Альтернативные источники энергии, в том числе домашние солнечные панели становятся все более популярными в наше время. Почему? Цены на нефть и газ продолжают расти, мировая экономика на грани дефолта. Это вынуждает людей больше сберегать и меньше тратить. Ученые и исследователи обнаружили, что срок действия и функциональность солнечных панелей для дома гораздо экономичнее, чем традиционные способы получения энергии.

Несмотря на то, что технологии прошли большой путь, чтобы предложить рынку доступные варианты солнечных панелей, до сих пор стоит вопрос, гарантирует ли установка солнечных панелей полноценную, автономную работу и, соответственно, экономичность? Попробуем разобраться.

Главная солнечная панель представляет собой устройство, которое состоит из солнечных батарей, которые ловят солнечную радиацию и преобразовывают её в электроэнергию, которая может быть использована для питания Вашего домашнего оборудования — холодильника, телевизора, компьютера, микроволновой печи и прочего.

Для установки солнечных панелей на крышу дома, в большинстве случаев необходимо воспользоваться помощью профессионалов, однако многие смогут сделать это сами, если обладают определёнными сноровкой, знаниями по физике и технике. Позовите на помощь кого-нибудь при установке больших панелей — они тяжелые и дорогие, будет обидно сбросить одну их низ с крыши дома.

Расположение солнечных батарей является важным фактором в определении количества солнечной энергии, необходимой для питания дома электричеством. Сначала нужно выяснить, сколько солнечного света Вы получаете каждый день и сколько в год бывает дождливых дней. Понятно, что если Вы живёте на юге России, то никаких проблем с солнцем Вы не почувствуете, в отличие от ситуации на Северо-Западе, где дожди бывают довольно часто.

Ниже приведена таблица характеристик солнечной радиации в некоторых городах России с градацией по месяцам года.

Город	Дневная сумма солнечной радиации, кВтч/м2/день
	Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь	За год
Санкт-Петербург	0,35	1,08	2,36	3,98	5,46	5,78	5,61	4,31	2,60	1,23	0,50	0,20	2,80
Москва	0,50	0,94	2,63	3,07	4,69	5,44	5,51	4,26	2,34	1,08	0,56	0,36	2,63
Казань	0,68	1,44	2,82	4,29	5,52	5,93	5,72	4,49	2,86	1,51	0,83	0,54	3,06
Ростов-на-Дону	1,27	2,09	2,98	4,09	5,53	5,76	5,86	5,17	3,85	2,38	1,31	1,00	3,45
Нижний Новгород	0,64	1,45	2,75	3,95	5,34	5,60	5,50	4,27	2,69	1,45	0,75	0,45	2,91
Екатеринбург	0,64	1,50	2,94	4,11	5,11	5,72	5,22	4,06	2,56	1,36	0,72	0,44	2,87
Новосибирск	0,69	1,37	3,02	4,08	5,05	5,48	5,01	4,29	2,93	1,44	0,80	0,62	2,91
Хабаровск	1,64	2,72	4,11	4,61	5,39	5,86	5,42	4,53	3,81	2,56	1,72	1,28	3,64
Ереван	2,04	2,91	3,85	4,69	5,68	6,76	6,75	6,04	4,96	3,53	2,31	1,71	4,28

Если вы живёте в квартире или коттедже и платите за электричество, то просто посмотрите в квитанции, сколько энергии расходуется ежемесячно или спросите в коммунальной службе, сколько стоит 1 КВт/ч.

Чтобы рассчитать мощность солнечной энергосистемы с учетом прогнозируемых потребностей, достаточно решить несложную арифметическую задачу из нескольких показателей: К примеру, среднесуточная потребляемая мощность объекта – 3840ватт*ч, номинальная мощность фотоэлектрического модуля (ФЭМ) – 160 Вт, период эксплуатации объекта – с мая по октябрь, коэффициент солнечной инсоляции за май-октябрь – 5(5 часов солнца в день) .

1.Определение количества Фото электрических модулей (ФЭМ)

Для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую, используют полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) и, прежде всего, ФЭП на основе кремния. Это обусловлено их большим КПД (из ныне применяемых материалов), простотой конструкции, достаточностью запасов кремния в природе, а также отлаженностью технологий его производства. В настоящее время широко используется кремниевые фотоэлементы, на которые действуют как направленные, так и рассеянные солнечные лучи. Кремниевые фотоэлементы могут одинаково успешно работать зимой и летом. Зимой снижение светового потока компенсируется увеличением КПД за счет понижения температуры окружающей среды.

В современных солнечных энергосистемах более 85% ФЭП изготавливают на основе кремниевых пластин, на стоимость которых приходится более 50% всей стоимости ФЭП.

Для начала рассчитываем среднесуточную выработку энергии одним ФЭМ: 170 Вт * 5 = 850 Вт*ч. Далее считаем необходимое количество солнечных модулей: 4640 Вт*ч / 850 Вт*ч = 5,4~6 модулей»При условии, когда объект будет эксплуатироваться круглогодично, количество ФЭМ определяется исходя из худших погодных условий, т. е. периода времени с наименьшим сезонным коэффициентом инсоляции. «Допустим, что коэффициент солнечной инсоляции за период ноябрь-май равен 4. Тогда среднесуточная выработка энергии одним модулем составит 170 Вт * 4 = 680 Вт*ч, тогда необходимое количество ФЭМ равно 4640 Вт*ч / 680 Вт*ч = 6,8~7 Модулей170 Вт»

2.Определение количества аккумуляторных батарей (АБ)

Аккумуляторы служат для сохранения энергии, выработанной солнечным модулем.

Для этих целей больше всего подходят электро-аккумуляторы, так как солнечные батареи производят электроэнергию, а потребитель потребляет электроэнергию, которая непосредственно и запасается в аккумуляторе, для использования при отсутствии солнечного излучения (ночью).

Когда речь идет об энергосистемах, снабжающих квартиру или коттедж то лучше перейти на аккумуляторы напряжением 24 В.
При использовании аккумуляторов на 12 В., в 2 раза возрастает ток, который протекает в системе. А чем больше ток, тем толще должны быть соединительные провода.

В автономных солнечных системах применяются особые батареи – гелиевые, закрытого типа, герметичные, необслуживаемые, со сроком эксплуатации 10-15 лет. «Для расчета общей емкости или количества аккумуляторных батарей в автономной солнечной системе необходимо руководствоваться тем, что глубина разряда не должна превышать 50 %. Для нашего примера общая емкость составит:

1) 4640 Вт*ч + 50 % = 6960 Вт*ч;
2) 6960 Вт*ч / 12 В = 580 А*ч.

Таким образом, общая емкость аккумуляторных батарей с напряжением питания 12 В составит 580 А*ч. Если мы остановим свой выбор на батареях емкостью 120 А*ч, то их необходимое количество составит 580 А*ч / 120 А*ч = 4,8~ 5 шт Аккумуляторных батарей. Причем даже значительное округление в бoльшую сторону не будет лишним, поскольку дополнительная емкость снизит глубину разряда на каждом из аккумуляторов, а значит, увеличит срок их службы»

Еще один элемент солнечной системы – контроллер заряда (КЗ). Несмотря на то, что его стоимость составляет менее 1 % от общей стоимости системы, он играет ключевую роль в эффективной работе ФЭС. Он предохраняет аккумуляторную батарею от перезаряда и глубокого разряда, тем самым продлевая срок службы батареи.

Солнечный контроллер — это пульт управления энергетической системой. Контроллер не допускает перегрузки системы или обратного тока в ночное время

«Применение «разумного» контроля не только продлевает срок службы батареи, но и позволяет более эффективно использовать энергию, полученную от солнечного модуля, для ее заряда. Прирост эффективности составляет порядка 15-20 %»

Последним «звеном» в солнечной электростанции является инвертор. Этот элемент преобразует постоянное напряжение, поступающее от АБ, в переменное напряжение, поступающее в электрическую сеть объекта.

Инвертор преобразует постоянный электрический ток от солнечных батарей в переменный, необходимый для питания электроприборов.Солнечные модули могут вырабатывать лишь постоянный ток. Имеется много электро — потребителей использующих именно постоянный ток (зарядка аккумуляторов, освещение, радиоаппаратура и т.д.), но потребителей переменного тока, напряжением 220В ни меньше.

Мощность инвертора, необходимого для конкретного автономного объекта, определяется как суммарная мощность потребления всех электроприборов, которые в нем находятся

С другой стороны, если ваша цель заключается в создании меньшего панели для незначительных потребностей или для резервного копирования во время дефицита электроэнергии, 15 или 60 Вт будут делать, и стоимость солнечных панелей для дома не дотягивает даже до пары сотен баксов . Малые потребности включают питание аккумулятора автомобиля или катера или одного устройства дома или зарядки вашего мобильного телефона.

Использование природных энергий для питания устройств дома может быть выгодным и экономичным решением.