Существуют множество моделей фотоэлектрических преобразователей. Отличия между ними заключаются в реализованных технологиях и материале, из которого изготовлены. От этих факторов зависит соотношение размера панели к выдаваемой мощности. Основным материалом, используемым при производстве кристаллов солнечной батареи, считается кремний. Для улучшения характеристик применяют и другие материалы, но эта модификация приводит к удорожанию всей системы. Производительность солнечных панелей последних разработок превысила отметку в 4 %. Очевидно, что от стадии разработки до свободной продажи должно пройти несколько лет технических испытаний. Средняя производительность бытовых солнечных батарей лежит в диапазоне между 20 и 25 процентами. При всем разнообразии солнечных панелей спросом пользуются три вида – тонкопленочные, монокристаллические и поликристаллические батареи.

Звание недорогого источника солнечной энергии получили тонкопленочные батареи. Производят их путем нанесения тонкого слоя кремния (или другого материала) на полимерное покрытие. От повреждений полупроводниковый слой защищает прозрачная пленка. К преимуществам, кроме низкой стоимости, тонкопленочной батареи относят способность преобразовывать и прямой, и рассеянный свет. Благодаря легкой гнущейся конструкции и способности улавливать рассеянные лучи, данный тип панели можно размещать на любом типе поверхности (например, стены здания, жалюзи, рюкзак, и т.п.). Недостатки тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей – низкая производительность (7-10%) и постепенное разрушение кремниевого слоя. Этот минус можно восполнить, если занять большую площадь.

Поликристаллические солнечные панели производят путем плавления кремния с последующим охлаждением. Чувствительные поверхности полученных кристаллов размещают под разными углами. Такое расположение способствует улавливанию панелью рассеянного облаками света. Отличить поликристаллические батареи можно по яркому синему цвету полупроводников. Данный тип панелей лучше подойдет для местности с преимущественно пасмурной погодой. Поликристаллические батареи имеют большую, по сравнению с тонкопленочным типом, производительность – КПД равняется 20 %.

Самым дорогим, но не менее востребованным типом считается монокристаллическая солнечная батарея. Ее конструктивная особенность – это использование вместо одного кристалла кремния множество тонких пластин. Фотоэлементы имеют специфическую геометрическую форму со скошенными углами. Все фоточувствительные «клетки» панели имеют одинаковое положение и эффективней всего преобразовывают свет солнца в электроэнергию, когда лучи падают на их поверхность под прямым углом. КПД монокристаллических панелей составляет от 20 до 25 %. Рекомендуется их установка на доме, если в вашей местности превалирует солнечная погода, и солнце незначительно меняет свое местоположение относительно земли.

Фотосенсибилизирующий краситель — новаторское решение в области преобразования солнечной энергии в электрическую. Он позволяет отказаться от использования полупроводников. Принцип работы солнечных панелей, покрытых этим красителем, напоминает процесс фотосинтеза у растений. Фотоны солнечного света высвобождают электроны из краски. Освободившись, они формируют электрический ток. На данном этапе производительность панелей, покрытых фотосенсибилизирующим покрытием, ниже кремниевых аналогов. Но в разработке находятся красители, у которых КПД больше 20 %.

Производительность солнечных панелей зависит от интенсивности солнечного света и угла падения солнечных лучей. При выборе модели необходимо учитывать географическое положение вашего дома, погодные условия, продолжительность зимы и лета. Для преобразования солнечной энергии в электрическую недостаточным будет покупка только солнечных панелей. Чтобы получить долгожданную экологически чистую энергию, необходимо приобрести и другие компоненты системы, такие как инвертор, аккумуляторная батарея (АКБ), контроллер заряда аккумулятора.

Контроллер расположен между солнечной панелью и аккумулятором. Он управляет процессом накопления энергии в АКБ и следит за уровнем заряда. Важно, чтобы контроллер удовлетворял всем требованиям сбалансированного автономного электроснабжения. Неправильный подбор влечет за собой выход из строя аккумулятора и остановку получения электричества от панелей.

Контроллеры выпускают в одном из трех исполнении: МРРТ, ШИМ и ON/OFF. МРРТ контроллер позволяет заряжать аккумулятор на 100% и достигать максимальной продуктивности АКБ. ШИМ Контроллер заряжает батарею только на 80 %. При достижении этого уровня заряда он контролирует и значительно снижает напряжение солнечной панели, поступающее на вход АКБ. Отличие в уровне эффективности работы сказывается и на отличии в стоимости. Контроллер ШИМ в 2-3 раза дешевле, чем МРРТ. Большая стоимость компенсируется после подсчета годовых показателей работы солнечной панели. Применение ШИМ контроллера вынуждает использовать большее количество аккумуляторов, чтоб покрыть 20 % неиспользуемой емкости.

Инвертор отвечает за преобразование постоянного напряжения, полученного от солнечных панелей, в привычные 220 В переменного. Следует выбрать один из трех типов: автономный, сетевой или гибридный. Автономный приобретается при полном (или частичном) отказе от электросети. В подобной системе электроснабжения солнечные панели одновременно с зарядом аккумуляторов снабжают потребителя электричеством. Если у вас есть сеть в 220 В, то тип необходимого вам инвертора зависит от цели установки солнечных панелей. При необходимости частично скомпенсировать потребляемую энергию и тем самым сэкономить, приобретается сетевой инвертор. В этом случае вся аккумулированная солнечная энергия будет преобразовываться в привычные 220 В, и нет нужды в покупке аккумуляторов. Если вам необходимо создать резервное электроснабжение, то гибридные инверторы – это то, что вам необходимо. Часть энергии солнца будет накапливаться в АКБ на случай отключения электропитания, а часть – поступать в электрическую сеть вашего дома.

Аккумуляторная батарея подбирается по суточному количеству электроэнергии, которое потребляют электроприборы в вашем доме. К полученному количеству энергии принято добавлять десять процентов из расчета потерь при преобразовании в инверторе. При создании автономной системы питания обращают внимание на количество заряда, который может накопить АКБ, а при аварийном или резервном режиме работы солнечных батарей – на срок службы батареи. При малой нагрузке на систему солнечных батарей применяются стартейные аккумуляторы. Гелевые аналоги просты в эксплуатации и способны накапливать большие объемы энергии. Для автономного режима работы подходят заливные аккумуляторы. Они могут продолжительное время работать при больших нагрузках.

Один из способов, как избежать потерь электроэнергии, полученной от солнечной батареи, – правильно подобрать электрический кабель. Чтобы избежать падения напряжения выше 3%, поперечное сечение кабеля, соединяющего солнечную батарею с аккумулятором, должно быть 0,35 мм² (при выходе с солнечной панели 12 В) и 0.17 мм² (24 В) на 1 метр длины при одном модуле. Например, если необходимо соединить два солнечных 12-ти вольтовых модуля с аккумулятором кабелем длиной 10 метров, то его сечение составит 2х10х0.35=7 мм².

Реальная мощность солнечной батареи зависит от угла падения солнечных лучей, от концентрации освещения. Исходя из этой закономерности понятно, что нахождение солнечных панелей в статическом положении по отношению к солнцу носит меньший эффект, чем эти же панели, укомплектованные солнечным трекером.

Солнечный трекер – это поворотный механизм, на который устанавливается солнечная батарея. Он меняет угол положения панелей относительно солнца как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Повороты трекер осуществляет в двух режимах – ручном, и автоматическом. В автоматическом режиме слежение за солнцем выполняют датчики GPS и датчики освещенности. Трекер постоянно поддерживает в оптимальном положении светочувствительную плоскость солнечной панели относительно солнца (перпендикулярно лучам солнца). По подсчетам специалистов, комплектация солнечных панелей поворотным трекером увеличивает производство электроэнергии летом на 40 %, а зимой – на 10 %. Не у всех желающих установить солнечную батарею есть возможность купить дорогостоящий солнечный трекер. Давайте рассмотрим варианты стационарных мест установки солнечных панелей у вас дома.

Самый распространенный и очевидный вариант для частного дома – крыша. Если скат крыши направлен на юг, то размещение на нем солнечных батарей будет самым лучшим вариантом. Монтаж панелей на крышу с видом на другие стороны света приведет к снижению КПД, так как в самый интенсивный период светового дня на поверхность панелей будут ложиться только косые лучи. Если покат крыши не направлен на юг, то солнечные батареи можно повесить на южную стену. Следует расположить их таким образом, чтобы на них не падали в течение дня тени от забора, дерева или соседского дома. Если не получается расположить панели с южной стороны дома без потери мощности, то необходимо прибегнуть к свободному размещению на подставке с кронштейном. Этот способ установки солнечных батарей хоть и требует свободной площади во дворе, зато позволяет корректировать угол наклона панелей под время года, чтобы с большей эффективностью использовать поверхность солнечной батареи.

Расчет системы электроснабжения с использованием солнечных панелей – непростое дело, и лучше его доверить профессионалам. Специалисты фирмы ЭДС-ИНЖИНИРИНГ рассчитают оптимальную мощность солнечных батарей, подберут контроллер, инвертор и аккумуляторные батареи нужной емкости. Монтажники произведут в кратчайшие сроки монтаж оборудования, и вы сможете насладиться экологически чистым, неиссякаемым источником электроэнергии.