Солнечная батарея что такое: Что такое солнечная панель? Виды солнечных панелей

Содержание

Что такое солнечная панель? Виды солнечных панелей

В 1954 году ученые обнаружили, что кремний создает электрический заряд при воздействии солнечного света.

Это открытие привело к разработке солнечных элементов, которые улавливают солнечную энергию и превращают ее в электричество.

Содержание статьи

Что такое солнечная панель?

Это устройство для получения энергии от солнца и трансформация этой энергии в другой тип энергии.

Типы солнечных панелей

Всего существует три типа панелей, каждая из них имеет свои достоинства и недостатки.

Фотоэлектрическая панель

Состоит из элементов, которые преобразуют солнечную энергию в постоянный ток, который течет к инвертору, а затем инвертор преобразует постоянный ток в переменный ток для использования устройствами.

Электричество генерируется за счет фотоэлектрического эффекта, вызванного солнечной энергией (фотонами), генерирующей положительные и отрицательные заряды в двух соседних полупроводниках разных типов, которые в свою очередь генерируют электрическое поле, которое генерирует электрический ток.

Элементы фотоэлектрической панели изготавливаются из арсенида кремния или галлия.

Кремниевая ячейка диаметром 6 см может генерировать ток около 0,5 А.

Арсенид галлия более эффективен, чем кремний, но и цена его дороже.

Может хранить в себе полученную энергию.

Чем больше панель, тем больше энергии она получает от солнца и тем больше вырабатывается электричества.

Срок службы около 30 лет.

Недостатком этой панели является то, что она работает только в том случае, если на панель попадают прямые солнечные лучи, а в облачный день панель не будут работать должным образом.

Солнечный коллектор

В солнечном коллекторе находится жидкость, которая поглощает солнечное излучение в виде тепла, и эта жидкость затем попадает в отсек для хранения тепла.

Панели состоят из приемной пластины и каналов, по которым циркулирует жидкость.

Горячая жидкость подается в теплообменник, где она отдает свое тепло, нагревая воду для последующего использования в хозяйстве.

Гибридная панель

Производит и электричество, и горячую воду.

Как работает солнечная панель?

Солнечная панель может собирать солнечный свет в трёх случаях:

Прямой солнечный свет. Это когда солнечные лучи напрямую поступают в солнечную панель, без каких-либо препятствий.

Косвенное излучение. Это когда солнечные лучи проходят через облака или атмосферные частицы.

Отраженное излучение. Это когда солнечные лучи отражаются от препятствий, таких как вода или снег, прежде чем попасть в солнечные панели.

Типы датчиков у солнечного коллектора

Датчики плоского стекла

Черная металлическая пластина, непосредственно контактирующая с трубками, в которых циркулирует теплоноситель, поглощает солнечные лучи.

Все покрыто остеклением, чтобы создать парниковый эффект и повысить производительность устройства.

Трубчатые вакуумные коллекторы

Это несколько стеклянных трубок с черной металлической пластиной, которая поглощает тепло.

Они помещены в вакуум, чтобы минимизировать потерю тепла.

Как правило, они напрямую связаны с баллоном, в котором транспортируемые калории используются для производства горячей воды для бытового потребления.

Типы фотоэлектрических панелей

  • монокристаллические панели (темного или черного цвета) – они хорошо воспринимают прямой солнечный свет, вырабатывают от 3 до 9 кВт.

  • поликристаллические панели (синего цвета) – этим панелям проще собирать окружающий свет.

Блочная солнечная батарея: обзор, виды, характеристики

Краудфандинговая площадка Indiegogo совсем недавно создала новый продукт, который получил название «Солнечный освободитель» или другими словами «Solar Liberator». Данное устройство впитало в себя лучшие качества солнечных батарей и стало самым функциональным устройством. Но, серьезную популярность так и не удалось получить, ведь многие научные деятели считают устройство без будущего. В этой статье мы попробуем разобраться с вами, что такое блочная солнечная батарея и как она вообще работает.

Что собой представляет блочная солнечная батарея

По нашему мнению такое устройство является самым функциональным, ведь оно включает в себя сразу все основные элементы солнечной батареи: инвертор, резервную солнечную батарею и электронику для управления.

Для работы достаточно просто подключить его к электрооборудованию и наслаждаться зеленой энергетикой у себя дома. Стоит отметить, что во время подключения сосем не обязательно выполнять дополнительные настройки. Узнайте, стоит ли устанавливать солнечные батареи в доме.

Солнечный освободитель позволит стать менее зависимым от привычной энергетики, ведь все модули можно объединять в одну систему увеличивая при этом мощность.

Применять блочную солнечную батарею можно в следующих случаях:

  1. 500W для питания домов, магазинов и небольших офисов.
  2. 25W и 60 W для обычных мобильных устройств.
  3. Во время езды на велосипеде, поездке в горы.
  4. Также его можно носить на рюкзаке во время похода для заряда всех мобильных гаджетов.

На самом деле блочная солнечная батарея существенно отличается от обычной, все это мы рассмотрим на примере двух фотографий:

Вот так работает блочная батарея солнечного заряда.

Следующим образом работает стандартная солнечная батарея в частном доме.

Как видите, разница между ними существенная, поэтому мы и решили более подробно остановиться именно на такой батарее для дома.

Управление устройством и конструкция

Особое внимание разработчики уделили управлению этим устройством. Разработано даже специальное приложение, которое можно установить на Андроид или Айфон. Оно позволяет отслеживать все процессы работы солнечной батареи, делая ее работу более функциональной. К примеру, можно самостоятельно установить мощность работы, увеличивая при этом общую КПД устройства. Интересная статья: лучшие производители солнечных батарей.  

Корпус выполнен из серебристого алюминия, который не боится перепадов температуры, царапин и способен выдержать любые погодные условия. Всего выпущено три модели блочных солнечных батарей, все они отличаются между собой из-за своей мощности.

25 Ватт.

100 Ватт.

500 Ватт.
Статья по теме: Как выбрать аккумулятор для солнечной электростанции.

Устанавливать ли солнечные батареи для дома? Отзывы владельцев

За последнее десятилетие отношение к солнечным батареям на крышах собственных домов менялось от любопытства до привычного явления, а сейчас пришло время узнать, насколько это выгодно. За более 10 лет пора получить ответ на вопрос: выгодно ли устанавливать на крышу своего дома солнечные батареи и как рассчитать эту выгоду. С этим и попытаемся разобраться.

О технологии

Сказать, что это новая технология, было бы неверно. В 1960-м космонавты использовали спутники на солнечных батареях, во времена второй мировой на домах в США было установлено много таких батарей, позволяющих получать энергию от солнца и отапливать за ее счет свои жилища.

Однако внедрить технологию повсеместно было проблематичным – панели фотоэлектрических элементов, отвечающие за преобразование солнечного света в электрическую энергию, представляют собой довольно дорогую технологию. Именно стоимость часто является ключевым фактором при принятии решения.

Очевидно, что для принятия решения необходимо учитывать совокупность факторов. Рассмотрим явные выгоды оснащения дома солнечными батареями:

  • Энергия солнца бесплатна и неисчерпаема.
  • Энергия солнца – экологически чистая.
  • Отсутствуют выбросы парниковых газов.

Используя солнечные батареи, мы практически присоединяемся к «зеленому движению», становимся на путь защиты планеты и получаем бесплатную и бесконечную энергию.

Как же устроена солнечная батарея? Панель состоит из фотоэлектрических ячеек, объединенных общей рамкой. В каждой используется полупроводниковый материал (чаще всего кремний) и электрическое поле. Полупроводник поглощает энергию лучей и нагревается, высвобождает электроны, направляемые электрическим полем в определенном направлении, поток электронов образует электроток. Ток через установленные контакты отправляется в провода и используется по назначению. Сила тока зависит от мощности, производимой фотоэлементом.

Для повышения эффективности кремния, используют примеси (в кремний добавляются атомы других веществ), например, фосфора.

Кроме того, кремний хорошо отражает свет, поэтому для уменьшения потерь фотоэлементы защищают антибликовым покрытием. И еще для защиты батарей от механических повреждений их покрывают стеклом.

КПД таких батарей довольно низкий – они способны переработать только 12-18% попадающих на них лучей. Самые успешные образцы достигают КПД 40%.

Что важно учесть, инвестируя в солнечные батареи

Обслуживание

Панели недостаточно просто установить – за ними нужно ухаживать. Как минимум чистить, и не только от снега, но и от пыли.

Выбор средств будет зависеть от площади батарей и от экономической целесообразности выбора тех или иных форм и средств ухода. Главное понимать, что пыль на панели способна снизить ее эффективность на 7%.

Снег, пыль, птичий помет – все это будет приводить к снижению КПД.

Обслуживать конструкцию приходится с определенной периодичностью. Как минимум раз в квартал стоит полить панели из мощного шланга с водой. Учитывая это, месторасположение дома тоже следует учитывать, принимая решение о приобретении солнечных батарей. Например, если рядом строительство – будет больше пыли, чистить панели придется чаще. Или будет произведено меньше электричества.

Кроме того, необходимо следить за исправностью конструкций и при механических нарушениях производить ремонт. Нужно еще менять батарейки, это происходит раз в десять лет.

Расположение дома

На эффективность решения влияет расположение дома. Мы уже упомянули загрязненность – от нее зависит частота чистки батарей. Тень тоже будет проблемой для выработки максимального количества электроэнергии. Это может быть как тень высоких деревьев на вашей усадьбе (вы это можете сами контролировать) или тень больших зданий рядом (от вас не зависит).

Тень важно учитывать при выборе типа панелей – их несколько и они по-разному реагируют на тень. Поликристаллические просто сокращают выход электричества, а монокристаллические полностью останавливают производство электроэнергии на затененных фрагментах.

Сейчас уже использование батарей учитывают перед строительством, ведь их эффективность напрямую зависит от того, насколько доступна поверхность с батареями солнечным лучам в часы их максимальной активности (обычно с 10:00 до 14:00) и всех солнечных часов.

Инсоляция

В разных регионах земля достигает разное количество солнечного света. Есть такое понятие как инсоляция – мера солнечной радиации, попадающей на землю, которая измеряется в кВТ/м.кв./дни. Чем выше это значение, тем больше электроэнергии можно получить при меньшем количестве солнечных панелей. Например, на юго-западе для получения определенного количества энергии придется потратиться меньше, чем на северо-западе.

Зона покрытия

Чтобы получить больше электричества от солнца – нужно больше покрытие.

Чтобы определиться, сколько нужно батарей, нужно выяснить:

  • Какова инсоляция в вашем регионе.
  • Сколько электричества вам понадобится.

Узнайте, сколько вы используете кВт-ч в сутки и сделайте вычисления.

К примеру, 30 кВт-ч. Умножаем это число на 0,25 и получаем 7,5 – значит, нужно получить7,5 кВт а сутки. Одна стандартная панель вырабатывает в сутки 0,12 кВт. Ее параметры 142х64 см. Понадобится 62 панели, который покроют примерно 65 кв. м. После таких расчетов нужно сделать поправку на инсоляцию и учесть количество прямого света в день с учетом тени. Есть еще ряд нюансов, учесть которые могут специалисты.

Сколько это стоит

Просчитав количество, останется учесть стоимость приобретения и монтажа. Хорошие новости в том, что цены на солнечные батареи продолжают падать, тогда как еще полстолетия назад эта технология была абсолютно недоступна людям среднего достатка.

Сейчас, чтобы обслужить большой дом и получать примерно 900 кВт-ч в месяц (30 кВт-ч в сутки), понадобится порядка 20-40 тысяч долларов. Вы можете разделить их на количество лет использования и оценить выгоду. Чаще всего солнечную энергию используют параллельно со стандартными решениями, дополняя солнечной системой электроэнергию из сети.

Батареи также берут в аренду, что может оказаться неплохой альтернативой.

Утилизация

Хотя батареи и служат до 50 лет, некоторые их составляющие выходят из строя быстрее (контроллер служит 15 лет, аккумулятор 4-10). Возникает вопрос утилизации, при покупке стоит убедиться. Что компания, которая производит батареи, принимает на переработку их составляющие – это делают только 30% производителей.

Преимущества и особенности реального использования

Никто не даст лучшей оценки, чем те, кто попробовал технологию на себе. Остались ли довольны решением пользователи солнечных батарей? Узнаем, что об этом рассказывают пользователи сети.

  1. Грид-инверторы, используемые для работы батарей, не требуют аккумуляторов, которые являются слабым звеном в альтернативном электроснабжении.
  2. Электроэнергия вырабатывается в режиме реального времени сразу же попадает в сеть.
  3. Теоретические расчеты полностью соответствуют действительности, что проверено на практике. Это позволяет планировать расходы на приобретение батарей. Однако важно делать поправку на облачность.

О чем молчат продавцы солнечных батарей

Если прогуляться по форумам и отзывам, то можно найти такие предостережения от счастливых владельцев солнечных батарей.

  1. Панели для работы требуют грид-инвертора: при покупке панелей нужно согласовывать напряжение инвертора и панелей на совместимость.

К примеру, для работы двух панелей, каждая на 100 Ватт, потребуется инвертор на 300-500 Ватт.

  1. Китайские и обычно довольно качественные инверторы все же часто указывают на корпусе мощность, не соответствующую действительности. Будьте внимательны во время покупки и уточняйте детали. Устройство работает при наличии напряжении в сети, поэтому не может быть резервным источником питания.
  2. Если электричество не расходуется сразу, оно передается обратно в сеть. Счетчик при этом крутит то вперед, то назад. Это непривычно и не учитывается многими счетчиками. Есть риск оплаты отдаваемой назад энергии. Важно учитывать тип счетчика и заложить в расчеты стоимость его замены.
  3. Если в вашей местности часто облачность, важно учитывать ее и приравнивать к тени.
  4. Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега.

Основной вывод тех, кто приобрел панели в нашей стране – пока что это слишком дорогое удовольствие, которое следует рассматривать как хобби.

 

Солнечная батарея Википедия

Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя.

Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — Солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается в разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.

История

В 1842 году Александр Эдмон Беккерель открыл эффект преобразования света в электричество. Чарльз Фриттс (англ. Charles Fritts) начал использовать селен для превращения света в электричество. Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком Джакомо Луиджи Чамичаном.

25 марта 1948 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это открытие было произведено тремя сотрудниками компании — Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller), Дэрилом Чапин (Daryl Chapin) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson). Уже через 10 лет, 17 марта 1958 года, в США был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Авангард-1». 15 мая 1958 года в СССР также был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Спутник-3».

Использование

Портативная электроника

Зарядное устройство

Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.

Электромобили

На крыше автомобиля Prius, 2008

Для подзарядки электромобилей.

Авиация

Одним из проектов по созданию самолёта, использующего исключительно энергию солнца, является Solar Impulse.

Энергообеспечение зданий

Солнечная батарея на крыше дома

Солнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.

Новые дома Испании с марта 2007 года оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование[1].

В настоящее время переход на солнечные батареи вызывает много критики среди людей. Это обусловлено повышением цен на электроэнергию, загромождением природного ландшафта. Противники перехода на солнечные батареи критикуют такой переход, так как владельцы домов и земельных участков, на которых установлены солнечные батареи и ветряные электростанции, получают субсидии от государства, а обычные квартиросъемщики — нет. В связи с этим Федеральное министерство экономики Германии разработало законопроект который позволит в ближайшем будущем ввести льготы для арендаторов, проживающих в домах, которые обеспечиваются энергией, поступающей от фотовольтаических установок или блочных тепловых электростанций. Наряду с выплатой субсидий владельцам домов, которые используют альтернативные источники энергии, планируется выплачивать дотации проживающим в этих домах квартиросъемщикам.[2]

Энергообеспечение населённых пунктов

Солнечно-ветровая энергоустановка

Основное преимущество использования возобновляемых источников электроэнергии для населения — энергонезависимость. Ведь это означает бесплатную электроэнергию, уверенность и независимость от изменений стоимости электроэнергии от компаний.[[3]]

Дорожное покрытие

Солнечные батареи как дорожное покрытие:

  • В 2014 году в Нидерландах открылась первая в мире велодорожка из солнечных батарей.
  • В 2016 году министр экологии и энергетики Франции Сеголен Руаяль заявила о планах построить 1000 км автодорог со встроенными ударо- и термостойкими солнечными панелями. Предполагается, что 1 км такой дороги сможет обеспечивать электроэнергетические потребности 5000 людей (без учёта отопления)[4][неавторитетный источник?] .
  • В феврале 2017 года в нормандской деревне Tourouvre-au-Perche французским правительством была открыта дорога из солнечных батарей. Километровый участок дороги оборудован 2880 солнечными панелями. Такое дорожное покрытие обеспечит электроэнергией уличные фонари деревни. Панели каждый год будут вырабатывать 280 мегаватт час электроэнергии. Строительство отрезка дороги обошлось в 5 миллионов евро.[5]
  • Также используется для питания автономных светофоров на дорогах[6]

Использование в космосе

Солнечная батарея на МКС

Солнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.

Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).

Использование в медицине

Южнокорейские ученые разработали подкожную солнечную батарею. Миниатюрный источник энергии может быть вживлен под кожу человека с целью бесперебойного обеспечения работы приборов, имплантированных в тело, например, кардиостимулятора. Такая батарея в 15 раз тоньше волоса и может заряжаться, если даже на кожу наносится солнцезащитное средство[7].

Эффективность фотоэлементов и модулей

Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт[8] на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D[9][10]). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[11] быть менее 100 Вт/м²[источник не указан 1878 дней]. С помощью распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %[источник не указан 1878 дней]. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях[12][неавторитетный источник?].

Фотоэлементы и модули делятся в зависимости от типа и бывают: монокристалические, поликристалические, аморфные (гибкие, пленочные).[13]

В 2009 году компания Spectrolab (дочерняя фирма Boeing) продемонстрировала солнечный элемент с эффективностью 41,6 %[14]. В январе 2011 года ожидалось поступление на рынок солнечных элементов этой фирмы с эффективностью 39 %[15]. В 2011 году калифорнийская компания Solar Junction добилась КПД фотоэлемента размером 5,5×5,5 мм в 43,5 %, что на 1,2 % превысило предыдущий рекорд[16].

В 2012 году компания Morgan Solar создала систему Sun Simba из полиметилметакрилата (оргстекла), германия и арсенида галлия, объединив концентратор с панелью, на которой установлен фотоэлемент. КПД системы при неподвижном положении панели составил 26—30 % (в зависимости от времени года и угла, под которым находится Солнце), в два раза превысив практический КПД фотоэлементов на основе кристаллического кремния[17].

В 2013 году компания Sharp создала трёхслойный фотоэлемент размером 4×4 мм на индиево-галлий-арсенидной основе с КПД 44,4 %[18], а группа специалистов из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера, компаний Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра имени Гельмгольца создали использующий линзы Френеля фотоэлемент с КПД 44,7 %, превзойдя своё собственное достижение в 43,6 %
[19][неавторитетный источник?]. В 2014 году Институт солнечных энергосистем Фраунгофер создали солнечные батареи, в которых благодаря фокусировке линзой света на очень маленьком фотоэлементе КПД составил 46 %[20][неавторитетный источник?][21].

В 2014 году испанские учёные разработали фотоэлектрический элемент из кремния, способный преобразовывать в электричество инфракрасное излучение Солнца[22].

Перспективным направлением является создание фотоэлементов на основе наноантенн, работающих на непосредственном выпрямлении токов, наводимых в антенне малых размеров (порядка 200—300 нм) светом (то есть электромагнитным излучением частоты порядка 500 ТГц). Наноантенны не требуют дорогого сырья для производства и имеют потенциальный КПД до 85 %[23][24].

Также, в 2018 году, с открытием флексо-фотовольтаического эффекта, обнаружена возможность увеличения КПД фотоэлементов[25]. За счёт продления жизни горячих носителей (электронов) теоретический предел их эффективности поднялся с 34 сразу до 66 процентов[26].

В 2019 году российские учёные из Сколковского института науки и технологий (Сколтеха), Института неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) и Института проблем химической физики РАН получили принципиально новый полупроводниковый материал для солнечных батарей, лишённый большинства недостатков материалов, применяемых сегодня[27]. Группа российских исследователей опубликовала в журнале Journal of Materials Chemistry A[en][28] результаты работы по применению для солнечных батарей нового разработанного ими полупроводникового материала — комплексного полимерного йодида висмута ({[Bi3I10]} и {[BiI4]}), структурно подобного минералу перовкситу (природному титанату кальция), который показал рекордный коэффициент преобразования света в электроэнергию. [28][29] Та же группа учёных создала второй аналогичный полупроводник на основе комплексного бромида сурьмы с перовкситоподобной структурой.[30][31]

Максимальные значения эффективности фотоэлементов и модулей,
достигнутые в лабораторных условиях[32][неавторитетный источник?]
Тип Коэффициент фотоэлектрического преобразования, %
Кремниевые 24,7
Si (кристаллический)
Si (поликристаллический)
Si (тонкопленочная передача)
Si (тонкопленочный субмодуль) 10,4
III-V
GaAs (кристаллический) 25,1
GaAs (тонкопленочный) 24,5
GaAs (поликристаллический) 18,2
InP (кристаллический) 21,9
Тонкие плёнки халькогенидов
CIGS (фотоэлемент) 19,9
CIGS (субмодуль) 16,6
CdTe (фотоэлемент) 16,5
Аморфный/Нанокристаллический кремний
Si (аморфный) 9,5
Si (нанокристаллический) 10,1
Фотохимические
На базе органических красителей 10,4
На базе органических красителей (субмодуль) 7,9
Органические
Органический полимер 5,15
Многослойные
GaInP/GaAs/Ge 32,0
GaInP/GaAs 30,3
GaAs/CIS (тонкопленочный) 25,8
a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) 11,7

Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов

Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.

Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели. В облачную погоду при отсутствии прямых солнечных лучей крайне неэффективными становятся панели, в которых используются линзы для концентрирования излучения, так как исчезает эффект линзы.

Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.

Недостатки солнечной электроэнергетики

  • Необходимость использования больших площадей.
  • Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в вечерних сумерках, в то время как пик электропотребления приходится именно на вечерние часы.
  • Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.[33]

Cолнечные электростанции подвергаются критике из-за высоких издержек, а также низкой стабильности комплексных галогенидов свинца и токсичности этих соединений. В настоящее время ведутся активные разработки бессвинцовых полупроводников для солнечных батарей, например на основе висмута[28] и сурьмы.

Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры около 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость нелинейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы), перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей[34].

Производство солнечных модулей

Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определённое количество фотоэлементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована[35].

Пятерка крупнейших производителей

Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2016 году.[36]

  1. Jinko Solar[en]
  2. Trina Solar
  3. Hanwha QCELLS
  4. Canadian Solar
  5. JA Solar

См. также

Примечания

  1. ↑ Spain requires new buildings use solar power
  2. ↑ Арендаторам домов с солнечными батареями будет выплачиваться дотация, Germania.one.
  3. ↑ Anna Moshak. Возобновляемые источники энергии для домохозяйств Черкасс (рус.)  (неопр.) ?. cherkasy.name. Anna Moshak (17.11.2020). Дата обращения: 17 ноября 2020.
  4. ↑ Франция построит 1000 км дорог с солнечными батареями
  5. ↑ Во Франции открыли первую дорогу из солнечных панелей, theUK.one.
  6. ↑ Автономный светофор на солнечных батареях — купить в Москве, цена (неопр.). lumenstar.ru. Дата обращения: 5 ноября 2019.
  7. ↑ ТАСС: Наука — Ученые Южной Кореи создали подкожную солнечную батарею
  8. ↑ «Solar Spectra: Air Mass Zero»
  9. ↑ «Solar Photovoltaic Technologies» (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 7 февраля 2012. Архивировано 26 мая 2012 года.
  10. ↑ «Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5»
  11. ↑ По материалам: www.ecomuseum.kz (недоступная ссылка)
  12. ↑ «Конкурентоспособность энергетики» Архивная копия от 14 ноября 2007 на Wayback Machine // Photon Consulting
  13. ↑ Виды солнечных батарей (неопр. ).
  14. ↑ Австралийцы установили новый рекорд КПД солнечных батарей (рус.). Membrana. Membrana (28 августа 2009). Дата обращения: 6 марта 2011.
  15. ↑ На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД (рус.). Membrana. Membrana (25 ноября 2010). Дата обращения: 6 марта 2011.
  16. ↑ Solar Junction Breaks Concentrated Solar World Record with 43,5 % Efficiency
  17. ↑ Как сконцентрировать солнечный свет без концентраторов
  18. ↑ Sharp разработала концентрирующий фотоэлемент с кпд 44,4 % (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 11 июля 2013. Архивировано 30 марта 2014 года.
  19. ↑ Новый рекорд КПД фотоэлемента: 44,7 %
  20. ↑ УЧЁНЫЕ ИЗ ИНСТИТУТА СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ ФРАУНГОФЕРА РАЗРАБОТАЛИ СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ С КПД 46 % И ЭТО НОВЫЙ МИРОВОЙ РЕКОРД
  21. ↑ New world record for solar cell efficiency at 46 % — Fraunhofer ISE
  22. ↑ All-silicon spherical-Mie-resonator photodiode with spectral response in the infrared region
  23. ↑ Б. Берланд. Фотоэлементы уходят за горизонт: Оптические ректенны солнечных батарей (англ.). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (2003). Дата обращения: 4 апреля 2015.
  24. ↑ Краснок А Е, Максимов И С, Денисюк А И, Белов П А, Мирошниченко А Е, Симовский К Р, Кившарь Ю С. Оптические наноантенны // Успехи физических наук. — 2013. — Т. 183, № 6. — С. 561–589. — doi:10.3367/UFNr.0183.201306a.0561.
  25. ↑ Александр Дубов. Физики выдавили из солнечных батарей дополнительную энергию (неопр.). nplus1.ru. Дата обращения: 25 апреля 2018.
  26. ↑ Александр Дубов. Химики продлили жизнь горячим электронам в перовскитных батареях (неопр.). nplus1.ru. Дата обращения: 20 июня 2018.
  27. ↑ Софья Алимова. Российские ученые разработали новый материал для солнечных батарей (неопр.). Народные Новости России. Дата обращения: 14 мая 2019.
  28. ↑ 1 2 3 Pavel A. Troshin, Vladimir P. Fedin, Maxim N. Sokolov, Keith J. Stevenson, Nadezhda N. Dremova. Polymeric iodobismuthates {[Bi3I10} and {[BiI4]} with N-heterocyclic cations: promising perovskite-like photoactive materials for electronic devices] (англ.) // Journal of Materials Chemistry A. — 2019-03-12. — Vol. 7, iss. 11. — P. 5957–5966. — ISSN 2050-7496. — doi:10.1039/C8TA09204D.
  29. ↑ В России разработали новый полупроводник для солнечных батарей. Он не токсичный и очень эффективный! — Хайтек (рус.). hightech.fm. Дата обращения: 14 мая 2019.
  30. ↑ В России создали новый полупроводниковый материал для солнечных батарей (неопр.). ТАСС. Дата обращения: 14 мая 2019.
  31. ↑ Ученые Сколтеха разработали новые полупроводниковые материалы для электроники (неопр.). naked-science.ru. Дата обращения: 14 мая 2019.
  32. ↑ Максимальные значения КПД фотоэлементов и модулей, достигнутые в лабораторных условиях (неопр.) (недоступная ссылка). Nitol Solar Limited. Архивировано 17 июля 2008 года.
  33. ↑ Лапаева Ольга Федоровна. Трансформация энергетического сектора экономики при переходе к энергосберегающим технологиям и возобновляемым источникам энергии (рус.) // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2010. — Вып. 13 (119).
  34. ↑ David Szondy. Stanford researchers develop self-cooling solar cells. (англ.). gizmag.com (25 July 2014). Дата обращения: 6 июня 2016.
  35. ↑ Производство фотоэлектрического солнечного модуля (неопр.). Архивировано 25 июня 2012 года.
  36. ↑ Bloomberg New Energy Finance Tier 1 module maker list, Q2 2016

Ссылки

Солнечная батарея своими руками — принцип и порядок сборки в домашних условиях

В получении электроэнергии альтернативными методами в последнее время прослеживается тенденция к активному развитию. И это несмотря на то что подобный подход пока еще остается весьма затратным, если планируется приобрести готовое оборудование. Ждать быстрой окупаемости сделанных вложений не приходится.

