Выбираем и монтируем солнечную батарею на балконе. Как устанавливается солнечная батарея на балконе

В последнее время всё более популярными становятся возобновляемые среди них следует выделить энергию солнца. Она хороша тем, что является неиссякаемой. Количество выделяемого солнцем тепла велико. Сегодня, когда новые технологии неустанно развиваются, этим природным даром стоит воспользоваться. Но для сбора и аккумулирования такой энергии нужно будет установить солнечные батареи для квартиры.

Место установки

Для того чтобы солнечные батареи работали с наибольшей эффективностью, необходимо принять во внимание особенности их расположения. Например, если батарея будет находиться в затененном месте, то она не сможет вырабатывать достаточное количество энергии для нормальной работы. В результате неправильной установки конструкция через некоторое время может и вовсе выйти из строя, не успев оправдать затраты на покупку.

Солнечные батареи для квартиры должны быть направлены в сторону солнца. Важно осуществить монтаж, чтобы поток солнечных лучей падал на фотоэлементы батареи большую часть дня. Если дом находится в северном полушарии, то лицевая поверхность устройства должна быть ориентирована на юг. Находясь в южном полушарии, вы должны установить батареи таким образом, чтобы они были обращены на север. Наклон тоже является довольно важным аспектом и зависит от географического положения. Как советуют специалисты, угол наклона должен быть равен широте, в которой он находится.

Если дом не находится на экваторе, то коррекция угла должна быть осуществлена в зависимости от времени года. Важно обеспечить доступ к батареям. Изобретение является неприхотливым, но его лицевую поверхность со временем могут покрыть грязь и пыль, в зимнее время батарея может оказаться закрыта снегом. Если это произойдет, то аккумуляция энергии снизится. Для того чтобы решить проблему, основание конструкции необходимо регулярно очищать. Важно помнить, что слой снега на поверхности батареи может стать причиной прекращения выработки энергии, поэтому необходимо следить за состоянием этой части панелей.

Этапы установки

Солнечные батареи для квартиры вы можете установить самостоятельно. Важно определиться, где они будут располагаться, местом могут стать специальные фермы или крыша дома. Если вы остановитесь на последнем варианте, то предстоит установить профили и зафиксировать панели на болты. Использовать для этого рекомендуется крепёж, диаметр которого изменяется в пределах от 6 до 8 мм.

Если солнечные батареи для квартиры установить на профили, то это позволит зафиксировать их в неподвижном состоянии и сэкономит место на балконе. Когда монтаж осуществляется на наземных фермах, то следует для начала их приобрести. В качестве них обычно выступают алюминиевые профили, уголки или железные элементы, поставляющиеся в разборном виде.

Методика проведения работ

Для проведения работ помимо крепежа понадобятся ключи, размер которых зависят от параметров болтов. Для того чтобы произвести установку солнечных батарей в квартире, необходимо собрать фермы, а после выбрать место, руководствуясь советами, приведенными выше. Местом монтажа может стать крыша. Конструкция закрепляется на ней в отведенном месте, а после осуществляется установка панелей.

На заключительном этапе важно удостовериться в том, что батареи не смещаются даже при сильных порывах ветра. Как только вышеперечисленные этапы были осуществлены, можно переходить к подключению аккумуляторов к панелям. Первые из них будут подсоединены к контролерам или инверторам.

Особенности монтажа

Если вы решили установить солнечные батареи для квартиры в многоквартирном доме, то должны изучить нюансы монтажа. Какой бы тип установки вами ни был выбран, нужно следить за углом наклона. Важно учесть, что батареи при неправильном монтаже могут оказаться затенены друг другом. Если установить элементы на одной плоскости, то с помощью ферм можно сформировать несколько уровней. Важно учесть расстояние, чтобы исключить затенение.

