Все о солнечных батареях плюсы и минусы

Но использование всего 1% от всей энергии, поступающей на солнечную панель – это очень мало. Данные элементы не могли обеспечить бесперебойное питание техники, поэтому исследования продолжались.

В 1954 году трое ученых – Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер – изобрели батарею уже с КПД 4%. Она работала на кремнии, а впоследствии ее КПД было увеличено до 20%.

На данный момент солнечные батареи продуцируют только 1% от всей энергии в мире. Их в основном проводят в места труднодоступные для электрификации. Широко применяют этот источник питания в космической промышленности. Специалисты считают, что такому аккумулятору открыты все пути, ведь с каждым годом солнечная активность возрастает.

В наших широтах данные элементы питания устанавливают в частных домах при экономии энергопотребления и заботе об окружающей среде.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Солнечная батарея обладает своими преимуществами и недостатками. Рассмотрим их более подробно.

Плюсы:

• Высокая экологичность. При эксплуатации не используются невосполнимые ископаемые, не возникает отходов.
• Отсутствие шума.
• Доступность. Каждый уголок Земного шара освещается Солнцем.
• Постоянство. Если ископаемые могут закончиться, их выработка уменьшиться, то наcчет солнечной энергии беспокоиться не стоит. По данным ученых, нашему светилу еще долго ничего не грозит.
• Обширная область использования. Панели могут применяться как в сельской местности, так и в космосе.
• Новые технологии. На солнечных батареях проводят испытания, на их усовершенствование тратятся громадные суммы, данная область постоянно модернизируется, подвергается инновациям.

Минусы:

• Дороговизна. Не каждый человек может позволить себе установить достаточное количество солнечных элементов питания для обеспечения своих нужд. Электрификация небольшого дачного домика обойдется в 1000-1200 долларов, в то время как на двухэтажных особняк может уйти до 10 000 у.е.
• Солнечное освещение – непостоянная единица. КПД батареи будет снижаться в ночное время, пасмурную погоду.

Комплектация батарей

О солнечных батареях множество людей думают ошибочно. Ведь сама по себе панель на крыше не может дать переменный ток.

Чтобы обеспечить жилище электричеством, придется приобрести:

1. Собственно солнечные панели. Это тот элемент конструкции, который крепится на стены или крышу дома. При попадании кванта солнечного света кремниевые кристаллы начинают колебаться, и создается электрический ток.
2. Аккумулятор. Энергия, которая не пошла на расход бытовых нужд, аккумулируется в этом приборе, и потом ночью или в ненастную погоду она расходуется.
3. Контроллер напряжения. Этот элемент является скорее не обязательным, а желательным. Он повышает продолжительность жизни аккумулятора, сообщает о его предельно низком и высоком заряде.
4. Инвертор, или преобразователь энергии. В аккумуляторе электрический ток находится в постоянном значении, а для бытовых нужд необходим переменный. Инвентор и совершает данное преобразование.

Как мы видим, солнечные панели – это лишь малая часть системы. Они сами состоят из более мелких элементов – модулей. Раз устройство данных элементов питания модульное, при необходимости посредством подсоединения составляющих вы можете добавить панели или убрать лишние.

Виды солнечных батарей

Солнечная панель состоит из компонентов, и они могут быть разными:

• монокристаллическими;
• поликристаллическими;
• пленочными.

В первом случае один фотоэлемент – это один кристалл кремния. Данные батареи имеют наибольший КПД (до 25%), но они являются очень дорогими. Пластины насыщенного синего цвета, а их края немного скругленные.

Поликристаллические фотоэлементы объединяют несколько кристаллов кремния. Они широко распространены, их КПД колеблется в районе 20-23%. Структура неоднородна, и они хуже поглощают солнечный свет, нежели монокристаллические панели. По стоимости они более доступны.

Тонкопленочные (аморфные) фотоэлементы представляют собой напыление полупроводника на подложку. Основное преимущество в том, что их можно расположить буквально на любой поверхности, они гибкие. Недостаток – небольшая производительность.

По техническому принципу электрификацию солнечными элементами делят на:

• открытые системы;
• закрытые системы (автономные);
• комбинированные.

