Система солнечных батарей для дома

    0
    667

    Солнечные батареи для частного дома

    Сэкономить на потреблении электроэнергии можно, если воспользоваться дешёвым альтернативным вариантом – преобразовать солнечную энергию в электричество. Преобразователем в этом случае выступает солнечная батарея.

    Система солнечных батарей для дома

    Что собой представляют солнечные батареи

    В общей сложности солнечные батареи – это генераторы постоянного тока, к которым подключаются аккумуляторы с контролером заряда и специальные устройства, именуемые инверторами, непосредственно предназначенными для преобразования постоянного в переменный ток.

    Множество фотоэлементов на панели предназначены для трансформации солнечной в электрическую энергию.

    Благодаря параллельному и последовательному подключению всех отдельных фотоэлементов воедино создаётся определённое количество энергии. Элементы, подключённые параллельно, на выходе дают ток, а последовательная сборка – напряжение.

    Скомбинировав оба способа — обеспечивается бесперебойная работа солнечной батареи. В качестве соединяющих элементов для панели используются диоды, которые в свою очередь не допускают её перегрева и одновременно не дают аккумуляторам самостоятельно разрядиться.

    Для «сбора» и «хранения» энергии от солнечной панели используются аккумуляторы со специальным контроллёром заряда. Дабы предотвратить поломку всей системы от избыточной мощности, к ней подключается резистор. С помощью инвертора из солнечной батареи поступает преобразованный переменный ток, которым можно пользоваться для решения бытовых потребностей (например, освещение здания).

    Комплектация

    Базовая комплектация всей системы состоит:

    • Солнечная панель (и) – предназначена для приёма солнечного излучения.
    • Контроллер заряда – нормализует работу батареи и способствует повышению эффективности выработки электроэнергии.
    • Аккумуляторные батареи – благодаря батареям в системе сохраняется полученная электроэнергия.
    • Инвертор – необходим для преобразования постоянного в переменный ток, ведь он используется электроприборами.

    Преимущества и нюансы

    К главным достоинствам относятся:

    • Система солнечных батарей для домаОтсутствие затрат во время эксплуатации.
    • Долговечность.
    • В процессе работы используется природный неиссякаемый ресурс – солнечное излучение.
    • Минимальное техническое обслуживание.
    • Бесшумность в работе.
    • Достаточный уровень КПД.
    • 0% загрязнения окружающей среды.
    • Относительная зависимость от солнечного света.
    • Высокая общая стоимость.
    • Необходимы навыки при монтаже.

    Виды батарей

    • Солнечные батареи из монокристаллического кремния. Получаются от литья кристаллов высокоочищенного кремния. Особое расположение атомов монокристалла повышает КПД до 19%. Фотоэлементы имеют толщину от 200 до 300 мкм. Данного рода батареи надёжны и долговечны, но отличаются от остальных видов батарей повышенной ценой.
    • Солнечные батареи из мультикристаллического кремния. Материал для батарей состоит из разных монокристаллических решёток кремния, благодаря чему служит примерно 25 лет, а КПД составляет 14 — 15%.
    • Солнечные батареи из поликристаллического кремния. Атомы кремния имеют различную ориентацию, чем немного уступают электрическими показателями монокристаллу. Отличаются средним сроком службы (20 лет), КПД – 14%. В отличии от тёмных аналогов – материал в конечном варианте имеет светло синий цвет.
    • Тонкоплёночные батареи. В качестве материала для панелей используется специальная плёнка, которая хорошо поглощает свет. Данные батареи могут использоваться в местах с преобладающей пасмурной погодой. КПД у них небольшой 10%, но этот нюанс компенсируется привлекательной ценой батарей.
    • Батареи из аморфного кремния. Батареи эконом варианта с показателем КПД не больше 8%, но особые фотоэлектрические преобразователи позволяют вырабатывать дешёвую электроэнергию.
    • Батареи на основе теллуида кадмия. В основе этих батарей лежит плёночная технология. Несмотря на микроскопический слой материала, добивается результат КПД в 11%. Выработанная ими энергия обходится немного дешевле, в отличии от кремниевых панелей.

    Область применения

    Вырабатываемая дешёвая электроэнергия солнечными батареями востребована в различных отраслях и используется для:

    • Освещения жилых и не жилых помещений – дома, дачи, офисы, больницы, тепличные комплексы.
    • Обеспечения энергией телекоммуникационного и медицинского оборудования.
    • Освещения придомовых территорий, улиц, шоссе.
    • Производить зарядку микроэлектроники.
    • Особой популярностью солнечные батареи пользуются в космической и автомобильной отрасли.

    Насколько оправданно использование солнечных батарей для частного дома?

    Установив солнечные батареи в частном доме, хозяин жилища может существенно сэкономить на его освещении и отоплении. Особенно система эффективна, если дом находится в широтах с преобладающим большинством солнечных дней. Ведь главное условие продуктивной работы – обильное поступление солнечного излучения на панель.