Для того чтобы использовать имеющееся пространство более эффективно, следует комбинировать методики расположения батарей. Например, батареи, установленные на крыше, могут быть дополнены наземными системами. Важно помнить, что после установки солнечных батарей отказаться от услуг местных электросетей не получится, ведь в домах имеются энергоемкие устройства по типу телевизоров, утюгов, электрообогревателей, для работы которых заряда модулей окажется недостаточно. Поэтому перед тем как установить солнечные батареи в квартире, нужно подумать, окажется ли мероприятие экономически эффективным. После проведения всех расчетов необходимо приобрести основные части системы, а именно:

солнечные батареи;
аккумуляторы;
инверторы;
контроллер.

Как показывает практика, главной проблемой при установке батарей и аккумуляторов выступает выбор правильного места. Солнечные батареи большую часть дня должны находиться под воздействием солнечных лучей, в квартире таких мест очень мало, поэтому выбор невелик. Для этого можно использовать ближайшие к балкону стены и балконное остекление. Это верно, если монтаж на крыше осуществить нельзя.

Наиболее часто в последнее время батареи устанавливаются на стекла балкона, но это негативно влияет на естественное освещение в квартире. Некоторые потребители находят в таком выходе положительные моменты, которые связаны с задержкой ультрафиолета. Крепление в данном случае можно осуществить в балконную раму или на стекло.

Комплект солнечных батарей для квартиры может быть установлен по такой технологии, только если балкон находится на солнечной стороне, в противном случае монтаж не имеет смысла. Следующим важным моментом станет поиск места для расположения накапливающих элементов. Приобретая средний комплект для квартиры, вы должны обзавестись аккумуляторами в количестве от 20 до 30 штук. Для квартиры в панельном доме такая площадь довольно велика. Такое количество аккумуляторов разместить будет сложно.

Решить вопрос можно, расположив элементы в верхней части потолка балкона. Однако это место используется крайне редко. Для этого обычно сооружается полка, на которой располагаются все аккумуляторы, которые в данном случае не будут видны, кроме того, они не будут мешаться. Важно помнить о массе элементов, вес каждого может изменяться в пределах от 15 до 20 кг, поэтому полка должна быть надежной.

Что важно помнить

Необходимо уделить особое внимание утеплению полки. Это объясняется тем, что в холодное время емкость аккумуляторов может снижаться, если не защитить их от мороза. Для того чтобы батареи не работали впустую, утеплить их нужно качественно. Если установку альтернативных источников осуществить неправильно, то вы столкнетесь лишь с ненужными затратами. Поэтому следует пересмотреть свое мнение в отношении некоторых электроприборов.

Перед установкой батарей специалисты рекомендуют отказаться от мощных потребителей, заменив их на менее энергоемкие. Например, ноутбук или компьютер отлично заменят плазменные панели. Они не столь энергоемки и позволяют экономить киловатты. Обязательным условием станет применение энергосберегающих лампочек, а вот идеальным вариантом выступают светодиодные осветительные приборы.

Заключение

Солнечные батареи для квартиры на балконе можно установить самостоятельно. Для этого лучше всего подойдет лоджия, так как в ее пространстве можно разместить полки в области потолка. Дополнительно их следует утеплить тонкими теплоизоляционными материалами.

В том случае, если Вы хотите сберечь деньги на электроэнергии или проживаете на труднодоступной для размещения линии электропередачи территории, мы предлагаем присмотреть и купить комплекты высококачественных солнечных батарей по доступной стоимости для дома на сайте интернет-магазина «Солнечные батареи» в Москве. Опытные и доброжелательные менеджеры ответят на все вопросы. Вы примете верное решение, точно зная, какой вид требуется (поликристаллический, тонкопленочный или монокристаллический модуль). Привезем товар без доплаты, в короткие сроки.

Наука развивается, создаются все более и более действенные вариации этих систем, оптимизируется цена и повышается способность преобразовывать свет. Если в прошлом заказать их имели возможность лишь довольно богатые люди или крупные корпорации, то в настоящий момент стоимость для дома комплекта солнечных 5 кВт батарей-электростанций общедоступна.

Больше всего выгодна данная вариация для жителей сельских частных домов. Не возникнет никаких затруднений в том случае, если Вы решите посидеть за компьютером или посмотреть телевизор после изнурительного труда на садово-огородном участке, нужно только разместить, заказав у нас по приятной стоимости, комплект солнечных батарей для дома или дачи.

К преимуществам таких комплексов-электростанций относят:

Надежность и долговечность. При бережном использовании, нормальный срок службы – до 30 от 25 лет.
Высокоэкономичность при применении. Почти не требуют обслуживания. Чистку светочувствительных поверхностей организуют лишь один раз в год.
Безвредность для природы. Не применяется жидкое топливо.
Тихо функционирует.
Простота установки и транспортировки. Крепятся на крыше с самой освещенной стороны.

Люди ищут иные источники электрической энергии и совершенствуют методы, разрешающие ее из новых источников извлекать. Купить солнечные батареи-электростанции 5 кВт для частного дома или дачи по популярной цене – разумное и предусмотрительное решение.

Аппараты достаточно действенно решают свою задачу – обеспечивают владельцев бесплатным электричеством. Один комплект может дать такое количество электроэнергии, что она с лихвой покроет все базовые нужды. Теплым летом можно обойтись без подключения к внешним сетям. Стоимость комплекта для дачи или частного дома батарей-электростанций солнечных приятна и, если Вы нередко пользуетесь электроприборами, быстро окупится.

Одна из причин, почему нужно сотрудничать именно с нами: наша цена (стоимость) комплекта батарей солнечных для частного дома – одна из самых экономичных. Если Вы ищете новые возможности, более дешевых и безопасных источников электропитания для своей бытовой техники, то мы рекомендуем купить комплект батарей-электростанций солнечных по экономичной цене для частного дома. Тепло, безопасность, экономия средств – наш девиз: жизнь – беззаботнее, быт – комфортнее!

Экология

Привет Geektimes. Данная статья является продолжением предыдущей части, про туристическое зарядное устройство " ". Идея использования солнечной батареи для зарядки разных гаджетов мне показалась весьма перспективной, но конечно, 21Вт в качестве универсальной зарядки мало - хочется иметь возможность заряда не только в солнечную погоду, а для этого нужен запас по мощности. Поэтому были куплены полноценные солнечные панели и начаты эксперименты с ними.

Что из этого получилось, подробности под катом.

Железо

1. Солнечная панель

Тут есть разные варианты, но на балконе основным ограничением является наличие свободного места. Для понимания порядка цен, батарея на 50Вт стоит примерно 5000руб и выглядит так:

Размеры панели в мм - 540x620x30, вес 4кг.

Балконы по размеру бывают разные, исходя из габаритов панелей, вполне без проблем можно поместить 2 или 4 штуки, больше уже не влезет. Для теста было куплено 2 панели по 50Вт. Такая батарея дает около 18В под нагрузкой или 24В без нее, значит при использовании 2х батарей нужно рассчитывать на суммарное напряжение до 50В (к примеру многие dc-dc преобразователи штатно работают до 30В). Можно соединить батареи и параллельно, но тогда потери из-за длины проводов будут чуть выше.

2. Контроллер

Здесь есть 2 варианта:

- Солнечные панели + контроллер + аккумулятор

Это классическая конструкция: контроллер заряжает аккумулятор когда есть солнце, пользователь когда ему надо, эту энергию использует.

Преимуществ у данной системы несколько:

Энергией можно пользоваться когда угодно, а не только когда светло,
- возможность подключения инвертора и получения на выходе 220В,
- как бонус, резервный источник в доме на случай отключения электричества.

Недостаток один: использование аккумулятора большой емкости в корне убивает экологичность идеи данного мероприятия. Число циклов заряда/разряда аккумуляторов ограничено, они не любят переразряд, к тому же и аккумуляторы и контроллеры довольно-таки дорогие. Цена контроллера составляет от 1000р за самую дешевую ШИМ-версию, до 10000-20000р за более дорогую (и эффективную) версию с поддержкой MPPT (что такое MPPT можно почитать ). Цена аккумулятора составляет от 5000р за обычный гелевый аккумулятор на 40-50А*ч, некоторые используют батареи LiFePo4, они разумеется дороже.

- Grid-tie инвертер

Эта технология наиболее перспективна на данный момент.

Суть в том, что конвертор преобразует и отдает энергию сразу в домашнюю электросеть. При этом потребляемая от общей сети энергия уменьшается, домовой электросчетчик фиксирует меньшие показания.

В идеале, если солнечные панели дают достаточно энергии для всех потребителей, значение на электросчетчике вообще не будет расти. А если потребление квартиры/дома меньше, чем выработка солнечных панелей, то счетчик будет фиксировать «экспорт» энергии, что должно учитываться компанией-поставщиком электричества. В России правда такая схема пока не работает - более того, большинство старых электросчетчиков считают энергию «по модулю», т.е. за отдаваемую энергию еще и придется платить. Вроде в 2017 году вопросы микрогенерации на законном уровне обещали начать решать. Но впрочем для панелей на балконе все это имеет лишь теоретический интерес - их выработка слишком мала.

Цена grid-tie инвертора составляет от 100$, в зависимости от мощности. Отдельно стоит отметить микроинветоры - они ставятся прямо на батарею, и отдают сразу сетевое напряжение, однако рекомендуемая мощность панелей составляет не менее 200Вт. Инвертор крепится прямо на задней стенке солнечной панели, это позволяет соединять их так:

Но для балкона это разумеется, неактуально.

Тестирование

Первым делом было интересно выяснить, какую реальную мощность можно получить с солнечных панелей. Для этого за 15$ была куплена плата АЦП ADS1115 для Raspberry Pi:

Использовать ее просто, входное напряжение делится делителем и подается на аналоговый вход, на выходе имеем цифровые значения. Исходники для работы с АЦП можно . Также был куплен датчик тока ACS712, датчик напряжения был сделан из кучки резисторов (дома нашлись только одного номинала). В качестве нагрузки была установлена обычная лампочка на 100Вт. Разумеется, от 48 вольт она не горела (лампочка расчитана на 220В), а лишь еле-еле светилась. Сопротивление спирали составляет 42 Ома, что по напряжению позволяет примерно оценить мощность (хотя у лампы накаливания сопротивление нелинейно, но для грубой прикидки сойдет).

Первая тестовая версия выглядела так:

Технофетишистам не смотреть!

Исходник был допилен, чтобы данные и текущее время сохранялись в CSV, также на Raspberry Pi был запущен web-сервер, чтобы скачивать файлы по локальной сети.

Результаты за обычный вполне ясный день с переменной облачностью выглядят так:

Видно что пик напряжения приходится на раннее утро, что есть следствие неправильной установки панелей - в идеале они не должны стоять вертикально.

А вот так выглядит «провал» в день, когда набежали тучи, и пошел дождь:

Учитывая напряжение в 44В и сопротивление нити накала лампы в 42Ома, можно грубо прикинуть (нелинейность сопротивления лампы игнорируем), что в лучшем случае получаемая мощность P = U*U/R = 46Вт. Увы, КПД 100-ваттной панели при вертикальной установке не очень хорош - солнечные лучи падают на панель не под прямым углом. В худшем случае (пасмурно, дождь) мощность падает даже до 10Вт. Зимой и летом суммарная получаемая энергия также будет отличаться.

Опыт с отдачей энергии напрямую в сеть оказался неудачным: 500-ваттный инвертер от 45 ватт просто не заработал. В принципе это было ожидаемо, так что инвертор оставлен на будущее до переезда на место с балконом побольше.

В итоге, учитывая решение отказаться от буферных аккумуляторов, единственным рабочим вариантом оказалось использование dc-dc конверторов напрямую: к примеру вот такой конвертер может заряжать любые USB-девайсы, на его выходе уже есть и USB-разъем:

Есть модели чуть подороже, они имеют больший максимальный ток и большее число USB-разъемов:

Есть мысль также найти dc-dc-конвертер для зарядки ноутбука, их выбор на eBay весьма велик.

