Мягкие солнечные панели. Гибкие солнечные батареи: обзор типовых конструкций, их характеристик и особенностей подключения. Шаг #3. Уход за системой после установки

В наше время особое значение приобретают возобновляемые источники энергии. Один из них – . Раньше они стоили очень дорого и были только жёсткими. Это ограничивало применение таких источников электроэнергии. Сейчас солнечные элементы подешевели и кроме жёстких появились гибкие солнечные панели.

Устройство жёстких и гибких панелей

Любая солнечная батарея представляет собой слой полупроводника (используется кремний с добавками других элементов), нанесённый на основание. К нему прикрепляются электроды, и вся конструкция покрывается защитным слоем.

Жёсткие панели

Жёсткие батареи изготавливаются из кристалла кремния. Его режут на пластинки необходимого размера толщиной 0,3 мм, их наклеиваются на основание, которое определяет прочность конструкции. Чаще всего используется стеклотекстолит. Обычное стекло применяется намного реже, используют его в стационарных конструкциях ввиду их большого веса и низкой прочности. С лицевой стороны панель покрывается герметизирующим слоем.

Такая батарея довольно хрупкая в разложенном состоянии, но в сложенном виде похожа на прочный текстолитовый брусок.

Гибкие панели

Гибкие элементы устроены немного иначе. Большое количество слоёв кремния напыляется на гибкое основание. Обычно им служит стальная лента. После этого прикрепляются электроды и вся конструкция ламинируется. Получившуюся плёнку можно скручивать в рулон или изгибать. Поэтому такие батареи получили своё название – гибкие. В сложенном виде этот рулон нуждается в защите, например, в футляре, но в разложенном состоянии довольно прочный благодаря повышенной гибкости.

В переносных моделях гибкие элементы нашиваются на ткань и складываются «гармошкой».

Сферы применения гибких солнечных батарей

Гибкие солнечные панели легче и прочнее кристаллических, но имеют меньшую мощность на единицу площади. Именно эти качества определяют сферы преимущественного использования кристаллических солнечных панелей.

Устройства эффективны для применения в электромобилях и электросамолётах, где важен каждый грамм веса.

Это же качество имеет решающее значение для альпинистов и в длительных пеших походах. Кроме того, гибкость этих элементов позволяет нашивать их на рюкзаки и куртки. Это можно сделать своими руками. В чехлах панелей всегда есть отверстия для крепления. В этом случае подзарядка аккумуляторов может происходить прямо во время движения.

А если такая батарея закреплена на крыше палатки, то это избавит от необходимости специально для неё искать место установки.

Гибкие панели устанавливаются также на крышах яхт. Гибкий слой основы позволяет повторить форму крыши, и предотвратить срыв батареи ветром и дождём.

На крышах зданий гибкие панели устанавливаются на шифер или черепицу. Основа таких устройств позволяет повторять рельеф кровельных материалов.

Если подложка прозрачная, то её можно прикрепить к стеклу. Такая панель имеет вид тонированного стекла и позволяет использовать для выработки электроэнергию окна.

Преимущества и недостатки

Как любая вещь, гибкие солнечные панели имеют достоинства и изъяны. Лучше всего они видны в сравнении с жёсткими (кристаллическими) солнечными батареями:

• Стойкость к механическим повреждениям. Гибкие панели можно гнуть и скручивать в рулон. В сложенном виде нужно переносить в футляре или «гармошкой». У жёстких батарей прочность зависит от основы. Чаще всего используется стеклотекстолит толщиной 1-1,5 мм. В разложенном виде панель лучше не переносить, а в сложенном – она похожа на прочный брусок.
• Мощность . Гибкие батареи имеют меньший КПД (коэффициент полезного действия) и удельную мощность на единицу площади. Их применение предпочтительнее в ситуации, в которой вес имеет решающее значение. Аморфный слой полупроводника лучше улавливает рассеянный солнечный свет.
• Цена . Гибкие панели дороже жёстких, но их стоимость постепенно снижается. Аналогичная ситуация была со светодиодными лампами – со временем их производство росло, а цены снижались.
• Использование . Гибкие элементы можно нашивать на одежду, рюкзаки и заряжать аккумуляторы в дороге. Они легче жёстких, поэтому предпочтительнее для установки на электромобили и электросамолёты, дроны, а также в пеших походах. Повторяют кривизну основания и крепятся на шифер или черепицу. Яхта с такими панелями будет обеспечена электроэнергией даже при выключенном двигателе. Жёсткие батареи используются в стационарных и маломобильных конструкциях (охотничьих домиках и многодневных выездах на рыбалку). Крепить эти устройства можно через специальные отверстия, с помощью двухстороннего скотча или силиконового герметика.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Важно! Герметик нужен не уксусный, а нейтральный – уксус, как любая кислота, окисляет проводники и соединения.

Как правильно выбрать солнечную батарею

Есть много критериев, по которым выбираются панели:

1. Мощность . Зависит от количества аппаратов, прогноза погоды (в пасмурную погоду мощность панелей падает и необходим запас). Для телефонов достаточно 6-9 Вт, для фотоаппарата или планшета – 10-20 Вт, а для ноутбука не менее 15.
2. Вес . Лучше всего выбирать на сайте производителя или магазина. Если батарея будет переноситься в пешем походе, то нужна самая лёгкая, а при перевозке на автомобиле важнее выбрать батарею с максимальным КПД (коэффициентом полезного действия).
3. Напряжение . Для зарядки телефона, планшета или фотоаппарата достаточно 5 В. Для ноутбука необходимо 12 В и преобразователь 12-220. Солнечные батареи нужны со встроенным или дополнительным стабилизатором, так как выходное напряжение сильно зависит от яркости света.
4. Цена . Гибкие панели дороже, однако, эта разница постепенно уменьшается.
5. Надёжность . Гибкие элементы более надёжные, поэтому предпочтительнее в особо важных ситуациях.

При равных условиях стоит выбрать модель, получившую на специализированных форумах лучшие отзывы.

Ремонт гибкой панели

Несмотря на то что производитель таких панелей из-за конкуренции повышает надёжность своей продукции, возможен выход панели из строя.

Ремонт гибкой солнечной батареи заключается в замене неисправного участка. При отсутствии внешних повреждений найти его можно, подключив к выходу прибор (вольтметр) и последовательно затеняя участки батареи.

Гибкие солнечные панели – это перспективные устройства для мобильного (малой мощности) или стационарного электроснабжения.

Видеоматериалы по теме

Гибкие тонкопленочные солнечные панели могут стать отличным кровельным материалом на вашей крыше. Для этого тонкую фотопленку просто накладывают на традиционную крышу из черепицы, шифера или металла.
Давайте посмотрим несколько примеров, как это происходит и как это выглядит.

Южная сторона этой крыши покрыта солнечной пленкой, которая дает до 4 кВт электричества.


В Вермонте, США, есть небольшое сообщество Hinesburg, где все 6 домов покрыты такой фотоэлектрической пленкой. Они обеспечивают себя энергией круглый год. Экологические особенности этих домов включают геотермальное отопление, теплые полы и трехслойные стеклопакеты. Окна ориентированы на южную сторону и это помогает прогревать здания зимой.

Три типа солнечных панелей на крыше. Слева направо, коллекторы для подогрева воды, и солнечная пленка интегрированная в кришу

Солнечная пленка не искажает фасад даже старого здания 1930 года постройки. При этом она может окупить себя примерно за 10 лет при ее текущей стоимости. Но из года в год цена на солнечные элементы снижается и становится все доступней.

Эта солнечная крыша на одном из зданий технического университета в штате Миссури. Она простая в установке и в уходе, также на ней легко заметить неисправности и починить.

Солнечная пленка может легка интегрировать в любой дизайн и практически незаметна.


Установка солнечных панелей на металлическую кровлю.

