Питання зеленої енергетики актуально не тільки сьогодні, а і в майбутньому буде набирати ще більшого значення. Зелена енергія, це енергія яка отримується з відновлюваних ресурсів, таких як вода, вітер, сонце, і не використовує викопне паливо. Зелена енергія – це екологічно чиста енергія яка не шкодить довкіллю. Зараз найпоширенішим видом зеленої енергетики є сонячна. Для її отримання використовують сонячні електростанції. В комплект сонячної електростанції для дому входять:
- сонячні панелі які є джерелом електричної енергії;
- кріплення панелей до поверхонь на які вони будуть змонтовані;
- кабелі для з’єднань сонячних панелей;
- акумуляторні батареї;
- гібридний інвертор з правильною синусоїдою;
- контролер заряду.
Для мережевої електростанції акумуляторні батареї не потрібні, так як вона не може бути єдиним джерелом електроенергії. Вона використовується для зниження використання електроенергії, та продажу її надлишків по зеленому тарифу, який на сьогодні в Україні складає 7,67 грн за кВт/год. з урахуванням ПДВ.
Одним з найважливіших складових цих електростанцій є сонячні панелі які ще називають сонячними батареями.
Сонячна панель це пристрій який перетворює сонячну енергію в електричну. По технології виробництва вони поділяються на декілька видів:
- монокристалічні - це панелі які виробляються з однорідного високоочищеного монокристалу кремнію;
- полікристалічні - це панелі які виробляються з полікристалів кремнію;
- тонкоплівкові - ці панелі виготовляють шляхом вакуумного напилення аморфного кремнію на гнучку основу;
- гібридні - ці панелі виробляють шляхом нанесення на кристалічний матеріал тонкого шару аморфного напівпровідника.
Розглянемо переваги та недоліки цих типів панелей.
Перевагами монокристалічних панелей вважають:
- найбільший коефіцієнт корисної дії (ККД) серед всіх типів панелей, він складає в середньому 18 – 25%. Ці панелі працюють і в негоду, але в цьому випадку їх ефективність дещо зменшується;
- завдяки більш високому ККД порівняно з іншими видами сонячних батарей, вони мають менші розміри, що полегшує їх використання у випадках з обмеженим простором для їх монтажу;термін служби у них більший ніж у полікристалічних. За 25 років їх ефективність падає лише на 15 – 20 %.
Основні недоліки цих панелей:
- більш висока ціна порівняно з полікристалічними, яка обумовлена тим, що їх виробництво пов’язане з вирощуванням монокристалу кремнію, а це дорогий і довготривалий процес;
- монокристалічні панелі гірше працюють в умовах сильної запиленості;
- вони більш чутливі до часткового затінення або забрудненості ніж полікристалічні.
Переваги полікристалічних панелей:
- їх менша вартість в порівнянні з монокристалічними.
- вони краще працюють в затінених місцях, в місцях з високою запиленістю, в поганих погодних умовах.
- вони менш чутливі до перепадів температур навколишнього середовища.
Недоліками цих панелей вважають:
- менший ККД, він складає 12 – 20%,
- менший термін служби, за 25 років їх ефективність може знизитись на 30%;
- потрібно більше місця для їх монтажу.
Переваги тонкоплівкових панелей:
- порівняно невелика ціна;
- можливість виготовляти їх гнучкими, що дозволяє використовувати їх в вигнутих конструкціях, де не можна встановити жорсткі панелі;
- легка вага, що дозволяє встановлювати їх на дахи яки можуть утримати обмежене навантаження;
- можуть виготовлятися з прозорою підкладкою, що дозволяє їх використовувати як сонячні панелі для вікон;
- підходять для виготовлення сонячних панелей - жалюзі.
Недоліки тонкоплівкових панелей:
- низький ККД, який не перевищує 10%;
- невеликий термін служби, гарантійний термін експлуатації до 3 років;
- через низький ККД, потрібно встановлювати панелі з великою площею поверхні.
Гібридні сонячні панелі ще називають гібридними тепловими колекторами. Вони призначені для одночасного виробництва електроенергії і гарячої води. Відомо що при підвищенні температури сонячна панель стає менш ефективною. В панелях такого типу надлишки тепла йдуть на нагрів води, а не самої панелі, в наслідок чого вона є більш ефективною. Недоліком такої панелі є її ціна.
