Установка солнечных батарей на крышу: особенности конструкции и ее эффективность

Альтернативные источники получения электроэнергии сейчас как никогда актуальны. Например, солнечная энергетика возобновляема, практически неисчерпаема и может генерировать экологически чистую электроэнергию, не причиняя ущерб окружающей среде. Солнечные батареи выступают источником электрического тока, который получается путем преобразования солнечного излучения, поступающего на пластины, в электроэнергию. Давайте рассмотрим вопросы установки солнечных батарей в качестве дополнительного источника электроэнергии для частного дома или коттеджа и выясним насколько окупается дороговизна такой установки. Начнем с устройства самой солнечной батареи.

Солнечная батарея состоит из:

Фотогенератора полупроводникового типа, который преобразует энергию солнца в ток;

Инвертора, благодаря которому ток преобразуется в переменный, то есть тот, который используется в электроприборах;

Контроллера, который нужен, чтобы следить за зарядом батареи.

Аккумуляторных батарей для накопления энергии на протяжении светового дня и отдачи ее потребителю в вечернее и ночное время.

Солнечная батарея имеет много преимуществ:

• Солнечная энергия – бесплатная и неиссякаемая.
• Не несет вред для окружающей среды.
• Для обслуживания достаточно только чистить батареи от пыли.
• Можно получить энергию там, где нет централизованной сети.
• Можно комбинировать с другим электрооборудованием.
• Окупается быстро.

Но имеются и недостатки:

• Высокая стоимость оборудования.
• Достаточно низкий коэффициент полезного действия.
• Прямая зависимость от солнца.

Солнечная батарея на крыше частного дома

Есть два способа установки: переделка крыши или замена ее части на фотоэлементы. Бытует мнение, что такая конструкция достаточно громоздкая, но это не так. Часто используются такие батареи, которые выглядят как черепица. Они стоят в два раза дешевле обычных батарей, и имеют более высокую эффективность. Фотоэлемент встраивают в форму и монтируют на кровле. Преимуществами являются экономия денег и то, что внешний вид кровли не меняется.

Принципы работы солнечной батареи

1. Фотоны, которые ударяются о поверхность, поглощаются с помощью рабочего материала.
2. Фотоны выбивают родные электроны, сталкиваясь с атомами вещества. При этом получаем разность потенциалов, а активные электроны начинают активно двигаться, дабы погасить разность, что приводит к возникновению электрического тока.
3. Ток преобразуется в постоянный, который идёт к аккумулятору или потребителю.

Монтаж солнечной батареи

Способ крепления. При монтаже изготавливают каркас со стальными или профильными алюминиевыми рамками. Можно использовать и дерево, но этот материал не долговечен. Крепление батареи осуществляют с помощью локерных саморезов или винтовыхсоединений.

Ориентация. Ориентацию осуществляют при помощи приборов, при этом учитывая, что наше полушарие облучается с южного направления. Располагать солнечную батарею стоит перпендикулярно к южной стороне под углом к горизонту, который устанавливают для эксплуатации на круглый год, либо меняют с изменением времен года.

Влияние температуры и снега. Фотоэлектрический преобразователь реагирует на повышение температуры снижением выходной мощности, гелиомодули нагреваются.

При монтаже обязательно предусматривают свободное пространство для циркуляции воздуха и тепла. Очень актуально это для плоской поверхности.

Удобно закрепить солнечные батареи можно на плоской крыше с южным направлением или просто на открытой площадке. Для этого сваривается металлическая рама, которая имеет форму треугольной горизонтальной призмы, которая приподнята над поверхностью на высоту, что превышает возможные снежные заносы. Это представляет собой пассивную защиту от снега. Полученная рама крепится к силовым элементам в строительной конструкции, в которую устанавливают солнечные модули.

В некоторых случаях неплохого результата можно достичь опусканием крепления рамы ниже, чем скат у крыши. В результате создается хороший воздухообмен. Необходимо выбирать горизонтальное ориентирование панели, поскольку при вертикальном увеличивается перепад температур между ячейками верхней и нижней стороны.

Отражённый свет. Солнечные батареи принимают световой поток с разных сторон, в том числе и тыльной поверхности (отраженный свет). За счет преобразования этого света задней стороной батареи получают увеличение мощности на 40-50 %.

Влияние сезона. Самые плохие условия для работы солнечной батареи осенью: светлое время сокращается, пасмурная погода мешает солнечному потоку, а темная земная поверхность поглощает и не отражает свет.

С приходом зимы увеличивается рассеянное освещение снежным покровом. Открытое снежное поле создаёт до восьмидесяти процентов отраженного света.

Стоимость солнечных панелей

Перед тем, как совершить покупку, вы должны определиться, сколько можете инвестировать, ведь среднего размера панель стоит около 500 долларов. Вы столкнетесь и с другими расходами на установку панелей из солнечных батарей, такими как покупка инвектора, который преобразует солнечную энергию в переменный ток (стоимость около 1000 долларов); батареи, которая нужна для запаса электроэнергии; контроллера, который управляет всем процессом (стоимость батареи и контроллера до тысячи долларов). Естественно, вам понадобятся и крепежные детали. Если вы желаете полностью отказаться от сети, то установка будет стоить до десяти тысяч долларов. Однако, потратив такую сумму один раз, вы получите уникальную возможность продавать электроэнергию в сеть. Согласитесь, неплохой пассивный доход? Кроме того подсчитано, что установка солнечной батареи на 30 кВт окупается за 6-7 лет.

Разработки в сфере солнечной энергетике постоянно движутся вперед вместе с оптимизацией материалов и их цен. Например, стоимость стекляной солнечной крыши Tesla ничуть не привышает стоимость обычной кровли, по словам руководителя компании Илона Маска.

Ранее мы уже рассказывали про стекляную черепицу от компании SolTech. Так вот, оказывается, стеклянная солнечная черепица на 80% меньше весит и характеризуется меньшей хрупкостью, чем традиционная керамическая. За счет этого оптимизируется и удешевляется процесс поставок этого кровельного материала. Что интересно, в продаже уже запланированы разнообразные модели такой стекляной черепицы – от матовой до текстурированной.

Учитывая этот факт и другие преимуществ солнечных электростанций, можно утверждать, что солнечная энергетика с каждым днем будет только развиваться и становиться популярнее в качестве экологически чистого генератора электричества, а также источника новых доходов.