Правильно вибрати геліосистему - значить витягти максимум користі з енергії Сонця. Бюджетні і преміум-класу, для гарячого водопостачання та опалення, плоскі і вакуумні трубчасті - сьогодні асортимент сонячних панелей здатний задовольнити навіть найвимогливіших споживачів
Плоскі сонячні колектори
Більшість представлених на ринку плоских сонячних панелей засновані на принципі фотовольтаїки. Світло, потрапляючи на двошарове напівпровідниковий пристрій, створює фотонапряженіе, або різниця потенціалів між шарами. Таким чином, виникає електричний струм, який тече по зовнішньому ланцюзі і може бути направлений в мережу.
Види плоских панелей
Монокристалічні пластини. Для таких панелей беруть тільки кремній вкрай високого ступеня чистоти, з практично ідеальної кристалічної структурою - від цього безпосередньо залежить ефективність панелі. Отримують його, коли кремнієвий монокристал зростає на стрижні, який повільно витягується з кремнієвого розплаву. Стрижні, отримані таким шляхом, ріжуть на пластини товщиною від 0,2 до 0,5 мм. Потім ці пластини піддають ряду виробничих операцій, таких як обточування, шліфування і очищення; нанесення захисних покриттів; металізація; антірефлексіонное покриття. ККД сонячної панелі на основі монокристалічного кремнію становить 14-17%. Однак складна технологія виробництва значно здорожує ціну.
Полікристалічні пластини. При їх виробництві операція витягування опускається, завдяки чому технологія стає менш енергоємної і значно дешевшою. Однак і ефективність таких сонячних панелей нижче, ніж монокристалічних, так як процес відливання не дозволяє домогтися чіткої кристалічної структури. ККД сонячної панелі на основі полікристалічного кремнію - 10-12%.
Тонкоплівкові пластини з аморфного кремнію є однією з новітніх технологій у виробництві плоских сонячних панелей. Аморфний кремній отримують за допомогою техніки випарної фази, коли тонка плівка кремнію під дією хімічно активного газу, наприклад, кремневодорода, осідає на несучий матеріал (скло), а зверху наноситься захисне покриття. Такий кремній називається аморфним, так як він має некристалічні структуру, подібну структурі звичайного скла - віконного або пляшкового. Тонкоплівкових пластини також виробляють з мідного селеніду індію або сульфіду кадмію, телуриду кадмію, арсеніду галію. Процес виробництва за такою технологією - простий і недорогий, завдяки використанню тонкого шару кремнію, який наноситься на недорогу основу; до того ж, таким способом зручно робити панелі великої площі. Однак ефективність перетворення енергії у таких панелей нижче, а крім того, елементи піддаються деградації.
Продуктивність
Важлива умова для продуктивної роботи плоских колекторів - орієнтація на південь. Продуктивність сонячної панелі прямо пропорційна інтенсивності сонячного випромінювання. Так, якщо на панель потрапляє в два рази менше максимально можливої кількості світла, її продуктивність, відповідно, також падає вдвічі. Типова монокристалічна кремнієва панель площею 100 см2 виробляє приблизно 1,5 Вт електроенергії напругою 0,5 В постійного струму (сила струму -3 А) в сонячний полудень.
Важливо підкреслити, що вольтаж (електрична напруга) сонячної панелі не залежить від її розміру і залишається практично постійним при будь-якої інтенсивності сонячного випромінювання. Однак вироблення струму прямо пропорційна інтенсивності світла і площі панелі. Таким чином, щоб порівняти дві різні за розмірами панелі, необхідно знати щільність електричного струму (А / 1 см2). Продуктивність (ККД) сонячної панелі можна підвищити, якщо вмонтувати в систему механізм, який відстежує положення сонця і розгортає панель перпендикулярно його променям. Допомагають також дзеркала і лінзи, посилюють сонячне світло. Однак поширенню таких пристроїв заважають складність установки та експлуатації (іноді панелі буде потрібно охолоджувати), а також досить висока вартість. У кожному разі, плоскі сонячні колектори коштують дешевше, ніж вакуумні трубчасті колектори, що володіють вищою ефективністю.
Трубчасті вакуумні колектори
Конструкція колекторів з вакуумними трубами складається з паралельних рядів прозорих трубчастих профілів. Внутрішня труба покрита спеціальним селективним шаром, який добре абсорбує сонячну енергію і перешкоджає втратам тепла. Такі труби функціонують і в похмуру погоду, і при негативній температурі, вони перетворюють прямі і розсіяні сонячні промені в тепло. Інфрачервоне випромінювання, яке проходить крізь хмари, також поглинається і перетворюється в тепло. Вакуумні колектори бувають двох видів: прямоточні (з безпосередньою циркуляцією теплоносія) і з тепловою трубкою (термотрубки). Колектор досягає ваги - 30-40 кг/м2 Тому, перш ніж монтувати його на даху, переконайтеся, що вона витримає таке навантаження.
Прямоточний вакуумний колектор складається з декількох труб, в кожній з яких закачаний абсорбційний шар і дотична з ним внутрішня трубка. По ній тече охолоджений в теплообміннику теплоносій, який забирає тепло з абсорбера. На виході з зовнішньої труби внутрішня трубка під'єднується до загального трубопроводу. Тут теплоносій з трубок потрапляє в загальний потік і таким чином переносить тепло з колектора в накопичувач, віддає його і повертається в трубки колектора. Вакуум в зовнішній трубі необхідний для зменшення теплових втрат. Саме тому вакуумні колектори ефективніше плоских.
Вакуумні колектори з вбудованими тепловими трубками застосовуються для всесезонних систем. Їх конструкція схожа на конструкцію термоса: одна скляна / металева трубка вставлена в іншу більшого діаметра. Між ними - вакуум. Завдяки йому втрати на випромінювання, особливо помітні при підвищених температурах води, що нагрівається, дуже низькі. У кожну вакуумовану трубку вбудована мідна пластина поглинача з геліотітановим покриттям, що гарантує високий рівень поглинання сонячної енергії і малу емісію теплового випромінювання. Під поглиначем встановлена теплова труба, заповнена рідиною, що випаровується. За допомогою гнучкого сполучного елемента теплова труба приєднана до конденсатора, що знаходиться в теплообміннику типу «труба в трубі». З'єднання відноситься до так званого «сухого» типу, що дозволяє повертати або замінювати трубки і при заповненій установці, що знаходиться під тиском. Найбільш важлива перевага вакуумного колектора з тепловою трубкою полягає в тому, що він здатний працювати при температурах до -30 (колектори зі скляними тепловими трубками) або навіть до -45 ° С (колектори з металевими тепловими трубками). Коефіцієнт поглинання енергії таких колекторів становить 98%.