    В зимнее время солнечные батареи с КПД примерно 15% способны обеспечить жилище горячей водой и систему отопления на 70%, что естественно снижает затраты. Говорить однозначно, что выработанной энергии хватит на все нужды пока нельзя, всё-таки остальные 30% придётся получать от традиционных источников.

    Как показывает практика, первоначально хозяину необходимо потратится на оборудование и момент полной окупаемости приходит на 3- 4 год эксплуатации. Но этот факт оправдан дальнейшим пользование бесплатной энергией ещё долгие годы.

    Как работает система солнечных батарей для дома?

    Система солнечных батарей для домаВся система солнечных батарей работает за счет попадания квантов солнечного излучения на пластину полупроводника закреплённого на панели-улавливателя. Взаимодействуя между собой – создаётся некоторое количество свободных электронов, что приводит к возникновению постоянного электрического тока.

    Для потребительских нужд необходимо большое количество пластин, что подразумевает размещение на одной панели несколько их десятков.

    Чтобы все панели работали исправно и давали необходимую мощность, их друг к другу подсоединяют, используя параллельное и последовательное подключение. Образовавшийся ток поступает на аккумуляторные батареи, которые накапливают энергию и сглаживают перепады во время упадка или повышения интенсивности освещения.

    Большинству домашних приборов постоянный ток не подходит для работы, и чтобы его преобразовать в переменный используется инвертор. от которого в дальнейшем и идёт подключение к общей сети электропитания дома или к индивидуальному прибору. Для защиты аккумуляторов от перезарядки или полной разрядки система оснащена контроллером заряда.

    Когда все комплектующие системы правильно настроены – она прослужит долгое время без нужды в ремонте.

    Особенности систем отопления

    Чтобы дом обогревался посредствам солнечных батарей — понадобятся особые составные элементы отопительной системы:

    • Вакуумный коллектор или солнечный модуль.
    • Контроллеры.
    • Насос для перекачки по системе теплоносителя.
    • Емкость или бак для горячей воды с объёмом от 500 до 1000 литров.
    • Электрический тэн.

    Энергию солнечных батарей можно использовать для разных систем отопления: нагнетание горячей воды в трубах или электрический «тёплый пол». Чтобы выбрать подходящий вариант, необходимо первоначально точно рассчитать мощность предполагаемых потребителей и учитывать:

    • Угол ската крыши должен быть больше 30°.
    • Солнечные модули или коллекторы должны находиться на самой солнечной стороне крыши (предпочтительно юг).
    • Отсутствие деревьев или различных построек, которые могут повлиять на попадание излучения на фотоэлементы модуля.
    • Средний показатель количества солнечных дней.
    • Рассчитать инсоляцию.
    • Проверить крепость стропильной системы крыши, ведь она должна выдерживать модули и снежный покров.

    Преимущества отопительной системы на солнечных батареях

    • Для работы не требуется сжигания энергоносителей (газ, дрова, уголь), чем не загрязняется окружающая среда.
    • Достаточно мощные солнечные установки справляются с функциями отопления помещения и обеспечивают дом электричеством.
    • Системы отопления никогда не станут причиной возгорания помещения.
    • Современные солнечные батареи могут работать даже при самом малом поступлении света.
    • Отопление помещение полностью независимое от сторонних энергоносителей.
    • Система максимально автоматизирована.
    • После правильной установки и подключения – система не нуждается в дополнительных вложениях или ремонте.

    Выбор солнечных батарей для частного дома

    Существует несколько вариантов солнечных батарей:

    • Маломощные – обеспечивают электроэнергией работу телевизора, телефона, несколько лампочек.
    • Универсальные батареи – подходят для питания электроприборов и обеспечения системы отопления ⅔ части дома.
    • Большой мощности – способны полностью обеспечить всех потребителей электроэнергией и теплом.

    Батареи также классифицируются на три основных вида:

    1. Монокристаллические – достаточно компактны по размерам, имеют хороший показатель КПД 15%, но не могут вырабатывать достаточное количество электроэнергии в пасмурную погоду.
    2. Тонкоплёночные – отличаются большими размерами и небольшим КПД 6-10%, но при этом могут поглощать рассеянные солнечные лучи.
    3. Поликристаллические агрегаты — имеет практическую схожесть с монокристаллическими батареями, но имеют меньший КПД.

    Установка солнечных батарей

    Чтобы солнечные батареи служили долгое время — необходимо позаботится о качественном их креплении к различным поверхностям. Проводить столь серьёзные работы самостоятельно без минимальных навыков – достаточно опасно, ведь всё оборудование дорогостоящие.

    Система солнечных батарей для домаНеправильная установка и подключение всех комплектующих элементов – приведёт к поломке или дальнейшем ремонте. Лучше доверить это мероприятие – профессионалам.
    Если принято решение устанавливать батареи самостоятельно необходимо учитывать некоторые рекомендации:

    • Достаточный уклон крыши.
    • Обрешётка под панели должна быть надёжно прикреплена к поверхности крыши.
    • Желательно, в качестве крепёжных конструкций приобретать универсальные, в которых при желании можно менять угол попадания на поверхность панели солнечного излучения.
    • Если панели крепятся к стенам или в свободно стоящем состоянии – необходимо использовать специальные крепёжные конструкции.
    • Подключать все комплектующие (резистор, аккумуляторные батарее, инвертор) необходимо с рекомендациями указанными в техническом паспорте.
    • После полного подключения и перепроверки – можно всю систему вводить в постоянную эксплуатацию.

    Установив солнечные батареи в собственном доме можно значительно экономить семейный бюджет. Первоначально хозяину нужно будет потратить некоторые средства, но через несколько лет вложения себя оправдают, и в дальнейшем времени можно будет пользоваться бесплатной электроэнергией.

    Благодаря своей долговечности и качественным материалам – солнечные батареи прослужат несколько десятков лет.

    • Система солнечных батарей для дома Как выбрать насос для грязной воды?
    • Система солнечных батарей для дома Насос «Водолей» — характеристики
    • Система солнечных батарей для дома Как выбрать насосную станцию для частного…
    • Система солнечных батарей для дома Крыша для бани своими руками
    • Система солнечных батарей для дома Насосная станция: ремонт своими руками
    • Система солнечных батарей для дома Козырьки из поликарбоната своими руками

    Использование коллекторов и солнечных батарей в отоплении дома

    В современных условиях вопрос об экономном ведении хозяйства более чем актуален, что напрямую связано с постоянным удорожанием привычных энергоносителей, периодическими экономическими кризисными явлениями и нарушением экологического равновесия на нашей планете. Переход на альтернативные источники. например, солнечные водонагреватели, воздушно солнечное отопление, — это способ экономии и забота о будущих поколениях.

    Сегодня для монтажа соответствующего оборудования можно воспользоваться услугами профессионалов или установить воздушное солнечное отопление своими руками. Второй вариант экономически выгоднее в 4 раза, поскольку цена — это немаловажный фактор для принятия решений, последствия которого будут давать результат на протяжении многих лет.

    Усовершенствование существующих ранее технологий играет непосредственную роль в процессе интегрирования в современную систему хозяйствования альтернативных источников обогрева жилых и промышленных помещений.

    Поэтому для экономически и технологически правильного проектирования системы, выполнения монтажа ее элементов необходимо иметь наиболее полную картину возможностей отопления дома солнечными батареями.

    Самодельные системы: как используется солнечная энергия

    Система солнечных батарей для дома

    Солнечная система отопления помещений.

    Оборудовать солнечное отопление своими руками можно даже начинающему мастеру, но работа с разными типами устройств имеет некоторые отличия. Речь идет о солнечных батареях и солнечном коллекторе.

    Солнечные батареи позволяют аккумулировать энергию, а затем использовать ее и для обогрева, и для подогрева теплоносителей, и для питания электрических приборов. Фотоэлементы, которые являются основой батарей, сделать самостоятельно трудно. Поэтому их покупают, соединяют в цепь и фиксируют в отдельном корпусе, правильно устанавливая все элементы.

    Солнечными коллекторами (гелиосистемами) обогревают частные дома, организуя дополнительно и горячее водоснабжение. Фотоэлементы для коллектора не требуются. Отзывы свидетельствуют, что организовать солнечное отопление из подручных материалов под силу и начинающему мастеру.

    Плоские гелиосистемы представляют собой остекленные и утепленные короба с теплоносителем внутри. Основным элементом вакуумных коллекторов являются трубки, в которых преобразуется энергия.

    Итак, отличие состоит в том, что с помощью батареи можно производить электроэнергию, а с помощью коллектора нагревать воду.

    Система солнечных батарей для дома

    Схема солнечной системы.

    Экономическая эффективность использования солнечного генератора энергии

    Солнечные батареи для отопления генерируют электрическую энергию в результате фотоэлектрических реакций. В среднем один модуль имеет мощность от 50 до 300 Вт при коэффициенте полезного действия до 30%, что является невысоким показателем. Экономическая выгода кроется в другом — эффективном — производстве энергии, что позволяет окупить затраты уже за 3 года эксплуатации системы. Один раз обустроив отопление на солнечных батареях, можно забыть о проблеме на 25 лет, поскольку именно такой срок устанавливают производители для работы оборудования.

    К выгодным параметрам такого вида отопления можно отнести экономию внутреннего полезного пространства, что достигается установкой батареи для отопления на крыше здания. При этом следует придерживаться определенных правил:

    Система солнечных батарей для дома

    1. Оборудование, обеспечивающее солнечное отопление, устанавливается на южной стороне, поскольку именно здесь сосредоточено наибольшее количество тепла.
    2. Крыша должна быть не горизонтальная, а под наклоном — ориентировочно 45°.
    3. Солнечные батареи довольно тяжелые, поэтому стропильная система крыши дома должна быть прочной. Угроза обрушения наиболее вероятна в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.
    4. Во дворе, на стороне дома, где располагаются батареи, не должно быть деревьев или зданий, создающих тень.

