Обзор солнечных панелей и фотоэлектрических станций отечественных производителей
Автор: Дебрин А.С., Бастрон А.В., Урсегов В.Н.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 6, 2018 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены результаты аналитиче- ского обзора технических характеристик солнечных панелей (модулей) и фотоэлектрических станций (ФЭС) различных производителей. Цель исследования - обзор солнечных панелей и фотоэлектрических станций оте- чественных производителей для эффективного их ис- пользования в системах электроснабжения сельских потребителей. Задачи: изучение рынка солнечных па- нелей и фотоэлектрических модулей, производимых в России; сравнение их характеристик; определение наи- более эффективных фотоэлектрических модулей из существующих на данный момент. Сравнение проводи- лось по нескольким показателям, таким как массо- габаритные показатели, КПД, стоимость, срок службы. Для выявления наиболее эффективных солнечных пане- лей, представленных на российском рынке, провели анализ характеристик монокристаллических, мультик- ристаллических солнечных модулей, монокристалличе- ских солнечных модулей повышенной эффективности, гибких солнечных модулей, гетероструктурных солнеч- ных модулей, а также сэндвич-панелей некоторых наи- более крупных отечественных производителей, таких как ЗАО «Телеком-СТВ» (г...
Энергетика, возобновляемые источники энергии, энергия солнца, фотоэффект, фотоэлектрическая станция, солнечная батарея, солнечный модуль
Короткий адрес: https://sciup.org/140238138
IDR: 140238138
Текст научной статьи Обзор солнечных панелей и фотоэлектрических станций отечественных производителей
Введение. Из всех отраслей народного хозяйства энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Энергообеспечение – это основа нормального функционирования любого производства, а следовательно, и всей человеческой цивилизации.
Тепло и свет в домах, работа станков и агрегатов на производстве, транспортные потоки и сельская страда – все это многочисленные проявления энергетики.
С возрастанием потребности в энергии производство ее из традиционных источников все губительнее сказывается на экологическом состоянии планеты. Тепловые электростанции, выделяющие в процессе работы огромные количества углекислого газа, вызывают парниковый эффект, являющийся причиной глобального потепления климата. Еще более опасны и непредсказуемы атомные электростанции, выбрасывающие в атмосферу около 26 тонн радиоактивных отходов в день. Кроме этого, велик риск аварий на АЭС, могущих стать катастрофой для всего человечества. Все это вызывает справедливую тревогу экологов. Другой проблемой традиционной энергетики, использующей главным образом ископаемые виды топлива – нефть, газ, уголь, является истощение их запасов, которые далеко не бесконечны. Потребление нефти в мире в течение одного года эквивалентно ее количеству, образующемуся за 2 млн лет. Истощение ресурсов повышает себестоимость и трудоемкость добычи, а также сокращает объемы добываемого топлива. Сокращение запасов природных энергоресурсов, неизбежное загрязнение окружающей среды поставили человечество перед необходимостью поиска и использования новых возобновляемых источников энергии. По прогнозам экспертов, к 2020 году энергии потребуется почти в три раза больше, чем в настоящее время. Кризис 70-х годов ХХ века стал первым вестником энергетического кризиса, вызвавшим повышенный интерес к альтернативным возобновляемым источникам энергии. Такими источниками являются: солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергия, энергия биомассы и др. [1].
С 2009 года в нашей стране действует Распоряжение Правительства Российской Федерации от 8 января 2009 г. № 1-р, в котором говорится об утверждении основных направлений государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2024 года (в ред. Распоряжения Правительства РФ от 28.07.2015 № 1472 - р) [2].
Как показали исследования, проведенные Красноярским государственным аграрным университетом [3–5], на территории Красноярского края имеются районы, где использование фотоэлектрических станций (ФЭС) целесообразно, особенно при электроснабжении автономных потребителей сельскохозяйственной отрасли, осуществляемом от дизельных и бензиновых электрических станций.
Цель исследований. Обзор солнечных панелей и фотоэлектрических станций отечественных производителей для эффективного их использования в системах электроснабжения сельских потребителей.
Задачи исследований: изучить рынок солнечных панелей и фотоэлектрических модулей, производимых в России; сравнить их характеристики; определить наиболее эффективный фотоэлектрический модуль из существующих на данный момент.
Методика и результаты исследований. Основными показателями солнечных панелей являются эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую (коэффициент преобразования), стоимость самой панели, её срок службы и вес.
Информация о рассмотренных производителях, представляющих свою продукцию на рынке ФЭС, представлена в таблице 1.
Таблица 1
|
Производитель |
Краткая информация о продукции |
|
1 |
2 |
|
ЗАО «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград) [6] |
Российская компания «Телеком-СТВ» производит продукцию в среднем на 30 % дешевле, чем немецкие аналоги. Цены начинаются от 5 600 руб. за панели на 100 Вт. Такие панели имеют КПД до 20–21 %. Данный производитель запатентовал технологию изготовления кремниевых пластин диаметром до 15 мм и солнечных модулей на их основе [13] |
|
Hevel (г. Новочебоксарск, Чувашия) [7] |
Компания «Хевел» открыла инновационное производство микроаморфных тонкопленочных батарей, такие солнечные модули более эффективно улавливают лучи рассеянной энергии в сравнении с моно-или поликристаллами из кремния. Одно из преимуществ пленочных батарей Hevel – малая толщина и привлекательный внешний вид. Поэтому их часто используют для облицовки фасадов зданий в качестве резервного источника электричества. Стоимость панели Hevel начинается от 9000 руб. В ассортименте представлены также поликристаллические панели «Хевел», цена их ниже, КПД также понижен, их рекомендуют для загородных домов и территорий, где количество солнечных дней в году превышает 300 [13] |
|
АО «ЗМКП» (г. Рязань) [8] |
Рязанский завод металлокерамических приборов функционирует с 2002 года, перешел на систему международного контроля качества ISO 9001 и выпускает панели строго в соответствии с ее требованиями, а также с нормами ГОСТ 12.2.007-75. В прейскуранте компании можно найти две актуальные модели «RZMP» мощностью 130 и 220 Вт. Их КПД варьируется от 12 до 17,1 %. Наносятся солнечные элементы на окрашенную алюминиевую основу методом последовательного соединения. «RZMP 130-Т» подходит для автономного снабжения отдельных помещений, бытовых приборов (например, нагревательный котел). Более мощная модель, от 220 до 240 Вт, покупается чаще для резервного снабжения всего дома. Ее стоимость варьируется от 13200 до 14400 руб. за модуль [13] |
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
|
ОАО «Сатурн» (г. Краснодар) [9] |
ОАО «Сатурн» использует две собственно освоенных технологии производства – на основе монокристаллического выращенного кремния или арсенид-галлиевые с германиевой подложкой. Последние показывают максимально высокие характеристики и используются для снабжения ответственных объектов (АЗС, предприятия непрерывного цикла и т.д.). Оба типа модулей можно выполнить на любом каркасе, от сетки и пленки до металлических (из анодированного алюминия) и струнных типов. На предприятии «Сатурн» можно заказать как сборные модули на крышу коттеджа, так и миниатюрные солнечные панели для датчиков, преобразователей, изделий электротехники, а также аккумуляторные батареи [13] |
|
АО «НПП «Квант» (г. Москва) [10] |
НПП «Квант» первым предложило производство кремниевых солнечных батарей с 2-сторонней чувствительностью, а также монокристаллы арсенида галлия. Наиболее популярной моделью сегодня выступает «Квант КСМ» и ее модификация КСМ-180П. Стоимость такой батареи не превышает 18000 руб., срок службы достигает 40 лет [13] |
|
ООО «Витасвет» (г. Москва) [11] |
Московское предприятие ООО «Витасвет» выпускает одну базовую модель SSI-LS200 P3 в четырех вариациях мощности: от 225 до 240 Вт. Каждый модуль состоит из 60 кремниевых пластин типа мультикристалл и крепится на алюминиевый профиль. Стоимость – 12800 руб. за панель мощностью 240 Вт [13] |
|
АО «Термотрон-завод» (г. Брянск) [12] |
Предприятие производит автономные системы уличного освещения на солнечных батареях и мини-автономные солнечные станции. Первые поставляются на базе серийных модулей с высокой столбовой опорой. Автономная станция «Экотерм», выпускаемая заводом, будет интересна владельцам загородных домов и участков. Ее применяют также на фермах, телефонных станциях, для оснащения сельских школ, больниц, магазинов. Станция работает от дизель-генератора 14,5 кВт. Цена вырабатываемой энергии при количестве 18 фотопреобразовательных элементов – 5,12 руб/кВтч, срок окупаемости – до 5 лет [13] |
Обзор производителей солнечных панелей российского производства
Для того чтобы выявить наиболее эффективные солнечные панели, представленные на российском рынке, проведем анализ характеристик солнечных модулей некоторых наиболее крупных производителей.
Одним из ключевых производителей является ЗАО «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград), характеристики солнечных модулей которого приведены в таблицах 2–5.
Таблица 2
|
Модель |
Мощность, Вт |
КПД, % |
U хх , В |
U макс , В |
I макс , А |
Габариты, мм |
Вес, кг |
Цена, руб. |
|
ТСМ-15 |
18 |
14-20 |
23 |
19,6 |
0,9 |
438x298x40 |
1,45 |
3516 |
|
ТСМ-40 |
44 |
22 |
18,5 |
2,4 |
618x538x40 |
4,05 |
6400 |
|
|
ТСМ-170А |
175 |
23 |
18,5 |
9,3 |
1468х663x40 |
12,1 |
19908 |
|
|
ТСМ-170В |
175 |
46 |
37 |
4,75 |
1468х663x40 |
12,1 |
20097 |
|
|
ТСМ-280А |
280 |
40 |
32 |
8,7 |
1633х996х40 |
18,5 |
26580 |
|
|
ТСМ-290А |
290 |
41 |
32 |
9,0 |
1633х996х40 |
18,5 |
27450 |
Таблица 3
|
Модель |
Мощность, Вт |
КПД, % |
U хх , В |
U макс , В |
I макс , А |
Габариты, мм |
Вес, кг |
Цена, руб. |
|
ТСМ-10 |
13 |
18-20 |
21 |
17 |
0,60 |
426x232x40 |
1,45 |
3020 |
|
ТСМ-30 |
30 |
22 |
17 |
1,65 |
376x653x40 |
3,1 |
5128 |
|
|
ТСМ-130В |
130 |
45 |
36 |
3,8 |
1303x673x40 |
10,3 |
15696 |
|
|
ТСМ-150А |
150 |
23 |
18 |
8,4 |
1468х663x40 |
12,1 |
16272 |
|
|
ТСМ-200В |
200 |
42 |
34 |
5,7 |
1338х988х40 |
17,4 |
20640 |
|
|
ТСМ-250А |
250 |
37 |
31 |
8 |
1633х996х40 |
18,5 |
23081 |
Таблица 4
|
Модель |
Мощность, Вт |
КПД, % |
U хх , В |
U макс , В |
I макс , А |
Габариты, мм |
Вес, кг |
Цена, руб. |
|
ТСМ-30S |
33 |
20 |
20,5 |
16,2 |
1,95 |
439х469х40 |
3 |
7680 |
|
ТСМ-105S |
108 |
22 |
19 |
5,5 |
1183x563x40 |
8,4 |
16932 |
|
|
ТСМ-160S |
165 |
36,5 |
29 |
5,75 |
1358х663х40 |
10,8 |
23364 |
|
|
ТСМ-210SА |
210 |
22 |
19 |
11 |
1578x815x40 |
15,4 |
28329 |
|
|
ТСМ-230SВ |
230 |
44 |
38 |
6 |
1578x815x40 |
15,4 |
29777 |
Таблица 5
|
Модель |
Мощность, Вт |
КПД, % |
U хх , В |
U макс , В |
I макс , А |
Габариты, мм |
Вес, кг |
Цена, руб. |
|
ТСМ-15F |
16 |
14-17 |
21 |
17 |
0,9 |
265x600x1,5 |
0,33 |
5597 |
|
ТСМ-60F |
64 |
21 |
17 |
3,45 |
1100x420x1,5 |
1 |
15550 |
|
|
СМ-90F |
95 |
20,5 |
16,5 |
5,5 |
1100x575x1,5 |
1,1 |
18161 |
|
|
ТСМ-115F |
115 |
24 |
20 |
5,7 |
1210x575x1,5 |
1,2 |
21163 |
|
|
ТСМ-210F |
215 |
46 |
38 |
5,5 |
830x1620x2 |
2,8 |
31708 |
Монокристаллические солнечные модули [6]
Мультикристаллические солнечные модули [6]
Монокристаллические солнечные модули повышенной эффективности [6]
Гибкие солнечные модули [6]
Одной из перспективных на данный момент является компания Hevel (г. Новочебоксарск, Чувашия). Характеристики различных солнечных модулей, производимых данной компанией, приведены в таблицах 6–8.
Гетероструктурный солнечный модуль. Компания разработала новую технологию производства солнечных модулей на основе гетероперехода HJT.
