Солнце — самый мощный источник энергии в нашем мире. В среднем за год оно производит такое количество энергии, что для его производства потребовалось бы 44 миллиона крупных электростанций . За 90 минут Солнце посылает на Землю столько энергии, что её хватило бы для обеспечения всей планеты электроэнергией в течение года . 

До недавнего времени проблема заключалась в том, как использовать эту энергию для нужд человечества. За последние 70 лет, с небольшим или небольшим, решение появилось: солнечные панели.

В этой статье мы подробно рассмотрим, как работают солнечные панели, используя огромную энергию солнца. Мы обсудим разницу между солнечной энергией и солнечными панелями, а также объясним, из чего сделаны солнечные панели и как они работают ночью. Мы также подробно рассмотрим, как работают домашние солнечные панели, как они работают в пасмурный день, и ответим на вопрос, как узнать, работают ли мои солнечные панели . Мы также ответим на все оставшиеся часто задаваемые вопросы о солнечных панелях и солнечной энергии.

Достаньте SPF-средство и приготовьтесь насладиться лучами знаний.

Как работает солнечная энергия?

Ключ к солнечной энергетике — это процесс, называемый фотоэлектрическим эффектом. Это причудливое название для явления, которое происходит, когда солнечный свет попадает на кремниевые панели и генерирует электрический ток. Фотоны солнечных лучей выбивают электроны из кремния. Эти электроны проходят через солнечную панель, по проводам и попадают в распределительную коробку. На этом этапе электроны преобразуются в постоянный ток (DC). Затем они поступают в инвертор, где преобразуются в переменный ток, который может обеспечивать электроэнергией дома и здания.

Солнечная энергия вырабатывается из солнечных лучей, а солнечная панель — это инструмент, который улавливает и направляет эту энергию.

Из чего сделаны солнечные панели?

Солнечные панели состоят из нескольких солнечных элементов. Элементы вырабатывают электроэнергию за счёт фотоэлектрического эффекта, а панель представляет собой каркас, который защищает элементы, одновременно усиливая и направляя вырабатываемую ими энергию. Подавляющее большинство ( около 84% ) солнечных элементов изготовлено из кристаллического кремния (c-Si) и подразделяется на две категории: монокристаллические и поликристаллические.

Монокристаллические элементы дороже поликристаллических и, как правило, лучше переносят затенённые или необычно жаркие условия, чем поликристаллические. Если вы видите панели чёрного или тёмно-серого цвета, скорее всего, они состоят из монокристаллических элементов.

Панели с поликристаллическими ячейками приобретают тёмно-синий оттенок при ярком свете и, как правило, менее эффективны, чем их монокристаллические аналоги, при высоких температурах. Кроме того, они дешевле.

Если ваша установка обеспечивает достаточно места на крыше и достаточно солнечного света, вам может подойти более доступная поликристаллическая модель. Но если пространство на крыше ограничено и вам приходится работать в тени, вам стоит выбрать более эффективный монокристаллический вариант.

Как работают солнечные панели в доме?

Когда речь идёт об энергоснабжении домов, солнечная энергия делится на две категории: системы, подключенные к сети, и системы с аккумуляторными батареями. Подавляющее большинство жилых домов использует режим подключения к сети, что означает, что и солнечная электростанция, и электросистема дома подключены к коммунальной электросети.

Днём эти дома работают на солнечной энергии. Ночью они используют электроэнергию из местной электросети. Если солнечные панели генерируют избыточное количество электроэнергии в течение дня, излишки можно передать в коммунальную сеть. В таких домах обычно используется счётчик для отслеживания выработки солнечной энергии, и при наличии избытка домовладелец получает кредиты, которые можно обменять на равное количество энергии в будущем. Они фактически накапливают излишки солнечной энергии в местной электросети.

Как домашние солнечные панели работают с другим, менее распространённым видом домашней солнечной энергии? Ответ — в методе накопления энергии в аккумуляторах. Разница заключается в том, что избыток энергии, вырабатываемой в течение дня, поступает в аккумуляторы дома или гаража, где её можно хранить для последующего использования. Если вы живёте в районе, где нет учёта электроэнергии, или хотите полностью отключиться от электросети и использовать возобновляемые источники энергии, этот вариант может быть для вас оптимальным.

Как работают солнечные панели ночью?

Вы, несомненно, слышали пословицу « коси сено, пока солнце светит ». Что ж, она применима не только к сельскому хозяйству или к тому, чтобы максимально использовать благоприятную ситуацию, пока она есть. Она применима и к солнечной энергетике, которая, как следует из её названия, получает всю свою энергию от солнца. Ни одна домашняя (или коммерческая) солнечная система не накапливает энергию после захода солнца.

Солнечные панели работают ночью, накапливая излишки энергии, собранные ими за дневное время. Это происходит двумя способами: в большинстве домашних солнечных систем излишки энергии передаются в местную электросеть. Домовладельцы могут использовать систему чистого учёта, чтобы получать зачёт за эту энергию и использовать её позже, в том числе ночью, когда солнечные системы не работают. 

В домашних солнечных системах с аккумуляторными батареями избыток энергии направляется на аккумулятор, расположенный внутри дома или снаружи, в зависимости от местного климата и погоды (и мер пожарной безопасности). Солнечная батарея будет накапливать избыток энергии и позволит владельцу дома использовать её в ночное время.

Таким образом, домашние солнечные панели технически не работают после захода солнца, но они, как правило, накапливают достаточно избыточной энергии в течение своих часов работы, чтобы обеспечить домовладельцев электроэнергией на всю ночь.

Как работают солнечные панели в пасмурные дни?

В отличие от ночи, когда солнечные панели полностью отключены от источника питания, в пасмурный день они всё равно могут вырабатывать энергию. Это связано с тем, что солнечные панели способны улавливать как прямой, так и непрямой солнечный свет (свет, прошедший сквозь облака). Ваши солнечные панели не будут работать с максимальной эффективностью в облачную или дождливую погоду, но они могут вырабатывать примерно от 10% до 25% энергии, которую они бы вырабатывали в абсолютно солнечный день.

Как ещё солнечные панели могут работать в пасмурные дни? Что ж, когда речь идёт о солнечной энергии, у каждой тучи есть и обратная сторона: дождь может очистить солнечные панели и восстановить их максимальную эффективность. 

Часто задаваемые вопросы о солнечных панелях

Как узнать, работают ли мои солнечные панели?

Уточните информацию у вашей компании, устанавливающей солнечные панели, но большинство установок солнечных панелей поставляются с солнечным монитором, который домовладелец может использовать для контроля производительности новой системы. Монитор позволяет владельцам солнечных панелей отслеживать качество работы панелей, оптимизировать их эффективность и выявлять любые неисправности или повреждения.

Переход на солнечную энергетику — это серьёзная инвестиция, и солнечный монитор обеспечит вам максимальную отдачу от этих инвестиций, поддерживая ваше устройство в максимально работоспособном состоянии. Если вы когда-нибудь задавались вопросом, как узнать, работают ли мои солнечные панели , ответ уже близко.

Могут ли солнечные панели сэкономить мне деньги?

Короткий ответ — «да», но это может занять много времени. Вы, безусловно, заметите экономию уже при первом же счёте за электроэнергию после того, как ваша солнечная система будет запущена. Но поскольку переход на солнечную энергию требует значительных первоначальных затрат, реальная экономия может проявиться через несколько лет .

В 2023 году стоимость установки солнечной системы в доме составляла от 4500 до 36 000 долларов США . Средняя стоимость составила около 16 000 долларов США. Такой широкий диапазон обусловлен рядом факторов, включая размер системы, необходимое дополнительное оборудование, а также налоговые льготы или скидки, которые могут быть применены к расходам на установку.

Чтобы рассчитать, сколько времени потребуется для достижения экономии, сравните свой счёт за электроэнергию до перехода на солнечную энергию и после. Разделите стоимость установки (после вычета налоговых льгот и/или скидок) на сумму экономии в счёте после перехода, чтобы узнать, сколько времени потребуется для достижения точки безубыточности.

Предположим, вы платили в среднем по стране 16 000 долларов за свою солнечную систему и в среднем 1650 долларов в год за электроэнергию до её установки. Теперь, когда система введена в эксплуатацию, ваш годовой счёт за коммунальные услуги сократился до 260 долларов, что составляет экономию в 1390 долларов. Разделив 16 000 долларов на 1390 долларов, получаем 11 — количество лет, необходимое для окупаемости первоначальных инвестиций.

Могут ли солнечные панели повысить стоимость вашего дома?

Да, домашние солнечные панели могут повысить стоимость вашего дома , причем в более короткие сроки. Насколько быстрее , зависит от нескольких факторов: от вашего места жительства и стоимости установки до используемой системы, ее возраста и обычной стоимости ремонта.

Согласно последним статистическим данным, средний показатель роста стоимости дома по стране составляет примерно 5911 долларов США за каждый киловатт солнечных панелей, установленных на крыше. Исходя из этого, если вы установите на крыше солнечную систему мощностью 6 киловатт, стоимость вашего дома может увеличиться на целых 35 466 долларов США.

Проблема возникает, когда вы планируете продать свой дом и оценить его стоимость. В лучшем случае вы проживёте в нём достаточно долго, чтобы превысить точку безубыточности, покрыв первоначальные затраты на установку солнечных панелей. В противном случае вы, возможно, перекладываете эту ответственность на покупателя. В регионе, где бытовая солнечная энергетика широко распространена, это может не иметь значения. Но если вы живёте в регионе, где солнечная энергия встречается редко или вообще непопулярна, может быть сложно найти покупателя, который оценит ценность этой технологии настолько, чтобы заплатить больше за дом, оснащённый солнечными панелями.

Как узнать, подходит ли мой дом для использования солнечной энергии?

Первое, что следует оценить, — это расположение, угол наклона и состояние вашей крыши. Солнечные панели лучше всего работают на крышах в хорошем состоянии, ориентированных на юг и имеющих уклон от 15 до 40 градусов. Не стоит устанавливать солнечные панели на старую крышу, которую в ближайшем будущем придётся заменить. (С другой стороны, если ваша крыша нуждается в замене, это самое подходящее время для установки солнечных панелей .) 

Ещё один фактор, который следует учитывать, — это количество тени, падающей на вашу крышу. Тень может снизить эффективность солнечных панелей до 50% . Однако это не критично, поэтому, в зависимости от количества тени, вы можете обратиться в свою компанию, предоставляющую услуги солнечной энергетики, чтобы найти решение.

Сколько солнечных панелей мне понадобится?

Ответ зависит от количества электроэнергии, потребляемой вашим домохозяйством, количества пикового солнечного света, поглощаемого вашими панелями за день, и мощности ваших солнечных панелей. 

Первый шаг — проверить счёт за электроэнергию и определить, сколько электроэнергии (кВт⋅ч) потребляет ваше домохозяйство. Затем найдите среднее количество часов пиковой солнечной активности в вашем регионе. Разделите суточное потребление электроэнергии на среднее количество часов пиковой солнечной активности. 

Получив эту цифру, разделите ее на мощность каждой рассматриваемой солнечной панели.

Используя текущие средние показатели по стране, формула выглядит следующим образом: 

Ежедневное потребление электроэнергии, среднее пиковое солнечное время

30 кВтч ➗ 5 = 6 кВт

Средняя мощность солнечных панелей (400 Вт или 0,4 кВт на панель)

6 кВт ➗ .4 = 15 панелей

Как планы по использованию чистой энергии и солнечной энергии помогают окружающей среде

Изменение климата является одной из самых острых проблем нашего времени и вызвано выбросами парниковых газов. 

Солнечная энергия — возобновляемый, чистый источник энергии — может стать важной частью решения. Солнечная энергия также может улучшить качество воздуха и сократить потребление воды, связанное с производством энергии.

Совокупное воздействие миллионов домов (не говоря уже о предприятиях и отраслях)