Солнечные батареи (панели): что это такое, использование, плюсы и минусы, цены и мировые производители

Что такое солнечные батареи, где они используются, каковы их плюсы и минусы. Как с максимальной эффективностью использовать солярные панели дома? Цены и ведущие производители гелиопанелей для дома.

Все что нужно знать о солнечных батареях

Подумать только, еще 60 лет назад солнечные батареи были чудом техники, которое можно было наблюдать лишь на космических аппаратах. Сегодня же это привычный источник экологически чистой и бесплатной электроэнергии. И, скажем больше, источник неиссякаемый, ведь Солнце будет освещать нашу планету еще миллионы лет. Гелиопанели уже перестали быть прерогативой космонавтики или промышленного сектора — использовать их для нужд собственного дома может любой желающий. Мы в https://lindeal.com выяснили все самое главное о солярных установках — принцип работы, плюсы и минусы, лучшие производители и средние цены в 2022.

Солнечная батарея — это (краткая справка)

Солнечная батарея — это (краткая справка)

Солнечная батарея (панель) — конструкция с фотоэлементами (фотоэлектрическими преобразователями), полупроводниковыми составляющими, способными прямым путем преобразовать гелиоэнергию в постоянный электроток. Это отличает гелиобатарею от солнечного коллектора, который нагревает элемент-теплоноситель.

Подобные солярные батареи выступают элементами солнечных электрических станций — комплекса:

  • одной или нескольких хрупких кремниевых гелиопанелей (фотоэлементов), защищенных полимерной подложкой и стеклом;
  • инвертора — преобразователя постоянного тока в переменный;
  • контроллера заряда;
  • стабилизатора;
  • в ряде установок: аккумулятора и солнечного трекера.

Название «солнечная батарея» является не совсем верным для подобных устройств: гелиопанели не аккумулируют энергию, а вырабатывают, генерируют ее из энергии Солнца. Только некоторые солярные комплексы снабжаются аккумуляторами.

Краткая история появления и распространения гелиобатарей

Краткая история появления и распространения гелиобатарей

Предпосылкой современных солярных электростанций научный мир считает открытие французского физика Александра Эдмона Беккереля: в 1842 году он установил, что солнечный свет возможно преобразовывать в электрическую энергию. Вслед за ним изобретатель Чарльз Фриттс провел череду успешных опытов: ученый задействовал элемент селен для перехода света в электричество. Что касается прототипов солнечных батарей-панелей, их впервые представил фотохимик Джакомо Луиджи Чамичан (Италия).

О производстве гелиопанелей в промышленных масштабах впервые заявила 25 апреля 1948 американская корпорация Bell Laboratories. Над проектом работала талантливая тройка из Дэрила Чапина, Кельвина Соулзера Фуллера, Геральда Пирсона. Эффективность созданной ими солярной установки была не выше 6 %, однако изобретение могло питать энергией солнце радиопередатчик и игрушечное чертово колесо.

Индустрия солнечной энергетики при этом продолжала активно развиваться: 17 марта 1958 Соединенные Штаты запустили в космос спутник «Авангард-1», работающий на гелиобатарее. Чуть позже, 15 мая 1958, Советский Союз заявил об успешном пуске аппарата «Спутник-3», также функционирующего на солнечных панелях.

Четыре вида солнечных батарей-панелей

Все существующие установки для преобразования солнечной энергии в постоянный и переменный ток разделяются на три типа, в зависимости от сорта используемого для производства пластин фотоэлементов кремния. Помимо них, выделяются инновационные прозрачные батареи.

Четыре вида солнечных батарей-панелей: Монокристаллические батареи

Монокристаллические

Дают максимальный эффект, особенно при солнечной погоде — в таких условиях КПД доходит до 25 %. Однако это и самые дорогие гелиопанели.

Плюсы:

  • самый высокий КПД — 22 %;
  • самые компактные среди разновидностей аналогичной мощности;
  • служат до 25 лет.

Минусы:

  • высокая стоимость;
  • чувствительная к загрязнениям поверхность.

Четыре вида солнечных батарей-панелей: Поликристаллические батареи

Поликристаллические

Самые экономичные, отличаются большей эффективностью в пасмурные дни. Однако имейте в виду, что устройство не обладает миниатюрными размерами.

Плюсы:

  • КПД (коэффициент полезного действия) до 18 %;
  • минимальное число бракованных изделий;
  • стоимость на 10 % ниже, чем на монокристаллы.

Минусы:

  • сравнительно большие размеры;
  • чувствительны к высоким температурам — снижается КПД.

