Основная схема работы бытовых современных солнечных панелей!
История создания солнечных панелей.
С активным изучением научным миром электричества в начале XIX века актуальными стали и вопросы его получения. В 1839 году юный 19-летний Александр Эдмон Беккерель, работая в лаборатории отца, зафиксировал любопытное явление. При освещении пластин платины, погруженных в раствор электролита, гальванометром фиксировалось появление электродвижущей силы. Эффективность устройства составляла всего 1%. Открытый фотоэлектрический эффект стал фундаментом рассматриваемой нами технологии. Впрочем, до практических результатов было еще далеко.
В 1886 году немец Генрих Герц открыл внешний фотоэффект, а через пару лет россиянин Александр Столетов подробно исследовал это явление и фактически создал первый в истории фотоэлемент. Но полностью объяснил происходящее сам Альберт Эйнштейн, опираясь на квантовую теорию. И Нобелевскую премию 1921 года он получил как раз за изучение фотоэффекта.
Появление полупроводников дало жизнь кремниевому фотоэлементу. При его освещении в зоне p-n перехода формируется разность потенциалов. Этот процесс годами изучала лаборатория Белла, пока 25 апреля 1954 года не было объявлено о создании первой в истории солнечной батареи. Сотрудники компании показали, как их установка питает небольшое колесо обозрения и радиопередатчик.
Эффективность устройства составляла всего 6%, но главное было, что оно работает! Новое эффектное изобретение сразу же привлекло внимание прессы и общественности. И уже через полтора года эффективность удалось увеличить в полтора раза. Вот только стоил элемент на 1 Вт целых 286 долларов, так что эта батарея массовым продуктом быть никак не могла.
А дальше конкуренция, холодная война и космическая гонка стали локомотивом развития технологии. В 1958 году и США, и СССР запустили свои спутники, которые использовали солнечные батареи. Они стали важнейшим и надежным источником питания космических аппаратов. Но тогда стоимость решения никого не интересовала. Вплоть до 90-х солнечные батареи были экзотикой, однако технический прогресс и появление новых материалов сделали технологию куда более доступной. Современным лидером в производстве солнечных панелей сейчас стал КНР, развитию этого направления там придают огромное значение.
Сфера применения
согласуется проектирующим систему солнечной генерации с Владельцем системы для начала подбора оборудования.
Примеры ходовых решений в ценах на июль 2024 года:
минимальный комплект до 0,5 кВт - солнечные панели 50 Вт от 3500 рублей за штуку, до 0,5 кВт 2 шт панели от 10000 рублей за шт, контроллер 0,5 кВт от 700 рублей за штуку и батареи 7 Ач от 3000 руб за 2 шт
* Здесь и далее расчет по ценам актуальным на на июль 2024г.
Применение:
Оптимальный комплект от 3 кВт (до 15 кВт) - солнечные панели 15 шт от 10000 руб за шт, контроллер на 3 кВт от 25000 рублей за шт, инвертор на 3 кВт от 30000 рублей за шт, батареи 100 Ач 2 шт от 25000 рублей за шт. Цены за компоненты для систем солнечной генерации свыше 3 кВт до 15 кВт нужно рассчитывать индивидуально после согласования с Заказчиком и Владельцем сферы применения системы солнечной генерации.
* Здесь и далее расчет по ценам актуальным на на июль 2024г.
Такие комплекты позволяют интегрировать систему солнечной генерации в существующую систему отопления и эл. снабжения дома:
Полный комплект - солнечные панели, контроллер, инвертор и батареи 15 кВт и более. Цены за компоненты для систем солнечной генерации 15 кВт и более нужно рассчитывать индивидуально после согласования с Заказчиком и Владельцем сферы применения системы солнечной генерации.
Такие комплекты применяют при отсутствии централизованного эл. снабжения использование "солнечной " станции или ограниченном подключении:
Проектирующему и монтирующему систему солнечной генерации надо учитывать текущее законодательство.
Закон о домашних электростанциях в Российской Федерации Законопроект был принят во втором чтении и попутно привел к введению поправок в действующий Федеральный Закон 35 «Об электроэнергии» с 01.01.2019.