Модули нового поколения сочетают преимущества тонкопленочной и кристаллической технологий. КПД ячейки составляет 22 %, мощность модуля – 300–320 Вт (рис.). С практической точки зрения технология гетероструктур дала ошеломляющие результаты уже на этапе первых экспериментов: в то время как мощность обычных тонкопленочных фотоэлементов составляет 125 Вт, гете-роструктурный элемент дает почти 300 Вт с батареи той же площади.
Гетероструктурный солнечный модуль HVL 300 (24 В, 300 Вт) [7]
Очень эффективно преобразование солнечной энергии в электричество, ибо КПД более 20 % у батарей промышленного производства – это уже не шуточный результат, тем более сейчас это уже не просто лабораторный экспериментальный единичный образец, а выпускаемый на линии продукт.
При всем при этом стоимость производства в 1,5 раза меньше, чем у обычных кремниевых ячеек, благодаря уменьшению толщины напыляемых рабочих слоев. У обычных элементов на стекло наносился аморфный кремний толщиной 300 нм плюс микрокристаллический слой в 700 нм, а у новых элементов – наносимые слои имеют толщину максимум 7 и 20 нм соответственно [7, 14].
Таблица 6
|
Показатель |
Значение |
|
U хх , В |
43,5 |
|
U ном , В |
39,2 |
|
P ном , Вт |
270; 290; 310 |
|
Длина, мм |
1671 |
|
Ширина, мм |
1002 |
|
Вес, кг |
19 |
|
КПД, % |
22,3–22,6 |
|
Цена, руб. |
23200 |
Характеристики гетероструктурного солнечного модуля [7]
Гибкий солнечный элемент. Полугибкие высокоэффективные гетероструктурные солнечные элементы могут быть использованы на различных поверхностях, в том числе подвижных корпусах транспортных и плавательных средств, в архитектурной отделке зданий и в дорожнотранспортной инфраструктуре. Лёгкие и тонкие полугибкие солнечные модули обладают высокой эффективностью и устойчивостью к различным погодным условиям [7].
Характеристики гибкого солнечного элемента [7]
Таблица 7
|
Показатель |
Значение |
|
U хх , В |
43,5 |
|
U ном , В |
39,2 |
|
P ном , Вт |
5,51-5,56 |
|
Длина, мм |
156,75±0,25 |
|
Ширина, мм |
156,75±0,25 |
|
Вес, г |
10,2 |
|
КПД, % |
22,6–22,8 |
Сэндвич-панели. Высокоэффективная кровельная сэндвич-панель с гетероструктурным солнечным модулем – совместная разработка группы компаний «Хевел» и белорусской компании «ИЗОБУД». Готовое и удобное в монтаже решение для энергоэффективного строительства. Сэндвич-панели широко используются в строительной отрасли при возведении жилых домов каркаснопанельного типа, помещений складского назначения, логистических центров, спортивных сооружений, торговых площадок, вокзальных комплексов, паркингов, а также в аграрном секторе [7].