Открытой система называется, когда солнечная панель подключена к общей электросети. В таком случае необходимость приобретения аккумулятора и контролера отпадает. Солнечные батареи подсоединяются к общей сети с помощью инвертора. Если потребляемая бытовыми приборами мощность не превышает ту, которую производят панели, то из общей электросети ток не берется. В случае, когда вы включили приборы повышенного энергопотребления, и батареи не могут их обеспечить током, электричество берется из общей сети. Особенностью является то, что если тока не будет в основной сети, то батареи работать не станут.

С автономными системами все понятно: они замкнутые и не требуют внешней сети. Энергия накапливается в аккумуляторе и расходуется по мере необходимости.

Комбинированные сети не получили широкого распространения, так как они дороги. Сложная конструкция объединяет тип открытой и закрытой системы. При излишке электроэнергии, вырабатываемой батареями, ее можно перенаправить в общую сеть.

Применение солнечных батарей

Кроме космонавтики и обеспечения частных домов электроэнергией, панели или батареи солнечные применяют в следующих сферах:

• Автомобилестроение. Экологичный транспорт приобретает популярность, ведь выхлопы бензина и газов загрязняют атмосферу, а цены на топливо постоянно растут. Машины на солнечной энергии способны развивать скорость до 140 км/ч.
• Эксплуатация водного транспорта (барж, катеров, яхт). Такой транспорт можно встретить в Турции. Лодки развивают небольшую скорость (до 10 км/ч), и это позволяет туристом осмотреть достопримечательности и роскошные пейзажи этой страны.
• Энергообеспечение зданий. В развитых странах Европы многие муниципальные здания и сооружения полностью обеспечивают свои нужды с помощью энергии, которую выделяют солнечные панели.
• Самолетостроение. Благодаря наличию батарей, самолет в полете может длительное время не расходовать топливо.

Отрасль постоянно развивается. Уже изобрели зарядки для телефонов и ноутбуков, работающие от энергии Солнца.

На что обратить внимание при покупке солнечных батарей для дома

Данная информация будет полезна, если вы решили перейти на солнечный источник энергии. Приобретая все комплектующие для такой системы, нужно знать, где можно сэкономить, а на что обратить особое внимание:

1. Покупайте составляющие (панели, аккумулятор, инвертор) в конце зимы-начале весны . Как правило, магазины в это время предоставляют большие скидки.
2. Не покупайте сразу много солнечных батарей. Помните, что эта система модульная, и добрать необходимое количество для обеспечения нужд бытовой техники очень просто.
3. Желательно заменить все лампы накаливания в доме на светодиодные или LED . Они потребляют меньше энергии, а срок службы у них дольше.
4. Для дома приобретайте с олнечные батареи с выходным напряжением в 12 В . Именно такие значения подойдут для бытовой техники, очень мало приборов используют 24 В и 48 В. Все показатели напряжения вы можете найти в паспорте устройств.

При выборе солнечных батарей обратите внимание, что каждая должна быть помещена в защитный корпус из алюминия. Этот металл легкий, прочный, стойкий к коррозии. Сверху защитное стекло должно быть матовым, не давать глянца и бликов.

Обеспечивать свой дом уютом, теплом и не платить за электричество вполне возможно. Для этого нужно установить такую систему энергоснабжения. Но стоит учитывать, что она тоже требует значительных вложений и обладает рядом нюансов. Изучив все положительные и отрицательные стороны, мы надеемся, что вы сделаете правильный выбор.

Гелиоэнергетика — это достаточно новый для потребителя термин, обозначающий использование солнечного света для получения электричества.

Очень важно понимать, что сегодня продавцы солнечных панелей и готовых комплектов солнечных батарей зачастую сами плохо разбираются в предмете разговора, потому, покупая продукт «подешевле и получше», вы рискуете разочароваться в гелиоэнергетике в целом, ведь качество «ширпотребных» солнечных панелей, изготовленных в Китае, оставляет желать лучшего. Вспомним мудрую фразу: «Я не настолько богат, чтобы позволить себе покупать дешевые вещи». В случае с солнечными панелями это изречение приобретает дополнительный вес.

