Razlogi za priljubljenost alternativnih virov energije so povsem razumljivi: obstajajo možnosti za varčevanje z gorivom in uresničitev sanj o okolju prijaznih sistemih za podporo življenju. Z veseljem izkoriščamo energijo sonca, vetra in vode. Običajno podeželsko hišo lahko spremenimo v moderno ekološko hišo.
Povedali vam bomo, kako v zasebni hiši opremiti solarno ogrevanje in z vami analizirati, kako donosno je. Da bi podrobneje izpostavili problematiko uporabe energije dnevne svetlobe, smo podrobno opisali vse priljubljene možnosti, ki so bile uporabljene v praksi in pozitivne povratne informacije od uporabnikov.
Ob upoštevanju naših priporočil lahko zgradite učinkovit heliosistem za poletno kočo ali podeželsko hišo. Da bi olajšali zaznavanje težkega gradiva, smo podatke dopolnili z ilustrativnimi diagrami, ilustracijami in video vadnicami.
Načini sončne energije
Metode rabe energije nebesnega telesa ne sodijo v inovativne tehnologije, sončna toplota se uporablja že dolgo in zelo uspešno. Vendar to velja predvsem za Avstralijo, nekatere države v Evropi, Ameriki in južne regije, kjer je mogoče pridobiti alternativno energijo skozi vse leto.
Nekatera severna območja imajo pomanjkljivo naravno sevanje, zato se uporablja kot dodatna ali rezervna možnost.
Solarni paneli so eden od načinov, kako pridobiti skoraj brezplačno energijo, ki jo oddaja nebesno telo 
Naprava avtonomne sončne elektrarne je primerna v regijah z velikim številom sončnih dni, ki ni povezana s povprečno letno temperaturo. 
Avtonomni sončni sistem se večinoma nahaja na strehah nizkih stavb in na območjih brez dreves. 
V času zmrzali sončni sistemi dobavljajo energijo za ogrevanje zraka, pare ali vode, poleti pa zagotavljajo ogrevano vodo 
Sončne elektrarne so zelene, okolju prijazne in sposobne stalno obnavljati vrste proizvodnje energije. 
Doslej je učinkovitost sončnih elektrarn preveč odvisna od števila sončnih dni. Donosna je le v južnih širinah. V srednjem pasu in na severu lahko služita le kot rezervni vir 
Solarni paneli na jugu držav SND bodo lahko zagotovili podeželsko hišo z elektriko, toplo vodo in hladilnim sredstvom za ogrevalne kroge 
Solarni sistemi, ki se uporabljajo tudi kot rezervni vir energije, prinašajo precej visok ekonomski učinek, kar zmanjšuje obremenitev glavnih možnosti za proizvodnjo energije.
Med posredniki med sončnimi žarki in energetskim mehanizmom so sončne celice ali kolektorji, ki se razlikujejo po namenu in obliki.
Baterije nabirajo sončno energijo in omogočajo, da se uporabljajo za napajanje gospodinjskih električnih naprav. So plošče s fotocelicami na eni strani in mehanizmom za zaklepanje na drugi strani. Lahko eksperimentirate in sestavite baterijo sami, vendar je lažje kupiti že pripravljene elemente - izbira je precej široka.
Solarni sistemi (sončni kolektorji) so del ogrevalnega sistema doma. Velike toplotno izolirane cevi za prenos toplote, kot so baterije, so nameščene na dvignjenih ščitih, ki so obrnjeni proti soncu ali strmini na strehi.
Domnevati, da absolutno vse severne regije prejmejo veliko manj naravne toplote kot južne, napačno. Recimo, da je v Chukotki ali v osrednji Kanadi veliko več sončnih dni kot na jugu Velike Britanije
Da bi povečali učinkovitost, so plošče postavljene na dinamične mehanizme, ki so podobni sledilnemu sistemu. Proces pretvorbe energije poteka v ceveh, ki se nahajajo znotraj škatel.
Glavna razlika solarnih sistemov od sončnih kolektorjev je v tem, da je prva toplota hladilne tekočine, druga pa akumulira električno energijo. Prostor je mogoče ogrevati s fotonapetostnimi celicami, vendar so tokokrogi naprave neracionalni in primerni samo za tista območja, kjer je letno najmanj 200 sončnih dni.
Shema ogrevalnega sistema s solarnim kolektorjem, priključenim na kotel, in rezervnim virom električne energije (npr. Plinski kotel), ki deluje na tradicionalno gorivo (+)
Prednosti in slabosti alternativnega sistema ogrevanja
Prednosti solarnega ogrevalnega sistema niso toliko, vendar je vsaka od njih težka in je lahko razlog za zasebne poskuse:
- Ekološke prednosti. To je varno za prebivalce hiše in okoliške narave, čist vir toplote, ki ne zahteva uporabe tradicionalnih goriv.
- Avtonomija . Lastniki sistemov so popolnoma neodvisni od cen energije in gospodarskih razmer v državi.
- Učinkovitost. Ob ohranjanju tradicionalnega ogrevalnega sistema je mogoče zmanjšati stroške plačevanja tople vode.
- Dostopnost . Za namestitev solarnih sistemov ne potrebujete dovoljenja državnih organov.
Ampak obstajajo neprijetni trenutki, ki lahko pokvari celotno sliko. Na primer, za določitev učinkovitosti sistema bo potrebno dolgo obdobje vsaj 3 let (pod pogojem, da je dovolj sončne energije in se aktivno uporablja).
Namestitev samo solarnih modulov zahteva velike naložbe: najcenejši silicijevi paneli bodo stali vsaj 2.200 rubljev. po kom, in polikristalni šestdiodni elementi prve kategorije - do 17000 kosov. Izračunajte stroške za 30 modulov, kar je zelo preprosto (+)
Uporabniki imajo naslednje pomanjkljivosti:
- visoke cene opreme, potrebne za zagon sistema;
- neposredna odvisnost količine toplote, proizvedene na geografski lokaciji in vremenu;
- obvezna razpoložljivost rezervnega vira, na primer plinskega kotla (v praksi je solarni sistem pogosto rezervna).
Da bi dosegli večjo donosnost, morate redno spremljati zdravje zbiralcev, jih očistiti pred razbitinami in jih zaščititi pred zmrzaljo. Če temperatura pogosto pade pod 0 ° C, morate poskrbeti za dodatno toplotno izolacijo ne le elementov solarnega sistema, temveč tudi celotne hiše.
Sončni kolektorji z zmogljivostjo 120 vatov skozi vse leto zagotavljajo energijo za razsvetljavo vodov in naprav v podeželski hiši 
Nizkoenergetska sončna elektrarna je neposredno sestavljena iz sončne baterije, akumulatorske naprave in krmilnika polnjenja 
Energijski porabniki sončne baterije v državi so energetsko varčne žarnice, električno orodje, radio, TV 
Če se uporablja v solarnem krogu s kapaciteto približno 650 W, je treba opremiti blok v notranjosti hiše z inverterjem z močjo 1 kW.
Sončna energija za ogrevanje
Glavni namen fotonapetostnih celic, ki akumulirajo energijo, je zagotoviti elektriko v hiši. Da bi jih vključili v shemo ogrevalnega sistema in dosegli optimalno delovanje, je potrebno sestaviti vezje s hranilnikom.
V njem se bo ogrevala voda, ki bo, ko bo dosegla določeno temperaturo, napolnila cevi in radiatorje v prostorih, ki zahtevajo ogrevanje (dnevna soba, kopalnica).
Solarni sistem z dvocevnim rezervoarjem, ki organizira ogrevanje in oskrbo s toplo vodo v dveh smereh: ogrevalni radiatorji in točke razčlenjevanja (+)
Poskusimo razbrati značilnosti oblikovanja sončnih celic in določiti njihovo potencialno vlogo v ogrevalnem sistemu.
Načelo delovanja plošč s fotovoltaičnimi celicami
Obstajajo trije tipi tipov elementov za solarne naprave:
- Monokristal . To so tanke plošče najbolj čistega silicija, izrezane iz kristala, gojenega v umetnih pogojih. Najbolj produktivna sorta z učinkovitostjo približno 17-18%. Optimalna temperatura delovanja je od 5 ° C do 25 ° C.
- Polikristalni . Iz vafljev, ki jih dobimo s postopnim hlajenjem silicijeve taline. Njihove proizvodne tehnologije so manj delovno intenzivne, vendar je učinkovitost polikristalnih fotovoltaičnih celic bistveno nižja - ne več kot 12%.
- Amorfni. So filmi. Izdelan po metodi faze izhlapevanja, zaradi česar je silicij v obliki tankega filma nanesen na polimerno prožno podlago. Najcenejša proizvodna metoda je kombinirana z nizko produktivnostjo, ki je ocenjena na 7%.
Za vgradnjo avtonomnih ogrevalnih sistemov v severnih regijah velja za najprimernejšo možnost fotovoltaične celice, sestavljene iz enokristalnih celic. Vendar pa so baterije z amorfnimi moduli lažje nameščene, praktično brez podlage in veliko cenejše.
Monokristalni modul je sestavljen iz zaporedno povezanih elementov, združenih v module. Več modulov tvori solarni panel. Temna površina fotovoltaičnih solarnih sistemov optimizira absorpcijo sončne svetlobe
Naloga zunanjih elementov je absorbirati in preoblikovati sončne žarke. Sproščena energija teče naprej in je koncentrirana v akumulatorju. Majhen element zagotavlja približno 100-250 W, plošča s 25-30 m² pa elektriko za majhno hišo. Za vgradnjo ogrevalnega sistema bo potrebna energija za 2-3 krat več.
Pretvornik deluje kot pretvornik enosmernega toka iz sončne "proizvodnje" v električno energijo, saj je za delovanje gospodinjskih aparatov in svetil potreben izmenični tok.
Če govorimo posebej o ogrevalnem sistemu, električni kotel za ogrevalno vodo deluje tudi na izmenični tok. Da bi ponoči zagotovili svetlobo za dom, bodo baterije potrebne za dnevno oskrbo.
Inverterski moduli so nameščeni na priročnem mestu za vzdrževanje, čeprav ne potrebujejo stalnega nadzora in deluje v samodejnem načinu (+)
Učinkovitost fotocelic
Najlažji način za nakup sončnih kolektorjev in uporabo enega od preprostih, dokazano v letih sheme. Vendar pa okoliščine včasih narekujejo njihove pogoje. Recimo, da imate odlično delujoč delovni sistem s solarnim generatorjem, vendar za zdaj služi za oskrbo z električno energijo in zagotavljanje tople vode v hiši.
Jasno je, da je nakup nove opreme nedonosen, zato je lažje povečati moč z nakupom določene fotovoltaične celice. Proračun možnost - silicijeve plošče z zmogljivostjo do 23-25%.
Ogrevalno napravo, ki deluje na električno energijo, je potrebno priključiti na vir toka. Univerzalna izvedba - kotel, opremljen z razdelilno ožičenje.
Polimerni filmski elementi na ruskem trgu so veliko manj pogosti kot silicijevi mono- in polikristalni analogi. Primerni so za vgradnjo, vendar imajo nizko učinkovitost - samo 6%
Če je oskrba z električno energijo pravilno organizirana, mora biti dovolj za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje. Obstajajo primeri, ko je hiša v celoti opremljena s toploto - jo je mogoče prepoznati na strehi, skoraj popolnoma prekrito s ploščami.
Včasih je potrebna gradnja posebnih ločenih objektov, če ni dovolj prostora na strehi. Izkazalo se je, da je za povečanje moči potrebno dodatno prosto območje.
Tudi najbolj skrbni izračuni vam ne bodo pomagali določiti natančne količine potencialne energije in hitro ustvariti učinkovit, poenostavljen sistem. Dejstvo je, da v praksi obstajajo ovire, katerih pojav je težko predvideti.
Tukaj je nekaj dejavnikov:
- Neustavljivost vremena. Jasno število sončnih dni ni znano niti na južnih območjih. Skoraj nemogoče je zanesljivo napovedati njihovo število v severnih regijah.
- Nepravilnost pridobivanja električne energije. Na primer, v severnih regijah pozimi je kratek svetlobni dan, zato se veliko reciklirane sončne energije porabi za razsvetljavo. Poleg tega se intenzivnost sončnega sevanja v zimskem obdobju bistveno zmanjša.
- Periodične razčlenitve . Kot vsi tehnični sistemi se lahko sončni kolektorji občasno razpadejo zaradi poškodb posameznih elementov, pogodbenih spojev, zaščitnih površin itd.
Zato se lahko o učinkovitosti spoznaš šele po določenem časovnem obdobju, vsaj - v enem letu. Morda bo treba povečati število fotocelic ali baterij, razmisliti o dodatni izolaciji hiše, zmanjšati ogrevan prostor. Denimo v severnih regijah Nemčije, da bi rešili spalnice, se pogosto ne ogrevajo.
Vzdrževanje nameščenih fotocelic ne zahteva posebnih veščin in je sestavljeno iz rednega čiščenja: čiščenja snega pozimi in razbitin v toplem obdobju, pranje steklene površine z vodo iz cevi
Shema namestitve domače elektrarne
Najlažji način namestitve solarnega generatorja je, da se obrnete na podjetje, ki prodaja komponente sistema in ponuja storitve namestitve. Pros - strokovni projekt s posameznimi lastnostmi, jamstvo za vse izdelke in namestitev, minus - visoki stroški.
Če imate ustrezne izkušnje, lahko samostojno sestavite mini elektrarno s sončnimi kolektorji za ogrevanje zasebne hiše.
Najučinkovitejša je hibridna shema zračno-sončnega sistema, v kateri se fotovoltaične celice uporabljajo za proizvodnjo energije, zbiralnike za ogrevanje vode in vgrajen dodatni vetrni generator. Lahko ga zamenjate z rezervnim virom goriva (+)
Vsi deli za montažo ogrevalnega sistema se prodajajo v specializiranih prodajalnah.
Kupiti morate naslednje komponente:
- komplet silicijevih ali filmskih solarnih modulov;
- akumulatorji za shranjevanje energije;
- krmilnik polnjenja, ki ureja proces polnjenja in praznjenja baterije;
- pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični tok;
- komplet priključnih kablov.
Zaželeno je, da so baterije enake (ob upoštevanju blagovne znamke, zmogljivosti in celo stranke) in imajo možnost shranjevanja energije za 3-4 dni. Trajanje njihovega dela je odvisno od temperature prostora - v mrzlih pogojih se hitro odvajajo. Če je dnevna poraba 2400 Wh, potrebujejo baterije skupno zmogljivost najmanj 1000 Ah.
Ko uporabljate avtomobilske baterije, ne pozabite, da je njihova največja učinkovitost 70-75% (življenjska doba - 3 leta), posebne naprave za solarne sisteme imajo najboljšo zmogljivost - do 85% (življenjska doba - 10 let). Med shranjevanjem in pretvorbo se izgubi nekaj energije.
Kakovost toka, ki ga ustvarjajo sinusni pretvorniki za solarne sisteme, je višja od toka iz centraliziranega omrežja. Značilnost opreme je sinhronizacija napetostne faze, pri kateri poteka prehod od 12 V do 220 V brez prekinitve v delovanju gospodinjskih električnih aparatov.
Pretvorniki moči - od 250 W do 6000 W in več. Izhodno moč lahko povečate tako, da izpraznite vzporedno povezavo več naprav. Na primer 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Po vgradnji vseh elementov solarnega sistema je potrebno priključiti električni rezervoar, ki ogreva vodo do pretvornika, in ogrevalni cevovod v rezervoar.
Sistem ogrevanja kolektorja
Največjo učinkovitost in učinek lahko dosežemo z vgradnjo kolektorjev namesto sončnih modulov - zunanjih naprav, kjer se voda segreva s sončnim sevanjem. Takšen sistem je bolj logičen in naraven, saj ne zahteva ogrevanja hladilne tekočine z drugimi napravami.
Upoštevajte zasnovo in načelo delovanja naprav dveh glavnih tipov: ploskih in cevastih.
Flat možnost za samostojno proizvodnjo
Oblikovanje ploščatih instalacij je tako preprosto, da izkušeni obrtniki z lastnimi rokami sestavljajo ročno izdelane dvojnike, ki so kupili nekatere dele v specializirani trgovini, nekateri pa iz improviziranega materiala.
V notranjosti jeklene ali aluminijaste izolirane plošče je nameščena adsorpcijska toplota sonca. Najpogosteje je prekrita s plastjo črnega kroma. Na vrhu absorberja toplote je zaščitena z zapečatenim prozornim pokrovom.
Voda se segreje v ceveh, ki so položene s kačo in priključene na ploščo. Voda ali antifriz vstopi v notranjost kanala skozi dovod, segreje v ceveh in se premakne v iztok - v izhod.
Propustnost svetlobe pokrova je pojasnjena z uporabo transparentnega materiala - močno kaljenega stekla ali plastike (npr. Polikarbonata). Da bi preprečili odbijanje sončnih žarkov, je steklena ali plastična površina matirana (+)
Obstajata dve vrsti povezav, eno-cevna in dvocevna, pri izbiri ni bistvene razlike. Vendar pa obstaja velika razlika v načinu, kako se hladilno sredstvo dobavlja kolektorjem - gravitacijski tok ali s pomočjo črpalke. Prva možnost je neučinkovita zaradi nizke hitrosti gibanja vode, po načelu ogrevanja pa je podobna zabojniku za poletno prho.
Delovanje druge možnosti je posledica priključitve obtočne črpalke, ki odvaja hladilno sredstvo. Energijski vir za delovanje črpalne opreme je lahko solarna mreža.
Temperatura hladilnega sredstva pri segrevanju s solarnim kolektorjem doseže 45-60 ºС, maksimalni indikator na izhodu je 35-40 ºС. Za izboljšanje učinkovitosti ogrevalnega sistema skupaj z radiatorji uporabite "topla tla" (+)
Cevni kolektorji - rešitev za severne regije
Splošno načelo delovanja spominja na delovanje ravnih analogov, vendar z eno razliko - cevi za izmenjavo toplote s toplotnim nosilcem so znotraj steklenih bučk. Sama cevja so peresa, založena na eni strani in izgledajo kot perje, koaksialna (vakuumska), vstavljena drug v drugo in zatesnjena na obeh straneh.
Tudi izmenjevalci toplote so različni:
- sistem pretvorbe sončne energije v toplotno toplotno cev;
- konvencionalne cevi za premikanje tipa U hladilnega sredstva.
Drugi tip toplotnih izmenjevalnikov je priznan kot bolj učinkovit, vendar ne dovolj priljubljen zaradi stroškov popravil: če ena cev odpove, je treba celotno sekcijo zamenjati.
Cevi za toplotno cev niso del celotnega segmenta, zato jo lahko zamenjate v 2-3 minutah. Neuspeli koaksialni elementi se popravijo preprosto z odstranitvijo pokrovčka in zamenjavo poškodovanega kanala.
Shema, ki pojasnjuje ciklično naravo ogrevalnega procesa v vakuumskih ceveh: hladna tekočina pod vplivom sončne toplote se segreva in izhlapi, pri čemer se umakne naslednji del hladnega hladilnega sredstva (+)
Po analizi tehničnih karakteristik zbiralcev različnih tipov in povzemanju izkušenj z njihovo uporabo smo se odločili, da so ploski kolektorji primernejši za južne regije in cevaste za severne regije. Še posebej dobro uveljavljena v ostrih podnebnih instalacijah s sistemom Toplotna cev. Imajo ogrevalno zmogljivost tudi v oblačnih dneh in ponoči, »hranijo se« z minimalno količino sončne svetlobe.
Vzorec standardne sheme priključitve sončnih kolektorjev na kotlovsko opremo: črpalna postaja kroži vodo, krmilnik nadzoruje proces ogrevanja
Metoda uspešnosti
Običajno so lastniki zasebnih hiš po eksperimentiranju z majhnim številom solarnih modulov na različne načine napredovali in izboljšali sistem.
Najlažje je povečati število vključenih modulov, da bi pritegnili dodaten prostor za njihovo namestitev in kupili močnejšo opremo.
Kaj storiti, če primanjkuje prostora? Вот несколько рекомендаций для повышения эффективности солнечной станции (с фотоэлементами или коллекторами):
- Изменение ориентации модулей. Перемещение элементов относительно положения солнца. Проще говоря, установка основной части панелей на южной стороне. При длинном световом дне также оптимально задействовать поверхности, выходящие на восток и запад.
- Регулировка угла наклона. Производитель обычно указывает, какой угол является наиболее предпочтительным (например, 45º), но порой при монтаже приходится вносить свои коррективы с учетом географической широты.
- Правильный выбор места установки. Крыша подходит, потому что чаще всего является наивысшей плоскостью и не затеняется другими объектами (предположим, садовыми деревьями). Но существуют еще более подходящие площади – поворотные устройства слежения за солнцем.
При перпендикулярном расположении элементов к лучам солнца система работает более эффективно, однако на стабильно закрепленной поверхности (например, крыше) это возможно лишь на короткий промежуток времени. Чтобы его увеличить, придумали практичные устройства слежения.
Механизмы слежения – это динамические платформы, которые своей плоскостью поворачиваются вслед за солнцем. Благодаря им производительность генератора увеличивается летом примерно на 35-40%, зимой – на 10-12 %
Большим минусом устройств слежения является их высокая стоимость. В некоторых случаях она не окупается, поэтому нет смысла вкладываться в бесполезные механизмы.
Подсчитано, что 8 панелей – минимальное количество, при котором затраты со временем оправдают себя. Можно задействовать и 3-4 модуля, но при одном условии: если они напрямую, в обход аккумуляторов, подключены к водяному насосу.
Буквально на днях компания Тесла Моторс объявила о создании нового типа крыши – с интегрированными солнечными батареями. Илон Маск заявил, что модифицированная крыша будет дешевле, чем обычная кровля с установленными на нее коллекторами или модулями.
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
Тематические видеоролики помогут вам лучше представить устройство домашних солнечных станций и раскроют некоторые секреты монтажа оборудования.
Video # 1. Доступно изложенная техническая информация о солнечных батареях и контроллерах заряда:
Video # 2. Полезный опыт использования солнечных батарей в Подмосковье:
Video # 3. Пример успешно работающей солнечной станции, полностью собранной самостоятельно, обеспечивающей и ГВС, и отопление дома:
Как видите, отопительная система на солнечных батареях – вполне реальное явление, которое вы можете самостоятельно воплотить в жизнь. Сфера альтернативных способов получения энергии развивается постоянно, возможно, завтра вы услышите о новом открытии.
Приглашаем активно комментировать материал. Высказать свое отношение к “зеленой энергетике”, поделиться опытом в устройстве системы из солнечных батарей, сообщить только вам известные тонкости вы сможете в блоке, расположенном ниже.