Сонячні панелі в Україні: головні особливості, види обладнання і терміни окупності

Сонячні батареї мають вигляд кремнієвих сонячних пластин, які за рахунок своїх якостей і конструкції виконують перетворення сонячного світла в електричну енергію. Їх застосування обгрунтовано у багатьох галузях промисловості, а тепер стало актуальним і для використання в житлових будинках.

Всього за такий короткий проміжок часу як десять років, сонячні панелі на приватних будинках пройшли шлях від чогось надприродного до звичайного явища. Такий розвиток подій став можливим завдяки вичерпності традиційних видів енергії та їх дорожнечі. В Україні питання енергетичної незалежності піднято на державний рівень, тому є передумови, що в найближчому майбутньому ми побачимо суттєвий поштовх у розвитку сонячної електроенергетики.

Історія розвитку сонячних батарей

Історія появи сонячних панелей починається з 19 століття, її технологія зазнавала стрімких змін. Цьому посприяли постійні дослідження вчених того часу. Антуан Беккерель – перший вчений, який надав громадськості прототип хімічної батареї, що виробляє електрику під впливом сонячних променів. Цей прототип мав коефіцієнт корисної дії рівний всього 1%.

Через півстоліття Віллоубі Сміт відкриває чутливість селену до світла, а трохи пізніше Чарльз Фріттс виготовляє сонячну панель із застосуванням селену. Незважаючи на те, що ККД цього прототипу був так само всього 1%, сама технологія була революційною. З того моменту вчені всерйоз почали розглядати можливість в перспективі замінити природний газ, мазут і вугілля на сонячну енергію.

Тільки в середині 20 століття технологія сонячних батарей отримала поштовх до подальшого розвитку, сталося це завдяки відкриттям в області транзисторів і діодів. У 1954 році К. Фуллер, Д. Чаплін і Г. Пірсон виготовили сонячну батарею з ККД 4%, яку в подальшому вдалося збільшити до 15%. Це дозволило використовувати сонячну енергетику у віддалених сільських районах в якості джерела живлення для телефонних мереж. Після цього на сонячні панелі звернули увагу військові і космічні галузі, в яких вони почали застосовуватися і вдосконалюватися.

Плюси і мінуси сонячних панелей

Давайте розглянемо, якими достоїнствами володіють сонячні батареї:

1. Поновлювані. На відміну від викопних джерел палива, таких як вугілля, газ, торф і нафту, сонячна енергія самооновлювється протягом усього часу існування нашої сонячної системи.
2. Інтенсивність сонячної енергії. Рясність такого виду енергії приголомшує – вся поверхня нашої планети опромінюється 120 000 тераватами сонячного світла. Цей показник перевищує загальносвітову потребу людства в 20 разів.
3. Доступність. Сонячна енергія доступна в будь-якій точці світу, навіть в північних широтах.
4. Екологічна чистота. Останнім часом спостерігається тенденція збереження екології і захисту клімату нашої планети від глобального потепління і його наслідків. У порівнянні з роботою звичайних теплоелектростанцій, у сонячних панелей повністю відсутні шкідливі викиди в навколишнє середовище.
5. Безшумне функціонування. Вироблення електричної енергії відбувається повністю безшумно.
6. Економічна вигода. Власники приватних будинків, які встановили сонячні батареї, вже давно відчули на собі вигоду сонячної енергетики. Вони не вибагливі в обслуговуванні – достатньо кілька разів на рік очищати поверхню панелей. Термін використання такого обладнання не менше 25 років.
7. Постійний розвиток технології. За рахунок цього процесу поліпшується ККД установок, а також зменшується їх вартість.
8. Можливість продавати електроенергію. Для того щоб підтримати розвиток сонячних електростанцій уряд України вирішив простимулювати їх установку. Всі власники сонячних панелей можуть продавати вироблену електрику державі за спеціальним тарифом.

До недоліків сонячних батарей можна віднести:

1. Високі капіталовкладення. Для придбання необхідного обладнання потрібен великий стартовий капітал, який не всім по кишені. ЄБРР і уряд України намагаються всіляко простимулювати економічно активні верстви населення спеціальними кредитами, але, на жаль, на всім їх не вистачає.
2. Непостійна потужність установок. Через те що в перебігу дня обсяг виробленої електроенергії непостійний, сонячні установки рекомендується використовувати як допоміжні джерела живлення.
3. Дорогі акумулятори для сонячних панелей. Для того щоб згладжувати нерівномірне споживання електричної енергії встановлюються акумулятори. Вони володіють високою вартістю і нетривалим терміном служби – не більше 3 років.
4. Велика площа станції. Через малу щільність потужності (170 Вт / м2) потрібні великі площини сонячних панелей. Це впливає на розміри станції і витрати на панелі.

Пристрій і принцип дії сонячної батареї

Сонячна панель складається з двох кремнієвих пластин, які складені разом. На одну з них завдано бор, а на другу фосфор. Під впливом сонячних променів відбувається реакція, і електрони починають рухатися. Щоб виконати їх відведення до пластин припаються мідні проводки.

Коефіцієнт корисної дії сучасних сонячних батарей становить до 25%. Але останнім часом стали впроваджуватися механізми, які дозволяють підлаштовувати панелі під оптимальний кут прийому сонячних променів, їх ККД знаходиться в межах 40-50%. Дуже багато залежить від матеріалів, що застосовуються для виготовлення сонячних батарей.

Види сонячних модулів-панелей

Тепер давайте розглянемо основні види сонячних батарей доступних для придбання в Україні. це:

1. Сонячні панелі з монокристалічного кремнію. Мають складну технологію виготовлення, але при цьому вони довговічні і прості в установці. Мають високу ефективність і вартість. ККД такого виду батарей знаходиться в інтервалі від 14-18%. Найчастіше виготовляються багатокутної форми.
2. Панелі з мультикристалічного кремнію. Процес їх виробництва більш простий, тому це відбилося на їх ціні. Термін експлуатації не менше 25 років при ККД до 15%.
3. Батареї з полікристалічного кремнію. У порівнянні з попередніми видами, мають більш низьку собівартість.
4. Тонкоплівкові сонячні панелі. Технологія їх виробництва має дешеву собівартість, що дозволяє з них споруджувати цілі сонячні станції. Встановлюються вони, як на даху будівель, так і на їх стіни. Їх особливість в тому, що для їх функціонування можуть використовуватися розсіяні сонячні промені, що дозволяє збільшити потужність таких батарей на 10 – 15% в порівнянні з традиційними видами. Але є і недолік, в порівнянні з полі- та монокристалічними панелями тонкоплівкові батареї потребують більшої площі (приблизно в 2,5 рази).
5. Панелі з аморфного кремнію. Мають одний з найнижчих ККД – 6-8%, але, незважаючи на це, собівартість електрики в них найприйнятніша.
6. Панелі на основі теллуіда кадмію. Коефіцієнт корисної дії таких батарей близько 11%, але якщо порівнювати з кремнієвими аналогами, 1 ват потужності буде обходитися власникові трохи дешевше.
7. Сонячні панелі на основі CIGS. Є напівпровідниками, що складаються з: селену, галію, індію та міді. Виробництво таких батарей ведеться за плівковою технологією, а їх ККД не більше 15%.

Сфери використання сонячних батарей

Сучасні сонячні панелі стали затребуваними в багатьох галузях. Давайте розберемо, де саме вони застосовуються.

• У космонавтиці. Багато в чому завдяки цій сфері сонячні панелі так стрімко розвивалися. Вони послужили автономними джерелами електричної енергії на космічних станціях, де відповідали за безперебійне постачання апаратури.
• У літакобудуванні. У цивільній авіації вони в денний час заряджають акумулятори, від яких потім буде працювати освітлення. Якщо говорити про військову сферу, то вони застосовуються для безпілотних літаків, дозволяючи значно збільшувати їх дальність польотів.
• В енергозабезпеченні будинків. Можуть бути задіяні в якості аварійних або допоміжних джерел живлення. За допомогою них можна значно заощадити споживання електроенергії централізованого постачання.
• В автомобілебудуванні. В автомобілях сонячні панелі застосовуються для підзарядки акумуляторних батарей, а також для роботи електричних приладів, наприклад, магнітоли. Застосування сонячних батарей в електромобілях надалі виглядає досить перспективно.

Сонячні батареї вітчизняного виробництва і їх ціна

Потенціал сонячної електроенергетики привів до того, що в Україні почали виготовлятися сонячні батареї. З вітчизняних виробників можна виділити:

• ПАТ «Квазар». Компанія володіє колосальним досвідом у виробництві сонячних панелей. Її продукція успішно реалізується в Канаді, Швейцарії, Німеччини та інших країнах. Відрізняється великим асортиментом і високою якістю. Ціна сонячних батарей у цього виробника від 40 до 350 доларів залежно від виду.
• Ray Trade. Цей виробник присутній на ринку сонячного обладнання не довго, але за час своєї роботи зумів довести що заслуговує на увагу. Сонячні панелі цієї торгової марки в своїй більшості реалізуються на внутрішньоукраїнському ринку. Вартість сонячних батарей Ray Trade від 35 до 300 доларів.

Є й інші українські компанії, що спеціалізуються на імпорті та виробництві сонячних панелей, але в одній статті всіх не згадати.

Чому українці обирають національного виробника панелей? Справа в тому, що для виготовлення батарей застосовується якісна сировина, а вартість в порівнянні з зарубіжними аналогами на порядок нижче. До того ж доставка необхідного обладнання відбувається досить швидко.

Сонячні панелі: термін окупності та відгуки

Фахівці з альтернативної енергетики підрахували, що наземні сонячні панелі мають термін окупності від 8,5 років, а встановлені на даху – не менше 5 років. Капіталовкладення в будівництво електростанцій різні від їх масштабів, але це задоволення не з дешевих. Україна має великий потенціал для розвитку сонячної енергетики, але, на жаль, він не можливий без державного стимулювання і кредитів. На своєму прикладі Німеччина показала, що альтернативні джерела енергії заслуговують на увагу, там їх частка становить 40% від загального числа вироблюваної електроенергії. При цьому за останні 5 років спостерігається значне збільшення вироблення альтернативної електроенергії.

Що стосується відгуків про сонячні батареї, то в більшості випадків вони позитивні. Але є і негативні від людей, які вирішили заощадити і купити низькоякісні китайські аналоги. Якщо у вас є досвід встановлення сонячних панелей для особистого використання, поділіться ним в коментарях.