Сонячна батарея (англ: solar panel) мовою фізики – це напівпровідниковий фотоелектричний генератор (напівпровідник – матеріал з вираженою електропровідністю, рівень якої залежить від різних чинників, наприклад, температури, освітлення), функція якого полягає в прямому перетворенні енергії сонячного випромінювання в електричну. До сих пір найбільш значима область використання сонячних батарей була далека від нашого повсякдення – сонячні батареї активно використовуються для забезпечення електрикою космічних літальних апаратів, оскільки доставка інших видів енергії в умовах космічного польоту – проблематична.
Однак у наш час все популярнішим стає використання сонячних батарей в якості джерела енергії не тільки у віддалених місцях, куди доставка енергії – складна справа, але й в приватних будинках, власники яких просто прийняли рішення на користь цієї дружньої навколишньому середовищу, відновлюваної, і, в тривалій перспективі, набагато більш вигідної енергії. Облаштування свого будинку сонячними батареями або сонячними панелями і використання цієї альтернативної енергії не така проста справа, як користування традиційним електропостачанням, але вона має значні переваги, про які ми розповімо у цій статті.
Види і способи застосування сонячних батарей
Активне використання сонячних батарей для потреб тепло- і енергозабезпечення почалося приблизно 35 років тому. У той час були розроблені перші функціонально ефективні термосолярні схеми, що дало можливість перетворити сонячне випромінювання в найпрогресивніший на той момент вид локальної генерації енергії.
Тодішнє технічне рішення і термосолярні пристрої були пристосовані, в основному, до географічних регіонів з відповідними для ефективного використання сонячної енергії кліматичними умовами, а саме, до сонячних регіонів США і Південної Європи. Однак з розвитком технологій сонячні батареї стали набирати популярності і в так званій зоні помірного клімату, де сонячна погода буває не щодня.
Сонячну енергію можна використовувати для вироблення тепла (термосолярні пристрої використовують для опалення будівель), для нагрівання басейнів і подачі гарячої води, а також для генерації електроенергії (перетворення сонячної енергії в електричну).
Існує два способи видобутку сонячної енергії. Фотоелектричний (photovoltaic) – метод виробництва сонячної енергії, що прямо перетворює сонячне світло в електрику за допомогою панелей. У свою чергу, сонячно-термальний (solar thermal) метод дозволяє добувати енергію з сонячного тепла. В цьому випадку теплова енергія використовується або безпосередньо – як тепло, або спочатку конвертується в механічну енергію і тільки потім – в електрику (його називають концентрованою сонячною енергією).
Сонячна енергія – найбільш еластичний вигляд відновлюваної енергії, оскільки обидва способи її отримання можна використовувати для вирішення як великих завдань, так і в індивідуальних системах. Фотоелектричний і сонячно-термальний методи можна використовувати на електростанціях, які вкривають тисячі квадратних метрів і виробляють енергію, яка потім надходить в електромережі. Точно так само обидва методи підходять для приватного використання – фотолектричні сонячні панелі можуть виробляти енергію, яка буде використана для роботи електричних пристроїв, а сонячно-термальну енергію на індивідуальному рівні використовують для опалення будинків і нагрівання води.
Фотоелектрична сонячна енергія: види сонячних батарей
У наші дні широко використовується фотоелектрична технологія отримання сонячної енергії, за допомогою якої сонячне світло безпосередньо перетворюється в електрику. Ця технологія, принаймні в контексті індивідуального користування, вважається краще сонячно-термальної, оскільки сонячні батареї, які працюють на базі фотоелектричного принципу переробки сонячної енергії, можна використовувати при будь-яких погодних умовах (для роботи їм не потрібне пряме сонячне світло). Звичайно, обсяг одержуваної енергії буде набагато більший в разі, коли сонячні батареї, які знаходяться на даху, отримують пряме сонячне світло, але ці батареї будуть досить ефективні і в разі похмурої погоди, коли у батарей немає прямого контакту з сонячним світлом.
Найбільш популярні в усьому світі сонячні батареї виробляються з використанням технології монокристалічного або полікристалічного кремнію, але є ще третій вид батарей – тонкоплівкові стільникові сонячні елементи.
