Вес, размеры, материалы и где же заявленная мощность? Солнечные мифы и опыт практика.
Автор рекомендует читать публикацию на странице Friendica, а не через интерфейс Mastodon, поскольку статья имеет структуру с вставленными изображениями которые иначе отображаются при просмотрите из отличных от Friendica пользовательских интерфейсов fediverse
Разумеется, стоит начать с того, что солнечные панели бывают разные по материалам, размерам, предназначению и конечно же цене.
Основной материал солнечных панелей это кремний. Планета состоит из него на 29,5% если верить науке, и это не мало, но по чему тогда солнечные панели такие дорогие? Дело в том, что процесс изготовления солнечных кремниевых элементов это дорогостоящий, трудозатратный и химически сложный процесс. По той же причине для производителя дешевле продать бракованные и битые элементы по бросовой цене, чем перерабатывать их заново в продукт товарного вида. Таким образом на прилавке мы имеем два основных вида панелей отличающихся по материалу и огромное количество тех, которые отличаются маркетингом и игрой с названиями.
Монокристалл и поликристалл.
Визуально отличить монокристаллические панели от поликристаллических в большинстве случаев не сложно. Монокристалл по цвету ближе к чёрному, структура однородная, а поликристалл по цвету ближе к синему, структура не однородная и у разных производителей эта неоднородность и цвет выраженным по разному. Существует легенда что монокристаллические панели больше вырабатывают при прямых солнечных лучах, а поликристаллические при облачности или тучах. На мой взгляд тут поработала рука маркетологов, дело в том, что поликристалл дешевле в производстве по себестоимости. Монокристалл действительно лучше работает при прямых солнечных лучах, а вот лучшая выработка поликристалла на грани мифа. То есть, он действительно в некоторых случаях в облачную и дождливую погоду выдаёт чуть больше, но разрыв в выработке не значительный, а проигрыш в солнечную погоду ощутимый. По определению "СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ" получают энергию от солнца, по этому делать ставку на поликристалл я разумеется не стал и выбрал для себя монокристаллические панели.
Покрытие и отражения.
Важной частью панелей которой не стоит пренебрегать является покрытие. Оно не должно отражать солнечный свет от себя. В наши дни встречается очень много солнечных панелей, особенно среди условно гибких, которые отзеркаливают существенный процент лучей падающих на поверхность панели.
У качественно сделанных панелей отражение не значительно. Кроме визуального отличия, разницу можно почувствовать и тактильно. Проводя по матовой поверхности рукой вы ощутите совсем не значительную но тактильно различимую структуру. Существует так же тип покрытия, который представляет собой микро призмы, которые собирают и концентрируют световой поток, чаще такое решения встречается на безрамных, условно гибких панелях.
Специально гонятся за панелями с покрытием из микро призм я не стал и выбрал для себя просто панели с качественным матовым покрытием.
Электрика наука о контактах.
Сектография важная часть солнечных панелей. По сути это никелированная лента представляющая собой шину контакта, которая проходит через все кремниевые ячейки. Подключение ячеек в зависимости от конструкции бывает как последовательно и параллельное, так и оба варианта вместе.
В этом месте встречаются проблемы, холодная или не качественная пайка сектографии приводит к обрывам контакта, который происходит при жаре или морозах из за температурной деформации материалов. Так же при плохом контакте возможен излишний нагрев, а в больших и мощных солнечных системах и без того находящихся на солнце, где по линиям сектографии текут большие токи это может привести к плавлению и возгоранию. Кроме того стоит уточнить, что ремонт солнечных панелей за пределами распределительной коробки не возможен.
Конструктивные особенности.
Конструктивно солнечные панели можно разделить на рамные, условно гибкие и складные. Рамные как понятно из определения размещаются в рамах. Как правило рамы алюминиевые. Это обеспечивает относительную лёгкость, прочность и упрощает монтаж. Вторым типом являются условно гибкие панели. А почему собственно условно?
Помните как в действе вы ломали карандаш или палку? При изгибе до определённого угла не чего критического не происходит, а после хрусь.....
так и здесь. При чём при изгибе можно вывести из строя не только контакты сектографии, но и сломать кремниевые ячейки. Разумеется что условно гибкие панели легче, но мало кто из не заинтересованных в альтернативной энергетике понимает, чем они по мимо отсутствия рамы отличаются от рамных. В рамных панелях не редко применяется стеклянное покрытие, в гибких же применяется ламинирующая плёнка, в большинстве случаев не один слой и не только она. Делается это в угоду веса. Дело в предназначении. Рамные солнечные панели как правило предполагают стационарную установку, а условно гибкие занимают на рынке нишу для подвижных людей, то есть установка на яхты, кемперы, караваны и другие подвижные объекты где важен вес. Так рамная солнечная панель мощностью 100 ватт может весить приблизительно 9-12кг, а её более гибкий и безрамный собрат 2-3 кг.
Кроме того в силу конструктивных особенностей у гибких панелей куда более короткий срок эксплуатации. Принято считать, что срок службы солнечных панелей примерно 20-25 лет, но по истечению этого срока панели не рассыпаются в труху и не аннигилируются. Скорость деградации зависит от технологичности и качества изготовления. Производители закладывают потерю мощности приблизительно 0,8 – 1% для бюджетных решений, а панели нового поколения или премиум сегмента могут иметь коэффициент 0,3-0,5%. То есть через 20-25 лет, панели будут вырабатывать 80-85% от номинальной мощности и в дальнейшем их мощность будет снижется пропорционально деградации, но это справедливо только для рамных солнечных панелей, по сколку на практике условно гибкие живут 5- 12 лет и мне не встречались более старые или выдающиеся по свое производительности панели этого класса. Как правило их владельцы меняют их на что то более солидное раньше, чем их срок службы даёт о себе знать. В целом на срок службы и скорость деградации влияет качество материалов, сырья и самого производства, а материалы и технологии иногда отличаются не только у разных производителей, а и у одного производителя, но в разных классах или ценовых сегментах. Разумеется, мой выбор это рамные панели, но я не вижу не чего криминального в использовании гибких в условиях где это оправданно.
Третьим типом солнечных панелей принято выделять складные солнечные панели для пешего туризма. По сути это условно гибкие солнечные панели разделённые на более компактные сегменты и упакованные в тканное основание. Ткань бывает разной. Кордура, полиэстер, оксфород и так далее. Вообще именно в нише солнечных панелей для пешего туризма больше всего сомнительных и странных решений и откровенно ложных заявлений о характеристиках. Чаще всего встречаются панели мощностью 7 - 20 ватт с 2 * USB type A выходами, но уже давно не новинка и комплектация где по одному USB type C и USB type A. Я бы рекомендовал смотреть на панели этого класса с мощностью 25 ватт с плюсом с наличием выхода 18V DC.
Как и почему ,я уже писал вот здесь friendica.world/display/84b6ef…
Эти панели тоже довольно быстро выходят из строя при постоянной эксплуатации, первое что выходит из строя, это тканная обшивка. Она не выдерживает ультрафиолетового воздействия. Так же при длительном солнечном нагреве бывают случаи деформации ячеек. Вообще такие панели показывают себя очень хорошо в походах, и здесь я должен акцентировать внимание на том, что они плохо себя показывают именно на долгой дистанции непрерывного использования. То есть домашнее использование на балконе круглогодично и использование 3 -5 раз в год в походах это совершенно разные вещи! И если у вас стоит вопрос "иметь или не иметь" я для себя однозначно решил "конечно иметь!" но я бы рекомендовал не экономить, брать сразу качественную и по мощнее, не рассматривать варианты мощностью менее 20 ватт и брать с люверсами, а не верёвочными или тканными петлями.
Цвет, крепление и по чему не удаётся получить заявленную мощность.
Принято считать в духе " в среднем по палате" что на один квадратный метр поверхности в час при активном солнце приходится киловатт солнечной энергии. Не могу с уверенностью не подтвердит, не опровергнуть, но кое что имею сказать. На многих ( к сожалению не на всех) солнечных панелях, сзади на этикетке есть параметр " Эффективность преобразования" обычно этот показатель в диапазоне 18-25%, а это говорит о том, что от 100% солнечной энергии попадающей на поверхность панели мы получаем в идеальных условиях те самые 18-25%, но на самом деле и того меньше. Чтоб разобраться подробнее нужно посмотреть, кто и при каких условиях получает заявленные на этикетке характеристики.
Вот здесь: mastodon.social/@en0t/11461390… я специально выложил видео.
На нём наглядно видно что тест занимает всего мгновение, цифровой мультиметр подключенный к компьютеру на экране показывает 56 ватт мощности полученных в условиях теста панели мощностью 50 ватт. Почему так? Во первых искусственный осветитель, он расположен под прямым (читай оптимальным) углом к панели. Второе это атмосфера и все её природные и индустриальные явления. Облака, дымка, пыль в воздухе, смог и далее по списку, между тестовым стендом осветителя и панелью разумеется не чего такого нет. Ну и температура.
На этикетках панелей так же не всегда, но есть указания на температуру, обычно это 25℃. То есть панель не подвергалась во время теста нагреву, что в реальных условиях эксплуатации значительно снижает КПД. По этому заявленные производителем панели параметры рекомендую считать " потенциальным максимумом при соблюдении массы условий" , но точно не как параметры которые можно получать ежедневно.
На производительность панели влияют и метод крепления и цвет. Рамные солнечные панели с алюминиевыми не окрашенным каркасом и закрепленные на отдельном стенде или конструкции предусматривающей обдув задней части панели в этом плане очень хороший вариант. Менее здоровой себя чествует аналогичная конструкция но с рамами и подкладкой под кремний чёрного цвета. Снова дело рук маркетологов и дизайнеров. Люди покупают " лучше смотрится в однотонном исполнении" не до конца отдавая себе отчёт в том, что и рама и подкладка тёмного цвета это дополнительный и не нужный нагрев сказывающийся на выработке.
Но и это не худший вариант, поскольку конструкция обдувается воздушным потоком. Худшее решение из тех что я видел, выглядело как: условно гибкие солнечные панели сплошного темного цвета без какого либо каркаса прикручены к крыше покрытой битумной черепицей тёмного окраса. Всего два вопроса "высок ли КПД при подобной установке?" и "Сокращает ли такая установка срок службы?" Думаю ответ вам очевиден. В плане цветовых решений грешат и производители складных туристических панелей, упаковывая их в тёмные цвета тканей.
Не обдувом единым.
По моему скромному и субъективному мнению кронштейны обладающие возможностью смены угла установки более практичны, поскольку позволяют достичь больших результатов, особенно при креплении к стенам на уровне доступности для манипуляций, или наземной установке. Конечно, имеют место быть и народные конструкции и хотя парой они выглядят как "инородные", в многие умельцы устанавливают газовые упоры от багажников авто, что ещё больше упрощает манипуляции с установкой необходимого угла.
А что там про угол?
Смею предположить что ели не все читающие, то большинство находятся в северном полушарии ( как это представляют плоскоземельщики, ума не приложу) по этому и моя информация в этом плане актуальна для северного полушария. Разумно, что если мы находимся на севере, то солнце относительно нас за световой день проходит с востока на запад (очевидно же по определению) и своего пика световой активности достигает приблизительно на юге. Именно туда и стоит направлять солнечные панели.
В виду более высокого прохождения солнца летом и соответственно более низкого к горизонту зимой, летний угол установки должен быть ближе к горизонтальному, а зимний к вертикальному.
А на сколько?
Увы, я не могу дать вам однозначного ответа, поскольку он должен опираться на ваше местоположения. Рекомендую при необходимости изучить этот вопрос подробнее, ну или на крайний случай воспользоваться глазомером, прикинув на глаз при каком угле установки солнечный луч падает на панель под 90° в момент нахождения светила на юге. В идеале производить корректировку 4 раза в год, но обычно люди ленятся, я бы рекомендовал не пренебрегать процедурой хотя бы 2 раза в год.
Напряжение.
По номинальному напряжению различают солнечные батареи 12 вольт, 24, 36, 48 и 60 вольт. Для ясности нужно сказать, что панели на условные (господи, снова условные) 12 вольт при холостом ходу, то есть будучи не подключенными к нагрузке могут выдавать 18 - 22 вольт, подобная логика присуща и другим видам панелей. Панели с большим вольтажом требуют меньшего сечения кабеля и обладают большей площадью. (кто сказал что это плюс?)
Я остановил свой выбор на солнечных панелях 12 вольт поскольку они меньше по габаритам, что упрощает их монтаж и перевозку, а так же даёт мне возможность использовать привычные мне ( с времён использования туристической панели) приборы с питанием DC 12V от прикуривателя и совместимые с таким типом питания бытовые приборы, на пример роутер который обычно питается от импульсного сетевого блока питания 220 вольт, на выходе этого самого блока питания даёт 12V 1A, что вполне совместимо с питанием моей солнечной системы исключает необходимость использовать с этой целью инвертор и другие преобразователи.
Кроме того панели 12 вольт имеют меньшую площадь, и кто то мог уже подумать: "а что в этом хорошего?" Кроме крепления, веса и транспортировки вы неизбежно столкнётесь с природой. Тут то и выяснится что большие панели не просто обладают больше площадью, но и большей парусностью, да риск что большую панель оторвёт ветром в непогоду значительно выше. Большая площадь станет испытанием не только при ветре, но и при граде и снеге. Панель с большей площадью но с равной толщиной защитного стекла аналогичной для менее габаритных панелей имеет больше рисков быть повреждённой градом, да и снега на больших панелях скапливается пропорционально больше. Ну и не забываем о морозах! При серьёзных морозах панель с большей площадью имеет больше рисков по тому, как защитная плёнка при большей площади с большей вероятностью может лопнуть от холода и потянуть за собой не только защитное стекло, но и кремневые элементы и контакты. Конечно, я согласен что морозы -30 и ниже присущи не всей площади северного полушария, но закон подлости, это единственный из известных мне законов работающий равномерно на всей площади земли где есть люди. А ремонт в солнечной панели возможен только в пределах монтажной коробки и ограничен заменой диода и проводов.
А зачем нам рисковать, если можно не рисковать?
Количество ячеек.
Нужно начать с того, что у нормальных солнечных панелей на 12 вольт 100 ватт - 36 ячеек, то есть в панели 36 ярко выраженных сегментов или 72 ячейки, где подключено 2 блока по 36 ячеек в панели 200 ватт. Беда не разобравшегося в теме в том, что рынок и жадный производитель продаёт и панели по 22 ячейки и по 68 и другие, где в параметрах заявлены 16,17 или другие несуразные цифры холостого хода. Это +1 причина по которой не возможно добиться заявленных производителем показателей. По этому я остановил свой выбор на панелях 12 вольт 100 ватт с 36 ячейками.
Диоды и монтажная коробка.
В монтажной коробке находятся группы контактов линий панели, провода "+" и "-" и тот самый диод или диоды. Диод Шоттки по сути выполняет роль однонаправленного клапана, это важно при подключении для примера двух панелей 12 вольт 100 ватт последовательно. На выходе мы имеем 24 вольт 100 ватт и если одну из панелей закрыть от солнца на заряд продолжит поступать 24 вольта, в аналогичной схеме подключения где панели не имеют диодов при затенении одной панели на выходе не будет мощности. То есть замеры покажут 24 вольт но прискорбно малое количество ампер. Я предпочитаю параллельное подключение панелей и хоть с ним есть свои сложности, имеются и свои плюсы. При подключении двух панелей 12 вольт 100 ватт параллельно увеличивается не вольтаж, а ампераж и на заряд будет идти те же 12 вольт но уже 200 (абстрактных) ватт. (мы же помним о облачности и других погодных явлениях) Сложность такого подключения в необходимости проводов большего сечения и пропорциональном увеличении сечения к длине кабеля от панели до заряжаемого аккумулятора, иначе потери на проводе будут неоправданно высоки. Но диоды необходимы и здесь, по причине того, что если подать на панель напряжение она начинает светится.... СТОП! что?! Да, да, но вы этого не увидите, по причине того, что излучает она свет инфракрасного диапазона, а наличие диода предотвращает подобный конфуз. Представьте только, ваша панель всю ночь светила как инфракрасный прожектор и разрядила аккумулятор, а вы об этом даже не знаете.
Подведём итоги по моему личному выбору, на котором я не настаиваю, но повествую о своих решения и выводах: Мой выбор это не анодированные рамные солнечные панели 12 вольт 100 - 150 ватт (помним о размерах и сопутствующих потенциальных рисках) на основе монокристаллического кремния с матовым покрытием и количеством ячеек 36 - 72 шт. установленные на кронштейны предусматривающие смену угла установки.
#авторская-колонка-енота #авторскаяколонкаенота #альтернативнаяэнергетика #alternativeenergy #солнечныепанели #solarpanel #energy #энергетика #солнечнаяэнергетика #solarEnergy