Четыре вида солнечных батарей-панелей: Аморфные батареи

Аморфные

Гибкие и пластичные — можно даже скрутить в трубочку, не нанося повреждений. Непривередливы к локации установки, однако КПД (коэффициент полезного действия) таких устройств — не более 6 %. Среди других особенностей инновационные установки из аморфного кремния выделяются высоким качеством, компактными размерами — из-за отсутствия кремниевых ячеек и пленок.

Данный тип гелиопанелей одинаково хорошо подходит для пасмурной погоды, рассеянного слабого света, жаркого климата или недостаточной освещенности. Аморфные установки выбирают не только жители регионов со слабой активностью Солнца и коротким световым днем, но и владельцы домов, где установка модуля возможна лишь на северной или теневой стороне.

Плюсы:

  • эстетичный дизайн;
  • низкая цена;
  • при высокой температуре повышается КПД;
  • отличные показатели при рассеянном свете;
  • работает без деградации до 20 лет.

Минусы:

  • сравнительно небольшая мощность — до 160 Вт;
  • занимают больше площади — для повышения мощности приходится размещать больше батарей.

Четыре вида солнечных батарей-панелей: Прозрачные батареи

Прозрачные 

Прозрачность возможна из-за использования тонкой пленки аморфного кремния и прозрачной кремниевой микро-пленки, наносимой на стеклянное основание. Это позволяет использовать гелиопанели для остекления, производства окон, ограждений, рекламных баннеров. На рынке есть модели разного цвета, разной прочности.

Плюсы:

  • низкая стоимость;
  • эстетичный внешний вид;
  • возможность использования при остеклении зданий;
  • элемент дизайна и архитектуры.

Минусы:

  • очень невысокий КПД.

Чтобы одиночные установки давали больше мощности, уже на месте умельцы собирают отдельные панели в комплексы — фотоэлектрические солярные модули.

Принцип работы гелиобатареи простыми словами

Принцип работы гелиобатареи простыми словами

Если представить процесс упрощенно, то он уложится в четыре этапа:

  1. Энергия Солнца попадает на кремниевые пластинки панели.
  2. Пластины сильно нагреваются, что освобождает электроны.
  3. Электроны начинают движение по проводникам.
  4. Проводники дают заряд аккумуляторным батареям.

Свою лепту в генерацию и накопление энергии вносит каждый «винтик» системы:

  • фотоэлементы из кремниевых пластин собирают солнечную энергию;
  • контролер следит за мощностью, активируя/дезактивируя батарею в зависимости от уровня заряда;
  • аккумулятор накапливает и сохраняет электрическую энергию;
  • инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный, что делает возможным использование электричества для бытовых целей;
  • стабилизатор защищает весь комплекс от перепадов напряжения.

Гелиопанели обязаны широким распространением, в том числе, и простотой своего функционирования. Как мы видим, их принцип работы заключен в фотоэлектрическом эффекте. Так называется способность преобразовывать солнечный свет в электроток. Явление также называется эффектом полупроводников. Самым эффективным из последних считается кремний, поэтому из него и изготавливается верхняя пластина установки.

Из чего состоит солнечная батарея: устройство гелиопанели

Из чего состоит солнечная батарея: устройство гелиопанели

Солнечная батарея имеет одновременно простое и эффективное устройство:

  1. Блоки преобразования. Это те самые кремниевые элементы, способные преобразовывать солнечный свет в ток. Они подключаются параллельно-последовательным способом, что гарантирует получение максимального напряжения и мощности. Если мы разложим каждую пластину на составляющие, то увидим следующее: стеклянный слой, прозрачный клей, контакт, n-слой, промежуточный слой, р-слой, контакт, подложка.
  2. Аккумуляторы. Помимо основного, предусматривается резервный. Батареи нужны для накопления электротока, но их функции разделяются. Если основная снабжает объект током, то резервная копит электрический ресурс и включается в работу только при падении напряжения.
  3. Контроллеры и диоды. Первые контролируют заряд аккумуляторной батареи, а вторые предохраняют систему от перегрева.

Вся конструкция закрепляется в корпусе гелиопанели.

«За и против»: плюсы и минусы солнечных модулей

«За и против»: плюсы и минусы солнечных модулей

Как и многие полезные установки, гелиобатареи имеют свои преимущества и недостатки. Среди главных достоинств:

  1. Экологическая безопасность.
  2. Скорая окупаемость.
  3. Простота использования.
  4. Быстрый монтаж и установка.
  5. Доступ к бесплатной электроэнергии.
  6. Длительный (до 25 лет) срок службы.
  7. Бесшумная работа.
  8. Легкое обслуживание — требуется лишь счищать пыль и снег.
  9. Минимум полезного места — может устанавливаться на крыше.

