Виды кремниевых батарей
Наиболее популярными являются кремниевые батареи. Они отличаются долговечностью и качественной работой. Их различают два вида: монокристаллические и поликристаллические.
Монокристаллические
Такой вид батарей относится к самым дорогостоящим, потому что они изготавливаются из высококачественных материалов при соблюдении сложного технологического процесса. Главным материалом служит слой из специально выращенных кристаллов кремния. Готовые панели представляют собой бруски с кремниевой решеткой темно-синего цвета с закругленными краями. В процессе производства модуль разрезают на более тонкие пластины.
В результате использования качественного сырья и сложного процесса производства кремниевые монокристаллические панели достигают наивысших показателей производительности (КПД до 25%), а также отличаются длительным сроком эксплуатации с минимальным процентом деградации (около 5% за 25 лет). Высокий показатель эффективности достигается за счет использования всей поверхности модуля, даже захватывая рассеянный солнечный свет.
Несмотря на дороговизну монокристаллических конструкций, они быстрее себя окупают. Кроме того, из-за высокой мощности и производительности их можно использовать в меньшем количестве, тем самым экономя на площади. Однако нужно постоянно за ними ухаживать, так как малейшее загрязнение или затемнение приводит к существенному снижению выработки.
Поликристаллические
В производстве поликристаллических модулей участвует несколько кристаллов. По своим качествам они уступают монокристаллическим. Во-первых, это связано с использованием низкокачественного кремния, а во-вторых, с более простым процессом производства. В их основу заложен материал, который получен при переработке непригодных монокристаллических батарей и залит в формы, поэтому батареи имеют неоднородный цвет синего оттенка.
В результате использования более дешевого сырья цена на поликристаллическую батарею ниже на 15-20%, но это сказывается и на общей эффективности. КПД поликристаллических модулей при соблюдении правил эксплуатации не превышает 18%.
Солнечные панели из поликристаллов довольно тонкие, но ввиду меньшей производительности их потребуется больше, чтобы обеспечить себя необходимым количеством энергии. Но, несмотря на существенные минусы, поликристаллические солнечные батареи пользуются большой популярностью. Это связано с тем, что они менее прихотливы к захватыванию солнечного света и работают с большей отдачей в пасмурную погоду. Кроме того, с каждым годом инженеры работают над повышением величины КПД поликристаллических модулей, что в скором времени приблизит их к показателю 20-22%.
Фотоэлементы
На мощность, ампераж, выдаваемый вольтаж влияет количество фотоэлементов в солнечных батареях. Сейчас существуют общие принятые стандарты, которые соблюдают все производители. К примеру, в производстве чаще всего используются 6-дюймовые пластины, их можно назвать самыми мощными и функциональными. Размер таких пластин составляет 156х156, как вы понимаете, они квадратные. Интересная статья: бестопливные генераторы или как нас нагло обманывают. 
Как правило, именно такие пластины используются на больших солнечных электрических станциях. В домашних условиях их устанавливать проблематично, поэтому производители выпускают другие формы и размеры, которые можно закрепить на крыше дома или в саду.
Блокчейн уничтожит фейковые новости
Нарастающая угроза распространения дезинформации и подрыв доверия даже к хорошо известным новостным агентствам достигают критического уровня, требуя системной реакции. Крупные СМИ и социальные сети вынуждены принять новые меры против лжи и манипуляций в новостях. Это станет возможным благодаря общей блокчейн-сети, объединяющей новостной контент и позволяющей публиковать новости защищенным образом с проверкой как содержания, так и источника. Технология распределенного реестра сделает любое изменение контента видимым для всех, а любую новость даст проследить до первоисточника, подавляя ложную информацию, не подтверждаемую другими источниками.
Такие компании, как Twitter Inc. и Facebook Inc., активно инвестируют в разработку этих методов, причем их заботит прежде всего самосохранение, поскольку угроза внешнего регулирования в последние годы дошла до опасного уровня. Альтернативные новостные сайты с их теориями заговора, дезинформация о пандемии COVID-19, ложные доказательства подтасовок на выборах – всё это в одночасье исчезнет с их платформ.
Тонкопленочные CdTe батареи
Тонкопленочные CdTe батареи
Солнечные батареи на основе теллурида кадмия (CdTe) могут стать реальной альтернативой кремниевым элементам. В настоящее время они демонстрируют эффективность преобразования, в среднем, на 20% выше аналогичных аморфных кремниевых при стоимости на 20% ниже. Достигается это за счет уникальных характеристик полупроводника, обеспечивающую оптимальную ширину запрещенной зоны.
