Соларни панели за малки инсталации

Ако сте обмисляли да използвате слънчеви панели в дома си, вероятно сте се интересували колко пари и енергия бихте могли да спестите, като го направите. Разбира се, потенциалните спестявания са важни, но това не е единственото нещо, което трябва да имате предвид. Когато става въпрос за прехода Ви към фотоволтаични панели – трябва също така да решите какъв тип продукти са подходящи за Вашия проект. Тъй като те са различни видове, изборът не е толкова лесен, колкото просто да насрочите час за инсталиране. Тук ще разгледаме разнообразието от соларни панели подходящи за малки проекти, с полезни насоки за избор според условията на приложение и с информация за особености при монтажа им.

Текст: списание Енергия

Соларни панели за малки инсталации

Първото нещо, което трябва да напра вите, за да разберете кой тип слънчев панел е подходящ за Вашия дом, е да сезапознаете с възможностите за избор и да решите колко фотоволтаични панели искате. Според EnergySage, онлайн платформа, одобрена от Министерството на енергетиката на САЩ, която позволява на потребителите да получават и сравняват множество оферти за преход към фотоволтаична енергия, има три основни вида слънчеви панели, подходящи за жилищна употреба. Те са монокристални, поликристални и тънкослойни. Четвъртият вариант - фотоволтаични керемиди, е по-нова и по-скъпа технология, но със сигурност подходящ и привлекателен избор за тези с бюджет, способен да покрие първоначалните разходи.

Монокристални фотоволтаични панели

Когато си мислите за покривни слънчеви панели, вероятно си представяте монокристални панели, просто защото те се използват много често. И доколкото всички слънчеви панели предлагат известно ниво на енергийна ефективност, монокристалните се считат за най-ефективните. Колко ефективни са всъщност? Платформата EnergySage съобщава, че ефективността им е до 20%, което означава, че 20% от слънчевата светлина, която попада върху монокристален панел, се превръща в използваема енергия. Всяка една от монокристалните клетки е изработена от чист силиций, произхождащ от един кристал. Те са издръжливи и дълготрайни - някои имат гаранция 30 години. Могат да генерират между 300 и 400 вата мощност, а понякога дори повече. А какъв е недостатъкът им? Монокристалните панели често изискват по-голяма първоначална инвестиция от някои други видове слънчеви панели. Това е така, защото те имат по-висока цена на производство, която естествено се прехвърля върху потребителя.

PERC слънчеви панели

В случай че 20% ефективност не е достатъчно за вас, не се тревожете. Под чадъра на монокристалните панели се намира допълнителен тип соларен панел с пасивиран излъчвател и заден контакт или задна клетка, известен под акронима PERC (Passivated Emitter and Rear Contact/Cell). От долната страна на клетката има пасивиращ филм, който абсорбира всякаква разсеяна светлина. Соларно клетъчната технология PERC дефинира архитектура, която се различава от стандартната клетъчна архитектура, използвана от три десетилетия. Прилагането на тази технология все повече се увеличава, тъй като според експертите тя предлага по-голяма ефективност от традиционните монокристални панели. Това става благодарение на добавения слой силициев материал върху задната страна на панела, който позволява да се усвоява повече слънчева светлина и съответно да се произвежда повече енергия.

Към днешна дата по-голямата част от произведените кристални слънчеви клетки имат следната структурата отгоре-надолу: ситопечатна сребърна паста за оформяне на контактите, антирефлексно покритие, силициеви слоеве с дифузия на фосфор и бор, които осъществяват NP прехода на електрони между отрицателния (N) и положителния (P) слой, алуминиево поле на задната повърхност и ситопечатна алуминиева паста. Като надграждане към нея, PERC архитектурата по същество позволява да се подобри NP прехода. Тя усвоява не само попадащата върху предната повърхност на клетката светлина, но и отразената светлина близо до задната повърхност на клетката и оптимизира улавянето на електрони. Така броят на соларните клетки, необходим за един стандартен проект, при използване на PERC фотоволтаични панели ще се намали с 5%, в сравнение с конвенционалната технология при получаване на едно и също годишно производство.

Днес пазарът предлага голямо разнообразие от панели, подходящи за малки соларни проекти.

Поликристални слънчеви панели

За разлика от монокристалните панели, поликристалните разновидности са по-евтини за производство и следователно по-евтини за клиента. Разликата в цената се дължи на производствения процес - вместо за направата на една панел да се използва само един силициев кристал както е при монокристалните разновидности, тук се използват много различни парчета силиций, които са разделят на фрагменти и заедно се стопяват. Поликристалните панели са по-малко ефективни от монокристалните, като произвеждат около 250 вата мощност всеки, вместо 300-плюс. Физически обаче те изглеждат подобно на монокристалните и издържат почти толкова дълго, колкото тях (гаранциите им са в диапазона от 25 години, но варират според марката). Тънкослойни фотоволтаични панели Друг тип са панелите с тънкослойна технология. Те имат няколко предимства пред монокристалните и поликристалните. На първо място, те са сравнително леки. Също така са гъвкави и позволяват различни конфигурации, които не биха могли да бъдат постигнати с кристални силициеви соларни клетки. Тези особености ги правят по-лесни за инсталиране. Сами по себе си те се делят на други разновидности.

Панели с тънък слой от аморфен силиций (a-Si)

Аморфните слънчеви панели са изградени главно от силиций, както и кристалните, но в този случай силициевата част е само първият от три много тънки слоя. Вторият слой е топлопроводим, а горният е защитен. Аморфните панели се справят добре и в потопъл климат, защото могат да издържат на интензивна топлина и са по-ефективни в генерирането на енергия в по-тъмни дни, което означава, че слънцето не трябва непременно да грее ярко при ясно небе, за да вършат работата си. За съжаление, аморфните панели не издържат толкова дълго, колкото други видове слънчеви панели - според Американското дружество за слънчева енергия, биха издържали между 10 и 20 години. Освен това ефективността им е само около 7%.

Панели с тънък слой от кадмиев телурид (CdTe)

Фотоволтаиците с CdTe са изградени на базата на тънък полупроводников слой от двата елемента. Това е единствената тънкослойна технология с по-ниски разходи в сравнение с конвенционалните слънчеви клетки, направени от кристален силиций. Тук производството е улеснено. Необходимото електрическо поле, което прави възможно превръщането на слънчевата енергия в електричество, произтича от свойствата на два вида кадмиеви молекули, кадмиев сулфид и кадмиев телурид. Това означава, че проста смес от молекули постига необходимите свойства, опростявайки производството в сравнение с многоетапния процес на свързване на два различни вида легиран силиций в силициевите слънчеви панели. Друго предимство e, че CdTe абсорбира слънчевата светлина при по-къси дължини на вълните, отколкото е възможно със силициевите панели. Също така кадмият е в изобилие и се получава като страничен продукт от други промишлени процеси, следователно няма ценови колебания, които се случват понякога при силиция.

От друга страна, сами по себе си кадмият и телурът са токсични и канцерогенни, но съединението CdTe образува кристална решетка, която е много стабилна и е с няколко порядъка по-малко токсична от кадмия. Стъклените плочи заобикалящи CdTe във всички търговски модули се запечатват по време на производство и не позволяват освобождаване на веществата, освен ако стъклото не се счупи. Токсичността на кадмия е проблем за околната среда по време на производството и когато панелите се изхвърлят. Това може да бъде смекчено чрез рециклиране на CdTe модулите в края на техния живот. Слънчевите панели с кадмиев телурид постигат ефективност по-ниска от типичната за силициевите слънчеви панели.

Панели с полупроводник CIGS

Тънкослойната фотоволтаична технологоя може да използва полупроводник от меден индиев галиев селенид (copper indium gallium selenide, CIGS) за преобразуване на слънчевата светлина в електричество. Панелите с CIGS се произвеждат чрез отлагане на тънък слой от разтвор на CIGS върху стъклена или пластмасова подложка, заедно с електроди отпред и отзад за събиране на електричеството. Тъй като материалът има висок коефициент на абсорбция, т. е. силно абсорбира слънчевата светлина, е необходим много по-тънък филм, отколкото при други полупроводникови материали. По отношение на ефективността, може да се каже, че при клетките в лабораторни мащаби тя надхвърлили 20%, но търговските CIGS модули обикновено имат ефективност между 13% и 15%.

Соларни панели за малки инсталации

Избор според ефективността

Между разгледаните разновидности монокристалните слънчеви панели са начело като най-ефективни с ефективност 20% и повече, постигната в производствени условия, т. е. това е ефективност, която можете да получите на практика в проекта си с продуктите на пазара. При останалите видове също се работи за постигане на същата ефективност, но засега такава е достигната само в лабораторни условия. В реални експлоатационни условия другите видове са по-малко ефективни. Поликристалните слънчеви панели са близък конкурент на монокристалните с 15%-17% ефективност, докато тънкослойните CIGS панели имат 13%-15% ефективност, панелите с тънък слой от CdTe показват 9%-11% ефективност, а тези с a-Si са с 6%-8% ефективност. Освен ефективността, при избора би следвало да имате предвид и други фактори.

Избор според цената и изходната мощност

Въпреки че монокристалните слънчеви панели са най-ефективните, те са и най-скъпият тип слънчеви панели, поликристалните са на второ място в редицата, следвани от тънкослойните CIGS и CdTe, а панелите от a-Si са най-евтиният вариант. Цените варират според производителя, така че това е средностатистическо сравнение. Повечето слънчеви панели за жилищни проекти на пазара са оценени, че произвеждат между 250 и 400 вата на час. Монокристалните слънчеви панели могат да генерират мощност 320-375 вата, докато поликристалните слънчеви панели генерират мощност 240-300 вата. Тънкослойните панели не се предлагат в еднакви размери, така че няма стандартна мярка за мощност. Те обаче имат сравнително по-ниска мощност.

Избор според външния вид

Също така за избора Ви е важен външният вид на панела. Едно предимство на тънкослойните слънчеви панели е техният елегантен външен вид. Приеман като най-привлекателен от трите вида слънчеви панели, изцяло черният фин дизайн на тънкослойния панел му позволява да се интегрира към плоски покриви като се слива с тях безпроблемно. Подобно на тънкослойните слънчеви панели, монокристалните панели имат елегантен и солиден естетичен вид. Слънчевите клетки на панела обаче са оформени така, че между тях остава бяло пространство върху панела, което го прави по-забележим от тънкослойните слънчеви панели. На следващо място по външен вид са поликристалните слънчеви панели, които заради особеностите в производството могат да изглежда различно един от друг. Това ги прави по-отличителни.

Избор според климатичните условия

В допълнение към посочените по-горе фактори, които трябва да вземете предвид, когато определяте кой тип панел е подходящ за вас, има и други показатели, например времето във вашия район несъмнено трябва да бъде взето под внимание. Въпреки че повечето слънчеви панели са защитени от дебел слой закалено стъкло, което може да понесе тежки удари, бурята с градушка може да създаде значителни проблеми за вашите слънчеви панели. Затова те се тестват за удари от градушка. Средно слънчевите панели са сертифицирани да издържат на градушка до 1 инч, падаща с приблизително 50 мили в час (80,47км/ч). Монокристалните и поликристалните слънчеви панели са идеални за райони, където може да има силна градушка. В същото време тънкослойните слънчеви панели не са устойчиви за градушка, тъй като имат фин дизайн.

Силните ветрове са неизбежни на някои места, така че слънчевите панели трябва да издържат на тях, ако мястото Ви е такова. Въпреки че няма официална класификация на панелите за устойчивост на урагани, повечето слънчеви панели могат да издържат на ветрове до 140 мили в час (225 км/ч) и са закрепени чрез крепежни елементи, модули с болтове или релсова система, за да се гарантира безопасност при ураган. Температурата навън може да определи колко ефективно слънчевите панели генерират енергия. Слънчевите панели работят най-добре при около 25°С. Ако пиковата температура на Вашите слънчеви панели стане много висока, ефективността им може да намалее.
Също така се изисква слънчевите панели да отговарят на някаква степен на устойчивост при излагане на пожар.

Особености в монтажа

Всъщност, не е задължително слънчевите панели да бъдат инсталирани на покрива. Покривът обаче често е най-доброто място за това. Това се дължи на факта, че той получава най-много слънчева светлина, което го прави найоптималното място за инсталиране на домашна система от слънчеви панели. Соларните керемиди могат да бъдат чудесен начин да преминете към слънчева енергия, ако имате малък покрив, който прави стандартната слънчева настройка трудна или дори невъзможна. По същата причина слънчевите керемиди могат да бъдат добър избор за покрив с неудобни пространствени ограничения, като капандури например. В крайна сметка керемидата е много по-малка от слънчевия панел. Може дори да решите да пропуснете напълно покрива си и вместо това да инсталирате соларен покрив на вашия гараж, навес или спомагателно жилище, особено ако те са изложени на повече слънце от вашия дом.

Соларни панели за малки инсталации

Безопасност

На практика няма да имате проблеми с настройването на слънчева енергийна система, ако се ориентирате в електричеството. Въпреки това, преди да се заемете със самостоятелна инсталация на соларен покрив, трябва да се консултирате с квалифициран монтажист на слънчеви панели и електротехник, независимо от това колко опит имате. В случай че квалификацията Ви не е достатъчна, е най-добре монтажът да се извърши от професионалист. В крайна сметка намесата в кабелите може да бъде смъртоносна и инсталациите в последствие също.

Необходими материали, инструменти и предпазно оборудване

Важна стъпка при монтирането на слънчеви панели е да се съберат необходимите материали, инструменти и оборудване за безопасност. Ще са нужни слънчеви панели или керемиди, фотоволтаичен проводник, стойки, релси, монтажни скоби, винтоверт и винтове. Трябва да носите колан с инструменти и да държите инструментите си под ръка, за да не се налага да слизате от покрива и за да вземате нещо. Освен това е важно да носите оборудване за защита от падане.

Монтиране на помощното оборудване

След като разполагате с всичките материали, следващата стъпка е да маркирате местоположението на стойките на вашия покрив. Стойките са опорни метални конструкции, които държат слънчевите панели. За да можете да прикрепите стойките на покрива, първо трябва да пробиете дупки в гредите. Използвайте стоманени болтове и ударен винтоверт, за да закрепите здраво стойките. Под керемидите се поставя обшивката и се закрепя към гредите с помощта на болтове. Обшивката предпазва вашия покрив от протичане, поддържайки го водоустойчив дори след пробиване на дупки в керемидите.

Ролята на релсите е да държат слънчевите панели. Трябва да прикрепите релсите към стойките с болтове, като ги затегнете правилно, ударният винтоверт трябва да свърши работа. Уверете се, че релсите са успоредни. Всичко до тук е лесно в сравнение с инсталирането и окабеляването на соларен инвертор. На първо място, трябва да проучите какви видове проводници и оборудване са ви необходими. След това трябва да инсталирате микроинвертор под всеки панел. Също така се уверете, че вашите инвертори имат инсталирани заземяващи проводници. Не забравяйте да изключите захранването, преди да извършите каквото и да е окабеляване.

Монтиране на панелите

Преди да монтирате панелите, трябва да се уверите, че всички щепселни връзки са свързани. След като направите това, можете да поставите вашите панели върху стойките на покрива. Първо прикрепете скобите към слънчевия панел (вероятно ще го направите на земята). След това повдигнете панела, подравнете го с релсите и използвайте скоби и болтове, за да го закрепите към релсите. Повторете процеса за всеки панел. Уверете се, че сте свързали редицата панел по панел, успоредно един на друг. Трябва да поставите проводници в панелите и да прекарате тези кабели към захранващи инвертори, за да създадете система от проводници. Трябва да можете да прекарате кабелите към инверторите през кухината на релсата.

Свързване на инвертора

Кабелите от панелите трябва да се свържат към соларен инвертор, електромер и електрически панел. Соларният инвертор се свързва към електрическото табло на дома. Използвайте предоставената електрическа схема, за да се уверите, че инверторът е свързан правилно. Ако Вашият соларен инвертор се намира навън, пазете го от слънчева светлина. Трябва също да го свържете към батерията (ако имате такава) и таблото с предпазители.

Какво трябва да имате предвид при инсталиране на соларни панели

Първото нещо, което трябва да направите, е да проверите за потенциални обекти, които биха могли да попречат на слънчевата светлина да достигне до вашите панели. Това включва дървета, сгради и всичко друго, което може да хвърли сянка върху тях. Ако целият ви покрив е на сянка, инсталирането на слънчеви панели на покрива не е най-добрата идея. Важна е и ориентацията на панелите. Те трябва да се монтират под ъгъл, за да се увеличи максимално излагането им на слънчева светлина. Идеалният ъгъл варира в зависимост от вашата географска ширина, но повечето панели са наклонени на 30 до 45 градуса. Специалистите съветват да използвате соларен калкулатор, за да разберете какъв е найдобрият ъгъл за вашето местоположение. Освен това слънчевите панели на Вашия покрив трябва да бъдат монтирани с лице към юг, ако живеете в северното полукълбо, и към север, ако живеете в южното полукълбо.

Монтаж върху керемиден покрив

Структурата и типа на покрива ще повлияят на метода на инсталиране на соларния панел. Така че, ако вашият покрив е направен от керемиди, метал или друг вид материал, изискванията за слънчеви панели на покрива и методите за монтаж ще варират. Монтирането на слънчеви панели върху керемиден покрив е сравнително лесно със специални монтажни скоби, прикрепени към покрива. Въпреки това, трябва да се уверите, че вашите панели са с размер определен за конкретния тип покритие, от което е изграден покрива Ви. Най-често инсталирането на слънчеви панели на керемиден покрив изисква временно премахване на няколко керемиди (за изрязване на отвори), което потенциално излага покрива ви на увреждане от вода. Използвайте уплътнител, например силикон, за да запечатате новоизрязаните отвори.

Монтаж върху метален покрив със стоящ шев

Има много видове метални покриви и всяка инсталация на соларен панел изисква малко коригиране. Въпреки това, плочите със стоящи шевове позволяват монтиране на слънчеви панели на покрива без пробиване - мечта на всички инсталатори. И как се прави? Просто е - изберете соларни панели, които се захващат за шевовете. Заради особеностите в монтажа, тук работата е по-лесна и бърза, а и няма опасност от нарушаване на водонепропускливостта на покрива.

Монтаж върху плосък покрив и наземен монтаж

Инсталирането на соларни панели на плоски покриви е малко по-сложно и вашият слънчев масив ще заема повече място, за да избегнете засенчването на панелите един от друг. За разлика от монтирането на скатен покрив, където ъгълът на покрива обикновено определя ъгъла на панелите, слънчевите панели на плосък покрив и върху земята се възползват от възможността за регулиране на ъгъла, както желаете според стойката. Това помага за максимизиране на производителността. Предлагат се метални конструкции за монтаж върху плосък покрив и върху земята с тежести и основа, без необходимост от пробиване на повърхността.

Как изглеждат перспективите пред малките соларни инсталации?

Соларните панели за малки инсталации в Европа имат голям потенциал за растеж, като се очаква да продължат да се развиват и да се увеличават своя дял в енергийния микс. През последните години цените на соларните панели за малки инсталации в Европа са намаляват значително. Технологиите за производство на соларни панели се развиват и подобряват с всеки изминал ден. Нови материали и технологии се използват за увеличаване на ефективността и намаляване на разходите. Това прави технологията по-достъпна за потребителите и увеличава интереса към нея.
Много европейски страни също така предлагат различни програми за насърчаване на инсталирането на соларни панели за малки инсталации, като например финансови стимули, данъчни облекчения и други.

Нарастващата осведоменост на обществото от друга страна прави соларните панели за малки инсталации още по-популярни и провокира нарастващото им търсене. Паралелното развитие на батерийните системи за съхранение на енергията, произведена от соларните панели, също увеличава интереса към тази технология. У нас също съществуват много добри перспективи за развитието на малки инсталации. Въпреки че цените на енергията е по-ниски от тази в другите европейски държави, развитието на соларните технологии и програмите за насърчаването им води до нарастваща тенденция. Ние сме от страните с най-много слънчеви дни през годината и това ни нарежда сред най-подходящите държави за инсталиране на соларни панели в региона.

ТАГОВЕ:
СПОДЕЛИ:

Акценти