Солнечные батареи в каждый дом

Как и предполагалось, интерес домовладельцев к «солнечной электроэнергии» неуклонно растет. Еще год назад над теми, кто всерьез увлекся изучением темы солнечных батарей, тихо посмеивались, а сегодня они же становятся нашими просветителями в области гелиоэнергетики. Разработки в области использования солнечной энергии сегодня ведутся такими электронными гигантами как HP, SONY, SAMSUNG, GE и не только. Сегодня уже совершенно точно можно сказать, что человечество вплотную подошло к той черте, за которой главное место будет отведено возобновляемым источникам энергии, – других просто не будет. Не исключено, что в ближайшем будущем появятся технологии, способные сделать нерентабельным даже использование «мирного атома», который, как показала практика, не в каждых руках таковым является.

Но сегодня мы поговорим исключительно о гелиоэнергетике – это для нас сейчас один из самых ближайших путей получения энергии из возобновляемого источника.

Солнечные элементы

Для начала развеем миф о том, что электроэнергию можно получать только в ясную солнечную погоду. Современные средства позволяют использовать не только прямые лучи, но и рассеянные, т.е. те, которые проходят сквозь облачность. Другими словами в электроэнергию превращается собственно свет, в любом его проявлении, поскольку он уже сам по себе является энергией. Возьмите, к примеру, ваш калькулятор на солнечных элементах. Заметьте, что он прекрасно работает и ночью, от света настольной лампы. Конечно, калькулятор использует мизерное количество электроэнергии, но сам принцип трансформации энергии света остается неизменным.

Итак, солнечные элементы способны преобразовывать в электричество энергию солнца. Несомненно, в ясную погоду света намного больше, нежели в облачную. Стало быть, эффективность солнечных элементов (они же фотоэлементы) сильно зависит от количества улавливаемого ими света. Фотоэлементы имеют слоеную структуру.

• Верхний слой состоит из металлической прозрачной пленки.
• Под сеткой находятся два, контактирующих между собой, кремниевых полупроводника.
• Нижний слой представляет собой металлическую основу.

Принцип работы фотоэлементов выглядит следующим образом: световые лучи, проходя сквозь сетку, выбивают из полупроводников электроны. В результате этого на границе полупроводников возникает электрический потенциал. При возникновении микроразрядов энергия отводится по металлическим проводникам.

Солнечные батареи

Многие путают, называя солнечные элементы – батареями. На самом деле солнечные батареи ничто иное, как объединенные фотоэлементы. Для защиты солнечных батарей их заключают между двух стекол. В последнее время появились солнечные батареи в гибких пластиковых оболочках, – это делает их менее уязвимыми к граду. В свою очередь солнечные батареи нельзя путать с солнечными коллекторами. Последние используются для нагрева воды, а не для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Превратить свет в электричество – это еще полдела. Вторая половина состоит в том, чтобы придать ему потребительские характеристики. Кроме того, мы не можем зависеть только от солнечного света, например, ночью электричество нам необходимо больше, чем днем. Таким образом, солнечные батареи – это только вершина айсберга, ниже ватерлинии, которого находится все остальное оборудование. Прежде, чем появиться в розетке, «солнечное электричество» подвергается многоступенчатой коррекции.

Вначале электричество от солнечных батарей поступает в контроллер разряда батареи аккумуляторов, откуда уже перманентным потоком направляется в электрический аккумулятор. Поскольку все бытовые электроприборы работают от переменного тока, постоянный ток от аккумуляторной батареи поступает в специальный преобразователь – инвертор 220 V, 50 Гц. Аккумуляторная батарея также сохраняет в себе запас электроэнергии, величина которого зависит о ее емкости. В свою очередь, емкость аккумулятора зависит от площади солнечных батарей, и количества той энергии, которая способна в них образовываться. Важно, чтобы во избежание потерь энергии, все устройства, поддерживающие работу солнечных батарей, находились рядом.

В Германии действует закон, на основании которого энергетические компании обязаны принимать неиспользованную электроэнергию, полученную в результате преобразования солнечной, оплачивая ее по более высоким «экологическим» расценкам. Только представьте, что не вы платите за электричество каждый месяц, а платят вам (!).

Поддержка гелиоэнергетики на государственном уровне позволяет владельцам «солнечной электростанции» у себя на крыше окупить оборудование и амортизацию всего за несколько лет.

Что нам до солнечных батарей?

Ни одно правительство в странах СНГ пока, что не стимулирует развитие гелиоэнергетики, однако, это совершено не означает, что мы должны от нее отказываться. Рано или поздно все мы придем к тому, что будем использовать солнечные батареи, поэтому дальновидные товарищи уже закладывают возможность установки солнечных батарей в проекты новых частных домов. Конечно, солнечные батареи можно установить и на крыше, уже построенного коттеджа, однако заблаговременное проектирование позволит использовать их более эффективно. Кроме того, современные солнечные батареи способны заменить кровельный материал, либо сократить затраты на него.

Место установки

Не только на крыше можно устанавливать солнечные батареи. Если ее конфигурация не позволяет рационально разместить панели, их можно установить и на земле. Однако лучшим, на наш взгляд все-таки является способ надкровельной установки. В этом случае батарея будет вентилироваться снизу, что уменьшит ее температуру, а значит – повысит КПД.

Солнечные батареи соответствующей специфики могут быть установлены на маркизах и роллетах, козырьках и навесах, в качестве тонированных оконных стекол.

Ориентация Юг

Поскольку важнейшим фактором эффективности солнечных батарей является свет, то их южная ориентация будет максимально соответствовать этому требованию. Фотоэлементы не должны находиться в тени – в этом случае они будут практически неиспользуемыми. Производители батарей рекомендуют для минимизации отражения лучей от поверхности батарей, размещать их под углом 30° к линии горизонта. Сделать это довольно просто, при помощи строительного уровня. Из этого следует, что если заложить в проект 30°-ный наклон ската крыши, то установка солнечных батарей будет осуществлена по всем правилам.

Батареи также могут быть расположены на фасаде в вертикальном положении. При этом эффективность фотоэлементов падает до 35%, однако зимой, вертикальные батареи не нуждаются в очистке от снега. К слову, снег является одной из главных проблем надкровельного расположения солнечных батарей. По этой причине необходимо обеспечить к ним удобный доступ, чтобы в любое время года можно было произвести очистку лицевой поверхности не только от снега, но и от пыли и грязи. Опять же, заблаговременная проектная планировка, решает этот вопрос более эффективно. Солнечные батареи уже внесли свои коррективы в архитектуру экологических домов, на фасадах которых появились наружные лестницы, а на самих крышах парапеты с перилами, как на корабельном мостике.

Установка солнечных батарей в горизонтальной плоскости неприемлема, поскольку в таком положении на их поверхности будет скапливаться большое количество загрязнений.

Количество преобразованной солнечной энергии

Современные технологии позволяют получить от солнечной батареи площадью 1м² до 100 кВт•ч в годовом цикле. Эти данные соответствуют средним широтам, и чем севернее расположен район, тем менее будет продуктивность гелиоэлектрической установки. Таким образом, 20-25 м² солнечных батарей способны полностью обеспечить потребности в электроэнергии стандартного коттеджа (кроме отопления и нагрева воды). Какую из этого можно извлечь экономию – считайте сами, но не забывайте и об автономии, которую дает использование солнечной энергии. Что бы не случилось, в ваше доме всегда будет гореть свет, работать холодильник, телевизор и другая техника, без которой мы уже не представляем себе жизнь.

И поверьте, не за горами то время, когда ваша солнечная электростанция станет палочкой выручалочкой, ведь по самым оптимистическим прогнозам запасы углеводородов в России уже через 10-15 лет приблизятся критическому уровню, и электроэнергия станет основным видом «топлива». Через каких-то пять лет в городе будет полно электромобилей, а они должны где-то заряжаться. Короче говоря, к большому сожалению, электрический кризис в ближайшее десятилетие – неизбежен.

Цена вопроса

Если бы солнечные батареи стоили как обычная черепица, то ими были бы покрыты не только крыши. Однако на сегодняшний день 1 м² эффективных фотоэлементов стоит порядка 300$. Умножаем эту цифру на 20 м² (оптимальная площадь батарей для одного коттеджа) и получаем 6000$. Однако это еще не все – не забываем, что кроме самих батарей, есть еще аккумуляторы и вспомогательное оборудование, которое затянет еще на 1500-2000$. В итоге получаем цену среднего итальянского дивана. Много это или мало – судить вам. На наш взгляд солнечные батареи – одна из лучших инвестиций с расчетом на будущее.