Електропостачання за допомогою сонячних батарей: огляд панелей на вітчизняному ринку

1. Типи сонячних батарей
2. Кремнієві сонячні батареї
3. Плівкові сонячні батареї
4. Порівняльна таблиця російських, тайваньських і китайських сонячних батарей

Стаття допоможе визначитися з необхідністю придбання автономних джерел електропостачання, широко охоплює тему автономного електропостачання за допомогою сонячних батарей, переваги і недоліки даного джерела енергії.

Все більшої популярності набувають сонячні батареї в зв'язку з усе більшою їхньою доступністю як у фінансовому плані, так і на тлі розширення асортименту в торгових мережах. Написано багато статей, в яких наводяться техніко-економічні обґрунтування впровадження геліостанцій (так називають системи генерації сонячної енергії). Правда, термін їх окупності досягає декількох років.

Великий сегмент споживачів переходить до автономному електропостачанню не стільки через бажання заощадити, скільки через забезпечення електроживленням в районах, де є перебої з електропостачанням або такого немає зовсім.

Широко використовується генерація сонячної енергії для дачних будиночків в літню пору. Вони характеризуються низькою потужністю споживання і сезонністю роботи сонячних батарей. Більш рідкісні випадки - повна електрифікація будинку альтернативними джерелами. Але побудова систем генерації сонячної енергії для різних умов експлуатації принципово однаково. Отже, розглянемо це питання докладно і по порядку.

Типи сонячних батарей

Іншому обивателю і невтямки, що кількість різновидів сонячних батарей вже наближається до десятку. Щоб якось структурувати в свідомості все різноманіття світлоприймач, розділимо їх на 2 класу:

• кремнієві
• плівкові

Кремнієві сонячні батареї

Широко представлені на ринку монокристаллическими і полікристалічний панелями. Також до цієї групи віднесемо аморфні кремнієві панелі і гібридні сонячні осередки. Як зрозуміло з назви класу, виготовляються ці світлоприймач з кремнію і кремневодорода. Поширення сонячних модулів на основі кремнію обумовлено їх високою питомою енергоефективністю, але досить складний технологічний процес виготовлення робить їх недешевими.

Монокристальна сонячні панелі - це квадрати чорного кольору зі скошеними кутами. На даний момент у таких панелей найвищий ККД - до 22%. Все світлочутливі осередки монокристаллической панелі орієнтовані в одному напрямку, з одного боку цим пояснюється відносно високий ККД, з іншого боку панель повинна бути завжди звернена до сонця для отримання максимальної енерговіддачі. При розсіяному світлі, наприклад, в похмуру погоду, на світанку і заході, електричні параметри генерації електроенергії зовсім не вражають.

Інший тип сонячних панелей: полікристалічні - мають більш низький ККД в порівнянні з монокристалами (порядку 12-18%), але завдяки різноскерованості кристалів кремнію в панелі досягається найкраща енергоефективність в розсіяному світлі. Полікристалічні панелі можна дізнатися по правильної квадратної форми пластин темно-синього кольору з морозним малюнком.

Аморфні кремнієві панелі (або, як їх позначають, а-Si) - самі низькопродуктивні в лінійці кремнієвих приймачів сонячної енергії. Їх ККД знаходиться на позначці в 5-6%. Але їх застосування може бути виправдане. І ось чому:

• по-перше, ступінь поглинання світлового потоку у цих панелей в 20 разів вище, ніж у інших кремнієвих конкурентів;
• по-друге, хаотична орієнтованість світлочутливих осередків підвищує ефективність a-Si в похмуру погоду.

Гібридні перетворювачі світлового потоку - це об'єднання аморфного кремнію з мікрокристалами. Такі панелі схожі за властивостями з полікристалічними елементами, з тією лише застереженням, що їх продуктивність в розсіяному світлі набагато вище. Також крім ультрафіолетового спектра гібридні панелі можуть перетворювати в електрику випромінювання інфрачервоного діапазону.

Плівкові сонячні батареї

Досить нова розробка в сфері сонячних світлоприймач. Потрібно сказати, що в даний момент на російському ринку важко зустріти плівкові модулі, що обумовлено їх високою вартістю. Тому обмежимося перерахуванням їх типів.

До плівковим віднесемо елементи на основі телуриду кадмію (CdTe), діселеніда міді-індію (CIS), діселеніда міді-індію-галію (CIGS) і полімерні. Полімерні панелі - це найбільш перспективний напрямок розвитку плівкових технологій, так як виробники обіцяють їх низьку вартість, правда і ККД всього 6%.

Перш ніж заглибитися в опис сонячних панелей, кілька слів про її параметрах. На малюнку нижче наведена вольтамперная характеристика сонячної панелі (червоним кольором) і крива зміни потужності (синім кольором). На графіку позначені точки, які зустрічаються в технічних характеристиках сонячних батарей.

Так, струм короткого замикання - це струм, який виникає при замиканні ланцюга сонячної батареї (напруга батареї при цьому дорівнює нулю). Напруга холостого ходу, навпаки, параметр розімкнутої ланцюга (струм при цьому дорівнює нулю). Ці два режими не є робочими. Номінальний робочий режим показаний жовтої точкою на перетині пунктирних ліній. У цій точці максимальний робочий струм і напруга. Найефективніше використання сонячної батареї відповідає цій робочій точці.