Все соединения прячутся под конёк


Крыша может также стать системой отопления для дома, подогрева воды и пола. Для этого сначала на крышу монтируются вакуумные трубки, которые подсоединены к системе отопления дома, а сверху на них ложатся солнечные панели, которые будут собирать солнечное тепло.

Тонкопленочные гибкие солнечные фотоэлектрические панели.

Если у вас металлическая крыша, то все что вам остается, это почистить ее и наклеить панели. Говорят компания Unisolar, которая делала такие гибкие панели закрылась, а жаль, идея очень интересная.

Монтаж солнечных панелей вместе с металлочерепицей


Намного эффективней, когда солнечные панели интегрированы в кровле еще на заводе. Как это сделано в компании www.ustile.com, тогда и качество сборки лучше и эффективность панелей и надежность всей конструкции.

Солнечная система Panotron.
Малые фотоэлектрические панели вставляются в глиняную черепицу. Монтаж солнечной плитки производится одновременно с кладкой черепицы. Солнечные панели состоят из отдельных монокристаллических элементов, соединенных последовательно. 4 отдельные панели с номинальной мощностью 6,25 Wp вместе образуют фотоэлектрический модуль. Мощность такого модуля 25 Wp; 1 м2 поверхности имеет выходную мощность 75 WP. www.panotron.com

Солнечная черепица.

Интегрированные солнечные панели могут выдерживать даже сильные ветры.


Солнечная плитка бескаркасная и может быть установлена на любой кровле, а также может быть вкраплена между плиткой такого же размера, но с различной функциональностью: тепловыми коллекторами и мансардными окнами, а также стандартной черепицей.
pvsystems.meyerburger.com

Фрайбург - солнечный , проблеск будущего.
Солнечная деревня Sonnenschiff, Фрайбург, Германия, была построена архитектором Рольфом Дишем. Все 58 домов производят больше энергии, чем они потребляют. В общем они генерируют 420000 кВтч солнечной энергии от общей, около 445 кВт в год. Здесь нет частных автомобилей, но зато хорошо организована система Car-Sharing. www.rolfdisch.de

В мире есть достаточно много компаний, которые создают разные типы встроенных солнечных панелей и солнечной пленки. И с каждым днем их ассортимент становится все разнообразней, и продуктивность их все выше, а цена доступней.

И хотя многие из производителей гибких пленочных солнечных панелей не имеют представительства в нашей стране, вы можете найти и заказать их на Ebay.

Солнечные электростанции пока не используются повсеместно, на то есть ряд причин, описанных в (откроется в новом окне). Тонкопленочные солнечные батареи в ряду новейших технологий пока не стали модными и не используются повсеместно, т.к. имеют больше недостатков, чем достоинств, но рассмотрим обе стороны.

В чем разница

Принципиальная разница состоит в используемых материалах. Для достижения отличительных параметров тонкопленочных солнечных батарей нужно использовать полупроводники из селенида меди-индия , а также теллурида кадмия . Принцип действия точно такой же, как в поликристаллических и монокристаллических фотоэлементах с той разницей, что наносить указанные полупроводники можно на пленку. Пленка гнется и скручивается в отличие от классических солнечных панелей.

Достоинства

1. Полупрозрачность. Классические (поликристаллические и монокристаллические) солнечные панели полностью непрозрачные. Аморфные тонкопленочные батареи могут быть выполнены таким образом, чтобы заменить окно в доме, пропуская часть света, а часть преобразовывая в электричество.
2. Легкость. Батареи выполненные на пленке легче классических в несколько раз, что дает больше свободы в монтаже, упрощает операции с ними.
3. Гибкость. Тонкопленочные батареи теоретически можно изгибать в любой плоскости без потери работоспособности.
4. Ударопрочность. Пленка не разбивается от падения при монтаже, от града и остается работоспособной в самых экстремальных условиях.

Недостатки

Мифы и реальность

Пока технология изготовления пленочных солнечных батарей не составляет реальной конкуренции поли/монокристаллическим аналогам. Прежде всего из-за дороговизны используемых материалов. Тем не менее, на ТВ, в сети и среди розничных продавцов бытует несколько мифов о чудо свойствах этой технологии.

Область применения

Как показывает практика, использовать гибкие солнечные панели целесообразно только в походных условиях. Гораздо проще развернуть холст с пленочными солнечными панелями на крыше палатки или трейлера, чем возить с собой жесткую конструкцию, на сборку которой нужно время. Популярны также переносные электростанции для зарядки телефонов и фонарей во время путешествия.

Ввиду низкого КПД сфера применения солнечных батарей очень ограничена. Применение в качестве стационарной солнечной электростанции возможно, но только при наличии больших свободных площадей.

Видео о пленочных батареях

Типичный рекламный сюжет, где диктор рассказывает чудеса о пленочных солнечных батареях, предполагая КПД в 10%, забывая, что таких результатов пока смогли добиться только в лабораторных условиях, но никак не в промышленных образцах. Ролик будет интересен тем, кто хочет знать, как реклама пытается обмануть нас.

Комментарии:

Похожие записи

Сегодня мы расскажем Вам о том, как установить солнечные батареи для дома своими руками. На самом деле этапы работ по установке панелей или коллекторов, которые используются в современных частных домах для автономного отопления, не слишком трудоемкие. Проблема заключается в том, что нужно правильно расположить устройства на крыше, чтобы они могли функционировать с высоким показателем КПД. Далее мы предоставим к Вашему вниманию пошаговую инструкцию по монтажу, а также наглядные фото и видео примеры!

Существующие варианты крепления

Первым делом поговорим о том, как можно самому устанавливать солнечные батареи в домашних условиях. Существует несколько методов установки, а именно:

1. На крыше дома со скатом не более 40 градусов. В этом случае можно либо сделать специальную несущую конструкцию из профилей, либо, если угол наклона кровли свыше 30 градусов, установить солнечные панели без кронштейна, как показано на фото ниже (вариант 2).
   
2. На плоской крыше здания. При таких условиях необходимо сделать специальный металлический каркас с наклонной плоскостью для крепления солнечных батарей под углом относительно крыши.
   
3. На стене. В практике встречается такой способ установки солнечных батарей на крыше крайне редко. Как и в остальных случаях, сначала создается надежная рамная конструкция, к которой и осуществляется крепление. В этом случае батареи также нужно установить под наклоном.
   
4. В земле на специальной опоре в виде штанги. Такой вариант установки может использоваться в регионах с сильными снегопадами либо если другие варианты монтажа, кроме как на столбах, не подходят.
   
5. На балконе или лоджии. Если Вы решили самостоятельно установить солнечные батареи в квартире, тогда разместить их можно на крыше балкона либо с внешней стороны, как показано на картинках ниже.
   
   

Чаще всего в домашних условиях используется первый и второй вариант установки. Сейчас мы рассмотрим, как выполнить монтаж солнечных батарей своими руками и какие нюансы нужно учитывать, чтобы сделать все правильно.

Этапы монтажных работ

Итак, перед тем, как самостоятельно устанавливать панели на крыше жилого дома, Вы должны убедиться в следующем:

На основании всех этих моментов нужно первым делом самому правильно выбрать, где лучше установить систему на крыше дома. Сразу же следует отметить, что система должна находиться на южной стороне постройки, так как именно на эту область приходится максимальное количество солнечной энергии в световой день.

После того как Вы определитесь, где именно будут размещены панели (либо коллекторы), необходимо переходить к сборке рамной конструкции и установке ее на кровлю. Обязательно используйте только металлические уголки и профиля. Изготавливать каркас из бруса не рекомендуется, т.к. он быстрее потеряет свои прочностные свойства. Лучше всего использовать квадратный профиль 25*25 мм либо уголок, но на данном этапе все сугубо индивидуально – если Вы решили установить солнечную батарею большой площади, сечение профиля должно быть на порядок больше.

Полный обзор монтажных работ

Установка креплений на крыше

Отдельное внимание нужно уделить углу наклона панелей к плоскости горизонта, а иначе говоря – земной поверхности. Для каждого региона условия немного отличаются, но обычно весной рекомендуется выполнять установку солнечных батарей под углом 45 градусов, а ближе к осени 70-75. Именно поэтому нужно заблаговременно продумать конструкцию рамы, чтобы можно было вручную выбирать, под каким углом установить систему под солнцем. Обычно раму изготавливают в форме треугольной призмы и крепят к крыше с помощью болтов.

Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что на плоской крыше или на земле не нужно выполнять горизонтальную установку панелей. В зимнее время Вам придется постоянно убирать снег с поверхностью, а иначе система не будет работать.

Еще одно не менее важное требование – между крышей и солнечной батареей обязательно должно быть воздушное пространство (актуально в том случае, если Вы решили установить панель без рамы на гибкую либо металлочерепицу). Если воздушное пространство будет отсутствовать, ухудшиться отвод тепла, что может в дальнейшем за короткий промежуток времени вывести систему из строя! Исключением являются крыши из шифера либо ондулина, которые благодаря волнистой структуре кровельного материала, самостоятельно обеспечат подход воздуха.

Ну и последний важный момент установки – солнечные батареи нужно крепить в горизонтальном положении (длинной стороной вдоль дома). Если пренебречь данным правилом может произойти неравномерный нагрев верхней и нижней области панели, что заметно снизит эффективность использовать автономной системы электроснабжения либо отопления частного дома.

Гибкая солнечная панель устанавливается на крышу и другие поверхности автомобилей, электромобилей, веломобилей, катеров, яхт и любого другого транспорта. Даёт возможность подзарядки аккумуляторных батарей без затрат топлива или зарядки от сети. Также применяются для выработки электроэнергии на стационарных конструкциях: крышах зданий, козырьках, малых архитектурных формах – везде, где требуется изгиб солнечных панелей и/или малый вес.

– Номинальное напряжение: 5 v -72 v (по заказу)

– Максимальная мощность: 5 w – 170 w (по заказу)

– Стоимость 1 ватта мощности, при заказе 1шт. гибкой панели.: 3 – 3.6 usd

– Размеры: под заказ, в соответствии с таблицей, размещённой ниже

– Максимальная электрическая мощность, получаемая с 1 м2 солнечной панели: 160 w

– Вес 1 м2 солнечной панели: 3 – 4 кг. (в зависимости от толщины)

– толщина солнечной панели 2.5 – 3 мм (возможно изготовление солнечных панелей с толщиной 1.5 мм)

– Материал корпуса солнечной панели: пластик

– Максимальный угол изгиба: 30 градусов на расстоянии 30 см.

– Тип солнечной панели: монокристаллическая

– Максимальный КПД солнечной панели: 18%

– Срок службы солнечной панели: 10 лет (до уменьшения мощности на 20%)

– C пособы крепления панели:

– с помощью двухстороннего скотча;

– с помощью шурупов, или других крепёжных элементов

Гибкие фотоэлектрические панели поставляются под заказ, – для того, чтобы обеспечить:

– требуемое расположение контроллера (с наружной или внутренней стороны панели)

Стандартные размеры солнечных панелей, с указанием их характеристик, представлены в таблице ниже. Если ни один из вариантов размеров не подходит для эффективного использования места, запланированного для их установки, можно рассмотреть вариант изготовления панели по индивидуальным размерам.

Для максимального удобства наших клиентов, контроллеры также изготавливаются с требуемым напряжением на выходе.

Максимальная мощность одной гибкой солнечной панели ограничена 170 ваттами. Если требуется мощность больше, – она набирается из нескольких солнечных панелей.

Срок выполнения заказа по изготовлению гибких солнечных панелей, пожалуйста, уточняйте у менеджера.

Гарантия 2 года.

Преимущество гибких солнечных панелей уже заложено в их названии – это гибкость. Благодаря возможности изгибать солнечные панели по профилю крыши автомобиля, катера, крыла самолёта или козырька над крыльцом дома, открываются огромные возможности преобразования солнечной энергии в электрическую – там, где раньше это было делать затруднительно.

Малый удельный вес на единицу площади, толщина всего 3 мм и высокий КПД 18%, не уступающий обычным монокристаллическим солнечным панелям, делает гибкие солнечные панели от ТМ Volta bikes , произведённые по новейшим технологиям – самым выгодным предложением на рынке по соотношению цена / качество.

Монтаж гибких солнечных панелей – предельно прост: с помощью клея, двухстороннего скотча, а в тех местах, где это возможно, даже с помощью шурупов.

Используйте каждый квадратный метр вашего транспорта или зданий с выгодой для себя, – преобразовывая солнечный свет в бесплатную электроэнергию для движения, бизнеса, комфорта!

Электромобиль своими руками: Гибкая солнечная панель для автомобилей

Гибкие солнечные батареи Sphelar

Продолжая тему энергетики, представляю вашему вниманию революционную концепцию сферических солнечных батарей, которые созданы японской компанией Kyosemi. Гибкие солнечные батареи, благодаря особой форме, способны захватывать солнечный свет со всех сторон.

Обычные плоские солнечные батареи легки в проектировании и производстве, но при этом эффективность плоских солнечных элементов зависит от их положения относительно солнца. Тогда как, солнечные батареи Sphelar сферической формы гораздо эффективнее и требуют меньше затрат на производство. Дизайн гибких солнечных батарей Sphelar предусмотрен для использования батарей в мобильных телефонах.

Сферическая форма – это матрица, на которой размещены солнечные элементы размерами около 2 мм. небольшой размер позволяет разместить элементы в различных положениях, а значит солнечный свет будет поглощаться постоянно. Отпадет необходимость подстраиваться под положение солнца. Кроме того, гибкие солнечные батареи Sphelar способны собирать солнечный свет даже в утренние и вечерние часы. Поверхность, на которой размещены солнечные элементы, является гибкой, поэтому при необходимости гибкую солнечную батарею можно сгибать как угодно.

Гибкая солнечная батарея от чикагских конструкторов за 2 дня стала хитом Kickstarter

Чикагская компания YOLK, США, собирает средства на «солнечную бумагу», которая за 2,5 часа полностью заряжает батареи iPhone.

Solar Paper – это очень тонкая солнечная батарея, которая легко помещается между страницами блокнота или тетради. Несмотря на свою тонкость, портативное солнечное зарядное устройство способно генерировать до 10Вт энергии.

В хороший солнечный день Solar Paper заряжает iPhone 6 за 2,5 часа, что равнозначно сетевому зарядному устройству на 5V-2A. Устройство пригодно для зарядки любого гаджета через USB-кабель.

Размеры «листка» составляют 9x19x1,1 см, а вес – 120 гр. Толщина панели равна всего 1,5 мм.

Solar Paper использует модульные панели, соединяемые друг с другом с помощью встроенных магнитов. Всего можно подключить до четырёх панелей мощностью 2,5Вт каждая. Четыре панели обеспечат смартфон до 10Вт энергии через USB-подключение.

Кроме того, Solar Paper запрограммирована на автоматическое возобновление зарядки при обнаружении достаточного количества солнечного света, что очень полезно в облачную погоду.

Солнечная панель оборудована LCD-дисплеем, который отображает ток, подаваемый на подключённое устройство. Это позволяет выбрать оптимальное расположение и угол наклона Solar Paper для зарядки, в зависимости от погодных условий.

Кампания по сбору средств на Kickstarter, по сути, завершилась за 2 дня, когда и были собраны требующиеся для запуска в производство $50 тыс.

На момент написания материала разработчики собрали более $229 тыс. Первая партия солнечных зарядных устройств будет поставлена уже в сентябре 2015 года.

Версия Solar Paper на 5Вт энергии стоит $69, на 10Вт (4 солнечные панели) – $450.

Гибкая солнечная батарея от чикагских конструкторов за 2 дня стала хитом Kickstarter - Blog