Дивлячись на океан енергії, що ллється з небес на землю, ми залишаємося залежними від електромереж.

Якщо в місті постачання струму більш-менш стабільна, то за його межами жителі регулярно стають учасниками «кінця світу».

Як забезпечити свій будинок надійним джерелом електроенергії і не позбавити себе комфорту, неможливого без «спрямованого руху електронів»? Відповідь досить проста в теорії, але майже незнайомий багатьом на практиці.

Це сонячні батареї для приватного будинку вони є головною передумовою автономного існування.

Що представляють собою ці пристрої, їх види, характеристики та ефективність застосування ми розглянемо в даній статті.

Види сонячних батарей

Зі шкільного курсу фізики нам знайомий фотоелектричний ефект. Він виникає в напівпровідниках під дією світла. На цьому принципі працюють всі сонячні батареї.

Не будемо заглиблюватися в теорію процесу, а відзначимо лише найбільш важливі практичні моменти:

  • Існує три види сонячних батарей: монокристалічні і полікристалічні і панелі з аморфного кремнію (гнучкі).
  • Всі вони виробляють постійний струм (напругою 12 або 24 В).
  • Термін служби даних пристроїв перевищує 20 років.
  • Потужна батарея не може ефективно працювати без додаткового обладнання (контролери, акумулятора, інвертора).

Тепер пройдемо детально по кожному пункту. Монокристаллическая панель порівняно з полікристалічної видає більш високу потужність з одиниці поверхні. При цьому ціна у неї істотно вище.

Продуктивність полікристалічної клітинки на 15-20% менше, але зате при хмарній погоді вона знижується незначно. У монокристала, навпаки, при розсіяному освітленні різко зменшується вироблення електрики. Сонячна батарея з аморфного кремнію дешевше полікристалічної, але термін її служби в 2-3 рази менше. Виходячи з наведених фактів, вигідніше купувати полікристалічні панелі.

Набір обладнання для сонячної станції

Потужна сонячна батарея для дачі – пристрій не самодостатнє. Отриману енергію потрібно десь запастися, щоб ввечері і в похмуру погоду повноцінно користуватися побутовими електроприладами.

Тому ємний і живучий акумулятор нам у будь-якому випадку буде потрібно. У його виборі є один важливий нюанс: не намагайтеся заощадити, купуючи стартовий автомобільний акумулятор. Він погано підходить для циклічного запасания енергії і не переносить глибокого розряду. Його головне призначення – надати потужний, але короткочасний струм для пуску двигуна.

Для запасания і повільного витрачання енергії потрібні акумулятори іншого типу: AGM чи гелеві. Перші дешевше, але мають невеликий термін служби (до 5 років). Гелеві акумулятори дорожче, але зате працюють значно довше (8-10 років).

Контролер – ще один важливий елемент автономної геліостанції. Він виконує декілька завдань:

  • Відключає батарею від акумулятора в момент повного заряду і включає її для нової закачування електрики.
  • Вибирає оптимальний режим зарядки, підвищуючи кількість енергії запасається.
  • Забезпечує максимальний термін служби акумулятора.

Існує кілька типів контролерів, використовуваних у сонячних станціях:

  • ON/OFF «включив-вимкнув»;
  • PWM;
  • MPPT.

Самий дешевий прилад просто відключає сонячну панель від акумулятора при зростанні напруги на його клемах до максимального рівня. Це не кращий варіант, оскільки в цей момент акумулятор ще не повністю заряджений.

Більш дорогий PWM-контролер діє «розумніші». Після набору максимальної напруги, він знижує його до заданого рівня і тримає ще пару годин. Так досягається більш повний рівень накопичення енергії.

І нарешті, самий інтелектуальний контролер MPPT — типу максимально ефективно використовує потужність сонячної панелі на всіх режимах її роботи. Це дозволяє запасти в акумуляторі додатково від 10 до 30 % електроенергії.

Незалежно від виду використовуваних напівпровідникових матеріалів (полікристали, монокристал, аморфний кремній) пристрій сонячної батареї являє собою ланцюжок послідовно з’єднаних осередків-модулів. Кожен з них генерує невелика напруга (в межах 0,5 вольт) і слабкий струм (десяті частки ампера). Працюючи разом, вони «зливають» накопичену енергію в загальний канал і на виході з батареї ми одержуємо струм великої сили і постійної напруги (12 або 24 Вольт).


Структурна схема обладнання сонячної станції

Стандартні побутові електроприлади розраховані на 220 Вольт, тому працювати від «постоянки» не будуть. Перетворення постійного струму в змінний виконує окремий пристрій-інвертор. Ним завершується ланцюжок обладнання, необхідного для сонячної батареї.

Незважаючи на відносно високу стартову вартість компонентів сонячної станції, її експлуатація виходить вигідною завдяки великому ресурсу «життя» головних елементів: фотокристаллической панелі і акумулятора.

Скільки потрібно сонячних батарей для дому і дачі?

Тут все просто. Покупцеві не потрібно займатися складним розрахунком потужності сонячної станції і підбирати для неї батареї. Цю роботу вже виконали фахівці компаній, що випускають і продають дане обладнання.

Споживачу залишається лише вибрати із запропонованого ряду готовий комплект, виходячи зі своїх потреб. В якості прикладу розглянемо кілька стандартних варіантів, які представлені на сайтах продавців (актуально на 2016 рік).

Гелиостанция, побудована на одній панелі потужністю 250 Ват, розрахована на енергопостачання споживачів, перерахованих в таблиці №1.


Таблиця №1 Набір споживачів для сонячної станції потужністю 250 Вт

Її орієнтовна ціна складається з вартості пристроїв, зазначених в таблиці №2.


Таблиця №2 Вартість обладнання для 250-ти ватної станції

Сонячна станція потужністю 500 Ват здатна забезпечити електрикою набір побутових приладів, вказаний в таблиці №3.


Таблиця №3 Енергетичний потенціал геліостанції потужністю 500 Ват

Її орієнтовну вартість (з розбивкою за видами і шаблонам) ви знайдете в таблиці №4.


Таблиця №4

Гелиостанция на 1000 Ватт здатна живити струмом не тільки економні світлодіодні лампочки, телевізор, ноутбук і супутникову антену. Одночасно з ними вона «потягне» мікрохвильовку, водяний насос або потужну електроплиту (таблиця №5).


Таблиця №5

Основа даної геліостанції — 4 сонячні панелі потужністю 250 Ват кожна. За весь комплект обладнання (без вартості монтажу, з’єднувальних муфт і кабелю) потрібно заплатити суму, зазначену в таблиці №6


Таблиця №6 Орієнтовна вартість обладнання геліостанції потужністю до 1 КВт

Вивчаючи представлені комплекти обладнання, неважко помітити, що вартість інвертора порівнянна з ціною сонячної батареї. Тому деякі власники сонячних станцій воліють обходитися без інверторного перетворювача. Вони купують для свого будинку побутові прилади, що працюють від постійного струму напругою 12 Вольт. Крім високої ціни інвертор при роботі споживає близько 10% енергії, одержуваної від сонячної батареї. Тому його виключення з ланцюжка обладнання дає непогану економію.

Особливості монтажу

Установка сонячних батарей – процес технічно нескладний, але дуже відповідальний. Площа і вага потужних панелей досить великі, тому їм потрібне надійне кріплення за допомогою направляючих і спеціальних кріпильних елементів. Крім цього на даху необхідно передбачити можливість легкого доступу до батарей для очищення від пилу і снігу.

Від величини кута, під яким сонячні промені падають на фотоелементи, безпосередньо залежить вироблення енергії. Тому сонячні батареї не фіксують в одному положенні, а монтують на поворотних пристроях.


Рекомендовані кути нахилу сонячних батарей

Існує два основних позиції гелиопанелей: літня і зимова. Змінюючи кут нахилу, від сонячної станції отримують максимальний ККД.

Характерні відгуки

Їх можна розділити на дві групи: відгуки тих, хто вже користується даними пристроями і думки всіх, хто лише вивчає питання автономного енергопостачання.

Більшість власників сонячних станцій задоволені своїм вибором. Оснастивши ними свій заміський будинок, вони відзначають надійність, всесезонність і ефективність гелиопанелей. Мудруємо про купівлю, висловлюють сумніви в економічній доцільності, побоюючись довгого терміну окупності обладнання.

Ми висловимо свої міркування по даній темі. Беручи до уваги стабільне зростання вартості електроенергії, одержуваної з зовнішніх мереж, використання геліостанції можна назвати збитковим. Якщо ж мова йде про райони, де енергопостачання повністю відсутня або характеризується частими відключеннями, то гелиостанция — безальтернативний варіант.

Самостійна збірка

Спробувати свої сили в сфері сонячної енергетики домашніх умільців спонукають два фактори: прагнення знизити вартість гелиопенелей і новизна даної роботи.

Економія, що отримується при самостійній збірці, вражає. Комплект «зроби сам», що складається з фотоячеек і монтажної струмопровідної стрічки майже на 50% дешевше батареї, зібраної на заводі. Купити його можна на російських торгових інтернет-майданчиках або замовити пряму доставку з країни-виробника.

Відповідей на питання як зробити сонячну батарею для будинку своїми руками у всесвітній мережі можна знайти дуже багато. Крім усного опису процесу, тут можна знайти тлумачні відеоролики, наочно демонструють основні його етапи.

Практичні поради, які містяться в таких посібниках, засновані на безцінний досвід проб і помилок. Вони допомагають новачкам без серйозних фінансових втрат успішно виконати дану роботу.

Збірка сонячної батареї включає наступні етапи:

  • послідовну пайку фотоячеек в єдину энергоцепочку з допомогою струмопровідної стрічки;
  • виготовлення рамки корпусу зі склом.

Самий відповідальний момент – заливка фотоячеек прозорим герметиком і їх об’єднання з заскленою рамкою. Тут існує відпрацьована технологія, основою якої служить товстий лист поролону, оберігає тендітні фотоелементи від руйнування.

Знавці ручної збірки рекомендують не економити на герметику. Якщо він покладений дуже тонким шаром, то в батарею може проникнути волога. Вона руйнує гелиоячейки і струмопровідні доріжки.