Особливості сонячних батарей (панелей) для будинку

1. Електричні сонячні батареї
2. Устаткування для одержання електроенергії
3. Сонячні батареї для опалення
4. Устаткування для опалення

Обігрів і освітлення будинків альтернативною енергією - це не мрії, а реальність. Вже сьогодні ми можемо повністю живити будинку від власного джерела електроенергії і використовувати частину сонячного тепла для підживлення опалювальних систем. Основою подібних систем опалення та освітлення є сонячна батарея, що забезпечує трансформацію енергії. Давайте подивимося, як можна обігріти і освітити будинок за допомогою сонця.

У цьому огляді ми торкнемося наступні питання:

• Як працюють сонячні батареї;
• Чим відрізняються одні види батарей від інших;
• Як живити будинок електрикою від сонячного світла;
• Як обігріти оселю за допомогою сонячної енергії.

Таким чином, ми дамо відповіді на максимум питань.

Електричні сонячні батареї

Інтерес до альтернативних джерел електроенергії не вщухає, а навпаки - зростає. Причин тому багато, починаючи від високих тарифів «на світло» і закінчуючи банальною відсутністю можливості підключитися до електромережі. Остання проблема актуальна для власників заміських будинків і дач - відсутність електрифікації робить тривале проживання неможливим. Що стосується вартості електроенергії в Росії, то вона стає дедалі більше.

Сонячна батарея - це альтернативне джерело електроенергії. І сьогодні популярність таких джерел зростає, як зростає і їх ефективність. Якщо перші батареї не могли похвалитися високим ККД перетворення енергії сонця в електроенергію, то сучасні зразки відрізняються досить високою потужністю і ефективністю - наприклад, одна сонячна панель AXITEC AC-260P / 156-60S при розмірах 1640х992х40 мм має потужність 240 Вт.

Сонячний модуль AXITEC AC-260P / 156-60S

Віддавши під установку сонячних батарей досить велику площу, можна в повному обсязі забезпечити своє домоволодіння практично дармової електроенергією. Сьогодні ними користуються дачники, власники заміських будинків, власники мобільних будинків (трейлерів). Затребувані вони і там, де потрібно забезпечити енергією якісь невеликі об'єкти - обладнання моніторингу рівня річок, метеостанції, освітлювальні лампи на заміських трасах.

Давайте подивимося, які переваги від використання сонячних батарей:

• Незалежність від постачальників електроенергії - раптові відключення світла тепер не страшні;
• Екологічна чистота - сонячні батареї не забруднюють навколишнє середовище;
• Повна безшумність - на відміну від дизельних, бензинових і газових генераторів, батареї працюють без будь-яких звуків;
• Для установки обладнання не потрібні будь-які дозволи, ліцензії та інші документи.

Є й недоліки - деяких з них досить серйозні:

Ці панелі мають потребу в регулярному чищенні від пилу і бруду.

• Висока вартість обладнання - ціни на готові комплекти складають від 20000 рублів і вище;
• Необхідність регулярного оновлення акумуляторів (віддають енергію в нічний час) - з часом вони втрачають свій ресурс;
• Падіння ефективності системи в зимовий час - спостерігається брак світла для роботи обладнання на повну потужність;
• Батареї потрібно регулярно очищати - на них осідає пил, що дещо знижує їх ефективність. Взимку вони будуть заліплені снігом;
• У деяких регіонах використання сонячних батарей утруднено через малу кількість сонячних днів. До того ж, деякі панелі бояться суворого російського клімату.

Недоліки є, і деякі з них досить серйозні. Одна сонячна панель коштує від 7-8 тис. Рублів і вище, а для того щоб виробити достатню кількість електроенергії, знадобляться кілька таких батарей. Сюди ж слід включити витрати на покупку акумуляторів і перетворювачів.

Вартість сонячних батарей в комплектах для будинку може досягати 500 тис. Рублів і навіть вище - це досить потужні електростанції, які можуть віддавати в навантаження до 5 кВт електричної енергії.

Принцип роботи сонячних батарей дуже простий - вони перетворять сонячну енергію в електричну за рахунок застосовуваних в їх конструкції перетворювачів. Максимальний показник ефективності перетворення становить близько 40% (в ідеальних умовах). На практиці ефективність падає через поступове старіння фотоелементів, зниження прозорості стекол і осідає на панелях бруду. Для досягнення максимальної енергоефективності вони монтуються на південних схилах дахів (кут близько 40-45 градусів).

Устаткування для одержання електроенергії

У мінімальний комплект входять: сама панель, АКБ, інвертор і контролер.

Сонячна панель дає нам постійний струм - 12 або 24 В. Цього достатньо для роботи багатьох побутових приладів, на зразок радіоприймачів, настінних електронного годинника і іншого устаткування. Але в більшості випадків техніка потребує електромережі з напругою 220 В. Отже, потрібно якось перетворити постійний струм напругою 12-24 В в змінний струм напругою 220 В - для цього буде потрібно додаткове обладнання.

Для перетворення електроенергії застосовуються інверторні перетворювачі, що відрізняються високим ККД. Але є ще одна проблема - вночі батареї не працюють, тому нам потрібні ще й акумулятори. До них додаємо зарядні пристрої (або набуваємо автоматичні перетворювачі / контролери, які самостійно вибирають джерела живлення і заряджають акумулятори).

Далі необхідно визначитися з видом панелей. Сонячні батареї для дому представлені такими різновидами:

• Плівкові (гнучкі) - характеризуються легкістю монтажу і невеликою вагою, але не можуть похвалитися високою ефективністю;
• Монокристалічні - для їх роботи необхідно яскраве сонце, в хмарну погоду їх ефективність падає практично до нуля;
• Полікристалічні - найсучасніші сонячні батареї, які можуть працювати в хмарну погоду.

Гнучкі сонячні панелі не найкращий варіант для постійного використання.

Гнучкі сонячні панелі не підходять для тривалого застосування. Тому ми рекомендуємо звернути свою увагу на останню категорію батарей - вони представлені найширшим асортиментом.

Далі нам потрібно визначитися з потужністю обладнання. Якщо сонячні батареї будуть використовуватися тільки для освітлювальних цілей, можна обійтися панелями невеликій площі і малої потужності. Якщо до місцевої мережі будуть підключатися потужні споживачі - пилососи, мікрохвильові печі, чайники і багато іншого - доведеться придбати велику кількість батарей, потужні перетворювачі і акумулятори з високою сумарною місткістю.

Деякі люди набувають в свої заміські будинки низьковольтне устаткування - це лампи на 12 або 24 В, а також аналогічна побутова техніка (монітори, телевізори, мультимедійні програвачі та багато іншого). Що стосується мікрохвильових печей і електрочайників, то вони замінюються звичайної газової грубкою з балоном.

Витрати будуть досить високими - вартість сонячної батареї на 300 Вт становить близько 23 тис. Рублів (є і дешевше), за інвертор (вітчизняний) потрібно віддати від 4500 рублів. На додаток до цього потрібно придбати акумулятор і контролер заряду. Комплект такої потужності, з найбільш недорогих комплектуючих, обійдеться приблизно в 27 тис. Рублів - до нього можна буде підключати малопотужних споживачів (лампи, дрібна побутова техніка та багато іншого).

Малопотужні комплекти з сонячними батареями нерідко використовуються і в електрифікованих будівлях - для підживлення енергозалежних опалювальних котлів в періоди відключення електроенергії. Придбати все це електрогосподарство можна в спеціалізованих магазинах і в інтернет-магазинах. Типовим прикладом є онлайн-магазин «Сонячна корона» - в ньому можна придбати сонячні акумулятори, акумулятори, інвертори, зарядні пристрої, контролери і низьковольтну техніку.

У продажу представлено низьковольтні холодильники цілком пристойного обсягу. Мінус у них один - стоять вони в 4-5 дорожче своїх аналогів з живленням від мережі 220 В.

Сонячні батареї для опалення

Принцип дії геліосистеми опалення будинку.

Ми вже розібралися, як вибрати і купити сонячні батареї на будинок, поговорили про їх принцип дії, переваги і недоліки. Тепер слід поговорити про сонячних панелях, використовуваних для обігріву домоволодінь - вони відрізняються за своєю конструкцією. Принцип їх роботи полягає в перетворенні енергії сонця в тепло. Такі батареї правильніше називати сонячними колекторами (геліосистемами).

Сонячне опалення найвигідніше в регіонах з максимальною кількістю сонячних днів. Тут батареї зможуть переробити максимум енергії, представленої світловим і інфрачервоним випромінюванням. Витрати на придбання та установку обладнання окупаються за кілька років (від 2 до 5) при загальному терміні служби до 30 років. Слід зазначити, що дані системи опалення не можуть працювати самостійно, тому їх використовують спільно з іншими джерелами тепла - це опалювальні котли, електронагрівачі.

Багато сучасні опалювальні котли оснащуються автоматикою для роботи з сонячними колекторами, забезпечуючи економічний обігрів приміщень.

Давайте розглянемо основні переваги сонячних батарей (геліосистем):

• Істотна економія на комунальні послуги або паливі для роботи опалювального обладнання;
• Зниження витрат на гарячу воду - максимальна економія проявляється в літній період;
• Можливість обігріву будівель будь-якого призначення - від житлових будівель до підприємств;
• Відсутність впливу на навколишнє середовище - будь-які викиди тут відсутні;
• Можливість роботи з опалювальними котлами будь-якого типу.

Є й недоліки:

Для регіонів з рясними снігопадами краще використовувати плоскі сонячні батареї з режимом оттайкі.

• Опалення за допомогою сонячних батарей не може повністю замінити інші джерела тепла - воно є допоміжним;
• Висока вартість обладнання - перш ніж купувати техніку, потрібно провести розрахунки доцільності її застосування;
• Низька ефективність в сильні морози і в похмуру погоду - потужний багатоденний снігопад стане серйозною перешкодою для роботи опалення;
• Колектори, як і електричні сонячні батареї, потребують періодичного чищення - від пилу і снігу.

Недоліки серйозні, як і у випадку з електричними сонячними батареями - і нічого нут не поробиш.

Устаткування для опалення

Сонячні колектори поділяються на дві основні категорії. До першої категорії відносяться плоскі сонячні батареї. Вони мають просту конструкцію - по трубах протікає теплоносій, що надходить в опалювальну систему і в систему подачі гарячої води. Такі установки характеризуються низькою ефективністю, а їх головними перевагами є простота і дешевизна.

Дані геліоустановки вигідно використовувати для підготовки гарячої води з її накопиченням в окремому баку.

До другої категорії сонячних батарей відносяться вакуумні трубчасті колектори. Тут за паркан тепла від нашого природного світила відповідають скляні трубки, з яких відкачано повітря. Процеси перетворення протікають двома способами:

Пристрій вакуумна трубчастого колектора з мідною трубкою всередині.

• Прямим - всередині скляних трубок проходять трубки з теплоносієм, який надходить в опалювальну систему або в контур ГВП. Для такого способу характерна висока ефективність, але вся конструкція виходить нерозбірними. Зламається один елемент - доведеться міняти весь модуль;
• Подвійним - тут в кожної скляної вакуумній трубці розташовується мідна трубка, в яку закачана рідина з низькою температурою кипіння. Нагріваючись, вона випаровується, піднімається вгору і віддає тепло в масивний наконечник - далі тепло передається в гребінчастий мідний колектор (маніфолд). Ефективність таких сонячних батарей трохи нижче, але у них є один плюс - кожен елемент тут є знімним, якщо одна з трубок лопне, її можна буде замінити (як батарейки).

Сонячні батареї зігрівають теплоносій, який надходить у зовнішній теплообмінник. Звідти тепло вирушає в накопичувальний бак великого обсягу (буферний накопичувач). Так як сонячні батареї у нас виступають в ролі допоміжного тепла, до теплообмінника підключається опалювальний котел. Батареї опалення підключаються до буферного накопичувача, для руху теплоносія задіюється циркуляційний насос. Тепло для контуру ГВП забирається через ще один теплообмінник, розташований в буферному накопичувачі.

Схем підключення багато, яку з них вибрати - залежить від конкретних умов експлуатації. Ви можете скористатися готовими схемами або залучити сили фахівців. Крім того, для управління системою можуть бути задіяні опалювальні котли. В опалювальний період, за рахунок сонячного тепла, економія на енергоносіях (газ, зріджений газ, електроенергія, дрова) може досягати 25-30%, а то і вище - в залежності від вуличної температури.

У літню пору економія на гарячій воді досягає 100%, так як вода прогрівається до + 50-60 градусів - вона настільки гаряча, що доведеться розбавляти її холодною.