Суть закона:
возможность производить электроэнергию без оформления этого процесса как предпринимательской деятельности при мощности станций до 15кВт;
право продавать излишки генерации гарантированному поставщику без налогообложения;
обязательность покупки таким поставщиком 100% объема отданной в сеть электроэнергии, произведенной на объекте ВИЭ;
производить покупку по ценам «зеленого тарифа», зависящим от региона установки станции.
Также первоначальное верхнее ограничение в 15кВт стало относиться не к мощности частной СЭС или ВЭС, а к отдаваемому в сеть объему. Таким образом, действие Закона распространялось на домохозяйства и небольшие предприятия, чьи станции могли иметь и несколько большую номинальную мощность. Положение об освобождении от НДФЛ физических лиц-владельцев также сохранилось, причем конечной датой действия нормы стало 01.01.2029 года. Неизменным осталось и обязательство гарантированных поставщиков выкупать 100% переданной генерации, без права отказаться от заключения договора на зеленый тариф для солнечных электростанций.
Донести важную информацию Владельцу системы о преимуществах солнечной генерации:
Свобода от предпринимательской деятельности: Возможность производить электроэнергию без оформления процесса как предпринимательской деятельности, если мощность станции до 15 кВт. Это значительно упрощенный процесс и низкие бюрократические барьеры.
Продажа излишков без налогов: Право продавать излишки генерации гарантированному поставщику без содержания. Это делает инвестиции во внутреннюю электростанцию более привлекательной.
Гарантированный выкуп: Гарантированный поставщик обязан закупить 100% отданной в сеть электроэнергии, произведенной на объекте ВИЭ. Это обеспечивает стабильный доход от продажи электроэнергии.
«Зеленый тариф»: Покупка электроэнергии производится по ценам «зеленого тарифа», в зависимости от региона установки станции. Это стимулирует развитие ВИЭ в разных регионах страны.
А теперь более подробно.
Требуемое количество солнечных панелей и необходимое оборудование зависят от сферы применения (согласованной с Владельцем генерации). Чтобы обеспечить необходимую мощность, следует учитывать следующие факторы:
Потребляемая мощность: Учитывайте потребление всех ваших электроприборов, например:
Холодильник (постоянно включен) - около 150-250 Вт.
Чайник - около 2000 Вт
Шлагбаум - около 500 Вт
Компьютер - около 200 Вт
Телевизор - около 100 Вт
Освещение - около 500 Вт
Насосы - около 700 Вт
Ежедневное потребление: Положите потребляемую мощность всех устройств и умножьте время их использования в день (в часах).
Потери при преобразовании энергии: Учтите потери при преобразовании энергии, которые составляют около 10-15%.
Погодные условия: Учтите, что в пасмурную погоду нагрузка солнечных панелей может снижаться.
Пример:
Если ваш дом потребляет 2 кВт/ч в день, то для обеспечения его электричеством вам потребуется около 3 кВт солнечных панелей (2 кВт/ч / 0,8 = 2,5 кВт; с учетом потерь 2,5 кВт + 0,5 кВт) = 3 кВт).
Рекомендация – согласуйте с Владельцем системы запас по мощности на будущее, если это возможно.
Онлайн-калькуляторы могут помочь вам использовать необходимую мощность солнечных панелей. Вводите информацию о вашем доме, его местоположении, потребляемой мощности и других данных, а калькулятор автоматически рассчитывает оптимальную мощность.
Что наблюдают за показателями мощности солнечных панелей:
Потребляемая мощность: Вам необходимо ввести информацию обо всех приборах, которые будут питаться от солнечных панелей, и их мощность в ваттах (Вт).
Время использования: Для каждого прибора укажите количество часов его ежедневного использования.
Местоположение: Введите географические координаты вашего дома или бизнеса. Эта информация помогает определить количество солнечной энергии, доступной во всех странах.
Наклон и ориентация панелей: используйте информацию о наклоне и ориентации панелей, чтобы определить оптимальное излучение солнечного света.
Потери преобразования: Калькулятор учитывает потери энергии при преобразовании солнечного света в электричество.
Погодные условия: Некоторые калькуляторы могут учитывать погодные условия в ваших странах, чтобы определить количество солнечного света в разное время года.
Как использовать расчет мощности солнечных панелей:
Найдите онлайн-калькулятор мощности солнечных панелей: Существует множество объявлений онлайн-калькуляторов, которые можно найти в Интернете.
Введите необходимую информацию: Следуйте интеллектуальному калькулятору и введите информацию о вашем потреблении энергии, месте размещения, наклоне и ориентации панелей.
Получите результат: Калькулятор рассчитает необходимую мощность солнечных панелей для вашего дома или бизнеса.
Дополнительные рекомендации:
Проконсультируйтесь со специалистами: постоянно общайтесь с Поставщиками, чтобы получить более точные расчеты и рекомендации по установке панелей.
Учитывайте будущих Производителей: При планировании системы солнечной энергетики учитывайте возможные в будущем решения в области энергетики.
Изучите гарантии: Убедитесь, что вы сохранили гарантию на солнечной панели прии установке системы.
Калькулятор мощности солнечных панелей — это ценный инструмент, который поможет вам принять обоснованное решение о переходе на солнечную энергию.
Калькуляторы можно найти в интернете, но нужно помнить, что эти калькуляторы дают только приблизительные оценки. Для получения более точных расчетов и советов по установке солнечных панелей необходимо обратиться к специалисту.
Оптимальный угол наклона солнечных панелей зависит от вашего географического положения и времени года. В северном полушарии панели обычно располагаются под углом 30-45 градусов.
Условия погодные условия:
В пасмурную погоду нагрузка солнечных панелей может снизиться на 30-50% и более. Поэтому важно учитывать погодные условия в ваших движениях при выборе комитетов.
Вот основные факторы, которые влияют на выбор угла:
Широта: Чем больше ширина (чем дальше вы находитесь от экватора), тем круче должен быть угол наклона панели, чтобы получить максимум солнечного света.
Время года: Солнце находится на разной высоте в небе в течение года. Летом оно выше, а зимой ниже. Поэтому угол наклона панелей необходимо корректировать, чтобы они максимально эффективно подавали свет в течение всего года.
Ориентация: Панели должны быть ориентированы на юг в Северном полушарии (на севере в Южном полушарии) для достижения максимальной эффективности.
Как найти угол наклона:
Используйте онлайн-калькуляторы: существуют онлайн-калькуляторы, которые обеспечивают силу угла наклона для вашего местоположения и времени года.
Рекомендации:
Статический угол: Для максимальной эффективности в течение всего года рекомендуется устанавливать панель под фиксированным углом, что обеспечивает постоянное солнечное освещение в течение года.
Следящие системы: для достижения максимальной эффективности за день и год можно использовать следящие системы, которые автоматически настраивают угловые панели в зависимости от положения солнца.
Угловой наконечник для разных сезонов: для получения наилучших результатов можно установить панель под разными углами для разных сезонов года.
Правильный угол наклона солнечных панелей — один из ключевых факторов, влияющих на эффективность системы солнечной энергии.
Солнечные панели могут быть установлены как на крыше, так и на земле. Для больших систем необходимо учитывать следующие факторы:
Площадь: Требуется достаточно площади для монтажа панелей.
Ориентация: Панели должны быть ориентированы на юг, чтобы получать максимальное количество солнечного света.
Крепежные системы: Необходимо выбрать прочную крепежную систему, которая выдержит ветер и снег.
Система отвода воды: Необходимо обеспечить отвод воды из панелей после дождя и зимнее время.
Основные недостатки солнечных батарей известны, они пока и ограничивают развитие этого направления энергетики.
Высокая стоимость. Построение объекта, который будет питать полностью дом или объект, потребует немалых вложений. Да и аккумуляторы остаются дорогими. Более практичны и дешевы системы солнечной генерации без отопления, особенно в нашем климате.
Необходимость выделения значительных площадей. Даже для мини станций солнечной генерации нужны площади, для больших станций нужны целые поля, землю для которых еще надо найти. Да и показатель мощности на квадратный метр очень низок, заметно уступая традиционным источникам энергии.
Зависимость от Солнца. Солнечным панелям требуется свет. Ночью выработка электричества прекращается, да и в сумерках эффективность падает. А ведь именно вечером потребителям и требуется максимум энергии.
Недостаточная эффективность. Даже у лучших рыночных образцов эффективность едва превышает 22%. И этот параметр явно есть куда наращивать. Новые технологии, материалы и подходы позволяют планомерно, пусть и не стремительно, наращивать этот показатель.
Фактор экологии. Хотя сама энергия и считается “чистой”, в фотоэлементах часто встречаются ядовитые вещества, например, галогениды свинца. И вот тут уже актуальным становится следующий вопрос…
Организация фермы по производству солнечных панелей — это сложный проект, требующий тщательного планирования и внимания ко многим деталям. Вот основные шаги, которые необходимо сделать:
1. Планирование:
Цели определения: Определите цели изготовления фермы из солнечных панелей. Будет ли она предназначаться для «обычных» (бытовых) нужд, для продажи электричества в сети или для каждого этих вариантов?
Выбор места: выберите место для фермы из солнечных панелей с хорошей инсоляцией (количеством солнечного света), доступностью к сети и удобным доступом для технического обслуживания.
Определение мощности: Рассчитайте необходимую мощность ферм по производству солнечных панелей на основе стандартного потребления энергии или продажи электроэнергии в сети.
Получение разрешений: Получение всех необходимых разрешений от местных органов власти по строительству и эксплуатации объектов солнечных панелей.
2. Проектирование:
Выбор оборудования: выберите солнечные панели, инверторы, монтажные системы и другое оборудование, соответствующее вашим требованиям и условиям эксплуатации.
Разработка плана установки: Разработайте план установки панелей, заднего наклона, ориентации, пространства и безопасности.
Проектирование системы отвода воды: Спроектируйте систему отвода воды из панелей во время дождя или снегопада.
3. Строительство:
Подготовка площадки: Подготовьте площадку для установки панелей, удалите деревья, кустарники и другие выступы.
Монтаж панелей: Установите металлические панели в соответствии с планом установки.
Подключение системы: Подключите солнечные панели к инверторам, а инверторы к сети или батареям.
4. Эксплуатация:
Техническое обслуживание: Регулярно осматривайте солнечные панели и систему в целом, чтобы обеспечить их сервисную работу.
Мониторинг производительности: следите за производительностью ферм солнечных панелей, чтобы определить эффективность их работы и выявить возможные проблемы.
Очистка: Регулярно очищайте панели от грязи, пыли и птичьего помета, чтобы обеспечить защиту от воздействия солнечных лучей.
Дополнительные рекомендации:
Проконсультируйтесь с экспертами: обратитесь к специалистам по солнечной энергии для получения соглашений и помощи в реализации проекта.
Используйте оборудование: используйте солнечные панели, инверторы и другое оборудование от известных и надежных производителей.
Учитывайте экологические факторы: Убедитесь, что организация ферм по использованию солнечных панелей не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.
С возрастом КПД солнечной батареи падает, да и новые технологии вынуждают выбирать более выгодные решения. Так что вопрос утилизации солнечных батарей довольно актуален. В фотоэлементах содержатся тяжелые металлы (свинец, кадмий), которые без должного за ними контроля могут попасть в окружающую среду. К тому же грамотная утилизация позволяет обеспечить вторичное использование деталей.
Утилизация солнечных батарей предусматривает несколько этапов:
Механическая разборка. Корпус разбирается на составляющие, из него извлекаются все компоненты: каркас, стекло, полимеры, фотоэлементы.
Разделение элементов. Материалы сортируются для последующей раздельной переработки. Тот же алюминий может пойти на создание нового каркаса.
Переработка опасных веществ. На этом этапе особое внимание уделяется самым опасным химическим элементам, чья утилизация должна проводиться в соответствии с экологическими нормами.
Переработка. Металлы ждет переплавка и новая жизнь, как и стекло. А оставшиеся элементы нагревают до 500 градусов. Это позволяет отделить пластик от креминия. Полимеры тоже пригодятся, а полученные пластины после очистки расплавляют. Эта масса пригодна для создания новых фотоэлементов.
Такой утилизацией занимаются центры, которые перерабатывают металл и стекло. На Западе утилизация нерабочих фотоэлементов – обязанность владельцев. На этой почве появилось и соответствующее направление бизнеса. Грамотная утилизация солнечных панелей – это и забота об окружающей среде, и экономия ресурсов.
Организация продаж солнечных панелей - это сложный проект, который требует времени, ресурсов и внимания к деталям. Проект новый, современный, выгодный, за ним будущее. Вложение в развитие зеленой энергии - это инвестиции в будущее развитие для осуществляющих такие проекты.
А Владельцам систем солнечной генерации получат выгоду в виде сокращения расходов на энергию и сокращения углеродного следа.
