Зачем и когда мыть солнечные батареи: правила

Эффективность солнечных батарей зимой

Вы, наверное, удивитесь, но зимним днем на вертикальную поверхность падает всего в 1,5-2 раза меньше энергии, чем летом. Это данные для средней полосы России. За сутки картина хуже: за этот период летом получаем в 4 раза больше энергии

Но обратите внимание: на вертикальную поверхность. То есть на стену

Если говорить о горизонтальной поверхности, тут разница уже в 15 раз.

Самая печальная картина по выработке электроэнергии солнечными батареями ожидает вас не зимой, а осенью: в пасмурную погоду их эффективность ниже в 20-40 раз, в зависимости от плотности облачного покрова. Зимой же, после того выпал снег, инсоляция (количество света, падающего на батареи) в солнечные дни может приближаться к летним значениям. Потому зимой солнечные системы для дома вырабатывают больше электроэнергии, чем осенью.

Получается, чтобы зимой добиться близкой к максимальной эффективности, нужно располагать солнечные батареи вертикально или почти вертикально. И, если их вешать на стены, то желательно на юго-восточные: утром по статистике чаще бывает ясная погода. Если юго-восточной стены нет, или ничего на ней установить невозможно, выйти из положения можно сделав специальные подставки. Тогда ставят солнечные батареи на крыше. Так как угол падения солнечных лучей в зависимости от сезона меняется, желательно сделать подставку с регулируемым углом наклона. Есть возможность — разверните солнечные панели «лицом» на юго-восток, нет такой возможности, пусть «смотрят» на юг.

Одна из систем монтажа

КПД солнечной энергии: хватит ли зарядить телефон

На самом деле у солнечных батарей КПД довольно низкий, и пока это непреодолимый барьер, несмотря на все усилия разработчиков. Солнечная панель площадью в 1 кв. метр производит всего 120 Вт энергии в самый солнечный день – этого достаточно только для зарядки смартфона.

А теперь составьте список всех электроприборов, которые вы рассчитываете использовать в своём доме, и сложите их потребляемую мощность. После расчёта останется только представить себе, есть ли у вас достаточная площадь для установки требуемого количества панелей.

ФОТО: eco-kotly.ruБуквально – хватит ли площади крыши, чтобы обеспечить питанием хотя бы холодильник и телевизор?

Как добиться максимальной эффективности

При покупке солнечных батарей для дома очень важно подобрать конструкцию, которая сможет обеспечить жилище электроэнергией достаточной мощности. Считается, что эффективность солнечных батарей в пасмурную погоду составляет приблизительно 40 Вт на 1 квадратный метр за час

В действительности, в облачную погоду мощность света на уровне земли составляет приблизительно 200 Вт на квадратный метр, но 40 % солнечного света – это инфракрасное излучение, к которому солнечные батареи не восприимчивы. Также стоит учитывать, что КПД батареи редко превышает 25 %.

Иногда энергия от интенсивного солнечного света может достигать 500 Вт на квадратный метр, но при расчетах стоит учитывать минимальные показатели, что позволит сделать систему автономного электроснабжения бесперебойной.

Каждый день солнце светит в среднем по 9 часов, если брать среднегодовой показатель. За один день квадратный метр поверхности преобразователя способен выработать 1 киловатт электроэнергии. Если за сутки жильцами дома израсходуется приблизительно 20 киловатт электроэнергии, то минимальная площадь солнечных панелей должна составлять приблизительно 40 квадратных метров.

Однако, такой показатель потребления электроэнергии на практике встречается редко. Как правило, жильцы израсходуют до 10 кВТ в сутки.

Если говорить о том, работают ли солнечные батареи зимой, то стоит помнить, что в данную пору года сильно снижается длительность светового дня, но, если обеспечить систему мощными аккумуляторами, то получаемой за день энергии должно быть достаточно с учетом наличия резервного аккумулятора.

При подборе солнечной батареи очень важно обращать внимание на емкость аккумуляторов. Если нужны солнечные батареи работающие ночью, то емкость резервного аккумулятора играет ключевую роль. Также устройство должно отличаться стойкостью к частой перезарядке

Также устройство должно отличаться стойкостью к частой перезарядке.

Несмотря на тот факт, что стоимость установки солнечных батарей может превысить 1 миллион рублей, затраты окупятся уже в течении нескольких лет, поскольку энергия солнца абсолютно бесплатна.

Обзор модулей, не использующих кремний

Солнечные панели, изготавливаемые из более дорогих аналогов, достигают коэффициента в 30%, они могут быть в несколько раз дороже аналогичных систем на основе кремния. Некоторые из них всё же имеют более низкий КПД, при этом обладая возможностью работать в агрессивной среде. Для изготовления таких панелей применяется чаще всего теллурид кадмия. Применяются и другие элементы, но реже.

Перечислим основные преимущества:

Высокий КПД, от 25 до 35%, с возможностью достигнуть, в относительно идеальных условиях даже 40%.
Фотоэлементы стабильны даже при температурах до 150 °C.
Концентрация света от светила на маленькой панели позволяет обеспечить водяной теплообменник энергией, в результате чего образовывается пар, который вращает турбину и генерирует электричество.

Как и говорили ранее — минусом является высокая цена, но в некоторых случаях они являются лучшим решением. Например, в экваториальных странах, где поверхность модулей может нагреться до 80 °C.

Эффективность солнечных панелей

Есть у кремния еще один минус, который не так существенен, как стоимость, но с которым тоже надо бороться. Дело в том, что кремний очень сильно отражает свет и из-за этого элемент вырабатывает меньше электричества.

Даже повесив столько панелей, все равно надо обеспечивать их нормальную работу. В том числе бороться с отражением света.

Для того, чтобы уменьшить такие потери, фотоэлементы покрывают специальным антибликовым покрытием. Кроме такого слоя, надо использовать и защитный слой, который позволит элементу быть более долговечным и противостоять не только дождю и пыли, но даже падающим веткам небольшого размера. При установке на крыше дома это очень актуально.

Солнце -сила! Ее надо использовать!

Несмотря на общую удовлетворенность технологией и постоянную борьбу за улучшение показателей, современным солнечным панелям все равно есть куда стремиться. На данный момент массово производятся панели, которые перерабатывают до 20 процентов попадающего на них света. Но есть и более современные панели, которые пока ”доводятся до ума” — они могут перерабатывать до 40 процентов света.

А вообще, солнечная энергетика это круто! И помните, даже при таком «пАлящем» солнце система будет работать.

Производство и утилизация солнечных панелей

Производство солнечных панелей является энергоемким процессом. В настоящее время большая часть энергии, используемой для создания солнечных панелей, связана с переработкой ископаемого сырья, поэтому даже производство этих экологически полезных продуктов может способствовать загрязнению и глобальному потеплению.

Приблизительно 600 кВтч энергии используется для производства каждого квадратного метра солнечных батарей, чего достаточно для освещения 1000 лампочек мощностью 60 Вт в течение десяти часов. Средняя энергосистема использует около двух или трех панелей, каждая из которых имеет площадь около 2 м2. При установке в выгодном месте солнечная панель может производить до 200 кВтч на квадратный метр электроэнергии в год. Поэтому энергия, используемая в процессе производства панели, компенсируется только через несколько лет эксплуатации.

Исходным материалом для изготовления солнечных батарей служит трихлорсилан, ядовитый и взрывоопасный продукт. При его перегонке и восстановлении при помощи водорода, получают чистый кремний. Побочным продуктом, на этом этапе производства, является соляная кислота. Далее, кремний плавят и получают слитки, из которых делают элементы солнечных батарей.

Для производства солнечных панелей требуется использование многих опасных химических веществ. Яды, такие как мышьяк, хром и ртуть, также являются побочными продуктами производственного процесса. Эти химические вещества могут нанести серьезный ущерб окружающей среде, если их правильно не утилизировать.

Утилизация вредных элементов солнечных панелей должна сопровождаться специалистами по переработке

При соблюдении технологий улавливания и очистки токсичных газов и жидкостей, производство не будет вредным, но часто, особенно в развивающихся странах, такое оборудование не устанавливается на предприятиях, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Энергия, используемая в производстве солнечных панелей, не является единственной энергетической затратой. Необходимо также учитывать энергию, используемую для их транспортировки, особенно если панели импортируются из другой части мира. Утилизация солнечных батарей — большая проблема. Многие из материалов, используемых для их изготовления, трудно перерабатывать, а сам процесс рециркуляции требует большого количества энергии.

Типы фотоэлектрических преобразователей

В промышленности существует классификация солнечных батарей по типу устройства и применяемого фотоэлектрического слоя.

По устройству делятся на:

панели из гибких элементов, они же гибкие;
панели из жестких элементов.

При развертывании панелей чаще всего используются гибкие тонкоплёночные. Они укладываются на поверхность, игнорируя некоторые неровные элементы, что делает данный тип устройства — более универсальным.

По типу фотоэлектрического слоя для последующего преобразования энергии панели делятся на:

Кремниевые (монокристалл, поликристалл, аморфные).
Теллурий–кадмиевые.
Полимерные.
Органические.
Арсенида–галлиевые.
Селенид индия– меди– галлиевые.

Хотя разновидностей множество, львиную долю в потребительском обороте имеют кремниевые и теллурий–кадмиевые солнечные панели. Эти два типа выбирают из–за соотношения кпд/цена.

Правительственная помощь

Идя навстречу желаниям россиян, в правительстве рассматриваются соответствующие законопроекты, которые помогут развиваться альтернативной энергетике, а именно, солнечные батареи ночью снабжающие электричеством.

Одним из них является тот, который разрешит продавать излишки аккумулированной энергии государству.

В Австралии, Швеции, Германии владельцы дополнительных источников энергии не только ее получают для себя практически бесплатно, но и продают излишки в городскую сеть. Тем самым, в выигрыше оказываются обе стороны.

Коллекторы: получение тепла из солнечной энергии

Солнечные коллекторы

Солнечные батареи могут применяться для обогрева объектов, нагрева жидкости. Возможность получения тепла обусловлена способностью батареи накапливать энергию. Это позволяет повышать температуру теплоносителя в трубах, за счет чего обеспечивается не только нагрев жидкости, но и обогрев всего объекта. Солнечные коллекторы функционируют по определенной схеме. Их основные элементы конструкции:

насосная станция;
бак-аккумулятор;
контроллер;
трубы и фитинги.

Виды коллекторов:

плоские: состоят из плоского абсорбера, покрытия, теплоизолирующего слоя;
вакуумные (трубчатые): состоят из стеклянной колбы, теплоизоляционный материал заменен на вакуум, который заполняет емкость (в ней также находится абсорбер).

У второго варианта есть существенное преимущество – низкие теплопотери. По этой причине вакуумные коллекторы применяются повсеместно там, где не могут быть установлены плоские аналоги.

Основная информация

Солнечная батарея — альтернативный источник питания жилого дома и коммерческого учреждения, обладающая простым обслуживанием, неиссякаемым энергетическим ресурсом, бесшумной системной работой и небольшим количеством занимаемой площади. В список преимуществ системы также входит продолжительный период работы.

Обычно солнечная батарея служит 30 лет, но продолжительность службы может снизиться по ряду причин. Фотогенератор начинает терять свою полезную емкость ежегодно. Когда его производительность снижается до 80 %, батарея становится негодной. На этом показателе она теряет мощность, а ее коэффициент полезного действия начинает резко снижаться, что делает использование батареи невозможным.

Большинство производителей гарантирует, что система альтернативного энергообеспечения будет функционировать на протяжении 25–30 лет, а понижение интенсивности работы будет не выше 20 % по окончании эксплуатационного срока. Многими изготовителями предоставляется гарантия в 10 лет. Они говорят, что потеря эффективности будет составлять 10 %. Гарантия повреждений, полученных механическим образом, при этом дается ими в 5 лет.

Когда нельзя установить солнечную электростанцию

Если частный дом находится в черте города, кровлю могут затенять более высокие здания. На протяжении дня Солнце плавно перемещается с востока на запад с наклоном на юг. Как правило, направление тени меняется после полудня. Даже если солнечные панели будут освещаться только полдня, упадет выработка, от чего увеличится срок окупаемости. О высокой прибыли по “зеленому тарифу” можно будет забыть и смысл в СЭС пропадет.

В таком случае приходится искать дополнительные варианты размещения электростанции. Если позволяют условия, можно построить ее на земле. Единственное ограничение, что модули нельзя размещать на обрабатываемых участках территории, потому огород или небольшое поле для этого не подходит. Для подключения к программе обязательное наличие юридического адреса.

Если здание принадлежит дачному кооперативу, “зеленый тариф” оформить не получится.

В таком случае можно докупить еще АКБ и пользоваться произведенным электричеством самому или договориться с дачным кооперативом, чтобы продавать электричество ему. Но, из-за большого срока окупаемости смысл от такого проекта теряется.

Преимущество СЭС в том, что для подключения “зеленого тарифа” не нужно даже оформлять ФОП, достаточно просто написать заявление и открыть лицевой счет в банке, куда будут начисляться деньги за проданные киловатт-часы. Но, что касается частных домов, на одного человека и один юридический адрес можно оформить только одну электростанцию до 30 кВт. С многоквартирными домами ситуация куда интереснее.
Можно ли разместить солнечную электростанцию в многоквартирном доме

Согласно постановлению №170 НКРЭКУ, оформление “зеленого тарифа” разрешается только “частным домохозяйствам”. По факту, юридических оснований для подключения к программе нет.

Еще одна дополнительная сложность заключается в том, что крыша находится в коллективной собственности, и фактически в распоряжении ОСББ, ЖЭК или кооператива (зависимо от формы владения).

Если Вам повезло иметь квартиру на южной стороне дома, можете разместить панели прямо на несущей стене или балконе. Но, в таком случае часто возникают три проблемы:

Нужно получить письменное разрешение от соседей, если конструкция будет перекрывать им солнечный свет или частично будет размещена на их части несущей стены;
Ограниченное место для размещения, обычно там можно разместить не больше 4-6 модулей, что отвечает суммарной мощности 1-1,5 кВт;
РЭС имеет юридическое основание отказать Вам, ссылаясь на пункт о “частном домохозяйстве”.

Таким образом в многоквартирном доме намного сложнее подключиться к программе, а из-за того, что на стене или балконе Вы чисто технически не сможете разместить СЭС больше 2 кВт, смысл от “зеленого тарифа” пропадает. Такая система сможет только частично компенсировать Ваши расходы на электричество, потому о заработке речь не идет.

Тем не менее Вы можете установить оборудование для собственного пользования и без документального оформления. Достаточно поставить двунаправленный счётчик, и все произведенное электричество будет Вам компенсироваться в платежках.

Пример расчета: Если за месяц Ваша СЭС выработала 90 кВт/ч, а Вы потребили 140 кВт/ч, то Вы заплатите только за 50 кВт/ч. Предположим, что летом Вы на месяц уехали в отпуск и за это время использовали только 10 кВт/ч электричества (бойлер, холодильник и т.д.), а электростанция выработала те же 90 кВт/ч. В таком случае в квитанции будет написано 0,00 гривен, а остальные 80 кВт/ч будут списаны в следующие месяцы.
Если при размещении на балконе Вы не мешаете никому из других жильцов, то не нужно разрешение и подписи. Достаточно подписать новый договор с РЭС и установить двунаправленный счетчик для учета произведенного и потребленного электричества. Такая система сократит коммунальные расходы, но будет окупаться очень долго.

В Украине популярна практика, когда на жилых комплексах размещаются солнечные панели, обслуживающие весь дом. На выработанном электричестве работают лифты, освещение подъездов и территории возле дома. В результате жильцы меньше платят или вообще не платят соответствующие взносы.

Одним из первых примеров стал 32-этажный дом в Святошинском районе Киева. Еще в 2011 году районная администрация поставила на крышу 12 панелей, за счет которых удалось на 40% снизить расходы на содержание лифта и освещение подъездов и близлежащей территории. До 2019 года такая практика стала довольно распространенной, и энергоэффективные многоквартирные дома можно увидеть не только в Киеве.

Тем не менее, известны прецеденты, когда отдельные жильцы высоток легально разместили на крыше СЭС и даже умудрились подключить их к программе.

Солнечные батареи для дома: типичные ошибки новичков

При установке систем альтернативных источников энергии впервые, многие обращаются в компании по установке солнечных батарей. Если Вы новичок в этом вопросе, то прочтите, пожалуйста, статью до конца. И постарайтесь, научиться на чужих ошибках.

Что учесть, обращаясь в компанию по установке солнечных батарей

Ошибка первая: жадность

Самой распространенной ошибкой новичков при установке альтернативного источника энергии является желание заполучить систему определенной мощности. Ну, к примеру: чтобы хватило и на телевизор, и на холодильник и еще много на что. В этом случае, Вы заплатите не менее 150 тысяч рублей только за саму гелиосистему. Не забудьте прибавить оплату за монтаж. А прослужит такая установка не более года.

Оказывается, не стоит жадничать и торопиться. Так как система модульная, то без особых проблем можно добавлять солнечные батареи и аккумуляторы по мере необходимости и по мере роста Ваших потребностей, а не по желанию продавца. Нет никакой нужды одномоментно платить за солнечную систему максимально необходимой мощности.

Целесообразно купить солнечную батарею минимально-требуемой мощности в феврале или ранней весной. Опробовать и проверить систему на деле, набраться опыта по рациональному использованию. А уже осенью добавить необходимое количество модулей, увеличив площадь солнечных батарей (желательно эту возможность заранее предусмотреть!). Причем, выполнить работу по монтажу можно будет и самостоятельно. Тем более, что Вы уже видели как это делается. К слову, в осенне-зимний период возможны существенные скидки. Между прочим, солнечные батареи на 12 вольт легко помещаются на заднем сидении легкового автомобиля.

Ошибка вторая: неправильный выбор рабочего напряжения солнечной батареи

При установке солнечных батарей, следует грамотно подобрать рабочее напряжение и соответствующие аккумуляторы. Так, установив солнечные батареи на 24 или 48 вольт Вы испытаете ряд неудобств:

необходимость тщательного подбора одинаковых аккумуляторов (поскольку нельзя подключать последовательно АКБ разных производителей, неодинаковой емкости и даты выпуска. То есть придется приобретать аккумуляторы попарно!
приобретение энергосберегающих светодиодных ламп на 24 вольта, а тем более на 48 вольт затруднительно
придется отказаться от унифицированных электрических устройств на 12 вольт (а это: сигнализация, насосы, зарядки для телефонов, радиоприемники и т. п. приборы)

Солнечные батареи для дома: что надо знать новичкам?

Ошибка третья: надежды на инверторы

Еще одна распространенная ошибка новичков, устанавливающих солнечные батареи для дома: запитать все через инвертор, то есть одна сеть с напряжением 220 вольт. Но поскольку кпд инверторов, в реальной жизни всего 75-80%, то лучше предусмотреть гибридную проводку: 12В и 220В. Кстати, ее можно запустить в одном кабеле. И теперь, все что может работать от 12В, пусть запитывается от 12В на здоровье (а это: освещение, телевизор, спутник и многое другое). Такое решение сократит потери энергии более чем на 30 %. Тем самым снизит мощность солнечных батарей и емкость АКБ.

Ошибка четвертая: выбор АКБ

Впервые устанавливая солнечные батареи для дома стоит остерегаться, когда Вам «впихивают» всевозможные модели аккумуляторов глубокого разряда. Таких не существует, за исключением щелочных, которые устанавливали раньше на тепловозы и электрокары. Особо следует отметить гелевые аккумуляторы. Мало того, что стоят они недешево, но с учетом следующих факторов, их не следует применять в принципе, а именно:

в силу гелевого состояния электролита, такие аккумуляторы плохо вступают в электро-химический процесс
при отрицательных температурах окружающего пространства, гель переходит в состояние парафина. Сами посудите, что из этого выйдет в морозную погоду

Ошибка пятая: неверная установка солнечных батарей

Солнечные батареи для дома будут работать эффективно, если грамотно и правильно их установить. Существует ряд нюансов, не соблюдая которые никогда не получится сэкономить на использовании альтернативной энергии:

несоблюдение азимута
невыверенный угол наклона модулей
отсутствие контроля температурного режима

Установка солнечных батарей — реальная возможность сэкономить

Что необходимо проверять регулярно

Каждый из элементов СЭС любого типа требует периодического осмотра. Это гарантирует своевременное обнаружение проблем и их оперативного устранения. Перечислим основные правила проверки фотоэлектрической системы поэлементно.

1. Крепеж. Время от времени необходимо проверять крепежные конструкции на предмет механических повреждений стоек, ослабления болтов или возникновения следов коррозии. Особенно внимательно следует проводить такие проверки в период затяжных дождей, снегопадов или после сильных бурь и ветров.

2. Инверторы. При размещении вне зданий эти важнейшие устройства системы солнечных батарей надежно защищаются специальными высокопрочными корпусами. Нарушить их целостность практически невозможно, но фильтры требуют частой очистки. Длительное отсутствие данной процедуры приводит к постоянному перегреву инвертора, что в итоге заканчивается поломкой прибора.

3. Солнечные модули. Герметичная конструкции модуля и высокая прочность защитных каленых стекол минимизирует вероятность механического повреждения рабочих поверхностей. Особенности установки под углом к горизонту и низкий уровень адгезии в большинстве случаев обеспечивают самоочищение модулей естественным путем. Но иногда конструкционных преимуществ оказывается недостаточно, и с панелей требуется снимать застрявшие ветки и мусор, смывать грязь или песок. При этом необходимо использовать соответствующий инструмент и чистящие средства.

4. Заземление. Для сохранения его работоспособности нужно периодически осматривать контакты и целостность изоляции. Отсутствие рабочего вывода на землю приводит к падению производительности, застою СЭС, а в худших случаях – к полному выходу из строя фотовольтаики.

5. Изоляция кабелей. Электрическая изоляция обеспечивает защиту металлических контактных проводов от влаги. Даже незначительное ее повреждение способно вызвать короткое замыкание, которое потребует длительного и чрезвычайно затратного ремонта. Поэтому внимательная проверка целостности изоляции обязательна.

6. Изменения в ландшафте. Если установка СЭС проводилась поздней осенью, зимой или ранней весной, при ней могло быть не учтено частичное затенение фотоэлектрических ячеек листвой близлежащих деревьев или крупных кустарников. При обнаружении такой проблемы следует немедленно устранить возникшее препятствие, обрезав соответствующие ветки.

Зачем и когда мыть солнечные батареи?