Солнечные батареи для обогрева и электрификации дома

Солнечные батареи для обогрева и электрификации дома

Обогрев и освещение домов альтернативной энергией – это не мечты, а реальность. Уже сегодня мы можем полностью питать дома от собственного источника электроэнергии и использовать часть солнечного тепла для подпитки отопительных систем. Основой подобных систем отопления и освещения является солнечная батарея, обеспечивающая трансформацию энергии. Давайте посмотрим, как можно обогреть и осветить дом с помощью солнца.

В этом обзоре мы затронем следующие вопросы:

  • Как работают солнечные батареи;
  • Чем отличаются одни виды батарей от других;
  • Как запитать дом электричеством от солнечного света;
  • Как обогреть жилище с помощью солнечной энергии.

Таким образом, мы дадим ответы на максимум вопросов.

Электрические солнечные батареи

Интерес к альтернативным источникам электроэнергии не утихает, а наоборот – растет. Причин тому много, начиная от высоких тарифов «на свет» и заканчивая банальным отсутствием возможности подключиться к электросети. Последняя проблема актуальна для владельцев загородных домов и дач – отсутствие электрификации делает длительное проживание невозможным. Что касается стоимости электроэнергии в России, то она постоянно растет.

Солнечная батарея – это альтернативный источник электроэнергии. И сегодня популярность таких источников растет, как растет и их эффективность. Если первые батареи не могли похвастаться высоким КПД преобразования энергии солнца в электроэнергию, то современные образцы отличаются довольно высокой мощностью и эффективностью – например, одна солнечная панель AXITEC AC-260P/156-60S при размерах 1640х992х40 мм обладает мощностью 240 Вт.

AXITEC AC-260P/156-60S

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

Отдав под установку солнечных батарей довольно большую площадь, можно в полном объеме обеспечить свое домовладение практически дармовой электроэнергией. Сегодня ими пользуются дачники, владельцы загородных домов, владельцы мобильных домов (трейлеров). Востребованы они и там, где нужно обеспечить энергией какие-то небольшие объекты – оборудование мониторинга уровня рек, метеостанции, осветительные лампы на загородных трассах.

Давайте посмотрим, каковы преимущества от использования солнечных батарей:

  • Независимость от поставщиков электроэнергии – внезапные отключения света теперь не страшны;
  • Экологическая чистота – солнечные батареи не загрязняют окружающую среду;
  • Полная бесшумность – в отличие от дизельных, бензиновых и газовых генераторов, батареи работают без каких-либо звуков;
  • Для установки оборудования не нужны какие-либо разрешения, лицензии и прочие документы.

Есть и недостатки – некоторых из них довольно серьезные:

Чистка солнечных панелей

Эти панели нуждаются в регулярной чистке от пыли и грязи.

  • Высокая стоимость оборудования – цены на готовые комплекты составляют от 20000 рублей и выше;
  • Необходимость в регулярном обновлении аккумуляторов (отдают энергию в ночное время) – со временем они теряют свой ресурс;
  • Падение эффективности системы в зимнее время – наблюдается недостаток света для работы оборудования на полную мощность;
  • Батареи нужно регулярно очищать – на них оседает пыль, что несколько снижает их эффективность. Зимой они будут залеплены снегом;
  • В некоторых регионах использование солнечных батарей затруднено из-за малого количества солнечных дней. К тому же, некоторые панели боятся сурового российского климата.

Недостатки есть, и некоторые из них довольно серьезные. Одна солнечная панель стоит от 7-8 тыс. рублей и выше, а для того чтобы выработать достаточное количество электроэнергии, понадобятся несколько таких батарей. Сюда же следует включить затраты на покупку аккумуляторов и преобразователей.

Стоимость солнечных батарей в комплектах для дома может достигать 500 тыс. рублей и даже выше – это довольно мощные электростанции, которые могут отдавать в нагрузку до 5 кВт электрической энергии.

Принцип работы солнечных батарей очень прост – они преобразуют солнечную энергию в электрическую за счет применяемых в их конструкции преобразователей. Максимальный показатель эффективности преобразования составляет около 40% (в идеальных условиях). На практике эффективность падает из-за постепенного старения фотоэлементов, снижения прозрачности стекол и оседающей на панелях грязи. Для достижения максимальной энергоэффективности они монтируются на южных скатах крыш (угол около 40-45 градусов).

Оборудование для получения электроэнергии

Комплект солнечной электростанции

В минимальный комплект входят: сама панель, АКБ, инвертор и контроллер.

Солнечная панель дает нам постоянный ток – 12 или 24 В. Этого достаточно для работы многих бытовых приборов, вроде радиоприемников, настенных электронных часов и прочего оборудования. Но в большинстве случаев техника нуждается в электросети с напряжением 220 В. Следовательно, нужно как-то преобразовать постоянный ток напряжением 12-24 В в переменный ток напряжением 220 В – для этого потребуется дополнительное оборудование.

Для преобразования электроэнергии применяются инверторные преобразователи, отличающиеся высоким КПД. Но есть еще одна проблема – ночью батареи не работают, поэтому нам потребуются еще и аккумуляторы. К ним прибавляем зарядные устройства (или приобретаем автоматические преобразователи/контроллеры, которые самостоятельно выбирают источники питания и заряжают аккумуляторы).

Далее необходимо определиться с видом панелей. Солнечные батареи для дома представлены следующими разновидностями:

  • Пленочные (гибкие) – характеризуются легкостью монтажа и небольшим весом, но не могут похвастаться высокой эффективностью;
  • Монокристаллические – для их работы необходимо яркое солнце, в облачную погоду их эффективность падает практически до нуля;
  • Поликристаллические – самые современные солнечные батареи, которые могут работать в облачную погоду.
Гибкие солнечные панели

Гибкие солнечные панели не самый лучший вариант для постоянного использования.

Гибкие солнечные панели не подходят для длительного применения. Поэтому мы рекомендуем обратить свое внимание на последнюю категорию батарей – они представлены самым широким ассортиментом.

Далее нам нужно определиться с мощностью оборудования. Если солнечные батареи будут использоваться только для осветительных целей, можно обойтись панелями небольшой площади и малой мощности. Если к местной сети будут подключаться мощные потребители – пылесосы, микроволновые печи, чайники и многое другое – придется приобрести большое количество батарей, мощные преобразователи и аккумуляторы с высокой суммарной емкостью.

Некоторые люди приобретают в свои загородные дома низковольтное оборудование – это лампы на 12 или 24 В, а также аналогичная бытовая техника (мониторы, телевизоры, мультимедийные плееры и многое другое). Что касается микроволновых печей и электрочайников, то они заменяются обычной газовой печкой с баллоном.

Затраты будут довольно высокими – стоимость солнечной батареи на 300 Вт составляет около 23 тыс. рублей (есть и дешевле), за инвертор (отечественный) нужно отдать от 4500 рублей. В дополнение к этому нужно приобрести аккумулятор и контроллер заряда. Комплект такой мощности, из самых недорогих комплектующих, обойдется примерно в 27 тыс. рублей – к нему можно будет подключать маломощных потребителей (лампы, мелкая бытовая техника и многое другое).

Маломощные комплекты с солнечными батареями нередко используются и в электрифицированных зданиях – для подпитки энергозависимых отопительных котлов в периоды отключения электроэнергии. Приобрести все это электрохозяйство можно в специализированных магазинах и в интернет-магазинах. Типичным тому примером является онлайн-магазин «Солнечная корона» - в нем можно приобрести солнечные аккумуляторы, аккумуляторы, инверторы, зарядные устройства, контроллеры и низковольтную технику.

В продаже представлены даже низковольтные холодильники вполне приличного объема. Минус у них один – стоят они в 4-5 дороже своих аналогов с питанием от сети 220 В.

Солнечные батареи для отопления

Гелиосистема

Принцип действия гелиосистемы отопления дома.

Мы уже разобрались, как выбрать и купить солнечные батареи на дом, поговорили об их принципе действия, достоинствах и недостатках. Теперь следует поговорить о солнечных панелях, используемых для обогрева домовладений – они отличаются по своей конструкции. Принцип их работы заключается в преобразовании энергии солнца в тепло. Такие батареи правильнее называть солнечными коллекторами (гелиосистемами).

Солнечное отопление наиболее выгодно в регионах с максимальным количеством солнечных дней. Здесь батареи смогут переработать максимум энергии, представленной световым и инфракрасным излучением. Затраты на приобретение и установку оборудования окупаются за несколько лет (от 2 до 5) при общем сроке службы до 30 лет. Следует отметить, что данные системы отопления не могут работать самостоятельно, поэтому их используют совместно с другими источниками тепла – это отопительные котлы, электронагреватели.

Многие современные отопительные котлы оснащаются автоматикой для работы с солнечными коллекторами, обеспечивая экономичный обогрев помещений.

Давайте рассмотрим основные достоинства солнечных батарей (гелиосистем):

  • Существенная экономия на коммунальных услугах или топливе для работы отопительного оборудования;
  • Снижение затрат на горячую воду – максимальная экономия проявляется в летний период;
  • Возможность обогрева зданий любого назначения – от жилых построек до предприятий;
  • Отсутствие влияния на окружающую среду – какие-либо выбросы здесь отсутствуют;
  • Возможность работы с отопительными котлами любого типа.

Есть и недостатки:

Режим оттайки в отопительных гелиосиствемах

Для регионов с обильными снегопадами лучше использовать плоские солнечные батареи с режимом оттайки.

  • Отопление с помощью солнечных батарей не может полностью заменить другие источники тепла – оно является вспомогательным;
  • Высокая стоимость оборудования – прежде чем покупать технику, нужно провести расчеты целесообразности ее применения;
  • Низкая эффективность в сильные морозы и в пасмурную погоду – мощный многодневный снегопад станет серьезным препятствием для работы отопления;
  • Коллекторы, как и электрические солнечные батареи, нуждаются в периодической чистке – от пыли и снега.

Недостатки серьезные, как и в случае с электрическими солнечными батареями – и ничего нут не поделаешь.

Оборудование для отопления

Солнечные коллекторы подразделяются на две основные категории. К первой категории относятся плоские солнечные батареи. Они обладают простой конструкцией – по трубам протекает теплоноситель, поступающий в отопительную систему и в систему подачи горячей воды. Такие установки характеризуются низкой эффективностью, а их главными достоинствами являются простота и дешевизна.

Данные гелиоустановки выгодно использовать для подготовки горячей воды с ее накоплением в отдельном баке.

Ко второй категории солнечных батарей относятся вакуумные трубчатые коллекторы. Здесь за забор тепла от нашего естественного светила отвечают стеклянные трубки, из которых откачан воздух. Процессы преобразования протекают двумя способами:

Устройство вакуумного трубчатого коллектора

Устройство вакумного трубчатого коллектора с медной трубкой внутри.

  • Прямым – внутри стеклянных трубок проходят трубки с теплоносителем, который поступает в отопительную систему или в контур ГВС. Для такого способа характерна высокая эффективность, но вся конструкция получается неразборной. Сломается один элемент – придется менять весь модуль;
  • Двойным – здесь в каждой стеклянной вакуумной трубке располагается медная трубка, в которую закачана жидкость с низкой температурой кипения. Нагреваясь, она испаряется, поднимается вверх и отдает тепло в массивный наконечник – далее тепло передается в гребенчатый медный коллектор (манифолд). Эффективность таких солнечных батарей чуть ниже, но у них есть один плюс – каждый элемент здесь является съемным, если одна из трубок лопнет, ее можно будет заменить (как батарейки).

Солнечные батареи согревают теплоноситель, который поступает во внешний теплообменник. Оттуда тепло отправляется в накопительный бак большого объема (буферный накопитель). Так как солнечные батареи у нас выступают в роли вспомогательного тепла, к теплообменнику подключается отопительный котел. Батареи отопления подключаются к буферному накопителю, для движения теплоносителя задействуется циркуляционный насос. Тепло для контура ГВС забирается через еще один теплообменник, располагающийся в буферном накопителе.

Схем подключения много, какую из них выбрать – зависит от конкретных условий эксплуатации. Вы можете воспользоваться готовыми схемами или привлечь силы специалистов. Кроме того, для управления системой могут задействоваться отопительные котлы. В отопительный период, за счет солнечного тепла, экономия на энергоносителях (газ, сжиженный газ, электроэнергия, дрова) может достигать 25-30%, а то и выше – в зависимости от уличной температуры.

В летнее время экономия на горячей воде достигает 100%, так как вода прогревается до +50-60 градусов – она настолько горячая, что придется разбавлять ее холодной.

Видео

Добавьте свой комментарий: