Крепление солнечных панелей на крыше. Отличия гибких солнечных панелей от жестких, их плюсы и минусы Минусы и плюсы гибких солнечных панелей

Гибкие солнечные панели - один из новых, альтернативных источников энергии. Как и жесткие модели, они обладают способностью накапливать и перерабатывать энергию, поступающую от Солнца. Многие люди искренне удивляются, когда впервые слышат о том, что солнечные элементы могут быть гибкими и занимать минимальное количество места. Покупателей также интересует, чем они отличаются друг от друга. Различия, безусловно, есть, но они не столь существенны, как кажется на первый взгляд.

Разница между жесткой и гибкой конструкцией

Как известно, обычные и поликристаллические модели производятся из кремниевых кристаллов. Материал разрезается на пластины, которые могут быть разных размеров. Толщина пластины в жесткой конструкции составляет 0,3 миллиметра. Она наклеена на основание из стеклотекстолита, а снаружи покрывается надежным герметиком. Жесткая солнечная панель очень хрупкая и часто занимает много места.

В свою очередь, гибкие солнечные батареи имеют некоторые конструкционные отличия. Определенный уровень гибкости достигается засчет изготовления и применения специальной стальной ленты, на которую напыляется кремний либо другое вещество - тонким слоем, несколько раз подряд. Выглядит такая панель в виде прочной пленки, поэтому элементы так и называются - пленочные. Далее следует прикрепление электродов и ламинирование. Получившуюся модель можно изогнуть в любую удобную сторону, а при необходимости - аккуратно скрутить в рулон. Если она сложена, ей понадобится чехол или футляр.

В разложенном виде тонкопленочные солнечные батареи обладают завидной прочностью - по причине гибкости стальной основы. Уже разработаны портативные переносные варианты: все их составные части просто нашиваются на основу, а саму панель можно легко сложить в форме гармошки.

Отличие таких необычных элементов питания от жестких вариантов заключается в том, что конструкция частично состоит из полупроводников, изготовленных из меди-индия. Также для их создания используются теллурид кадмия и селенид, а сами полупроводники, как уже отмечалось, прикрепляются на пленку.

Немного из истории технологии

Несмотря на то, что сейчас такие панели стоят недешево, себестоимость при их производстве невысока. Поэтому в ближайшее время есть шансы как снижения цены, так и выхода их в лидеры по сравнению с жесткими вариантами.

Тонкопленочные солнечные батареи легки, эластичны, их можно разместить везде, даже на одежде, если есть такая необходимость. Что касается полупроводников, входящих в состав их конструкции, они уже давно используются при производстве современных тонких и легких гаджетов - смартфонов, планшетов, ноутбуков. Чем больше энергии нужно, тем больше должна быть и площадь панели. Однако солнечная батарея, гибкая основа которой имеет очевидные преимущества перед жесткой, не займет много места.

Что касается коэффициента полезного действия, невзирая на его скромные показатели, он постоянно улучшается при производстве. Так, самые первые гибкие солнечные батареи имели в своей основе аморфный кремний, который наносился на подложку. КПД их был невысок, от 4 до 5%, а работали они минимальное количество времени. Далее производителям удалось повысить в два раза, до 8%, а срок работы панелей постепенно стал таким же, как и у жестких предшественниц. Последнее поколение разработок имеет КПД уже 12%. По сравнению с первым опытом, это уже очевидный прогресс.

Известно, что гибкая солнечная панель является самой перспективной, если для ее изготовления применяется теллурид кадмия. Он прекрасно поглощает свет и был подробно исследован еще в 70-х годах прошлого столетия, когда речь шла об освоении космического пространства. Долгое время исследователи сомневались в том, токсичен он или нет. Сейчас уже выяснено, что в быту он не является опасным. КПД таких гибких панелей составляет около 11%, а цена за 1 ватт электроэнергии оказалась на одну треть меньше, чем у аналогов на кремниевой основе.

Преимущества и недостатки

Тонкопленочные солнечные батареи имеют высокий уровень производительности даже в том случае, если наблюдается только рассеянный солнечный свет. Если в регионе преобладает количество пасмурных дней, именно такой вариант является предпочтительным перед жесткими кремниевыми панелями.

Пленка эффективна и в странах с жарким климатом, так как она обладает стойкостью и долго выдерживает жару. Она может стать не только источником альтернативной энергии, но и послужить интересным дизайнерским ходом. Благодаря гибкости, возможности ее монтажа значительно расширяются, а конструкция крыши точно не пострадает, если имеются ограничения в плане нагрузки.

Однако перед тем, как серьезно задуматься о ее приобретении, следует знать и о ряде недостатков:

Несмотря на постоянное совершенствование разработок, пленочная солнечная батарея пока еще не может похвастаться высоким уровнем КПД и мощности.
Она пока стоит очень дорого: производство таких элементов еще не поставлено на широкий оборот.
Срок службы невысок: обычно, он редко превышает 3-4 года.
В жаркую погоду может очень сильно нагреваться, что снижает все рабочие показатели.

Сфера применения

Поскольку это легкая и часто портативная модель, ее часто устанавливают в электромобили и дроны.
Берут с собой в походы. С ее помощью можно легко согреться, просто прикрепив на одежду или к рюкзаку.
Благодаря тому, что гибкая панель может повторить любую форму, она легко крепится на черепице крыши или шифере. Это идеальный вариант для малогабаритного охотничьего домика и палатки. Прикрепляется она просто и легко. Как правило, лучшим фиксатором служит двухсторонний скотч или специальный герметик.

Итак, гибкие панели - неплохой альтернативный источник энергии, который уже нашел применение в определенных областях. Технологии их изготовления еще находятся в процессе совершенствования. По этой причине на приемлемую цену таких элементов пока рассчитывать не приходится. Вероятнее всего, снижение их стоимости произойдет уже в ближайшем будущем, когда производство расширится и они станут более доступными для приобретения.

Солнечные электростанции пока не используются повсеместно, на то есть ряд причин, описанных в (откроется в новом окне). Тонкопленочные солнечные батареи в ряду новейших технологий пока не стали модными и не используются повсеместно, т.к. имеют больше недостатков, чем достоинств, но рассмотрим обе стороны.

В чем разница

Принципиальная разница состоит в используемых материалах. Для достижения отличительных параметров тонкопленочных солнечных батарей нужно использовать полупроводники из селенида меди-индия , а также теллурида кадмия . Принцип действия точно такой же, как в поликристаллических и монокристаллических фотоэлементах с той разницей, что наносить указанные полупроводники можно на пленку. Пленка гнется и скручивается в отличие от классических солнечных панелей.

Достоинства

Полупрозрачность. Классические (поликристаллические и монокристаллические) солнечные панели полностью непрозрачные. Аморфные тонкопленочные батареи могут быть выполнены таким образом, чтобы заменить окно в доме, пропуская часть света, а часть преобразовывая в электричество.
Легкость. Батареи выполненные на пленке легче классических в несколько раз, что дает больше свободы в монтаже, упрощает операции с ними.
Гибкость. Тонкопленочные батареи теоретически можно изгибать в любой плоскости без потери работоспособности.
Ударопрочность. Пленка не разбивается от падения при монтаже, от града и остается работоспособной в самых экстремальных условиях.

Недостатки

Мифы и реальность

Пока технология изготовления пленочных солнечных батарей не составляет реальной конкуренции поли/монокристаллическим аналогам. Прежде всего из-за дороговизны используемых материалов. Тем не менее, на ТВ, в сети и среди розничных продавцов бытует несколько мифов о чудо свойствах этой технологии.

Область применения

Как показывает практика, использовать гибкие солнечные панели целесообразно только в походных условиях. Гораздо проще развернуть холст с пленочными солнечными панелями на крыше палатки или трейлера, чем возить с собой жесткую конструкцию, на сборку которой нужно время. Популярны также переносные электростанции для зарядки телефонов и фонарей во время путешествия.

Ввиду низкого КПД сфера применения солнечных батарей очень ограничена. Применение в качестве стационарной солнечной электростанции возможно, но только при наличии больших свободных площадей.

Видео о пленочных батареях

Типичный рекламный сюжет, где диктор рассказывает чудеса о пленочных солнечных батареях, предполагая КПД в 10%, забывая, что таких результатов пока смогли добиться только в лабораторных условиях, но никак не в промышленных образцах. Ролик будет интересен тем, кто хочет знать, как реклама пытается обмануть нас.

Экология потребления.Наука и техника:Гибкие солнечные батареи стали настоящей находкой для любителей путешествий и просто для тех, кому нравится быть независимым от традиционных розеток.

Гибкие солнечные батареи стали настоящей находкой для любителей путешествий и просто для тех, кому нравится быть независимым от традиционных розеток. Конечно, такими элементами дом не осветишь, не отопишь и много энергии получить вообще не удастся. Но надо ли за этим стремиться? Ведь предназначение таких батарей – комфорт для туриста, то есть человека, не имеющего временно постоянного жилья. Следовательно, зарядка ноутбука, мобильного телефона или планшета – это задача портативных солнечных элементов.

Из-за своей гибкости, солнечные панели можно легко уложить на крыше

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Вес. Этот показатель, бесспорно, является самым основным преимуществом для гибких элементов. Можно сравнивать разные модели, но в основном разница будет видна примерно в 30%, а этого уже достаточно, чтобы говорить о комфорте. К примеру, туристы знают об этом не понаслышке, каждая вещь в рюкзаке или на нем должна иметь максимально меньший вес. В походе каждые 100 грамм стают заметны и чтобы понять это, достаточно пройтись неровной местностью десяток километров. Вопрос соотношения веса к мощности гибкие солнечные батареи решают банально – чем больше вес, тем выше мощность. Например, модель мощностью 3 Вт имеет вес 149 грамм, а модель на 6 Вт – 284 грамма. Заметим ради справедливости, что твердая солнечная батарея на 6 Вт весит 390 грамм.
Размер. Здесь гибкие батареи проигрывают своим твердым собратьям. Если брать одинаковую мощность в 6 Вт, то размер гибкого элемента будет около 1,5 квадратных метра, тогда как твердый вариант будет иметь площадь 0,9 квадратных метра. Конечно, неоспоримым преимуществом гибких батарей является их возможность складываться, но это не всегда является таким уж высоким показателем. Особенно, когда речь идет о пешем туризме, где все приходится носить на себе.
Эффективность. Точные цифры сложно выяснить. Во-первых, производители часто завышают мощность своего товара, а во-вторых, даже элементы одного производителя и одной партии могут значительно отличаться по мощности.

В среднем можно говорить о таких показателях: КПД твердых батарей составляет примерно 18-20%, тогда как гибкие батареи имеют КПД около 12-15%. Но если составлять пересчет на единицу веса, то гибкие батареи примерно в два раза будут стоять выше.

Надежность. Технология производства позволяет особо не переживать за этот показатель. Обычно гибкие элементы вшиты в чехол, который невосприимчив в относительно высоким нагрузкам. Водостойкость гибких батарей тоже высока. Попав под дождь, батареи не покажут проблем в работе после его окончания. Ударостойкость гибких батарей довольно высока, что объясняется легким весом и пружинистостью во время соприкосновения с поверхностью при падении. Если верить отзывам туристов, то даже после падения на камни с высоты около 10 метров, гибкие батареи продолжали работать. Конечно, такие случаи могут носить индивидуальный характер. Достаточно провести аналогию с человеком, когда одному достаточно упасть в комнате и сломать три ребра и ключицу, а кто-то падает со второго этажа и неспешно продолжает идти куда-то. Царапины на поверхности при падении элементов могут оставаться. На общую работу такие царапины не способны повлиять, но при наличии большого их количества мощность может несколько снизиться.
Стоимость. Гибкие батареи имеют стоимость выше своих твердых собратьев по причине своей большей компактности. Немного переплатить придется за преимущества гибких батарей и в отдельных случаях за брендовое имя.

НА ЧТО ОБРАЩАТЬ ВНИМАНИЕ ПРИ ПОКУПКЕ И ВО ВРЕМЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

При покупке обращать нужно внимание на силу тока. Поскольку чаще всего понадобится заряжать мобильные устройства, то силы тока в 0,5А будет достаточно. Правда, если солнечного света будет много.
Крепление панели солнечной гибкой батареи может быть разным. Некоторые панели крепятся присосками, что делает их монтаж к гладим поверхностям очень удобным. Например, на крыше автомобиля или стекла витрины. Все без исключения модели снабжаются небольшими отверстиями в чехлах, чтобы было удобным крепить к рюкзаку.
При использовании следует не забывать, что самым оптимальным положением гибкого элемента будет перпендикулярный наклон к солнечным лучам. Также нужно не использовать батарею через стекло – теряется до 35% мощности.
КПД для элементов такого типа – аргумент, на котором часто спекулируют недобросовестные продавцы и производители. Последняя швейцарская новинка имеет КПД 17,7%. Так что, если придется услышать уверения продавца о КПД 25%, а то и все 50%, можно смело разворачиваться – вам хотят продать то, что еще не придумано в мире.
На сегодняшний день появилось много контор и фирм, которые производят гибкие элементы на заказ. В таких учреждениях можно выбрать подходящую мощность и размер, а также, соответственно, вес батареи.

Гибкие батареи, которые работают от солнечного света, действительно являются очень любопытной и перспективной новинкой. Скорее всего, такие элементы очень скоро заполнят рынок, так как наблюдается общее снижение цен на этот товар. Большие и малые, широкие и узкие, на большую или меньшую мощность – они все потребуют денег при покупке. Дальше они работают совершенно бесплатно и по несколько десятилетий. опубликовано

Бесплатная электрическая энергия, или хотя бы дешёвая – вот мечта чуть ли не каждого человека на нашей планете. Как бы не дешевела нефть, какие запасы газа ни использовались и насколько страны ни гордились своими мощными АЭС, обыкновенному обывателю о дешёвом электричестве остаётся только грезить. Альтернативные источники постепенно начинают отстранять государственные службы от монополии на энергетику.

Уже никого не удивляет ветряк, расположенный в соседнем дворе, крыши домов начинают покрываться панелями солнечных батарей. Как считают учёные, именно на использование солнечных лучей сейчас делается наибольшая ставка. С каждым днём источники солнечной энергии находят всё новое применение. И также быстро они меняют свой вид. Теперь в моде гибкие солнечные батареи, о которых и пойдет речь в нашей статье.

Как работают гибкие батареи на солнечной энергии

Получение энергии от солнечных лучей уже давно знакомо человеку. Но если ещё лет 30 назад такой привилегией могла похвастаться лишь космонавтика, то теперь от Солнца работают многие бытовые предметы. Взять хотя бы обыкновенный калькулятор. Принцип довольно прост. Лучи нагревают полупроводник, чаще всего кремний, и заставляют его электроны двигаться в определённом направлении. Остаётся только припаять проводки к обеим сторонам элемента, собрать несколько штук в батарею и портативная солнечная электростанция готова.

Первые имели низкий , представляли собой громоздкие и тяжёлые конструкции. Сегодня эти изделия намного легче, для выработки электричества не требуется максимальная освещённость. Появление гибких солнечных батарей в корне меняет отношение к этому вечному источнику бесплатной электроэнергии.

Гибкая солнечная батарея

Конструкция гибкой батареи существенно отличается от своего кремниевого прототипа. В основе новых источников используются полимеры, представляющие мягкие панели, которые придают изделиям потрясающую гибкость. Активными элементами являются электроды из алюминия.

Если всю поверхность, заполненную активными элементами, покрыть защитной плёнкой, то солнечная батарея готова (о видах солнечных батарей вы можете узнать из статьи). Хотя, только идут исследования по этому виду альтернативного источника питания, гибкие солнечные батареи уже нашли себе большой простор для применения и отличились рядом достоинств:

гибкая основа;
лёгкая конструкция;
компактность;
низкая стоимость производства;
не подвержены влиянию окружающей среды;
экологичность.

Главным и существенным минусом солнечных батарей на полимерной основе является малый коэффициент полезного действия. Наилучшие варианты, полученные в США, достигли 6,5%. По последним данным, немецким специалистам удалось разработать источники, дающие до 10%. Это, конечно, мало, но всё же…

Большое будущее

После того, как полимерные солнечные батареи были поставлены на поток, они всё чаще появляются в самых разных областях жизнедеятельности человека.

Современные батареи не только легко изгибаются в любом направлении, их можно разделить на части при помощи обыкновенного ножа.
Первые варианты батарей быстро стали применяться в обшивке домов. Из гибких солнечных батарей можно получить конструкцию практически любой формы. Если раньше, для установки панелей требовалась идеально ровная крыша, то сейчас полимер можно изогнуть в любом порядке. Даже получить волну не хуже, чем у шифера.

Электроэнергия – это то, чего так недостаёт путешественнику. Для туризма разработано немало устройств, способных вырабатывать ценные вольты вдали от цивилизации. Гибкая батарея, в свёрнутом виде, не занимает много места в дорожном рюкзаке. Вес совершенно ничтожен. Для приведения в действие нужны секунды. А питания вполне достаточно, чтобы подключить приёмник или зарядить аккумулятор сотового телефона.

Планируется даже пошив одежды из гибких солнечных батарей. Такой фасон очень подойдёт северянам, которые смогут согреваться без толстых неуклюжих шуб.
Одной из самых интересных разработок являются прозрачные гибкие солнечные панели. Эти источники энергии будут использоваться вместо стёкол в домах, что позволит получать максимально эффективную площадь, освещаемую солнцем.

Powerfilm: на шаг впереди

Эта компания является одной из лучших производителей зарядных устройств, работающих от солнечной энергии. Именно в её продукции максимально эффективно используются гибкие солнечные батареи.

Сейчас компания выпускает целый спектр устройств, которые способны возродить к жизни не только обыкновенный фонарик, но и осветить небольшой частный домик или палаточный городок. Но основным назначением на этот момент остаются зарядки для мобильных устройств.

Если раньше таких зарядок хватало на несколько минут телефонного разговора, то сейчас зарядные устройства PowerFilm Solar в состоянии поддерживать работоспособность ноутбука.

Батареи PowerFilm уже способны вырабатывать энергию, мощностью до 3 кВт.

За солнечной энергией стоит большое будущее, смотрите видео об этом:

Гибкие тонкопленочные солнечные панели могут стать отличным кровельным материалом на вашей крыше. Для этого тонкую фотопленку просто накладывают на традиционную крышу из черепицы, шифера или металла.
Давайте посмотрим несколько примеров, как это происходит и как это выглядит.

Южная сторона этой крыши покрыта солнечной пленкой, которая дает до 4 кВт электричества.

В Вермонте, США, есть небольшое сообщество Hinesburg, где все 6 домов покрыты такой фотоэлектрической пленкой. Они обеспечивают себя энергией круглый год. Экологические особенности этих домов включают геотермальное отопление, теплые полы и трехслойные стеклопакеты. Окна ориентированы на южную сторону и это помогает прогревать здания зимой.

Три типа солнечных панелей на крыше. Слева направо, коллекторы для подогрева воды, и солнечная пленка интегрированная в кришу

Солнечная пленка не искажает фасад даже старого здания 1930 года постройки. При этом она может окупить себя примерно за 10 лет при ее текущей стоимости. Но из года в год цена на солнечные элементы снижается и становится все доступней.

Эта солнечная крыша на одном из зданий технического университета в штате Миссури. Она простая в установке и в уходе, также на ней легко заметить неисправности и починить.

Солнечная пленка может легка интегрировать в любой дизайн и практически незаметна.

Установка солнечных панелей на металлическую кровлю.

Все соединения прячутся под конёк

Крыша может также стать системой отопления для дома, подогрева воды и пола. Для этого сначала на крышу монтируются вакуумные трубки, которые подсоединены к системе отопления дома, а сверху на них ложатся солнечные панели, которые будут собирать солнечное тепло.

Тонкопленочные гибкие солнечные фотоэлектрические панели.

Если у вас металлическая крыша, то все что вам остается, это почистить ее и наклеить панели. Говорят компания Unisolar, которая делала такие гибкие панели закрылась, а жаль, идея очень интересная.

Монтаж солнечных панелей вместе с металлочерепицей

Намного эффективней, когда солнечные панели интегрированы в кровле еще на заводе. Как это сделано в компании www.ustile.com, тогда и качество сборки лучше и эффективность панелей и надежность всей конструкции.

Солнечная система Panotron.
Малые фотоэлектрические панели вставляются в глиняную черепицу. Монтаж солнечной плитки производится одновременно с кладкой черепицы. Солнечные панели состоят из отдельных монокристаллических элементов, соединенных последовательно. 4 отдельные панели с номинальной мощностью 6,25 Wp вместе образуют фотоэлектрический модуль. Мощность такого модуля 25 Wp; 1 м2 поверхности имеет выходную мощность 75 WP. www.panotron.com

Солнечная черепица.

Установлена на одном уровне с битумной черепицей. Для крепления достоточно просверлить только одно отверствие.

Солнечная черепица накладывается одна на другую и провода идут по низу через просверленные отверствия, связывая кажду из них. Дальше они поступают на мансарду, где соединены с общей системой.

Солнечная черепица не обязательно должна идти сверху вниз. Вот вариант, когда она выложена в виде чешуи.

Немецкие разработчики создали здание которое полностью покрыто солнечными панелями. 40 монокристаллических кремниевых панелей на крыше и около 250 тонких пленок меди индия галлия диселенида (CIGS) панелей по бокам вырабатывают до 200% электричества, необходимого для дома. Однажды во время теста сгенерировал 19 кВт енергии. solardecathlon.gov

Интегрированные солнечные панели могут выдерживать даже сильные ветры.

Солнечная плитка бескаркасная и может быть установлена на любой кровле, а также может быть вкраплена между плиткой такого же размера, но с различной функциональностью: тепловыми коллекторами и мансардными окнами, а также стандартной черепицей.
pvsystems.meyerburger.com

Фрайбург - солнечный , проблеск будущего.
Солнечная деревня Sonnenschiff, Фрайбург, Германия, была построена архитектором Рольфом Дишем. Все 58 домов производят больше энергии, чем они потребляют. В общем они генерируют 420000 кВтч солнечной энергии от общей, около 445 кВт в год. Здесь нет частных автомобилей, но зато хорошо организована система Car-Sharing. www.rolfdisch.de

В мире есть достаточно много компаний, которые создают разные типы встроенных солнечных панелей и солнечной пленки. И с каждым днем их ассортимент становится все разнообразней, и продуктивность их все выше, а цена доступней.

И хотя многие из производителей гибких пленочных солнечных панелей не имеют представительства в нашей стране, вы можете найти и заказать их на Ebay.

Категории

Выбор редакции