Правильное обслуживание солнечных батарей

Покупая солнечные батареи для дома, многие считают, что про них можно окончательно забыть после установки. Однако солнечные энергосистемы должны эксплуатироваться соответствующим образом, чтобы безотказно функционировать и давать нужный эффект.

Важные элементы проверки

Техническое обслуживание облегчает мониторинг – система сбора данных, представляющая собой программное средство, отслеживающее изменения в работе солнечной станции.

• Крепления – неправильно установленное оборудование, отсутствующие или ослабленные крепежные детали, коррозия приводят к механическим повреждениям отдельных модулей или даже всей системы.
• Инверторы – необходимый компонент каждой станции, преобразующие постоянный ток, производимый фотоэлектрическими элементами в переменный для бытовой сети. Большинство инверторов рассчитаны для работы на открытом воздухе и должны выдерживать все виды климатического влияния. Но проверять их на предмет наличия перегрева или повреждений все же необходимо. Кроме того, нужно регулярно очищать фильтры на инверторах, что не допустит перегрева.
• Фотоэлектрические модули – неисправные или неэффективные модули становятся причиной ряда проблем, влияющих на производительность системы. Если во время установки солнечной системы хоть один модуль окажется неисправным, то общая мощность будет ощутимо сокращена.
• Замыкание на землю – плохое заземление, непрочные контакты или отсутствие изоляции вызывают снижение производительности, простои системы или повреждения в ней.
• Ландшафтная планировка – устранение эрозии, предотвращение затенения и обеспечение свободы доступа к станции являются первостепенными факторами оптимизации ее работы и профилактического обслуживания.
• Электроизоляционные трубки – их выход из строя приводит к уязвимости для механических повреждений находящихся внутри проводов. А ремонт этих проводов дорогой и трудоемкий.

Солнечные батареи для дома: самостоятельный уход

Помимо систематической проверки вышеперечисленных факторов, необходимо содержать батареи в чистоте. Слой снега, листьев или пыли помешает прохождению солнечного света, что снизит общую эффективность работы системы. Достаточно промывать модули при помощи шланга примерно 3-4 раза в год. Однако эта цифра напрямую зависит от погодных условий и загрязненности территории.

Срок службы и утилизация

Солнечные батареи для дома имеют срок эксплуатации от 40 до 50 лет. Контроллер способен проработать 15-20 лет.. А вот аккумулятор, в зависимости от типа и условий использования, проживет от 4 до 10 лет. Конечно, эти цифры весьма условны и напрямую зависят от соблюдения правил эксплуатации.

Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.

Что касается утилизации, то она на данном этапе вызывает некоторые трудности. Лишь 30% производителей солнечных панелей принимают их на переработку. Иногда отработанные установки передаются на вторичный рынок фотоустановок, где они могут быть использованы. Кроме того, отработанные солнечные батареи могут послужить в странах, где солнечное излучение более интенсивно.

Правильная эксплуатация и своевременная проверка – гарантия безотказного режима работы и быстрой окупаемости установки. Небрежное обращение чревато не только снижением эффективности, но и поломкой системы.

Источник

Как устанавливать и эксплуатировать солнечные батареи

При выборе солнечной электростанции и анализе вариантов эксплуатации солнечных модулей важно определиться с возможностями получения гелиоэнергии.

Научные методы расчета

Учетом облучения поверхностей Земли лучами Солнца занимается наука «Инсоляция» (образовано от термина «in solis»).

Она учитывает направление параллельного пучка световых лучей от центра солнечного диска геометрическими и энергетическими методами, которые позволяют выявить для светового потока:

зависимость от времени и сезона;

экспозицию в световых единицах измерения.

Влияние излучения Солнца на Землю

Расположение солнечной батареи влияет на качество приема светового потока, определяется углом наклона ее поверхности относительно оси световых лучей. На практике она может быть ориентирована разными способами, но для расчетов выбирают три характерных варианта:

плоскость горизонта земной поверхности;

перпендикулярно оси светового потока.

Первый метод подразумевает размещение модулей параллельно плоскости водяного зеркала данной местности.

Ориентация под оптимальным углом заключается в стационарном закреплении солнечной батареи в усредненном, наиболее благоприятном положении для приема солнечной энергии. На этот способ оказывает влияние угол широты местности и наклона оси вращения Земли.

Третий вариант заключается в организации системы слежения за положением Солнца на небосклоне и автоматического поддержания перпендикулярного к нему направления плоскости гелиомодулей.

Краткие выводы

Для условий России методами инсоляции выявлены среднестатистические возможности для получения солнечной энергии в кВт/час с 1м 2 площади за один календарный год. Они сведены в таблицу.

