Виды солнечных панелей, их применение и эффективность
Альтернативная энергетика в наши дни продолжает активно развиваться. Технология и оборудование для преобразования солнечной энергии в электрической ток постоянно совершенствуются. Конечно, электричество из бытовых сетей обойдётся дешевле. В этом плане солнечным панелям пока ещё трудно конкурировать с традиционными источниками энергии. Но есть ситуации, когда электричество не подведено к какому-то объекту. Как правило, подвод электричества к отдельному дому обходится хозяевам в круглую сумму. Вот в таких случаях бывает оправданной установка солнечных панелей, о которых мы поговорим сегодня.
Содержание статьи
Виды солнечных панелей
Начать стоит с того, какие вообще существуют виды солнечных панелей. Обычно их классифицируют по используемому материалу и технологии производства. А также эти параметры определяют и конечную цену солнечных панелей. Есть две большие группы солнечных модулей: кремниевые и плёночные.
Пленочные, в свою очередь, делятся на:
- Полимерные;
- Тонкопленочные;
- С добавлением селенида меди — индия.
Кремниевые солнечные панели подразделяются на три группы:
- Монокристаллические;
- Поликристаллические;
- Аморфные (в зависимости от технологии производства могут быть отнесены в группу пленочных панелей).
Последние три группы мы рассмотрим подробнее.
- Монокристаллические. Эти панели изготавливаются из однородных монокристаллов. От остальных двух разновидностей они отличаются равномерной структурой и более высоким КПД. По форме такие панели изготавливаются в виде многоугольников, а также квадрата со скошенными углами. Эта форма соответствует кристаллическим заготовкам;
- Поликристаллические. Эти панели имеют неоднородную структуру и, как правило, выпускаются методом литья. Их эффективность и выработка электрического тока ниже, чем у монокристаллических панелей. Форма панелей ровная квадратная или прямоугольная в отличие от многогранной у монокристаллических;
- Тонкопленочные или гибкие. Их изготавливают из аморфного кремния, и основной их особенностью является гибкая структура. Благодаря этому их можно использовать на поверхностях криволинейной формы. Но КПД таких панелей примерно на 50% ниже, чем у поликристаллических и монокристаллических образцов.
Монокристаллическая панель
Поликристаллическая панель
Аморфная панель
Существуют также гибридные солнечные панели, которые были разработаны не так давно. КПД солнечных панелей не такой большой из-за того, что они лишь частично используют солнечное излучение, попадающее на них. А именно, ультрафиолетовая часть излучения. Отличие гибридных панелей заключения в том, что они используют ультрафиолетовый и инфракрасный спектр излучения. При их изготовлении совмещается солнечный элемент и полимер в плёночном виде.
Материалом для изготовления солнечных панелей является кремний, в который добавляются различные вещества. Для аморфных гибких панелей часто используются селенид меди-индия, а также теллурид кадмия. Это позволяет увеличить КПД этих панелей.
Вернуться к содержанию
Особенности работы и эффективность
Солнечные панели уже давно не являются чем-то сверхъестественным. Они выпускаются в достаточном количестве, и купить их не проблема. Однако есть серьёзные ограничения на их использование. Например, в тех регионах планеты, где солнце показывается редко, рентабельность солнечных модулей находится под вопросом. Поэтому перед покупкой солнечных панелей следует оценить эффективность их использования вашей климатической зоне.
Если в вашем регионе число солнечных дней в году меньше 150, то смысла от применения таких панелей нет. Первоначальные вложения в них довольно серьёзные и в таком регионе они просто не окупятся.