Солнечная батарея своими руками

Тем не менее, многие рачительные хозяева домов и даже квартир все пристальнее рассматривают такие возможности. А некоторые из них идут по пути самостоятельного создания необходимого оборудования, хотя бы в качестве стартового эксперимента. Так, например, солнечная батарея своими руками вполне может быть создана в домашних условиях, так как сегодня для ее сборки можно приобрести все необходимое. Тем более что существует несколько способов сборки солнечных панелей из разных комплектующих.

Тем, кто хочет попробовать самостоятельно собрать такой источник электроэнергии, и переназначена настоящая публикация.

Что такое солнечная батарея, и как она работает?

Общие понятия о принципе получения электричества от солнечной энергии

У людей, решивших собрать солнечную батарею, возникает немало вопросов, а для многих эта задача видится и вовсе не выполнимой из-за кажущейся сложности ее конструкции. Однако, на самом деле особых трудностей в ее сборке нет. И в этом можно убедиться, изучив схему и рассмотрев, как выполняет работу мастер, изготовивший не один подобный прибор.

Солнечная батарея представляет собой совокупность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в электрическую.

Солнечная батарея – это множество правильно соединенных между собой фотоэлементов. Каждый из них обладает невысокими генерирующими способностями, но в совокупности получаются весьма приличные показатели выработанной мощности.

Отдельные фотоэлементы соединены в единую панель и защищены с двух сторон материалами, стойкими к ультрафиолету, влаге и другим атмосферным явлениям. Это важно, так как батареи чаще всего эксплуатируются на открытом незащищенном пространстве — это может быть крыша здания, балконное ограждение или же поляна около дома.

Общая конструкция системы получения электрической энергии от солнечной представляет собой целый ряд приборов и устройств, соединенных в единую цепь:

Примерная схема системы выработки потребительской электрической энергии от солнечной

  • Пластины-преобразователи — это полупроводниковые фотоэлементы, обладающие способностью генерировать постоянный ток под воздействием света. Пластины соединяются между собой по определенной схеме специальными шинами (плоскими проводниками), и собираются в батарею в общем корпусе.
  • Панели-батареи, собранные из фотоэлементов, подключаются к прибору-контролеру с подобранными параметрами тока и напряжения, необходимыми для зарядки аккумулятора.
  • Аккумулятор или целая батарея таких аккумуляторов накапливает заряд.
  • Специальный инвертор преобразует постоянный ток в переменный с напряжением в 220 В (если этот необходимо).

Такая череда приборов используются в схеме в том случае, когда планируется отдельные постоянные точки потребления или даже полностью весь дом запитать от солнечной энергии. Накопленная в аккумуляторе за день энергия может быть использована в пасмурные дни или в темное время суток. Применяются и более простые схемы, когда солнечные батареи выступают лишь вспомогательным источником питания, и накопление энергии не требуется. Панель в таком случае может быть непосредственно подключена к прибору-потребителю. Однако, этот вариант менее надежен, так как стабильность питания будет полностью зависеть от наличия солнца в данный момент.

Использование солнечных батарей для полного снабжения дома энергией актуально в регионах, где количество солнечных дней в  течение года преобладает. Этим обычно «славятся» южные регионы страны. В других условиях они чаще всего применяются в качестве дополнительных источников электроснабжения.

Три основных разновидности фотоэлектрических модулей

Модули солнечных батарей, из которых собирается панель, подразделяются на три типа:

— монокристаллический;

— поликристаллический;

— аморфный (тонкопленочный).

От особенностей структурного строения пластин напрямую зависит эффективность конструкции, а также ее общая стоимость.

Монокристаллический и поликристаллический вариант солнечной батареи

Монокристаллические пластины изготавливаются из монокристаллов кремния, выращенных по методу Чохральского. Они отличаются высоким качеством и обладают неплохим (по меркам фотоэлементов) КПД, равным примерно 20÷22%. Из-за этого и стоимость их достаточно высока.

Солнечные лучи, попадая на монокристаллическую поверхность, способствуют возникновению направленного движения свободных электронов. Пластины с двух сторон подсоединены к шинам, которые затем подключаются к общей электрической цепи системы.

Высокий КПД этого типа пластин объясняется тем, что солнечные лучи равномерно рассеиваются по поверхности кристалла.

Поликристаллические фотоэлементы изготавливаются из полупроводника, имеющего поликристаллическую структуру. Именно этот тип батареи считается оптимальным для создания системы преобразования солнечной энергии. Стоимость элементов, а как следствие — и целых батарей получается ниже по сравнению с монокристаллическими приборами. Это обуславливается особенностями производства фотоэлементов, так как при их изготовлении применяются фрагменты, оставшиеся от монокристаллов.

Если сравнивать два этих типа изделий, то можно выделить следующие различия, выявленные тестированием независимых компаний:

  • Поликристаллические пластины отличаются по внешнему виду от монокристаллов, так как имеют неоднородный по цвету окрас поверхностей, с перемежением темных и светлых участков.

Внешнее отличие пластин монокристаллов от поликристаллов заключается в однородности цвета.

  • В процессе эксплуатации у всех фотоэлементов происходит постепенное снижение мощности. Так, после года работы у монокристаллов она снижается на 3%, а у поликристаллических элементов — на 2%.
  • Суммарное количество электроэнергии, выработанное монокристаллическим модулем, примерно на 30% выше, чем у поликристаллических элементов, при их одинаковой площади.
  • Стоимость поликристаллов на 10÷15 % ниже монокристаллических батарей.

Аморфные солнечные модули

Этот тип элементов представляет собой плотную гибкую пленку, значительно упрощающую процесс монтажа батарей.

На современном рынке представлены три поколения подобных фотоэлементов:

Гибкие пленочные фотоэлементы на основе аморфного кремния имеют ряд преимуществ и значительно удобнее в работе

  • Элементы первого поколения являются однопереходными. Они имеют низкий КПД — всего 5% и относительно небольшой срок эксплуатации — не более 10 лет.
  • Пленка второго поколения тоже однопереходного типа, но уровень КПД у нее повышен до 8%, увеличен и срок эксплуатации.
  • Тонкопленочные батареи третьего поколения обладают КПД до 12%, и обладают длительным сроком службы, составляя конкуренцию кристаллическим вариантам.

Несмотря на не выдающиеся характеристики, самыми популярными остаются однопереходные тонкопленочные модули второго поколения. Они доступны по цене и обладают приличной мощностью, которая вполне может конкурировать с кристаллическими вариантами батарей.

Сравнение солнечных фотоэлементов

Если сравнивать кристаллические и пленочные батареи, то у последних существует ряд существенных преимуществ, благодаря которым часто предпочтение отдается именно им:

  • Аморфные пленочные элементы лучше реагируют на изменение температуры, в частности, на ее повышение. В солнечные месяцы года этот тип батарей способен произвести большее количество энергии по сравнению с кристаллическими аналогами — те при нагреве способны потерять до 20% мощности.
  • Пленочные батареи продолжают выработку энергии даже при рассеянном солнечном свете, в отличие от кристаллов, которые не генерируют энергию в пасмурную погоду. При слабом или рассеянном свете аморфная пленка способна вырабатывать до 20% энергии от своих номинальных показатели. Не слишком много, но лучше, чем ничего.
  • Стоимость кристаллических панелей гораздо выше, чем пленочных. Причем цена на последние продолжает снижаться из-за активного наращивания объемов их производства.
  • Пленочные солнечные батареи имеют меньшее количество дефектов и уязвимых мест. Дело в том, что жёсткие пластины при формировании панели спаиваются между собой, а пленка устанавливается в корпус конструкции в целом виде.

Если подвести итоги и вывести их в таблицу, то сравнительные характеристики пленочных аморфных и жестких кристаллических солнечных фотоэлементов будут выглядеть следующим образом:

Параметры Кристаллические панели Аморфные тонкопленочные батареи
КПД изделий 9÷20% 6÷12%
Выходное напряжение одного фотоэлемента Около 0,5 В Около 1,7 В
Световой спектр максимальной чувствительности Ближе к красному цвету, то есть для эффективной работы необходимо яркое солнце. Ближе к ультрафиолету, то есть восприимчивы и к рассеянному освещению.
Гибкость Хрупкие и ломкие, требуют обязательной жесткой основы и надежной защиты от механического воздействия. Гибкие, легко гнутся, не заламываются.
Надежность при эксплуатации в экстремальных условиях Требуют жесткой основы и надежной защиты от механического воздействия. Более устойчивы к механическим воздействиям, хотя тоже требуют защиты.
Долговечность При должной защите, эксплуатируются длительное время, но с годами постепенно снижается эффективность работы изделий. Качественные изделия, выполненные с соблюдением технологии, выгорают на солнце на 4% за первые 4÷5 лет эксплуатации. Дешевые китайские аналоги могут подвести через 2÷3 года.
Вес Тяжелые. Легкие.

Необходимо уточнить, что производятся и комбинированные варианты солнечных батарей, то есть состоящие из кристаллических и аморфных элементов. То есть используются по максимуму все преимущества обоих типов. Однако, стоимость подобных изделий весьма высока, поэтому они не настолько популярны, как упомянутые выше батареи.

Что влияет на эффективность солнечных батарей?

Чтобы не удивляться тому, что солнечные батареи работают с разной эффективностью в различные периоды, необходимо выделить факторы, которые влияют на КПД системы. Причем названные ниже моменты действуют на солнечные батареи всех типов, но с различной интенсивностью.

  • При повышении температуры производительность любых фотоэлементов панелей снижается.
  • При частичном затемнении, например, если солнце попадает только на часть панели, а какое-то количество элементов остается неосвещенным, выходное напряжение падает за счет потерь неосвещенных пластин.
  • Панели, оснащенные линзами для концентрирования излучения, становятся совершенно неэффективными в облачную погоду, так как пропадает эффект фокусирования потока света.
  • Для достижения высокой эффективности работы солнечной батареи необходим правильный подбор сопротивления нагрузки. Поэтому панели подключаются не напрямую к приборам или аккумулятору, а через управляющий системой контролер, который обеспечит оптимальный режим функционирования батареи.

Недостатки солнечных батарей

У солнечных батарей существует ряд недостатков, узнав о которых многие хозяева жилья сразу отказываются от затеи их приобретения и установки.

Действительно мощная, эффективная солнечная батарея потребует немалой полностью открытой для солнечных лучей площади.

  • Для получения достаточного количества энергии необходимо установить весьма большое количество батарей довольно больших размеров. Понятно, что для их размещения потребуются большие площади. Многие собственники частных домов используют для их монтажа солнечную сторону крыши.

Суммарные показатели емкости блока аккумуляторов должны соответствовать мощности солнечных батарей, поэтому количество и тип АКБ необходимо подобрать правильно.

  • Нельзя забывать, что батарея будет работать эффективно, только если ее лицевая сторона будет подвергаться периодической очистке от насевшей пыли, грязи, разводов высохшей дождевой воды. А это значит, что к поверхности необходимо обеспечить удобный и легкий доступ.
  • Солнечные батареи недостаточно эффективно функционируют в сумерках и совершенно не работают в ночные часы. Чтобы использовать энергию от них в любое время суток необходимо подключение к нескольким аккумуляторам, которые за солнечный период накапливают энергию.
  • Для большого количества аккумуляторов, если система планируется в качестве основного источника энергии, может потребоваться отдельное помещение.

«Накопителем» выработанной электрической энергии может быть целая батарея соединенных определенным образом аккумуляторов. Это потребует немало места. Да и стоимость аккумуляторов тоже может быть весьма значительной.

  • Солнечная энергия считается экологически чистой, однако сами пластины фотоэлементов содержат в себе такие токсичные вещества, как кадмий, свинец, мышьяк, галлий и т.п. При нагревании конструкции данные вещества могут выделяться не только в окружающую среду, но и проникать в помещения дома, если батареи установлены на крыше или балконе дома. Оптимальным вариантом будет установить систему в отдалении от жилых строений.

Солнечные батареи на поворотном механизме, постоянно поддерживающим поверхность в фокусе солнечного света

  • При установке батарей на открытой площадке, для более высокой эффективности их работы, систему часто снабжают специальным фотоэлементом, реагирующим на положение Солнца, и поворотным механизмом, который будет поворачивать их вслед за движением светила. Эффективность повышается, но зато возрастает сложность системы и стоимость реализации проекта.
  • Пока что не приходится говорить о высокой эффективности работы подобных систем. Их КПД составляет в самом лучшем случае 20%, остальные 80% воспринятой поверхностью солнечной энергии уходят на нагрев самой батареи, средняя температура которой может достигать 55÷60 градусов. Как уже говорилось выше, при нагреве фотоэлементов, эффективность их работы падает.
  • Чтобы предотвратить перегревание батарей, применяют те или иные системы принудительного охлаждения. Например, устанавливаются вентиляторы или насосы, перекачивающие хладагент. Понятно, что такие приборы также требуют электроэнергии, а также периодического обслуживания. Кроме того, они могут значительно снизить надежность работы всей конструкции. Ну а проблема эффективного пассивного охлаждения батарей пока не решается.

Как собрать солнечную батарею в домашних условиях?

Если после изучения представленной выше информации желание заняться изготовлением солнечной батареи не пропало, можно поэкспериментировать, создав и проверив собственное творение. Далее будет подробно рассмотрена сборка панели из монокристаллических пластин.

Монокристаллическая пластина 78×156 мм с двумя токосъемными дорожками на лицевой стороне. Симметрично им, на тыльной стороне пластины линии припаивания шин обозначены фигурными контактными окошками.

В показанном примере домашний мастер собирает панель габаритами 750×960 мм, состоящую из 36 жёстких монокристаллических пластин размером мм. Пластины устанавливаются в четыре ряда, по 9 фотоэлементов в каждом. Между фотоэлементами выдерживается зазор порядка 10÷12 миллиметров.

Солнечные батареи, установлены на балконном ограждении, а также закреплены к его остеклению. Такой монтаж будет актуален, если балкон находится на солнечной стороне дома. Красной рамкой выделена панель, монтаж которой будет показан.

Иллюстрация Краткое описание выполняемых операций
Для работы потребуются, прежде всего, сами пластины. Мастер рекомендует приобретать их с запасом, так как они могут иметь разные параметры выходного напряжения, а из них необходимо будет выбрать 36 штук, имеющих наиболее близкие друг к другу показатели.
Шина — это медная луженая лента, то есть уже покрытая оловом, что упрощает ее пайку. Потребуется порядка 10 метров узкой шины шириной в 1,6 мм и 2 метра широкой, шириной в 5 мм.
Для электромонтажных работ необходимо подготовить обычный паяльник на 40 Вт. флюс для пайки — это канифоль, растворенная в спирте, спирт для обезжиривания поверхностей под пайку и их последующей очистки от остатков флюса, ватные диски и палочки.
В качестве основы для монтажа всего модуля в данном случае используется акриловое стекло толщиной 5 мм. Для последующей герметизации фотоэлементов мастер решил использовать прочную бесцветная прозрачная поливинилхлоридную пленку ORACAL®751, которая часто применяется для закрепления рекламы на транспортных средствах.
Несколько слов о том, почему выбрана ширина шины именно 1,6 мм.
Металл имеет свойство при нагревании расширяться, а при остывании, соответственно, сжиматься. На солнечной батарее этот процесс будет происходить постоянно, то есть днем припаянные шины будут увеличиваться в размерах, а ночью — наоборот, что не особо полезно для конструкции.
На опыте мастер испытал ленту шириной в 2 мм, и все-таки остановил свой выбор именно на ширине 1,6 мм. По токопроводящим качествам эти шины не особо отличаются между собой, а более узкая все же меньше повержена линейной деформации.
Подготовив все необходимое, имеет смысл в первую очередь произвести сортировку пластин.
Как говорилось выше, несмотря на то, что это одна модель, они зачастую могут иметь разные показатели в практической работе. А для гармоничной работы батареи значения вырабатываемого напряжения должны быть максимально близкими друг к другу. Например, в данном случае при проведении проверки обнаружилось, что фотоэлементы в равных условиях (при искусственном освещении) могут вырабатывать от 0,19 до 0,35 вольт.
Лучше, если в одной панели будут собраны элементы, имеющие максимально близкие значения, скажем, от 0,30 до 0,33 вольт. Если в комплексе будет установлен один или два элемента, значительно отличающиеся по выходному напряжению, то они будут создавать никому не нужное сопротивление, и станут перегреваться.
Таким образом, отбраковываются пластины, явно выпадающие из общей массы.
При монтаже пластин между ними будет оставляться зазор в 10÷12 мм. Он нужен для того, чтобы пленка, фиксирующая элементы на акриловом стекле, удерживала их со всех сторон.
Далее, необходимо уложить на столе две пластины на расстоянии в 10 мм, и по ним замерить, какой длины необходимо нарезать узкие шины.
Как можно видеть на внешней стороне пластин для скрепления предусмотрены две металлические токосъемные полосы, а на обратной ее стороне места фиксации указаны точечно, окошками.
На лицевой стороне пластины от ее верхнего края необходимо отступить примерно 3 мм.
На обратной стороне второй панели шина также должна не доходить до нижнего края на эти же 2÷3 мм.
После определения длины одной соединительной шины, остальные соединительные элементы отмеряются по ней. Для каждых двух пластин потребуется по два отрезка шины, то есть всего нужно 72 штуки.
В нарезанном виде шины выглядят, как показано на фото. Вовсе не обязательно заготавливать сразу все отрезки — их можно нарезать по ходу работы. Однако если они все-таки будут заготовлены все сразу, то рекомендовано их собрать и сцепить резинкой. Так они не потеряются, и не будут мешаться на столе.
Сначала шины припаиваются к лицевой стороне всех пластин.
Но перед началом пайки металлические токосъемные полосы на пластинах необходимо подготовить, обезжирив спиртом. Для этой работы удобно использовать ватные палочки — их обмакивают в спирт и проходятся по полоске.
Этот процесс необходим для повышения качества пайки.
Следующим подготовительным этапом идет нанесение на очищенные спиртом полоски канифольного флюса.
Лучше, если он будет налит в эластичную емкость в виде маркера (клеевого карандаша) с мягким наконечником. Так будет легче работать, при необходимости выдавливая и распределяя необходимое количество состава.
Следующим шагом идет припаивание шин к внешней стороне пластин.
Шина укладывается на металлическую контактную полоску и выравнивается. Далее, придерживая бо́льшую часть шины, аккуратно прижав ее к полосе, ее верхнюю сторону фиксируют паяльником на 20÷30 мм по длине.
Дополнительный припой при этом не используется – вполне достаточно слоя лужения на самой шине.
Теперь она закреплена и не сможет сдвинуться, поэтому ее оставшуюся длинную сторону закрепить на поверхности будет совсем просто.
Для этого пластину необходимо повернуть к себе противоположной стороной, так чтобы длинная часть шины оказалась под рукой.
Придерживая шину и слегка ее натягивая, по ней аккуратно проводят паяльником, следя за тем, чтобы он не соскользнул в сторону. Луженая лента хорошо припаивается к правильно подготовленной поверхности — достаточно один раз без спешки провести по ней хорошо разогретым паяльником.
Если на ленте останутся заусеницы, то их сразу же необходимо загладить, так как эта сторона пластин должна быть прижата к акриловому стеклу.
Припаяв обе ленты к пластине, их необходимо протереть спиртом с помощью ватной палочки или диска. Необходимо удалить с поверхности весь оставшийся флюс.
Таким же образом последовательно подготавливаются все 36 пластин, или же только 9 фотоэлементов, чтобы собрать одну из четырех полос солнечной панели.
Здесь каждый мастер поступает так, как ему будет удобнее.
Далее будет рассмотрена сборка подготовленных фотоэлементов в одну полосу. Таким же способом производится и соединение остальных трех полос солнечной панели.
Вначале берется пластина, которая будет первой в полосе.
Она укладывается на стол лицевой стороной вниз, вместе с припаянными к ней шинами. Затем полосы под пайку, выделенные на обратной стороне пластины контактными окошками, обрабатывается спиртом, а потом флюсом.
Далее, отступив от края примерно 3 мм по линии, проходящей через окошки, укладывается отрезок шины, и по тому же способу, что и с внешней стороны, припаивается к поверхности.
Свободные концы шин должны расположиться в противоположном направлении относительно припаянных к лицевой поверхности – они будут нужны при коммутации всего ряда элементов в общую батарею широкими шинами.
Теперь необходимо соединить между собой первую и вторую пластины ряда. Для этого концы шин, припаянных к лицевой стороне первой пластины, необходимо вывести на тыльную сторону второй пластины.
Пластины при этом размещаются параллельно друг другу на установленном расстоянии (10 мм). Для удобства можно на рабочем столе заранее выполнить разметку, то есть сделать своеобразный шаблон взаимного расположения пластин.
Точки припаивания контактов обрабатываются спиртом, и затем на них наносится флюс.
Теперь можно осуществить припаивание шин.
Для этого по ним также аккуратно, не торопясь, проводят разогретым паяльником. После окончания пайки обеих шин, их также необходимо протереть спиртом для удаления оставшегося флюса.
Далее, таким же образом коммутируется третья и все последующие пластины ряда.
В результате должно получиться четыре полосы по 9 фотоэлементов, соединенных так, как было показано на иллюстрациях.
Готовые, спаянные ряды фотоэлементов поочередно укладываются на заранее подготовленное акриловое стекло необходимого размера. От краев элементов до края стекла должно быть выдержано расстояние в 50÷60 мм. На стекле ряды временно фиксируются короткими полосками прозрачного скотча.
«Золотое правило» последовательной коммутации источников питания постоянного тока: плюс предыдущего элемента соединен с минусом последующего – и так далее.
В рядах это правило соблюдено. Теперь очень важно его не нарушить и при укладке рядов в батарею.
Так, выступающие слева отрезки шин первого и третьего ряда должны быть припаяны на внешней стороне панели, которая в данном случае повернута к акриловой поверхности. Во втором и четвертом ряду должны выступать концы шин, зафиксированные на тыльной светлой стороне пластин. Если допустить ошибку, то последовательное соединение нарушится, и батарея работать не будет.
В результате конструкция уложенной панели должна будет выглядеть следующим образом.
Когда все ряды будут закреплены на стекле скотчем, их необходимо объединить в одну систему.
Электрическое соединение осуществляется по представленной схеме.
В результате сверху окажется «плюс», снизу «минус».
В качестве соединительных элементов используется широкие шины – это хорошо показано на схеме выше. К ним припаиваются выступающие концы тонких шин.
Излишки после припаивания следует откусить кусачками.
На этой фото хорошо показана крайняя точка коммутации шин.
Закончив работу, панель необходимо проверить на работоспособность с помощью тестера, переключив его на вольтметр и установив щупы на плюс и минус.
Проверку панели можно сначала произвести на рабочем столе – больших показателей не будет, но собранная панель продемонстрирует, что она «живая».
А затем можно провести проверку, вынеся батарею на солнце.
К крайним плюсовой и минусовой шинам закреплены щупы мультитестера.
Даже при облачной погоде на холостом ходу батарея выдает 19,4 вольт — это говорит о правильности соединения панелей.
Солнца на момент проверки не было, и ток невелик, всего около 0,5 ампера. Но даже в пасмурную погоду батарея вырабатывает около 10 ватт энергии.
Параллельно рекомендуется проверить пластины на перегрев — это несложно прочувствовать тыльной стороной ладони.
Если отдельные пластины на общем фоне явно перегреваются, то их желательно сразу же заменить – это пока сделать несложно.
Если батарея работает нормально, то можно ее окончательно герметизировать — закатывать в пленку.
Эксплуатационный срок этой пленки семь лет, но как показывает практика, она отлично функционирует и дольше.
Пленка имеет клеевой слой, закрытый защитной подложкой, которая снимается по мере наклеивания покрытия на фотоэлементы и акриловое стекло.
Первое, что необходимо сделать — это разложить пленку сверху конструкции и выровнять край, от которого начнется ее наклеивание. От того, насколько будет выровнен край, зависит качество приклеивания всего полотна.
Должна быть достигнута полная герметизация, без складок и пустот, так как пленка предназначена для надежной защиты фотоэлементов от любых внешних воздействий.
Далее, необходимо аккуратно отделить защитный слой от пленки по всему краю, примерно на 40 мм, сразу закрепив ее на стекле.
Эта операция проводится очень аккуратно, при приклеивании пленка разравнивается и разглаживается.
Здесь необходимо помнить, что отклеить и выровнять определенный участок пленки — уже не получится, поэтому необходимо делать работу качественно сразу.
Пленку нельзя натягивать, но в то же время она и не должна собираться складками.
Защитная подложка подгибается вниз и по мере приклеивания постепенно снимается. Освободив 20÷30 мм пленки, ее приглаживают к фотоэлементам и просветам между ними, то есть к акриловому стеклу.
Процесс закатывания батареи в пленку — длительный и кропотливый, поэтому необходимо набраться терпения и выполнять его, не торопясь.
Если пленка все-таки замялась или ушла в сторону, ее нельзя отклеивать, так как повредятся фотоэлементы. В этом случае необходимо вырезать и наклеить сверху уже закрепленной пленки дополнительный фрагмент.
Главное — закрыть всю поверхность батареи. На этой иллюстрации показан закатанный в пленку край панели. Хорошо видно, что идеальная гладкость не требуется, главное — плотное прилегание пленки по всей площади.
Когда пленка будет наклеена, можно проводить испытания готовой панели.
Для этого батарею необходимо вынести на солнце и снова подключить к ней тестер.
Как можно видеть, батарея выдает напряжение на выходах почти 20 вольт.
Затем проверяется ток короткого замыкания — он составил 3.94 ампер. А это уже, ни много, ни мало – почти 80 ватт.
Для проверки под нагрузкой к батарее через амперметр была подключена лампочка на 24 В.
Итог на фотографии – горит хоть и не в полный накал, но достаточно ярко.

Многие мастера, кроме стекла и пленки, используют еще и обрамление батареи, одевая ее в жесткую раму. Это придает конструкции необходимую прочность и повышает ее надежность.

Если планируется собрать и использовать несколько солнечных батарей, то их соединяют или последовательно — для увеличения напряжения на выходе, или параллельно – так можно добиться более высоких показателей тока и суммарной мощности

Комплекс панелей через контроллер подключается к аккумулятору — накопителю энергии, а уже от него идет распределение на точки потребления, напрямую или через инвертор.

Узнайте, как сделать солнечный коллектор своими руками, из нашей новой статьи на нашем портале.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, как можно видеть из представленной информации, батарею вполне можно собрать своими руками. Потребуется наличие некоторых знаний электротехники и монтажа, усидчивость и внимательность.

Другое дело — что предварительно стоить очень тщательно взвесить ожидаемый эффект от батареи и стоимость комплектующих и всего необходимого для системы оборудования. Насколько система получится рентабельной, тем более с учетом местных климатических условий? Не превратится ли ее создание просто в «игрушку» для деятельного мужчины среднего возраста?

Возможно, некоторые вопросы по этому поводу снимет размещенный ниже видеосюжет:

Видео: Основные ошибки, допускаемые начинающими при планировании создания домашних солнечных электростанций

Какая лучшая батарея для солнечного хранения?

Последнее обновление 23.10.2020

Существуют определенные характеристики, которые вы должны использовать при оценке вариантов ваших солнечных батарей, например, на сколько хватит солнечной батареи или сколько энергии она может обеспечить. Ниже вы узнаете обо всех критериях, которые следует использовать для сравнения вариантов накопления энергии в вашем доме, а также различных типов солнечных батарей.

Как сравнить варианты солнечного накопления

При рассмотрении вариантов «солнечная энергия плюс накопитель» вы столкнетесь со множеством сложных технических характеристик продукта. Наиболее важные параметры, которые следует использовать при оценке, — это емкость и номинальная мощность аккумулятора, глубина разряда (DoD), эффективность в оба конца, гарантия и производитель.

Вместимость и мощность

Емкость — это общее количество электроэнергии, которое может хранить солнечная батарея, измеряется в киловатт-часах (кВтч).Большинство домашних солнечных батарей спроектировано так, чтобы их можно было «штабелировать», что означает, что вы можете включить несколько батарей в свою систему «солнечная энергия плюс накопитель», чтобы получить дополнительную емкость.

Хотя емкость говорит вам, насколько велика ваша батарея, она не говорит вам, сколько электроэнергии может обеспечить батарея в данный момент. Чтобы получить полную картину, вам также необходимо принять во внимание номинальную мощность аккумулятора. В контексте солнечных батарей номинальная мощность — это количество электричества, которое батарея может доставить за один раз.Он измеряется в киловаттах (кВт).

Батарея большой емкости и малой мощности будет обеспечивать низкое количество электроэнергии (достаточное для работы нескольких важных устройств) в течение длительного времени. Батарея малой емкости и высокой мощности может проработать весь ваш дом, но только в течение нескольких часов.

Глубина разряда (DoD)

Большинству солнечных батарей необходимо постоянно сохранять некоторый заряд из-за их химического состава. Если вы используете 100% заряда аккумулятора, срок его службы значительно сократится.

Глубина разряда (DoD) батареи относится к количеству использованной емкости батареи. Большинство производителей указывают максимальное значение DoD для оптимальной производительности. Например, если батарея на 10 кВтч имеет степень разряда 90 процентов, вы не должны использовать более 9 кВтч батареи перед ее подзарядкой. Вообще говоря, более высокий уровень DoD означает, что вы сможете использовать большую часть емкости аккумулятора.

КПД в оба конца

КПД батареи в оба конца представляет собой количество энергии, которое может быть использовано в процентах от количества энергии, которое потребовалось для ее хранения.Например, если вы подаете в батарею пять кВтч электроэнергии и можете получить обратно только четыре кВтч полезной электроэнергии, батарея будет иметь 80-процентный КПД в оба конца (4 кВтч / 5 кВтч = 80%). Вообще говоря, более высокая эффективность приема-передачи означает, что вы получите большую экономическую выгоду от своей батареи.

Срок службы батареи и гарантия

Для большинства случаев использования домашнего накопителя энергии ваша батарея будет «циклически» (заряжаться и разряжаться) ежедневно. Способность аккумулятора удерживать заряд будет постепенно снижаться, чем больше вы его используете.Таким образом, солнечные батареи похожи на батарею в вашем сотовом телефоне — вы заряжаете свой телефон каждую ночь, чтобы использовать его в течение дня, и по мере того, как ваш телефон стареет, вы начнете замечать, что батарея вмещает не так много энергии. заряд, как и когда он был новым. Например, батарея может иметь гарантию на 5 000 циклов или 10 лет при 70 процентах ее первоначальной емкости. Это означает, что по истечении гарантии аккумулятор потеряет не более 30 процентов своей первоначальной способности накапливать энергию.

На вашу солнечную батарею предоставляется гарантия, которая гарантирует определенное количество циклов и / или лет полезного использования. Поскольку производительность батареи со временем естественным образом ухудшается, большинство производителей также гарантируют, что батарея сохранит определенную емкость в течение срока действия гарантии. Поэтому простой ответ на вопрос «на сколько хватит моей солнечной батареи?» в том, что это зависит от марки батареи, которую вы покупаете, и от того, сколько емкости она потеряет со временем.

Производитель

Много различных типов организаций разрабатывают и производят солнечные батареи, от автомобильных компаний до технологических стартапов.Хотя крупная автомобильная компания, выходящая на рынок накопителей энергии, вероятно, имеет более длительную историю производства продукции, они могут не предлагать самые революционные технологии. Напротив, у технологического стартапа может быть совершенно новая высокопроизводительная технология, но меньше опыта, подтверждающего долговременную работоспособность батареи.

Выберете ли вы аккумулятор, произведенный передовым стартапом или производителем с долгой историей, зависит от ваших приоритетов. Оценка гарантий, связанных с каждым продуктом, может дать вам дополнительные рекомендации при принятии решения.

Автомобильные компании стремятся использовать накопители энергии

Домашняя технология накопления энергии и электромобили во многом похожи: обе они используют современные аккумуляторы для создания более эффективных и экологически безопасных продуктов, которые могут снизить выбросы парниковых газов.

По мере того, как электромобили становятся все более популярными, все больше компаний выделяют значительные средства на исследования и разработки на разработку аккумуляторов и расширяют свою деятельность в сфере накопления энергии.Tesla — первый массовый образец (с батареей Powerwall), но Mercedes-Benz и BMW также выводят на рынок автономные батареи в 2017 году.

Как долго работают солнечные батареи?

Есть два способа ответить на этот вопрос, и первый — определить, как долго солнечная батарея может питать ваш дом. Во многих случаях полностью заряженная батарея может проработать ваш дом в течение ночи, когда солнечные батареи не производят энергию. Чтобы сделать более точный расчет, вам нужно знать несколько переменных, в том числе, сколько энергии потребляет ваше домохозяйство в данный день, какова емкость и номинальная мощность вашей солнечной батареи, а также подключены ли вы к электросети. сетка.

В качестве простого примера мы определим размер батареи, необходимой для обеспечения адекватного решения для солнечных батарей и накопителей, используя средние данные по стране от Управления энергетической информации США. Среднее домашнее хозяйство в США будет потреблять примерно 30 киловатт-часов (кВтч) энергии в день, а типичная солнечная батарея может обеспечить около 10 кВтч энергии. Таким образом, очень простой ответ: если бы вы приобрели три солнечные батареи, вы могли бы работать в своем доме целый день, не имея ничего, кроме поддержки батареи.

На самом деле ответ намного сложнее. Вы также будете вырабатывать электроэнергию с помощью своей системы солнечных батарей в течение дня, которая будет обеспечивать высокую мощность в течение 6-7 часов в сутки в часы пиковой нагрузки солнечного света. С другой стороны, большинство батарей не могут работать с максимальной емкостью и обычно достигают пика при 90% DoD (как описано выше). В результате ваша батарея на 10 кВтч, вероятно, будет иметь полезную емкость 9 кВтч.

В конечном счете, если вы соединяете батарею с солнечной панелью, одна или две батареи могут обеспечить достаточную мощность в ночное время, когда ваши панели не работают.Однако без использования возобновляемых источников энергии вам может потребоваться 3 или более батарей, чтобы обеспечить питание всего дома в течение 24 часов. Кроме того, если вы устанавливаете домашнее хранилище энергии для отключения от электросети, вам следует установить резервное питание на несколько дней, чтобы учесть дни, когда у вас может быть пасмурная погода.

Срок службы солнечной батареи

Общий срок службы солнечной батареи составляет от 5 до 15 лет. Если вы установите солнечную батарею сегодня, вам, вероятно, придется заменить ее хотя бы один раз, чтобы обеспечить срок службы вашей фотоэлектрической системы от 25 до 30 лет.Однако так же, как срок службы солнечных батарей значительно увеличился за последнее десятилетие, ожидается, что солнечные батареи последуют этому примеру по мере роста рынка решений для хранения энергии.

Правильное обслуживание также может существенно повлиять на срок службы вашей солнечной батареи. Солнечные батареи значительно зависят от температуры, поэтому защита батареи от замерзания или жары может продлить срок ее службы. Когда фотоэлектрическая батарея опускается ниже 30 ° F, для достижения максимального заряда потребуется большее напряжение; когда та же самая батарея поднимается выше порогового значения 90 ° F, она перегревается и требует уменьшения заряда.Чтобы решить эту проблему, многие ведущие производители аккумуляторов, такие как Tesla, предоставляют возможность регулирования температуры. Однако, если аккумулятор, который вы покупаете, не подходит, вам нужно будет рассмотреть другие решения, например, защищенные от земли корпуса. Усилия по качественному обслуживанию могут определенно повлиять на срок службы вашей солнечной батареи.

Какие батареи лучше всего подходят для солнечных батарей?

Батареи, используемые в домашних накопителях энергии, обычно имеют один из трех химических составов: свинцово-кислотный, ионно-литиевый и соленая вода.В большинстве случаев литий-ионные батареи являются лучшим вариантом для системы солнечных батарей, хотя другие типы батарей могут быть более доступными.

  1. Свинцово-кислотный

    Свинцово-кислотные батареи

    — это проверенная технология, которая десятилетиями использовалась в автономных энергосистемах. Несмотря на то, что они имеют относительно короткий срок службы и более низкую степень разряда по сравнению с батареями других типов, они также являются одним из наименее дорогих вариантов, имеющихся в настоящее время на рынке в секторе домашних накопителей энергии. Для домовладельцев, которые хотят отключиться от сети и нуждаются в установке большого количества накопителей энергии, свинцово-кислотный вариант может быть хорошим вариантом.

  2. Литий-ионный

    Большинство новых технологий хранения энергии в домашних условиях, например, используют литий-ионный химический состав в той или иной форме. Литий-ионные батареи легче и компактнее, чем свинцово-кислотные. По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами они также имеют более высокий уровень DoD и более длительный срок службы. Однако литий-ионные аккумуляторы дороже своих свинцово-кислотных аналогов.

  3. Морская вода

    Новинка в индустрии бытовых накопителей энергии — это аккумулятор для морской воды.В отличие от других домашних аккумуляторов энергии, аккумуляторы для морской воды не содержат тяжелых металлов, вместо этого они используют соленые электролиты. В то время как батареи, в которых используются тяжелые металлы, в том числе свинцово-кислотные и литий-ионные батареи, необходимо утилизировать с помощью специальных методов, аккумулятор для морской воды можно легко переработать. Однако, как новая технология, морские батареи относительно непроверены, и одна компания, которая производит солнечные батареи для домашнего использования (Aquion), объявила о банкротстве в 2017 году.

Найдите лучшую солнечную батарею для своего дома

EnergySage провела обзор всех лучших солнечных батарей, доступных для вашего дома.Воспользуйтесь нашими подробными обзорами солнечных батарей.

Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

EnergySage — это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы связываем вас с солнечными компаниями в вашем регионе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными к вашим потребностям. Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее. Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

Преимущества солнечных батарей для домашнего использования

Последнее обновление 15.07.2020

Технология накопления энергии существует уже несколько десятилетий, но солнечные батареи, используемые в домашних системах «солнечная энергия плюс накопители», являются относительно новыми для рынка.Хотя солнечные батареи могут принести значительную экономическую выгоду домовладельцам в определенных ситуациях, их цена означает, что они не имеют финансового смысла для всех. Читайте наше краткое изложение того, что солнечные батареи могут и чего не могут сделать для вашего дома.

Лучшее применение солнечных батарей

Когда вы устанавливаете солнечную батарею как часть вашей домашней солнечной энергетической системы, вы фактически можете хранить дополнительную энергию, производимую вашими солнечными панелями, дома вместо того, чтобы подавать ее обратно в электрическую сеть.С солнечными батареями вы максимально увеличиваете свою способность использовать электричество, вырабатываемое вашими солнечными панелями, на ежедневной основе. В то время, когда вам нужно больше электричества, чем вырабатывают ваши солнечные батареи (днем или ночью), вы можете использовать накопленную солнечную энергию.

Сэкономите ли вы больше денег, установив систему «солнечная энергия плюс накопитель», зависит от того, как ваша электроэнергетическая компания взимает плату со своих клиентов. В штатах с чистым счетчиком вы обычно получаете кредит на счет за коммунальные услуги за каждый киловатт-час (кВтч) солнечной энергии, который вы отправляете обратно в сеть.Вы можете использовать эти кредиты позже, когда вам понадобится больше электроэнергии, чем вырабатывают ваши солнечные батареи. Для домовладельцев в этой ситуации установка солнечной батареи не увеличит их сбережения: электрическая сеть дает такую ​​же финансовую выгоду, как и солнечная батарея.

Однако некоторые электроэнергетические компании меняют свои тарифы таким образом, что солнечные батареи становятся разумным вложением средств для домовладельцев. Если тарифная политика вашей коммунальной компании включает в себя что-либо из следующего, накопление энергии может помочь вам сэкономить больше с помощью солнечных батарей.

Как тарифы на электроэнергию в зависимости от времени использования (TOU) влияют на экономику солнечных батарей

Если у вашего коммунального предприятия установлены тарифы на условные единицы, тариф за кВт / ч, который вы платите за электроэнергию, будет меняться в зависимости от времени суток. Электроэнергия будет стоить дороже в «часы пик», когда спрос на электроэнергию высок, обычно во второй половине дня и вечером. Тарифы на электроэнергию ниже в дневное время, когда потребление электроэнергии в доме ниже, а солнечные батареи наиболее эффективны. Если ваша коммунальная компания использует ставки TOU, вы можете получить выгоду от домашнего накопления энергии, используя электричество от ваших солнечных батарей в часы пик, когда ставки на электроэнергию коммунальные услуги являются самыми высокими.

Ставки

TOU становятся все более распространенными в США, при этом Калифорния лидирует: все домовладельцы в Золотом штате постепенно переводятся на ставки TOU вместо единой ставки за кВт / ч.

Как плата за потребление влияет на экономику солнечных батарей

Если ваша коммунальная компания взимает плату за потребление для бытовых потребителей, с вас будет взиматься плата, размер которой зависит от того, сколько электроэнергии вы потребляете. Комиссия может зависеть от того, сколько электроэнергии вы покупаете в часы пик, когда спрос на электроэнергию самый высокий.Это также может быть определено общим количеством электроэнергии, которое вы потребляете за месяц. Если ваша коммунальная компания использует плату за электричество, вы получите выгоду от солнечных батарей, потому что вы сможете избежать более высокой платы, полагаясь вместо этого на свою систему хранения энергии.

В то время как плата за потребление более обычна для коммерческих потребителей с большими счетами за электроэнергию, некоторые штаты и коммунальные предприятия рассматривают возможность добавления платы за потребление к своим тарифам на электроэнергию, чтобы побудить людей сократить потребление электроэнергии.Коммунальные предприятия в Аризоне и Иллинойсе, среди прочего, оценивают плату за спрос на жилье.

Как сокращение или отсутствие чистых счетчиков влияет на экономику солнечных батарей

В штатах с истинным нетто-счетчиком вы получите кредит за кВт / ч, равный стоимости электроэнергии, указанной в вашем счете, за энергию, производимую вашими солнечными панелями. Например: если вы платите 0,11 доллара за киловатт-час за электроэнергию от вашего коммунального предприятия, вы получите кредит в размере 0,11 доллара за каждый киловатт-час солнечной энергии, который ваши панели производят и отправляют обратно в сеть.

Однако в некоторых штатах вы получите кредит на оптовую ставку или ставку «предотвращенных затрат», которая обычно равна ставке, которую ваше коммунальное предприятие заплатило бы за покупку электроэнергии в другом месте. В результате стоимость одного кВтч солнечной энергии, которую вы используете дома, выше, чем стоимость, которую вы отправляете обратно в сеть. Например, если вы платите 0,11 доллара за киловатт-час за электроэнергию от вашего коммунального предприятия, но ваше коммунальное предприятие предлагает кредит только на 0,04 доллара за электричество, отправленное обратно в сеть, ваша солнечная электроэнергия будет стоить 0 долларов.На 07 меньше, если вы не используете его дома. В этих штатах установка солнечных батарей имеет экономический смысл, потому что вы можете максимизировать ценность энергии, которую вы производите в своей собственности.

В конце 2015 года Комиссия по коммунальным предприятиям штата Невада (PUC) проголосовала за изменение своей политики чистых измерений на политику, основанную на норме предотвращенных затрат, — один из первых штатов, сделавших такое изменение. На Гавайях, где более 10 процентов домов имеют солнечные панели на крышах, PUC также сократила чистые кредиты на счетчики, что сделало хранение энергии стоящим вложением.

Резервное питание: еще одно преимущество солнечных батарей

Солнечные батареи по-прежнему стоят больше, чем стандартный дизельный генератор, но они могут обеспечивать резервное питание без выбросов парниковых газов. Если у вас есть стандартная система солнечных батарей, вы все равно потеряете электроэнергию во время отключения электроэнергии из-за того, как ваши панели подключены к электросети. Однако, когда вы добавляете батарею в свою систему, ваш дом может расходовать солнечную энергию, которую вы сохранили, в случае, если сеть выйдет из строя.

Чего (большинство) не могут сделать солнечные батареи плюс накопители: отключить вас от сети

По мере появления на рынке технологий накопления энергии все больше домовладельцев думают о том, чтобы «отключиться от сети» — полностью прекратить подключение к электросети — с использованием солнечных батарей. Хотя в определенных ситуациях отключение от сети возможно (или даже необходимо), большинство солнечных батарей не предназначены для использования в качестве единственного источника энергии. Они обеспечивают большую ценность для среднего домовладельца, когда они подключены к электрической сети, и их следует рассматривать как продукт хранения солнечной сети.

Ваши солнечные панели будут производить больше электроэнергии в течение долгих летних дней, чем в зимние месяцы. Чтобы полностью отключиться от сети, вам понадобится система аккумуляторов, которая может хранить значительное количество дополнительной энергии в летние месяцы, чтобы вы могли удовлетворить свои потребности в электроэнергии зимой. Типичная домашняя солнечная батарея, такая как Tesla Powerwall, недостаточно велика для этого — большинство продуктов, доступных сегодня, предназначены для обеспечения всего нескольких часов энергии, так что вы можете максимально эффективно использовать солнечную электроэнергию в час за часом.

Поскольку у большинства бытовых солнечных батарей на рынке емкости хватает только на несколько часов электричества, одна батарея не может работать в стандартном американском доме в течение нескольких дней. Однако они могут предоставить вам временное резервное питание. Их также можно откалибровать так, чтобы они питали только предметы первой необходимости в случае отключения электроэнергии, что может продлить срок их службы. Если вы действительно хотите полностью отказаться от электросети, вы должны быть готовы потратить десятки тысяч долларов и выделить часть своего дома или гаража для большой системы накопления энергии с несколькими батареями.

Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

EnergySage — это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы связываем вас с солнечными компаниями в вашем регионе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными к вашим потребностям. Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее. Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

Как хранится солнечная энергия в 2019 году?

Последнее обновление 15.07.2020

Системы солнечных панелей стали одними из самых быстрорастущих источников энергии в США. По данным Ассоциации производителей солнечной энергии, к 2023 году рынок солнечной энергии увеличится вдвое и составит 4 доллара.5-миллиардный рынок к тому времени.

Популярность солнечной энергии привела к появлению другой возобновляемой технологии: солнечных батарей, которые могут накапливать дополнительную солнечную энергию для дальнейшего использования. Такие компании, как Tesla, разрабатывают батареи, которые можно устанавливать вместе с солнечными панелями, чтобы создать системы «солнечная энергия плюс накопители» для вашего дома. Читайте дальше, чтобы узнать больше о солнечных батареях в жилых домах и узнать, стоит ли вам подумать об установке системы солнечной энергии с накоплением в вашем доме.

Solar plus storage: описание солнечных батарей для дома

Чтобы понять, почему вы можете выбрать установку солнечной системы с накоплением в своем доме, вам сначала нужно понять, как работает стандартная домашняя солнечная фотоэлектрическая система.

Типичная солнечная энергетическая система включает солнечные панели, инвертор, оборудование для монтажа панелей на крыше и систему мониторинга производительности, которая отслеживает производство электроэнергии. Солнечные панели собирают энергию солнца и превращают ее в электричество, которое проходит через инвертор и преобразуется в форму, которую вы можете использовать для питания вашего дома.

Подавляющее большинство бытовых солнечных энергетических систем подключены к электросети (или «привязаны к сети»). Когда ваши панели производят больше электроэнергии, чем нужно вашему дому, избыток возвращается в электросеть.И наоборот, когда вашему дому требуется больше электроэнергии, чем вырабатывают солнечные батареи, вы можете получать электроэнергию из электрической сети.

В большинстве случаев вы получаете кредит на счет за электроэнергию, которую вы отправляете обратно в сеть. Позже, когда вы потребляете больше электроэнергии, чем произведено вашими солнечными панелями, вы можете использовать эти кредиты вместо того, чтобы платить больше коммунальным предприятиям. Этот процесс известен как чистое измерение.

Как солнечная энергия хранится в батареях?

Солнечные батареи работают, накапливая энергию, произведенную вашими солнечными панелями, для дальнейшего использования.В некоторых случаях солнечные батареи имеют собственный инвертор и предлагают интегрированное преобразование энергии. Чем выше емкость вашего аккумулятора, тем больше солнечной энергии он может хранить.

Когда вы устанавливаете солнечную батарею как часть вашей системы солнечных панелей, вы можете хранить излишки солнечной электроэнергии у себя дома вместо того, чтобы отправлять ее обратно в сеть. Если ваши солнечные панели производят больше электроэнергии, чем вам нужно, избыточная энергия идет на зарядку аккумулятора. Позже, когда ваши солнечные батареи не производят электричество, вы можете использовать энергию, которую вы ранее хранили в батарее, для использования в ночное время.Вы будете отправлять электричество обратно в сеть только тогда, когда ваша батарея полностью заряжена, и вы будете потреблять электроэнергию из сети только тогда, когда ваша батарея разряжена.

На практике это означает, что дома с солнечной батареей и накопителем могут накапливать излишки солнечной энергии на месте для использования позже, когда не светит солнце. В качестве бонуса, поскольку солнечные батареи хранят энергию в вашем доме, они также предлагают краткосрочное резервное питание на случай отключения электричества в вашем районе.

Домашний накопитель энергии может быть полезен даже без солнечной энергии

Хотя батареи обычно используются вместе с домашними солнечными энергетическими системами, они также могут быть полезны домовладельцам без солнечных панелей.Маломасштабное накопление энергии, технология, используемая в системах солнечного накопления и накопления, также может заряжаться электричеством из сети для обеспечения резервного питания без использования резервного генератора с дизельным двигателем.

Стоит ли устанавливать у себя дома солнечную батарею?

Сможете ли вы сэкономить деньги, установив солнечную батарею, зависит от того, каким образом ваше коммунальное предприятие компенсирует вам солнечную энергию. Большинство коммунальных предприятий предлагают полное нетто-измерение, что означает, что вы получаете кредит на счет за электричество за каждый киловатт-час электроэнергии, производимой вашими солнечными панелями (даже если вы не используете их сразу).Это означает, что вы не получите дополнительной экономии на ежемесячном счете за электроэнергию, если установите солнечную батарею.

Однако есть много ситуаций, когда солнечная батарея может улучшить экономику солнечных панелей для вашего дома или бизнеса. Если у вашего коммунального предприятия есть тарифы на время использования или плата за потребление, или нет нетто-счетчиков, солнечные батареи могут помочь вам сэкономить больше , когда вы перейдете на солнечную энергию.

Хранение солнечной сети: как солнечные батареи вписываются в более широкую экосистему электроэнергии

Солнечные батареи и другие технологии хранения энергии, возможно, еще не стали обычным явлением, но так будет ненадолго.GTM Research и Ассоциация по хранению энергии ожидают, что к 2020 году он станет рынком в США с оборотом 2,5 миллиарда долларов.

Почему ожидается, что накопление энергии будет расти такими быстрыми темпами? Те же преимущества, которые солнечные батареи предлагают домовладельцам, а именно возможность хранить возобновляемую электроэнергию для дальнейшего использования, также могут быть применены в более широком масштабе для всей электросети. Технологии хранения энергии, такие как солнечные батареи, предоставляют электроэнергетическим компаниям и потребителям энергии большую гибкость в способах производства и использования электроэнергии, особенно электроэнергии, получаемой от солнца и ветра.

У электроэнергетических компаний и менеджеров сетей сложная задача. Им необходимо предоставить своим клиентам постоянный и надежный доступ к электричеству, которое питает их дома и предприятия. Для этого они должны убедиться, что в сети достаточно электроэнергии для удовлетворения спроса. Если в данный момент в системе слишком мало или слишком много электроэнергии, клиенты с большей вероятностью столкнутся с отключением электроэнергии.

Этот тщательный баланс спроса и предложения становится еще более сложной задачей, поскольку в сеть добавляется больше возобновляемых ресурсов, таких как солнечная и ветровая энергия.Солнечные панели производят электричество, когда светит солнце, а ветряные турбины производят электричество, когда дует ветер. В отличие от традиционных электростанций, работающих на угле или природном газе, мощность солнечных панелей и ветряных турбин не может быть быстро увеличена для удовлетворения спроса — мы не можем заставить солнце выходить в ночное время!

Установив больше технологий хранения энергии, таких как солнечные батареи, электроэнергетические компании и операторы сетей смогут легче управлять потоками электроэнергии из возобновляемых источников.В долгосрочной перспективе это означает, что в структуру электроэнергетики нашей страны будет интегрировано больше возобновляемых источников энергии, включая домашние системы солнечных батарей.

Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

EnergySage — это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы связываем вас с солнечными компаниями в вашем регионе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными к вашим потребностям. Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее.Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

Сколько батарей мне нужно для солнечных батарей?

При установке системы солнечных панелей важно учитывать, хотите ли вы добавлять батареи для накопления энергии. Наличие батареи дает множество преимуществ, таких как предотвращение пиковых затрат на электроэнергию, минимизация выбросов углекислого газа и доступ к электричеству во время отключения электроэнергии.

Вдобавок к этому, вы все еще можете претендовать на 30% федеральный налоговый кредит, если вы включите аккумулятор в свою систему солнечных батарей. Все эти особенности делают батареи отличным вариантом для любого владельца солнечных батарей.

Когда вы решите приобрести батарею, следующий вопрос: «Сколько батарей мне нужно?».

Ну, домашние солнечные батареи бывают разных размеров, поэтому может быть более уместным выяснить, какая емкость, мощность и другие характеристики вам нужны, а затем действовать дальше.Вы должны учитывать такие факторы, как ежедневное потребление энергии, характеристики вашей батареи и то, каково основное назначение вашей домашней батареи.

В большинстве случаев люди используют свои батареи для хранения избыточной энергии для использования ночью или в то время, когда их панели не генерируют электричество. Таким образом, большинству владельцев солнечных панелей достаточно энергии, достаточной для использования на один вечер.

В этом посте мы рассмотрим все детали, чтобы вы могли оборудовать свою систему солнечных батарей идеальным домашним аккумулятором.

Подробнее о домашних аккумуляторах

Чтобы выяснить, какой тип и сколько батарей вам нужно, вы должны сначала понять некоторые детали самих домашних батарей. Есть 3 основных фактора, которые повлияют на решение владельца солнечной панели о домашней батарее:

Емкость

Емкость — это общее количество электроэнергии, которое может хранить аккумулятор. Он измеряется в киловатт-часах (кВтч) и показывает, насколько большой аккумулятор.Например, Tesla Powerwall 2 имеет мощность 13,2 кВтч. Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о киловатт-часах.

Номинальная мощность

Номинальная мощность солнечной батареи — это количество электроэнергии, которое может быть доставлено за один раз. Он измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую влияет на количество электричества, которое может потребляться от батареи. Итак, если вам нужна батарея, способная одновременно питать многие ваши бытовые приборы и устройства, вам понадобится высокая мощность.

Глубина разряда (DoD)

DoD — это просто количество заряда, которое было использовано батареей. Например, если в аккумуляторе осталось 30% заряда, то DoD составляет 70%. Причина, по которой DoD важен, заключается в том, что из-за химического состава некоторых домашних аккумуляторов вы должны гарантировать, что DoD никогда не достигает 100%. Это означает, что для большинства домашних аккумуляторов вам потребуется, чтобы их емкость была немного больше фактически необходимой максимальной емкости.

Достаточно батареек на вечер

Теперь, когда у нас есть подробности, мы можем приступить к рассмотрению основного варианта использования домашних аккумуляторов.

Для обычной домашней солнечной системы аккумулятор служит резервным источником энергии на вечер и поздно ночью, когда солнце садится. Чтобы получить представление о том, сколько батарей вам нужно, все, что вам нужно сделать, это выяснить, сколько энергии вы потребляете в течение этого периода времени, и найти батарею, которая может доставить это количество кВт в ваш дом.

Если среднемесячное потребление электроэнергии домохозяйством в США составляет около 900 кВтч, то количество электроэнергии, которое домохозяйство потребляет за один день, составляет около 30 кВтч.Если мы сузим это количество до вечера, это, вероятно, будет где-то между 5-10 кВтч, которые используются.

Это означает, что для удовлетворения типичных потребностей в энергии в этот период времени вам понадобится аккумулятор емкостью около 10 кВтч с номинальной мощностью не менее 5 кВт.

Батареи

доступны в размерах от менее 2 кВтч до 16 кВтч и более. Их даже можно соединить вместе для увеличения емкости вдвое.

Номинальная мощность домашних аккумуляторов может сильно различаться от аккумулятора к аккумулятору, и есть даже стимулы для некоторых аккумуляторов, которые стоят тысячи долларов.

Несколько вариантов домашней батареи

Доступно несколько вариантов домашних аккумуляторов, и емкость и номинальная мощность, среди прочих факторов, будут влиять на количество необходимых аккумуляторов, которое может варьироваться от одной до пяти.

Однако среди наших любимых аккумуляторов есть Powerwall и Sonnen от Tesla, LG Chem Resu 10H и даже домашний аккумулятор Mercedes-Benz.

Все эти варианты подходят для типичного потребителя солнечной энергии, так что не медлите и начните поиск! Узнайте больше о нашем обслуживании домашних аккумуляторов здесь.

Какие типы батарей используются в солнечных электрических системах?

Краткий обзор различных типов батарей, которые могут использоваться в солнечных электрических и резервных энергосистемах.

СВИНЦОВАЯ КИСЛОТА

Обычные автомобильные аккумуляторы, в которых электроды представляют собой сетки из содержащих металлический свинец оксидов свинца, состав которых изменяется во время зарядки и разрядки. Электролит — разбавленная серная кислота.

Новая технология аккумуляторов AGM оказала огромное влияние на свинцово-кислотные аккумуляторы, сделав их одними из лучших аккумуляторов для использования в солнечных электрических системах.Узнайте больше об аккумуляторах AGM здесь.

Батареи промышленного типа могут прослужить до 20 лет при умеренном уходе, и даже стандартные батареи глубокого разряда, такие как тип для автомобилей для гольфа, должны прослужить 3-5 лет. Промежуточные батареи, такие как S460 и другие батареи Surrette, должны прослужить от 7 до 12 лет.

ЛИТИЙ

Литиевые батареи

имеют много преимуществ перед традиционными типами батарей. У них очень долгий срок службы и высокая скорость разряда и перезарядки.Узнайте больше о литиевых батареях здесь.

НИКАД (НИКЕЛЬ КАДМИЙ)

Щелочные аккумуляторные батареи, в которых активным положительным материалом является оксид никеля, а отрицательным — кадмием.

Минусы:
  1. Очень дорого
  2. Утилизировать очень дорого — кадмий считается ОЧЕНЬ опасным.
  3. Низкий КПД (65-80%)
  4. Нестандартные кривые напряжения и зарядки могут затруднить использование некоторого оборудования, такого как стандартные инверторы и зарядные устройства.

Мое впечатление от традиционных никель-кадмиевых пластин — это технология рубежа веков — заключается в том, что у них много хороших сторон — низкий саморазряд, незамерзание и т. Д. — но их ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЖИЗНЬ НЕТ ЛУЧШЕ, ЧЕМ КАК ХОРОШО, КАК правильно подобранные свинцовые кислоты. Другими словами, они имеют долгую жизнь в * хронологическом плане *, но не в * циклическом * смысле. Это делает их подходящими для аварийных / резервных систем, но не для систем с суточным циклом. Не рекомендуется для большинства систем солнечного или резервного питания.

NIFE (никелевый железо)

Плотность накопления энергии = 55 Вт на килограмм

Электроэлементы щелочного типа, использующие гидроксид калия в качестве электролита и аноды подложки из стальной ваты с активным железным материалом и катоды из никелированной подложки из стальной ваты с активным никелевым материалом. Это оригинальная «камера Эдисона». Очень долгая жизнь.

… «Наш опыт работы с клиентами, использующими щелочные батареи в автономных системах AE, показывает, что они могут иметь столько же недостатков, сколько и преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными батареями.Мы предлагаем, чтобы потенциальные пользователи щелочных батарей тщательно оценили экономические характеристики и характеристики, чтобы определить пригодность любой рассматриваемой батареи … «

Кристофер Фрейтас Ксантрекс

Минусы:
  1. Низкий КПД — может составлять всего 50%, обычно 60-65%. Очень высокая скорость саморазряда
  2. высокое газообразование / расход воды
  3. Высокое внутреннее сопротивление означает, что вы можете получить большие падения напряжения на последовательных элементах.
  4. большой удельный вес / объем
  5. может снизить общую эффективность солнечной системы на 25%.

Это также означает, что выходное напряжение зависит от нагрузки и заряжается намного сильнее, чем другие батареи.Если вы используете инвертор, он должен быть спроектирован с учетом этих колебаний напряжения. Возможно, вы не сможете использовать NiFe, если ваша система зависит от стабильного напряжения, например, если вы используете некоторые распространенные приборы постоянного тока, такие как холодильник, напрямую от батарей. Также при использовании NiFe для питания постоянного тока вы заметите колебания интенсивности света. Всегда можно использовать регулятор напряжения для питания тех приборов, которые в нем нуждаются, но это еще больше снизит эффективность.

В настоящее время выясняется, что единственный источник новых NiFe батарей — из Венгрии, и мы слышали неоднозначные сообщения о них. Короче говоря, мы не рекомендуем их, если они почти не бесплатны. Высокие потери при зарядке и разрядке добавят 25-40% к размеру солнечных панелей, которые вам понадобятся для того же потребления энергии.

Короче говоря, несмотря на шумиху по поводу долгого срока службы и тысяч циклов, мы считаем, что в целом эти батареи — очень плохой выбор для всех солнечных батарей.

Как купить лучший аккумулятор на солнечной батарее

Домашний аккумулятор — горячая тема для энергосберегающих потребителей. Если у вас есть солнечные батареи на крыше, есть очевидное преимущество в хранении неиспользованной электроэнергии в батарее для использования ночью или в дни с низким уровнем солнечного света. Но как работают эти батареи и что вам нужно знать перед установкой?

На этой странице:

Покупайте умнее с членством CHOICE

  • Найдите лучшие бренды
  • Избегайте плохих исполнителей
  • Получите помощь, когда что-то пойдет не так

Солнечная батарея

Концепция домашних аккумуляторов не нова.Внесетевые солнечные фотоэлектрические (PV) и ветряные электростанции на удаленных объектах давно используют аккумуляторные батареи для сбора неиспользованной электроэнергии для дальнейшего использования. Вполне возможно, что в течение следующих пяти-десяти лет в большинстве домов с солнечными батареями также будут установлены аккумуляторные батареи.

Батарея улавливает любую неиспользованную солнечную энергию, генерируемую в течение дня, для последующего использования ночью и в дни с низким уровнем солнечного света. Установки, включающие батареи, становятся все более популярными. Есть реальное влечение к максимальной независимости от сети; для большинства людей это решение не только экономическое, но и экологическое, а для некоторых — выражение их желания быть независимыми от энергетических компаний.

Если ваша солнечная панель и батарея достаточно велики, вы можете использовать в своем доме солнечную энергию. Использование электроэнергии от батареи может быть дешевле на киловатт-час (см. Терминологию), чем использование электроэнергии из сети, в зависимости от времени суток и тарифов на электроэнергию в вашем районе.

См. Другие наши статьи о домашних аккумуляторах:

Подключено к сети или отключено

Существует четыре основных способа подключения вашего дома к электросети.

Подключено к сети (без солнечной энергии)

Самая простая установка, при которой вся ваша электроэнергия поступает из основной сети. В доме нет солнечных батарей и батарей.

Солнечная батарея, подключенная к сети (без батареи)

Наиболее типичная установка для домов с солнечными батареями. Солнечные панели подают электроэнергию в течение дня, и дом обычно сначала использует эту мощность, прибегая к электросети для получения дополнительной электроэнергии, необходимой в дни с низким уровнем солнечного света, ночью и во время высокого потребления энергии.

Солнечная батарея + батарея, подключенная к сети (также известная как «гибридные» системы)

У них есть солнечные панели, аккумулятор, гибридный инвертор (или, возможно, несколько инверторов), а также подключение к основной электросети. Солнечные панели обеспечивают питание в течение дня, и дом обычно сначала использует солнечную энергию, используя излишки для зарядки аккумулятора. Во время использования высокой мощности или ночью и в дни с низким уровнем солнечного света дом потребляет энергию от батареи и, в крайнем случае, от сети.

Подробнее о различных типах инверторов, их работе, их плюсах и минусах читайте в нашем руководстве по покупке солнечного инвертора.

Автономный

Эта система не подключена к основной электросети. Вся энергия в доме поступает от солнечных батарей, а также, возможно, от некоторых других типов энергии, например от ветра. Аккумулятор является основным источником питания ночью и в дни с низким уровнем солнечного света. Последним резервным источником питания обычно является дизельный генератор, который также может сработать при внезапном повышении потребности в энергии (например, при запуске насоса).

Автономные системы обычно намного сложнее и дороже, чем системы, подключенные к сети.Им требуется большая емкость солнечных батарей и батарей, чем для типичной системы, подключенной к сети, а также могут потребоваться инверторы, способные выдерживать более высокие нагрузки, чтобы справиться с пиковыми потребностями. Дома, работающие вне сети, должны быть особенно энергоэффективными, а потребность в нагрузке должна хорошо контролироваться в течение дня.

Автономные системы обычно имеют смысл только для удаленных объектов, где подключение к сети недоступно или установка будет непомерно дорогой.

Что происходит при отключении электроэнергии?

Для большинства систем, подключенных к сети, наличие аккумулятора не обязательно защищает вас в случае отключения электроэнергии.Вы все равно можете полностью потерять электроэнергию в своем доме, несмотря на то, что солнечные батареи вырабатывают энергию, а заряженная батарея готова и ждет. Это связано с тем, что системы, подключенные к сети, имеют так называемую «защиту от островков». Во время отключения электроэнергии сеть и инженеры, работающие с линиями, должны быть защищены от «островков» выработки электроэнергии (например, солнечных батарей), неожиданно перекачивающих энергию в линии. Для большинства солнечных фотоэлектрических систем самый простой способ обеспечить защиту от островков — это полностью отключить.Итак, когда он обнаруживает отключение электросети, ваша солнечная фотоэлектрическая система отключается, и у вас вообще нет электричества в доме.

Более совершенные инверторы могут обеспечить защиту от изолирования во время отключения электроэнергии, но при этом сохранить солнечные панели и аккумулятор в рабочем состоянии, чтобы в доме было электричество. Но ожидайте, что заплатите за такую ​​систему немного больше, так как оборудование дороже, и вам может потребоваться больше солнечной энергии и емкости аккумулятора, чем вы думаете, чтобы запустить дом в течение нескольких часов во время отключения электроэнергии. В этой ситуации вы можете разрешить работать только критически важным домашним цепям, таким как холодильник и освещение.Это может потребовать дополнительных электромонтажных работ.

Характеристики аккумулятора

Это основные технические характеристики домашнего аккумулятора.

Вместимость

Сколько энергии может хранить аккумулятор, обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч). Номинальная емкость — это общее количество энергии, которое может удерживать аккумулятор; полезная емкость — это то, сколько из того, что можно фактически использовать, после учета глубины разряда.

Глубина разряда (DoD)

Выраженное в процентах, это количество энергии, которое можно безопасно использовать без ускорения разряда батареи.Большинство типов аккумуляторов должны постоянно держать заряд, чтобы избежать повреждений. Литиевые батареи можно безопасно разряжать примерно до 80–90% от их номинальной емкости. Свинцово-кислотные батареи обычно разряжаются примерно на 50–60%, в то время как проточные батареи могут разряжаться на 100%.

Мощность

Какую мощность (в киловаттах) может выдать аккумулятор. Максимальная / пиковая мощность — это максимальная мощность, которую батарея может выдать в любой момент, но этот всплеск мощности обычно может поддерживаться только в течение коротких периодов времени. Непрерывная мощность — это количество энергии, подаваемой при достаточном заряде аккумулятора.

КПД

На каждый установленный кВтч заряда, сколько фактически батарея будет хранить и разряжать. Всегда есть какие-то потери, но литиевая батарея обычно должна быть более чем на 90% эффективнее.

Общее количество циклов заряда / разряда

Также называется сроком службы, это количество циклов зарядки и разрядки, которое может выполнить аккумулятор, прежде чем он будет считаться завершенным.Разные производители могут оценивать это по-разному. Литиевые батареи обычно могут работать несколько тысяч циклов.

Срок службы (годы или циклы)

Ожидаемый срок службы батареи (и ее гарантия) можно измерить циклами (см. Выше) или годами (что обычно является оценкой, основанной на ожидаемом типичном использовании батареи). Продолжительность жизни также должна указывать ожидаемый уровень емкости в конце срока службы; для литиевых батарей это обычно составляет около 60–80% от первоначальной емкости.

Диапазон температуры окружающей среды

Батареи чувствительны к температуре и должны работать в определенном диапазоне. Они могут выйти из строя или отключиться в очень жарких или холодных условиях.

Типы аккумуляторов

Литий-ионный

Наиболее распространенный тип батарей, устанавливаемых сегодня в домах, в этих батареях используется технология, аналогичная их меньшим аналогам в смартфонах и портативных компьютерах. Есть несколько типов литий-ионной химии. Обычно в домашних аккумуляторах используются литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи Tesla и LG Chem .

Другой распространенный химический состав — это фосфат лития-железа (LiFePO или LFP), который считается более безопасным, чем NMC, из-за меньшего риска теплового разгона (повреждение батареи и потенциальный пожар из-за перегрева или перезарядки), но имеет более низкую плотность энергии. LFP используется в домашних батареях, в том числе BYD и Sonnen .

Плюсы

  • Они могут дать несколько тысяч циклов заряда-разряда.
  • Они могут сильно разряжаться (до 80–90% от общей емкости).
  • Они подходят для широкого диапазона температур окружающей среды.
  • При нормальном использовании они должны прослужить более 10 лет.

Минусы

  • Окончание срока службы может быть проблемой для больших литиевых батарей.
  • Их необходимо переработать, чтобы извлечь ценные металлы и предотвратить захоронение токсичных отходов, но крупномасштабные программы все еще находятся в зачаточном состоянии. Поскольку домашние и автомобильные литиевые батареи становятся все более распространенными, ожидается, что процессы утилизации улучшатся.
Свинцово-кислотный улучшенный свинцово-кислотный (свинцово-углеродный)

Старая добрая технология свинцово-кислотных аккумуляторов, которая помогает завести автомобиль, также используется для хранения больших объемов. Это хорошо изученный и эффективный тип батарей. Ecoult — одна из ведущих мировых производителей свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако без значительных улучшений производительности или снижения цены трудно представить себе, что свинцово-кислотные продукты в долгосрочной перспективе будут конкурировать с литий-ионными или другими технологиями.

Плюсы

  • Они относительно дешевые, с установленными процессами утилизации и переработки.

Минусы

  • Они громоздкие.
  • Они чувствительны к высоким температурам окружающей среды, что может сократить срок их службы.
  • У них медленный цикл зарядки.
Проточная батарея

Одна из самых многообещающих альтернатив литий-ионной, этот тип использует перекачиваемый электролит (такой как бромид цинка или ионы ванадия) и химические реакции для накопления заряда и его высвобождения. Батарея Redflow ZCell — это основная проточная батарея, доступная в настоящее время в Австралии.

Плюсы

  • Они могут быть разряжены до 100% своей емкости и не имеют остаточного разряда, поэтому они не теряют заряд со временем.
  • Они не теряют емкость со временем.
  • Они хорошо работают при высоких температурах окружающей среды.
  • Их относительно легко перерабатывать.
  • Они должны прослужить более 10 лет.

Минусы

  • Являясь новой технологией, они относительно дороги по сравнению с литий-ионными.
  • Плохо переносят холода (ниже 15 ° C).
  • Они требуют частого обслуживания, в результате чего они временно выводятся из строя.
Другие типы

Аккумуляторы и накопители находятся в состоянии быстрого развития. Другие доступные в настоящее время технологии включают гибридную ионную (соленую воду) батарею Aquion, батареи с расплавленной солью и недавно анонсированный суперконденсатор Arvio Sirius. Мы будем следить за рынком и снова сообщать о состоянии рынка бытовых аккумуляторов.

Как долго работают солнечные батареи?

В принципе, большинство типов солнечных батарей должно прослужить 10 и более лет при нормальном использовании и без экстремальных температур. То есть они должны быть способны прослужить столько же, сколько их гарантийный срок, который для большинства моделей составляет 10 лет.

Тем не менее, недостаточно рыночных данных, чтобы показать, работают ли солнечные батареи так долго в реальных домашних установках; Последние поколения батарей существуют всего несколько лет, и не во многих домах есть солнечные батареи.

Лабораторные испытания на прочность и срок службы батарей не внушают оптимизма. Недавнее испытание солнечных батарей в Австралии показало высокий уровень отказов. Из 18 батарей в этом испытании только шесть работали без каких-либо серьезных проблем. Остальные 12 батарей либо имели эксплуатационные проблемы, либо вышли из строя и требовали замены, либо вышли из строя и не могли быть заменены (например, из-за того, что производитель вышел из бизнеса или больше не будет поддерживать этот продукт).

Стоят ли солнечные батареи?

Мы считаем, что для большинства домов использование батареи не имеет полного экономического смысла.Батареи по-прежнему относительно дороги, и время окупаемости часто превышает гарантийный срок (обычно 10 лет) батареи. В настоящее время литий-ионная батарея и гибридный инвертор обычно стоят от 8000 до 15000 долларов (установленная), в зависимости от емкости и марки. Но цены падают, и через два-три года вполне может быть правильным решением включить аккумуляторную батарею в любую солнечную фотоэлектрическую систему.

Результаты трехлетнего испытания 18 аккумуляторных батарей в Австралии не обнадеживают, в некоторых случаях наблюдается высокая частота отказов и трудности с поддержкой производителя.

Тем не менее, многие люди сейчас вкладывают средства в домашние аккумуляторы или, по крайней мере, на то, чтобы их солнечные фотоэлектрические системы были готовы к работе от аккумуляторов. Мы рекомендуем вам проработать две или три цитаты авторитетных установщиков, прежде чем приступать к установке батареи. Результаты трехлетнего испытания, упомянутого выше, показывают, что вы должны убедиться в надежной гарантии и поддержке со стороны вашего поставщика и производителя батарей в случае каких-либо неисправностей.

Скидки, субсидии и виртуальные электростанции

Государственные схемы скидок и системы торговли энергией, такие как Reposit, определенно могут сделать батареи экономически выгодными для некоторых домохозяйств.Помимо обычных финансовых стимулов для получения сертификатов малых технологий (STC) для аккумуляторов, в Виктории, Южной Австралии, Квинсленде и ACT в настоящее время действуют скидки или специальные схемы ссуд. За этим могут последовать другие, поэтому стоит проверить, что доступно в вашем районе.

В большинстве штатов также существуют различные программы Virtual Power Plant (VPP), которые могут помочь снизить стоимость батареи. Присоединяясь к программе VPP, вы соглашаетесь предоставить энергию, накопленную в вашей домашней батарее, оператору VPP, который затем сможет использовать ее для снабжения сети в периоды высокого спроса.Взамен вам выплачивается субсидия, которая может быть в виде уменьшенных счетов за электроэнергию, скидки на покупку батареи или даже бесплатной установки солнечной батареи и батареи. SolarQuotes ведет список текущих программ VPP.

Не забудьте зеленый тариф

Когда вы подсчитываете, подходит ли батарея для вашего дома, не забудьте принять во внимание зеленый тариф (FiT). Это сумма, которую вам платят за любую избыточную мощность, генерируемую вашими солнечными панелями и подаваемую в сеть.За каждый кВтч, направленный вместо этого на зарядку аккумулятора, вы отказываетесь от зеленого тарифа. Хотя FiT, как правило, довольно низок в большинстве частей Австралии, вы все же должны учитывать альтернативные издержки. В регионах с большим количеством FiT, таких как Северная территория, вероятно, будет более выгодным не устанавливать батарею, а просто получить FiT для выработки излишков электроэнергии.

Солнечная батарея стоит

Стоимость солнечных батарей значительно различается, но, как правило, чем выше емкость батареи, тем больше вы можете ожидать.

Вот некоторые типичные затраты на аккумуляторы для некоторых распространенных номинальных размеров емкости (обычно они покрывают только аккумулятор; установка оплачивается дополнительно).

  • 6 кВт · ч: от 4000 до 9600 долларов
  • 10 кВт · ч: 7600–13500 долларов
  • 13 кВт · ч: от 9600 до 15000 долларов

Вам часто потребуется добавить стоимость нового инвертора и дополнительных кабелей для подключения. Может быть более рентабельным купить батарею как часть полностью новой системы солнечных панелей, чем модернизировать ее в существующей системе.

Страхование жилья

Ваша система солнечных батарей (панели, инвертор и батарея, если она у вас есть) является частью вашего дома, и поэтому она покрывается страховкой вашего дома. Однако вы должны убедиться, что страховая сумма вашего дома увеличена, чтобы покрыть стоимость замены системы солнечных батарей. См. Наше руководство по солнечным батареям и страхованию жилья.

Терминология

Ватт (Вт) и киловатт (кВт)

Единица, используемая для количественной оценки скорости передачи энергии. Один киловатт = 1000 ватт.В случае солнечных панелей рейтинг в ваттах указывает максимальную мощность, которую панель может выдать в любой момент времени. В случае батарей номинальная мощность указывает, сколько энергии может выдать батарея.

Ватт-часы (Втч) и киловатт-часы (кВтч)

Показатель производства или потребления энергии во времени. Киловатт-час (кВт-ч) — это единица измерения, которую вы увидите в счете за электроэнергию, потому что вам выставлен счет за использование электроэнергии в течение определенного периода времени. Солнечная панель, производящая 300 Вт в течение одного часа, будет выдавать 300 Вт · ч (или 0.3кВтч) энергии. Для батарей емкость в кВтч — это то, сколько энергии может хранить батарея.

BESS (аккумуляторная система накопления энергии)

Здесь описывается полный пакет батареи, встроенной электроники и программного обеспечения для управления зарядкой, разрядкой, уровнем DoD и т.

Want to say something? Post a comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2024 © Все права защищены.