На російському ринку в більшості своїй представлені моно- і полікристалічні панелі в великому асортименті. Як і слід було очікувати, більшість з них - китайського виробництва. Але ж це і не дивно: Китай - лідер у виробництві і продажі систем генерації сонячної енергії. Крім того, на ринку присутні німецькі (Calixo, SCHOTT) і японські (SHARP) сонячні батареї.

Російські ж «виробники» сонячних батарей - це фірми, які в більшості своїй продають китайську продукцію, видаючи її за свою. Також широко розвинений сегмент виробників, що займаються складанням панелей з китайських комплектуючих. Але не все так безнадійно. Росія може «похвалитися» і своїми виробниками сонячних панелей. У Новочебоксарске знаходиться завод «Хевел», який спеціалізується на виробництві тонкоплівкових гібридних панелей. У Краснодарі на заводі «Сатурн» виготовляють сонячні батареї на основі арсеніду галію, продукція орієнтована, в основному, на космічну промисловість. Два заводи, які найбільш орієнтовані на виробництво побутових модулів, розташовані в Зеленограді ( «Телеком-СТВ») і Рязані ( «Рязанський завод металокерамічних приладів», РЗМКП).

Асортимент рязанських сонячних батарей обмежений двома основними типами:

• RZMP-130-Т - має вихідну напругу 15,9-17,5 В, діапазон потужностей 105-145 Вт;
• RZMP-220-Т - має вихідну напругу 27,7- 29,1 В, діапазон потужностей 200-240 Вт.

«Телеком-СТВ» пропонує набагато більшу кількість артикулів своєї продукції: моно- і полікристалічні модулі, монокристалічні модулі з підвищеною ефективністю, гнучкі і спеціалізовані сонячні батареї. Вихідна напруга модулів адаптовано як для низьковольтних систем (17-18,5 В), так і високовольтних (34-38 В). При цьому ціна цих сонячних батарей в півтора рази нижче рязанських. Наприклад, рязанська RZMP-130-Т потужністю 120 Вт обійдеться покупцеві в 16100 рублів, а ЗЕЛЕНОГРАДСК ТСМ-120А потужністю 123 Вт можна придбати за 9658 рублів. При цьому вага і габарити Зеленоградський панелей менше рязанських. Єдине, що говорить на користь рязанських сонячних батарей - це детальна інформація про використання виробу.

Окремо скажемо кілька слів про завод «Хевел», що в Новочебоксарске. Єдиний завод в Росії, який почав виготовляти панелі на основі аморфного кремнію з вкрапленнями мікрокристалів по мікроморфной технології. З огляду на, що на значній частині території Росії великий відсоток похмурих днів в році, панелі «Хевел» мають великий потенціал в боротьбі за ринок з моно- і полікристалів. У роздрібному продажі панелей «Хевел» поки немає, але, судячи за оптовими цінами, споживачеві доведеться викласти близько 10000 рублів за 125-ти ватну панель. Прямим конкурентом «Хевел» є тонкоплівкові гібридні панелі тайванського виробника Green Energy Technology. Тайванські панелі вже зараз можна придбати за 7000 рублів.

Порівняльна таблиця російських, тайваньських і китайських сонячних батарей

Виробник Найменування Технологія виробництва Пікове напруга, В Піковий струм, А Пікова потужність, Вт Габарити, мм Орієнтовна ціна на російському ринку, руб. «Телеком-СТВ», Зеленоград ТСМ-100А полікристал 17 5,6 96 1050х665х43 8429 РЗМП, Рязань RZMP-130-T полікристал 15,9 6,65 105 1490х670х36 14600 «Хевел», Новочебоксарск HEVEL P7 мікроморфная 56,6 2,21 125 1300х1100х24 10000 Green Energy Technology, Тайвань GET-115AT2 аморфний кремній 93,9 1,22 115 1300х1100х20 * 7000 Chinaland Solar Energy, Китай CNH100-36M монокристал 19,3 5,18 100 1200х540х30 6350

* - без алюмінієвої рамки

В кінцевому підсумку споживачу самому вирішувати, які панелі йому вибрати. В якості рекомендації хочеться відзначити, що для автономного електропостачання будинку можна порекомендувати полікристалічні моделі сонячних батарей. Так, монокристалічні панелі більш ефективні, але не варто забувати, що це досить умовно.

Максимальна потужність монокристалічних елементів буде досягнута лише в сонячний день з використанням систем повороту світлочутливих елементів. Тому дані панелі в більшій мірі підійдуть жителям південної смуги Росії, де кількість сонячних днів максимально. В інших же регіонах при проектуванні систем автономного електропостачання має сенс звернути свою увагу на порівняно нові панелі, вироблені по мікроморфной технології, які здатні перетворювати в електрику не тільки сонячний ультрафіолет, але і інфрачервоне випромінювання. Це їх гідність може з лишком покрити нестачу низького ККД.

Зауважу наостанок, що особисто я віддав перевагу полікристалічної панелі, оскільки призначена вона для тимчасового електропостачання дачного будиночка в літній період. Звідси випливає, що планована навантаження - невелика, світловий день тривалий і сонячний. Тому полікристалічна сонячна батарея в моєму випадку найбільш оптимальна.

Влад Тараненко, рмнт.ру

19.06.14