Солнечные крыши – Выгодна ли солнечная черепица Tesla для применения в России — Надежное строительство вашего дома

Содержание

Солнечные крыши от Tesla стали устанавливать заказчикам / Habr

В ноябре 2016 года компания Tesla Motors провела важнейшую встречу с акционерами. Целью было голосование по поводу возможности слияния компаний Tesla Motors и SolarCity путём обмена акциями. Поскольку подобное объединение было в интересах многих, за него проголосовало более 85% акционеров.

На этой же встрече глава Tesla Motors Илон Маск заявил, что солнечные крыши Solar City, генерирующие энергию для дома, будут дешевле обычных крыш как на этапе установки, так и во время эксплуатации. Сразу же после встречи в Сети появились восторженные отзывы относительно результатов мероприятия. Немудрено, ведь если крыша, которая способна вырабатывать энергию, стоит дешевле обычной кровли, то кому нужна последняя?

«Выглядит многообещающе, что солнечная крыша будет реально стоить дешевле, чем нормальная крыша без учёта электричества, — сказал Илон Маск. — Так что основной вопрос такой: „Вы хотите крышу, которая выглядит лучше нормальной крыши, служит вдвое дольше, стоит дешевле и, кстати, генерирует электричество?” По какой причине покупать что-то другое?».

За идею покупатели проголосовали рублем. Так, после открытия предзаказов на новую крышу их раскупили все вплоть до 2018 года. Стоимость предзаказа была не слишком большой, но $1000 — вполне существенная сумма. В августе 2017 года крыши стали устанавливать. Правда, изначально их стали получать сотрудники самой компании, а не сторонние заказчики. Всем остальным пришлось ждать, причем ожидание это проходило в атмосфере нетерпения. Шутка ли, ведь на крышу действует гарантия пока стоит дом «или целую вечность».

Понятно, что солнечную крышу можно установить не везде, но в солнечных регионах это можно сделать без проблем, используя затем накопленную энергию для домашнего энергоснабжения. Да, стоит крыша недешево, но оно того стоит — ведь она окупается, а затем с ее помощью можно зарабатывать, продавая излишки сгенерированной энергии местным энергокомпаниям.

Конечно, не обошлось и без недостатков. Один из них — возможная потеря эффективности работы солнечной крыши. Дело в том, что при наличии большого количества солнечной радиации такая крыша может быстро нагреваться, теряя эффективность работы. Плюс ко всему, крыша довольно требовательна к направлению солнечных лучей. Эффективность панелей зависит от того, какой свет падает на них и под каким углом.

Как бы там ни было, сейчас панели стали получать уже не только сотрудники самой компании, но и те, кто оставил предзаказ на солнечную крышу в том самом 2016 году. Сейчас установка производится в Нью-Йорке, чуть позже проект масштабируется, выйдя и на другие города. Не вся солнечная крыша состоит из активной черепицы. Есть и неактивная, ее стоимость составляет около $11 за штуку. Ну а черепица, способна генерировать электричество, оценивается в $42 за штуку. Илон Маск утверждает, что смешивая активные и неактивные элементы крыши в разных пропорциях, можно добиваться отличных результатов в плане получения энергии.

Понятно, что установка Solar Roof выгодна далеко не всем. Лучше всего эта система работает в регионах, где больше всего солнечного света, что вполне логично.


Аккумулятор Powerwall 2 размером 1150×755×155 мм и весом 122 кг подходит для внутренней или внешней установки на стене или полу, работает в диапазоне температур от −20°С до 50°С. Гарантия 10 лет (неограниченное количество циклов заряда/разряда), мощность 5 кВт непрерывно, 7 кВт пиковая

Еще один интересный момент в том, что этот проект реализуется своими силами, без государственных субсидий. Во всяком случае, так утверждает Илон Маск. Еще он говорит, что разработанная черепица гораздо легче аналогичных элементов, созданных по традиционной технологии.

Производство крыш Tesla наладила совместно с компанией Panasonic на заводе в Баффало, штат Нью-Йорк. Итоговая стоимость любой крыши рассчитывается индивидуально. Кроме самой крыши, покупателю еще нужна батарея Powerwall для хранения энергии. Емкость аккумулятора в этом случае составляет 14 кВтч. Ну а цена системы Powerwall — $5500, что не так и мало. Правда, батарею можно приобретать в рассрочку, у Tesla в этом плане очень гибкие условия.

Солнечная крыша Tesla — уникальные кровельные панели Solar Roof

Генеральный директор компании Tesla Илон Маск во время презентации нового продукта — солнечных панелей для крыши, заявил о старте продаж инновационного детища ближе к середине 2017 года. Продукт известен под названием «солнечная крыша» (solar roof) и был разработан в SolarCity, совладельцем которого являлся господин Илон. В ноябре 2016 года Tesla motors приобрела компанию за $2,1 млрд, другими словами, solar roof сменила только юридического владельца, а не фактического. В преддверии долгожданного выхода продукта на рынок, расскажем, что известно о солнечной кровле сегодня.

Разделы статьи:

Виды черепицы Tesla

Что представляет из себя солнечная крыша Тесла? Это всем известные солнечные батареи (преобразователи энергии солнца в другие виды энергии), но выполняющие одновременно функции защитной конструкции — кровельного материала. Согласно презентации, известно о четырех видах стеклянных панелей, рассчитанных для различных предпочтений застройщиков и архитекторов. Будут предлагаться керамическая черепица итальянского стиля, сланец, текстурированная или гладкая плитка. Вся коллекция представлена ниже:

Вероятно, ассортимент цветов и моделей будет пополняться с растущей популярностью кровельного материала.

Из чего состоят панели Tesla Solar roof?

Каждая черепица состоит из трех слоев:

  1. Верхний слой — сверхпрочное и ударостойкое закаленное стекло;
  2. Высокоэффективная солнечная батарея;
  3. И наконец слой с цветной пленкой или текстурой, имитирующей популярные виды кровли: керамику, сланец или дранку.

В своем твиттере Тесла опубликовала видео механических испытаний своего продукта в сравнении с обычными материалами для крыши.

Solar roof glass tile vs. conventional roof tile pic.twitter.com/AnGWJ07jub

— Tesla (@TeslaMotors) 29 октября 2016 г.

Скорее всего, такая прочность в период реальной эксплуатации не понадобится, но свойства стекла безусловно впечатляют.

В своем микроблоге Маск подчеркнул, что при необходимости можно включать нагревательные элементы на поверхности стеклянных панелей для очистки их от снега.

Он добавил, что такой процесс не будет энергоемким, но позволит сильно увеличить КПД солнечных батарей в зимний период.

Ориентировочная стоимость «солнечной» крыши

Буквально на днях Илан Маск сделал шокирующее для многих застройщиков заявление: солнечная крыша будет стоить дешевле традиционных материалов. Так ли это? Возможно, сами батареи и будут чуть ниже цены, например, керамической черепицы. Но не стоит забывать о дополнительном оборудовании, без которого продукция Tesla не будет функционировать должным образом, а именно генерировать солнечную энергию и преобразовывать ее в электрическую. Можно интерпретировать сказанное основателем компании как: стоимость новой технологии будет ниже обычного кровельного материала + солнечные батареи, что совершенно меняет картину.

Как минимум к стеклянной кровле нужно будет прикупить фирменный аккумулятор Powerwall 2-ого поколения. Его стоимость составляет порядка $5,5 тыс. Немного о его технических характеристиках:

  • Габариты — 1150×755×155 мм;
  • Вес — 122 кг;
  • Диапазон температур для работы устройства — от −20°С до +50°С;
  • Потребляемая мощность — 14 кВт.ч;
  • Непрерывная мощность — 5 кВт, макс. — 7 кВт;
  • Гарантийный срок — 10 лет.

В состав Powerwall 2 также входит инвертор напряжения.

аккумулятор Tesla Powerwall 2Батарея Tesla Powerwall 2 благодаря рабочему диапазону температуры можно устанавливать как внутри помещения, так и снаружи. Например, его можно закрепить на фасаде здания.

Подключение панелей Тесла ничем не отличается от традиционной схемы солнечных батарей. Напряжение постоянного тока из крыши попадает в аккумулятор Powerwall, который передает его в инвертор для преобразования в переменный ток.

схема подключения солнечных батарей tesla
Общая схема подключения солнечных батарей для преобразования энергии солнца в электроэнергию

Попробуем рассчитать ориентировочную стоимость на оборудование Tesla для дома, площадь крыши которого — 200 м2. Если солнечная кровля будет дешевле обычного материала (например, керамической черепицы), тогда цена 1 м2 не должна превышать $35. Не забываем учесть затраты на батарею: 5500 / 200 = $27,5. Итого 35 + 27,5 = $62,5, умножим полученный результат на общую площадь: 62,5*200 = $12,5 тыс. Именно столько потребуется отдать за современные технологии для частного дома средних размеров. Разумеется, расчеты ориентировочны, но не стоит забывать о дополнительных затратах на монтаж и дополнительные элементы энергоэффективной системы.

Еще немного цифр. Согласно данным сайта greentechmedia.com система Тесла будет генерировать порядка 9000 кВт.ч в год (экономию можно посчитать самостоятельно). Также портал ссылается на недостаточное количество профессиональных установщиков, что повлечет за собой высокие затраты на первоначальный монтаж и настройку оборудования. Учитывая все факторы, цена такой высокотехнологичной кровли будет находится в диапазоне от $ 33000 до $ 37000 за все те же 200 кв.м.

Фото домов с применением кровли Tesla

Солнечные панели будут производится на заводе в Буффало (штат Нью-Йорк). Вот как выглядит дом с только что установленными панелями Tuscan Glass Tile (Тосканская стеклянная плитка).схема подключения солнечных батарей tesla

Панели со стороны двора или улицы будут выглядеть непрозрачными. Разглядеть стеклянное происхождения материала можно будет только в солнечное время, просматривая здание сверху-вниз. Изображения Slate Glass Tile:

В отличие от других видов солнечной крыши, гладкие панели разработаны специально, чтобы каждый мог видеть солнечные батареи с разных углов. Назначение гладкой стеклянной плитки Tesla заключается в том, чтобы предложить «более современный вид», сказал Илон на презентации.

Солнечная крыша Smooth Glass Tile от компании ТеслаПрименение солнечных батарей Tesla гладкого стиля — Smooth Glass Tile

Эксперты США и Европы прогнозируют революционный спрос на новейшую разработку. Будут ли солнечные крыши так популярны в России и странах СНГ покажет время. Известно, что продажами Tesla solar roof будет заниматься лично компания, без посредников и торговых организаций.

Солнечная крыша: технология, энергоэффективность и перспективы

Интегрируемые солнечные крыши и черепица сейчас у всех на слуху после презентации Tesla. И пусть фотогальваническая кровля пока на вес золота, эту тему все же хочется обсудить — за тонкопленочными панелями будущее зеленой энергетики (ИМХО).

Рассмотрю подробнее технологию и несколько конфигураций энергогенерирующих крыш, коммерчески успешных на середину 2018. Речь пойдет о полноценных кровельных материалах, а не гибких «ковриках», которые укладывают на классическую кровлю.

Как работает солнечная черепица

Используется та же технология, что и в PV панелях. Кровельные модули имеют интегрированный фотоэлемент (солнечную ячейку) из монокристаллического кремния. Эффективна и уже привычна PERC-ячейка, ее доля на рынке неуклонно растет. На рисунке ниже показано ее отличие от традиционной 30-тилетней архитектуры фотогальванических элементов:

photogalvanic cell

Задача PERC-ячейки извлечь максимум электронов из солнечного света — ее строение обеспечивает более эффективный захват света у задней поверхности. Технология известна с 1983 года, но достичь значимых результатов вне лаборатории удалось только в середине 2000-х.

PERC имеет недостатки: склонность к более быстрой световой деградации (LID-эффект), который приводит к небольшой потере мощности уже через год эксплуатации. Если в PERC-черепице поликристаллическая основа, есть риск потенциально-индуцированной деградации (PID), избежать которого можно только при покупке сертифицированных элементов (IEC TS 62804).

Рост эффективности солнечных элементовГрафик улучшения solar технологий

В 2018 на рынок вышла CIGS-ячейка (Селенид меди-индия-галлия), достигающая 20% эффективности конверсии солнечной энергии (сопоставимо с панелями). CIGS разработана в 2008 году, впервые тонкопленочные элементы достигли эффективности преобразования 19,9%, что стало новым мировым рекордом для таких ячеек. До 2008 года кремниевые элементы, используемые для солнечных батарей, намного превосходили тонкопленочные. Сейчас кремниевые полноразмерные панели достигают 20,3% эффективности преобразования и практически сопоставимы с «ковриками» (кроме цены).

5 лучших солнечных крыш

Производителей с десяток по всему миру, поэтому рассуждать о лучших пока очень сложно. Тем не менее, постарался описать те фирмы, чьи достижения на этом поприще наиболее заметны (ну и имеющие хорошие мануалы по установке в свободном доступе).

1. Aesthetic Green Power (США)

Пионеры отрасли. Чтобы избежать перегрева элементов, под плитку устанавливается теплоотвод на pex-трубу с водой, тем самым устраивая дополнительный или основной источник горячей воды в доме. Мануал  по установке с офф-сайта прилагаю.

 

Рост эффективности солнечных элементов

Плитка спроектирована так, чтобы размещаться одним модулем на двух квадратах, имеет рейтинг пожаробезопасности А, 20 лет гарантии на мощность и 25 на прочность.
Мощность одной единицы — 23 Ватта.

Рост эффективности солнечных элементовТехнические характеристики плитки Aesthetic Green Power

Есть у них и широкоформатные тонкие модули BIPV с встроенной фотогальваникой.

2. Powerhouse (США)

Солнечная крыша 3.0 Solar Shingle PH-060 заявляет 17,1% эффективности. Дизайн модулей назвать элегантным и малозаметным кровельным материалом можно с большой натяжкой, нужно соответствующее стилю обрамление.

Рост эффективности солнечных элементов

Рост эффективности солнечных элементов

Плитка состоит из 24-х монокристаллических PERC-ячеек, уложенных в 2 ряда, с одним байпасным диодом. Предшествующая версия была на медь-индий-галлий-ди-селениде (CIGS) и достигали 12,3% эфф. или 43 Вт.

Рост эффективности солнечных элементовХарактеристики Apollo 2 от Powerhouse

3. CertainTeed Solar (США)

Одна из старейших кровельных компаний (с 1904 года) производит и устанавливает солнечные плиты APOLLO II, которые крепятся на готовую крышу. Каждая плитка состоит из 14 монокристаллических кремниевых фотоэлементов, которые могут вытянуть до 60 Вт. Выдерживает 114 кг на квадратный метр, морозоустойчива, но про ударную нагрузку данных не увидел. В качестве кровельного материала имеет самую высокую ветрозащиту до 70 м/с, абсолютно водонепроницаемая конструкция.

Рост эффективности солнечных элементов

 

Рост эффективности солнечных элементов

4. Forward Solar Roofing (США)

Разработали полноценную солнечную крышу с гарантией 40 лет, устойчивую к граду, ветру и огню. Доступна не только в черном цвете. В основе монокристаллические ячейки под стеклом, которых гораздо больше на квадратный метр, чем у предыдущих кровельных вариантов, за счет удачного дизайна под задачу. Система креплений и подключения полностью скрыта, крыша не вызывает никаких подозрений у соседей и мимопроходящих.

Рост эффективности солнечных элементов

Рост эффективности солнечных элементов

Энергоэффективность такой конфигурации солнечной крыши сопоставима с традиционными панелями за счет более высокой «плотности энергии» и площади покрытия. Мануал здесь.

5. SolteQ (Германия)

Немецкий SolteQ производит фотогальваническую черепицу из моно и поликристаллического кремния и стекла (в зависимости от выбранного дизайна черепицы). Гарантию дают на 40 лет (80% эффективности через полвека для черных плиток). 173 Вт на кв.метр и до 212 Вт при пике освещенности.

Рост эффективности солнечных элементов

Рост эффективности солнечных элементов

Монтаж осуществляется на деревянные направляющие за крючки на обороте плитки, не требует алюминиевого каркаса.

Рост эффективности солнечных элементов

Солнечная кровля Solteq штормоустойчива, водонепроницаема, покрывает всю плоскость за счет кладки «чешуя». Заявляется эффективная вентиляция через естественную конвекцию. Перегретый воздух можно подавать в воздушный/водяной тепловой насос. Вес кровли 14 кг/м2. Рекомендую просмотреть каталог с техническими деталями.

Рост эффективности солнечных элементов

Солнечная крыша VS панели

Сравнение фотогальванических тонких плит и классических панелей больше похоже на сравнение яблок и апельсинов — что же лучше? Давайте рассмотрим их особенности в сводной таблице.

Сравнительные характеристики солнечной кровли и панелей
Кровля, черепица, тонкие модули Панель
Дороже традиционных панелей примерно на 30%, сейчас это около $3.30 за Ватт. Учитывая, что большинство конфигураций являются полноценной кровлей, сопоставима по стоимости с панель+крыша. Доступны среднему домовладельцу.
Гораздо менее заметны для «мимопроходящих» и соседей. С точки зрения эстетики более приемлемы. Поэтому полностью зависимы от наклона и ската крыши, ее ориентации. Заметны, привлекают внимание. Но могут устанавливаться под углом к крыше и даже следовать за солнцем при наличии специального механизма.
Является полноценной кровлей. Целесообразна для новостроя с заложенной в проект удачной ориентацией на стороны света и углом ската, «с нуля». Устанавливается на готовую крышу с кровельным материалом, вопрос только в сложности установки.
Перегрев решается установкой под плитки коллекторной системы нагрева воды. Под панелью заводятся насекомые, пытаются гнездиться птицы и осы, летучие мыши, забиваются листья и мусор. Модули имеют риск перегрева.
От 220 до 660 точек подключения. Каждая точка соединения — потенциальная точка отказа во время установки и эксплуатации (в 10-30 раз больше шансов на сбой системы). В среднем 22 точки соединения на систему.
Замена детали трудоемка, выводит из строя всю кровлю. Замена вышедшей из строя панели проще, не нарушает целостность кровли.

Продукт интересный и имеет большое будущее, на мой взгляд. Есть ли отечественный производитель — даже не смотрел пока, но к этой теме еще стоит вернуться позже. Жду комментариев и критики!

Поделиться с друзьями

Похожее

Похожие записи

Установка солнечных панелей на крыше дома (часть 1): engineering_ru — LiveJournal

Я тут решил себе поставить на крышу солнечные панели, чтобы обеспечиват себя морковкой с огорода киловатами с крыши. Рассказываю подробно о том как это происходит.

IMG_2660.jpg

1. Выбор панелей.

Есть разные типы панелей (моно, поли, тонкая пленка) и производители пытаются дифференцировать свою продукцию рекламой новых технологий. Однако, с точки зрения потребителя, это все не очень важно. Основной параметр на который стоит обращать внимание это номинальная мощность при стандартных условиях и площадь панели. Ну и ее стоимость. Ну и внешний вид — черные без полосок сейчас в моде. Исходя из номинальной мощности, доступной вам площади, и стоимости, вы можете расчитать сколько будет стоит киловат электричества. У каждой панели есть техническое описание (data sheet) которое дает технические характеристики панели.

Solaria
IMG_2660.jpg
Panasonic
Panasonic Data Sheet.PNG

1.1 Номинальная мощность. Эта цифра важна для сравнения разных панелей, но не стоит заблуждаться что панели будут производить эту мощность. Эта цифра показывают сколько они выдают в стандартных лабораторных условиях, при определенной температуре (там ссылка на Standard Test Condition). Все панели тестируются в этих условиях, и исходя из этого показателя можно их сравнивать. Но в реальных условиях, выдаваемая мощность будет отличаться.

1.2 Температурные коэффициенты важны если вы живете в жарком климате. Чем ниже этот показатель, тем лучше. Этот показатель показывает на сколько падает мощность при повышении температуры.

1.3. Эффективность модуля — соотношении номинальной мощности и площади. Этот показатель важен если нужно максимизировать производство энергии с ограниченной площади.

1.4. Количество диодов. У дешевых панелей будет один, чем больше диодов тем лучше. Диоды уменьшают потери от тени и грязи.  Панели состоят из отдельных ячеек, и в самых простых панелях все 60 ячеек соединены последовательно. Если одна ячейка не работает, или на нее попала тень, то вся панель будет выдавать пониженную мощность. Диоды позволяют разделить панель на несколько парралельных частей, и каждая часть работает незаависимо от других.

1.5. Размеры панели нужны для оценки того, сколько вы можете поставить на вашу крышу.

1.6. Некоторые производители дают гарантию что деградация не превысит определенный порог.

На самом деле, для большинства людей, все эти параметры не слишком важны. Самым оптимальным вариантом будет панель которая самая дешевая за номинальный ватт. Исключения могут быть там где ограниченная площадь и обязательно нужно достичь определенных показателей. Если есть ограничения по пространству, то может стоит выбрать панель с большей эффективностью. Если ограничений нет, то как правило самая дешевая подойдет

Я для себя выбрал:

14 штук Solaria PowerXT-355R-AC (355Вт), которые поставляются в комплекте с микроинвертерами, и стоят на сегодня в рознице около $529 за панель.

Panasonic Data Sheet.PNG

24 штуки Mission Solar MSE305SQ8T (305Вт), которые сегодня стоят около $209 за панель (к каждой панеле нужен микроинвертер, Enphase IQ7, который сегодня стоит $117). У инвертера эффективность 97% и гарантия 25 лет.


Panasonic Data Sheet.PNG

Panasonic Data Sheet.PNG

Почему две разные? Solaria более дорогая, но у нее выше эффективность (19.6% против 18.35% у Mission Solar). У меня на юг смотрит небольшая часть крыши с ограниченным пространством, и туда я ставлю более эффективные панели. Остальные панели идут на северную часть крыши. Хотя север это плохо, но у меня пологая крыша и вроде должны нормально работать с небольшими потерями по сравнению с югом (менее 20% по расчетам, посмотрим как выйдет на самом деле). У Solaria гарантия немного лучше — 25 лет гарантия что модуль будет работать, и деградация не превысит 14% за 25 лет. У Mission Solar гарантия 12 лет, и гарантия от деградации 20% за 25 лет.

2. Выбор архитектуры системы.

Есть три разных архитектуры — grid-tied (подключенный к сети), off-grid (без сетевого подключения), grid tied with backup (подключенный, с возможностью автономной работы).

2.1 Подключенный к сети (grid-tied) это самый распространенный (в США) и самый дешевый вариант. У него есть преимущества — простота подключения, отсутствие каких-либо ограничений для пользователя. Излишки энергии сбрасываются в сеть, недостаток энергии получают из сети. Недостаток — при отключении сети, инвертор отключается и солнечные панели не будут работать. Также, в некоторых местах (в России например) нет законодательной базы для подключения инвертора к сети, и легально это сделать нельзя.

GridtiedSolarNoBattFull.gif

2.2 Без подключения к сети (off-grid). Тут возникают многочисленные технические проблемы, решение которые требует либо принести в жертву комфорт потребителя, либо финансовых жертв. Во-первых, максимальная мощность будет ограничена мощностью инвертора (7 кВт например). Во-вторых, так как солнце светит не всегда, то надо иметь батарею, или резервный генератор. В-третьих, возникает проблема балансировки — потребляемая мощность должна всегда совпадать с поставляемой мощностью, иначе напряжение будет скакать. Если энергии от панелей больше чем потребление (и батареи заряжены), то эта энергия будет пропадать впустую. Устройства вроде Tesla Powerwall решают эти проблемы, но они пока еще довольно дорогие. Традиционные свинцовые батареи тоже можно использовать, но они занимают много места, и их срок службы не очень продолжителен. В итоге, off-grid сейчас самый дорогой, и требует значительных затрат и неудобств. Этот вариант подходит тем у кого нет возможности подключения к сети.
Off-grid-PV-System-Schematic.png

3.3 Последний вариант это подключение к сети, но при отключении сети можно продолжать использовать солнечные панели (как правило с ограничениями по мощности). Для этого нужен инвертор который поддерживает такой режим работы. Как правило нужна батарея (меньшей емкости чем для off-grid), хотя есть некоторые инверторы которые способны выдавать ограниченную мощность днем без батареи (пока солнце светит). Также, нужно физически разделить мощности на то что важно при отключении сети, и то без чего можно прожить (насос для полива газона например, или сушилка белья). Ну и нужна система для переключения между этими состояниями, и для балансировки мощности. В настоящее время много компаний работают над продвижением решений таких систем и пытаются решить эти проблемы. Будущее вероятно за ними.
figure-fig9.png

Я выбрал этот третий вариант и заказал себе пару Tesla Powerwall за $5900 каждая, но уже полтора года жду в очереди на них. Если не дождусь, то компания Enphase обещает скоро выпустить IQ8 инвертор который сможет работать автономно без сети и без батареи.

4. Выбор типа инверетера

Небольшое лирическое отступление об особенности подключения солнечных панелей.  Солнечные панели являются плоскими светочувствительными диодами. У солнечных панелей есть так называемая IV Curve (кривая тока и напряжения) которая определяет максимальную возможную мощность.Эта мощность зависит от нагрузки, при каждом уровне освещения есть нагрузка которая дает максимальную мощность (Maximum Power Point).  У всех нормальных инверторов есть встроенный Maximum Power Point Tracker (MPPT) который определяет эту самую оптимальную нагрузку и снимает с солнечной панели максимальную возможную мощность.

IV Curve.png
MPPT.png

Солнечные панели можно подключить параллельно, но при паралельном подключении складывается ток, и высокий ток потребует очень много очень толстых проводов. Поэтому их обычно подключаят последовательно, что позволят повысить напряжение а ток остается низким.  Проблема в том что при последовательном подключении, затемнение одной панели приводит к падению мощности всей цепочки. Также, все панели немного разные (одни чуть мощнее, другие чуть менее мощные). При последовательном подключении все панели будут работать с мощностью наименее мощной панели.

Serial Shading.png

Отсуда вытекают три разновидности инвертеров для солнечных панелей которые мы дальше будет рассматривать:

4.1. Центральный инвертер


Один инвертер, к нему подключены все панели. У дешевых есть вход для одной цепочки, у более дорогих входы для нескольких цепочек и отдельный MPPT для каждой цепочки.  Таким образом, затемнение панели в одной цепочке не влияет на другие цепочки.  Преимущество центрального инвертера- относительная дешевизна.  Недостатки: затемнение одной панели влияет на всю цепочку.  Невозможно получить информацию о работе индивидуальных солнечных панелей. Ну и выход из строя центрального инвертера выводит всю систему из строя.


Центральные инвертеры применяют там где небольшие по размерам панели, у всех одинаковая ориентация, и вероятность затемнения низкая.

4.2. Центральный с оптимизацией

Центральный инвертер, но к каждой панели прикреплен power optimizer (преобразователь прямого тока). MPPT осуществляется для каждой солнечной панели по отдельности.  Преимущество: относительная дешевизна, доступна информация по каждой панели, затемнение одной панели не влияет на остальные.  Недостатки: дороже чем просто центральный инвертер. Выход из строя центрального инвертера делает всю систему уязвимой.  Есть ограничения по количеству панелей на каждой цепочке (минимум и максимум).  Два преобразования (прямой/прямой, прямой/переменный) немного снижают эффективность.

Этот вариант самый распространненный в США сегодня.

4.3. Микро-инвертеры.

Другой вариант это микро-инвертеры на каждую солнечную панель. Это самый оптимальный вариант с точки зрения максимизации энергии. Однако, пока более дорогой.   Преимущество: максимизация электричества, выход из строя одной панели/инвертера никак не влияет на остальные, возможность получать информацию по каждой панели отдельно, упрощают установку и подключение.  Недостатки: цена, если вам нужен прямой ток, то тут его не будет, будет только переменный.

Я себе выбрал этот вариант.  Цена в последнее время снизилась, и Enphase IQ7 продаются в розницу за $110 долларов.  Это делает их более привлекательными, особенно в сочетании с экономией на установке. Этот сегмент сейчас растет.

Каждый микро-инвертер, размером с небольшую книгу, подключен к одной солнечной панели (иногда к двум). Микро-инвертер выдяет переменное напряжение 240 вольт, с током до 1 ампер.


IMG_2627.jpgIMG_2628.jpg

Микро-инвертеры подключают последовательно в цепочку, размер которой зависит от максимального тока допустимого толщиной провода. В моем случает это 16 ампер, и максимальная цепочка 16 IQ7 инвертеров.
IMG_2658.jpg

Максимальная мощность инвертера как правило меньше чем номинальная мощность солнечной панели (как правило 80% считается нормальным).  Солченая панель почти никогда не выдает свою номинальную мощность, и инвертера с мощностью 80% хватает почти всегда.  Потеря энергии тогда когда инвертера не хватает (clipping, стрижка) как правило не больше 1-2% от всей энергии, и не имеет смысла ради этих 1-2% тратить больше денег на инвертеры.  Помимо этого, солнечные панели со временем деградируют (а инвертер нет), и через несколько лет clipping сокращается до нуля.

5. Установка системы

Продолжение следует ….

Выгодно ли устанавливать на крышу солнечные батареи

Источники энергии, не наносящие вреда окружающей среде, в свете масштабных техногенных катастроф приобретают особое значение.

Комфорт нашей жизни обеспечивается огромным количеством всевозможных электроприборов, что влечет возрастающую зависимость от поставок электроэнергии, которые не всегда отличаются стабильностью.

Этот фактор также вносит свою лепту в увеличение количества мини-электростанций для обеспечения личных потребностей владельцев частных домов.

Стоимость солнечных батарей с каждым годом уменьшается, и в наши дни монтаж домашней электростанции на солнечных батареях – вполне окупаемое мероприятие.

Чтобы это начинание не обернулось расходами, которые никогда не оправдают себя, перед установкой такой системы необходимо произвести тщательные расчеты.

Место установки – крыша

Фотоэлектрические системы монтируют на фасады зданий, устанавливаются на стенах, но, конечно же, наиболее подходящим местом для монтажа солнечных батарей является крыша – здесь обеспечивается максимальная освещенность элементов.

Зазор между кровельным покрытием и фотоэлектрическим модулем должен составлять не менее 5-10 см, так как в процессе работы происходит сильный нагрев элементов.

Оптимальная ориентация батареи – прямо на юг, также приемлемая эффективность достигается на юго-восточном и юго-западном направлении.

Для увеличения эффективности разработана специальная подвижная система слежения за Солнцем, автоматически выполняющая поворот солнечной батареи с тем, чтобы обеспечить наилучшую в этот момент ориентацию.

Огромное значение имеет также степень наклона поверхности фотоэлектрического модуля. Оптимальным считается наклонное размещение: под углом от 15 до 90 градусов, в зависимости от географической широты местности. Для европейской части России эти значения составляют от 30 до 60 градусов.

На практике расположение солнечной батареи в первую очередь зависит от конструкции крыши, при установке нужно выбирать ориентацию и угол наклона, максимально близкие к оптимальным расчетным.

Существует три основных типа модулей:

  • наклонные – подходят для скатных крыш;
  • горизонтальные – размещаются на плоских крышах;
  • свободностоящие – монтируются с помощью отдельной конструкции.

В самостоятельный вид можно выделить новинки строительного рынка – это фотоэлектрические панели, интегрированные в архитектурные элементы конструкции здания.

Ярким примером служит фотогальваническая черепица «Тегосолар»: это кровельное покрытие, способное генерировать электричество.

Причиной снижения КПД могут служить деревья, опавшие листья, дымоходы, антенны, здания, расположенные по соседству, или другие объекты, тень от которых полностью или частично закрывает установленную на крыше батарею.

Этот фактор имеет большое влияние на работу системы, и его нужно обязательно учитывать при монтаже.

Аккумулятор, инвертор, блок управления и другие необходимые элементы можно разместить в любом удобном месте – например, в подсобном помещении.

Крепежные элементы, стойки, рейки выполняются из металла.

Это может быть:

Особенности конструкции

Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что фотоэлектрический модуль

состоит из двух тонких пластин – полупроводника, посредством которого происходит преобразование солнечной энергии в электричество.

Вырабатывается постоянный ток, для превращения его в переменный используется инвертор.

Также в систему электроснабжения входят аккумуляторы – ведь интенсивность солнечного излучения неравномерна на протяжении суток, и контроллер.

Для системы небольшой мощности существенны потери напряжения в кабеле – его следует делать максимально коротким.

Какие данные нужны для расчетов

Начнем с того, что нужно определить коэффициент солнечной инсоляции. Интенсивность солнечного света для своего региона можно найти в метеорологических таблицах: там уровень солнечной радиации указывается для каждого города помесячно.

Второе, что необходимо узнать, – это мощность электроприемников. Можно запитать как весь дом полностью, так и несколько приборов и лампочек, для остальных потребителей подав питание от обычной электросети.

Данные показатели рассчитывается следующим образом: паспортная мощность потребителя умножается на количество часов работы в сутки.

Данные для всех потребителей, которые будут снабжаться энергией от солнечной батареи, суммируются.

Батарея площадью 1 кв. м сможет обеспечить электроэнергией устройство мощностью в 120 Вт – это среднее значение.

Солнечная батарея в качестве источника энергии может использоваться в доме, удаленном на большое расстояние от электрических сетей, когда подключение к стационарному электроснабжению не оправдано экономически.

Особого внимания заслуживает тот факт, что мощность домашней электростанции можно наращивать постепенно, увеличивая количество батарей.

В расчетах нужно также учитывать потери на заряд-разряд аккумулятора, разницу между оптимальным расчетным и реальным наклоном и ориентацией панелей. Эти данные вводят в расчетные формулы с помощью поправочных коэффициентов.

Рекомендации по установке

  • Перед монтажом правильность расчетов можно проверить с помощью специальных компьютерных программ.
  • Солнечные батареи следует беречь от механических повреждений. В случае необходимости над элементом можно установить снегозадержатели или снегорассекатели.
  • Аккумулятор должен быть надежно защищен от попадания влаги.
  • Крепление панелей необходимо выполнять надежно – им придется выдерживать порывы ветра, снегопады и прочие погодные неурядицы.

Гарантии хорошей погоды не может дать никто, количество солнечных дней в году, указанное в справочнике – усредненный показатель, и на практике значения часто отличаются от среднестатистических. К тому же, занимая обширную площадь, солнечные батареи имеют невысокий КПД.

Однако желание обеспечить свой дом электроэнергией от независимого от общих сетей и к тому же экологичного источника в регионах с большим количеством солнечных дней в году экономически оправдано.

Регулярный рост цен на электроэнергию в разы сокращает срок окупаемости автономной системы. Ведь, оплатив покупку и установку оборудования однажды, долгие годы можно пользоваться бесплатным электричеством.

Новая крыша Tesla Solarglass Roof стоит дешевле обычной крыши с солнечными панелями

Новая солнечная крыша Тесла

Tesla запустила в производство третье поколение кровельного материала с фотоэлементами, сообщается на сайте американского производителя. Илон Маск провел презентацию V3 Solar Roof и ответил на ряд вопросов. Компания обещает начать установку новых фотоэлектрических крыш в ближайшие недели (Маск сказал, что несколько домов уже накрываются новым продуктом) и намерена выйти на объем установок 1000 объектов в неделю.

Солнечная черепица Tesla получила новое название – Solarglass Roof и внешний вид максимально близкий к обычному кровельному материалу, но, как и прежде, дополнительно выполняет функцию солнечных панелей и вырабатывает электричество для нужд дома. Первая версия продукта была представлена три года назад. Все это время он дорабатывался, и только теперь Илон Маск заявил, что этот сектор бизнеса компании может превзойти автомобильный.

На сайте Tesla есть калькулятор для расчета стоимости установки нового кровельного материала. В среднем для США оборудование дома площадью около 200 кв.м. солнечной кровлей обойдется в 42 500 долларов, при этом суммарная мощность панелей составит 10 кВт. Конечная стоимость благодаря федеральной налоговой субсидии в 8550 долларов составит 33 950 долларов. Калькулятор учитывает все индивидуально, то есть цена установки будет варьироваться в зависимости от местности и регионального налогового законодательства.

Характеристики черепицы для солнечной крыши Tesla

«Установка солнечной крыши не имеет смысла в домах с только что установленными новыми крышами, так как это не солнечные панели, а именно крыша с интегрированными генерирующими электричество элементами», — признал Илон Маск и пояснил, что в третьем поколении себестоимость снижена так, чтобы Solar Roof обходилась дешевле, чем покрытие обычным кровельным материалом с дальнейшим монтажом солнечных панелей.

Вообще, снижение стоимости новой версии солнечной крыши по сравнению с предыдущей достигает 40%. При этом Tesla дает 25-летнюю гарантию на свою энергогенерирующую черепицу.

Новый продукт позволяет контролировать выработку солнечной энергии и ее потребление всеми устройствами дома с помощью специального приложения Tesla в режиме 24/7.

Приложение Tesla

Крупномасштабное производство и монтаж Solarglass Roof Tesla начнет уже в ближайшие недели, к объему в 1000 крыш за неделю компания намерена прийти в ближайшие месяцы. В первую очередь она готовит штатных монтажников, которые смогут на равных соперничать в скорости установки панелей с профессиональными кровельщиками, работающими с традиционными материалами.

Напомним, в сентябре прошлого года вокруг проекта солнечных крыш Tesla разгорелся скандал, когда канал CNN представил отчет, что за два года с момента презентации продукта компания не установила ни одной крыши. На встрече с инвесторами июне этого года Маск заявил, что панели третьего поколения уже находятся в стадии экспериментального монтажа в восьми штатах, но не назвал эти объекты. Также у компании остается неразрешенной судебная тяжба с сетью супермаркетов Walmart, которая утверждает, что солнечные батареи Tesla самовозгорались на крышах ее магазинов.

Читайте также: Новая солнечная черепица Braas встраивается в существующую кровлю

Источник: techcrunch.com

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Крыша из солнечных батарей: преимущества, устройство

Крыша из солнечных батарей с каждым годом становится все популярней. Установка солнечных батарей на крышах наиболее масштабна в тех местах, где часто бывает солнечная погода.

Владелец частного дома, установивший устройства для получения энергии из лучей солнца, получает бесплатный и неиссякаемый источник энергии.

К тому же работа солнечных батарей не наносит вред окружающей среде.

 

Как устроены солнечные батареи?

Основу солнечной батареи составляет полупроводниковый фотогенератор, преобразующий энергию лучей солнца в постоянный электрический ток.

Далее постоянный электрический ток при помощи инвертора преобразуется в переменный. Именно на нем и работают вся бытовая техника.

Солнечные панели освещаются неравномерно из-за облачной погоды и смены времени суток. Поэтому необходимо использовать аккумулятор, который будет компенсировать вырабатываемую энергию.

Он будет накапливать электричество и отдавать его в сеть при отсутствии солнца на небе. Для организации нормальной работы аккумулятора применяется контроллер, который следит за степенью заряженности батареи.

Преимущества применения солнечных батарей на крыше здания:

  • почти неиссякаемый и бесплатный источник энергии;
  • не вредит окружающей среде;
  • достаточно простое обслуживание;
  • можно получать электроэнергию в местах, где нет централизованных электрических сетей;
  • есть возможность комбинировать нескольких источников электропитания. Другими словами, в солнечную погоду можно использовать солнечные батареи, а в облачную применять обычный источник электроэнергии;
  • оборудование быстро самоокупается.

 Крыша из солнечных батарей имеет следующие недостатки:

  • сравнительно высокая стоимость оборудования для получения энергии;
  • коэффициент полезного действия небольшой;

Но с развитием технологий эти недостатки постоянно ликвидируются.Если на южный склон крыши установить солнечные батареи, то выработка электроэнергии способна достигать триста киловатт в месяц.

Использование солнечных батарей на крышах частных домов

Существует два способа монтажа солнечных батарей в домах:

  • переделать кровлю;

Многие люди считают, что кровля из солнечных батарей – это громоздкая и сложная конструкцию, которую достаточно трудно установить.

Но на самом деле это не так. Существует вид кровли, который называется Dow Powerhouse.  Он выглядит как обычная черепица для кровли.

Стоимость этих изделий почти вполовину меньше обычных солнечных панелей, устанавливаемых на крышу, и они эффективнее на десять процентов.Технология изготовления заключается в том, что фотоэлектрические элементы вставляют в специальную форму, после чего ламинируют.

Следует отметить, что монтаж такой кровли почти не отличается от выполнения обычных кровельных работ.

 Преимущества этой технологии:

  • экономия средств при монтаже составляет около пятидесяти процентов;
  • внешний вид дома остается прежним.

Приобрести солнечную батарею можно в специализированных магазинах, которые торгуют только качественными изделиями.

Если необходима крыша на солнечных батареях, то лучше всего обратиться в надежную компанию. Здесь вам помогут выбрать изделие по приемлемой цене и полностью установить все необходимое оборудование.

Не нужно беспокоиться насчет того, что в вашей местности недостаточно солнечных дней.  Ведь солнечные панели работают достаточно эффективно даже когда пасмурно. Технологии солнечной энергии непрерывно совершенствуются и развиваются.

Солнечные панели можно установить на крыше либо в другом доступном месте.Рекомендуется устанавливать их южной стороны кровли здания.Выполнить монтаж солнечных батарей не трудно.  Важно отметить, что переделывать крышу дома при этом не нужно.  Необходимо лишь усилить кровельную конструкцию, если она не слишком прочная.

Наилучший угол для получения солнечной энергии в центральных регионах нашей страны составляет 30 — 45 градусов.Не рекомендуется выполнять установку оборудования и панелей самостоятельно, если у вас нет необходимых навыков и знаний.

Похожие статьи :

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *