Трекер для солнечных панелей: принцип работы, модели и средние цены

Содержание

Трекер для солнечных панелей своими руками

Источники: http://www.sunsaluter.com/howitworks.html, http://cleantechnica.com/2015/07/24/diesel-killing-diy-solar-tracker-boosts-efficiency-30-filters-water/

Трекер повышает КПД солнечных панелей

Как известно, солнечные панели имеют максимальный КПД в том случае, когда они расположены перпендикулярно падающим на них солнечным лучам. Но солнце перемещается по небосводу и стационарно установленные панели из-за этого теряют часть своей эффективности. Чтобы повысить их эффективность, используют трекеры — специальные устройства, которые поворачивают панели «вслед» за солнцем:

Использование трекера позволяет увеличить отдачу солнечных панелей на 30-50% за счет того, что солнечные панели обращены к солнцу в течение всего дня. В результате для получения необходимой мощности требуется меньше панелей и сокращается стоимость получаемой на вашей солнечной установке электроэнергии.

Самодельные конструкции

Однако промышленно изготавливаемые трекеры представляют собой сложные электромеханические устройства, которые достаточно дороги и подвержены риску возникновения отказов.

Поэтому их установка не всегда оправдана из чисто экономических соображений — выигрыш в эффективности не оправдывает расходов на их приобретение.

Можно изготовить трекер и самостоятельно из подручных устройств и материалов. Умельцы изготавливают самодельные трекеры различной конструкции. Поиск в Гугле дает несколько вариантов таких изделий, например:

Продолжать перечисление  не будем, при желании вы сами сможете провести поиск в интернет.

Все упомянутые способы создания трекера, как и промышленные образцы, основаны на применении электроники и разного рода двигателей. Получается все равно сложная и достаточно дорогая конструкция. К тому же требующая некоторых знаний в электронике.

Простой трекер на принципе водяных часов

19-летняя канадская студентка Иден Фулл (Eden Full) в 2011 году предложила гораздо более простую конструкцию трекера. Ее устройство, которое получило название SunSaluter, представляет собой одно-осевой трекер, работающий по принципу водяных часов.

Конструкция SunSaluter-а предельно проста, не требует каких-то сложных устройств или инструментов и позволяет применять ее в комбинации с любыми солнечными панелями. Панели монтируются на раме, которая может вращаться на оси. На один из концов рамы подвешивается груз-противовес, а на другой конец — несложное устройство, работающее как водяные часы. По мере того, как вода по каплям вытекает из контейнера, он становится легче и панель медленно поворачивается. Пользователь может регулировать скорость, с которой вытекает вода, настраивая таким образом работу трекера солнечных панелей.

Раз в день нужно «завести водяные часы», залив в резервуар 4 литра воды:

Раз в день нужно наполнить контейнер — «завести» водяные часы

По мере вытекания воды устройство поворачивает солнечные панели

Предложенная Иден Фулл конструкция обеспечивает не только работу солнечного трекера, но и фильтрует воду. Тем самым решается проблема обеспечения питьевой водой жителей отсталых в энергетическом отношении стран Азии и Африки. Для России проблема поучения чистой воды стоит не так остро, но в некоторых случаях и это свойство конструкции может оказаться востребованным.

Изобретательница основала некоммерческую организацию с тем же названием SunSaluter и выпускает свои устройства в виде наборов «Сделай сам» (Do-It-Yourself Kit — DIY kit). Заказать такой набор можно на сайте организации.

Автор идеи «водяного» трекера Иден Фулл (Eden Full)

А будет ли работать?

Конечно, после прочтения вышеприведенного текста у читателя могут возникнуть несколько вопросов. Попробуем предугадать их.

1. Предложенная конструкция обеспечивает вращение только в одной плоскости, а отслеживать положение солнца нужно в двух.

Во-первых, одно-осевые трекеры распространены почти так же, как и двух-осевые, что говорит о том, что они не слишком много проигрывают в эффективности. Во-вторых, угол наклона панели к горизонту меняется очень медленно, так что регулировку этого угла можно делать и вручную, тем более, если предусмотреть возможность поворота трекера во второй плоскости.

2. SunSaluter  поставляется с каким-то механизмом «водяных часов», устройство которого из текста не очень понятно.

Ну так на то вам и голова дана, чтобы доработать идею до практического воплощения. Мне кажется (хотя, признаюсь, сам я такое устройство не делал, так что подсказка — чисто теоретическая), что можно приспособить медицинскую или лабораторную капельницу. Гугл вам в помощь.

3. Летом то может это и будет работать, а зимой вода замерзнет.

Да, изобретательница не зря ориентируется на страны, расположенные ближе к экватору. В России зимой морозы. Ну так залейте вместо воды антифириз. До -30 градусов будет работать, наверное. Надо пробовать.

Ну и в заключение несколько снимков, которые показывают практически реализованные примеры солнечных трекеров, построенных на принципе водяных часов:

В.Костромин

Солнечный трекер — цена, окупаемость, отзывы

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Это интерактивная статья, т. е. материалы в тему будут «из он-лайн выдачи гугла на момент написания»

Сегодня распространение фотомодулей, чаще называемых солнечными батареями идет семимильными шагами! Для примера в Западной Европе с 2% распространения 3 года назад солнечными панелями покрылось более 60% крыш в 2017 году! — Хотя водители(дальнобойщики и другие) убедительно говорят что почти все крыши домов покрылись например в Германии за последние два года — а два года назад они редкую крышу видели с этими элементами… И это только крыши — т.е. вряд ли все немцы и другие, экономящие свои площадя, не знают что стационарная установка солнечной панели дает на 30-40% меньше электроэнергии, чем «мобильная» — т.е. поворачиваемая за Солнцем. А поворачиваемая панель обычно с трудом устанавливается на крыше — если она сам по совместительству не является крышой какой нибудь теплицы-беседки(так просто идея, возможно уже реализованная) — чтобы забрать максимально всю мощь от Солнца ведь ей в день надо повернуться на 150 градусов, по другой оси менее существенно — в полгода на 55 градусов.

.. Т.е. возможно лучший вариант для «трековых-мобильных» солнечных электростанций — это поле, огород, как например в этом видео:

Под перпендикулярными лучами Солнца фотомодули больше вырабатывают электричество на «минимум 30%», практики утверждают что на 50% больше и объясняют это следующим:

— стационарная панель ориентирована на полдень, т.е. в полдень перпендикулярна лучам, а с утра и к вечеру — всё ближе к наклонным лучам
— в Украине чаще дни когда в полдень облачно, а по утрам-вечерам — менее облачно или солнечно(видимо менее чем на 20% в году, но всё таки таких дней больше — а может это смотря в каком году…)

— если в полдень облачно, а утром-вечером солнечно, то ориентированная на полдень панель «лоханулась» со своей «сексуальной ориентацией))) — шутка»
— а не ошиблись кто в таком случае? — естественно те кто, кто «следит за солнцем» и их панели отобрали перпендикулярно солнечные лучи утром и вечером, а в обед работали так же как и их «стационарные коллеги» — в этом случае практики утверждают(и показывают это на видео), что прирост относительно стационаров минимум плюс 60%!!!, например этот опыт показан на этом видео:

Добиваются такого положения несколькими способами:

  • В одном из них применяют фотоприемники. Они получают данные о положении солнца и помогают ориентировать нужным образом фотоэлементы. Недостаток этого способа в том, что в пасмурную погоду фотоприемники не работают, а значит, солнечная панель нельзя будет выставить в нужном направлении.
  • Второй способ предполагает ручное управление, когда актуаторы управляются с помощью переключателей. Этот способ применяют чаще всего для сезонного изменения ориентации батарей. Поскольку в течение дня менять положение панелей таким способом крайне неудобно.
  • Можно использовать и таймер в системе трекера, тогда исполнительные устройства, отвечающие за ориентацию, будут приводиться в действие в определенное время, установленное заранее.
  • Однако лучше всего себя зарекомендовало программное управление актуаторами. Специальное программное обеспечение рассчитывает местоположение солнца в определенный момент времени, эти вычисления передаются на электростанцию и учетом них выстраиваются панели в нужном положении – устанавливается угол наклона в необходимую сторону.
Солнечные трекеры ориентация

Каждый из перечисленных способов актуален для разных типов электростанций: программный применим на крупных предприятиях, так стоит дороже и его просто экономически не выгодно устанавливать на небольших станциях с несколькими панелями. Остальные способы можно опробовать и в домашних условиях либо на небольших предприятиях.

Хотите узнать, как построить энергосберегающий дом? Смотрите секреты строительства дома , который сам экономит

А вы уже пробовали собрать свою солнечную электростанцию? Поделитесь своим опытом в комментариях, расскажите о том, как организовывали систему ориентации ваших панелей, какие механизмы применяли для этих целей, насколько ваг опыт был успешным или наоборот.

Обзор солнечных батарей для туристов: какие панели лучше

Использование солнечной энергии с помощью панелей — отличный способ снизить расходы на постоянно дорожающее электричество, поэтому такие конструкции все чаще можно видеть на крышах российских домов. Однако иногда без них вовсе не обойтись. Речь идет о людях, оказавшихся вдалеке от всех благ цивилизации, о тех, кому надоела городская суета, но расставаться со своими любимыми гаджетами они не готовы ни при каких обстоятельствах. В этом случае мобильному телефону или планшету обязательно понадобится зарядка, для этих целей и придуманы портативные солнечные устройства. Беда одна — их в продаже так много, что выбрать гаджет проблематично: трудно понять, какие солнечные панели лучше. Чтобы помочь покупателю найти свою «половинку», сайту необходим обзор солнечных батарей для туристов.

Солнечные батареи: область применения

Без миниатюрных гелиосистем невозможно обойтись туристам, охотникам, рыбакам, любителям выбираться на природу для отдыха или для поиска ягод или грибов. Вдали от привычных и удобных розеток нередко требуется зарядить не только «тело», ноутбук или фотокамеру, но и фонарик, а также аккумулятор либо GPS-навигатор. Для таких форс-мажорных обстоятельств и были придуманы миниатюрные солнечные батареи.

Главное преимущество их перед стационарными «коллегами» — возможность зарядить любое устройство независимо от погодных условий и местности. Походная панель защищена от неблагоприятных факторов, компактна и легка, имеет вполне доступную цену. Чтобы выбрать хорошую модель, надо обращать внимание на несколько критериев. Далее пойдет речь о том, какие характеристики важны, какие солнечные панели лучше, популярнее у путешественников.

Разновидности устройств

Прежде чем начинать обзор солнечных батарей для туристов, и узнавать, какие солнечные панели лучше, следует познакомиться с существующими видами. Приборами-пионерами были конструкции на основе кремния, сейчас такие устройства тоже занимают немалую долю рынка. Это объясняется доступностью химического элемента: он практически «лежит» под рукой (вернее, под ногами) — находится на поверхности земли.

Кремниевые панели производятся двух видов. Это устройства:

  • аморфные;
  • и кристаллические: монокристаллические или поликристаллические.

Аморфные

Эти кремниевые конструкции тонкопленочные, единственные гибкие модели из всех. Аморфные приборы отличаются низкой себестоимостью, однако более низкий КПД делает их не очень привлекательными для покупателей. Устройства могут работать даже в неблагоприятных условиях — при довольно рассеянном свете.

Но для максимальной эффективности им нужда достаточно большая поверхность. Лучшими считаются другие пленочные покрытия: CIGS-полупроводник и теллурид кадмия. Аморфные панели изготавливают методом осаждения или напыления кремния на гибкую основу — подложку, изготовленную из металлизированной фольги.

Преимущества аморфных батарей: хорошая переносимость деформаций, механических воздействий, устойчивый прием потока света. Недостаток — простота технологии. По этой причине на рынке очень много некачественной продукции.

Кристаллические

Такие солнечные батареи изготавливают из кремния высокой чистоты. Кристаллический фотоэлемент — полупроводник, образующийся на поверхности (плоскости) кристаллизированного неметалла. Сначала его расплавляют, в этот расплав помещают основу будущего кристалла.

Когда начинается остывание субстанции, вокруг нее образуется кристалл. Его разрезают поперек на тонкие полоски, которые становятся заготовками для панелей. Разница в технологии получения моно- и поликристаллов не слишком заметна, однако если говорить о себестоимости, то она чувствительна.