    Расчет площади необходимого для батарей пространства производится индивидуально, но можно сориентироваться, учитывая такие параметры: для средней полосы для отопления дома, площадь которого составляет 100 кв.м, понадобится около 30 кв.м батарей. Следует учесть необходимость изолированного места в доме, в котором будет установлено оборудование, использующееся в пасмурную погоду или в темноте.

    Экономическая выгода также определяется типом системы, которую подключают к электрическому котлу, в частности:

    Первая имеет наибольшую популярность благодаря эффективности при небольшом нагреве больших участков дома, допустим, пола с подогревом. Электрическую систему легче настраивать в соответствии с погодными условиями, количеством человек в доме. Оборудование электрического отопления легче монтировать, при этом отсутствуют громоздкие трубы и радиаторы под окнами.

    Система солнечных батарей для дома

    Составные элементы системы.

    Уязвимость альтернативной системы отопления

    Расчет эффективности работы солнечной батареи для отопления дома позволяет определить период ее окупаемости. Как уже было сказано, это 3 года, но при соблюдении нескольких условий.

    Во-первых, если энергии недостаточно и дом приходится отапливать газом, расходы на солнечное отопление увеличиваются, что в результате приводит и к увеличению сроков окупаемости.

    Снижения стоимости эксплуатации оборудования для отопления дома солнечными батареями можно достичь за счет улучшения показателей энергоэффективности. Иными словами, прежде чем перейти на альтернативный источник энергии, необходимо позаботиться о термоизоляции, исключив возможность утечки тепла. Утепленные стены, крыша и пол, законопаченные щели в окнах и дверях позволят снизить расходы энергии, что уменьшит сроки окупаемости.

    Во-вторых, эффективная работа системы отопления дома солнечными батареями возможна только при надлежащем уходе. Загрязнение поверхности приведет к уменьшению энергоэффективности. Поэтому рекомендуется по меньшей мере 1 раз в полгода производить очистку внешних блоков.

    Водяное солнечное отопления.

    Отзывы владельцев домов с солнечной системой отопления свидетельствуют о необходимости создания резервной системы, например, газового котла. При наличии централизованной электросети можно предусмотреть возможность переключения ее мощности в сезоны с недостаточным количеством солнечных дней. Чаще всего потребность дополнительного источника энергии возникает в зимнее время, а вот осенью и весной отопление на солнечных батареях экономически целесообразно.

    Принципы действия основных систем отопления

    Для обеспечения отопления и водоснабжения горячей водой в доме используют две системы, использующие разные теплоносители — воду и воздух. Обустройство таких систем несколько отличается, как и эффективность.

    Водяное солнечное отопление может состоять из следующих элементов:

    • солнечного коллектора с использованием водяного теплоносителя;

    Система солнечных батарей для дома

    Водяная система солнечного отопления.

  • трубопровода;
  • дополнительного нагревателя; бака-аккумулятора горячей воды;
  • коллекторного насоса;
  • теплообменника;
  • дополнительного топлива;
  • радиатора помещения, которое отапливается.
  • Такое солнечное отопление дома работает по принципу отдачи тепла от нагретой предварительно воды, проходящей по трубопроводам и отопительным приборам. Расчет подтверждает экономичность расхода материала, используемого для отопления, что достигается за счет теплоемкости воды. Считается, что при нагреве до одного уровня температуры вода в 4000 раз более теплоемкая, чем воздух.

    Отзывы потребителей свидетельствуют о трудоемкости установки и эксплуатации водного солнечного оборудования, необходимости постоянного контроля работы генератора. При низких температурах вода, наполняющая трубопровод, замерзает и расширяется, вызывая разрушение всей системы. Установить оборудование можно только в процессе постройки дома или его капитального ремонта.

    Воздушное солнечное отопление и горячее водоснабжение обеспечивается теплым воздухом, нагнетаемым специальными вентиляторами. Отличие этой системы состоит в использовании не насосов, а мощных вентиляторов.

    Воздушное солнечное отопление имеет высокий уровень КПД, поскольку в его схеме отсутствуют передаточные элементы. Отопительная система объединяется с климатической, что позволяет создавать и поддерживать комфортный микроклимат помещения. Вследствие малой инерционности помещение обогревается очень быстро. Воздушное солнечное отопление доказало свою эффективность, а цена на него формируется в зависимости от объемов обогреваемых помещений, среднегодовых погодных условий и некоторых других факторов.

    Система солнечных батарей для дома

    Воздушная система солнечного отопления.

    Перед закупкой необходимого оборудования и его установкой требуется произвести расчет:

    1. Мощности нагревателя воздуха с учетом того, что помещение должно получить достаточный обогрев, а тепловые потери должны быть компенсированы.
    2. Скорости подачи воздуха, который нагревается.
    3. Неизбежных потерь тепла, которые осуществляются через стены помещения, окна, двери, вследствие сквозняков или иных причин.
    4. Диаметра воздуховода с учетом аэродинамических характеристик всей системы, что позволит определить объем потерь воздушного напора.

    Если расчет оказался неправильным, возможны перегревы тепловых нагревателей, возникновение вибрации, дополнительных шумов, что создает дискомфорт, а впоследствии приводит к выходу системы из строя.

    Простой вариант воздушного обогрева дома

    Наиболее простой вариант — это создать воздушно солнечное отопление своими руками из металлического профнастила. Расчет материала таков: для создания короба размерами 180х120х15 см понадобится влагостойкая фанера толщиной 1,2 см на боковые стенки и 0,7 см — на заднюю стенку.

    По периметру готового короба к задней стенке прикрепляется брус 4х4 см, на который укладывается минеральная вата слоем толщиной 4 см. Полученная после утепления поверхность зашивается профнастилом и окрашивается черной матовой краской с термостойкими характеристиками.

    Принцип работы воздушного коллектора.

    В середине короба прибиваются планки, размер которых соответствует расстоянию от стенки до стекла, которое будет затем установлено. Планки прибиваются в виде лабиринта, чтобы создавалась необходимая циркуляция воздуха. В нижней части боковой стенки прорезается прямоугольное отверстие, через которое осуществляется подача воздуха. Отверстие защищается сеткой или воздушным фильтром. Остекление солнечного коллектора дополняется тщательной герметизацией всех стыков.

    С противоположной к отверстию подачи воздуха стороны прорезается еще одно отверстие, в котором устанавливается вентилятор. Когда лучи солнца попадут на профнастил, образуется тепло. Оно затем и будет нагнетаться для отопления помещения. Солнечное отопление своими руками позволяет при температуре +10°С получать около 60°C на выходном отверстии.

    Используем водосточные трубы для обогрева

    Воздушно солнечное отопление своими руками из профнастила позволяет экономить на дорогостоящих энергоносителях в весенне-осенний период при условии отопления небольших площадей. Более внушительные размеры и отдачу имеет воздушное солнечное отопление, созданное из теплопроводных алюминиевых труб преимущественно прямоугольного сечения.

    Коллектор состоит из большого короба, длина которого равна длине дома. На создание прочного каркаса идут доски толщиной 3-4 см и влагостойкая фанера от 0,8 до 1 см. Принцип создания коллектора такой же, как и в случае с профнастилом: задняя стенка сбитого короба утепляется минеральной ватой, боковые — пенопластом. Слой минеральной ваты покрывается алюминиевым листом, к которому с помощью хомутов прикрепляются трубы.

    На рисунке схематически изображен принцип работы воздушных солнечных коллекторов.

    Коллектор из алюминиевых труб, обеспечивающий воздушное солнечное отопление, имеет особенность: входное и выходное отверстия для воздуха располагается в одной его части и разделяются деревянными перегородками. Далее производится остекление (можно использовать прозрачный шифер), покраска и установка вентиляторов на вход и выход.

    Готовый коллектор устанавливается под углом к дому, а к нему по утепленной пенопластом траншее подводятся воздуховоды.

    Воздушно солнечное отопление своими руками, созданное по описанной технологии, в зимнее время до 15.00 включительно при минусовой температуре не ниже 10°С позволяет получать на выходе воздух температурой 65°С. Расчет объемов тепла, которые можно получить в летнее время, дает еще более внушительные показатели, поэтому рекомендуется во избежание перегрева затенять оборудование.

    Нагреваем воду солнечной энергией

    Солнечные водонагреватели можно приобрести в магазинах или создать своими руками. Цена на оборудование зависит от объема бака и количества и типа трубок. В среднем эти показатели составляют от 26 и до 80 тысяч (можно нагреть от 127 до 340 л воды).

    Можно найти сотни конструкций такого оборудования, но наибольшим спросом пользуются переносные солнечные водонагреватели, которые в случае необходимости можно отвезти на дачу или взять с собой в поход. Отзывы подтверждают, что возможность иметь горячую воду сутки напролет — серьезный аргумент в пользу создания удобного коллектора.

    Самой трудоемкой частью будущего водонагревателя является бак. Для его изготовления понадобится лист оцинкованного железа, из которого вырезается основа бака с припусками по 2-2,5 см. После придания формы стыки тщательно пропаиваются. Тщательный расчет позволит сделать работу из одного листа, но в случае неудачи можно создать конструкцию из двух оцинкованных листов.

    Для змеевика используются тонкостенные медные или стальные трубки диаметром до 18 мм, которые припаиваются к коллектору по всей длине. Таким образом можно достичь более высоких показателей теплопроводности.

    Далее схема работы та же, что и для создания воздушного солнечного коллектора. Из многослойной фанеры сбивается короб-кожух, дно которого теплоизолируется. Внутрь короба устанавливаются коллектор, бак, трубки и укрепляются с помощью металлических уголков.

    После этого конструкция остекляется, крепятся опорные элементы. Чтобы система работала эффективно, необходимо ее установить таким образом, чтобы солнечные лучи падали на поверхность под прямым углом.

    Солнечные батареи для частного дома

    Солнце – это источник энергии для всего живого на Земле. Учёные доказали, что если бы человек использовал хотя бы 1 процент энергии солнечных лучей, которые попадают на Землю за год, её бы хватило на годы вперёд для всех потребностей человечества.