Область/Расположение	Горизонт	Оптимальный угол	Система слежения
Астраханская	1371	1593	2200
Московская	1020	1173	1514
Владивосток	1290	1681	2145

Для сведения. На практике реализованы технические способы, позволяющие получить больше энергии с одного квадратного метра гелиомодуля, основанные на заборе светового потока с соседних площадей.

С этой целью используются:

схема поворачиваемых плоских зеркал, отражающих свет на солнечную батарею;

поворотное зеркало линейной гиперболической формы с возможностью вращения только вокруг одной оси.

Оба метода эффективны, но требуют серьезные технические расчеты, сложную механику и большие финансовые вложения. Однако они позволяют понять, что повысить эффективность домашней солнечной станции можно простыми способами дополнительного направления отраженного света от соседних стен, строительных конструкций, экранов. Для этого достаточно окрасить их в светлые тона, отражающие световые волны.

Зачем учитывать рекомендации инсоляции

В статье «Как устроены и работают солнечные батареи» приводятся данные о работе фотоэлектрических преобразователей и отмечается их довольно низкий КПД. Производители такого оборудования постоянно изыскивают способы его повышения, проводят обширные научные исследования, меняют условия производства, но…революционных технологий пока не предвидится.

Солнечные модули стоят дорого, преобразуют незначительную долю получаемой энергии в электричество. Поэтому важно использовать все факторы с максимальной пользой.

Способ крепления

Для монтажа солнечных батарей изготавливается каркас с профильными алюминиевыми или стальными рамками. Можно использовать дерево, но оно, как ни защищай, подвержено усыханию, гниению, не так долговечно. Крепление батареи к рамке выполняется обычными локерными саморезами или винтовыми соединениями в наиболее удобном месте.

Ориентация

Человеческое зрение приспосабливается к восприятию окружающего мира таким образом, чтобы нам было комфортно. Наши глаза адаптируются к световому потоку, сглаживая его. Художники и фотографы, использующие световые эффекты, учитывают эти особенности зрения в своих работах.

Правильно оценить «на глаз» способ ориентации солнечной батареи в пространстве весьма проблематично. Делать это следует с помощью приборов, и учитывать, что Солнце наше северное полушарие максимально облучает с южного направления. Конечно, световая энергия приходит еще с востока и запада, но с большими потерями.

Поэтому располагать плоскость солнечной батареи следует перпендикулярно к южному направлению под углом к плоскости горизонта, который можно: установить один раз для круглогодичной эксплуатации; изменять в соответствии с временами года.

Для стационарного закрепления оптимально усредненное значение, совпадающее с параллелью (широтой). К примеру, для Ленинградской области устанавливается 60 градусов.

Метод регулирования более эффективен даже при ручной переустановке угла дважды в год (данные для той же местности):

весной — до 45 о ;

осенью — до 75 о

Использовать в домашней солнечной электростанции систему слежения невыгодно:

большая парусность при сильных порывах ветра может привести к поломке ненадежной конструкции;

стоимость системы сопоставима с ценой трех солнечных батарей;

ожидаемый экономический эффект не превысит 40%.

Поэтому вместо следящей системы лучше приобрести дополнительный солнечный модуль.

Влияние температуры и снега

Фотоэлектрический преобразователь отрицательно реагирует на повышение температуры: снижает выходную мощность. А гелиомодули, подвергаясь облучению Солнца, нагреваются. Они, закрепленные наглухо на темных поверхностях, например, черном рубероиде, могут работать в режиме «сковородки» с температурой более +80 о С.

Поэтому, при монтаже на любых строительных конструкциях необходимо предусматривать свободное пространство со всех сторон фотоэлектрического преобразователя для естественной циркуляции воздуха и отвода тепла. Особенно актуально это для плоских поверхностей: бетонные плиты, листы жести. Волны шифера, ондулина обеспечивают подход воздуха, но в зимнее время их заносит снегом.

Удобно закреплять солнечные батареи на плоской крыше с ориентацией на юг или на открытой солнцу площадке. Для этого из металлических уголков сваривают раму в форме треугольной горизонтальной призмы, приподнятой над базовой поверхностью на высоту, превышающую возможные снежные заносы. Это так называемая пассивная защита от снега продуваемым пространством. Но в нем надо уменьшить количество упоров снизу или увеличить расстояние между ними.

Созданная рама надежно крепится болтовыми соединениями к силовым элементам строительной конструкции, а в нее устанавливаются солнечные модули.

В отдельных случаях хорошие результаты теплового режима можно создать опусканием крепления рамы ниже ската у крыши. Это один из эффективных методов создания хорошего воздухообмена.

Прямоугольная форма солнечной батареи вытянута в одну сторону. При вертикальном ориентировании увеличивается перепад температур между ячейками верхней и нижней стороны, что нежелательно. Выбирайте горизонтальное расположение.

Занимаясь свободным доступом воздуха, не забывайте о жесткости и прочности всей конструкции.

Любой способ снижения рабочей температуры фотоэлектрического преобразователя даже на один градус в течение года дает ощутимый прирост мощности.

Отраженный свет

Солнечная батарея принимает световой поток со всех сторон, включая тыльную поверхность (отраженным светом). Эксперименты в снежном поле показали, что за счет преобразования отраженного света задней стороной солнечной батареи можно с нее получить увеличение мощности до 30-50% и, в отдельных случаях, превысить заявленные характеристики производителя.

Что мешает устанавливать солнечные модули в незатененных местах, направлять на них дополнительно световой поток от светлых соседних строительных конструкций, окрашивать световозвращающими красками объекты, расположенные с обратной стороны?

Влияние сезона

Влияние излучения Солнца на времена года на Земле

Самые плохие условия для работы домашней солнечной электростанции создаются осенью:

продолжительность светлого времени уменьшается;

пасмурная погода и облака резко снижают солнечный поток;

темная поверхность земли поглощает и не отражает свет.

Картина меняется после первого снега — увеличивается рассеянное освещение снежным покровом.

Однако плотно стоящие строения и деревья, особенно хвойный лес не отражают свет. В этой ситуации можно улавливать световой поток, рассеиваемый от облаков и неба, но потребуется поэкспериментировать с углом наклона фотоэлектрического преобразователя.

Открытое снежное поле способно создавать более 85% отраженного света. Этому способу следует уделить внимание.

Сезонные отличия инсоляции могут колебаться в больших пределах (до 6 крат). Поэтому весенним днем и темным осенним вечером возможности домашней солнечной станции очень отличаются.

Учитывая стоимость солнечной батареи, рекомендуется в конце зимы или ранней весной купить их минимальное количество для приобретения опыта эксплуатации и проверки качества изготовления. В конце осени можно докупить оставшуюся часть для осенне-зимней эксплуатации. К тому же в этот период действуют скидки и акции.

Вспомните свои ощущения, когда выходите на улице в солнечный февральский день:

солнце слепит глаза (вспомнили про темные очки);

мороз щиплет за щеки;

свет отражается от снега;

световой день растет.

Это идеальные условия для работы фотоэлектрического преобразователя. Он вырабатывает повышенную мощность и не надо особенно беспокоиться об его охлаждении, как летом.

Если вы ошиблись в расчетах и солнечные батареи успешно справляются с задачами: даже имеется резерв мощности, то может быть и…не потребуется их докупать осенью? Или приобрести меньшее количество? Почему бы не проверить таким способом?

Источник

От чего зависит срок службы солнечных панелей

Использование солнечных лучей для получения энергии происходит уже свыше 100 лет. Когда Беккерель открыл фотоэлемент, генерируемый из фотонов, он подарил миру новый способ энергообеспечения. Сегодня многие страны используют солнечные батареи, но как можно рассчитать срок службы солнечных батарей? Сколько он составляет и как достичь максимального результата во время эксплуатации панели? Об этом далее.

Основная информация

Солнечная батарея — альтернативный источник питания жилого дома и коммерческого учреждения, обладающая простым обслуживанием, неиссякаемым энергетическим ресурсом, бесшумной системной работой и небольшим количеством занимаемой площади. В список преимуществ системы также входит продолжительный период работы.

Обычно солнечная батарея служит 30 лет, но продолжительность службы может снизиться по ряду причин. Фотогенератор начинает терять свою полезную емкость ежегодно. Когда его производительность снижается до 80 %, батарея становится негодной. На этом показателе она теряет мощность, а ее коэффициент полезного действия начинает резко снижаться, что делает использование батареи невозможным.

Внимание! Накопитель начинает стареть по циклам. Эффективность снижается от большой глубины разряда, тока заряда/разряда, экстремальной температуры при работе фотоэлемента.

Большинство производителей гарантирует, что система альтернативного энергообеспечения будет функционировать на протяжении 25–30 лет, а понижение интенсивности работы будет не выше 20 % по окончании эксплуатационного срока. Многими изготовителями предоставляется гарантия в 10 лет. Они говорят, что потеря эффективности будет составлять 10 %. Гарантия повреждений, полученных механическим образом, при этом дается ими в 5 лет.

Срок эксплуатации

Самый большой эксплуатационный опыт имеют кристаллические модули. Они стали выпускаться с 50-х годов двадцатого столетия по специальным эксплуатационным тестам. Солнечные элементы, которые используются в модулях, обладают неограниченным сроком службы. Они не деградируют по истечению нескольких лет работы. Однако модульная мощность падает с течением времени. Это происходит из-за постепенного разрушения этиленвинилацетатной пленки, которая используется для модульной герметизации и замутнения пленочной прослойки, которая располагается у стекла и солнечных элементов.

Задача модульного герметика заключается в защите компонентов устройства и внутренних электросоединений от негативного воздействия жидкости. Поскольку невозможно сделать полную защиту элементов от влаги, ультрафиолета и температурного перепада, герметик разрушается с течением времени. Влага, которая попала внутрь, выводится наружу в дневное время, когда модульная температура растет. Свет начинает разрушение герметизирующих компонентов, благодаря световому излучению, и они становятся менее эластичными, более податливыми на механический вид воздействий. С течением времени защита модуля ухудшается. Влага, которая попала внутрь модуля, приводит к коррозии электросоединений. Из-за этого увеличивается сопротивление в месте ржавчины, перегревается и разрушается контакт, уменьшается модульное напряжение на выходе.

Заключительным фактором, который уменьшает модульную выработку, считается постепенное снижение прочности пленки у стекла и элементов. Снижение заметить самостоятельно сложно, но оно ведет к тому, что эффективность работы модуля снижается за счет попадания меньшего количества света на ряд солнечных элементов.

Влияние температуры на работу

Жара понижает эффективность работы солнечной батареи. Под действием пекла работоспособность оборудования снижается на 10 %. Дело в том, что для эффективности работы генератора необходимо, чтобы на кремниевую панель попадали прямые солнечные лучи, но, если происходит чрезмерное нагревание, генератор обрабатывает меньшее количество фотонов. Фотоэлемент работает благодаря электрическим процессам, контролируемым термодинамическим законами. Когда повышается температура, мощность оборудования снижается. Во время нагревания модуля, который генерирует энергию, появляется сопротивление. Поток электронов увеличивается и напряжение понижается.

Чтобы оценить потерю эффективности, ученые даже разработали особый показатель и назвали его температурным коэффициентом фотоэлемента. Расчет осуществляется по 25 градусной температуре. Показатель мощности при повышении градуса снижается на 0.5 %. Чтобы предотвратить потерю мощности, необходимо:

• обеспечить расстояние между батареями, чтобы воздух в достаточной мере циркулировал;
• расположить станции в местах с достаточной продуваемостью;
• установить батарею на теплопроводящую поверхность, снижающую температуру кремниевой панели.

От мощности будет зависеть срок службы солнечных панелей. Чем чаще устройство будет подвергаться действию критических климатических условий, тем быстрее испортится.

Что будет с батареей через 25 лет работы

Фотоэнергетика считается достаточно молодой отраслью. По существующим данным, работа солнечных батарей должна осуществляться более 25 лет. Первая в мире солнечная батарея работает уже 60 лет. Производители говорят, что максимальное ухудшение работы батарей возможно через 25 лет. Но, по реальным тестам с 1980-х годов, модули снизили свою мощность за 40 лет только на 10 %. Это значит, что оборудование может работать дольше. С большой вероятностью можно отметить, что устройства будут функционировать свыше 30 лет.

Кроме того, современное производство прогрессивно. Продающиеся сегодня источники альтернативного энергообеспечения считаются прочными, надежными и результативными приборами.

Что сделать, чтобы увеличить эксплуатационный срок

Для продления генерирования электроэнергии в батареях или панелях, нужно запомнить три правила:

1. Следует избегать повреждения устройства. Чем больше сколов будет иметь модуль, тем стремительнее он утратит эффективность. В негативном случае влага попадет в стекло и пленку, и эта ситуация приведет к короткому замыканию и ржавчине.
2. Необходимо регулярно обслуживать, чистить оборудование.
3. В плохих погодных условиях вокруг оборудования следует устанавливать ветрозащитную конструкцию. Чем хуже будут условия работы устройств, тем быстрее закончится их срок годности.

Обратите внимание! Также следует механически не нарушать целостность модульного герметика.

В результате, срок службы солнечных панелей или батарей равен 25–30 лет. Изготовители предоставляют официальные гарантии именно на такой показатель. Тем не менее, современные устройства могут служить меньше или дольше, в зависимости от климатических условий и правильности соблюдения условий работы. Эффективная работа оборудования прекращается, когда происходит утрата мощности на 20 %. Чтобы максимально увеличить срок годности панелей, следует выполнять приведенные выше рекомендации.

Видео по теме

Источник