Что дают солнечные батареи и можно ли от них запитать весь дом

В последние годы про солнечные батареи говорят все чаще, у некоторых такие солнечные панели уже установлены и они пользуются "солнечной" электро энергией. Но у обычного человека возникает много вопросов о том что да как, как они работают, какую мощность дают и другие вопросы. На эти вопросы я попробую ответить и объяснить что к чему.

Солнечные батареи представляют из себя большие панели с фото-электрическими модулями, которые спаяны на заводе и герметично спечены пленкой EVA к стеклу, обрамлены алюминиевым профилем и на задней стенке выведены контакты (+ и -). Ниже фото солнечной панели.

Солнечные батареи

Фото солнечных батарей, вверху солнечная панель 100ватт монокристаллическая, а снизу две солнечные панели по 100ватт поликристаллические

Солнечные батареи

Солнечные панели на крыше дома
Солнечны батареи дают низкое постоянное напряжение и сделаны они для заряда 12-ти вольтовых и 24-х вольтовых аккумуляторов. Сам принцип работы солнечной электростанции таков - Днем солнце светит на панели и они дают электроэнергию, которую нужно где-то накапливать, для накопления энергии служат аккумуляторы, а уже от аккумуляторов берется энергия для потребления различной электроники и домашней техники. Солнечная батарея мощностью 100ватт стоит примерно 6000-8000т.руб. Выпускают панели различных размеров и мощности, обычно это панели на 100ватт и большие на 200-300ватт. Панели соединяют последовательно или параллельно чтобы получить нужно напряжение и мощность, мощные системы делают на 48вольт, а небольшие на 12 или 24 вольта.

Аккумуляторы должны заряжаться от солнечных батарей через специальные солнечные контроллеры, напрямую заряжать нельзя, аккумуляторы испортятся от пере-заряда. В общем кроме солнечных батарей нужен еще и контроллер, который будет заряжать аккумуляторы и отключать от АКБ потребителей - когда аккумулятор разрядится. Контроллеры умеют работать с различными типами аккумуляторов, а так-же имеют настройки и различные полезные функции, например умеют включать и выключать потребителей по времени, к примеру по ночам включать свет.

контроллер

Контроллер для солнечных батарей
И так-как у нас большинство электроники питается не от 12вольт, а от 220вольт, то нужен еще специальный преобразователь напряжения, называемый инвертором. Инвертор преобразует напряжение аккумулятора в переменное напряжение 220 вольт, и от инвертора уже выходит обычная розетка на 220вольт, в которую можно подключать все то что в подключаете обычно. Инверторы бывают различной выходной мощности, для мелкой электроники ТВ и компьютера хватит и небольшого мощностью 500ватт, а вот если планируется включать мощные потребители энергии, такие как электро чайник, микроволновка, сварочный аппарат, стиральную машину, то потребуется мощный инвертор на 3-5кВт.

инвертор

ИБП - инвертор для солнечных батарей
В общем солнечная электростанция состоит из солнечных батарей, аккумуляторов, контроллера зарядки, и преобразователя DC/AC 220v - инвертора. Цена такого альтернативного электричества не дешевая и зависит от нужной мощности. Если у вас уже есть электричество от ближайшей подстанции, то не имеет смысла тратится на солнечную электростанцию, и если с электричеством перебои, то лучше поставить ИБП ( источник бесперебойного питания) - он тоже стоит не дешево, но дешевле обойдется и будет во время перебоев питать ваши домашние приборы от аккумуляторов, а когда электричество появится, то переключится на питание от электросети и зарядит свои аккумуляторы. Подробнее о ИБП - Источники бесперебойного питания

Мощная солнечная электростанция стоит больших денег и к примеру чтобы независимо питать солнечной энергией весь дом, который в месяц потребляет около 300кВт, то нужно иметь как минимум 3кВт солнечных батарей, цена которых выйдет под 200-250т.рублей. Далее нужен мощный контроллер зарядки аккумуляторов, который стоит 20-30т.рублей. И аккумуляторов нужно рабочей емкостью как минимум на 10кВт.

Аккумуляторы это больная тема, в общем автомобильные самые дешевые, но и самые недолговечные,уже через 1-2 года они сильно теряют емкость и их надо брать с тройным запасом по емкости, то-есть чтобы с АКБ брать до 10кВт энергии их нужно купить емкостью на 30кВт, а 30кВт это 10 АКБ по 250Ач и стоимость около 150т.руб. Если брать специализированные АКБ для автономных систем, то они прослужат 5-7 лет и более, но их так-же надо брать с тройным запасом по емкости и стоимость таких АКБ в 2- раза больше, цена в 300-400т.рублей. Пример таких аккумуляторов Солнечная электростанция на даче весна 2015

Солнечные панели

ИБП - солнечные панели на даче
На самом деле все гораздо сложнее, и есть много нюансов, но все не описать в одной статье, дополнительная информация есть в других разделах. Если вы не разбираетесь в этом, то самим рассчитывать и собирать электростанцию будет в итоге дороже чем это сделают специализированные организации. Они уже знают все тонкости и не придется потом что-то переделывать - покупать, все заработает как надо. А я начинал с самодельного всего и в итоге покупал много чего ненужного и дешевого, которое ломалось и приходилось снова покупать, теперь-то когда был пройден большой путь я уже лучше ориентируюсь во всем этом, но если бы я знал все это, то лучше бы приобрел комплект с установкой у тех кто этим занимается.

Солнечные батареи бывают двух типов, на самом деле больше, но широко распространены моно-кристаллические и поли-кристаллические солнечные панели. У моно-кристаллических КПД немного выше чем к поли, по-этому они по площади немного меньше чем поли той-же мощности. Но поликристаллические как говорят работают лучше в пасмурную погоду, по-этому рекомендованы для местности с малым количеством солнечных дней.

Инверторы тоже бывают двух типов Дешевые автомобильные инверторы как правило имеют на выходе 220 вольт и модифицированную синусоиду (квадратный синус). От таких инверторов нормально работает различная электроника с импульсными блоками питания, но есть проблемы с работой асинхронных двигателей, которые стоят в насосах, компрессорах холодильников и др.
Более дорогие инверторы как правило имеют на выходе чистую синусоиду, и в такие инверторы можно подключать абсолютно все что питается от 220в 50Гц.

Контроллеры тоже бывают PWM или MPPT Первые дешевле и проще, а вторые имеют внутри преобразователь dc-dc и за счет него берут с солнечных панелей энергии больше до 30% чем обычные контроллеры. Контроллеры MPPT преобразуют высокое напряжение солнечной панели в более низкое увеличивая силу тока и в общем ток зарядки через такие контроллеры выше чем через PWM контроллеры.