Достоинство кристаллических моделей — высокий КПД, приемлемая их цена. Минусы изделий из кристаллов — хрупкость устройств, требующая дополнительной защиты, непереносимость серьезных механических нагрузок.

Монокристаллические

Такая поверхность состоит из ячеек — строго ориентированных срезов высококачественного кристалла кремния, их толщина — 200-300 мкм. В этом случае КПД панелей достигает 20-22%. Эта цифра для альтернативных портативных солнечных устройств уже считается высокой, почти эталонной. С ней сравнивают коэффициент полезного действия остальных разновидностей приборов.

Поликристаллические

В этом случае все кристаллы отличаются: их много, но каждый из них имеет свою форму и ориентацию. Производство таких моделей обходится дешевле, но КПД этих устройств меньше, чем у «моно»: он составляет 15-18%. Зато поликристаллические устройства отличаются более ровными параметрами, гарантируют работу в условиях, далеких от идеальных. Например, в пасмурные дни.

Монокристаллические модели несложно отличить от поликристаллических устройств: первые имеют черный цвет, у вторых он темно-синий. Принято считать, что самые качественные устройства — кристаллические, но это не всегда так. Следующий шаг — знакомство с характеристиками, которые должны быть у незаменимого походного оборудования.

Как выбрать солнечную мини-панель?

Чтобы найти то портативное зарядное устройство, которое не разочаруют уже в ближайшем будущем, надо обращать внимание на несколько характеристик.

Главные критерии

К ним относится:

  1. Мощность. При выборе производительности ориентируются на количество гаджетов, которые придется заряжать. Если солнечная батарея нужна только для «реанимации» телефона (или нескольких приборов), который в походе не будет использоваться постоянно, то хватит панели, мощность которой от 6 до 9 Вт. Более мощные устройства потребуют такой же зарядки — той, что рассчитана на 10-20 Вт, и аккумулятора Powerbank. В качестве простого примера можно привести ноутбуки: чтобы «сидеть» за ними несколько часов в день, нужно 15 Вт, не меньше. Фотоаппарату или видеокамере уже необходимы 15-20 Вт.
  2. Вес солнечной зарядки. Любому человеку нравятся максимально легкие приборы. Ведь в поход и так приходится брать довольно много вещей. Однако масса мини-панели зависит от ее мощности: каждый ватт добавляет определенное количество граммов. Если нужно максимально мощное устройство, то хозяину остается смириться с повышенным весом. Например, раскладные модели легко транспортировать, если в поездку отправляются на автомобиле.

Другие важные факторы

  1. Надежность — главное качество для туристов, которым приходится мириться с пылью и непогодой, с возможными «полетами» (самих хозяев и техники). Степень прочности определяется видом конструкции, качеством сборки, используемыми материалами, типом защитного покрытия. Например, монокристаллические панели требуют бережного отношения: они очень хрупкие.
  2. Оснащение солнечных батарей. Стандарт — универсальный USB-разъем, рассчитанный на 5 В. Однако некоторое оборудование имеет в комплекте переходники, которые совместимы со смартфонами iPhone 4 или 5, но не всегда они подходят для других моделей — для серий 5 и 6.
  3. Рабочее напряжение. Портативные солнечные батареи могут вырабатывать 5-24 вольт. В этом диапазоне находится целый ряд значений: 9, 12, 17 В. Модель выбирают ту, которая подходит для того гаджета, который планируют заряжать.
  4. Уровень освещенности конкретной местности. Россия не может похвастаться субтропическим солнцем, а показатели в паспорте солнечных батарей рассчитаны как раз для яркого светила.
  5. Цена. В этой «номинации» разброс довольно велик. Так, аморфные приборы вдвое дороже монокристаллических зарядок, при одинаковой их мощности.
  6. Срок службы приборов.

Чтобы выбрать подходящее устройство, надо учитывать все приведенные критерии. Если подходящую модель найти не удается, то можно рассмотреть другой вариант — покупку двух приборов, которые можно соединить в систему, получив нужное количество энергии.