Сначала определимся — что хорошего есть в солнечных батареях:

Это автономный источник электроэнергии, свободный от использования расходных материалов. Аккумулятор служит 5−10 лет, а срок службы самих панелей превышает 20 лет, отсюда еще один плюс — долгий срок службы.

Поддержание экологического направления, развития альтернативной энергетики — запасы нефти не вечны, и нужно использовать возобновляемые ресурсы для жизни.

Мобильный источник электроэнергии: солнечные панели легко перевезти на новое место жительства, их даже можно устанавливать на крышу автомобиля, на прицеп-дачу, пользоваться различной бытовой техникой или даже снижать расходы на топливо.

Что же нужно для того, чтобы солнце питало наши розетки? Сами солнечные панели, контроллер для солнечных батарей, аккумуляторы, инвертор с 12 В (24В) (DC) на 220 В (AC).

Подробно про каждую из этих четырех вещей:

1. Солнечные панели бывают монокристаллические и поликристаллические. Отличить тип панели можно по клеткам модулей, из которых панели и составлены: у монокристалла цвет модуля черный и скошены углы, а у поликристалла — ровные синие прямоугольники. При небольшой разнице в производительности этих типов панелей сегодня в России поликристалл продают в два раза больше, чем монокристалл.

Поликристалл лучше работает в пасмурную погоду, но хуже работает при перегреве (монокристалл тоже снижает эффективность при перегреве, но меньше). В связи с этим монтаж панелей следует производить не только по сторонам света (обычно панель ориентируют на юг, 60 градусов от горизонтали), но и на выносных опорах, чтобы обеспечить вентиляцию и избежать нагрева от покрытия крыши. Интересная особенность: панели мощностью до 150Вт работают по схеме 12 В, рабочее напряжение на них около 17 В, а напряжение без нагрузки до 22 В, а свыше 150Вт — по схеме 24 В, напряжение соответственно. Это следует учитывать при покупке всех остальных составляющих солнечных батарей — контроллера, аккумуляторов и инвертора.

2. Основная функция контроллера — контролировать заряд аккумуляторов. Контроллеры отличаются по пропускаемой мощности и дополнительным возможностям. Для частного дома обычно используется контроллер на мощность от 10 до 30 Ампер. Дополнительными функциями чаще всего являются управление освещением и сигнализация о низком уровне заряда аккумулятора.

3. Аккумуляторы. Лучше всего использовать современные гелевые аккумуляторы или с технологией AGM. Но если хочется сэкономить, можно пользоваться и обычными автомобильными аккумуляторами, из них стоит предпочесть грузовые на 150−190А/ч — более долговечные, чем легковые — 45−100А/ч. Автомобильные, в отличие от более современных, требуют присмотра и периодической доливки дистиллированной воды.

4. Инвертор — очень важная часть солнечной станции. Существуют инверторы с модифицированным синусом и с чистым синусом. Разница между ними — в качестве выдаваемого электричества. Сегодня чистый синус уже почти заменил модифицированный, поэтому не стоит гнаться за дешевизной, а лучше брать современный, но уже проверенный продукт. Конечно, он дороже, но зато можно не беспокоиться за сохранность и работоспособность любой своей техники. Стоимость отечественного инвертора с чистым синусом на 1КВт составляет около 4 т.р., а 1,5КВт — 7 т.р.

Минусы солнечных батарей:

Зависимость от погоды, от количества солнечных дней в году.
Достаточно высокая стоимость оборудования — от 20 т.р. (для системы мощностью до 500Вт в день).
Достаточно слабая распространенность технологии для широкого потребителя, в связи с чем существует риск получить одну из составляющих низкого качества, что сразу скажется на работе всей системы.

Подведем итог: при всех нюансах приобретения, установки, обслуживания и эксплуатации систем солнечных батарей от них можно получать качественное электричество в определенных объемах. Конечно, значительно меньших, чем «на проводах электропередач», но при разумном использовании, думаю, будущее — за альтернативной энергетикой! Можно уверенно сказать, что без централизованного электричества жить можно и это перспективно!

Дата публикации: 26 ноября 2013

О плюсах использования солнечных батарей «трубят» повсеместно. Использование альтернативных источников энергии позволяет заботиться о чистоте окружающей среды, не переживать о том, что запасы угля, нефти и других видов природного топлива в скором времени истощатся, позволяет экономить денежные средства и получать бесплатную энергию – таковы плюсы использования солнечной энергии. Но сегодня речь пойдет об обратной стороне медали, ведь тема статьи – минусы солнечных батарей.

Недостатков у солнечных панелей крайне мало, но для кого-то они могут показаться очень весомыми и «отбить» желание их приобретать. Но не стоит забывать, что достоинств у СБ значительно больше, и при правильных расчетах и установке избежать некоторых отрицательных моментов достаточно просто. Давайте разбираться более подробно.

Основные недостатки солнечных панелей

1. Низкая эффективность СБ в пасмурную погоду.
2. Сложность использования в регионах с большим количеством осадков, в частности снега.
3. Высокая стоимость и, как следствие, длительный период окупаемости батарей.
4. Необходимость больших площадей для установки панелей.
5. Солнечные панели генерируют лишь постоянный ток, поэтому для получения переменного тока потребуются дополнительные устройства.
6. Энергия вырабатывается лишь в течение светового дня и для ее накопления необходимо будет приобрести аккумуляторы.

Теперь вы знаете о тех сложностях, с которыми Вам придется столкнуть, если Вы остановите свой выбор на солнечных батареях. Но поверьте, не все так безнадежно, как может показаться на первый взгляд. Как мы уже писали выше, многие проблемы можно устранить, главное — знать как. Этому и посвящен следующий раздел.

Как избежать возможных трудностей?

Эффективность солнечных батарей, конечно, оставляет желать лучшего, особенно, это заметно в пасмурную погоду, к примеру, в Москве, Санкт-Петербурге и других городах, в которых количество дождливых и облачных дней достаточно большое. Но если тщательно изучить рынок солнечных панелей, а точнее материалы, из которых их производят, мы узнаем, что поликристаллические батареи хорошо поглощают не только прямые солнечные лучи, но и рассеянный свет. А для ультрафиолетового излучения, необходимого для работы солнечных панелей, облака не будут препятствием. Поэтому чтобы получать максимальную эффективность даже в пасмурную погоду, стоит обратить внимание именно на кремниевые поликристаллические батареи. Это, конечно, полностью не решит проблему, но в какой-то степени сможет снизить ее негативное влияние.

Следующий вопрос – это обилие снега. Хотя этот недостаток сложно считать минусом, ведь с одной стороны у него есть и положительная сторона. В снежную погоду количество отраженного света увеличивается, следовательно, увеличивается и эффективность батарей при условии, что у Вас установлены фотоэлементы из поликристаллического кремния. Отрицательная же сторона – это необходимость очищать батареи от снега. Помочь в этом вопросе сможет правильная установка панелей.

Самый главный недостаток – высокая стоимость. В этом потребителям солнечной энергии помогут лишь ученые, а точнее их разработки. Использование более совершенных материалов вкупе с уменьшением их стоимости сможет устранить этот минус. Но нам всем придется подождать. Будем надеяться, что в ближайшем будущем решить эту проблему все-таки удастся. В противном случае, эффективность СБ будет заметна лишь для загородных домов и в регионах, где центральное электроснабжение отсутствует.

Для достаточного количества вырабатываемой энергии потребуются панели большой площади, что может быть препятствием при ограниченном пространстве. Тут следует помнить, что сравнивая тонкопленочные и кремниевые панели, лучше остановить свой выбор на последних. Ведь тонкопленочные требуют гораздо больших площадей в сравнении с панелями из кремния.

Мы рассмотрели основные минусы СБ, и вкратце раскрыли их плюсы. Но все в этой жизни меняется, и вполне возможно, что завтра количество недостатков солнечных батарей уменьшится. В любом случае, выбирать Вам – использовать или нет.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Как работает СБ в пасмурную погоду узнаем из видео:

Утверждение про более эффективную работу поликристаллических панелей при рассеянном свете — довольно спорное. Есть данные, как подтверждающие, так и опровергающие этот тезис. Эффективность больше зависит не от типа кристалла, а от качества изготовления солнечных элементов.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

«>