Чтобы система работала, одних солнечных панелей и недостаточно. Требуется купить и ещё много различного оборудования. В состав гелиосистемы входят следующие компоненты:
- Солнечные панели. Как правило, они объединяются в цепь. Число панелей зависит от того, какое напряжение и мощность нужны на выходе;
- Контроллер. Электронное устройство, которое управляет зарядкой аккумуляторов, а также распределением тока в сети;
- Инвертор. Необходим для преобразования постоянного ток, вырабатываемого фотоэлементами (12─48 В) в переменный (220 вольт, 50 Гц). Именно последний используют для питания все бытовые электроприборы;
- Аккумулятор. Или аккумуляторы. Необходимы для накопления заряда. Ведь днём батареи вырабатывают электрический ток в избытке, по ночам простаивают. В тёмное время суток питание потребителей в сети будет выполняться от аккумуляторов, которые накопили заряд днём;
- Провода, крепёж и т. п.
Солнечные панели объединяются последовательным и параллельным способом. При параллельном соединении получаем увеличение тока на выходе, при последовательном ─ увеличение напряжения. Комбинирование этих способов соединения можно получить на выходе параметры, которые необходимы для ваших целей.
Гелиосистема
Перед тем как приобрести гелиосистему, нужно оценить требуемую мощность установки для вашего дома (производства, офиса). Чаще всего солнечный модуль набирается из панелей, число которых кратно 36. Для начала следует подсчитать, сколько расходуется электричества в вашем доме. Нужно найти все квитанции по оплате электричества за последний год. Сложить киловатты, которые были истрачены за этот период, и разделить их на 12. В результате получится в средний расход за месяц. Полученное значение ещё нужно умножить на коэффициент, который в российском климате для гелиосистем равен 16. В результате у вас получиться необходимая мощность гелиосистемы.
К примеру, расход электроэнергии за год у вас оставил 2200 киловатт. При делении этого числа на 12 и умножении на 16 получается результат около 2950 ватт. Вот такой мощности вам нужно гелиосистема. Конечно, влияние также оказывает периодичность проживания в доме. Ведь если это дача, то вы будете жить там только в летнее время года, а на зиму уедете в город.
Что касается рентабельности при использовании солнечных панелей, то тут ситуация неоднозначная. Если цены на электричество примерно как в Европе, то тогда использование гелиосистемы экономически оправдано. Кроме того, на законодательном уровне должно быть проработано использование счетчиков электроэнергии с обратным ходом. То есть, когда в энергосистеме вашего дома есть избыток электроэнергии, то она может сбрасываться обратно в общую сеть. При этом счётчик должен вращается в обратном направлении. То есть, показания уменьшаются.
В этом случае использование солнечных панелей будет экономически оправдано. Кроме того, в развитых странах ведётся масштабная пропаганда по охране окружающей среды и использованию зелёных технологий. В России реалии совершенно другие. Электричество у нас стоит дешевле, разброс излишне выработанной электроэнергии в сеть вряд ли будет учтён. Поэтому окупаемость гелиосистема здесь будет значительно дольше.
Солнечные панели на крыше дома
Даже в южных регионах России такие установки для частного дома окупаются не раньше, чем через 5─7 лет. А в средней полосе этот срок может затянуться на 10─15 лет. Примерно через 25 лет солнечные панели теряют примерно 20% выработки. Кроме того, при использовании аккумуляторов в системе добавляются дополнительные траты на их регулярную замену, что увеличивает срок окупаемости. Поэтому в российских условиях использование солнечных панелей будет оправдано лишь тогда, когда невозможно или слишком дорого подводить электрические сети.
Вернуться к содержанию
Установка солнечных панелей
Установка панелей также сильно влияет на их эффективность. Места для установки могут быть разные. Например, фасад здания, крыша, пространство на участке. В идеальном случае пластины фотоэлементов должны быть направлены под углом 90 градусов к солнечному свету. При таком расположении КПД будет максимальным. В некоторых случаях панели устанавливаются на специальные держатели. В такой конструкции есть датчик, отслеживающий положение Солнца. И в зависимости от его показаний держатель автоматически корректирует положение. Однако это система стоит дорого и зачастую увеличивает стоимость установки в два раза. Поэтому обычно солнечные панели закрепляют на южной стороне издания, а угол наклона делается равным широте региона, где вы живёте.
Установка солнечных модулей
Установка солнечных панелей
Установка солнечных модулей
Рассмотрим основные места, используемые для установки солнечных модулей.
- Крыша здания. Очевидное решение, которое сразу приходит на ум. Но это не всегда наиболее оптимальный вариант. Нужно устанавливать их так, чтобы поверхность фотоэлементов смотрела на юг. В процессе эксплуатации требуется обязательно очищать поверхность панелей от снега, пыли и грязи. А на крыше это будет делать гораздо труднее. Плюс здесь в том, что на панели не будет падать тень. Если, конечно, вокруг нет высотных зданий;
- Фасад и боковые стены здания. Правило здесь аналогично установке на крыше ─ солнечные модули должны смотреть на юг. В этом случае фасад или боковая стена должна выходить на юг. Кроме того, нужно обязательно проверить, чтобы на эту стену не попадала тень от соседних деревьев или каких-то построек. Если тень падает даже непродолжительное время, не следует монтировать там модули. Ни в коем случае не устанавливайте панели на стенах, которые выходят на восток и запад. Если вы так сделаете, то практически весь световой день на фотоэлементы будут падать косые солнечные лучи;
- Установка рядом с домом на свободном пространстве. Этот вариант даёт более широкие возможности в подборе места. Но не следует забывать, что на выбранное место не должна падать тень весь световой день. Если позволяют средства, то можно установить панели на шарнирной опоре, меняющей положение вслед за солнцем для оптимального освещения фотоэлементов.
Вернуться к содержанию
Где используются солнечные панели?
Часто можно встретить солнечные панели, которые используется для подзарядки аккумуляторов в различной потребительской электронике (плееры, фонарики, калькуляторы). Есть варианты электромобилей, аккумуляторы которых заряжаются от солнечных панелей. Но это больше экзотика. А вот энергообеспечение зданий уже давно не является экзотикой.
Солнечные батареи и коллекторы различных размеров и производительности широко применяются в регионах с большим количеством солнечных дней в году. В основном это страны, расположенные в тропических и субтропических регионах. Наибольшее распространение в солнечные панели получили в Израиле и странах Средиземноморья. Кроме обеспечения энергией жилых знаний, солнечные батареи широко применяются в производственных, торговых и офисных зданиях. Это могут быть больницы, торговые центры и другие объекты недвижимости.
Одно из наиболее важных и высокотехнологичных направлений использования солнечных панелей ─ это космическая отрасль. Здесь солнечные батареи являются основным методом получения электроэнергии. Повышенная безопасность является их основным преимуществом перед ядерными или радиоизотопными источниками энергии.
Учёные Южной Кореи разработали солнечную батарею, работающую под кожей человека. Этот источник питания предназначен для обеспечения бесперебойной работы имплантатов (например, кардиостимуляторов). Такая батарея может заряжаться от солнечной энергии, поступающей через кожу.
Из экзотических способов применения солнечных панелей можно отметить следующие. Около 3 лет назад в Нидерландах была открыта велодорожка, построенная из солнечных батарей. А во Франции в год назад заявили о том, что собираются построить примерно тысячу километров автомобильных дорог, которые будут иметь встроенные ударопрочные солнечные панели. По их расчётам один километр такого полотна может обеспечить потребности в электроэнергии пяти тысяч человек.
Вернуться к содержанию
Производители солнечных панелей
Основной объем солнечных панелей сегодня выпускается на предприятии за рубежом. Но в России также есть несколько предприятий, занимающихся выпуском этой продукции. Давайте, рассмотрим основные из них.
Российские производители
- «Телеком-СТВ». Основная специализация предприятия ─ это производство фотоэлементов и прочего оборудования для сборки солнечных систем. Завод занимается проектированием и поставкой автономных энергетических систем на основе гелиомодулей;
- «Квант». Является одним из ведущих НПП по выпуску гелиосистем. Здесь выпускаются стандартные модели полупроводниковых солнечных батарей, а также собственные разработки компании. В «Квант» разработали и выпустили совершенно новые структуры солнечных панелей. Они могут быть на сетчатых и струнных подложках, а также есть модели с двусторонней чувствительностью. НПП «Квант» является поставщиком солнечных модулей для использования МКС и различных космических спутниках;
- Рязанский ЗМКП. На предприятии выпускаются мощные солнечные батареи на основе монокристаллических фотоэлементов. Есть весь спектр продукции от миниатюрных панелей для заряда сотовых телефонов до мощных модулей, предназначенных для энергообеспечения жилых домов или уличного освещения. А также здесь выпускаются контроллеры и инверторы для портативных солнечных электростанций;
- «Солнечный ветер». Компания занимается выпуском солнечных батарей высокого качества, а также их установкой на различных объектах. Интересно, что бренд Solar Wind знают на международном рынке. При сборке батарей на производственной линии используются в основном комплектующие из Европы. Компания реализовала уже не одну сотню успешных проектов во многих странах мира;
- «Хевел». Предприятие специализируется на тонкопленочных солнечных панелях. В производстве используются современная технология обработки аморфного кремния. Предприятие купило эту технологию у фирмы Oerlikon Solar из Швейцарии.
Как можно видеть, предприятия по выпуску солнечных панелей в России ориентируется как на внутренний, так и на международный рынок сбыта. Теперь о международных предприятиях.
Вернуться к содержанию
Международные производители
Ещё не так давно на международном рынке лидерами по производству солнечных батарей были европейские фирмы. Китайские производители не так давно начали осваивать этот рынок. Сначала их продукция вызывала нарекания по качеству, но потом недостатки были устранены. Теперь компании из Китая по производству солнечных панелей выходят на первых план среди производителей.
- Китайская компания, выпускающая модули из поликристаллов и монокристаллов класса А. КПД панелей составляет 15,7 процента, а снижение эффективности при эксплуатации не более 5%;
- Предприятие в США, которое специализируется на тонкопленочных модулях с добавками теллура и кадмия. Они выпускают панели с одной из самых низких себестоимостей на рынке;
- Ещё одна компания из США, которая выпускает наиболее эффективные солнечные панели в мире;
- Предприятие находится в Китае и имеет полный производственный цикл, включая производство поликристаллического кремния. Они производят солнечные панели Panda с высокой эффективностью и низкой себестоимостью;
- Китайская фирма выпускает качественные модули, которые стоят немало;
- Немецкий производитель работает в основном с поликристаллическими панелями. Один из наиболее крупных производителей в Германии;
- Trina Solar. Ещё один китайский производитель, предлагающий недорогие панели хорошего качества;
- Японская компания, выпускающая высокопроизводительные солнечные панели для розничных покупателей.
Вернуться к содержанию
Плюсы и минусы солнечных панелей
Плюсы
- Экологичность солнечных панелей. При выработке электроэнергии нет продуктов сгорания и выбросов в окружающую среду;
- Длительный срок службы фотоэлементов (25-30 лет);
- Автономное использование. Можно обеспечить электроэнергией здание, которое находится вдали от энергетических сетей;
- Бесплатный источник энергии. После того как гелиосистема окупится, электричество для вас будет бесплатным. О проблемах с окупаемостью говорилось выше.
Минусы
- Высокая цена солнечных систем. Кроме самих панелей, там используется много дорогих компонентов;
- Малоэффективны в северных регионах, где мало солнечных дней, много осадков и облачность;
- Требуют ухода при эксплуатации. Поверхность нужно периодически очищать от снега, грязи, пыли. Это довольно сложно, если панели находятся на покатой крыше;
- Длительный срок окупаемости;
- Невысокий КПД на современном этапе производства солнечных панелей.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье, а также ваши отзывы об использовании солнечных панелей, оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(голосов: 3, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
ща много всяких разных наизобретали.
но монокристал во всем лучше поликристала, и это при почти одинаковой цене. отходы они и есть отходы, вторсырье..