Обогреватель на солнечных батареях: плюсы системы

Установка обогревателя на солнечных батареях в дома станет хорошей альтернативой при постоянном росте цен на центральное отопление.

Цены и решения

Цена за 1 Вт мощности для типичных солнечных батарей, устанавливаемых на крышу, укладывается в рамки 4-8$. При этом поставщик часто обязуется вырезать элементы под заказ либо установить стандартный вариант. Вот набор типичных решений, предоставляемых солнечной энергией, выложенных фирмой на официальном сайте:

  1. Снабжение энергией частного дома.
  2. Оборудование для бесперебойной работы станций связи.
  3. Точка Wi-Fi на солнечных батареях.
  4. Отдельно стоящие фонари, питаемые лучами дневного светила.
  5. Зарядные устройства для сотовых телефонов.
  6. Рекламные щиты с огнями.
  7. Оконные стекла, способные вырабатывать энергию.

Это вполне доступные пониманию проекты, разработаны и прочие. Инженер Скотт Брюсав предлагает сделать дорожные покрытия из солнечных батарей. Это по-настоящему грандиозный проект, но намного удивительнее смотрится сад из эко-деревьев. От «растений» легко заряжаются мобильные устройства.

Солнечный коллектор

Конструктивные особенности солнечных нагревателей

Для того чтобы оборудовать полноценную домашнюю гелиосистему, или «солнечный обогреватель», вам понадобится приобрести несколько фотоэлементов, которые при установке соединяют между собой. Такие модули представляют собой прочные пластины, изготовленные из кремния. Стоимость пластин напрямую зависит от их качества. Чем выше «чистота» фотоэлементов, тем они прочнее и тем больше их коэффициент полезного действия.

Отопление за счет солнечной энергии: миф или правда

Солнце является источником жизни на нашей планете. Солнечная энергия, преобразованная фотосинтезом растений, превратилась в источники ископаемого углеводородного топлива: нефти, газа, угля.

Дрова можно считать возобновляемым источником энергии для отопления. Подставляя лицо солнечным лучам, мы ощущаем тепло. Человека давно волновал вопрос: можно ли использовать энергию солнца для отопления жилища напрямую?

Современные технологии позволяют использовать солнечную энергию для отопления всего дома круглый год. Но, к сожалению, в регионах с холодным климатом такой способ не стал еще экономически эффективным и полностью надежным. Это связано прежде всего с переменной прозрачностью атмосферы из-за облачности.

В результате отопление традиционным топливом все еще дешевле и стабильнее. Но даже в морозных регионах солнечная энергия может стать заметным подспорьем в качестве дополнительного источника тепла в составе комплексной системы обогрева.

Инженеры и ученые постоянно работают над повышением эффективности систем преобразования энергии, улучшением свойств материалов и развитием ресурсосберегающих технологий. Отопление за счет солнца на протяжении жизни одного поколения может превратиться из фантастического мифа в повседневную реальность.

Солнечный водонагреватель  «ДАЧА»

Качество достойное уважения!

ООО «ОПТОН ИМПЭКС» лауреат Национального Рейтинга качества товаров «Звезда качества». Почетная награда «Звезда качества» и Экспертное заключение на компанию с правом использования графического изображения «Звезда качества» для маркировки продукции и услуг.

Конструкции

Что предложат магазинные прилавки. Сегодня в наличии две конструкции:

  1. каркасные;
  2. бескаркасные.

Вдобавок приобретете фотоэлементы по отдельности. Сложность правильного использования устройств ложится на плечи покупателя.

Общие черты

Независимо от наличия каркаса каждая солнечная батарея составляется из модулей, образованных фотоэлементами, соединенными последовательно, параллельно или смешанным способом. Последнее позволит получить необходимые вольтаж и мощность. В пределах узла пристальное внимание уделяется характеристикам фотоэлементов. Суммарные свойства конструкции определяются наихудшим значением параметра. К примеру, в последовательной цепочке ток ограничен максимальным внутренним сопротивлением фотоэлемента.

Солнечные батареи на крыше дома состоят из мириадов модулей, упакованных способом из упомянутых выше. Обсудим различия.

Каркасные солнечные батареи

Подложка из закаленного стекла выступает надежной защитой для листовых солнечных батарей, нанесенных на одну сторону. Дождь, снег, град не повредят источнику автономного электроснабжения. Прозрачное стекло легко пропускает свет и препятствует механическому повреждению фотоэлементов. С внутренней стороны батареи защищены слоями ламината. Используется лавсан (полиэстер).

Для дополнительной герметизации фотоэлементы утоплены в пленку, схожую по свойствам с полиэтиленом. Торцы отделываются алюминиевым профилем, посаженным на герметик, препятствуя расслоению пирога, который — начиная с внешней поверхности — выглядит так:

  1. Прочный слой закаленного стекла.
  2. Фотоэлементы, утопленные в пленку.
  3. Внутренние слои ламината.

Создание каркаса для солнечной батареи

Алюминиевый профиль имеет форму буквы F, поддерживает конструкцию на некотором расстоянии от поверхности кровли. Единственный элемент не обеспечит достаточного выходного напряжения, ряд штук соединяются последовательно. Каркасная конструкция дополняется элементами электрических соединений.

Бескаркасные солнечные батареи

В этом варианте исполнения каркас отсутствует. Подложкой выступит стеклотекстолит, либо подложка отсутствует окончательно. В последнем случае обе стороны покрываются лавсановой пленкой. Фотоэлементы тщательно загерметизированы.

Преимущества и недостатки отопления от солнечных батарей

Отопление от солнечных батарей дает владельцу следующие преимущества:

  • высокая экологичность, использование возобновляемых источников энергии, снижение нагрузки на окружающую среду;
  • независимость от поставщиков энергоресурсов;
  • создание собственного запаса энергии (при наличии аккумуляторов);

Присущ таким системам и ряд недостатков:

  • цена оборудования;
  • сложность эксплуатации, обслуживания и ремонта;
  • ограниченный срок службы фотоэлементов;
  • нагрузка на окружающую среду переносится от точки потребления в точку производства оборудования.

Экологи отмечают, что на сегодняшний день суммарное загрязнение окружающей среды при производстве фотоэлементов, сплавов, пластмасс и аккумуляторов, входящих в состав гелиосистемы, сопоставимо с загрязнением от локальной углеводородной отопительной установки.

Оцениваем покупку

Номинальные параметры, приведенные в таблицах для солнечных батарей, измеряются в нормальных условиях. Таковыми считаются:

  • температура окружающей среды 25 ºС;
  • поток света 1000 Вт/м2;
  • спектр АМ1.5.

Указанная в последнем элементе списка аббревиатура введет в заблуждение даже опытного инженера. На деле сложного нет. Номинальные параметры солнечных батарей принято испытывать спектром светила, наблюдаемым на средней континентальной широте США. Это южнее Москвы, соответствует положению Волгограда либо Ростова-на-Дону.

Стандарт, характеризующий состояние атмосферы испытательного спектра, на официальном сайте стоит 80 швейцарских франков, предлагается удовольствоваться тем, что получим по поводу условий измерения в открытых источниках:

  • оценка параметров воздуха проводится в 30 слоях, согласно платному стандарту;
  • угол положения Солнца в зените составляет 48,19 градусов;
  • мутность атмосферного воздуха на частоте 500 нм (голубой цвет) — 0,084;
  • эквивалентный столбик водяного пара — 1,42 см;
  • эквивалентная толщина озонового слоя — 0,34 см.

Мутность на длине волны 500 нм выбирается исходя из условия голубизны неба. Этот цвет преобладает в видимом с поверхности Земли спектре.

Научное изложение предостерегает от вопроса, отчего питание обогревателя солнечными батареями идет вразрез с документацией. Похожи условия из списка на местность, где установлена батарея?

Как ситуация выглядит зимой. Номинальная мощность солнечной батареи составляет 1000 Вт, точное значение напряжения не важно, останется преобразовано инвертором. Итак, температура перешла в минус. Специальная поправка на номинал напряжения учитывается при отклонении условий от нормы. Ниже 25 ºС вольтаж на выходе батареи растёт. При этом плотность потока мощности зимой не составит 1000 Вт/м2 в Химках. Измерения также предусматривают, что Солнце отбрасывает лучи на поверхность солнечной батареи под прямым углом. Отклонение от условия закономерно понижает выходную мощность.

Солнечный обогреватель для дома

Эти аспекты учитывают, выбирая солнечную батарею для дома.

Типичная схема автономной электрической сети

Солнечные батареи с номиналом 12 В работают на аккумуляторы и приборы, для которых вольтаж достаточен. Контроллер заряда чутко следит, чтобы оборудование эксплуатировалось согласно техническим нормам. При необходимости цепь между солнечной батареей и аккумуляторами размыкается.

Домашние приборы не работают напрямую с постоянного напряжения 12 В, используется специальный преобразователь — инвертор. Переменный ток частотой 50 Гц и номиналом 230 В уже поступает в дом. Питание обогревателя солнечными батареями ведется по опосредованной схеме — через инвертор.

А как же сетевое электроснабжение. Солнечные батареи во дворе позволят не платить государству, даже подзаработать.

Программы по развитию солнечной индустрии существуют в развитых государствах, даже в Монголии.

Принцип работы альтернативной системы отопления

Фотопанель – важный, но далеко не единственный необходимый компонент отопительной системы. Необходимы также контроллер, комплект аккумуляторов, инвертор, проводка и электроарматура для подключения к электросети частного дома.

Панель с фотоэлементами

По виду используемых кристаллов панели делятся на три категории:

  • Монокристаллические. Все элементы ориентированы в одном направлении. Если правильно расположить такую панель относительно потока солнечных лучей, она будет выдавать максимально возможный ток. Такие панели лучше всего подходят для управляемых моторизованных систем.
  • Поликристаллические. Фотоэлементы ориентированы в нескольких направлениях. При изменении угла падения часть элементов оказывается сориентирована близко к оптимальному углу. По мере изменения угла падения оптимально сориентированы становятся другие группы кристаллов. Пиковая мощность такой панели заметно меньше, чем монокристаллической, зато она более постоянна во времени и обеспечивает большую стабильность без поворота всей панели.
  • Аморфные. Кристаллы сориентированы произвольно. Такая конструкция оптимальна для преобразования слабого, рассеянного облаками солнечного потока.

Комплект для эксплуатации системы

Чтобы система заработала, к фотопанелям необходимо подключить следующее оборудование:

  • соединительные кабели;
  • контроллер напряжения: блок, отвечающий за сбор энергии с систем панелей, управление ее распределением и обеспечение стабильности выходного напряжения;
  • блок аккумуляторов, запасающий избыточную электроэнергию в солнечное время суток для расходования ее в пасмурную погоду и ночью.

Это сложная инженерная система, для ее эффективной и безопасной работы необходимы навыки проектирования энергосистем и глубокие знания электротехники.

Гибридная система с ветрогенератором

В состав системы солнечного отопления часто включают и ветрогенератор. Такое решение эффективно в ветреных районах: в степях, предгорьях, на побережьях. Использование энергии ветра служит надежным подспорьем в деле отопления жилища.

При работе мощных ветрогенераторов создаются низкочастотные колебания, распространяющиеся по земле и воздуху и негативно влияющие на самочувствие людей, животных и растений.

Обогрев фотоэлементами

Классическая гелиосистема работает немного иначе. Фотоэлементы накапливают солнечную энергию, которая преобразуется в электрическую. Попадая на клеммы кремниевых панелей, постоянный электрический ток проходит к инвертору, преобразующему его в переменный. Таким образом получается ток, соответствующий принятым стандартам бытовой электросети. Далее он следует на элементы нагрева, расположенные в котле или тепловом баке.

Для контроля температуры нагрева воды устанавливают термостаты, работающие в автоматическом режиме. При снижении температуры воды термостаты сразу срабатывают, что позволяет поддерживать стабильные показатели температуры.

В отличие от коллекторов, такие «обогреватели на солнечных батареях» нагревают воду не прямо, а косвенно, с учётом выработки электрической энергии. Она и используется для прогрева жидкости. Такие системы отличаются высокой стабильностью и позволяют не только накапливать энергию, но и применять ее гораздо равномернее, чем при прямом нагреве.

Коллекторы

Наконец, упомянем про солнечные обогреватели воды, называемые коллекторами. Достаточно поставить такой на крыше дома, чтобы отпала надобность греть. Китайская провинция Хубэй возводит жилые здания, оснащенные подобным образом. На наших широтах солнечный водонагреватель пригодится преимущественно летом на даче.

Коллектор состоит из специальных вакуумных коаксиальных трубок, покрытых темной краской, поглощающей свет. В разрезе получаются два цилиндра, вставленных один в другой соосно. Внутренний — медный водовод — нагревается за счет излучения от стенок внешнего.

Коллектор солнечного отопления

Схема:

  1. Слой краски поглощает энергию солнечного света и нагревает внешнюю трубку. Внутренние стенки излучают тепло.
  2. Через вакуум энергия достигает внутренней трубки, по которой протекает вода.
  3. Жидкость нагревается и собирается в бак, откуда раздается потребителям.

Иногда коллектор продается в составе солнечного обогревателя либо купите прибор отдельно. Стоимость изделия укладывается в 500$, что позволит получить 15 – 25 литров горячей воды.

Если поработать над конструкцией, теплую воду получим и зимой. Главное условие — отсутствие снега и наледи на трубках коллектора. Поместим прибор на солнечный чердак или даже вынести на улицу. Важно обеспечить изоляцию водовода внешней среды. Утеплить, допустим, стекловатой в сочетании с ПЕНОФОЛ.

Очевидные плюсы системы

Итак, обогреватель на солнечных батареях имеет ряд очевидных преимуществ:

1. Его работоспособность не зависит от условий погоды. Сейчас разрабатываются фотоэлементы, которые не теряют своей эффективности даже в сильные холода.

2. Пользоваться гелиосистемой просто, а ухаживать за ней легко. Время от времени необходимо чистить поверхность солнечных элементов от пыли, снега и грязи. Для удобства очистки надо сразу устанавливать комплект там, где к нему будет всегда обеспечен свободный доступ.

3. Обогреватели на солнечных батареях могут накапливать запас электрической энергии, которая используется при работе различных электроприборов или обогреве нескольких помещений сразу.

4. Отопительные контуры полностью автоматизированы и оборудованы термостатическими датчиками.

5. Изначально в гелиосистему придется вложить крупную сумму денег, но она окупит себя в течение первых двух лет использования. С ее помощью вы получаете возможность экономить газ, электричество и даже не зависеть от местных теплосетей.

6. Если возникает необходимость повысить КПД и мощность гелиосистемы, вы можете купить еще несколько панелей и установить их дополнительно.

7. К солнечным батареям могут быть подключены другие альтернативные источники энергии: например, ветрогенераторы или двигатели, работающие на бензине или дизельном топливе.

8. Накопители солнечной энергии абсолютно безопасны в применении, при условии правильного монтажа и установки всех необходимых элементов (контроллера, инвертора и т. д.).

9. Если вы беспокоитесь об экологической ситуации в мире, лучшего способа получать горячую воду и электричество вам точно не найти.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...