Виды или комбинации

Есть три вида оборудования, которое туристы могут использовать в походах. Это:

  1. Маломощные модели, предназначенные только для зарядки телефонов. Площадь фотоэлементов у них не слишком велика, вес тоже мал — от 28 г.
  2. Универсальные приборы, гарантирующие зарядку различных гаджетов. Эти устройства оснащаются большим количеством дополнительных переходников. Для туристов такие модели предпочтительнее. Самые мощные устройства затягивают на 1,4 кг.
  3. Супертяжеловесы. Это мощные батареи-панели, которые фиксируют на подложках. Они подходят либо для стационарного использования, либо для перевозки на автомобиле, так как каждый элемент весит от 7 до 9 кг.

Если говорить об идеальном устройстве, то это модели-универсалы. Они сравнительно недороги, к тому же могут работать в разных условиях. Маломощные солнечные батареи отличаются высокой ценой, к тому же часто не способны обеспечить необходимое количество энергии. Мощные установки пригодятся только туристам, путешествующим на автомобиле.

Немного сориентироваться в этом широчайшем ассортименте поможет обзор солнечных батарей для туристов. Прочитав его, потенциальный покупатель сможет, хотя бы в общих чертах, ответить на вопрос, какие солнечные панели лучше.

Портативные приборы и заблуждения

Прежде чем следовать дальше, надо привести распространенные мнения, к которым все прислушиваются. Некоторые из них неверны.

  1. Кристаллические модели априори лучше аморфных устройств. Это не так. Нередко более эффективно работают последние, гибкие приборы. Говорят, за ними будущее. Здесь важен не тип солнечной батареи, в качество и параметры устройства.
  2. Аморфные модели очень быстро выгорают, и за год могут потерять около 10% производительности. Однако проверка выявила падение КПД на 4%, но произошло оно спустя 14 лет активной эксплуатации.
  3. Лучше гибкие солнечные батареи, так как они эффективнее в пасмурную погоду. Это тоже не совсем верно. Все зависит от параметров устройства и надежности его производителя.

Так как лучше всего ориентироваться на мнения тех, кто давно и успешно использует такие солнечные приспособления, лучше всего привести список тех батарей, что заслужили высокие оценки покупателей-владельцев.

Обзор солнечных батарей для туристов

Так как альтернативные солнечные источники энергии с каждым годом становятся все более популярными, ассортимент этих изделий настолько широк, что понять, какие солнечные панели лучше брать для похода, без подсказок других людей попросту невозможно. Чтобы облегчить решение «головоломки», лучше привести примеры эффективного оборудования. Этот обзор солнечных батарей для туристов поможет будущим покупателям или сориентироваться, или найти «свою» модель.

Goal Zero Nomad 7

Это одна из самых популярных моделей на мировом рынке. Nomad 7 от Goal Zero оснащена монокристаллической панелью мощностью 7 Вт, она полностью герметична, потому не боится ни дождя, ни снега, ни падения в реку. Помимо порта USB (1 А, 5 В, 7 Вт) устройство имеет разъем для аккумуляторов (1,1 А, 6,5 В, 7 Вт) и коннектор, дающий возможность присоединить еще один подобный прибор. Батарея достаточно компактна даже в разложенном виде (38х229х432 мм), поэтому может использоваться в тесном пространстве.

Goal Zero Adventure Kit

Складная модель от того же производителя подходит для зарядки всех существующих гаджетов. В устройстве есть несколько выходов: USB, на 5 и 12 В. Мощность накопителя составляет 7 Вт, а рабочее напряжение 12 В, сила тока на USB-разъеме — 600-700 мА. В нижней части прибора находится индикаторный фонарик, который способен работать без зарядки 20 часов. Размеры устройства в закрытом состоянии — 25х150х230 мм, его вес — 362 г. Весь комплект заряжается на протяжении 4-5 часов.

SOLAR

Это многофункциональное мобильное устройство произведено в Китае, его можно использовать в любых неблагоприятных условиях: при температуре от -40° до +50°. Данный аппарат имеет серьезную мощность (около 10 Вт), ток зарядки составляет 800 мА. Размеры прибора — 4,5х224х450 мм, масса — 1 кг. Эта солнечная батарея универсальна, она подходит для зарядки любой техники: мобильных телефонов, портативных компьютеров и т. д. Минусы — высокая цена, вес, отсутствие дополнительного адаптера.

SCN-4/6

Еще один «поднебесный» представитель — аморфное кремниевое устройство от компании Sun-Charge. Его особенность — небольшой аккумулятор. Прибор имеет мощность 3,9 Вт, приемлемый вес (290 г) и очень эффектный дизайн. Размеры батареи — 10х195х200 мм. Недостаток — отсутствие надежной защиты от механических воздействий, поэтому эта солнечная батарея требует аккуратного обращения.

SOLARMONKEY ADVENTURER

Данный компактный прибор выпускается фирмой PowerTraveller. Устройство также используют для зарядки гаджетов через порт USB, есть переходник для Apple: модель имеет буферный аккумулятор, емкость которого составляет 2500 мА·ч, который полностью заряжается за 9 часов. В конструкции используются полисиликоновые элементы, их КПД составляет 17%. Габариты этой солнечной батареи — 22,75х96х170 мм, вес устройства — 265 г.

AcmePower AP-MF1918

Это еще один универсальный аккумулятор, идеальный для зарядки любой электроники — телефонов, плееров, навигаторов и т. д. Модель может выступать в роли осветительного прибора. Емкость аккумулятора составляет 1000 мА·ч, зарядный ток — 800 мА, рабочее напряжение — 5-6 В. Для полной зарядки солнечной батареи потребуется около 10 часов. Устройство имеет защиту от КЗ. Его вес 77 г, размеры — 16х57х123 мм. В комплект входит 5 переходников.

СЗУ2-БСА-7.5

Это российская модель, которая заслуженно завоевала место в этом списке. Такое зарядное универсальное устройство способно заряжать как портативное, мобильное оборудование, так и свинцовые аккумуляторы. Складная конструкция имеет завидную мощность (14Вт) и довольно большой вес — 1,1 кг, может работать при разных температурах: от -30 до +40°. Ее размеры в разложенном состоянии — 3х230х1640 мм.

Fuse

Эта солнечная батарея от компании Voltaic Systems предназначается для фиксации на рюкзаке. Время зарядки от солнечных лучей составляет 7 часов, 5,5 часа — от других источников (внешний аккумулятор, сеть). Сила тока — 1А, напряжение — 5,5 В, мощность 6 Вт, вес — 600 г. Батарея довольно компактна: ее размеры — 20х210х280 мм.

На что обратить внимание?

Если обзор солнечных батарей для туристов смог очертить круг претендентов, то выбор «правильного» прибора зависит лишь от желаний покупателя. Вопрос здесь не в том, какие солнечные панели лучше. Качественных изделий много, но только правильный выбор гарантирует комфортную жизнь вдали от дома. По этой причине необходимо следовать нескольким рекомендациям:

  1. Чтобы купить качественный товар, нельзя экономить. Хорошие модели и стоят соответственно, а покупая дешевого «кота в мешке», нужно быть готовым к тому, что устройство может отказаться работать в самом ближайшем будущем.
  2. Характеристики солнечных батарей рассчитаны на яркое солнце в зените. Для российских реалий такие условия скорее исключение. Поэтому средний КПД таких конструкций у нас будет сильно колебаться — от 9 до 14%.
  3. Чем больше размеры солнечного аккумулятора, тем больше энергии он будет отдавать приборам.
  4. Качественные материалы, использованные для подложки, позволят эксплуатировать солнечные батареи дольше.
  5. Герметичность изделия обязательна: все элементы должны быть заламинированы пластиком.
  6. Чем больше мощность, тем эффективнее будет функционировать любой вид оборудование.
  7. Надежная защита от любых механических воздействий — большой плюс любой батареи.
  8. Комплектация. Для удобства зарядки разной техники важны дополнительные адаптеры.

Обзор солнечных батарей для туристов поможет определить «могучую кучку» солнечных моделей, которые отличаются эффективностью, удобством, надежностью и «долгожительством». Однако ответ на вопрос, какие солнечные панели лучше, должен дать себе сам покупатель (турист, экстремал, охотник, рыбак и т. д). Требования и понятия о технике-идеале у всех разные, но практичность и производительность — качества, ценящиеся всегда.

С еще одним потенциальным претендентом можно познакомиться, посмотрев следующий видеоролик: