Elit-decor.ru

Элит Декор
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Солнечные батареи для квартиры на балконе

Солнечные батареи для электроснабжения квартиры

  • Основы работы солнечной панели
  • Из чего состоит бытовая солнечная станция
  • Эффективность домашней системы
  • Экономическая составляющая
  • Особенности установки
  • Монтаж оборудования
  • Солнечные батареи для квартиры плюсы и минусы
  • Что говорит закон
  • Заключение
  • Видео по теме

Применение альтернативных источников электричества — тема, которая находится на пике популярности. Особенно в наших реалиях, когда отключение электричества в жилых домах частое и непредсказуемое явление. Поэтому солнечные батареи для квартиры на балконе могут стать популярным вариантом выхода из подобных ситуаций. Давайте подробнее рассмотрим возможность размещения солнечных панелей в городских условиях и экономическую целесообразность такого подхода.

Бесплатный сыр без мышеловки

Гениальный Никола Тесла сказал однажды, что окружающее нас пространство представляет собой океан, наполненный бесплатной энергией. Измученное газонефтяной зависимостью человечество всегда искало возможность пристроиться к этому океану и зачерпнуть хоть небольшую часть его содержимого. Один из способов, позволяющих добиться этого, связан с применением появившихся в 50-х годах 20-го столетия устройств, названных солнечными батареями. С момента своего изобретения они беспрестанно совершенствуются, становясь все более эффективными, надежными и долговечными.

Итак, как же работает солнечная батарея? Самой важной частью современной солнечной батареи является фотоэлемент, материал которого обладает полупроводниковыми свойствами. Множество таких деталей соединяется между собой, образуя панели различной площади. Под воздействием солнечного излучения фотоэлемент генерирует постоянный электрический ток, но использоваться напрямую для питания электропотребителей он не может. Чтобы придать такому электричеству «удобоваримую» форму, используют специальное устройство – инвертор.

Еще один важный компонент солнечной батареи – аккумулятор. Он позволяет накапливать электрическую энергию в период интенсивного солнечного излучения и затем использовать ее по необходимости.

Вариант размещения солнечных батарей

Сегодня для производства фотоэлементов солнечных батарей используют различные материалы, которые отличаются друг от друга стоимостью и коэффициентом полезного действия. К наиболее распространенным относятся:

1. Поликристаллы кремния

Эта разновидность фотоэлектрических элементов пользуется наибольшим спросом, поскольку ей свойственно наилучшее соотношение стоимости и производительности. Еще одно достоинство – простота монтажа, с которым легко может справиться даже неподготовленный человек. Узнать поликристаллические элементы можно по характерному синему цвету.

2. Монокристаллы кремния

Фотоэлементы данного типа являются более производительными, чем поликристаллические, однако, и стоимость их существенно выше. Главным признаком монокристаллов является то, что они имеют форму многоугольника. Этим определяется свойственный им недостаток: монокристаллические фотоэлементы невозможно объединить в сплошной массив, между отдельными деталями всегда остаются просветы. Таким образом, часть площади собранной из подобных элементов панели тратится впустую.

3. Аморфный кремний

Данная разновидность фотоэлементов уступает в производительности двум описанным выше, но все-таки пользуется достаточным спросом по причине доступной стоимости.

4. Теллурид кадмия

Фотоэлектрические элементы, изготовленные из этого материала, имеют вид пленки толщиной до 0,5 мм. Такая пленка может быть частично прозрачной, что делает возможным ее использование поверх остекления балкона. В этом случае помимо своей основной функции она будет играть роль тонировки стекла.

5. CIGS (полупроводниковый материал)

Фотоэлементы на основе CIGS также изготавливаются в виде пленки, но в сравнении с теллуридом кадмия обладают большей производительностью.

Отличия в производительности у перечисленных материалов весьма существенные. К примеру, панель площадью 1 кв. м, выполненная из монокристаллического кремния, в идеальных условиях генерирует 125 Вт электроэнергии. Такая же по площади батарея из аморфного кремния обладает электрической мощностью всего в 50 Вт.

В квартире всегда присутствует тепло. А удержать его в ней как можно дольше поможет теплосберегающая пленка для окон. Подробности о ее характеристиках и использовании читайте в нашей статье.

А если вы решили обшить свой балкон сайдингом, то вам может быть интересна наша статья с инструкцией по его монтажу.

Принцип работы солнечной батареи

Солнечная батарея – это, в первую очередь, набор фотоэлементов, которые, соединяясь между собой, формируют панель. Особенность фотоэлементов заключается в их способности генерировать электрическую энергию под воздействием солнечных лучей, что делает ее практически бесплатной. Количество производимой энергии зависит от материала панели и от ее площади. Таким образом, на выходе получается постоянный электрический ток, который попадает в инвертор, где преобразуется в переменный и может использовать в быту. Поскольку производительность батареи зависит от многих факторов (времени года, погоды, времени суток), энергия должна накапливаться впрок, для чего и используется аккумулятор. Он накапливает в себе электричество, а потом постепенно отдает его даже тогда, когда солнца нет, и батарея не выполняет свои функции.

Установка солнечных батарей на балконе

Одним из главных характеристик любой солнечной батареи является материал для фотоэлементов. Среди наиболее популярных:

  • поликристаллы кремния – самый популярный материал на сегодняшний день, сочетающий в себе доступную цену и хорошие эксплуатационные характеристики. Панели из поликристаллов кремния легко устанавливаются, так что с их сборкой может справиться любой. Их характерная особенность – синий цвет поверхности, по которой их легко узнать;
  • монокристаллы кремния более продуктивные, но их стоимость гораздо выше. Еще один недостаток – это их форма в виде многоугольника. Она не дает возможность подогнать отдельные монокристаллы впритык друг к другу, поэтому рабочая поверхность панели в результате оказывается не сплошной, а с множеством зазоров, что уменьшает полезную площадь;
  • аморфный кремний наименее эффективный среди всех разновидностей кремния и самый дешевый из них. Его используют в тех случаях, когда не требуется большой мощности батареи, или же с целью экономии;
  • теллурид кадмия наносится на стекло в виде пленки, толщина которой менее 0,5 мм. Сама пленка может быть непрозрачной или же частично пропускать свет, так что ее можно использовать и в качестве тонировки для оконного стекла;
  • CIGS – полупроводник, фотоэлементы из которого тоже выпускаются в виде пленки, но его КПД выше, чем у таллурида кадмия.

Выбор материалов довольно большой, и чтобы подобрать подходящий, нужно разбираться в их эксплуатационных характеристиках. Менее продуктивные фотоэлементы стоят дешевле, но требуют большей площади панели, так что экономия здесь относительная. Разница в производительности довольно большая. Для примера, квадратный метр панели из монокристаллического кремния может давать до 125 Вт, а из аморфного кремния – 50 Вт.

На современном рынке наибольшим спросом пользуются монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы. Первые имеют КПД порядка 13%, срок их службы около 30 лет, но при этом их производительность сильно зависит от погодных условий. Максимальный КПД можно получить только в солнечный ясный день, но в пасмурную погоду он значительно снижается. Поликристаллические фотоэлементы менее эффективные – их максимальный КПД составляет 9%, срок их эксплуатации тоже немного меньше – до 20 лет, но при этом их производительность практически не зависит от погоды.

Устанавливаем солнечные батареи на балконе своими руками

Особенности установки и основные требования

Монтаж солнечных батарей на балконе не требует согласований при условии, что конструкция не мешает соседям и не создаёт потенциальной опасности. Исключение составляют дома, являющиеся памятниками архитектуры в исторической части города – в этом случае изменение облика фасада возможно только после получения разрешения.

Чтобы солнечная батарея на балконе эффективно работала, необходимо соблюдать правила установки:

  • Правильно выбрать место расположения батареи. Есть смысл устанавливать системы только на южной или юго-восточной стороне. Кроме того, нужно убедиться, что они не будут затеняться соседними зданиями, деревьями и конструкциями – тень, закрывающая только один элемент, снижает эффективность работы всей системы в 2 раза.
  • Балкон должен быть застеклён и утеплён, так как на морозе аккумулятор быстро теряет заряд.
  • В случае открытого балкона необходимо как минимум предусмотреть защитные короба, предохраняющие оборудование от влаги и загрязнений или размещать его в жилой комнате, что неудобно и неэкологично.
  • В российских условиях с небольшим количеством солнечных дней рекомендуется использовать поликристаллические фотоэлементы – они более чувствительны даже к слабому световому потоку.
  • Солнечная батарея работает наиболее эффективно, когда лучи падают на неё под углом 90 градусов. Поэтому в идеале система должна быть расположена не строго вертикально, а под соответствующим углом и иметь возможность регулировки вслед за отклонением солнца в течение года. В условиях городского балкона это реализовать довольно сложно.

Минусы солнечных энергосистем

Главным недостатком установки солнечной батареи на балконе можно назвать ее низкую энергоэффективность в отношении обеспечения электричеством всех электроприборов в квартире. Такие системы не могут вырабатывать достаточное количество тока для питания водонагревателя, электроплиты, мощной стиральной машины или холодильника и т.д.

Обычно проектирование так называемых «солнечных домов» производится еще задолго до их возведения. При этом подбирается наиболее подходящее для работы энергетических систем место расположения строения, учитываются инфраструктурные особенности. Благодаря правильной разработке проекта, подобные солнечные комплексы способны обеспечить работу всей осветительной системы многоквартирного дома и прилегающих территорий, питание систем связи и безопасности.

Читать еще:  Ремонт раздвижных балконных окон

Квартирная солнечная энергосистема – вещь достаточно дорогая, поэтому затраты на ее установку окупаются сравнительно долго. К дополнительным расходам также добавляется стоимость переоборудования освещения, установки экономных светодиодных ламп.

Прежде чем принять решение об установке солнечной батареи в квартире, важно оценить все «за» и «против». Необходимо взвесить требуемые вложения денежных средств и отдачу в виде прибыли. Солнечную энергосистему на балконе целесообразно использовать только в том случае, если она окупит затраты на свою установку в течение короткого времени.

Особенности установки и основные требования

Монтаж солнечных батарей на балконе не требует согласований при условии, что конструкция не мешает соседям и не создаёт потенциальной опасности. Исключение составляют дома, являющиеся памятниками архитектуры в исторической части города – в этом случае изменение облика фасада возможно только после получения разрешения.

Чтобы солнечная батарея на балконе эффективно работала, необходимо соблюдать правила установки:

  • Правильно выбрать место расположения батареи. Есть смысл устанавливать системы только на южной или юго-восточной стороне. Кроме того, нужно убедиться, что они не будут затеняться соседними зданиями, деревьями и конструкциями – тень, закрывающая только один элемент, снижает эффективность работы всей системы в 2 раза.
  • Балкон должен быть застеклён и утеплён, так как на морозе аккумулятор быстро теряет заряд.
  • В случае открытого балкона необходимо как минимум предусмотреть защитные короба, предохраняющие оборудование от влаги и загрязнений или размещать его в жилой комнате, что неудобно и неэкологично.
  • В российских условиях с небольшим количеством солнечных дней рекомендуется использовать поликристаллические фотоэлементы – они более чувствительны даже к слабому световому потоку.
  • Солнечная батарея работает наиболее эффективно, когда лучи падают на неё под углом 90 градусов. Поэтому в идеале система должна быть расположена не строго вертикально, а под соответствующим углом и иметь возможность регулировки вслед за отклонением солнца в течение года. В условиях городского балкона это реализовать довольно сложно.

Подмосковный опыт

Десятки компаний предлагают установку солнечных батарей в Москве и Подмосковье. Несмотря на то, что производительность батарей в зимние месяцы снижается в три-четыре раза, их использование может обеспечить энергией небольшой загородный дом с необходимым минимумом электроприборов. Солнечные установки пользуются у жителей Подмосковья все большей популярностью.

«Чаще мы устанавливаем батареи для загородных домов, а не в городах, потому что для их использования все-таки требуется пространство. Заказов стабильно 5-10 в месяц, причем берут как недорогие панели по 50 тысяч, так и установки за 400 тысяч, которые легко обеспечивают электричеством все, включая электромобиль, который есть тут у одного хозяина», – рассказали Recycle в пресс-службе подмосковной компании «ВитаСвет».

Чем больше размер батареи, тем эффективнее она работает. Так, для освещения дачного домика потребуется установка стоимостью не больше 150-200 тысяч рублей. Для большого дома – соответственно, большая и дорогостоящая установка. Снег зимой чистится обычной щеткой, а вода на на панелях не задерживается из-за положения установки, которое подбирает мастер с учетом условий на конкретном участке.

Крепление батареи

Располагать систему следует так, чтобы она эффективно выполняла поставленные задачи, но в то же самое время не заполняла незначительную площадь.

Самый большой элемент в этой системе – это аккумулятор. Для экономии места его можно расположить под потолком, зафиксировав на стенке. Панель батареи, превращающей солнечную энергию в электрическую, можно прикрепить непосредственно на раме остекления. Таким образом, можно защитить балкон от УФ лучей, так как она не светопрозрачная, и может спокойно выполнить функцию тонированного стекла.

Что будет, если поставить солнечную батарею на балконе

Альтернативные источники энергии становятся более доступными. Солнечные батареи все чаще можно увидеть на загородных домах или городских балконах. Recycle выяснил, как установить солнечную батарею на балконе, сколько это стоит и зачем это нужно.

Солнечные батареи на балконе

Есть два варианта установки солнечных батарей – покупка готового набора, состоящего из панелей и системы аккумуляторов или самостоятельная сборка отдельных деталей.

Для тех, кто решит делать все своими руками, процесс изготовления домашней солнечной батареи подробно описан в сети. Энтузиасты из специализированных сообществ в социальных сетях также готовы дать советы.

Готовое решение обойдется несколько дороже – от 11 до 250 тысяч рублей, в зависимости от комплектации и размера. Например, такие варианты предлагаются на сайтах магазинов SolBat и «Энергопартнер».

Самостоятельная сборка будет стоить от пяти до 100 тысяч рублей, при этом нужно самим правильно подобрать детали установки. «Хотя я являюсь инженером и могу сам собрать любой прибор, я всегда буду голосовать за покупку цельной установки.

В российских условиях любому покупателю легче всего обратиться в helios-house или russolar и выбрать себе установку по вкусу, потому что вам не нужны лишние проблемы с ее сборкой», – рассказал Recycle Сергей Минаев, администратор закрытой группы в сети «ВКонтакте», посвященной использованию альтернативных источников энергии.

Для российских условий эксперты советуют выбирать поликристаллический модуль. Он лучше подходит для слабого российского естественного солнечного света. Все элементы панели с таким модулем покрываются специальным ламинатом, который устойчив как к перепадам температур, так и к воздействию снега и дождя.

Большая часть готовых солнечных установок оснащается аккумуляторами, контроллерами и устройствами с usb-выходами и стандартными выходами, пригодными для зарядки ламп, переносных девайсов и небольших бытовых приборов.

Батареи на балконе

Марина Быстрина из Санкт-Петербурга установила солнечную батарею на балконе: «У меня небольшая солнечная батарея, поликристалл, стоит на балконе, ее для меня собрали друзья. Она подключена к usb-переходнику, и я использую ее для включения мини-вентилятора летом и для турецких цветных ламп в течение всего года.

Главное – разобраться, для чего вам нужна такая установка. Весь свой дом вы на солярную энергию вряд ли переведете, нужны большие поверхности для установки батарей. В любом случае – пробуйте, любое использование возобновляемой энергии, особенно в наших погодных условиях – это огромный шаг вперед!»

У Ивана Герасимова из Новосибирска на балконе – 65-ваттные солнечные батареи среднего размера. По его словам, они позволяют накопить примерно по 6 Ампер/час. С помощью этой силы тока ему удается зарядить свой ноутбук примерно наполовину. Телефон от батарей можно зарядить полностью за несколько солнечных утренних часов, а два ночника от полностью заряженного аккумулятора могут работать три ночи подряд.

Установка вырабатывает более 2500 вт, или 2,5 квт. Средний ноутбук при работе потребляет в час около 100 вт, телефон – около 70, лампа – 10-15 вт/ч.

Если вы пока не готовы к покупке собственной установки, можно начать с приобретения домашних и уличных ламп, оснащенных солнечными батареями. Их можно приобрести в ИКЕА и «Утконосе». Они просты в использовании, экологичны и стоят недорого.

Разрешение на установку

Для установки солнечных батарей на балконе дополнительные юридические разрешения не требуются. В ЖЭУ по месту жительства уточнили, что, если батареи не мешают другим жильцам, то на их установку не нужно получать разрешений.

«Какого-то специального требования согласовывать установку солнечных батарей нет, если она не связана с изменением конструкции самого балкона. То есть, если панели легкие, не увеличивают нагрузку, если их размещение не связано, например, с демонтажом ограждения балкона, то никакого согласования в Мосжилинспекции не потребуется», – рассказал руководитель пресс-службы Мосжилинспекции Алексей Сенченко.

На всякий случай в Мосжилинспекции порекомендовали обратиться в Главное архитектурно-планировочное управление Москомархитектуры, чтобы узнать, не появятся ли претензии к изменению внешнего вида здания. В ряде случаев, когда речь идет о домах-объектах культурного наследия, памятниках архитектуры, изменение внешнего вида фасада здания возможно только с после получения разрешения.

Связанную с установкой солнечной батареи перепланировку регламентирует постановление от 25 октября 2011 г. N 508-ПП Правительства Москвы «Об организации переустройства и (или) перепланировки жилых и нежилых помещений в многоквартирных домах и жилых домах». В нем можно прочитать, в каких случаях все-таки потребуется согласование.

Подмосковный опыт

Десятки компаний предлагают установку солнечных батарей в Москве и Подмосковье. Несмотря на то, что производительность батарей в зимние месяцы снижается в три-четыре раза, их использование может обеспечить энергией небольшой загородный дом с необходимым минимумом электроприборов. Солнечные установки пользуются у жителей Подмосковья все большей популярностью.

Пользователь sarog70, использующий солнечные батареи в качестве источника энергии для своего загородного дома, на сайте forum-house.ru делится мнением, что максимум его солнечная установка вырабатывает 800 ватт, это немного, но для хозяйства хватает.

Читать еще:  Обрешетка под ПВХ панели на балконе

«Чаще мы устанавливаем батареи для загородных домов, а не в городах, потому что для их использования все-таки требуется пространство. Заказов стабильно 5-10 в месяц, причем берут как недорогие панели по 50 тысяч, так и установки за 400 тысяч, которые легко обеспечивают электричеством все, включая электромобиль, который есть тут у одного хозяина», – рассказали Recycle в пресс-службе подмосковной компании «ВитаСвет».

Чем больше размер батареи, тем эффективнее она работает. Так, для освещения дачного домика потребуется установка стоимостью не больше 150-200 тысяч рублей. Для большого дома – соответственно, большая и дорогостоящая установка. Снег зимой чистится обычной щеткой, а вода на на панелях не задерживается из-за положения установки, которое подбирает мастер с учетом условий на конкретном участке.

Комментарий для Recycle от британской фирмы Solar Wind

«Установка солнечных батарей у себя дома несет в себе много преимуществ. Солнечная установка не требует топлива. Использование энергии солнца требует затрат практически только на установку, а в дальнейшем потребитель получает уже исключительно бесплатную энергию.

Солярные установки бесшумны. Поскольку электричество производится путем прямого преобразования энергии света, то нет абсолютно никаких шумов и звуков. Солнечная система регулируется автоматически, ее не нужно постоянно включать и выключать как дизель.

Солнечные панели надежны, они гарантированно вырабатывают электроэнергию каждый день от восхода до заката. Кроме того, установки общедоступны. В Великобритании и России в этом смысле ситуации похожи: хотя солнца и не очень много, солнечный свет есть, и это критическое преимущество солнечных панелей перед ветряными и дизельными системами».

Преимущества и недостатки использования всех вариантов

От того, где будут располагаться элементы системы, зависит ответ на вопрос как выбрать солнечную батарею для квартиры.

Прежде всего, необходимо использовать следующую формулу расчета требуемой мощности и площади панелей:

Pсб * Ei / k = Eп, где

  • Pсб – мощность батареи;
  • Ei – среднесуточный уровень солнечной инсоляции для данной широты и долготы места расположения станции;
  • k – средний коэффициент энергопотерь, равный для станции такого типа ≈1,3;
  • Eп – ожидаемая среднесуточная генерация, нужная для обеспечения энергией всех устройств, которые будут ее потреблять.

Таким образом, солнечные панели для квартиры мощностью 1 кВт, например, в Краснодаре обеспечат среднесуточную генерацию:

1 кВт * 4,02 кВт*ч-м2 / 1,3 = 3 кВт*ч в сутки.

Однако зимой этот показатель сократится примерно в 2,5 раза, до 1,2 кВт*ч в сутки, а летом – в 1,5 раза увеличится, до 6 кВт*ч в сутки.

При средней производительности панелей 400 ватт/1 м2 понадобится 2,5 м2 эффективной площади для получения такой выработки.

1. Балкон.

При размещении электростанции на балконе максимальная площадь под фотоэлектрические модули может составить 5-10 м2, что равноценно 2-4 кВт генерации ежесуточно. Такого количества энергии явно недостаточно для полноценного снабжения всех имеющихся в доме устройств. Однако при кратковременных отключениях в централизованной сети солнечные батареи для квартиры дадут возможность на протяжении многих часов обеспечивать:

  • освещение дома LED-лампами;
  • работу пары ноутбуков;
  • зарядку телефонов;
  • кратковременное включение более мощных приборов – энергосберегающего холодильника, микроволновой печи, фена или утюга.

Несмотря на довольно скромные возможности, именно такой вариант среди россиян очень популярен. Причины тому следующие:

  • подобная система обходится сравнительно недорого и может быть установлена даже самостоятельно;
  • все вспомогательные элементы – контроллер, инвертор, кабельные соединения – легко разместить прямо на балконе;
  • модули легко моются и проверяются, не требуя использования специального оснащения;
  • экономия электроэнергии составляет порядка 1000 кВт*часов в год;
  • система полностью автономна, абсолютно надежна и гарантирует защиту от перебоев с питанием во многих случаях, когда это критически важно.

Из недостатков отмечается:

  • возможность использовать только стороны дома, выходящие на юг, юго-запад или юго-восток;
  • ограниченность эффективной площади размерами балкона;
  • необходимость размещения внутри всего оборудования, включая аккумуляторные батареи;
  • ненулевая вероятность срыва панелей при сильных ветрах и бурях.

2. Стена дома.

Если удастся договориться с соседями, полезную площадь комплекта солнечных батарей для городской квартиры удастся увеличить до 20 квадратных метров. Это даст около 8 кВт мощности, или 24 кВт среднесуточных. Производительность и КПД панелей при этом будет выше, чем балконных, за счет более точной ориентации на солнце.

К явным достоинствам СЭС такого типа относятся:

  • возможность полностью автономно обеспечивать квартиру электроэнергией весной, летом и осенью, с небольшими ограничениями зимой;
  • использовать солнечные батареи даже для отопления квартиры при наличии газового, а не электрического двухконтурного котла;
  • гарантировать отсутствие скачков напряжения, что исключит вероятность поломок дорогостоящей компьютерной и бытовой техники.
  • бессмысленность размещения панелей на стенах, выходящей на север, северо-восток или северо-запад;
  • сложность в монтаже и обслуживании;
  • высокая стоимость набора оборудования, включая АКБ.

Солнечные батареи на балконе

Владельцам частных домой проще, так как обустройство на крыше площади под солнечные батареи это лучший вариант их расположения. Как же быть хозяевам квартир в многоэтажках? Один из вариантов — это устройство солнечных батарей на балконах для выработки энергии для освещения и отопления помещений.

Как работают солнечные батареи?

Фотоэлементы, или как еще их называют полупроводниковые устройства, преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток. Если соединить определенное количество фотоэлектрических преобразователей, получим солнечную батарею. Даже при небольшой облачности солнечные батареи вырабатывают достаточное количество энергии. Число используемых модулей зависят от расчетного потребления электричества. Продолжительность работы этой системы около 20-25 лет, а окупаются затраты на сооружение солнечных батарей несколько лет.

Плюсы и минусы использования солнечных батарей

Обычные балконы имеют средние габариты, поэтому модули для солнечных батарей должны быть как можно малыми по размеру, чтобы была возможность разместить их на балконе, и должны давать максимальное количество энергии.

В комплект системы для преобразования солнечной энергии входят:

— солнечная батарея,
— инвертор (преобразователь напряжения) высокой мощности,
— аккумулятор,
— система управления модулями.

Человек, имеющий элементарный познания в электрике, без проблем справится со схемой подключения модулей. Панели солнечной батареи устанавливаются снаружи балкона, для них не требуется особый уход и внимание. Но так как аккумуляторы не выдерживают низкие температуры, то важным моментом является утепление балкона. И, естественно, так как солнечные батареи преобразовывают солнечную энергию в электрическую, эту энергию можно использовать не только для освещения балконов, но и для дополнительного обогрева в зимний период.

Решив воспользоваться солнечными батареями, нужно четко рассчитать потребности в электроэнергии и возможности системы перерабатывать солнечное излучение. На случай форс-мажорных обстоятельств желательно оставить доступ к общепринятым источникам питания. К таким обстоятельствам относится уменьшение количества солнечного времени в осенне-зимне-весенний период. Также — наличие большого количества в доме точек потребления энергии: телевизоры, музыкальные центры, кухонная аппаратура, холодильники, микроволновки, электрочайники, стиральные машины, обогреватели воды и т.д.

Значит, в большинстве случаев солнечные батареи это не просто альтернативное, а точнее дополнительное использование электроэнергии для нужд человека.

Как уже говорилось выше, прежде чем решить устанавливать солнечные батареи на балконе, нужно учесть тот факт, что аккумуляторы не работают при пониженных и низких температурах, сохраненная энергия теряется впустую, значит помещение нужно остеклить и утеплить.

Для начала устанавливаем стеклопакеты. Утепляем балкон по всем правилам, принятым в том регионе, где Вы проживаете. В системе солнечных батарей самым объемным являются аккумуляторы. При оформлении дизайна балкона нужно это учесть и расположить аккумуляторы так, чтобы сэкономить внутреннее пространство.

Практичность и декоративность в использовании солнечных модулей

Сами накапливающие устройства солнечных батарей устанавливаются снаружи балкона, обычно по всей площади парапета и по верхней части балкона под потолком или в верхней части стеклопакетов. Фотоэлектрические панели бывают цветными и могут иметь различный уровень прозрачности. Эти модули играют роль не только преобразователей энергии, но и роль дизайнерской изюминки в оформлении экстерьера балкона.

Установка на стекле окна модулей с одной стороны мешает проникновению естественного солнечного света в помещение балкона, с другой стороны играет роль тонирования и защиты от повышенного ультрафиолета в летний период.

На балконе обычно не устанавливаются электроприборы большого потребления электроэнергии, только элементы обогрева.

Виды солнечных панелей для балкона

Солнечные батареи имеют различную эффективность, которая во многом зависит от типа используемого фотоэлемента. Существуют следующие их виды:

  • Поликристаллы кремния. Наиболее популярный фотоэлемент в солнечной батарее, потому как имеет оптимальное соотношение цены и производимого электричества. Кроме того, батареи из поликристаллов кремния значительно проще монтируются. Отличаются синеватым цветом.
  • Монокристаллы кремния. Более производительны, чем поликристаллический вариант батарей, но и более дорогой. Их отличительная особенность – их форма. Она представляет собой многоугольник. В этом и основной их недостаток – собрать такиэ фотоэлементы в цельную панель без зазоров – невозможно, поэтому они плохо подходят для монтажа на балконе из-за ограничения в пространстве.
  • Аморфный кремний. Менее производительный тип фотоэлемента, по сравнению с кремниевыми. Тем не менее, тоже достаточно часто применяется для монтажа на балконе.
  • Теллурид кадмия. Фотоэлемент в виде тонкой пленки, до 0,5 мм. Может быть использована поверх остекления, что создаст эффект тонировки.
  • CIGS. Это полупроводниковый материал, также выглядит как пленка, но более производителен, чем панель на основе теллурида кадмия.
Читать еще:  Расширение балкона по основанию плиты

Различные виды фотоэлементов генерируют различное количество энергии. К примеру, панель площадью 1 кв. м. из монокристаллического кремния генерирует до 125 Ватт, а такая же площадь аморфного кремния даст только 50 Ватт. Кроме того, на них по-разному влияют различные погодные условия. Монокристаллические панели сильно теряют производительность при облачной погоде, а поликристаллические вырабатывают ту же мощность. Напоследок, отличаются и их эксплуатационные характеристики – срок службы монокристаллической панели – до 30 лет, поликристаллической – до 20.

Солнечная батарея на балконе, опыт использования

Что из этого получилось, подробности под катом.

Железо

1. Солнечная панель

Тут есть разные варианты, но на балконе основным ограничением является наличие свободного места. Для понимания порядка цен, батарея на 50Вт стоит примерно 5000руб и выглядит так:

Размеры панели в мм — 540x620x30, вес 4кг.

Балконы по размеру бывают разные, исходя из габаритов панелей, вполне без проблем можно поместить 2 или 4 штуки, больше уже не влезет. Для теста было куплено 2 панели по 50Вт. Такая батарея дает около 18В под нагрузкой или 24В без нее, значит при использовании 2х батарей нужно рассчитывать на суммарное напряжение до 50В (к примеру многие dc-dc преобразователи штатно работают до 30В). Можно соединить батареи и параллельно, но тогда потери из-за длины проводов будут чуть выше.

2. Контроллер

Здесь есть 2 варианта:

— Солнечные панели + контроллер + аккумулятор

Это классическая конструкция: контроллер заряжает аккумулятор когда есть солнце, пользователь когда ему надо, эту энергию использует.

Преимуществ у данной системы несколько:

— энергией можно пользоваться когда угодно, а не только когда светло,
— возможность подключения инвертора и получения на выходе 220В,
— как бонус, резервный источник в доме на случай отключения электричества.

Недостаток один: использование аккумулятора большой емкости в корне убивает экологичность идеи данного мероприятия. Число циклов заряда/разряда аккумуляторов ограничено, они не любят переразряд, к тому же и аккумуляторы и контроллеры довольно-таки дорогие. Цена контроллера составляет от 1000р за самую дешевую ШИМ-версию, до 10000-20000р за более дорогую (и эффективную) версию с поддержкой MPPT (что такое MPPT можно почитать здесь ). Цена аккумулятора составляет от 5000р за обычный гелевый аккумулятор на 40-50А*ч, некоторые используют батареи LiFePo4, они разумеется дороже.

— Grid-tie инвертер

Эта технология наиболее перспективна на данный момент.

Суть в том, что конвертор преобразует и отдает энергию сразу в домашнюю электросеть. При этом потребляемая от общей сети энергия уменьшается, домовой электросчетчик фиксирует меньшие показания.

В идеале, если солнечные панели дают достаточно энергии для всех потребителей, значение на электросчетчике вообще не будет расти. А если потребление квартиры/дома меньше, чем выработка солнечных панелей, то счетчик будет фиксировать «экспорт» энергии, что должно учитываться компанией-поставщиком электричества. В России правда такая схема пока не работает — более того, большинство старых электросчетчиков считают энергию «по модулю», т.е. за отдаваемую энергию еще и придется платить. Вроде в 2017 году вопросы микрогенерации на законном уровне обещали начать решать. Но впрочем для панелей на балконе все это имеет лишь теоретический интерес — их выработка слишком мала.

Цена grid-tie инвертора составляет от 100$, в зависимости от мощности. Отдельно стоит отметить микроинветоры — они ставятся прямо на батарею, и отдают сразу сетевое напряжение, однако рекомендуемая мощность панелей составляет не менее 200Вт. Инвертор крепится прямо на задней стенке солнечной панели, это позволяет соединять их так:

Но для балкона это разумеется, неактуально.

Тестирование

Первым делом было интересно выяснить, какую реальную мощность можно получить с солнечных панелей. Для этого за 15$ была куплена плата АЦП ADS1115 для Raspberry Pi:

Использовать ее просто, входное напряжение делится делителем и подается на аналоговый вход, на выходе имеем цифровые значения. Исходники для работы с АЦП можно взять здесь . Также был куплен датчик тока ACS712, датчик напряжения был сделан из кучки резисторов (дома нашлись только одного номинала). В качестве нагрузки была установлена обычная лампочка на 100Вт. Разумеется, от 48 вольт она не горела (лампочка расчитана на 220В), а лишь еле-еле светилась. Сопротивление спирали составляет 42 Ома, что по напряжению позволяет примерно оценить мощность (хотя у лампы накаливания сопротивление нелинейно, но для грубой прикидки сойдет).

Первая тестовая версия выглядела так:

Исходник был допилен, чтобы данные и текущее время сохранялись в CSV, также на Raspberry Pi был запущен web-сервер, чтобы скачивать файлы по локальной сети.

Результаты за обычный вполне ясный день с переменной облачностью выглядят так:

Видно что пик напряжения приходится на раннее утро, что есть следствие неправильной установки панелей — в идеале они не должны стоять вертикально.

А вот так выглядит «провал» в день, когда набежали тучи, и пошел дождь:

Учитывая напряжение в 44В и сопротивление нити накала лампы в 42Ома, можно грубо прикинуть (нелинейность сопротивления лампы игнорируем), что в лучшем случае получаемая мощность P = U*U/R = 46Вт. Увы, КПД 100-ваттной панели при вертикальной установке не очень хорош — солнечные лучи падают на панель не под прямым углом. В худшем случае (пасмурно, дождь) мощность падает даже до 10Вт. Зимой и летом суммарная получаемая энергия также будет отличаться.

Опыт с отдачей энергии напрямую в сеть оказался неудачным: 500-ваттный инвертер от 45 ватт просто не заработал. В принципе это было ожидаемо, так что инвертор оставлен на будущее до переезда на место с балконом побольше.

В итоге, учитывая решение отказаться от буферных аккумуляторов, единственным рабочим вариантом оказалось использование dc-dc конверторов напрямую: к примеру вот такой конвертер может заряжать любые USB-девайсы, на его выходе уже есть и USB-разъем:

Есть мысль также найти dc-dc-конвертер для зарядки ноутбука, их выбор на eBay весьма велик.

Заключение

Данная система имеет экспериментальный характер, но в целом можно сказать что оно работает. Как видно по графику, примерно с 7 утра и до 17 вечера отдаваемая панелями мощность более 30Вт, что в принципе не так уж плохо. В совсем пасмурную погоду результаты разумеется хуже.

Об экономической целесообразности речи разумеется не идет — при выработке 40Вт*ч по 7 часов, за неделю будет выработано 2КВт*ч. Окупаемость в ценах своего региона каждый может прикинуть самостоятельно. Вопрос разумеется не в цене, а в получении опыта, что всегда интересно.

Но куда девать энергию, вопрос пока открытый. Использовать 40Вт для зарядки USB-устройств это чересчур избыточно. На eBay есть grid tie инверторы на 300Вт с рабочим напряжением 10.5-28В, однако отзывов по ним мало, а тратить 100$ на тест не хочется. Если подходящее решение так и не найдется, можно считать что одна 50-ваттная панель является оптимумом для балкона — ею можно заряжать разные гаджеты, избыточность в этом случае минимальна.

По крайней мере, уже сейчас все домашние цифровые устройства (телефоны, планшет) переведены на «зеленую энергию» без особых хлопот. Есть мысль все-таки рассмотреть использование буферного LiFePo4 аккумулятора — но вопрос выбора и аккумулятора и контроллера пока открыт.

В дополнение: как подсказали в комментариях, можно использовать свинцовый аккумулятор, например автомобильный. Да, это действительно дешевый и работающий вариант, со 100-ваттной панелью будет достаточно примерно такого контроллера, ценой всего 10-20$ на eBay:

Гуглить по словам PWM Solar Charger.

Но это решение не совсем экологичное и не совсем интересное, поэтому в плане изучения технологий я его не рассматриваю. А если кому-то надо например, запитать видеокамеру на даче, то наверное вполне вариант.

PS: В комментарии просили выложить фото, в данный момент батареи выглядят так:

Такой размер панелей не мешает пользоваться балконом и в принципе не портит внешний вид. Также, как подсказали в комментариях, выгоднее покупать панели бОльшей мощности, оптимумом по цене являются панели на 150-200Вт, но их размещение чуть сложнее, и надо уже прикидывать габариты, поместится панель или нет. Также встает вопрос надежного крепежа.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector