Установка и монтаж солнечных батарей

Знакомство с солнечными батареями (в промышленном исполнении) для человечества началось в момент освоения космоса. До этого многие десятилетия ученые проводили эксперименты с различными видами фотоэлементов, добиваясь более или менее значимых результатов. А солнечные панели космических станций представляли собой источники электроэнергии с вполне ощутимым коэффициентом полезного действия. Без них невозможно обеспечить длительное пребывание человека и аппаратуры в ближнем космосе.

Тем более что условия эксплуатации приближены к идеальным: солнце светит 24 часа в сутки и не возникает препятствия вроде пасмурной погоды. Монтаж солнечных батарей на космических аппаратах также не представляет технических сложностей (разумеется, с учетом специфики проведения работ в безвоздушном пространстве). Перемещение массивных элементов в условиях невесомости упрощается, требования к прочности несущих и крепежных элементов невысокие. К тому же, в безвоздушном пространстве отсутствуют ветер и осадки.

Установка бытовых солнечных панелей в домашних условиях и сложнее, и одновременно проще. В любом случае, потребуются определенные знания не только в электротехнике, но и в области строительства.

Применение солнечных панелей в частном доме

Идеи о чистой и бесплатной солнечной энергии активно пропагандируются уже несколько десятилетий. Особенно активна в этом плане перенаселенная Европа. Доводы адептов солнечной электроэнергетики следующие:

• солнце светит вечно, запасы его энергии никогда не иссякнут;
• в процессе эксплуатации такая энергия практически бесплатна;
• не наносится ущерб природе;
• и главный довод, эмоциональный: пользователи солнечной батареи пополняют ряды «зеленых» защитников планеты.

Противники подобных электростанций приводят свои аргументы:

• солнце светит только днем, и в хорошую погоду;
• бесплатность энергии сомнительна: дорогое оборудование, постоянное обслуживание, периодическая замена аккумуляторов;
• при производстве и утилизации компонентов солнечных электростанций наносится значительный ущерб природе;
• пользователи, попавшие под влияние рекламных лозунгов про чудесную и бесплатную энергию, часто жалеют о своем выборе, посчитав конечную стоимость владения.

Тем не менее, солнечные батареи в частном доме — это вполне распространенное явление.

Причин довольно много:

• кто-то хочет приобщиться к современному энергоэффективному образу жизни;
• стоимость технических условий подключения к электросети слишком высока для конкретной территории проживания;
• качество подаваемой энергии из электросети оставляет желать лучшего;
• нет возможности подключения в принципе (отдаленное от «цивилизации» домовладение).

За последние пару десятилетий, солнечные батареи для дома стали на порядок доступнее. Раньше, монтаж комплекта солнечных панелей выполнялся только комплексно, требовалась высокая квалификация специалистов. Это негативно сказывалось на стоимости.

Сегодня пользователям предлагается модульная конструкция. Компоненты универсальны и взаимозаменяемы, в ряде случаев можно исключить некоторые звенья конструкции, для удешевления системы. Установка солнечных батарей и остальных элементов может выполняться силами владельца дома, без привлечения дорогостоящих специалистов.

Виды солнечных батарей

Важно: речь пойдет именно о панелях, вырабатывающих электроэнергию. Солнечными батареями еще называют водонагревательные элементы, работающими от солнечного тепла. Это совершенно разные технологии, хотя панели выглядят похоже.

Вне зависимости от типа солнечной панели, система оснащается следующими элементами:

• Контроллер солнечной батареи: электронное устройство, управляющее режимами работы, отвечающее за безопасность подключения. Без него система работать не будет.
• Аккумулятор (или целая батарея аккумуляторов): является своеобразным буфером, обеспечивающим непрерывность подачи электроэнергии, например, ночью. Можно использовать солнечную электростанцию и без него.
• Преобразователь постоянного тока в переменный, одновременно повышающий напряжение до необходимых 220 вольт. Если у вас нет потребителей переменного тока, можно обойтись без этого прибора.

Определившись с составом домашней электростанции, выбираем, какую панель использовать. За исключением инновационных моделей, которые находятся на стадии разработки, для потребителя доступны три типа:

• Монокристаллические. Пластины «напиливаются» из единого кристалла кремния. Имеют высокий КПД (до 22 %), и длительный срок службы. Гарантия большинства производителей составляет минимум 25 лет. Практически не меняет характеристик во время всего срока службы. Относительно высокая стоимость в сравнение с аналогами. За счет высокого КПД требуется меньшая площадь покрытия: соответственно упрощается монтаж. Характерная форма ячеек — квадрат со скошенными углами.
• Поликристаллические. Кристаллы расположены хаотично, зато процесс выращивание существенно дешевле. КПД ниже, чем у монокристаллов: порядка 18 %. Хуже работают при слабой освещенности (пасмурная погода). Имеют высокую прочность, не подвержены влиянию перепадов температур. Производство недорогое, что благоприятно сказывается на конечной стоимости. Для получения аналогичной мощности, потребуется большая площадь батарей, в сравнение с монокристаллами. Пластины занимают всю площадь поверхности, без скосов и промежутков.Моно и поликристаллические панели устанавливаются только в готовых защитных блоках. Как правило, сборка производится на заводе.
• Аморфные тонкопленочные панели разработаны относительно недавно. Это искусственно выращенные гибкие конструкции, которые практически не имеют ограничений по способу монтажа. Главное преимущество этого типа — гибкость и возможность интеграции в отделочные элементы зданий. Внешне панели напоминают тонированное стекло, их можно устанавливать в качестве элементов декора.КПД довольно низкий, до 12 %, зато аморфные панели работают даже при слабой освещенности. Стоимость такая же, как у кристаллов, но для аналогичной мощности потребуется большая площадь покрытия. Прочность не зависит от температуры, не теряют эффективность при нагреве.

Рекомендуем к прочтению: подробно рассказываем как сделать солнечную батарею своими руками.

Как установить солнечную батарею, в зависимости от ее типа

Можно заключить договор со специализированной компанией, лучший вариант в этом случае — приобретение электростанции «под ключ». Поставщик несет полную ответственность за сам комплект, и возможные огрехи при установке. Вы разрываете порочный круг, когда при неисправности продавец оборудования отсылает к установщику, заявляя, что батарея подключена неправильно, а монтажники сетуют на низкое качество комплекта.

Однако в этом случае стоимость возрастает практически вдвое: за высотные работы на крыше приходится платить.

Как установить солнечные батареи правильно и недорого? Своими руками, с соблюдением элементарной технологии.

• Монтаж моно- и поликристаллических панелей производится по одной системе. Это готовые модули в плоском корпусе, которые монтируются на стандартные крепежные элементы.
• Для установки гибких аморфных элементов особого оборудования не требуется: их можно крепить непосредственно на ограждающие конструкции зданий, или на закрепленные плоские панели типа фанеры или ОСП.

Где и как установить солнечную панель

Первое правило — это ориентация плоскости относительно солнца. Идеальный вариант, когда панель перпендикулярна направлению на «светило». В промышленных электростанциях применяются механизированные поворотные платформы, управляемые специальным контроллером. Угол наклона и поворот постоянно меняется, вслед за движением солнца. На своем приусадебном участке реализовать такую систему довольно сложно.

• Монтаж солнечных батарей на крыше — самое популярное решение. Нет препятствий для солнечных лучей, экономится пространство на участке (вы не занимаете территорию дополнительной конструкцией). Недостаток — требуются высотные работы, и усложняется обслуживание. Кроме того, при неправильном креплении можно нарушить герметичность кровли: вы получите протечки. В некоторых случаях нарушается эстетика: если для поддержания правильного угла наклона установлена дополнительная поддерживающая конструкция.Часто для монтажа панелей используется крыша подсобного помещения: гараж, сарай, баня. Установка проще, по причине небольшой высоты. Однако и площадь покрытия у таких сооружений меньше.
• Установка на каркас. Монтаж производится практически на нулевой отметке грунта, поэтому перед панелями не должно быть никаких препятствий, создающих тень. Это ограничивает использование территории на участке. Кроме того, сама конструкция занимает определенную площадь, которой также придется пожертвовать.Преимущество способа — монтаж на уровне земли, никаких высотных работ. Можно вручную менять ориентацию плоскости в любой момент. Сопутствующее оборудование располагается в непосредственной близости, меньше длина протянутого кабеля. Именно такой способ чаще всего выбирают домашние мастера, если не хочется связываться с работами на крыше.

Как правильно подключить электрическую часть

В зависимости от вашей взаимосвязи с местной энергоснабжающей организацией, существует три основных способа подключения солнечной электростанции:

• Автономный, когда к вашему дому невозможно (или просто нет желания) протянуть линию электропередач. В этом случае во время светового дня, солнечные панели накапливают энергию в аккумуляторах, а в темное время суток наступает пик потребления. Обязательно использование качественных и дорогих аккумуляторных батарей, и надежного зарядного устройства. Поскольку энергоснабжение вашего объекта напрямую зависит от количества «солнце-часов», не лишним будет подстраховаться ветровой электростанцией. Начальное вложение средств достаточно велико, зато вы навсегда забудете о счетах за электроэнергию.
• Резервный, когда вы одновременно пользуетесь и местной энергосистемой, и собственной солнечной электростанцией. Какой источник считать основным, а какой резервным — зависит от емкости аккумуляторов и мощности ваших солнечных панелей. Оптимальный алгоритм использования — днем 100 % загрузка солнечных панелей, потребление из сети стремится к нулю. Ночью, когда тариф ниже, можно подпитываться от городской энергосистемы. При таком подключении вы не зависите от капризов погоды и аварий в местной электросети. Есть возможность проводить обслуживание солнечной электростанции без перерыва в энергоснабжении дома. Неплохой вариант для дачи или СНТ, где качество снабжения электроэнергией ниже плинтуса.
• Комбинированное (последовательное) подключение солнечных панелей.Такой способ предполагает не только два источника снабжения электричеством: собственная солнечная станция и местная энергосеть, но и возможность производить избыток электричества для продажи.В зависимости от местного законодательства, есть способы продажи избытков энергии снабжающим организациям. В этом случае устанавливается специальный счетчик энергии, и заключается соответствующий договор. При формировании избыточных мощностей, они перетекают в местную электросеть, возвращая вам затраты на электростанцию. Однако этот путь требует не только технического, но и грамотного юридического сопровождения.

Видео по теме