Характеристики сэндвич-панели [7]
Таблица 8
|
Наименование |
Сэндвич-панель |
|
U xx , В |
43,5 |
|
U hom , В |
39,2 |
|
P hom , Вт |
270; 290; 310 |
|
Длина, мм |
1671 |
|
Ширина, мм |
1002 |
|
Вес, кг |
19 |
Заключение. Обзор солнечных панелей и фотоэлектрических станций, производимых в России, показал, что наиболее эффективными показали себя гетероструктур-ные солнечные панели, производимые компанией Hevel, г. Новочебоксарск, Республика Чувашия. В статье показано, что коэффициент полезного действия этих панелей при схожих габаритах составил 22,6 против 17 % у обычных монокристаллических панелей; стоимость гетерост-руктурной панели мощностью 290 Вт составила 23700 рублей, тогда как у монокристаллической – 27450 рублей; также гарантированный срок службы панелей Hevel составляет 25 лет при снижении мощности на 30 %, тогда как у других производителей – 10 лет, что делает их товаром не только более привлекательным на отечественном рынке, но и конкурентоспособным на мировом рынке.
Список литературы Обзор солнечных панелей и фотоэлектрических станций отечественных производителей
- Solarbat: сайт. -URL: https://solarbat.info/(дата обращения: 6.04.2018).
- Официальные сетевые ресурсы Президента России]: сайт. -URL: http://www.kremlin.ru/events/president/news/51142 (дата обращения: 6.04.2018).
- Бастрон А.В., Гайдаш Г.В. Эффективное использование солнечной энергии в системах тепло-и электроснабжения сельских усадебных домов и ЛПХ//Вестн. ИрГСХА. -2015. -№ 67. -С. 92-100.
- Использование солнечных фотоэлектрических станций для автономных систем электроснабжения крестьянско-фермерских хозяйств/А.В. Чебодаев, А.В. Бастрон, В.Н. Урсегов //Энерго-и ресурсосбережение -XXI век: мат-лы XII междунар. науч.-практ. интернет-конференции. -Красноярск, 2016. -С. 204-210.
- Урсегов В.Н., Бастрон А.В., Андрюхов С.К. Разработка и испытание автономного устройства для добычи яда пчел//Вестн. ИрГСХА. -2014. -№ 65. -С. 96-101.
- АО «Телеком-СТВ»: сайт. -URL: http://www.telstv.ru/(дата обращения: 5.04.2018).
- Hevelsolar: сайт. -URL: http://www.hevelsolar.com/(дата обращения: 5.04.2018).
- АО «Рязанский завод металлокерамических приборов» (РЗМКП): сайт: -URL: http://www.rmcip.ru/about/(дата обращения: 5.04.2018).
- ОАО «Сатурн»: сайт. -URL: http://saturn-kuban.ru/(дата обращения: 5.04.2018)
- АО «НПП «Квант»: сайт. -URL: http://npp-kvant.ru/(дата обращения: 5.04.2018)
- ООО «Витасвет»: сайт. -URL: http://www.vitasvet.ru/(дата обращения: 5.04.2018).
- АО «Термотрон-завод»: сайт. -URL: http://www.vitasvet.ru/(дата обращения: 5.04.2018).
- Sdelayremont.ru: сайт. -URL: http://cdelayremont.ru/obzor-solnechnyh-panelej-rossijskogo-proizvodstva (дата обращения: 5.04.2018).
- INGSVD.ru: сайт: -URL: http://ingsvd.ru/main/polza/1304-solnechnye-elektrostancii-na-geterostrukturnyh-modulyah.html (дата обращения: 5.04.2018). Literatura