    Если в нашей стране солнечная энергетика – это энергетика будущего, то во многих европейских странах и странах северной Америки, её уже давно научились качественно «добывать» и использовать в своих целях. Помимо солнечной, существует так же и ветровая энергия или энергия воды. Но остальные два вида, дают значительно меньше желаемого результата, хотя так же активно используются на сегодняшний день.

    Структура конструкции солнечных батарей

    Система солнечных батарей для дома

    Солнечные батареи работают по следующему принципу: солнечные лучи, попадая на поверхность батареи под углом 50-90 градусов, при помощи фотоэлектрических преобразователей перерабатываются в электроэнергию, откуда потом, электричество может поступать как в дом или в общую городскую сеть, так и накапливаться при помощи специальных аккумуляторов.

    Основным составляющим элементом солнечной батареи является кремниевый минерал, который наносят на специальное покрытие, что вместе зовётся фотоэлектрическим преобразователем.

    Кремний является одним из самых распространённых элементов на Земле, тем не менее подобного рода конструкция стоит не дёшево. Этот элемент является полупроводником.

    Существуют и другие полупроводники, помимо кремния, которые так же используют в конструкциях солнечных батарей, но они относятся уже к редкоземельным элементам и стоят на порядки дороже. Их КПД составляет до 40 %.

    В зависимости от способа нанесения кремния на поверхность батареи разделяют на три большие группы. Они отличаются, в первую очередь, технологиями нанесения, а так же качеством материала, из которого они изготовлены. Все вместе, эти показатели влияют на качество работы батареи: коэффициент полезного действия «КПД», срок службы и тому подобное. Ниже, приведены характеристики трёх самых распространённых групп солнечных батарей.

    Тонкоплёночные или аморфные. Являются самыми недорогими, но в то же время и самыми низкопродуктивными. Их изготовляют по принципу нанесения тонкой плёнки кремния на основную панель, которая сверху покрывается защитным слоем. Средний КПД для таких батарей около 7-10%, что можно считать нормальным, учитывая цену. Покрыв такими батареями значительную площадь, можно добиться желаемого эффекта. Помимо этого, они быстрее изнашиваются, чем остальные именно из-за технологий нанесения полупроводника. Но, в таких моделях есть и свои плюсы. Тонкоплёночные солнечные батареи способны поглощать и перерабатывать солнечную энергию даже при рассеянном свете. Это означает, что даже в пасмурную погоду Вы сможете получить немного электричества. Имеют коричневую или чёрную окраску.

    Поликристаллические. Их получают путём нагревания расплава кремния, нанесения его на основную панель и медленного охлаждения. Такие батареи прослужат Вам значительно дольше, их КПД также в разы выше «17-20%», соответственно и стоимость таких солнечных батарей будет выше. Хотя, в отличии от предыдущего вида, этот малоэффективен при рассеянном свете. Имеют синюю неоднородную окраску.

    Монокристаллические. Являются самыми дорогими из всех кремниевых солнечных батарей. И это вполне оправдано как материалом, так и технологией нанесения. Их производят за счёт разделения минерала кремния на тонкие пластины, без переплавки и измельчения. В самородном варианте кристаллы кремния не встречаются, его добывают из кварца или песка.

    Поэтому, чтобы получить пластины кристалла, сначала нужно пройти этап выращивания кристаллов в лабораторных условиях. За счёт этого, цена на монокристаллические батареи в разы возрастает. КПД таких батарей один из самых высоких и составляет 20-25 процентов. Имеют ярко-синюю однородную окраску.

    Солнечные батареи в использовании

    Система солнечных батарей для дома

    Помимо технологий создания и качество основного материала, на продуктивность всей конструкции влияет так же и способы размещения батарей. Наиболее благоприятным для солнечных батарей является такое положение, когда угол падения прямых солнечных лучей приближается к 90 градусов. Конечно же такого угла добиться непросто, особенно учитывая то, что солнце изменяет своё положение в течение дня. Зато, можно подобрать такое положение и угол, при котором средний угол падения солнечных лучей за день будет максимальным.

    Существуют конструкции с автоматизированным «иногда требуется вмешательство человека» или автоматическим «вмешательство человека не требует совсем» управлением, которое позволяет менять положение батареи в течение дня и в зависимости от времени года. Но, такие системы управления не каждому будут по карману. Зато, в частном доме, можно установить батареи таким образом, чтобы иметь возможность переставлять их или немного менять угол наклона вручную.

    Это будет и не дорого, и удобно

    Из-за созвучности слов, широко распространённым является мнение, что солнечные батареи для частного дома используются только для отопления дома. Это вовсе не так. Солнечные батареи всего лишь помогают перерабатывать солнечную энергию в электрическую, которую потом можно использовать для абсолютно любых целей: зарядки ноутбука, просмотра телевизора, для электроплиты, микроволновки и тому подобное. В том числе, и для электрического отопления дома.

    За всем этим следует вполне логичный вопрос: а сможет ли солнечная батарея обеспечить все потребности обеспечения жилого дома? Ответ – да, стоит только правильно рассчитать нужно количество электроэнергии в месяц, после чего рассчитать нужное количество солнечных батарей.

    Что касается отопления, то в случае водяного отопления в среднем, требуется около 200-300 Вт в час. Для этого будет вполне достаточно двух солнечных батарей средней работоспособности.

    Для поддержания работоспособности круглые сутки, иногда в комплект входят и аккумуляторы для накапливания энергии. Поэтому, можете не волноваться, что ночью или в пасмурную погоду Вы останетесь без электричества. Минус только в том, что такие аккумуляторы не способны накапливать слишком много энергии, и их мощности хватит максимум на два-три дня при умеренном использовании. К тому же, время жизни аккумуляторов значительно меньше, чем самой батареи, за счёт чего, в будущем Вам придётся их менять. Поэтому, ещё одним способом избавиться от излишней энергии является скидывание её в общую городскую сеть, за счёт чего Вы будете получать дополнительный доход. Можно так же оплачивать электроэнергию этими деньгами во время пасмурных дней или ночью. Во многих странах уже давно практикуют подобные системы оплаты, это называется «Зелёный тариф». Вы будете либо получать прибыль, либо уходить в ноль. За счёт этого, солнечные батареи быстро окупаются.

    Солнечные батареи своими руками – это процесс довольно условный, поскольку своими руками Вы сможете максимум соорудить каркас для их удерживания на крыше. Фотопреобразователи своими руками не сделать, их придётся покупать уже готовыми. Но, всё же сами по себе они стоят гораздо дешевле, чем солнечная батарея полностью готовая к использованию. На этом можно хорошенько сэкономить.

    Сколько нужно приобрести солнечных панелей для частного дома

    Система солнечных батарей для дома

    Расчет солнечных батарей для частного дома можно произвести достаточно просто. Количество солнечных батарей для поддержания жизнеспособности жилого дома можно осуществить из средней потребляемой электроэнергии за год, а так же исходя из уровня солнечной инсоляции в Вашем регионе. Инсоляция – это количество солнечной радиации в киловаттах, которое попадает на 1 метр квадратный участка земли за один час. Этот показатель напрямую зависит от географической широты и времени года.

    Для России, территориями с наиболее высоким показателем инсоляции является южная и юго-восточная части. Средние показатели на востоке, а низкие – на севере и западе.

    Если Вы планируете энергообеспечение на весь год, и зимой и осенью, то рассчитывать количество батарей следует из статистики самых неблагоприятных месяцев как минимум за последние 10 лет. К неблагоприятным месяцам относятся те, в которых количество солнечных дней наименьшее или же тогда, когда средний показатель инсоляции наименьший за весь год.

    При таких расчётах, вы гарантировано будете обеспечивать себя 100% самостоятельно весь год, но переизбыток энергии будет огромным в летние месяцы. Если в Вашем городе нет «Зелёного тарифа», о котором упоминалось раньше, то такое количество солнечных батарей будет не рациональным в плане цены/полученной энергии. К тому же, количеств энергии, накопленной в аккумуляторе будет стоит дешевле, чем сам аккумулятор, что тоже не есть хорошо. В таком случае, наиболее рационально будет всё же время от времени использовать городскую электросеть.

    Пример расчёта количества солнечных батарей на основе средней потребляемой электроэнергии в час приведён ниже:

    Предположим, что потребность в электроэнергии составляет 20 киловатт в час «это можно определить экспериментальным путём», а средний уровень инсоляции в месяц – 3 киловатта в час. Мощность солнечных батарей – 0.3 киловатта в час. Следовательно, вам понадобится: 20/3/0.3 = 23 «округляем в большую сторону» штуки панелей.

    Есть много способов уменьшить потребление электроэнергии при этом, не почувствовать дискомфорта:

    • выключать все электроприборы из розетки, когда ими никто не пользуется;
    • выключать свет, кода он не нужен;
    • заменить все лампы накаливания на энергосберегающие;
    • заменить всю старую технику на новую;
    • не использовать зарядные устройства, когда телефон/ноутбук заряжены на 100% и тому подобное.

    Эффективны ли солнечные батареи зимой

    Система солнечных батарей для дома

    Как ни странно, но зимой коэффициент солнечной инсоляции всего в 1.5-2 раза меньше, чем летом, с учётом того, что день солнечный. Проблема возникает при пасмурной погоде на протяжение недель. В регионах с подобным климатом установка солнечных батарей противопоказана, наоборот ветряки могут оказаться значительно эффективнее. Часто, продолжительная пасмурная погода бывает и осенью, из-за чего продуктивность солнечных батарей может не только снизиться, но и вовсе прировняться к нулю. Помимо всего прочего, эффективность зависит и от угла, с которым расположены солнечные панели. Зимой, максимально эффективный угол отличается от того, что есть летом, поскольку летом солнце находится выше. Поэтому, при установке солнечных панелей стоит предусмотреть так же и ручную смену угла в зависимости от времени года.

    Максимальной эффективности зимой можно добиться за счёт расположение солнечной панели субверитикально или вертикально, с направлением на юго-восток.

    Солнечные батареи для частного дома цена

    Система солнечных батарей для дома

    Теперь, Вас должен посетить вполне логичный вопрос. сколько стоит солнечная батарея для частного дома. Одна поликристаллическая панель стоит порядка 70-80 долларов, а комплект «вместе с системой для закрепления, контроллером, преобразователем и предохранителем» – порядка 150-200 долларов. Солнечные батареи для частного дома купить можно в любом интернет-магазине, лучше всего с доставкой на дом.

    Как правильно установить солнечные батареи

    Система солнечных батарей для дома

    Как уже говорилось выше, в основном, эффективность работы солнечных батарей зависит от их месторасположения. Если на батарею попадает даже незначительная тень, то эффективность всей панели снижается как минимум вдвое. Поэтому, в первую очередь стоит позаботиться о том, чтобы они были расположены максимально далеко от деревьев и солнечному свету ничего не мешало. Помимо деревьев, тень может падать от зданий или других сооружений. Даже маленький листочек, упавший с дерева, или же слет от птичьего помёта могут создать перебои в работе солнечных батарей.

    Второй особенностью, на которую следует обратить своё внимание является ориентация. Если

    Ваши панели расположены на земле, то выставить нужную ориентацию вручную будет несложно.

    Но, из-за теней, расположение на земле применяется редко. С другой стороны, откорректировать направление на батареях, которые расположены на крышах не так-то просто. Особенно, если это крыша в виде треугольника. Тем не менее, старайтесь, чтобы направление батарей в летнее время было лицом на юг, а в зимнее – на юго-восток.

    Ещё одной особенностью, о которой упоминалось выше является угол наклона. Он очень важен, поскольку максимальной эффективности можно добиться только при угле 90 градусов. Это практически невозможно, поскольку солнце меняет своё положение в течение дня. Тем не менее, можно отрегулировать угол так, чтобы угол падения солнечных лучей был в среднем 70-80 градусов за день, но не ниже 50.

    Опора для солнечных панелей на крыше частного дома

    Прежде всего важен материал. Из которого сделана крыша и то, сможет ли он выдержать нагрузки. Это очень важный фактор, поскольку солнечные батареи весят не мало. Вы должны произвести все расчёты, учитывая так же и вес снеговой шапки «минимум 10 сантиметров в высоту» зимой. Это нужно для того, чтобы крепление было надёжным и не подвело в самый неподходящий момент.

    Далее, следует соблюсти несколько кратких правил:

    • Если вы приобрели готовый комплект солнечных батарей, строго следуйте инструкции по установке.
    • Солнечные панели должны располагаться на высоте 5-10 сантиметров от поверхности крыши, что обеспечивает максимально комфортную работу, защиты от перегрева и скопления влаги, а так же – вентиляцию.
    • Обычно, панель солнечной батареи имеет вид прямоугольника и рассчитана исключительно на вертикальную или горизонтальную установку. Прежде, чем установить панель, внимательно прочтите паспорт и следуйте рекомендациям.
    • Нельзя сверлить в солнечной батареи дополнительные дырки для крепления, это приведёт моментально к её неисправности.

    Чаще всего, в комплекте к солнечным батареям идёт и система крепления, но её можно соорудить и самостоятельно, при помощи металлических перекладин и саморезов. Важно только.

    Чтобы материал для крепления был прочным и надёжным

    Помимо всего, в комплекте с солнечными панелями идут обязательно преобразователь, контроллер, предохранитель и аккумуляторы. Суммарно вырабатываемый поток электроэнергии не должен превышать максимально допустимых значений для контроллера и преобразователя, поскольку это приведёт к их неисправности.

    Соединение панелей происходит при помощи медного проводника, который будет стойким к ультрафиолетовому излучению с минимальным сечением 4 миллиметра. Проводники, которые выходят из солнечных батарей имеют разъём МС4, поэтому для соединение рекомендуется использовать коннекторы, а не скручивать. Плюс такого разъёма заключается в том, что он обеспечивает максимальную герметичность. Для варианта установки панели на крыше – это немаловажно.

    Последовательность соединения такая:

    • Аккумуляторы подключаются к контроллеру
    • Солнечные батареи так же подключаются к контроллеру
    • С использованием предохранителя, к контроллеру подключаются пользователи 12В
    • Потребители 220В подключаются только к аккумуляторам через инвертор, также с использованием предохранителя.

    Соблюдать последовательность важно, так, как Вы гарантировано не сможете нанести вред технике ещё до начала её использования. Солнечные батареи, это не только выгодное решение, но и экологически чистая энергия будущего.

    Сохраните статью

    Источники: http://krovlya777.ru/uteplenie/solnechnye-batarei-dlya-chastnogo-doma.html, http://ultra-term.ru/otoplenie/pribory/batarei-radiatory/solnechnye-batarei.html, http://pochtidoma.ru/obzory/voda-i-teplo/solnechnye-batarei-dlya-chastnogo-doma.html

    ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

    Please enter your comment!
    Please enter your name here