Установка солнечных батарей: виды, принцип работы, правила монтажа

встановлення СЕС

Производительность солнечных электростанций зависит не только от характеристик оборудования. Удачное место размещения, корректность монтажа и ухода за панелями повышают их эффективность. Сегодня говорим о том, как установить солнечные батареи в частном доме и на других территориях, чтобы срок окупаемости проекта был минимальным, а выработка — превосходила самые оптимистичные прогнозы.

Что такое солнечная панель

Это — система полупроводниковых фотоэлементов, которые преобразуют свет солнца в электрический ток. Процесс именуется фотоэлектрическим эффектом и широко применяется для обеспечения энергетической автономности домохозяйств и получения пассивного дохода.

Подключение солнечных панелей — затратное, но перспективное мероприятие. Поэтому на территории Украины установлено уже более 9000 солнечных электростанций на территории частных домов. Неизрасходованную на свои владения энергию владельцы СЭС реализуют государству по установленным “зеленым” тарифам.

Виды солнечных панелей

Несмотря на визуальное сходство между собой, солнечные панели бывают различных видов.

  • Жесткие — изготавливаются из кристаллического, реже — аморфного кремния. Такие батареи собраны в жесткий металлический каркас.
  • Гибкие — из селена, кремния, теллурида кадмия. Полимерные напыление с проводниками из алюминия существенно облегчает конструкцию и делает ее более тонкой.
  • Односторонние панели — с одной поглощающей свет стороной.
  • Двусторонние батареи — поглощают солнечный свет двумя сторонами.

В качестве полупроводников для панелей могут выступать кремний, арсенид галия, теллуид кадмия или сочетание меди, индия, галлия, селена. Наибольшее распространение получили кремниевые батареи.

На основе кремния

солнечная пластина с аморфным кремниемМодули, созданные на базе аморфного кремния, имеют низкий КПД (6-8%). Но именно малая себестоимость кремниевых полупроводников объясняет масштабное использование в производстве именно их.

По технологии производства кремниевые пластины делятся на монокристаллические и поликристаллические.

Монокристаллические фотоэлементы

пластина монокристаллическаяДемонстрируют более высокий КПД (до 19%), по сравнению с поликристаллическими, но их стоимость выше в пересчете на 1 Ватт мощности. Изготавливаются они путем литья искусственно выращенных кремниевых кристаллов высокой чистоты. Высокая производительность достигается за счет специальной ориентации атомов монокристалла, увеличивающей подвижность электронов. Кремний пронизан сеткой из металлических электродов.

Обычно монокристаллические панели имеют алюминиевую рамку и защищены противоударным стеклом. Их цвет — темно-синий, черный.

Поликристаллические фотоэлементы

поликристаллическая пластинаБолее доступная по цене альтернатива монокристаллическим фотоэлементам. Производственный процесс достаточно прост, поэтому себестоимость поликристаллов низкая. Фотоэлементы изготавливаются путем медленного охлаждения расплавленного кремния. Кристаллы агрегатные, но различной формы и ориентации.

Производительность поликристаллических фотоэлементов немного уступает монокристаллическим, так как кремниевые пластины уступают в чистоте. КПД — до 15%.

Верхний слой пластины, который обращен к солнцу, изготавливается из кремния, но уже с фосфором. Он является источником избыточных электронов в цепочке p-n-перехода.

Цвет панелей — синий. Они также защищены рамкой и прочным стеклом.

Принцип работы солнечной панели

принцип роботи СЕСВ основе солнечного модуля — полупроводниковые устройства (фотоэлектрические преобразователи), которые преобразуют энергию солнца в постоянный электрический ток. В основе процесса — фотогальванический эффект.

Устройство

СЭС состоит из 5 основных элементов:

  • контроллер — устройство, которое управляет зарядом аккумуляторов. Передает ток от солнечных панелей к АКБ, контролирует процесс заряда батарей, не допуская их перезарядки;
  • аккумулятор — устройство для аккумулирования электроэнергии от солнечных модулей;
  • инвертор — преобразует постоянный ток от АКБ в переменный ток для бытового либо промышленного электрооборудования.
  • модуль — солнечная панель;
  • электрооборудование — любое устройство, питающееся от электросети.

Сама панель — это параллельно соединенные цепочки из последовательно соединенных фотоэлектрических модулей. Чаще всего матрица включает 6х10 модулей, состоящих из двух полупроводниковых пластин. На модулях расположены выходные клеммы для подсоединения электроприемников.

Сэндвич, частью которого становятся соединенные модули, состоит из слоев:

  • подложка — тонкий водонепроницаемый теплопроводный слой полимера;
  • ламинирующая пленка для герметизации фотоэлектрических модулей со стороны подложки;
  • матрица из полупроводниковых пластин;
  • ламинирующая пленка для герметизации с внешней стороны;
  • закаленное стекло, способное выдерживать высокие температуры (до 950) и надолго сохранять прозрачность.

Принцип действия солнечного модуля

Фотоны солнечного света попадают на матрицы и передают свою энергию электронам p-проводника полупроводниковых пластин. Электроны, получив дополнительную энергию, преодолевают p-n переход полупроводниковой пластины и переходят в n-проводник, образуя электрический ток в цепи нагрузки солнечной батареи.

Преимущества использования солнечных батарей дома

  • Широкое предназначение — снабжение электроэнергией домов, школ, садов, фермерских хозяйств и других организаций, освещение улиц, парков, дорог.
  • Рассчитаны на беспрерывную многолетнюю работу — до 30-40 лет.
  • Не требуют топлива — генерируют электроэнергию из неиссякаемого источника.
  • Экологически безопасны.
  • Предусматривают возможность корректировать мощность системы.
  • Простое обслуживание.
  • Бесшумная работа.

Инструкция по установке солнечных панелей

Інструкція встановлення СЕСНе все решаются на установку солнечных батарей своими руками. Препятствием служат страхи совершить ошибки во время монтажа или отсутствие времени. Специалисты монтируют быстрее и с гарантией, но то, сколько стоит установить солнечные панели, некоторых домовладельцев останавливает. Стараясь сэкономить и быстрее окупить СЭМ, они погружаются в монтаж самостоятельно.

Что ж, корректно установить и запустить систему реально, если есть базовые знания по работе с электроэнергией и щепетильность. Перед тем, как купить и сделать солнечную батарею, необходимо убедиться в том, что Ваша местность позволит эффективно его использовать.

Выбор местности для солнечных модулей

Климат Украины благоприятен для установки СЭС. Большое количество ясных дней в году вдохновило тысячи людей на инвестирование в альтернативную энергетику. Но эффективность батарей зависит от количества света, которое попадает на них. Соответственно, устанавливать оборудование нужно в доступных для солнечных лучей местах. Подойдут открытые участки, не затененные деревьями, подсобными постройками, соседскими домами.

Особенности при установке на крышу

Установить домашние солнечные батареи целесообразнее на крыше частного дома. Во-первых, наземная ферма занимает площадь, которую можно использовать под сад, огород или разведение животных.

На крышу частного дома

Угол ската крыши не должен превышать 400. В противном случае нужно строить каркасную конструкцию, которая обеспечит оборудованию нужный угол наклона. Так же придется поступить и владельцам домов с плоской крышей.

Солнечные батареи на крышу дома устанавливаются в два этапа — монтаж профилей к кровле и фиксация панелей к ним болтами 6-8 мм.

Для крепления рамочных конструкций используются только металлические уголки и профили. Деревянных может не хватить надолго — они могут прогнить, потерять прочность. Сечение профилей должно соответствовать площади и весу панелей, чтобы оборудование было зафиксировано в неподвижном состоянии.

На крышу многоэтажного дома

С многоэтажками дела обстоят сложнее в документальных вопросах. Перечень шагов по оформлению увеличивается — дополнительно нужно получить разрешение на аренду крыши, технические условия, увеличивать выделенную мощность на дом. Тем не менее, в Украине над некоторыми многоквартиными возвышаются солнечные панели. И постепенно география “многоэтажных солнечных станций” будет расширяться.

Перед стартом монтажа необходимо убедиться в хорошем состоянии крыши. Если надо — укрепить и отремонтировать ее. Для достижения нужного угла наклона и максимального светопоглощения устанавливаются каркасные конструкции.

Инверторы от системы солнечных панелей размещают в подвале рядом с электрощитовой.

Участком для размещения фотоэлектрических панелей в многоквартирном доме может также стать козырек балкона.

На участке

На земле солнечные батареи устанавливают обычно для увеличения мощности станции, при ограниченной возможности размещения на крыше всей установки. Устанавливают СЭС на каркасной опоре из алюминиевых или металлических профилей.

Угол наклона конструкции с батареями

При выборе угла наклона солнечного модуля нужно ориентироваться на географическую широту участка. Специалисты советуют делать наклон равным этой координаті. Если объект находится на экваторе, достаточно один раз настроить угол. Во всех остальных случаях, в зависимости от времени года, — можно корректировать его. На 120 увеличивать летом и уменьшать — зимой.

Можно воспользоваться расчетами онлайн-калькуляторов, которые показывают рекомендованный угол наклона, исходя из расположения объекта — для каждого сезона и оптимальный на любой период.

Ориентация конструкции

Батарея должна быть направлена “лицом” к солнцу, чтобы фотоэлементы могли ловить максимальный поток лучей. Таким образом, если вы устанавливаете солнечный модуль в северном полушарии, то направляйте его на юг. И наоборот: если вы находитесь в южном — направляйте на север.

Инсоляция

Количество энергии солнца, которое доходит до земли, зависит от места на карте. Уровень инсоляции (кВт/м2/дни) демонстрирует, на какое количества света можно рассчитывать при установке солнечных панелей. Чем выше инсоляция в регионе, тем эффективнее будет работать СЭС. Чтобы получить одно и то же количество энергии в районе с высоким уровнем инсоляции нужно меньше модулей, чем в регионе, где значение инсоляции ниже.

Зона покрытия и требуемое количество энергии

Площадь солнечных панелей зависит от инсоляции и объема необходимой электроэнергии. Ориентировочно рассчитать масштабы необходимой солнечной установки можно, ориентируясь на свое среднесуточное потребление (по квитанции), количеству пиковых часов солнечного света в сутки. Принимается во внимание наличие/отсутствие аккумуляторных батарей. Проще всего, за расчетами обратиться в компанию, реализующую оборудование. Специалисты помогут не ошибиться.

Расчет веса

Перед тем, как собрать солнечную батарею и выгрузить ее на дом, нужно оценить “грузоподъемность” крыши. Панели, каркасные опоры, обслуживающие устройства имеют вес, который давит на стропила и конструкцию крыши. Просчитайте все, чтобы однажды утром не проснуться под тяжестью собственной электростанции, проломившей кровлю.

Расходы

Стоимость комплекта солнечной электростанции в корпорации “Радиан” — от 0,44$ за 1 ватт. Для сравнения, среднерыночная стоимость частной СЭС в 50-х годах прошлого столетия составляла порядка 300 $ за 1 ватт. Доступность оборудования сегодня резко возросла, но все же проект генерации альтернативной энергии требует инвестиций.

Полная стоимость электростанции зависит от мощности и производителя оборудования. Сюда стоит приплюсовать расходы на монтаж и обслуживание, если вы не планируете заниматься этим самостоятельно.

Утилизация

Солнечные батареи служат до 50 лет, контроллер, инвертер — до 20 лет, аккумуляторы приходится менять каждые 4-10 лет (в зависимости, от типа АКБ и интенсивности использования). Утилизировать элементы системы можно несколькими способами:

  • сдать в переработку;
  • реализовать на вторичном рынке альтернативных станций;
  • продать на онлайн-площадках купли-продажи отработанных солнечных панелей.

Уход и обслуживание

Обслуживание частной электростанции заключается в содержании в чистоте поверхности батарей (больше солнца — выше эффективность). 1-4 раза в год их можно мыть из шланга с водой, удаляя пыль, птичий помет, опавшие листья. Следите за тем, чтобы на панелях не накапливались слои снега.

Периодически проверяйте состояние всех элементов системы и меняйте аккумуляторы по мере необходимости (1 раз в 4-10 лет).

Основные ошибки при монтаже

Установка солнечных батарей своими руками требует аккуратности и щепетильности. Если поломку или возгорание оборудования спровоцирует неправильное подключение элементов системы, гарантия пропадает.

Основные ошибки, которые допускают люди, не имеющие опыта:

  • неправильные расчеты — приводят к недостаточной мощности СЭС;
  • некачественные материалы каркаса — оборудование может не выстоять в сильную непогоду;
  • крепление панелей к продольным, а не несущим балкам — панель может оторваться;
  • нет вентиляции — снижает эффективность системы.
  • Заказ оборудования у предприятий, которые не имеют гарантийного-обменного фонда, а значит при поломке, обмен оборудования можно дожидаться не один месяц. А ведь каждый потерянный день в солнечную вам будет обходиться до 1000 грн.

Специалисты корпорации RADIAN помогут вам избежать больших и маленьких ошибок при покупке солнечных панелей и введении их в эксплуатацию. Оценка объектов, расчет мощности и проектирование, продажа оборудования, монтаж, оформление документов, сервисное обслуживание. Звоните, пишите, приходите к нам, чтобы пользоваться энергией солнца, не растрачивая свою.

envelop facebook search