Першою була розроблена монокристалічна кремнієва технологія, яка вважається найбільш ефективною. Для виробництва таких батарей використовується дуже чистий монокристалічний кремній, і початкові вкладення тут досить високі. Процес виробництва батарей такого типу технологічно дуже складний, зате у них високий коефіцієнт корисної дії – їх ефективність може коливатися в межах 15-20%. Монокристалічний тип батарей більше підходить для спекотного клімату – при підвищенні температури повітря ефективність цих батарей падає менше, ніж у інших типів панелей.
Виробнича вартість батарей з полікристалічного кремнію нижча, ніж у батарей з монокристалічного. Крім того, залишається менше невикористаного полікристалічного кремнію в порівнянні з відходами при виробництві монокристалічних сонячних батарей. Однак ККД тут на пару відсотків нижчий, ніж у монокристалічних: ефективність цих сонячних батарей зазвичай становить 13-17%.
Ідея тонкоплівкових стільникових (пористих) сонячних елементів базується на інший технології, ніж описана вище, це порівняно новий метод виробництва сонячних батарей. В даний момент він має найнижчий ККД в порівнянні з двома іншими видами сонячних батарей – приблизно 10-15%, однак у цій технології найбільший потенціал для розвитку. Наведений рівень ефективності характеризує тонкоплівкові сонячні батареї, які вже надійшли в продаж на ринок, проте в лабораторних умовах вдалося домогтися 23,4% ефективності, і планується, що вона буде рости. Треба також враховувати, що більш низька ефективність цих батарей залежить тільки від розмірів площі, яку вони охоплюють. Однак цей вид батарей стає все більш дешевим, і слід очікувати, що з часом ці проблеми будуть вирішені.
Чому варто вибрати сонячні батареї?
Використання сонячної енергії має величезний потенціал. Сонячна енергія – це універсальне джерело безкоштовної відновлюваної енергії, це чиста і вільна від забруднення енергія, її можна використовувати практично в будь-якій точці Землі. В останні роки в усьому світі зростає попит на сонячну енергію, і на тлі зростання цін на енергоресурси ціна на сонячні панелі продовжує падати.
Ми вже говорили, що сонячну енергію можна отримувати навіть тоді, коли сонця на небі не видно (в похмурий день). Так відбувається завдяки тому, що глобальне випромінювання складається з прямого і розсіяного випромінювання. Найголовніша перевага використання сонячної енергії – економія коштів: сонячна енергія дозволить заощадити на придбанні електричної енергії, необхідної для роботи побутового або виробничого обладнання.
Крім того, сонячні панелі забезпечують незалежність від тарифів і перебоїв в постачанні електроенергії, монтаж панелей дуже простий, їх обслуговування – зрозуміле. Сонячні панелі можна встановлювати в місцях, де не проведено електрику – такі системи називаються «off-grid». І, звичайно, сонячні панелі – суттєвий елемент «зеленого» способу життя і мислення, оскільки тут використовуються поновлювані енергоресурси, які не мають негативного впливу на навколишнє середовище.
Хто в Україні встановлює сонячні панелі
“Krabon CNS” продає і встановлює сонячні батареї. На сайті karbon-cns.com.ua можна прочитати про всі види батарей, які можна придбати за допомогою цієї компанії, дізнатися розцінки, а також ознайомитися з інформацією про оптимальне розташування сонячних батарей, критерії їх вибору і їх потужність.
Енергозабезпечення за допомогою сонячних батарей зазвичай вибирають через його переваги або через недоступність інших видів забезпечення енергією – якщо будинок стоїть у відокремленому місці. Відстань від енергетичних мереж в наші дні перестала бути нерозв’язною проблемою, і при невеликих зусиллях житло можна забезпечити електрикою власного виробництва і використовувати зручну альтернативну систему опалення – скрапленим газом. Коли прийде час подумати про встановлення соняної електростанці у себе на присадибній ділянці, пам’ятай – “Krabon CNS” пропонує весь спектр послуг з установки системи: проектування, узгодження проекту, установку системи, а також подальше технічне обслуговування!
