Солнечные батареи для туристов: правила выбора универсального решения и обзор моделей

Солнечные батареи: характеристики

Фотоэлемент. Портативные солнечные батареи способны работать на кристаллическом или аморфном фотоэлементе. Первые имеют высокий КПД (от 8 до 14%), но при этом хрупкие и тяжелые, тогда как устройства на основе аморфного фотоэлемента характеризуются низким весом, пластичностью, гибкостью, но у них и КПД, который в редких случаях достигает отметки в 8%. Понятно, что более привлекательным для туриста будет вариант с кремниевым элементом: поликристаллические батареи (синего цвета) или монокристаллические (черные). Последние стоят дороже, но имеют максимальную производительность. Мощность. Параметр, который определяется размером рабочей поверхности и разновидностью фотоэлемента

Чем мощнее будет устройство, тем оно дороже, поэтому при выборе того или иного варианта важно оценивать потребности, чтобы не переплачивать за воздух. Как определить оптимальную мощность портативной солнечной батареи для туриста? Исходя из следующих параметров: для зарядки одного power bank или пары смартфонов понадобится порядка 7 Вт. В два раза больше мощности потребуется для зарядки ноутбука на день

Видеокамера или фотоаппарат в зависимости от модели потребуют от 10 до 20 Вт. Функционал. Речь идет о комплектации устройств и возможностях. Самые простые модели способны справиться с зарядкой смартфона, другие обеспечат зарядку техники, универсальных аккумуляторов и так далее. Так как мы говорим о переносных солнечных батареях для туризма, по умолчанию подразумевается, что эксплуатироваться устройства регулярно будут в неблагоприятных погодных условиях — при повышенной влажности, в широком температурном диапазоне, в пыльной среде и прочее. Цена. Стоимость солнечных батарей на мировом рынке варьируется в широком диапазоне. Портативные устройства не стали исключением: цена зависит от множества факторов — это и ценовая политика компании-производителя, это и тип фотоэлемента, это и соотношение мощности с весом и габаритами, это наличие дополнительных функций. Словом, несложно найти вариант на любой вкус, цвет и кошелек

В два раза больше мощности потребуется для зарядки ноутбука на день. Видеокамера или фотоаппарат в зависимости от модели потребуют от 10 до 20 Вт. Функционал. Речь идет о комплектации устройств и возможностях. Самые простые модели способны справиться с зарядкой смартфона, другие обеспечат зарядку техники, универсальных аккумуляторов и так далее. Так как мы говорим о переносных солнечных батареях для туризма, по умолчанию подразумевается, что эксплуатироваться устройства регулярно будут в неблагоприятных погодных условиях — при повышенной влажности, в широком температурном диапазоне, в пыльной среде и прочее. Цена. Стоимость солнечных батарей на мировом рынке варьируется в широком диапазоне. Портативные устройства не стали исключением: цена зависит от множества факторов — это и ценовая политика компании-производителя, это и тип фотоэлемента, это и соотношение мощности с весом и габаритами, это наличие дополнительных функций. Словом, несложно найти вариант на любой вкус, цвет и кошелек.

Важно. Большой выбор хорош только тогда, когда вы точно знаете, что хотите получить в результате. Поэтому не стоит спешить: потратьте несколько часов или даже дней на анализ рынка в нужном вам направлении, сравните модели батарей между собой, чтобы суметь подобрать вариант, который устроит по всем параметрам, начиная от эксплуатационных характеристик и заканчивая стоимостью

Поэтому не стоит спешить: потратьте несколько часов или даже дней на анализ рынка в нужном вам направлении, сравните модели батарей между собой, чтобы суметь подобрать вариант, который устроит по всем параметрам, начиная от эксплуатационных характеристик и заканчивая стоимостью.

Уровень инсоляции в моём районе

Живу я в Краснодарском крае, в посёлке городского типа Ахтырский. Приехал я сюда в 2002 году из города Стрежевой, Томской области. Об этом написано в статье “Об авторе”.

Недавно узнал, что город Краснодар находится на 45 параллели. Чем же она примечательна? Эта параллель является равноудалённой от Северного полюса и экватора, что определяет очень благоприятный климат. Другое её название – “Золотая параллель”.

На этой широте находятся такие известные города мира: американский Миннеаполис и итальянский Турин, канадская Оттава и французский Бордо. Наверно поэтому вина Фанагории соперничают с французскими винами. На этой же параллели расположен и посёлок Ахтырский. 

В Краснодаре на улице Захарова, рядом с торговым центром “Сити Центр” установлен знак о нахождении г. Краснодара на этой параллели. Он представляет из себя трёхметровый земной глобус из гранита на котором отмечены перечисленные выше города. Рядом со знаком находиться памятная доска на которой написано, что он установлен в честь 175-летия Русского географического общества и передан в дар жителям Краснодара компанией “Магнит”.

45 параллель, памятный знак в Краснодаре

На этой же параллели расположен и посёлок Ахтырский в котором я проживаю.

Но вернёмся к нашей теме. Что же такое инсоляция?

В переводе на простой язык это значит как светит солнышко в определённом месте.

Для того, чтобы узнать какая инсоляция в разных регионах, воспользуемся данными On-line калькулятора солнечной энергии. Здесь мы получаем среднегодовую мощность за сутки и суммарную за год от солнечной панели мощностью 1 кВт.

Для разных регионов Европейской части России она выглядит так:

Из приведённых данных видно, что уровень инсоляции возрастает от северных регионов к южным, что вполне ожидаемо.

На карте указано место в котором я проживаю

В месте расположения моего дома среднегодовая выработка электроэнергии от солнечной панели мощностью 1 кВт составляет 3,91 кВтч/сутки, а за весь год – 1426,33 кВтч. По сравнению с Махачкалой, где самый высокий уровень инсоляции, это на 7,8% меньше, а  с Сочи на 2,2% меньше, что не так уж и много.

График выработки электроэнергии от солнечной панели 

Разница между июлем – самым производительным по электроэнергии месяцем и декабрём – самым низким, получается в 3,1 раза. Все эти выкладки интересны, но надо на практике проверить как работает солнечная батарея и будет ли от неё толк.

Строение гибких батарей, плюсы и минусы

Но и аморфные кристаллы имеют много достоинств. И если задуматься, то преимущества твердых аналогов батарей не так уж и велики. Гибкие элементы достаточно прочны – не придется беспокоиться об их сохранности

И это важно, ведь в походе будет еще много и других хлопот

Правда, КПД у них невелик, поэтому в разложенном виде площадь – значительно больше. Но на природе легко найти для них место. А в свернутом виде в рюкзаке они точно будут компактнее. Они намного меньше весят.

Гибкая солнечная батарея

Срок годности, указываемый производителями, определяется с учетом непрерывного применения. Походная батарея понадобится в лучшем случае пару месяцев в году (если по роду деятельности не приходится обитать в лесу почти постоянно). Главный минус – недостаточная мощность. В наши дни уже появились модели, превысившие показатели в пятьдесят Ватт. Для похода этого должно хватить.

Вывод: в путешествие лучше всего брать именно их – в случае, если позволяют финансовые возможности. Главное, если уж выбор пал этот вариант – не поскупитесь на качественную модель от приличного производителя. Технология производства этих устройств довольно сложна – так что на качестве лучше не экономить.

Именно благодаря недобросовестным производителям сложился стереотип о том, что подобные изделия быстро выгорают. Здесь все зависит от добросовестности изготовителя и качества его работы.

Как рассчитать необходимую мощность солнечных батарей

При выборе гелиопанелей мощность выступает одним из основных параметров данного оборудования, сказывающемся на его стоимости. Подобрать для домашнего использования по данному критерию модуль (соответственно прочие комплектующие) можно несколькими способами:

• определив суточное (почасовое) электропотребление всех имеющихся дома потребителей электроэнергии;
• по величине потребляемой электроэнергии (определяется по электросчетчику).

Чтобы определить суточное потребление электроэнергии домашними электроприборами, необходимо составить их перечень с указанием потребляемой мощности. После следует записать часы (период) и время работы каждого устройства в течение дня.

Умножением времени использования прибора на его мощность удастся рассчитать электропотребление в сутки. Суточное потребление электроэнергии получится сложением потребления всех единиц электрооборудования.

Солнечные панели за световой день по производительности должны покрывать рассчитанную суточную величину электропотребления. Желательно создать запас по мощности примерно 20 %.

Для проведения расчетов удобно все данные занести в таблицу. Её пример:

Пример таблицы для расчета электропотребления

Следует учитывать наличие пиковых часов энергопотребления, чтобы оптимизировать скачки нагрузки путем отключения ненужных во время пика электроприборов. Их поможет выявить записанное потребление по приборам.

По показателям счетчика требуемая мощность панелей рассчитывается упрощенным способом (например, потребление 210 кВт за 30 дней) в следующей последовательности:

• 210 кВт/30 дней = 7 кВт – средний дневной расход, а 7000 Вт/24 часов = 292 Вт (округленно) – это среднечасовое потребление;
• затем величину среднего потребления за день (7 кВт) необходимо разделить на усредненную продолжительность светового дня по региону (определяется широтой местности) – это даст требуемую производительность электростанции в час.

Изложенные выше способы позволяют получить усредненные данные. Более точную информацию даст учет в расчетах среднего числа солнечных дней в каждом месяце, средней продолжительности светового дня по месяцам года, потерь в цепи.

Дом с потребителями электроэнергии

Рассчитав величину электропотребления жилья удобным способом, можно приобрести готовые солнечные электростанции заводского производства либо самостоятельно собрать схему. В последнем случае понадобится правильно подобрать по мощности, рабочему напряжению и способу функционирования аккумулятор, инвертор, контроллер. Цены на устройства варьируются в широком диапазоне. Они зависят от эксплуатационных характеристик и вида оборудования, производителя. Поэтому в вопросе выбора большая роль принадлежит личным финансовым возможностям.

В нижеследующем видеоролике на примере с расчетами показан выбор солнечных панелей и других устройств, необходимых для создания домашней электростанции:

Напряжение 12V или 24V?

Ошибка №9
Для бытового использования лучшими являются панели на 12V, а применение на 24V не оправдано.

Объясняется это во-первых, проблемами с подбором аккумуляторов для сборки на 24В:

одинаковый производитель

одинаковая емкость

применение балансиров

батареи близкие по дате выпуска

Замечания надо сказать справедливые.

Во-вторых, на 12В можно взять любые АКБ, в том числе б/у + использовать множество унифицированных приборов напрямую, минуя инвертор – зарядники, блоки питания, камеры видеонаблюдения, лампы на 12V.

Но все это справедливо для небольшой мощности до 1кВт. С массовым внедрением гелевых, LiFePO4 аккумуляторов, универсальных MPPT контроллеров и гибридных инверторов (о них чуть ниже) многое поменялось.

С ними вы спокойно можете последовательно объединять панели в большие сборки, передавать напряжение с крыши до 100 Вольт и более, а уже в контроллере преобразовывать его в 12В или 24В, параллельно сбрасывая как на балласт, так и подключая нагрузку 220В.

Схемы подключения солнечных панелей и как при этом будут себя вести напряжение и ток (нажмите на плюсик для раскрытия содержимого).

Ошибка №10
Чтобы вы понимали, когда говорят о системе 12V или 24V-48V, речь идет в первую очередь не о напряжении самих панелей, а о схеме подключения сборок АКБ.

Один и тот же контроллер может работать как на 12В, так и на 24В. Во втором случае пропуская через себя гораздо большую нагрузку.

Если грубо подытожить, то используйте солнечную электростанцию (СЭС):

на 12V – до 1кВт

на 24V – до 3кВт

на 48V – свыше 3кВт

Строение кристаллических батарей, плюсы и минусы

Поли- и монокристаллические мобильные батареи имеют практически одинаковое строение. Исключение составляет светочувствительный элемент.

Строение таково:

1. Стеклотекстолит с толщиной 1,5-2 мм. Очень редко его заменяет стекло. Оно тяжелее, и поэтому носить такую батарею сложнее.
2. Кристалл фотоэлемента. Он представляет собой пластину толщиной 0,23-0,3 мм. Он является очень хрупким, и от быстрого разрушения его спасает основание в виде стеклотекстолита.
3. Электроды. Находятся на нижней стороне кристалла. Они передают созданный электрический ток.
4. Прозрачная пленка. Она находится над кристаллами, и благодаря ей производители полностью герметизируют свое изделие.

Плюсами таких туристических солнечных панелей являются:

1. Небольшая цена.
2. Больший, чем в гибких батареях, КПД. Он достигает 15-18%. Это означает, что в рюкзаке можно носить панель с меньшими размерами.

Главным недостатком является «страх» перед ударами, которые могут пробить основание и повредить полупроводник. Такое может возникнуть только в том случае, когда складная панель находилась под солнцем в разложенном виде и случайно упала плашмя на острый или очень твердый предмет. Складная батарея способна выдержать падение и даже массу небольшого человека.

Правила выбора

Установка фотоэлектрических панелей позволяет снизить счета за электроэнергию. Они преобразуют накопленную солнечную энергию в электричество, которое необходимо, например, для питания устройств, используемых каждый день. Если вы собираетесь купить самые эффективные солнечные панели и создать собственную солнечную установку, обязательно прочтите это руководство. Мы расскажем, что вам нужно учесть, чтобы купить правильный продукт.

Место установки. Чаще всего на крыше монтируется фотоэлектрическая установка. Она должна быть наклонена под углом 30, максимум 35 градусов. Тогда панели будут работать достаточно эффективно. В случае дома с плоской крышей необходимо использовать специальную конструкцию, которая увеличит расстояние между панелями и исключит риск потемнения.

Пиковая мощность – это электрическая мощность, полученная в условиях испытаний (сокращенно STC) при солнечной освещенности 1000 Вт / м2. Стандартная пиковая мощность составляет несколько сотен Вт (например, солнечная панель 500 Вт). При этом следует учитывать, что среднее значение этого параметра с учетом всего года эксплуатации панелей составит около 10% от общей пиковой мощности, указанной производителем.

Допуск мощности. Из допуска мощности мы можем определить, насколько велика разница между реальной мощностью и номинальной пиковой мощностью. Если его значение положительное, это означает, что реальная мощность панели не ниже пиковой мощности, а иногда даже может быть выше.

Эффективность выражается в процентах. Это отношение максимальной электрической мощности к мощности солнечного излучения, попадающего на поверхность ячеек. Рекомендуется выбирать панели с наивысшим КПД, поскольку указанная мощность может быть получена при установке меньшего размера. Лучшая фотоэлектрическая панель имеет КПД не менее 13%.

Габаритные размеры и вес. В среднем высота фотоэлектрических панелей, имеющихся на рынке, составляет около 166 см, а ширина – 99 см. Их толщина в свою очередь составляет 3,5 см, иногда чуть больше или меньше. Модели, адаптированные для создания домашней установки, состоят из 60 ячеек, а предназначенные для промышленных целей – 72 ячейки. Расстояние между ними от 4 до 5 мм. В среднем фотоэлектрическая панель весит 19 кг.

Гарантия

При комплектовании элементов для строительства фотоэлектрической установки также следует обращать внимание на срок гарантии. Чаще всего это 10, максимум 12 лет

Чем дольше период защиты, тем больше мы можем быть уверены, что для производства панелей использовались компоненты хорошего качества. Также не стоит забывать проверить гарантию мощности. Обычно производители гарантируют, что в первые 10 лет эксплуатации установки мощность не упадет ниже 90% от начального значения, а через 15 лет – ниже 80%.

Диапазон рабочих температур. Установленная фотоэлектрическая панель должна быть устойчивой к неблагоприятным погодным условиям. Ее рабочая температура должна охватывать широкий диапазон – от -40 ºC до +85 ºC.

Фотоэлектрическая установка имеет не только преимущества, но и несколько недостатков. Однако вложение в нее практически всегда окупается. Кстати, по оценкам экспертов, панели, обращенные на юг под углом 40 градусов, могут производить от 900 до 1300 кВтч электроэнергии в год. В рейтинге лучших солнечных панелей мы собрали только лучшие и проверенные варианты, как для кемпинга, рыбалки, так и для домашней установки, поэтому каждый сможет выбрать модель для себя.

Типичный комплект мини-СЭС для туристов – состав, характеристики

Обычно комплект состоит из следующих элементов.

1. Солнечные панели.

Для туристов выполняются в виде одной большой или нескольких меньших по габаритам соединенных батарей. Могут предусматривать крепление на подставке, быть встроенными в раскладывающийся пояс, вкладываться в чехол и т.д. В зависимости от размеров и веса перевозятся в/на автомобиле, укладываются в рюкзак или представляют собой подобие чемоданчика-дипломата. Характеризуются:

• мощностью 5 – 300 ватт;
• массой 1,0 – 30 кг;
• КПД 16 – 24%;
• ячейками на базе кристаллического или аморфного кремния, иногда редкоземельного теллурида кадмия (если изготавливаются в виде гибких пленок).

2. АКБ (Дельта, Лиотех, Восток и др).

Встроенная аккумуляторная батарея для малых моделей, отдельная у более крупных и мощных комплектов. Предназначается для накопления заряда с целью обеспечения туристов энергией в темное время суток или непогоду. Емкость обычно подбирается в 2-4 раза больше производительности модулей, поскольку энергия преимущественно нужна во время привалов. В целях увеличения компактности комплект солнечной батареи для туризма, как правило, содержит АКБ со встроенным контроллером заряда.

Емкость может быть любой, но ориентироваться следует на вес, который позволит транспортировать аккумуляторы. Примерно соотношение емкости и массы – 100 А*ч на 30 кг.

3. Инвертор

. Требуется для преобразования постоянного тока от генерирующих ячеек в переменный, который используют приборы-потребители.

4. Набор кабелей и зарядное устройство.

Последнее может встраиваться в корпус единого комплекта. Благодаря наличию различных типов выходов позволяют:

• заряжать смартфоны, ноутбуки, MP-3 плейеры, цифровые видеокамеры, портативные телевизоры и прочую маломощную технику;
• подключать звуковые колонки;
• подавать питание на осветительные приборы (обычно несколько LED ламп входят в комплект поставки);
• работать с несколькими устройствами одновременно.

Спектр использования самый широкий – пеший туризм, сплавы на лодках, автомобильные выезды на природу, кемпинги и прочие виды временных или постоянных лагерей.

Качество продаж и перспективы развития солнечных технологий

Современны рынок и его технологии продаж не оставляют у покупателя однозначной оценки. Особенно высокотехнологическое оборудование и устройства. Это касается и рынка по продаже солнечных систем электроснабжения. Так как технологии производства сами по себе очень энергоемкие, то при желании приобрести солнечные батареи или купить солнечную электростанцию для дома, цена в обоих случаях будет призывать к детальному анализу не только по техническим и технологическим особенностям, но и по экономическим обоснованиям.

Статья по теме:

Немаловажным фактором при покупке ФСЭ является качество услуг продажи. Если под ценой товара мы будем понимать только его чековый номинал, то под стоимостью мы можем в рамках статьи договориться понимать еще и все виды накладных расходов, надежность продавца и товара, а также затраты времени и моральные силы.

Так, стоимость солнечных батарей для дома или стоимость комплекта солнечной электростанции для дома одного и того же производителя у разных продавцов может существенно отличаться. Причина может быть следующей:

• предварительный инженерный расчет продавец не проводит. Значит, вам требуется обратиться в другое место. А это время и транспорт;
• продавец проектных работ не осуществляет. Придётся потратиться, использовать дополнительное время и транспорт;

3D-схема установки солнечных панелей

некоторые комплектующие у продавца отсутствуют. Вам опять придётся искать товар в другом магазине, что может быть дороже и опять потребуется дополнительное время и транспорт; монтажных бригад по установке оборудования у продавца просто нет. Снова затраты по времени; продавец логистикой не занимается

Значит, возможна ситуация, когда все будет в сборе, но одного важного элемента придётся ждать неизвестное количество дней. И так далее

Будущее за альтернативными источниками энергии

Стремительное проникновение в нашу жизнь новых технологий применения альтернативных источников электричества и тепла направляет наш выбор все чаще приобретать солнечные электростанции, солнечные коллекторы (теплостанции), бытовые ветро- и гидростанции, а также применять тепловые насосы и разнообразные электрогенераторы. Так за последние годы получен значительный опыт в применении во многих сферах хозяйствования фото электрических систем электроснабжения. Это касается применения солнечных батарей и солнечных коллекторов в бытовых условиях: в частных домах и на дачах.

Использование солнечной энергии — оптимальное решения для дома и дачи

В заключение можно сказать, что рынок солнечных технологий в настоящее время предлагает широкий выбор разнообразного оборудования. И самое главное, учитывая приемлемую стоимость комплектов солнечных батарей для дома, отзывы об их высоком качестве и длительном периоде надежной эксплуатации, можно сделать вывод, что применение данного оборудование становится в большей степени целесообразным и позволяет участвовать в масштабных экологических проектах и программах.

https://youtube.com/watch?v=nd6G0eiVkf4