Альтернативні джерела енергії, зокрема сонячні батареї, залучають економічною вигодою і невичерпна ресурсу. Але готові вироби і професійний монтаж виллються в круглу суму. А так як сонячні батареї найчастіше використовують як додаткове джерело електроенергії - окупатися вкладення буде не один рік. Значно скоротити витрати можна, виконавши складання і установку самостійно. Для цього буде потрібно придбати складові частини конструкції і вивчити трохи теорії.
Сонячна батарея - що це і як працює?
Сонячною батареєю називають конструкцію з декількох сонячних елементів, встановлених в раму і покритих прозорою захистом. Окремі частини з'єднуються послідовно або паралельно провідниками, утворюючи єдине джерело енергії.
Чим більша кількість елементів об'єднує батарея, тим вона потужніша.
Робота пристрою здійснюється за рахунок фотоефекту. При попаданні сонячних променів на фотоелементи, кванти світла витісняють електрони, які і утворюють електричний струм. Для безперебійного та рівномірного постачання мережі, батареї оснащують акумуляторами, здатними накопичувати енергію. Тому навіть, якщо сонце сховається за щільними хмарами, в будинок буде надходити постійний електричний струм.
Види сонячних батарей
Фотоелементи найчастіше виготовляють на основі кремнію, в залежності від способу його обробки виділяють різні види пластин. Вони розрізняються рівнем ККД (коефіцієнт корисної дії) - тобто співвідношенням корисно використаної енергії до отриманої системою сумарно. Від виду кремнію залежить і ефективність конструкції при тимчасовому затенении.
Сонячні елементи виробляють і з іншої сировини: телуриду кадмію, селеніду міді-індію, полімерів. Їх ККД від 5 до 20%, однак вартість батарей з цих матеріалів набагато вище, тому вони поки не набули великого поширення.
монокристалічні
Конструкції стійкі до вологи. Вимагають регулярного очищення від пилу. Мають порівняно невеликі розміри і високу потужність. При цьому найдорожчі. Зовні пластини з монокристалів - чорні з однорідною структурою.
полікристалічні
Кристали різної форми в структурі елементів помітні при уважному розгляді. Пластини мають насичений синій колір. Ці вироби коштують трохи дешевше, підходять для установки на житлових будинках, в якості додаткового джерела електричної або теплової енергії.
ККД аморфних батарей значно нижче перших двох видів і становить всього 5 - 6%, але при цьому плівкові джерела енергії відрізняються хорошою продуктивністю при хмарності.
Цей вид сонячних батарей найдешевший, і простий в монтажі. До того ж не вимогливий до очищення і може виробляти роботу навіть під шаром пилу.
При виборі виду сонячних батарей, необхідно орієнтуватися на показник ККД, термін служби і вартість конструкцій. Якщо потрібна максимальна продуктивність і компактність, краще вибрати монокристалічного. Оптимальний за ціною і ефективності варіант для приватного будинку - полікристалічна. Аморфна, хоч і найдешевша, але для гарної потужності необхідно придбати великий за площею фрагмент.
Термін служби кристалічних батарей без втрати ефективності - 25 років, а загальний період експлуатації може досягати 50 років, аморфні позбавляються до 40% потужності вже через 2 - 3 роки використання.
Переваги і недоліки
Купівля та монтаж сонячних батарей - це велике одноразова вкладення коштів, але воно виправдає себе через кілька років (мінімум - 2 роки, максимум - 6), і подальша експлуатація буде абсолютно безкоштовною. І це далеко не єдина перевага конструкцій.
Плюси сонячних батарей, характерні для всіх їх видів:
- Загальнодоступність - використання сонячної енергії можливо в будь-якій точці планети;
- Екологічність - батареї не забруднюють навколишнє середовище шкідливими відходами;
- Надійність - конструкції дуже рідко виходять з ладу, тому що не мають рухомих частин, батареї не залежать від технічних неполадок постачальників енергії;
- Безшумність - при роботі, конструкція взагалі не видає шумів;
- Варіативність потужності - за рахунок зміни кількості модулів, об'єднаних в один ланцюг, можна регулювати загальну продуктивність.
Важливо звернути увагу і на мінуси альтернативного джерела енергії, щоб не витратити кошти нераціонально. Не завжди сонячні батареї можуть бути ефективні, до того ж вони практично не здатні повністю замінити традиційну електричну мережу.
Продуктивність пристрою залежна від кліматичних умов. У південних широтах батареї більш продуктивні, в середніх і північних - ефективність змінюється відповідно до пори року. На цей показник впливає і шар пилу. Регулярно його потрібно видаляти з лицьової поверхні, що може бути ускладнене розташуванням конструкцій і їх великими розмірами.
ККД всіх видів сонячних батарей знижується з плином часу, тому рано чи пізно доведеться замінювати конструкції. При цьому до цих пір залишається невирішеним питання утилізації, викидати прилади з побутовими відходами заборонено, так як сонячні елементи і акумулятори містять токсичні речовини.
ефективність
Продуктивність сонячних батарей на території Росії нерівномірна. Якщо порівнювати здатність цих пристроїв забезпечувати приватний будинок гарячою водою, то в південних регіонах можна використовувати сонячну енергію в якості єдиного джерела протягом усього року, в середніх і північних - тільки влітку, а взимку поєднувати з іншими видами енергії.
Один квадратний метр кристалічної сонячної батареї здатний виробити в середньому до 120 Вт потужності. Вона може забезпечити роботу малопотужного побутового приладу або декількох лампочок, але, наприклад, для комп'ютера цього недостатньо.
Ефективність залежить від багатьох чинників: виду пристрою і його ККД, географічного положення та кута нахилу модуля.
Для повноцінного обігріву будинку площею 100 кв.м. в середній смузі Росії, буде потрібно розмістити на даху не менше 30 кв.м. сонячних модулів. Це вкладення повністю окупиться приблизно через 3 роки використання. При поєднанні з іншими джерелами опалення, термін, за який покупка себе виправдає, збільшиться ще на 1 - 2 роки. При тривалості експлуатації від 20 і більше років, установка сонячних батарей - однозначно, вигідне вкладення.
Виготовлення батареї своїми руками
Нові пластини іноді обливають воском, так як вони дуже крихкі і тонкі. Перед складанням їх потрібно звільнити від покриття під гарячою водою.
Конструкція сонячної батареї складається з короба, фотоелементів, з'єднаних провідниками і захисного покриття.
підготовка короба
Для захисту від псування, грибка і вологи короб потрібно пофарбувати з двох сторін.
Установка сонячних елементів
На центр кожного елемента зі зворотного боку потрібно нанести краплю силіконового герметика, перевернути ланцюжок і приклеїти на
Після повного висихання герметика можна встановити захисний щит з прозорого пластика або скла. Закріпити верхнє покриття краще після перевірки якості роботи батареї.
Монтаж батареї своїми руками
Встановлювати пристрої можна на дах або землю. Для другого способу потрібно виготовити металеві каркаси, які будуть утримувати батарею під потрібним кутом.
Обране місце повинне бути добре освітлено сонцем. Орієнтувати пристрій потрібно на південну сторону. Оптимальний кут нахилу конструкції повинен бути рівний географічній широті, в якій вона знаходиться. Так батарея отримає максимальну кількість світла.
Місце установки сонячної батареї повинно бути доступним для чищення лицьовій поверхні від пилу і снігу, коригування кута нахилу і ремонту, в разі поломки.
Фіксувати модулі на даху потрібно на рейки, на землі - на металеві ферми. Після установки батарея повинна знаходитися в нерухомому стані.
Пропонуємо Вам прочитати про самостійне будівництво вітрогенератора. який так само є альтернативним джерелом енергії.
Установка сонячних батарей дозволить знизити витрати на електроенергію та опалення. А якщо зробити всі роботи по збірці і монтажу своїми руками, можна мінімізувати вартість модулів і скоротити період їх окупності.