Но нельзя не обратить внимание и на минусы:

  1. Сравнительно высокая цена — особенно, если требуется мощная станция.
  2. Нестабильная генерация электричества — только при солнечном свете.
  3. Чем больше требуется энергии, тем больше площади занимают панели.
  4. Низкое светопоглощение. На современном этапе развития фотоэлементы могут обработать только до 20 % поступающего солнечного света.
  5. Маленький КПД (коэффициент полезного действия). В сравнении с классическими источниками энергии вырабатывают не более 15 %.
  6. Не такая и бесплатная энергия. Разумеется, солнечные лучи бесплатны, но приобретение, монтаж, обслуживание и ремонт гелиопанелей требуют соответствующих трат.
  7. Не лучший вариант для высокомощного оборудования. Солнечные панели разрабатываются под технику и электронику стандартной мощности.

На соотношение плюсов и минусов также влияют географические, климатические и погодные факторы. Так, в странах Средиземноморья преимуществ от работы установки будет больше, чем в Сибири.

Семь способов использования солярных батарей

Семь способов использования солярных батарей

Гелиопанели широко используются в быту, промышленности и народном хозяйстве:

  1. Энергообеспечение частных домов, коммерческих помещений, промышленных зданий. Установка на крышах подобных модулей более характерна для тропиков и субтропиков, радующих местных жителей большим количеством солнечных дней. Так, гелиобатареями уже не удивить население государств Средиземноморья.
  2. Солнечные батареи в качестве дорожного покрытия. Инновация способна на 100 % обеспечить электроэнергией городское освещение и светофоры. Так, в 2014 в Нидерландах была запущена первая на планете велотрасса из солярных панелей, а в 2017 в деревне Trouver-au-Perche (Франция) открыли первую в мире автодорогу из термостойких и ударопрочных гелиобатарей.
  3. Космонавтика. Солнечные панели — основной источник питания космических аппаратов. Гелиоустановки работают без отходов, не загрязняют космос и не вредят экологии Земли. Однако они практически бесполезны в миссиях, удаленных от Солнца: на Марсе гелиомодули работают уже в 50 % от земной мощности, так как солнечного света поступает в два раза меньше, чем на «голубую планету».
  4. Портативная электроника. Солнечными батареями снабжают мини-технику наподобие калькуляторов, фонариков и музыкальных плееров, чтобы обеспечить электричеством либо напитать энергией их зарядные устройства.
  5. Электромобили. В 2008 «Тойота» выпустила гибрид-кар Prius, на крыше которого установлена солнечная батарея, позволяющая генерировать энергию прямо на ходу.
  6. Авиация. Швейцарские ученые усиленно работают над проектом Solar Impulse — инновационного самолета, способного летать, задействуя лишь энергию Солнца.
  7. Медицина. Ученая группа из Южной Кореи трудится над созданием подкожной автономной гелиобатареи, которая может быть безопасно вживлена в организм человека. Цель ее использования — питание кардиостимуляторов и других имплантатов.

И подробнее: медицинская солярная батарейка в 15 раз тоньше человеческого волоса и способна самозаряжаться даже в том случае, если на кожные покровы нанесен санскрин.

Солнечные батареи для дома: как использовать с максимальной эффективностью

Солнечные батареи для дома: как использовать с максимальной эффективностью?

Чтобы гелиопанели приносили максимальную пользу, стоит обратить внимание на ряд факторов:

  1. В бытовых целях использование солярных батарей оправдано лишь в местностях с продолжительным световым днем. Если он короткий, то модуль может применяться не более как дополнительный источник энергии.
  2. При покупке первым делом обращайте внимание на КПД станции — он должен быть соизмеримым вашим потребностям в энергии.
  3. Устанавливайте гелиопанели в максимально освещенных зонах ваших владений.
  4. Предусмотрите, чтобы пластины были защищены от загрязнения пылью и мелким мусором, занесенным снегом.
  5. Если солнечная батарея не подвижная, ей требуется надежная фиксация.
  6. Идеальное расположение гелиоустановки — под прямым углом к лучам Солнца.
  7. Для монтажа солнечных батарей есть смысл привлечь специалиста, который соорудит станцию в зависимости от требуемой мощности.
  8. Не стоит жалеть деньги на такой важный элемент, как аккумулятор: в идеале, чем мощнее, тем лучше.
  9. Привлекая опытного монтажника, обязательно попросите установить панели с фотоэлементами под правильным углом к солнечным лучам — для лучшей производительности.

Во время использования солнечной электростанции стоит уделять должное внимание ее очистке — КПД грязных и запыленных панелей снижается.

Во время использования солнечной электростанции стоит уделять должное внимание ее очистке — КПД грязных и запыленных панелей снижается.

Топ-10 мировых производителей солнечных батарей-панелей

Топ-10 мировых производителей солнечных батарей-панелей

При выборе того или иного изготовителя гелиоустановок, эксперты рекомендуют обращать внимание на важные параметры: гарантия на устройство, обещанная производительность/выходная мощность, репутация компании, время работы на рынке, сервисное обслуживание клиентов и ценовая политика. Также не лишним будет проверить рейтинг Tier1, разработанный Bloomberg New Energy Finance Corporation, в том числе, для оценки производителей солярных батарей.

Таким образом в топ-10 оказались:

  1. LG Energy (Южная Корея). Качественная и надежная продукция, КПД 19,3-21,7 %, средний и высокий ценовой диапазон, 30 лет на рынке, гарантия на производительность 25 лет.
  2. REC Group (Норвегия). Качественные, высокопроизводительные и экономичные модули, КПД 18-20,7 %, 20-летняя гарантия на оборудование, на рынке с 1996 года.
  3. SunPower (США). Самые эффективные солярные батареи с наименьшей степенью износа, 25-летняя гарантия, КПД 19-22,8 %, на рынке с 1980-х годов.
  4. Panasonic (Япония). Инновационные, износостойкие, бесперебойные и долговечные установки, 25 лет гарантии на продукт, КПД 18-20,4 %, бренд со столетней историей.
  5. Hanwha Q Cells (Германия-Южная Корея). Использование авторской технологии Q.ANTUM DUO для наибольшей эффективности, 12 лет гарантии на продукцию, 25 лет гарантии на производительность, КПД 16-19,9 %.
  6. Trina Solar (Китай). Экономичные поликристаллические, современные двухфазные и эффективные ячеистые установки, 10 лет гарантии, КПД 16-19,4 %, на рынке с 1997 года.
  7. Jinko Solar (Китай). Самые популярные экономпанели с хорошей репутацией, улучшенная производительность при пасмурной погоде, 20-30-летняя гарантия, КПД 16-19,4 %.
  8. Longi Solar (Китай). Монокристаллические гелиопанели с высокой производительностью даже в пасмурные дни, приемлемая стоимость, КПД 18-19,6 %.
  9. Canadian Solar (Канада). Надежная и качественная продукция, способная обеспечивать хорошую производительность даже при минимальной солнечной активности, гарантия 25-30 лет, КПД 18-23,8 %.
  10. JA Solar (Китай). Производитель высокоэффективных модулей по авторским инновационным технологиям, 25 лет гарантии на производительность, КПД 16-19,6 %.

Среди менее известных производителей комплектов солярных установок в России и Украине: «Телеком-СТВ», «Хевел», «Сатурн», «Квант», «Квазар», «Пролог Семикор», «Энхол», «Чистые энергетические технологии».

Средние цены на солнечные батареи для дома

Средние цены на солнечные батареи для дома

Стоимость гелиопанелей в большей мере зависит от мощности, на которую они способны:

  • 30 Вт — 35 долларов.
  • 1000 Вт — 85 долларов.
  • 150 Вт — 135 долларов.
  • 320 Вт — 285 долларов.
  • 450 Вт — 335 долларов.
  • 540 Вт — 400 долларов.

Также на цену влияет авторитет и известность производителя, разновидность используемых кремниевых пластин.

Команда бизнес-журнала https://lindeal.com не раз замечала, как популярны сегодня гелиобатареи: уже никто не удивляется, увидев такую установку на крыше частного дома или дачи. Отличающиеся простым принципом работы, солнечные панели активно используются в бытовых, промышленных, коммерческих целях. Они открывают целую массу возможностей от подзарядки смартфона в высокогорном походе до питания огромного космического аппарата. Мы уверены, что солнечные электростанции с каждым годом будут все популярнее и высокопроизводительнее, ведь они дарят человечеству бесплатную неисчерпаемую энергию, которой с лишним хватит на ближайшие 500 млн лет.

Не пропускайте важные события. Будьте в курсе всего, что происходит в мире, читайте нас:

LinDeal.com в google новости LinDeal.com в Яндекс.Новости Телеграм канал Facebook Twitter ВКонтакте

Читайте также на сайте: