Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

Альтернативные источники энергии рассматриваются собственниками частных домов давно и серьёзно. Как один из них – отопление частного дома от солнечных батарей. Владельцев привлекает мысль заплатить один раз за установку и больше не испытывать финансовых трудностей из-за постоянного повышения тарифов.

Способ изготовления солнечных батарей

Сначала определимся что нужно:

  • Фотоэлементы.
  • Основание для крепления самого ценного.
  • Площадка где будет стоять будущая электростанция.

Теперь разберемся детальнее с каждым пунктом.

Сборка солнечных модулей из кремниевых фотоэлементов

Фотоэлементы с одного бока покрыты тонким слоем фосфора. Иногда там может быть бор.

Данный слой концентрирует в одном месте большое количество электронов. Они не разбегаются так как удерживаются фосфорной пленкой.

На пластине прикреплены металлические дорожки, по которым в дальнейшем протекает электрический ток. Данные кремневые элементы достаточно хрупкие поэтому будьте аккуратными при работе с ними.

Уровень напряжения зависит от количества таких полноценных пластинок.

Основные составляющие части:

  1. Кремневые пластины.
  2. Рейки.
  3. ДСП, несколько листов.
  4. Уголки из алюминия.
  5. Поролон толщиной 1,5-2,5 см.
  6. Что-то прозрачное для основания кремниевых пластин. Обычно это оргстекло.
  7. Шурупы или саморезы.
  8. Герметик.
  9. Провода.
  10. Клейма.
  11. Диоды.

Так же потребуются такие инструменты как:

  • Ножовка.
  • Шуруповерт.
  • Паяльник.
  • Мультиметр.

Нужно работать с фотоэлементами одного габарита. Иначе маленькие элементы ограничат ток. В итоге большие кварцевые модули не позволят функционировать на всю мощь.

Для самостоятельной сборки солнечного модуля используют моно или поликристаллические фотоэлементы с параметрами 3 на 6 дюйма. Их можно отыскать в любом китайском магазине. Чтобы с экономить можно приобрести «специальные группы-пачки». Правда в них часто встречается брак.

Чтобы соединить разделенные пластины-модули нужны специальные шины. А что бы сборку включить потребуются клеймы.

Теперь, когда с кремневыми фотоэлементами стал все ясно, идем собирать основание.

Остов для солнечной батареи

Это самое простое что можно изготовить в домашних условиях! Обычно его выполняют из реечек или алюминиевого профиля. Его без проблем можно приобрести в хозяйственном магазине. Целесообразно работать с алюминием по следующим причинам:

  • Он легкий и не очень давит на опорную установку.
  • Не ржавеет.
  • Не поглощает влагу.
  • Не подвержен гниению в отличие от древесины.

Прозрачный элемент

При покупке обратите внимание на:

  • Процент преломления солнечного света. Чем он ниже, тем лучше! КПД пластин будет больше.
  • На сколько он поглощает инфракрасные лучи.

На его роль подойдут:

  • Плексиглас.
  • Поликарбонат. Чуть хуже.
  • Оргстекло.

От уровня поглощения зависит будет ли повышаться температура на кремниевых пластинах. Лучше всего пользоваться антибликовым прозрачным стеклом.

Определяемся с местом

Размер солнечного модуля зависит от количества, фотоэлементов, которые будут в него установлены. Лучше всего ставить батареи в место куда свет солнца падает со всех сторон. Так же можно оснастить подобную электростанцию автоматическим поворотом. То есть она будет всегда повернута к солнцу за счет этой штуки. Поворотное устройство для солнечной батареи можно изготовить своими руками.

Проследите за тем чтобы тени домов и деревьев не падали на нашу самодельную солнечную батарею.

Угол наклона зависит от:

  • Климата.
  • Того где находится дом.
  • Времени года.

Солнечные элементы питания выдают максимальный КПД в тот момент, когда лучи падают перпендикулярно.

По некоторым расчетам было выяснено что 1кв метр выдает 120 Вт. В результате этого можно предположить, что на обычный дом в месяц будет уходить 300 кВт. Поэтому нужно задействовать площадь в 20 квадратных метров.

В результате всего выше сказанного солнечная батарея, выполненная своими руками, поможет сэкономить часть средств на электричество.

Как смонтировать солнечную батарею

Ячейки при эксплуатации будут находиться на открытом воздухе. Их необходимо защитить от атмосферных осадков, пыли, механических повреждений. Для этого изготавливают герметичный короб с прозрачной стеклянной поверхностью.

Изготовление корпуса

Потребуется разместить на плоскости все элементы и рассчитать площадь, которую они займут с учета интервалов между ячейками.

Читайте также:  Двухконтурный настенный газовый Бакси: инструкция, установка

Равномерный воздушный зазор между элементами солнечной батареи необходим для исключения режима их короткого замыкания. Кромки ячеек не должны соприкасаться.

По этому размеру вырезают оконное стекло.

Как смонтировать солнечную батарею

Его вклеивают в дюралевые уголки строительным силиконовым клеем, обеспечивающим герметичность соединения, которые дополнительно скрепляют винтами для повышения прочности общей конструкции.

Если использовать деревянную раму, то потребуется ее пропитывать составами, препятствующими гниению и учесть возможность усыхания реек.

Сборка схемы

Подготовка фотоэлементов

Ячейки солнечной батареи могут быть с:

  1. просто залуженными контактными площадками для пайки;
  2. припаянными токопроводящими отводами.

В первом случае придется контакты пропаять для соединения монтажной проволокой. Производители фотоэлементов предусматривают специальный припой с флюсом на водной основе, который легко смывается с поверхности ячейки и ленточные проводники. Если работать канифолью, то ее следы останутся, убрать их не получится.

Кремниевые пластины обладают высоким теплоотводом, а при длительном касании паяльника хорошо остужают его жало. Работать надо быстро, но аккуратно.

Паяльник выбирают с мощностью порядка 40 ватт, а его жало необходимо поддерживать в чистоте.

Для монтажа можно использовать проволоку от кабеля витой пары. Ее потребуется предварительно залудить.

Как смонтировать солнечную батарею

Если нет хороших навыков в пайке, то элемент можно легко повредить.

Поэтому необходимо иметь резерв для замены испорченных ячеек или покупать уже пропаянные в заводских условиях модули с токоотводами.

Монтаж фотоэлементов

Сами ячейки раскладывают лицевой стороной на стекло внутри корпуса и приклеивают к нему по углам каплями силиконового клея.

Затем паяют все элементы между собой в общую схему и подключают соединительные провода.

Заключительные операции

Остается проверить электрические характеристики собранной станции под нагрузкой.

Важно также замерить выходное напряжение на каждом элементе. Оно должно иметь одно и то же значение. Когда оно меньше, то надо разбираться с дефектным элементом солнечной станции.

Останется защитить тыльную стороны полиэтиленовой пленкой от попадания пыли и мусора на ячейки, установить солнечную станцию на южной стороне дома.

Работа будет закончена после подключения инвертора, контроллера и аккумулятора с проверкой их эксплуатационных возможностей на различных режимах.

Как смонтировать солнечную батарею

Для направления тока от солнечной батареи для заряда аккумулятора в цепь питания врезают диод, который исключает перетекание энергии в обратном направлении. Меньший нагрев и потери электричества обеспечивает диод Шотки.

Чтобы материал лучше запомнился рекомендуем посмотреть видеоролик «5 ошибок сборки солнечной батареи».

Задавайте вопросы в комментариях и делитесь материалом статьи с друзьями в соц сетях.

Полезные товары

  • Ручка с исчезающими чернилами
  • Автомобильный держатель телефона
  • Бесконтактный индикатор проводки с фонариком

Полезные сервисы и программы

  • Курсы по дизайну

Реклама

Заключение: проверка целесообразности установки солнечных батарей

Перед тем, как приниматься за подключение солнечной батареи для дома, следует подумать, будет ли это выгодно:

  • сначала нужно выяснить, сколько панелей нужно приобрести для получения 1 кВт энергии. Далее рассчитать площадь «поля» с учетом своего энергопотребления. Предварительно нужно будет подсчитать, сколько киловатт тратится ежедневно. Стандартная панель выдает около 0,12 кВт за световой день. Таким образом можно увидеть, сколько панелей нужно для обеспечения нужного количества энергии. По размерам панелей можно вычислить, какую площадь они будут занимать. Следует иметь ввиду, что для более точного расчета лучше обратиться к профессионалам. Они произведут все расчеты с учетом уровня инсоляции в районе проживания. К тому же, специалисты дадут рекомендации по приобретению наиболее подходящих единиц. Читать: Критерии расчета солнечной установки для дома.
  • подсчитать, сколько в среднем бывает солнечных дней в году. Затем разделить стоимость затрат на такой источник энергии на 25 лет. Зная, сколько приблизительно можно получить энергии в год, можно подсчитать, будут ли окупаться потраченные деньги. При этом нужно помнить, что солнце наиболее активно летом.
  • Даже установка небольшого количества панелей может уменьшить расходы на электроэнергию. Поэтому нужно рассмотреть все возможные варианты.

Лучшие солнечные батареи для туристов

SW-H05

Это самая бюджетная из нашей подборки солнечная батарея, позволяющая заряжать телефоны, планшеты, электронные книги и другую технику. Однако стоит учесть, что ток заряда здесь всего 1 А, поэтому заряжаться будет устройство долго.