При виборі сонячних панелей в першу чергу звертають увагу на її потужність. Сонячні панелі за потужністю можна поділити на два типи:
- панелі потужністю від 10 до 100Вт;
- панелі потужністю від 100 до більше ніж 600Вт.
Панелі з потужністю до 100Вт використовують для невеликих систем які живлять окремі прилади з невеликим споживанням. Більш потужні використовують для виготовлення джерел живлення споживачів які потребують більше енергії та сонячних електростанцій. Але треба враховувати що чим більша потужність сонячної батареї, тим більше її габарити, а відповідно вага. Особливо це важливо для проектування сонячних електростанцій для будинків, в яких сонячні батареї будуть розташовуватися на даху. Ще треба зауважити, що потужність яка вказана в паспорті панелі та задекларована виробником може не відповідати потужності яку вона буде дійсно давати. Бо на виробництві параметри панелі виміряють в лабораторних умовах які є ідеальними і не співпадають з реальними умовами експлуатації. Так, наприклад, сонячна панель потужністю 550Вт, на практиці може видавати лише 300Вт.
Як розрахувати кількість батарей для сонячної електростанції для окремого будинку?
Розглянемо це питання на прикладі будинку площею 100 квадратних метрів.
По перше розберемось з його опаленням. У разі гарного утеплення будинку, його споживання теплової енергії буде становити орієнтовно12ГВт теплової енергії на рік. Якщо цей показник поділити на кількість днів коли будинок буде опалюватись (180 днів) отримаємо приблизно 65КВт в день або 2,7 КВт/год. Враховуючи що опалення потрібно взимку, а в цей період сонячні батареї можуть генерувати лише 10 – 15% своєї номінальної потужності, то потужність такої електростанції зросте приблизно до 25КВт. На це знадобиться близько 60 панелей потужністю 400Вт. Така кількість панелей буде мати поверхню 120 квадратних метрів, а вагу більше 1 тони. Тож, перед використанням сонячної електростанції для опалення будинку, потрібно зважити всі переваги та недоліки цього рішення. Для енергопостачання такого ж будинку без урахування опалення, буде достатньо електростанції на 10КВт та 12 – 15 сонячних панелей.
Використання сонячної енергії для живлення своєї мережі можливе не тільки в приватному будинку, а і в квартирі в багатоповерхівці. Вільна площа в таких помешканнях зазвичай не велика. Тому сонячні панелі встановлюють на балконах, лоджіях, навіть на фасадних стінах. Використовують сонячні панелі-жалюзі або прозорі сонячні панелі на вікна.
Декілька загальних порад по установці сонячних панелей:
- сонячні панелі бажано орієнтувати на південь. При орієнтації на схід чи захід їх продуктивність падає орієнтовно на 15%;
- оптимальним кутом нахилу сонячних панелей в Україні вважають 30 – 40 градусів;
- при монтажі сонячних панелей потрібно стежити за тим щоб поруч не було високих дерев або будівель які їх затіняють;
- сонячні панелі потрібно встановлювати в межах легкої досягаємості для їх обслуговування (прибирання снігу, пилу, опалого листя яке заніс вітер, інших забруднювачів) бо ефективність забрудненої батареї різко падає;
- кріплення панелей повинно бути надійним, щоб запобігти їх пошкодженню в разі несприятливих погодних умов.
Вважається, що сонячна енергетика ефективна тільки в країнах які розташовані ближче до екватора, але це не так. Ефективність сонячних електростанцій показують на своєму прикладі такі північні країни як Німеччина, Данія, та багато інших. Зараз сонячна енергетика знаходиться на піднесенні свого розвитку. Розробляються батареї, що містять багато різних напівпровідникових слоїв які будуть налаштовані кожен на свою невелику ділянку довжин хвиль спектра сонячного світла, від ультрафіолетового до інфрачервоного, що в рази збільшить ефективність сонячних панелей. Завдяки технологічним досягненням їх продуктивність зростає, а вартість зменшується, що робить сонячну енергетику більш доступною широкому загалу.
Автор: Юрій Флейшман
-400x300.jpg)