Солнечные батареи получили широкое распространение в ряде стран в качестве экологически чистого альтернативного источника электрической энергии. Использование солнечных батарей не только является данью «зеленым» настроениям в обществе, но и способно принести вполне конкретную экономическую выгоду, ведь необходимо затратить средства только на приобретение и инсталляцию фотоэлектрических элементов, после чего энергия от солнца будет генерироваться совершенно бесплатно.
Так или иначе, установка солнечных мини электростанций выгодна прежде всего для потребителя энергии, поскольку все составляющие ее элементы обладают высокой эффективностью, надежностью, долговечностью и не требуют специального обслуживания во время эксплуатации. Приобретая фотоэлектрические элементы или целую батарею, потребитель может не думать о их грядущем ремонте, дополнительном вложении средств и еще многих неприятных вещах на протяжении долгих лет. Более того, использование солнечных панелей подразумевает бережное отношение к природе, что благотворно скажется на внутренней энергии пользователя и его карме, если, конечно, для него это имеет значение. Впрочем, в современном мире установленные на крыше частного дома солнечные батареи играют также и эстетическую роль, выделяя хозяина дома перед остальными как прогрессивного и думающего человека. Очень важным достоинством батарей на фотоэлектрических элементах является их абсолютная бесшумность, а также отсутствие каких-либо отходов при эксплуатации. Таким образом, солнечные батареи могут стать не только финансово эффективным, экологически безопасным и безотходным приобретением, но также и весьма удобным.
Конечно, солнечные панели далеки от абсолютного совершенства и имеют свои, пусть и не особенно значительные, недостатки. К одному из таких недостатков относится их относительно большой размер. Правильная установка солнечных батарей подразумевает использование довольно внушительных площадей, а также соблюдение необходимой направленности фотоэлектрических элементов, что необходимо для достижения наилучшей эффективности. Следует также отметить, что мощность устанавливаемой батареи, впрочем, как и ее потенциальная эффективность, напрямую зависит от климатических особенностей и годичной освещенностью конкретного региона. При хорошем стечении обстоятельств, солнечные батареи могут быть комфортно использованы в качестве основного источника электрической энергии. Благодаря модульной конструкции батарей на фотоэлектрических элементах регуляция напряжения и мощности не составляет труда.
Эффективность солнечных панелей, от которой зависит экономическая целесообразность в конкретных условиях, напрямую зависит от соблюдения всех четких правил при ее установке. Наиболее часто солнечные батареи ориентируют по направлению к югу, поскольку эффективность преобразования падающего на фотоэлектрический элемент солнечного света напрямую зависит от угла падения. В идеале этот угол должен составлять девяноста градусов. Зачастую, для достижения наилучшей эффективности, солнечные батареи оснащаются трекером – специальной системой, которая в зависимости от положения солнца на небосводе осуществляет вращение солнечных панелей. Процесс установки солнечных батарей, предназначенных для эксплуатации в домашних условиях, не требует большого количества временных затрат – для этих целей потребуется всего несколько дней. Наиболее часто солнечные батареи можно заметить красующимися на крышах зданий – этот способ их установки наиболее прост, так как не требует создания специальной площадки и экономит свободное пространство. Тем не менее, использовать такой способ установки можно только в отношении сравнительно маломощных батарей, эффективность которых будет невелика, по причине статичности конструкции. Считается, что оптимальным углом наклона батареи фотоэлектрических элементов, является угол в сорок пять градусов, однако данная величина может колебаться в зависимости от географической широты конкретного региона. Также при планировании будущих батарей следует учитываться посторонние факторы, которые могут стать причиной усложнения доступа лучшей солнца к поверхности установки или быть источником каких-либо других помех. Такими потенциально опасными для эффективности батареи объектами могут быть деревья, здания, высоковольтные линии электропередач. Рекомендуется использовать для установки солнечных панелей специальные конструкции, предназначенные для их поддержки. Это позволит точно отрегулировать необходимый уровень наклона, а также обеспечит необходимую жесткость и устойчивость всей конструкции. Приобретение заводских поддерживающих конструкций особенно актуально в условиях сильных ветров.
Существует несколько вариаций инсталляции солнечных батарей, которые подбираются в зависимости от вида используемой поверхности. На покатых крышах с произвольным углом наклона наиболее часто используется наклонная установка солнечных элементов. В то же время на плоскую крышу батареи чаще всего устанавливаются горизонтально. Солнечная установка, оборудованная опорной конструкцией, благодаря техническим особенностям, может быть установлена свободным способом в зависимости от конкретных условий. Для наилучшего сочетания эффективности солнечных батарей и их скрытного размещения, осуществляется проектировка здания с учетом последующей установки фотоэлектрических элементов. То есть места размещения батарей изначально заложены в проекте здания, что обеспечивают высокую эффективность генерации электроэнергии из солнечного света не в ущерб внешнему виду здания. Более того, такой подход позволяет наиболее рационально разместить фотоэлектрические элементы, отчего потенциальная максимальная эффективность системы значительно возрастает по отношению к обычной установке.
Установка солнечных батарей
Эффективность фотоэлектрической установки, как вы уже наверно догадались, главным образом зависит от количества падающего на нее света. Однако существуют и другие факторы, способные ощутимо снизить эффективность производства энергии. К таким факторам относится угол солнечных батарей по отношению к горизонту, упомянутый ранее, а также общая ориентация установки. Для определения оптимальной ориентации системы в конкретной местности используют азимут.
В данном случае под углом наклона подразумеваются угол между батареей и горизонталью. Естественно, что при установке солнечных батарей на покатой кровле следует учитывать ее скат. Как уже было сказано ранее, наибольшая эффективность фотоэлектрического элемента в преобразовании солнечного света в электроэнергию наблюдается в том случае, если солнечные лучи падают на его поверхность под прямым углом. Этот угол может колебаться в широком диапазоне в зависимости от географических координат размещения солнечной установки, а также от текущего времени года. В таких условиях выдерживать идеальную направленность батареи к солнцу крайне проблематично, однако следует менять их ориентации время от времени для достижения наилучшей эффективности, что обеспечивается специальными подвижными конструкциями. Примечательно, что для нашей широты наилучший угол наклона батареи к горизонту на протяжении года колеблется в пределах 30-45 градусов.
Таким образом, наилучшего коэффициента эффективности преобразования солнечного света в электричество посредством солнечной батареи в Санкт-Петербурге, можно добиться при установке фотоэлектрических элементов под наклоном в тридцать-тридцать пять градусов к горизонту. Установка солнечных батарей при неточном соблюдении необходимой ориентации и углов наклона также экономически целесообразна, хоть и обладает заметно худшей эффективностью.
Расчет физических размеров солнечной батареи и ее наклон к горизонту, равно как и способ ее установки, определяются с учетом всего спектра факторов, так или иначе имеющих способность повлиять на работоспособность и эффективность установки. К таким факторам относятся расположенные неподалеку линии электроснабжения, высокие здания, деревья, а также другие. Эффективность солнечной установки можно повысить за счет использования специальной подвижной поддерживающей конструкции, которая обеспечивает необходимый угол наклона и ориентацию фотоэлектрических элементов в течение дня, а также обеспечивает общей конструкции необходимую прочность и жесткость.
ВАРИАНТЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ
Производимая солнечным генератором электрическая энергия не может быть напрямую использована в бытовых приборах и других устройствах, используемых человеком. Установка инвертора между фотоэлектрической установкой и пользовательской сетью крайне необходима для получения однофазного переменного тока напряжением 230 Вольт, или какого либо другого, в зависимости от потребностей.
В зависимости от целей, поставленных потребителем установкой фотоэлектрической батареи, а также побочных факторов, таких как качество существующей электрической сети, выделяют три различных варианта подключения:
Автономное
В районах, располагающихся на значительном отдалении от центров цивилизации – городов, зачастую отсутствует централизованное электроснабжение. Именно для домов, находящихся в таких районах, солнечная батарея будет наилучшим решением энергетических проблем. Автономная электрическая система такого дома подразумевает наличие достаточно мощных аккумуляторных батарей, которые накапливают избыточную электрическую энергию в светлое время суток и направляют ее в сеть ночью, а также в пасмурные дни, когда освещенность недостаточная.
В автономных системах используются мощные фотоэлектрические батареи, образующие установку большой площади, которой будет достаточно не только для покрытия бытовых нужд в дневное время суток, но и для зарядки резервных аккумуляторных батарей.
Автономная система включает в свой состав:
фотоэлектрические элементы;
контроллер заряда (предназначен для обеспечения защиты аккумуляторных батарей от избыточной зарядки от фотоэлектрического генератора, а также от полной разрядки во время питания рабочей сети, что может привести к резкому снижению их емкости, что самым негативным образом скажется на продолжительности эффективного срока службы аккумуляторов);
инвертор (предназначен для преобразования постоянного электрического тока, генерируемого комплексом фотоэлектрических элементов, в используемый в быту переменный ток, необходимый для работы всех бытовых электрических приборов)
система аккумуляции (в свою очередь включает в состав несколько аккумуляторных батарей большой емкости, достаточной для обеспечения нужд в энергии в периоды времени, когда генерация электричества из солнечного света не представляется возможной.)
Резервное
Резервные солнечные установки, как вы уже наверное догадались из названия, применяется в постройках, оборудованных централизованной сетью электроснабжения, в качестве дополнительного источника энергии, реализуемого потребности в энергии за счет солнечного света, когда основная система по каким-то причинам вышла из строя. Такая система также может задействовать солнечные батареи для стабилизации поставляемого по основной сети электрического тока с заниженными характеристиками. Зачастую небольшие солнечные батареи используются в качестве резервного источника питания для отдельных систем, таких как освещение, связь. Более крупные батареи могут поддерживать работоспособность специфичных приборов, таких как морозильные установки или компьютерные сервера до включения нормального электроснабжения.
Система имеет в своем составе:
фотоэлектрические элементы;
контроллер заряда;
инвертор;
система аккумуляторных батарей
Подключение к сети
Данное подключение подразумевает производство избыточной электрической энергии за счет солнечного света, для последующей продажи в электрическую сеть. Такой тип подключения имеет смысл только в странах, принявших закон EEG, таких как Германия.
Система включает в свой состав:
фотоэлектрические элементы;
инвертор для осуществления подключения к сети;
интерфейс взаимодействия с электрической сетью (предназначен для нормализации электрического напряжения, поставляемого в общественную сеть, в полном соответствии с технологическими стандартами.);
двунаправленный электросчетчик (осуществляет контроль потребляемой электрической энергии в двух направления – к абоненту и от абонента){odnaknopka}