Эта солнечная панель представляет собой пластину с четырьмя кольцами на углах, с помощью которых можно закрепить ее на дереве или рюкзаке. Подходит для зарядки мобильных устройств на рыбалке, охоте или в автомобиле.

Goal Zero Nomad 7 Plus

Компактная туристическая панель оснащена монокристаллическим модулем мощностью 7 Вт. Она «одета» в герметичный корпус, который не боится дождя, снега и даже падения в реку. Устройство оснащено двумя USB разъемами: стандартным и для фирменного зарядного устройства Guide 10 Plus.

Читайте также:  Какие преимущества имеет электрокотел отопления 380 вольт?

У солнечной батареи есть сетчатый карман, в который можно складывать заряжаемые устройства. Также конструкция оснащена петлями, которые крепятся на рюкзак, батарея может заряжаться прямо на рюкзаке. Здесь есть индикатор интенсивности заряда. Она показывает, насколько хорошо солнечные лучи попадают на панель.

ФСМ 14-МТ

Солнечная батарея состоит из 4 монокристаллических модулей общей мощностью 14 Вт. Максимальный ток заряда составляет 2,5 А. Она складывается в обычную сумку, которую можно положить в багажник автомобиля, велосипеда или положить в рюкзак.

КПД данного устройства составляет 18 % при условии попадания прямых солнечных лучей. Весит прибор всего 850 гр.

Topray Solar TPS-102-15

Это недорогая автомобильная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Если в дороге аккумулятор внезапно разрядился (хотя такого лучше не допускать),  данная солнечная панель позволит его зарядить. Общая мощность батареи составляет 15 Вт.

В комплекте с устройством сразу идут зажимы-крокодилы для аккумулятора и переходник под прикуриватель. Помимо автомобильного аккумулятора также можно заряжать электронные устройства.

Bio Lite Solar Panel 10+

Эта солнечная батарея представляет собой совокупность солнечного модуля и Power Bank емкостью 3000 мА*ч. С помощью нее можно зарядить различные гаджеты, причем заряжает она довольно быстро. Здесь два разъема: USB и microUSB.

Металлическая скоба, которой оборудована конструкция панели, позволяет выставить батарею на подставку. Правда стоит учесть, что панель монокристаллическая, а не аморфная, поэтому в пасмурную погоду она заряжаться не будет.

Советы электрика:

  • Как найти фазу и ноль: простые и действенные способы
  • Удлинители и тройники: как найти и починить неисправность?

К вопросу о возможности использования электрических солнечных панелей в целях отопления

Как вы уже могли, наверное, заметить, словосочетание «солнечная батарея» или «солнечная панель» постоянно упоминается в контексте устройства электрической природы. Сделано это неслучайно, поскольку точно так же нередко называют и другие солнечные панели или батареи — геоколлекторы.

Несколько гелиоколлекторов смогут обеспечить дом горячей водой и возьмут на себя часть расходов по отоплению

Возможность прямого преобразования энергии солнечного излучения непосредственно в тепло позволяет значительно повысить производительность таких установок. Так, современные геоколлекторы с селективным покрытием вакуумных трубок имеют КПД 70–80% и вполне могут использоваться как в системах горячего водоснабжения, так и для обогрева помещений.

Конструкция солнечного коллектора с вакуумными трубками позволяет минимизировать теплопередачу во внешнюю среду

Возвращаясь к вопросу о том, можно ли использовать электрическую солнечную панель для питания отопительных приборов, давайте рассмотрим, сколько тепла понадобится, например, для дома в 70 кв. метров. Исходя из стандартных рекомендаций в 100 Вт тепла на 1 кв. м площади помещения, получим затраты 7кВт энергии в час или примерно 70 кВт×ч в сутки (обогревающие приборы ведь не будут включены постоянно).

То есть 10 самодельных батарей общей площадью 52 кв.м. Представляете себе махину шириной, скажем, 4 м и длиной более 13 м, а также блок из 12-вольтовых аккумуляторов суммарной ёмкостью 7200 ампер-часов? Такая система не сможет даже выйти на самоокупаемость до того, как будет выработан ресурс аккумуляторных батарей. Как видите, говорить о целесообразности применения солнечных батарей в целях отопления пока ещё слишком рано.

Солнечные батареи для дома: принцип работы

В России и других странах с холодной зимой многие сомневаются в эффективности работы подобных установок, поскольку много дней в году солнца не бывает, поэтому накопленная за теплое время солнечная энергия при сильных морозах быстро растратится.

Однако подобные установки обладают достаточно большой мощностью, которая составляет от 200 Вт для одного модуля, они способны производить энергию в течение всего светового дня и способны ловить свет даже при осадках или густых облаках. Единственный минус – это снижение мощности в непогоду примерно в два раза. Но, с другой стороны, солнечные батареи обладают способностью накапливать энергию, которая будет отдаваться при недостаточном солнечном свете.

Новое поколение установок на основе аморфного кремния отличается от предыдущего тем, что такие батареи не нужно направлять на солнце, для их нормальной работы будет достаточно и средней области. Но они имеют существенный недостаток – под их размещение нужно выделять большую площадь. И производительность на севере России будет значительно ниже, чем в Крыму или Краснодарском крае. Но при этом в том же Санкт-Петербурге их все равно можно использовать с успехом целый год.

Принцип работы установок следующий:

  • генераторами электричества в солнечных батареях выступают модели, которые ловят солнечную энергию. Они работают на основе фотоэлектрических реакций и вырабатывают ток по принципу эмиссии нагретых тел;
  • панели сделаны на основе кремния. Коэффициент полезного действия одной панели составляет примерно 30 процентов при мощности в 300 Вт. А чтобы получить лучший результат, несколько десятков элементов объединены в цепи, благодаря чему установки способны работать при средней облачности;
  • чтобы температура в доме площадью в 30 квадратных метров в течение года была комфортной, общая площадь модулей должна быть как минимум 100 квадратных метров, а в самом доме нужно ставить аккумуляторы и распределительное оборудование. Судя по отзывам владельцев частных домов, это одно из труднейших условий для установки солнечных батарей.

Что входит в комплект систем солнечных батарей

Для получения тока недостаточно приобрести солнечные панели и подключить их. Солнечная система состоит из множества не менее важных технических устройств, благодаря которым создается нужный эффект. Итак, чтобы в вашем доме появилось электричество экологичного происхождения, помимо солнечных батарей нужно будет приобрести еще 6 базовых элементов системы, а именно:

  • генератор;
  • инвертор;
  • аккумулятор;
  • контроллер солнечного заряда;
  • потребитель 230В;
  • соединительная коробка.

Поэтому, перед тем как начать проектировать монтаж и размещение фотоэлектрической системы, вы должны понимать, что это куда больше затрат, чем покупка одних только солнечных панелей. Срок службы и эффективность выбранных элементов будет зависеть от количества модулей, класса и фирмы производителя. Правильно выбранные технические характеристики, надежность устройства и место размещения солнечных батарей станет залогом качественной работы и долговечности.

Размеры

Расчет размера солнечных батарей требует таких параметров как точная площадь дома и месячный расход электричества с семьи. Так, средняя семья из 3 человек затрачивает около 250-450 кВт при использовании бытовой техники. К этому необходимо добавить нагрев воды в зависимости от объема резервуара.

Для удовлетворения затрат электроэнергии на 1 человека понадобится площадь батареи в 1м2, а чтобы обогреть 10 м² площади пола также понадобится 1 м² солнечной батареи. Расчет облучения батарей нужно осуществлять, ориентируясь на 1000 кВт/ч на 1 м² за год. Произведенное электричество будет равно энергии расходования 100 л газа.

Солнечные коллекторы площадью в 5 м², способны обеспечить горячей водой дом средних размеров. Они производят электроэнергию, равную примерно 2100 кВт/ч в год.

Полностью отключать коммунальное отопление не стоит — в холодный период солнечное тепло питает батареи пассивно, на погоду положиться нельзя. Лучше совмещать отопление на солнечной энергии с другим типом: если батареи не смогут получить необходимого количества солнечной энергии, то ее легко можно будет заменить.

Расчеты и проект

Устройство солнечной панели своими руками — несложная задача, главное, подойти к ее выполнению ответственно. Чтобы изготовить солнечную панель своими руками, следует подсчитать дневное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное солнечное время в вашей местности и рассчитать нужную мощность. Таким образом, станет понятно, сколько ячеек и какого размера нужно приобрести. Ведь как было сказано выше, генерируемый ячейкой ток зависит от ее габаритов.

Зная необходимый размер ячеек и их количество, нужно рассчитать габариты и вес панели, после чего необходимо выяснить выдержит ли кровля или другое место, куда планируется установка солнечной батареи, задумываемую конструкцию.

Расчеты и проект

Устанавливая панель, следует не только выбрать самое солнечное место, но и постараться закрепить ее под прямым углом к солнечным лучам.

Экономическая обоснованность

Экономическая обоснованность

Дело в том, что декабрьские значения солнечной радиации меньше среднегодовых примерно на порядок. Поэтому для полностью автономной работы электростанции зимой требуется в 7–8 раз больше панелей, чем летом. Это существенно увеличивает вложения, но уменьшает срок окупаемости. Перспектива введения «зеленого тарифа» выглядит вполне ободряюще, но даже на сегодняшний день можно заключить договор на поставку электроэнергии в сеть по оптовой цене, которая втрое ниже розничного тарифа. И даже этого достаточно, чтобы выгодно продавать 7–8 кратный излишек выработанной электроэнергии в летний период.