаще всего покидают, или дополнительно устанавливают систему ветрогенерации.

Где установить комплект солнечных батарей для дачи

Для установки лучше походит зона с наименьшим затенением

• Устанавливают солнечные батареи на открытые незатененные плоскости с южной стороны дома/крыши под углом к горизонтали, равным географической широте здания.
• При возможности менять угол расположения в марте выставляют панели под углом примерно на 15 градусов меньше широты, а в октябре — под углом примерно на 15 градусов больше.
• При наличии солнечного трекера установленная на южную сторону панель под управлением электроники самостоятельно будет поворачиваться вслед за солнцем.

Из чего состоит комплект солнечных батарей для дачи

Примерный комплект солнечной батареи для дома

В комплект небольшой солнечной электростанции для дома входит:

• система солнечных панелей — тип соединения (последовательный/параллельный) выбирается исходя из необходимого напряжения на инверторе;
• система аккумуляторов — соединяются аналогично солнечным панелям для достижения нужного напряжения на инверторе;
• контроллер заряда аккумуляторных батарей — подсоединяется последовательно между солнечными батареями и аккумуляторами, принимает важное участие в поддержании стабильности подаваемого на инвертор напряжения;
• инвертор напряжения — подключается к аккумуляторам параллельно контроллеру заряда, перерабатывает постоянное напряжение 12/24/48 вольт в переменное 220;
• провода, разъемы.

Схема расположения солнечных панелей

Принцип работы

Для правильного выбора солнечной батареи (СБ) необходимо знать, как она работает,  ведь многие рядовые пользователи (без специального образования) считают, что солнечные батареи — это некий элемент, способный накапливать солнечную энергию.

На самом деле, преобразование солнечных лучей, попавших на поверхность батареи, в электрический ток — процесс достаточно сложный. Солнечный модуль – кристаллическая (кремневая или галлиевая) пластина, преобразующая энергию светового потока в электроток в силу физико-химических свойств и процессов.

С солнечного модуля электричество по проводам стекает в аккумуляторную батарею (АБ), подпитывая ее. Полный заряд АБ определяется контроллером. В рабочем режиме ток поступает с аккумулятора на инвертор, а с него на электроприборы и освещение. В этом процессе есть и режим ожидания, когда зарядка уже полностью завершилась, а инвертор еще не включен (например, люди спят или поехали в гости).

Для надежной и бесперебойной работы, в схему, описанную выше, необходимо добавить дополнительные элементы, обеспечивающие безотказную работу солнечного модуля, аккумулятора и инвертора.

• Защитные устройства (прерыватели, реле) – необходимый элемент для безопасного использования батареи и ее составляющих.
• Автоматика – совокупность элементов системы, переключающих электросистему дома с СБ-питания на обычную (городскую) электросеть, при возникновении неисправностей, и обратно, при их устранении. Все элементы «солнечной» сети (в этом случае) переходят в режим ожидания.

Обзор производителей комплектов и цен

Солнечные панели производят сотни различных производителей, панели которых отличаются чаще всего только наклеенным лейблом, и местом окончательной сборки. Фотоэлементы же практически всех рядовых панелей производят в Китае. Наиболее известны китайские бренды: Yingli, Jinko Solar, Trina Solar, JA Solar, Suntech Power, ReneSola;японские:Sanyo, Kyocera, Sharp Solar;американские: First Solar, Sunpower; корейский: Hanwha Solarone;канадский: Canadian Solar;германский: Solarworld.

Повышенную почти в 2 раза цену на передовые панели западные и японские производители компенсируют дополнительными гарантиями качества и нестандартными характеристиками, такими как улучшенное поглощение рассеянного света или повышенный КПД.

Существуют и российские бренды, среди которых стоит выделить заводы «Хевел» и «Солнечный ветер», использующие для панелей фотоэлементы собственного производства.

Цена рядовых моделей не так сильно зависит от производителя, как от типа панели, и колеблется от 0,9 до 1,5 доллара за ватт номинальной мощности. Цена особых моделей ведущих производителей может достигать 3 долларов за ватт.

Пример солнечной батареи из магазина

Оборудование для солнечных электростанций практически невозможно купить в обычном магазине или строительном супермаркете. Продажи в основном происходят со склада через объявления и интернет-магазины. Многие известные китайские корпорации и отечественные производители имеют склады готовой продукции по всей России, о возможности доставки по нужному адресу нужно узнавать на сайтах соответствующих организаций. Перед покупкой необходимо почитать отзывы о продукции и составить свое мнение.

Или может быть сделать своими руками

Своими руками подбирать комплектующие стоит в основном только при наличии тех или иных устройств из комплекта. Разница в цене между комплектующими по отдельности и целым комплектом в одном и том же магазине пренебрежимо мала или отсутствует. Другое дело, если покупатель разбирается во всех тонкостях работы генерирующей системы, и его не устраивают выбранные производителем комплектующие.

Стоит также упомянуть сбор сверхбюджетных станций, распространенный в странах СНГ по экономическим причинам. Покупатели экономят буквально на всем, покупая самые дешевые панели, или даже собирая их из фотоэлементов, используя старые аккумуляторы от автомобиля, самые дешевые инверторы с прямоугольной формой подачи напряжения, самодельные On/Off или PWM контроллеры, самодельные крепления из металлопрофиля. Такие комплекты чаще всего бесполезны в холодную половину года, но способны выполнять минимальные функции в сельскохозяйственный сезон.

Особенности монтажа

Желательно, чтобы вы подыскали специалиста по монтажу СБ. Можно узнать о нем в магазине, где вы совершаете покупку или в глобальной сети. Если же установку производите вы сами, необходимо знать несколько особенностей работы такого оборудования.

Смонтировать батареи на вашей даче лучше и легче всего на крыше дома. Это самая большая площадь, но тут есть несколько нюансов:

Это позволит аккумулировать (сохранить) большой запас энергии. Монтаж можно выполнить где угодно: на вышке, прямо на земле, на здании хлева (если у вас много голов скота и он длинный).

При самостоятельном монтаже СБ помните, что для наилучшего результата (максимального КПД), батареи летом располагают под 40-45 градусов к горизонту с направлением на юг

Правильное расположение батарей

При неточном размещении, лучи дневного светила попадают на поверхность модуля под неправильным углом, что значительно снижает их мощность.

Для поддержания постоянного КПД батареи должны устанавливаться на специальные поворотные кронштейны.

Это необходимо чтобы в разные сезоны можно было сменить угол наклона. Ведь зимой солнце располагается намного ниже, чем в остальное время года.

Крепления для солнечных батарей

Для устранения этого недостатка необходим специальный сервомеханизм с фотоэлементами и автоматикой (можно купить или выписать через глобальную сеть). Это система, фактически, будет «следить» за солнцем и поворачивать СБ на нужный угол.

Она работает так:

К электромоторам, которые перемещают СБ, подключена схема с фотоэлементом, настроенная на определенный уровень освещения. Как только количество света изменится (солнце «ушло», облако), устройство дает команду моторам, и они вращаются, пока уровень освещения фотоэлемента не достигнет нужного значения.

В данной конструкции угол наклона батарей (зависит от высоты солнца над землей) меняется с помощью насоса и поршней, а слежение за перемещением солнца в течение дня, осуществляется отдельным (для каждого модуля) мотором.

Полный комплект солнечных батарей для дачи

Полный комплект солнечной батареи

Многие производители солнечных батарей продают их в комплекте с остальными необходимыми устройствами, представляя их как готовую солнечную электростанцию. Хотя такой подход может обойтись в целом немного дороже самостоятельного подбора комплектующих, пользователь получает гарантию производителя на совместимость комплектующих, необходимую систему разъемов и креплений, и подробную инструкции по установке, эксплуатации и обслуживанию.

Состав комплекта для дома

Какой комплект выбрать

Выбор готового комплекта производится исходя из бюджета и планируемых для него задач:

• Эконом вариант. Для жизни на даче в теплую половину года, используя электричество для зарядки аккумуляторов электроинструментов, ноутбука, телефона, вечернего освещения комнаты светодиодными лампами, подойдет комплект мощностью 100-200 Вт, оснащенный одним 12-ти вольтовым аккумулятором около 100 А*ч, PWM контроллером и 300-600 ваттным инвертором.
• Стандартный вариант.Призван полностью обеспечивать базовые потребности жилища с марта по октябрь — светодиодное освещение, зарядка устройств, работа холодильника, телевизора, небольшого насоса; в зимнее время превращается в эконом вариант. Для таких целей подойдет комплект мощностью 300-600 Вт, оснащенный MPPT контроллером на 24 В, инвертором мощностью 1-2 кВт, и двумя аккумуляторами по 200 А*ч.
• Максимальный вариант. Для полного обеспечения жилища электроэнергией, в зимнее время придется ограничить использование мощных нагрузок, вроде микроволновой печи, утюга или бойлера. Для этой цели понадобится комплект мощностью 1,5-3 кВт*ч, с MPPT контроллером на 48 В и аккумулятором 400 А*чХ48 В. Вместо инвертора желательно наличие синусоидального ИБП на 5-10 кВт.

Приблизительная стоимость комплекта для дачи

В зависимости от дополнительных свойств комплектующих, цена готовой солнечной станции составит приблизительно 300-400 долларов за каждые 100 Вт номинальной мощности панелей.

Используемые источники:

dachniki.life, ekopower.ru