Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Сонячна енергія - один з найперспективніших і стрімко розвиваються альтернативних джерел електрики. Це безмежний ресурс, який можна використовувати в будь-якій точці планети, не забруднюючи навколишнє середовище. Погодьтеся, непогано б було обзавестися власним альтернативним джерелом електроенергії.

Виявляється, тепер сонячну енергію можна перетворювати в електрику прямо у себе вдома. Замість громіздких і тендітних каркасних панелей тепер все частіше застосовують гнучкі сонячні батареї. Але як це реалізувати на практиці?

Ми допоможемо розібратися з пристроєм гнучких сонячних панелей і принципом їх роботи. Корисні поради щодо вибору та монтажу конструкцій викладені в нашій статті. А для простоти сприйняття інформації матеріал містить тематичні фотографії та відеоролики.

Що таке сонячні батареї?

Для того, щоб зрозуміти, чи підходять вам гнучкі панелі для отримання електроенергії, потрібно розібратися з теорією. Що таке сонячна батарея, ніж будова гнучких моделей відрізняється від інших? А так же, дуже важливо ще до покупки з'ясувати переваги і недоліки конкретно цього типу сонячних елементів.

Будова і принципи роботи гнучких панелей

Принцип роботи сонячної батареї побудований на такому понятті, як фотовольтаїка. Світло, як відомо, може бути розглянутий і як хвиля, і як потік частинок - фотонів. Можливість перетворювати енергію фотонів в електрику і є фотовольтаїка.

Перші прототипи сучасних сонячних батарей були винайдені ще в 50-х роках. З тих пір вони істотно змінилися як зовні, так і за принципом роботи. Фотоелектричний ефект став можливий завдяки використанню напівпровідників

Напівпровідник - це матеріал, який має особливу будову атома. Напівпровідник n-типу має зайві електрони, а у атомів напівпровідника p-типу їх не вистачає. Щоб зібрати фотоелемент, об'єднують 2 типу матеріалів, утворюючи двуслойную конструкцію.

Окремі фотоелементи об'єднуються в панелі. Панелі можуть бути жорсткими, в міцній металевій рамі. Зараз йде тенденція до полегшення конструкції фото-панелей. Популярність набирають гнучкі і легкі сонячні елементи.

Принцип дії сонячної батареї можна описати так:

  1. Сонячне світло потрапляє на поверхню фотоелемента з боку n-шару.
  2. Фотони стикаються з атомами напівпровідника, «вибиваючи» зайві електрони.
  3. Вільні електрони рухаються в сторону р-шару і потрапляють в атоми з недоліком частинок.
  4. В результаті верхній шар виступає в якості катода, а нижній - анода.
  5. Виробляється постійний струм, яким можна легко зарядити акумулятор.

Як напівпровідника використовують кремній, селен і ще багато, більш дорогі матеріали.

Постійний струм, що отримувався від сонячної панелі, повинен бути перетворений в змінний, оскільки більшість електроприладів працюють саме на ньому

Для гнучких плівкових сонячних батарей застосовують і полімерне напилення з алюмінієвими провідниками. Така будова робить панелі дивно тонкими і легкими.

Ця технологія тільки починає розвиватися, але те, що вона має великі перспективи не викликає сумнівів. Але ми розглянемо гнучкі панелі в широкому сенсі цього визначення.

Більш докладно про принципи роботи сонячних батарей можна прочитати перейшовши за посиланням.

Переваги гнучких сонячних елементів

Переваги гнучких сонячних панелей роблять цей метод виробництва електрики одним з найперспективніших:

  • вага;
  • розмір;
  • еластичність;
  • продуктивність;
  • універсальність;
  • економічність;
  • екологічність;
  • простота експлуатації.

Геометричні і фізичні параметри панелей, такі як розмір і вага, мають велике значення, оскільки для забезпечення електроенергією цілого житлового будинку панелей буде потрібна велика кількість, при використанні важких моделей може виникнути необхідність посилювати конструкцію будівлі, що значно збільшить витрати на установку.

Легкі і компактні гнучкі елементи не зможуть істотно вплинути на розподіл навантаження на каркас будівлі. Вони не несуть ніякої небезпеки для покриття даху

Продуктивність кремнієвих батарей досить висока. Оцінити коефіцієнт корисної дії в даному випадку складно, панелі з напівпровідників здатні перетворювати світло в електрику на 20% в середньому.

Тобто, якщо потужність сонячного випромінювання складе 200 Вт, електроенергії буде отримано близько 40 Вт.

Гнучкі аморфні сонячні панелі набагато більш терпимі до похмурій погоді, ніж звичайні жорсткі конструкції на основі кремнію.

Для порівняння, стандартна сонячна батарея в похмуру погоду здатна працювати тільки на 10% своєї потужності, в той час як гнучка панель видає близько 50% від номінальних значень.

Гнучкість сонячної батареї дозволяє обладнати нею даху з нерівною поверхнею, черепичні покрівлі, покриття складної форми. При цьому вони досить універсальні, підходять для установки на дах або фасад будівлі

Сонячне світло - ресурс безкоштовний і необмежений. Це його безсумнівний плюс, в чому і виражається безумовна економічність сонячних панелей.

Крім того, такий метод виробництва енергії повністю екологічно чистий, ніяк не відбивається на стані навколишнього середовища і не шкодить їй.

Більш того, відмовляючись від популярної альтернативи сонячної енергії - теплових електростанцій, людство знижує рівень забруднення атмосфери.

Недоліки сонячних батарей гнучкого типу

Недоліків у гнучких сонячних панелей теж вистачає. По-перше, ця технологія тільки розвивається і ще не досягла піку своїх можливостей. За продуктивністю гнучкі аморфні батареї поступаються жорстким полі- або монокристалічним.

Будова і принцип роботи гнучких панелей досить складний, але користуватися ними зможе кожен. Досить правильно встановити і підключити обладнання

По-друге, тонка фольга і мінімальний шар напилення відносно швидко виходять з ладу. Гарантійний термін експлуатації таких панелей - близько 3 років.

Після цього фотоелементи починають поступово ламатися і вимагати заміни.

Радує той факт, що ця галузь розвивається стрімко і вже з'являються більш довговічні і потужні екземпляри гнучких сонячних панелей на основі аморфного кремнію

Інші недоліки притаманні всім типам сонячних батарей:

  • тривалість окупності;
  • висока вартість;
  • велика кількість дорогого устаткування, крім самих батарей;
  • залежність від погодних умов.

Гнучка панель потужністю близько 150 Вт коштує приблизно 40 тис. Руб. або більше, в залежності від виробника. 20 батарей, набір акумуляторів і додаткове обладнання будуть коштувати кругленьку суму. З урахуванням вартості 1 кВт години електроенергії окупати систему вам доведеться не один рік.

Де і як застосовують сонячну енергію?

Гнучкі панелі застосовуються в різних сферах. Перш ніж складати проект енергозабезпечення будинку за допомогою цих сонячних батарей, з'ясуйте, де вони застосовуються і які особливості їх використання в нашому кліматі.

Область застосування сонячних батарей

Застосування гнучких сонячних батарей дуже широке. Вони з успіхом використовуються в електроніці, електрифікації будівель, автомобіле- і авіабудуванні, на космічних об'єктах.

У будівництві такі панелі використовують для забезпечення житлових та промислових будівель електрикою.

Сонячна енергія може бути єдиним джерелом електрики, а може дублювати традиційну схему електропостачання, щоб на випадок недостатньої ефективності в певний період будинок не залишився знеструмленим

Портативні зарядні пристрої на основі гнучких сонячних елементів доступні кожному і продаються повсюдно.

Великі гнучкі туристичні панелі для видобутку електроенергії в будь-якому куточку земної кулі дуже популярні серед мандрівників.

Дуже незвичайна, але практична ідея - використовувати в якості основи для гнучких батарей дорожнє полотно. Спеціальні елементи захищені від ударів і не бояться великих навантажень.

Гнучкі батареї хороші ще тим, що можуть бути застосовані практично в будь-яких ситуаціях. Їх можна без зусиль розмістити на даху автомобіля або корпусі яхти

Ця ідея вже реалізована. «Сонячна» дорога забезпечує енергією навколишні села, при цьому не займаючи жодного зайвого метра землі.

Особливості застосування гнучких аморфних панелей

Ті, хто планує розпочати роботу з гнучких сонячних панелей в якості джерела електроенергії для свого будинку, повинні знати особливості їх експлуатації.

Перш за все користувачів хвилює питання, а що робити взимку, коли світловий день короткий і електрики не вистачить на функціонування всіх приладів?

Так, в умовах похмурої погоди і короткого світлового дня продуктивність панелей знижується. Добре, коли є альтернатива у вигляді можливості перемикання на централізоване електропостачання. Якщо її немає, потрібно запасатися акумуляторами і заряджати їх в ті дні, коли погода сприятлива.

Цікава особливість сонячних батарей полягає в тому, що при нагріванні фотоелемента його ефективність суттєво знижується.

У літню спеку панелі розжарюються, але працюють гірше. Взимку, в сонячний день фотоелементи здатні вловлювати більшу кількість світла і перетворювати його в енергію

Число ясних днів в році залежить від регіону. Зрозуміло, на півдні використовувати гнучкі батареї раціональніше, оскільки сонце там світить довше і частіше.

Так як протягом дня Земля змінює своє положення щодо Сонця, панелі краще розташовувати універсально - тобто з південного боку під кутом близько 35-40 градусів. Такий стан буде актуальним як в ранкові та вечірні години, так і в полудень.

Інструкція по монтажу сонячних батарей на даху

Якщо ви вирішили, що гнучкі сонячні батареї на основі аморфного кремнію - це те, що вам потрібно для забезпечення електрикою приватного будинку, приступайте до планування робіт.

Підберіть відповідне обладнання і прикиньте приблизна кількість панелей. Потім ознайомтеся з правилами монтажу і подальшого обслуговування сонячних елементів.

Але пам'ятайте, що використання традиційних кремнієвих полі- і монокристалічних аналогів поки набагато продуктивніше.

Крок 1. Розрахунок кількості панелей

Будь-які роботи починаються з проекту. Для проектування потрібно зробити необхідні розрахунки, а саме:

  • добове споживання електроенергії;
  • сумарну необхідну потужність фотоелементів;
  • ємність акумуляторів;
  • кількість панелей.

Найпростіше - порахувати споживання електроенергії. Для цього потрібно врахувати абсолютно все без винятку електроприлади, які ви використовуєте або теоретично можете використовувати.

Простий приклад:

  • холодильник - 200 Вт;
  • комп'ютер - 300 Вт;
  • телевізор - 150 Вт;
  • лампочки економні - 5 штук по 20 Вт.

Потужність кожного приладу обов'язково вказується в його документації або на корпусі. Після складання всіх даних отримуємо потужність 750 Вт. Виходячи з цього значення підбирається інвертор - прилад, що перетворює постійний струм в змінний з потрібною частотою.

Обов'язково зробіть невеликий запас і виберіть інвертор на 0, 5 кВт могутніше розрахункового значення. Тобто для сумарної потужності 0, 75 кВт підійде прилад не слабкіше 1, 25 кВт

Для правильного підключення сонячні батареї з'єднують з акумуляторами через контролер. Чи не переплутайте контакти - плюс до плюси, мінус до мінуса. Від акумулятора ток направляється до инвертору, а потім - до електроприладів

Після необхідно підібрати акумуляторні батареї. Ємність акумулятора (наприклад, 200 А ∙ год) показує, ток якої сили буде видаватися при заданій напрузі протягом години.

Порахувати потрібну ємність можна, розділивши сумарну потужність споживачів на вихідну напругу сонячної батареї. У нашому прикладі використовуємо 12-ти вольт акумулятори. 750/12 = 62, 5 А ∙ год.

Але подібна формула не зовсім вірна, оскільки більшість батарей не можна розряджати до 0. Є певне обмеження, наприклад 40%. Якщо рівень заряду опускається нижче, це суттєво позначається на терміні служби і якість роботи акумулятора.

Цей показник теж потрібно додати в формулу:

750 Вт / (12Вх0, 4) = 156, 25 А ∙ год.

Щоб добитися такої ємності, можна об'єднати в систему групу з 2 батарей по 100 А ∙ год кожна.

Кількість панелей розраховується виходячи з потужності обраної моделі і регіону, в якому вони будуть встановлені. Значення регіону складно переоцінити.

В ідеалі потрібно знайти значення денного рівня сонячної радіації для вашої місцевості. Для достовірності береться мінімальне значення за рік, орієнтовно - в кінці грудня.

Схематично рівень інсоляції в різних регіонах можна зобразити так. Числові значення можна знайти в спеціалізованих довідниках або в інтернеті

Помноживши цей показник на кількість календарних днів місяця, отримуємо кількість кіловат, яке припадає на 1 м2 гнучкої сонячної батареї за грудень. Для прикладу, в Москві це 0, 33х31 = 10, 23 кВт / м2, а для Сочі - 1, 25х31 = 38, 75 кВт / м2. Цей показник називається кількістю пікочасов.

Потім з умовних максимальних 0, 75 кВт, споживаних усіма приладами одночасно, вираховуємо середньомісячне споживання - близько 25 кВт. За місяць наші гнучкі батареї повинні виробити не менш 25 000 Вт, а краще зробити невеликий запас і округлити до 30 кВт.

Отже, на 1 пікочас в Москві мусить виходити 30 / 10, 23 = 2, 93 кВт. Якщо обрані панелі володіють потужністю 150 Вт, то порахувати їх кількість не важко: 2, 93 / 0, 15 = 20 штук.

Після таких нехитрих розрахунків ви зможете підібрати відповідний інвертор, контролер, акумулятор і самі гнучкі фотоелектричні панелі в потрібній кількості.

Крок # 2. Правила монтажу

Установка гнучких сонячних елементів може бути здійснена вами самостійно.

Для цього варто визначитися, де саме ви розташуєте свої панелі:

  • на даху будівлі;
  • на фасаді будинку;
  • на окремо стоїть конструкції;
  • комбінована схема.

Найпопулярніший варіант - на даху. Якщо форма або конфігурація покрівлі не дозволяє цього зробити, краще побудувати додатковий каркас, на якому розмістити батареї. Це більш затратно, але, якщо дах затінена або важкодоступна, цей варіант стає раціональним.

Розташування на фасаді використовують тоді, коли місця на даху не вистачає. Панелі можуть стати частиною дизайнерського задуму і грати роль прикраси будинку

Гнучкі сонячні фотоелектричні елементи з нижньої сторони мають липкий смолянистий шар.

Досить зняти захисну плівку і приклеїти панель в обраному місці. Зрозуміло, перед монтажем поверхню потрібно очистити і вимити.

Ніякого спеціалізованого інструменту для монтажу не потрібно. Головне, подбати про свою безпеку під час роботи на даху. Так само дуже важливо дотримуватися схему підключення обладнання і не порушувати послідовність

З одного боку модуль сонячної батареї має 2 виведених кабелю. Кожна панель розташовується так, щоб ці дроти можна було надалі об'єднати однією шиною для послідовного підключення.

Також рекомендуємо прочитати інший наш матеріал, де докладно описані схеми монтажу і способи підключення сонячних батарей. Детальніше - тут.

Крок # 3. Догляд за системою після установки

Після установки гнучких сонячних елементів за ними потрібно буде постійно доглядати і стежити, інакше їх ефективність може різко знизитися. Головне - утримувати панелі в чистоті.

Пил, бруд, пташиний послід - всі ці фактори знижують продуктивність системи, оскільки обмежують поглинання сонячного світла фотоелементами.

Сонячні батареї потрібно протирати в міру забруднення. Саме тому розміщувати їх у важкодоступних місцях на складній покрівлі не рекомендують.

Якщо ваша система не може обслуговуватися вами самостійно, завжди можна знайти виконавця з відповідною технікою та обладнанням. Зрозуміло, це буде коштує дорожче.

Мити сонячні батареї на основі аморфного кремнію, як і жорсткі аналоги, можна звичайною вологою губкою або ганчіркою з мікрофібри. Панель не боїться води (все-таки це обладнання встановлюється на вулиці), якщо мити їх регулярно, вони прослужать довше

Ще одна проблема, актуальна для наших регіонів - сніг. У зимовий час батареї засипаються снігом і перестають функціонувати. Опади потрібно постійно зчищати, але не занадто грубо, інакше можна пошкодити саме устаткування.

Висновки і корисне відео по темі

Відеоролики та огляди, в яких розглядаються гнучкі панелі популярних виробників, допоможуть зробити правильний вибір. Ви зможете побачити, як буде виглядати ваш будинок після монтажу обладнання, фахівці допоможуть підібрати потрібну кількість батарей і розглянуть правила установки.

Як влаштовані гнучкі сонячні батареї і з чого їх виготовляють:

Встановлювати гнучку батарею можна і в квартирі на фасаді багатоповерхівки, чому б і ні:

Ще трохи про виробництво і переваги гнучких елементів:

Сонячні батареї дають можливість стати енергонезалежною, що не моніторити ціни на бензин і комунальні послуги. Если вложить определенную сумму один раз, вы сможете неограниченно потреблять энергию для пользования бытовыми электроприборами, отопления дома и подзарядки аккумулятора электромобиля. Все больше людей переходят на альтернативную энергию, потому что за ней – будущее.

Если у вас есть необходимые знания или опыт по теме нашей статьи, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. А может вам приходилось самостоятельно устанавливать солнечные батареи? Расскажите, как это делали вы. Свои комментарии можете дополнять фотографиями.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Будівництво