Польза от солнечных батарей для
Какая польза от солнечных батарей, обзор.
Рынок солнечной энергии для россиян пока остаётся диковинкой, а вот для жителей многих стран он уже стал «прозой жизни». Во всяком случае, наши соотечественники, побывавшие за рубежом, обращают внимание на массовое использование солнечных батарей в быту и коммунальном хозяйстве.
В число «технологически продвинутых» регионов входят не только солнечные курорты Испании, Италии или, скажем, западное побережье США, но также, например, Германия, Швеция или Финляндия, где климатические условия близки к условиям Европейской части России. Поэтому опыт североевропейских стран для нас особенно интересен.
Солнечные батареи постепенно начинают применяться и в России. В первую очередь — как вспомогательная и аварийная система энергоснабжения, но они могут работать и автономно. Некачественное энергоснабжение обычно характерно для сельской местности — скажем, устаревшая сеть не рассчитана на большую нагрузку (раньше расчётная нагрузка на один дом составляла 2,5 кВт).
Такая сеть способна выдержать подключение холодильника, телевизора и нескольких осветительных приборов. Если при этом будет работать ещё и современная стиральная машина с подогревом воды, то, вероятно, возникнут проблемы. Ну а при подключении более мощного водонагревателя или сварочного аппарата сеть просто не выдержит.
Солнечные батареи позволяют компенсировать недостаточную мощность сети (обычно 1,5-3 кВт) без потери комфорта. Причём управляющий компьютер способен составить расписание включения-выключения основных энергопотребляющих устройств в доме в зависимости от предполагаемого объёма выработанной электроэнергии, которую он высчитывает на основании метеопрогнозов, полученных через сети связи (Интернет). Допустим, завтра ожидается солнечная погода—значит, можно запланировать стирку.
ППОДБИРАЕМ СИСТЕМУ
Автономная система энергоснабжения, помимо солнечных батарей, включает в себя ещё несколько компонентов. Перечислим основные из них.
- Инвертор — так сокращённо называют инверторный преобразователь постоянного тока в переменный (и наоборот). Инвертор — важнейшее устройство системы, к которому подключаются и другие источники тока (солнечные батареи, ветрогенератор, дизельный генератор и т. д.) через соответствующие контроллеры, комплект аккумуляторных батарей, внешнюю и внутридомовую электросети. Следует учесть, что модели инверторов, используемые совместно с электросетью, отличаются по конструкции от работающих автономно.
- Контроллеры заряда солнечных батарей — устройства, отвечающие за эффективное преобразование вырабатываемой электроэнергии. Без контроллеров невозможна работа солнечных панелей с аккумуляторами — их пришлось бы вручную отключать от аккумуляторных батарей каждую ночь и в конце каждого заряда. Кроме того, контроллеры повышают эффективность функционирования солнечных панелей на 30-50 %.
- Аккумуляторные батареи (АКБ) запасают энергию, ведь солнечные панели работают только в светлое время суток. Мы подробно поговорим о них в отдельной статье.
- Реле управления внешними устройствами. В автономной системе они используются для включения и выключения групп устройств, на которые подаётся электроэнергия. Также реле применяются, например, для автоматического включения дизельного генератора в случае сильного снижения уровня заряда АКБ.
Кроме того, в систему могут входить дополнительные генераторы тока. Чаще всего—дизельный генератор, который играет роль аварийного, когда капризы погоды не позволяют солнечным батареям работать на полную мощность. Дизельный генератор целесообразнее использовать в системах с большим периодом времени отключения от сети (от нескольких суток и более).
Перед подбором компонентов системы необходимо рассчитать её технические характеристики — они будут определяться временем автономной работы установки, а также объёмом электроэнергии, который должны вырабатывать солнечные батареи. Оба параметра обуславливают стоимость системы, и при их выборе неопытные пользователи часто допускают досадные ошибки. Лучше всего доверить расчёт профессионалам.
ТТИПЫ БАТАРЕИ
Производительность и долговечность солнечных батарей могут сильно различаться. Так, у недорогих китайских панелей КПД всего 4-5 %, а срок службы составляет 3-4 года. «Нормальные» батареи (в том числе китайские) имеют КПД 12-15 %, а срок службы — 25 лет. У высококлассных производителей (Kyocera, Sharp, Panasonic, Samsung) КПД батарей может достигать 15-18 %, а срок службы измеряется десятками лет. Зато и стоят такие устройства на порядок дороже.
С каждым годом эффективность переработки солнечного света в электроэнергию растёт. Так, в 2014 г. разработанные Panasonic солнечные панели HIT, представляющие собой пластины из монокристаллического кремния, который окружён сверхтонкой плёнкой из аморфного кремния, обеспечили рекордный КПД в 25,6 %. В ближайшие годы ожидается появление панелей с КПД выше 30%.
Солнечные панели изготавливаются из кремния и в зависимости от его структуры бывают трёх типов: монокристаллические, поликристаллические и из аморфного кремния. Все разновидности имеют свои особенности.
Монокристаллические панели принято считать самыми лучшими. У них высокий КПД (около 18 % у элементов, 15,5 % у собранных из них батарей), срок службы около 50 лет. Однако эти устройства сложны в изготовлении и дороже моделей других типов.
Поликристаллические панели состоят, грубо говоря, из осколков монокристалла. Отличаются меньшим КПД (15 %у элементов и 12 % у всей системы), срок службы составляет 20-25 лет. Зато они стоят дешевле монокристаллических.
Панели из аморфного кремния по своим характеристикам примерно соответствуют поликристаллическим (несколько лет назад аморфные устройства отставали по сроку службы, который составлял 5-10 лет, но у новых моделей параметры значительно улучшились).
Солнечные батареи различаются и по эффективности работы в разных условиях. Так, монокристалл и поликристалл хорошо функционируют при ярком солнечном освещении, а при облачности выработка энергии у них заметно падает. Панели из аморфного кремния в пасмурную погоду работают немного лучше, чем устройства из монокристалла или поликристалла (при одинаково установленной мощности). Поэтому первые предпочтительнее во время малосолнечного и дождливого лета. Кроме того, батареи из аморфного кремния менее зависимы от точности ориентации плоскости панели относительно угла падения солнечных лучей.
Эффективны они и при косых лучах солнца. Кристаллические батареи рекомендуется размещать так, чтобы угол падения солнечных лучей был максимально близок к 90°. Однако аморфники имеют меньший срок службы и занимают достаточно большую площадь при одинаковой с монопанелями мощности (из-за низкого КПД), поэтому с финансовой точки зрения их установка менее выгодна.
Солнечные батареи обычно монтируют на крыше. Лучше всего подходит южный скат, особенно если угол его наклона совпадает с географической широтой.
Также распространён вариант размещения на двух смежных скатах, развёрнутых в юго-западном и юго-восточном направлениях. В этом случае на каждый скат помещают половину батарей. При этом общий объём выработанной электроэнергии немного уменьшается, но увеличивается время работы панелей. Когда оптимальное (в нашем случае — южное) направление использовать не получается, солнечные батареи можно разместить на скатах, развёрнутых на восток или запад.
При этом придётся увеличить количество панелей, чтобы компенсировать снижение эффективности их работы. В населённых пунктах с географической широтой 55-60° и больше солнечные батареи можно располагать вертикально — на стене или даже на заборе. Если не удаётся разместить их на имеющихся сооружениях, для установки выбирают поворотные стенды, позволяющие использовать солнечные лучи с максимальной эффективностью.
Стоимость стенда, изготовленного фабричным способом, составляет 50-70 тыс. руб., но можно сэкономить, уменьшив количество панелей, цена которых составляет по 10-20 тыс. руб. и более. Отдача от поворачивающихся панелей увеличивается примерно в 1,6 раза по сравнению с закреплёнными стационарно.
При круглогодичном использовании батарей их выгоднее размещать вертикально. Во-первых, зимой солнце не поднимается высоко над горизонтом и его лучи падают на вертикальную стену под углом, приближенном к прямому. Во-вторых (и это даже важнее), вертикальное расположение позволяет решить проблему очистки панелей от снега. Вообще в странах со снежной зимой не рекомендуется устанавливать батареи под углом наклона к горизонту менее 40°, чтобы на них не скапливался снег. Поэтому на плоской крыше солнечные батареи располагают под наклоном, на соответствующем основании-ферме.
Источник: https://vk.com/@stroika_nasha-est-li-polza-ot-solnechnyh-batarei
Значительные и устойчивые успехи в развитии фотоэлементов были движущими силами для роста альтернативной энергетики в последние десятилетия. Солнечная энергия стала не только источником возобновляемой энергии, но и составила серьезную конкуренцию традиционному производству электроэнергии. В рамках решения по выработке экологически чистой энергии, естественно, есть плюсы и минусы солнечных электростанций.
Преимущества солнечных систем
Учитывая то, что государство сегодня активно занимается поддержкой альтернативных источников энергии, стоит оценить, какие позитивные возможности предоставляются человечеству.
Экологически безопасное предприятие
Солнечная энергия является чистым, возобновляемым, устойчивым и практически бесплатным ресурсом после первоначальных инвестиций. Как только система запущена, не нужно тратиться на обеспечение необходимы для ее функционирования фотонов, поскольку они поступают естественным путем. Генерация полностью бесшумна, за исключением установок, которые имеют маневрирующие основы. Их работа не вызывает вибрации, не имеет выбросов ядовитых газов в атмосферу.
Благодаря этой особенности, многие страны снижают риски возникновения экологической катастрофы, отголоскам которой регулярно подвергается наша планета. Эта особенность и послужила буму разработки источников, которые могут обеспечить мир экологически чистым топливом, без загрязнений атмосферы.
Солнечная энергия уменьшает счета за электричество
Генерация собственной энергии помогает сэкономить на использовании коммунальных услуг, которые ежедневно дорожают. Оценки показывают, что среднее домашнее хозяйство может покрывать 50% своих ежемесячных потребностей в энергии с помощью собственной панели альтернативной энергетики. Фактически, это стало бы сильным стимулом для многих людей перейти на такое энергообеспечение. Установки такого плана могут генерировать финансовую прибыль путем подачи избыточной энергии в местную сеть. Это достигается, благодаря введенному зеленому тарифу, который помогает обладателям установки окупить приобретение и монтаж установки.
Разнообразные вариации станций
Разработка альтернативных источников – захватывающая тема. Существуют бесчисленные вариации того, как и где можно использовать солнечную энергию – в качестве природного или автономного решения. Использование энергии Солнца варьируется от обычных установок на крыше и на полу до современных активных фасадов зданий, вплоть до универсального применения в государственном секторе, например, в качестве автономных зарядных станций.
Технология производства постоянно развивается
Скорость, с которой происходят эти события, все еще высока. Развитые страны совершают все новые и новые прорывы в данной индустрии, благодаря чему стимулируют развитие альтернативной энергетики. Это означает, что солнечные элементы получат большую значимость в будущем, наряду с эффективностью, универсальностью и возможностями получения финансовых доходов.
Развитые страны на региональном и национальном уровне признают необходимость и значительную ценность альтернативной энергии. Для дальнейшего продвижения таких ресурсов компании и домовладельцы продолжают получать привлекательные финансовые стимулы. Эти гранты призваны обеспечить дополнительную мотивацию для принятия решения о солнечной энергии – инвестиции, которые окупаются на многих уровнях.
Недостатки солнечных панелей
Несмотря на огромное количество положительных черт, идеального производства не существует, поэтому необходимо ознакомиться с возможными отрицательными сторонами этого производства, взвесить все за и против.
Альтернативная энергия нуждается в постоянном дневном свете. Этот факт логически предполагает, что солнечные элементы не могут генерировать электричество ночью. Кроме того, их функция может быть ограничена возможными препятствиями, такими, как грязь и снег на поверхности, или даже тенями от близлежащих объектов, блокирующими поступающие солнечные лучи.
Решение проблемы дневного света или трудности преодоления погоды с ярким прямым солнечным светом было найдено путем добавления к установке индуктора и аккумулятора. Это дает возможность системе накапливать избыточную мощность, вырабатываемую солнечными элементами в батареях, непосредственно на месте для последующего использования – например, ночью или в другое время, когда свет Солнца отсутствует или является временным явлением.
Низкая эффективность светопоглощения
Максимальная восприимчивость обычных солнечных элементов составляет чуть более 20%. Каждый тип производства электроэнергии имеет ограничения в эффективности по ряду причин. Это могут быть материальные составляющие, естественные отклонения между компонентами системы или факторы окружающей среды, снижающие энергопотребление.
Современные элементы альтернативных систем сегодня работают с КПД от 14 до 22,5%. Исключением являются конструкции, предназначенные для космических полетов. Однако, по причине их высокой стоимости, они актуальны только для государственных космических организаций и высокопроизводительных приложений. Тем не менее, эти элементы и коллекторы также имеют предел эффективности около 40%.
Солнечные системы требуют значительных начальных инвестиций
Хотя, конечно, все формы самодостаточной и возобновляемой энергии требуют первоначальных инвестиций, финансовые затраты неизбежно окупаются со временем. Безусловно, срок окупаемости варьируется и зависит от нескольких факторов:
- суммы первоначальных инвестиций;
- количества произведенной электроэнергии;
- финансовых результатов.
Время, которое требуется заводу для достижения полной окупаемости производства иногда намного длиннее, чем срок годности оборудования. Чтобы реально оценить перспективы прибыли, рассчитывается индекс энергоэффективной амортизации.
Солнечные системы производят постоянный ток
Инверторы преобразуют ток, генерируемый солнечными модулями, из постоянного тока в переменный. Это необходимо для использования в частном домашнем хозяйстве, на предприятии и для электроснабжения населения.
Хотя это может быть воспринято как «дополнительные расходы», это лишь часть общих инвестиций в систему по выработке энергии на основе солнечной активности. И, как упоминалось ранее, такие панели оказываются весьма привлекательными источниками, благодаря некоторым особенностям – экологически чистыми, возобновляемыми и устойчивыми.
Вывод
Место для системы переработки солнечной энергии должно быть тщательно спланированным. Прежде всего, нужно убедиться, что панели не затенены. Нельзя допускать их загрязнения пылью или занесения снегом. Для достижения наилучших результатов конструкция должна быть расположена оптимально – под углом прямого солнечного света. Большинство солнечных модулей фиксируется в стабильном положении (за исключением динамических установок, так называемых солнечных трекеров, которые мобильны и следуют за Солнцем, чтобы поглотить как можно больше света). Таким образом, подходящее планирование местоположения является круговым – с его помощью можно гарантировать продолжительность света и возможный угол.
Полезные видео по теме:
Анонимный вопрос
12 октября 2018 · 27,4 K
Сотрудник Mitsubishi Power Europe/
Аспирант НИУ МЭИ, кафедра химии и электрохимической… · century-arch.ru
Из плюсов.
В первую очередь, конечно же доступность “топлива” неважно где вы живете, так или иначе днем светло, значит какое то количество энергии получить можно даже в самую пасмурную погоду.
По поводу экологичности есть небольшое но, сама по себе солнечная панель, конечно, не выбрасывает в атмосферу ничего вредного, но в процессе создания кремневых фотоэлектрических панелей используется очень энергоемкий процесс Чохральского, и на это нужно сжечь и выбросить достаточное количество оксидов углерода.
Цена: при хорошем солнце в течении всего года стоимость электрической энергии будет такой же, а то и дешевле чем от традиционных источников
Из минусов.
Конечно же КПД, сейчас у доступных кремниевых солнечных батарей КПД порядка 14 – 18 %, но есть еще и теоретический предел, у кремния он 27%, т.е существует физическое ограничение на эффективность панели
Довольно низкий КИУМ – коэффициент использования установленной мощности, у вас конечно может стоять одна панель на 300 Вт, но при плохом солнце даст она значительно меньше, а 300 Вт даст только при хорошей солнечной погоде
Так же надо понимать, что солнечная панель генерирует постоянный ток, а потребитель, как правило, требует переменный. Приходится использовать довольно дорогие инверторы, которые тоже имеют свой КПД, да еще и КПД зависит от инсоляции.
Я бы добавил что у дорогих инверторов КПД не определен по умолчанию так как изоляция от соляции не имеет… Читать дальше
«Малоэтажная страна» – крупнейшая в России круглогодичная выставка домов, сделанная в… · m-strana.ru
На сегодняшний день преимущества и недостатки солнечных батарей, позволяют говорить об этих источниках энергии, как о самых перспективных на ближайшее будущее.
Преимущества солнечных батарей
– Самый первый плюс — это неиссякаемость и вседоступность источника энергии. Солнце есть практически в любой точке планеты и в ближайшее время, оно не… Читать далее
Разбираюсь в менеджменте знаний, аниме, терминах, и общественных механизмах.
Плюсы.
1. Свет почти бесконечный источник энергии (5 милиардов лет в запасе)
2. Экологичность эксплуатации
Минусы.
1. Цена за мегават
2. Не экологичность производста и утилизации
3. Акамуляторы в ночное время суток
4. Низкое КПД
5. Зависемость от погоды
6. Зависемость от вашего положение на планете
7. Размеры на мегават
8. Обслуживание
Реальный опыт… Читать далее
Такое впечатление, что отвечают теоретики, я практикую солнечные панели и сам их себе их собираю,даже когда солнце за тучами моя панель допустим из 20 элементов выдает до 14 вольт минимум 10, то есть светодиодные лампы горят до заката даже при густой облачности. Если время зимнее, можно добавить в связку элементов и 12 вольт будет даже при плохой… Читать далее
Ни один аккумулятор 40 лет не проживёт. Даже 10 в циклическом режиме близко к фантастике. Нужно закладывать, что… Читать дальше
Минусов я не вижу нужно только понять для чего их использовать, возможно то что готовых решений по допустимой цене нет, но ведь можно колхозить и делать самому это не легко но это хороший полезный навык несущий в себе кучу знаний. а техническую стороны лучше искать самостоятельно по потребностям.
Что я и делаю, эффект нормальный и не очень уж и дорого по сравнению с ростом цены на электричество.