Изготавливаются такие панели путем нанесения слоя полупроводникового материала на тонкие пленки. Технология пока доступна ограниченному кругу производителей, однако серийный выпуск таких батарей уже налажен американской компанией First Solar.
Мощность и количество
Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.
Кроме мощности потребителей необходимо учесть:
- Время работы солнечных батарей. Как правило, принимается равным 6 часам, соответственно, мощность генерации нужно кратно увеличить.
- Потери на преобразование при зарядке аккумуляторов и получении переменного напряжения на инверторе. С их учетом необходим запас по мощности не менее 30%.
- Пиковые токи. Например, при средней мощности стиральной машины 500 Вт при работе нагревателя может потребляться до 2 кВт. При пуске насосов или других двигателей, пусковые токи могут превосходить номинальные значения в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но запас модулей по току в 20-30% не помешает.
- Географию и погодные условия местности – коэффициент инсоляции. Найти его для зимнего и летнего времени можно в справочниках.
После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:
P = Kc * Wn * Ki
Где:
- Кс – стандартный сезонный коэффициент, 0.5 для лета и 0.7 для зимы.
- Wn – мощность панели, заявленная производителем.
- Ki – коэффициент инсоляции, также берется для лета и зимы.
Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.
Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович
Окончательно принимают ближайшее число кратное 2 для системы с выходным напряжением 24 В, 4 – для 36 В, 4 – для 48 В.
Как правильно выбрать солнечную батарею для дома
При выборе оборудования для солнечной электростанции следует обращать внимание на такие моменты:
стоимость панели во многом зависит от ее мощности;
часто от размера батареи зависит ее мощность – более мощное оборудование будет занимать большую площадь, нежели прибор с небольшой мощностью;
важно обращать внимание на такие характеристики, как эффективность модуля, температурный коэффициент, а также срок гарантии;
если панели планируется размещать в регионе, где нет много солнечного света, рекомендуется выбирать оборудование, которое эффективно использует рассеянный свет и выдерживает негативное влияние внешних факторов.
Стоимость солнечных панелей напрямую связана с их классом и мощностью. Притом, высококлассные портативные модели также присутствуют в рейтинге лучших солнечных батарей. Выбор оборудования зависит от необходимой мощности и сферы применения.
Видео — Солнечные батареи для дома
Чтобы вам было легче определиться с выбором, мы поместили все модели солнечных батарей в одну сравнительную таблицу:
| Название модели | Вес (кг) | Мощность (Вт) | Напряжение (В) | КПД (%) |
| 2,9 | 30 | 12 | 15,6 |
| 5,2 | 12 | 60 | 16,2 |
| 15 | 200 | 24 | 18,3 |
| 5 | 17 | 150 | 17 |
| 5,2 | 12 | 60 | 17 |
| 0,6 | 25 | 18 | 20,5 |
| 2,8 | 30 | 18 | 17,1 |
| 0,7 | 50 | 17,6 | 21,5 |
| 5,3 | 65 | 12 | 19 |
| 7,9 | 95 | 18 | 18,7 |
| 12,2 | 160 | 18,8 | 17,5 |
| 19 | 270 | 31 | 19,6 |
| 30 | 405 | 42 | 19,8 |
2 WORKSTAR L02M100-1
Высококачественная панель для серьезных задач
Цена на АлиЭкспресс:
от 5919 руб.
Рейтинг (2021):
4.8
Монокристаллическая солнечная панель для тех, кто хочет не просто поиграть в энергонезависимость, а действительно получить хорошую автономность. Покупая эту модель, вы получите источник качественного и бесперебойного питания. Перед вами базовый компонент альтернативной системы электропитания. Мощности одной панели, конечно, не хватит для обеспечения энергией большого частного дома, понадобится не меньше 10 штук. А вот для энергоснабжения прицепа-дачи, лодки или садового домика будет достаточно и одной.
Покупатели с АлиЭкспресс хвалят быструю доставку и высокое качество самой панели. Ее можно смело устанавливать на крыше, не боясь осадков и других природных явлений. Водозащитные и антикоррозийные свойства устройства – на высоте. Даже снег им не страшен. Рама у этой модели облегченная, имеет антибликовое покрытие. Пользователи в отзывах рекомендуют лот к покупке.
Чтобы определиться, какие солнечные панели вам нужны, необходимо знать, где они будут установлены, и понимать, сколько энергии и для каких целей вы хотите получить. Современные панели делят на группы:
- по способу изготовления – тонкопленочные, монокристаллические, поликристаллические, аморфные;
- по материалу – кремниевые и пленочные;
- по назначению – для телефонов, планшетов, освещения подъездов, работы в полевых условиях, создания мини-электростанций и т.д.;
- по мощности – от 6 до 185 Вт с выходным напряжением 12 и 24 вольта.
На АлиЭкспресс все виды солнечных панелей продают за вполне вменяемые деньги. Самые высококачественные устройства класса A (без единого дефекта) на китайской площадке редкость. Если продавец уверяет, что его продукция соответствует этому классу, а пришли панели с дефектами – это повод открыть спор. В реальности большинство панелей с АлиЭкспресс имеют класс B (с незначительными дефектами) или C (со сколами, трещинами, неровными краями). Они предназначены для домашнего применения.
Особенности устройства и рентабельность
Рассмотрим особенности солнечных батарей и проанализируем уровень рентабельности таких установок.
Использование систем солнечного теплоснабжения на даче наиболее популярно, хотя в основном распространено за рубежом. При этом вы никак не загрязняете окружающую среду и не расходуете дефицитные ресурсы, а сама установка окупится в ближайшие годы.
Главным препятствием в распространении этой инновации является высокая стоимость необходимого оборудования и его подключения. Мало кто знает, но данная система способна окупить себя в первые 2-3 года, а после идет чистая прибыль. Поэтому стоит попробовать войти в данную сферу и установить на участке пару солнечных панелей.
Мощность и напряжение
Мощность панелей определяют следующим образом:
- Рассчитывают среднюю суммарную мощность потребления (по показателям электросчетчика, счетам за электроэнергию). Для среднедневного потребления показатели за месяц делят на количество дней.
- К полученному результату добавляют 20-30%, чтобы получить запас с учетом КД преобразования (потерь на заряд аккумуляторов и работу инвертора).
- По полученным данным рассчитывают выходную мощность панелей с учетом длительности светового дня. Для расчетов она принимается равной 6 ч, соответственно мощность батареи должна превосходить среднее потребление в 4 раза.
- Выбирают напряжение панели. Как правило, производители предлагают батареи с выходным напряжением 12В. Однако для заряда накопителей и повышения КПД преобразования постоянного напряжения переменное на инверторе (особенно при большой мощности), выгоднее иметь более высокие значения.Стандартно используют:
- 12 В для систем для мощностей до 1 кВт.
- 24 В или 36 В – до 5 кВт.
- 48 В – более 5 кВт.
Такие напряжения получают последовательным соединением панелей.
- Определяют пиковую мощность, для чего суммируют мощности всех потребителей в доме.
- Определяют пиковую мощность с запасом 10-20%, например, на пусковые токи электродвигателей и работу нагревательных элементов системы ГВС, стиральной и посудомоечной машин и т.д.
- По пиковой мощности определяют максимальный ток панелей.
- В справочниках находят коэффициент инсоляции (в летнее и зимнее время) для местности.
Для дальнейших расчетов следует воспользоваться формулой:
P = Kc * Wn * Ki, учитывающей
- Кс – сезонный коэффициент, для летнего времени принимается равным 0.5, для зимнего — 0.7;
- Ki – коэффициент инсоляции, для летнего и зимнего времени;
- Wn – номинальную мощность панели.
Выбрав в каталогах производителей несколько моделей батарей для каждой из них рассчитывают мощность генерации в зимнее и летнее время.
Затем определяют необходимое количество панелей, разделив рассчитанную выше среднюю мощность потребления (с запасом) на мощность генерации. Вычисления ведут для зимнего и летнего периода, в качестве итога принимают большее значение.
Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем
Округления ведут до большего целого числа. При напряжениях более 12 В округляют до чисел кратных 2 для систем с питание 24В, 3 для 36В и 4 для 48 В.
После расчетов проверяют:
- Максимальную токовую нагрузку на панели по пиковому потреблению. Если максимальный ток больше, чем обеспечивают соединенные параллельно батареи, следует выбрать более мощные.
- Бюджет. Определяют общую стоимость панелей и сравнивают с выделенной на их покупку суммой.
Основные бенефициары
Учитывая высокие прогнозируемые темпы роста индустрии, мы ожидаем аналогичный рост выручки лидеров этого рынка, а значит — рост стоимости их акций. Мы выделяем четыре группы бенефициаров:
- Производители солнечных панелей. На Санкт-Петербургской бирже есть большое количество успешных компаний-производителей солнечных батарей: SolarEdge (NASDAQ:), First Solar (NASDAQ:), Nextera Energy (NYSE:), Enphase Energy (NASDAQ:).
- Производители батарей. Основными игроками на этом рынке являются Enersys (NYSE:), General Electric (NYSE:), Johnson Controls International (NYSE:), Enphase energy. При этом для части этих компаний производство батарей для дома — это только небольшая часть бизнеса. Больше всего на производстве батарей сконцентрированы Enersys и Enphase energy.
- Поставщики сырья, которое используется в производстве батарей. Мы видим большой потенциал в компаниях, поставляющих на рынок литий — один из основных металлов в литий-ионных батареях (наиболее популярном и эффективном типе батарей). Основные компании, которые доступны на Санкт-Петербургской бирже: Livent (NYSE:), которая почти полностью фокусируется на добыче лития, и Albemarle (NYSE:), более 35% выручки которой приходится на добычу лития.
- Поставщики сырья, которое используется в производстве солнечных панелей. Мы считаем, что компании, которые поставляют сырьё для солнечных панелей, не так привлекательны. Дело в том, что основным компонентом для этих панелей является кремний — он уже используется во многих других сферах, поэтому рост солнечной энергетики существенно не увеличит его добычу. А редкие металлы, используемые в солнечных панелях (такие как галлий и индий), составляют только незначительную долю в выручке добывающих их компаний — солнечная энергетика также существенно не повлияет на них.
Статья написано в соавторстве с аналитиком компании Invest Heroes, Денисом Лазаревым
Виды кремниевых солнечных батарей
Поликристаллические
Главным элементом таких панелей являются полупроводниковые элементы поликристаллической структуры. Они гораздо дешевле монокристаллических, так как по сути изготавливаются из обрезков, оставшихся от монокристаллических элементов. В процессе изготовления кремниевый сплав просто охлаждается без последующей обработки.
КПД поликристаллических солнечных батарей составляет в среднем 12 — 18%, в то время, как у монокристаллических КПД достигает 22%. Однако учитывая меньшую цену, можно приобрести чуть больше панелей и получить тот же «выхлоп» за те же деньги, что и у монокристаллов. Такое возможно только в случае, когда есть много места на крыше. Также поликристаллы отличаются от монокристаллов неоднородностью цветовой гаммы.
Сколько стоят поликристаллические солнечные батареи? В среднем 3500 рублей за 100 Вт (многое зависит от производителя). Одной из самых недорогих поликристаллических батарей является Восток Pro ФСМ 150 П мощностью 150 Вт.
Монокристаллические
Для монокристаллических солнечных панелей специально выращивается монокристалл по методу Чохральского. Затем из нескольких кремниевых ячеек собирается целая панель определенной мощности. Чаще всего панель состоит из 36 или 72 модулей. Эффективность работы монокристаллических панелей гораздо выше, чем у поликристаллических, и составляет порядка 18 – 22%.
Благодаря такой особенности при одинаковых размерах монокристаллические преобразуют больше солнечной энергии, чем поликристаллические. Какие лучше солнечные батареи: поликристаллические или монокристаллические? Все упирается в бюджет. Если есть возможность потратить чуть больше, тогда стоит купить монокристаллы, у которых окупаемость быстрее. Также монокристаллические батареи будут предпочтительнее, если площадь крыши относительно невелика. Средний срок «жизни» составляет 25 лет.
Если же хотите сэкономить и солнечная батарея вам нужна только, чтобы запитать холодильник или насосную станцию на даче, тогда можно взять поликристаллическую модель.
Аморфные
Аморфные батареи состоят из кремниеводорода (SiH4), который получают путем действия электрического тока на кремний. В результате этого кремний испаряется, а затем тонким слоем оседает на подложку.
ЭксплуатацияМедь или алюминий: что лучше всего подходит для проводки?
КПД у аморфных панелей примерно такой же, как у поликристаллических. Однако у аморфных моделей есть некоторые преимущества. Например, они могут вырабатывать электроэнергию даже в пасмурную погоду, дождь, когда в воздухе высокая концентрация пыли или во время заката/рассвета.
Примеры инвестиций в солнечную энергию и их эффективность
Во многих Европейских странах, в Японии, США, Китае государство финансово стимулирует частную установку солнечных панелей, и предоставляет выгодные инвестиционные условия. К примеру, в Германии почти 25% всей электроэнергии добывается с помощью альтернативных источников. При вложении денег в солнечную энергию здесь инвесторам не грозят никакие риски – банк легко выдаст кредит под 20-30% первоначального взноса, а установка полностью застраховывается. Преимущество инвестиции в том, что она 100% окупится и принесет доход уже через 8-10 лет. Для граждан Германии это отличный вариант капиталовложений с возможностью не только возвращения средств, но и неплохого заработка с гарантией от государства.
Серьезные капиталовложения в солнечную энергию сделал и такой гигант промышленности, как Panasonic, который полностью оборудовал своими панелями целый город Фуджисава, Япония.
Достоинством данного вида энергии в постоянном снижении себестоимости выработка 1КВт. В Дубай (ОАЭ) стоимость производства 1 КВт альтернативной солнечной энергии уже подорвала эффективность стандартной угольной ТЭС, став дешевле на целых 3 цента. Мнения экспертов единогласно утверждают, что уже через 2-3 года окупаться инвестиции в данный вид энергии будут менее чем за 3-5 лет.
На что еще обратить внимание при выборе солнечных панелей
Кроме основных характеристик, есть еще целый ряд особенностей, которые нужно учитывать при выборе солнечных панелей как для дома или дачи, так и для любого другого сооружения.
Например, производительность солнечной панели складывается из таких составляющих, как КПД и климатические условия эксплуатации. Поэтому прежде чем приобрести и выбрать солнечные батареи, нужно учесть скорость ветра, температуру воздуха, мощность светового потока, географическое положение, углы наклона. На эффективность влияют также правильность подбора нагрузки на солнечные батареи, наличие или отсутствие антибликового покрытия. Желательно заранее определить ежедневное потребление генерируемой энергии, общую мощность солнечных панелей, необходимых для того или иного объекта, необходимую емкость аккумулятора и количество панелей. Чтобы эффективность гелиоконструкции была полноценной, и все солнечные батареи работали исправно в любое время года и при любой погоде, нужно грамотно подойти к выбору комплектующих, с помощью которых осуществляется монтаж и подключение модулей.
Не стоит гнаться за дешевизной, ведь конечная стоимость зависит от производителя, качества сборки, мощности, гарантии и других факторов. К примеру, самый недорогой вариант – тонкопленочные солнечные панели – требуют дополнительных расходов на кабель, опорные конструкции и другие комплектующие.
Выбирая солнечные панели, надо обязательно изучить разных производителей, ознакомиться со всеми сертификатами, в том числе с сертификатом тестирования устройств.
Одно из важнейших правил для грамотного выбора солнечной батареи – консультация с профессионалами. Даже если вы сами все детально изучили и предварительно определились с выбором, мнение специалиста лишним не будет.
При выборе солнечных панелей и сопутствующего оборудования работает правило – приобретать солнечные устройства у тех, кто может не только продать, но и установить солнечные батареи, причем знает вопрос до мелочей, занимается этим не один год и имеет хорошую репутацию на профильном рынке. То есть может правильно спроектировать солнечную электростанцию, просчитать систему электроснабжения и гарантировать качество. Учтите это, и даже будучи уверены в своем выборе, все-таки перепроверьте нюансы со специалистами. Ведь выбор и установка солнечных панелей – дело недешевое, рассчитанное на много лет. Значит, все должно быть добротно, качественно и профессионально.
Виды
Различают следующие виды батарей:
- Кремниевые. В свою очередь разделяются на моно-, мульти- и поликристаллические. Друг от друга отличаются технологией изготовления, небольшой разницей КПД (от 15 до 19%) и стоимостью изготовления. Наиболее популярный вариант (поликристаллические) благодаря адекватному соотношению цены и качества.
- Тонкопленочные. Батареи промышленного применения. Используются в огромных солнечных “фермах”. Стоят дешевле кремниевых, но занимают много места и требуют узкоспециализированное сопроводительное оборудование (высоковольтные контроллеры и инверторы).
- Аморфный кремний. Элементы на базе “обедненного” (технологически не очищенного) кремния, имеют КПД не более 8%, стоят дешево, применяются редко.
- Теллурид кадмиевые (CdTe). Продвинутая пленочная технология, дешевле примерно на треть, КПД не более 11%.
- CIGS. Батарея из полупроводникового материала, изготовляющегося из меди, индия, галлия и селена. Наиболее перспективная сфера развития. КПД на нынешней стадии разработок составляет порядка 15%.
