Солнечные батареи для дома: составные элементы, принцип работы, виды, преимущества и недостатки использования, монтаж

Постоянно растущие тарифы на электричество, перебои в сети напряжения и регулярные отключения всё больше подталкивает хозяев частных домов использовать солнце в качестве источника энергии.

Уже не в диковинку увидеть сооружения из солнечных модулей, закреплённых на кровле или отдельно стоящих на подставке.

Современные домашние станции отличаются большой мощностью, способностью обеспечивать бесперебойную работу бытовой технике в автономном режиме. Эффективность работы и производительность зависят от региона и климатических особенностей.

Посмотрите видео как собрать солнечную батарею своими руками

Составные элементы солнечных батарей

Мини станции на солнечных батареях состоят из следующих элементов:

• солнечные модули;

• контролёр;

• аккумуляторы;

• инвертор.

Кроме того понадобятся:

— первичный преобразователь;

— комплект проводов;

— контрольные приборы за отслеживанием заряда в аккумуляторах;

— устройство отбора мощности у батарей.

Принцип работы солнечной батареи

Принцип работы батарей на солнечной энергии состоит из цепи физических процессов:

• кремниевые пластины улавливают солнечную энергию;

• нагретые пластины высвобождают электроны;

• активизация электронов заставляет их двигаться по проводникам;

• проводники направляют поток электронов в аккумулятор (чаще используют несколько накопителей энергии), в результате чего происходит подзарядка;

• преобразователь меняет постоянный ток на переменный;

• с помощью проводных подключений осуществляется подача питания бытовой технике.

Виды солнечных батарей

Подбор типа батарей с необходимыми параметрами обеспечит максимальную производительность с учётом климатических особенностей региона. Выпускается несколько разновидностей плит, отличающихся структурой поверхностного слоя и технологическим процессом изготовления.

• Плиты с покрытием из монокристаллического кремния относятся к самым дорогостоящим фотоэлементам, что обусловлено способностью накопления солнечной энергии при сильной облачности. Производство включает сложный процесс медленного остывания кремниевого расплава. После остывания материал разрезается и подвергается дополнительной термообработке. Обычно пластины имеют тёмно-синий цвет.

• Плиты с покрытием из аморфного кремния пока не выпускаются в промышленных объёмах. Перспективное направление находится в стадии развития. Сложность производственного процесса заключается в создании одинаковой направленности кремниевых кристаллов по всей поверхности плёнки, толщина которой не превышает 100 микрон.

• Покрытия рабочей поверхности поли- или монокристаллическим кремнием имеют более доступную стоимость в связи с использованием упрощённой технологией производства. Электротехнические показатели немного уступают другим типам солнечных батарей.

Параметры установок

При выборе солнечных батарей уделяют внимание техническим параметрам и характеристикам. Качественные и высокопроизводительные изделия должны иметь следующие параметры:

• показатель КПД свыше 20%;

• высокий уровень сопротивления;

• стекло должно быть закалённым;

• устойчивость к плохим погодным условиям;

• в южных регионах предпочтение отдаётся поликристаллическим моделям;

• для северных регионов рекомендуются монокристаллические плиты.

Преимущества использования солнечных батарей

Плюсы:

• автономность;

• регулировка температуры;

• за энергию не нужно платить;

• постоянное пополнение запасов ресурса;

• экологичность и безопасность;

• может использоваться в качестве резерва и основного источника;

• длительный срок эксплуатации.

Недостатки использования солнечных батарей

Минусы:

• высокая цена оборудования;

• погодные катаклизмы отрицательно влияют на работу приборов;

• необходимо выделить место под установку;

• обслуживание оборудования;

• в зимнее время снижается производительность;

• для увеличения мощности требуется модернизация системы.

Примерная стоимость батарей

Доступной альтернативную систему добычи электроэнергии назвать нельзя. Однако дорогое оборудование может окупиться уже через 3-5 лет, в зависимости от мощности и климатических особенностей. Станция мощностью 20-25 кВт, с возможностью отопления дома среднего размера, может обойтись в 800 000 рублей.

Монтаж солнечной батареи

Сооружение станции на солнечных батареях имеет преимущество перед укомплектованным оборудованием возможностью постоянно наращивать мощность, и оптимизировать процесс.

Начать изготовление станции нужно с разработки проекта. На этом этапе учитываются следующие факторы:

— место установки модулей;

— расчёт угла наклона конструкции;

— если предполагается использовать кровлю под установку, просчитать несущую способность кровельного каркаса, стен и фундамента;

— отдельное помещение или уголок в доме под аккумуляторы.

После приобретения необходимого оборудования и фотоэлементов выполняется монтаж.

• Каркас собирается из алюминиевого уголка шириной 35 мм. Объем ячейки должен соответствовать размерам необходимого количества фотоэлементов (835х690 мм).

• В заготовленной раме из алюминия сделать отверстия для метизов.

• Внутреннюю часть уголка обработать герметиком в два слоя.

• В раму уложить лист из оргстекла, поликарбоната, плексигласа или другого материала. Уплотнить соединения рамы и листа путём лёгкого прижима поверхностей по периметру. Оставить на открытом воздухе до полного высыхания.

• Зафиксировать стекло десятью метизами в отверстия, размещённые по углам и сторонам рамки.

• Перед креплением фотоэлементов очистить поверхность от пыли.

• Припаять проводник к плитке, предварительно протерев контакты спиртом и уложив на них флюс. Во время работы с кристаллом нужно избегать давления на него. Хрупкая структура может разрушиться.

• Уложить по всей длине контакта шину и медленно провести по ней горячим паяльником.

• Перевернуть пластины и выполнить пайку аналогичным образом.

• Выложить фотоэлементы на оргстекло в рамке, зафиксировать их с помощью монтажной ленты. Раскладку легче выполнить после разметки. Рекомендуется также использовать для крепления силиконовый клей. Наносить его нужно точечным способом. Одной капли на плитку вполне достаточно.

• Располагать кристаллы нужно с соблюдением зазора 3-5 мм, чтобы при нагревании материала не деформировалась поверхность.

• Выполнить соединение проводников по краям фотоэлементов с общими шинами.

• Специальным прибором протестировать качество пайки.

• Герметизировать панель, нанеся герметик между плитками. Осторожно придавить их пальцами, чтобы края плотно прилегли к стеклу. Также необходимо промазать герметиком края рамки.

• С боковой стороны каркаса установить соединительный разъем, к которому подключить диоды Шоттки.

• Закрыть рамку защитным стеклом. Уплотнить все соединения для предотвращения попадания внутрь влаги.

• Лицевую сторону панели обработать лаком.

• Закрепить панель на кровлю или другое место, расположенное на солнечной стороне.