Прошло уже более полувека с тех пор, как мир увидел первую солнечную панель. Сегодня эти устройства вышли далеко за границы космической отрасли: десятая часть электричества на нашей планете производится из солнечного света. Мы расскажем вам об использовании солнечных панелей в быту.
Используемые виды солнечных батарей
В современной гелиоэнергетике применяется два основных типа панелей: пленочные и монокристаллические. Отличие в том, что последние достаточно пластичны, но имеют низкий КПД по сравнению с тяжелыми жесткими панелями в металлических рамах.
Современные панели могут превращать в электроэнергию от 15 до 30% мощности светового потока. Продукция с более высокой эффективностью представлена в специальном сегменте рынка. Примечательно, что с ростом эффективности панелей повышается также срок их службы.
Последнее — весьма относительный показатель. Срок службы в 30 лет не означает, что по истечении этого срока панели перестанут работать. Производитель просто не гарантирует, что со временем деградация фотоэлементов не превысит 50% от первоначального показателя КПД.
Сфера применения солнечных электростанций
Электричество из солнца добывают в самых разных уголках планеты: как на национальных станциях гелиоэнергетики, так и в небольших частных комплексах. Специфику применения панелей определяет, скорее, набор экстремальных ограничений для строящегося объекта.
Для коммерческих зданий это может быть необходимость в абсолютно непрерывном энергоснабжении, что характерно для дата-центров, или, например, систем поддержания микроклимата и холодильных установок. Любое статусное заведение (частный косметологический центр, ресторан, парковка) также может позаботиться, чтобы комфорт клиентов не был нарушен внезапным отключением электричества.
Для частных застройщиков солнечная энергетика полезна, в основном, когда нет никакого другого способа электрифицировать объект. Панели — самый дешевый на данный момент источник автономного энергоснабжения для небольшого дома. Во всяком случае, он значительно дешевле, чем строительство и содержание ветряка, и уж тем более экономичнее дизельной электростанции.
Обслуживание в процессе эксплуатации
Один из главных недостатков панелей в том, что они могут полностью потерять мощность при частичном затенении поверхности. Панели, не вырабатывающие электроэнергию, но остающиеся последовательно соединенными с другими, начинают работать как потребители электричества и сводят к нулю выработку всей цепи. Поэтому основная работа по обслуживанию панелей — очистка их от пыли, разводов и мелкого мусора. Легкие загрязнения с панелей лучше просто сдувать, пятна вроде птичьего помета удаляются только мягкой щеткой с неабразивным моющим средством. После мытья панель необходимо вручную вытереть насухо и отполировать.
Было упомянуто, что в процессе эксплуатации батареи могут потерять до половины первоначальной мощности. На деле эти цифры несколько меньше: 15–30%, в зависимости от качества панели и условий эксплуатации. И это нужно учитывать при проектировании системы: рассчитав мощность «впритык» вы рискуете, что через десять лет энергосистема не справится с вашими потребностями. В то же время большинство современных гелиоэнергетических комплексов легко расширяемы, нужно лишь предусмотреть достаточную пропускную мощность управляющих и коммутационных устройств.
В конце эксплуатационного срока защитное стекло панелей заново полируют, возвращая 3–5% потерянной мощности, а затем добавляют к парку панелей еще половину ее состава. По истечении следующих 30 лет все повторяется, но теперь новые панели заменяют часть старых. Так номинальная эффективность в процессе всей службы энергоустановки остается стабильной, хоть это и требует своевременных капитальных вложений. Эти данные помогут заинтересованному обывателю иначе взглянуть на вопрос окупаемости своей установки.
Требования к условиям размещения
В месте размещения солнечных панелей должен быть достаточно высокий уровень инсоляции — количества солнечной радиации на конкретном участке местности в течение дня, недели, года. Облачность влияет на эффективность работы в меньшей степени, чем соседние здания, деревья и другие объекты, способные отбрасывать тень.
Именно по этим причинам панели традиционно размещают на крышах зданий. Считается, что для энергоснабжения дома общая площадь солнечной фермы должна быть примерно эквивалентна жилой площади. К тому же на крыше панели гарантированно не будут затенены, но для такого размещения требуются средства для подхода и перемещения людей, обслуживающих ферму. Иногда панели на крыше рассматривают как заменитель кровли. Но, во-первых, не все панели для этого пригодны, а во-вторых, это требует основательного подхода к монтажу.
Когда пригодного для монтажа панелей места на крыше недостаточно, часть их собирают на наземных конструкциях. Часто всю ферму спускают на землю для более удобного обслуживания, но это несет ряд негативных факторов:
- сокращение периода облучения на несколько десятков минут;
- высокий риск внезапного затенения;
- невозможность использовать занятую территорию.
Зачастую все они нивелируются повышенной эффективностью панелей как следствием их своевременной и регулярной очистки. Что до уровня инсоляции, его можно рассчитать по панорамным фото с точной привязкой к азимуту и GPS-координатам.
Азимутально-угловое отслеживание
Еще одна особенность современных гелиосистем. Технология, предназначенная для тепловых концентраторов, так же хорошо прижилась в фотоэлектрических установках. Суть системы в том, что небольшой механизм корректирует наклон плоскости панели относительно источника излучения. Таким образом, свет почти всегда падает на панель под прямым углом, что повышает суточную генерацию на 15–25%.
Есть два типа таких систем. Первый отслеживает реальное положение солнца светочувствительным датчиком и поворачивает панель к нему. Другой имеет встроенную программу, в которой есть точные данные о местоположении солнца в каждый час светового дня на последующие 50–100 лет. Системы второго типа более надежны, хотя их настройка и монтаж не лишены трудностей.
Потенциал расширения системы
Обычно строительство солнечной фермы начинается при необходимости иметь аварийный источник хотя бы минимальной мощности (для питания котельной, сигнализации, ночного освещения). Со временем все меняется, ведется серьезная доработка системы для повышения ее производительности.
Вне зависимости от числа солнечных панелей, приобретайте спецоборудование, мощность которого соответствует вашему общему энергопотреблению. Даже если батареями будет генерироваться в десять раз меньше энергии, в таком режиме оборудование прослужит дольше, а систему можно будет дополнить без вмешательства в основные цепи.
Не забывайте также, что общей точкой в системе распределения является аккумуляторный парк. Его емкость всегда рассчитана таким образом, чтобы оставалась возможность сохранить излишки электроэнергии и не дать системе выработать заряд за несколько пасмурных дней.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