Заключение

Данная система имеет экспериментальный характер, но в целом можно сказать что оно работает. Как видно по графику, примерно с 7 утра и до 17 вечера отдаваемая панелями мощность более 30Вт, что в принципе не так уж плохо. В совсем пасмурную погоду результаты разумеется хуже.

Об экономической целесообразности речи разумеется не идет - при выработке 40Вт*ч по 7 часов, за неделю будет выработано 2КВт*ч. Окупаемость в ценах своего региона каждый может прикинуть самостоятельно. Вопрос разумеется не в цене, а в получении опыта, что всегда интересно.

Но куда девать энергию, вопрос пока открытый. Использовать 40Вт для зарядки USB-устройств это чересчур избыточно. На eBay есть grid tie инверторы на 300Вт с рабочим напряжением 10.5-28В, однако отзывов по ним мало, а тратить 100$ на тест не хочется. Если подходящее решение так и не найдется, можно считать что одна 50-ваттная панель является оптимумом для балкона - ею можно заряжать разные гаджеты, избыточность в этом случае минимальна.

По крайней мере, уже сейчас все домашние цифровые устройства (телефоны, планшет) переведены на «зеленую энергию» без особых хлопот. Есть мысль все-таки рассмотреть использование буферного LiFePo4 аккумулятора - но вопрос выбора и аккумулятора и контроллера пока открыт.

В дополнение: как подсказали в комментариях, можно использовать свинцовый аккумулятор, например автомобильный. Да, это действительно дешевый и работающий вариант, со 100-ваттной панелью будет достаточно примерно такого контроллера, ценой всего 10-20$ на eBay.

Современные технологии активно внедряются в повседневную жизнь. Теперь домашние солнечные батареи – популярная разработка, которой пользуются владельцы загородных домов. Преобразование тепловой энергии в электрическую позволяет дачникам экономить в теплое время года, но окупает ли это изначальную стоимость установки?

При покупке солнечных батарей для загородного дома учтите, что дороже обойдутся не сами солнечные батареи, а их установка. Чтобы система бесперебойно работала в весеннее и летнее время, необходимо приобрести контроллер заряда, инвертор с функцией записи и хранения данных (ЗУ), аккумуляторы для накопления энергии, автоматы постоянного тока, предохранитель и кабели для соединения всех элементов системы и подключения к электроприборам.

Общий вес всех компонентов составляет от 50 до 700 кг, что вызывает трудности при транспортировке: необходимо заказывать грузовик или отдельно договариваться с компанией, продающей солнечную электростанцию, о доставке и установке. Как правило, во втором случае перевозка выходит дешевле: компания делает скидку покупателям.

Мощность и цена

Если вы приобретаете солнечную батарею для дома, цену эффективнее всего рассчитывать, исходя из среднесуточного потребления энергии. Как правило, семья из 2-3 человек растрачивает около 194 кВт в месяц при экономном использовании электроприборов, если проживает в квартире. Это около 6,5 кВт в сутки, или 271 Вт*ч/сут.

На даче расход энергии увеличивается, так как покрываемая площадь больше. Тем не менее в солнечную погоду установку можно использовать в качестве самостоятельного источника энергии, если расход составляет до 5кВт*ч в сутки, но стоимость таких мощных систем достигает 700 тыс. руб.

Виды солнечных батарей

Если вы собираетесь купить солнечные батареи для дома, стоимость комплекта напрямую зависит от того, на что рассчитана система:

небольшие солнечные панели 50-300 Вт*ч предназначены для обслуживания небольших приборов вроде телефона или радио, а также для освещения. Такой мощности вполне достаточно, чтобы обеспечить домик для гостей энергией на выходные. Стоимость установки около 20000-70000 рублей;
системы мощностью 500-1000 Вт*ч подойдут для постоянного использования, но при этом требуется уменьшить время эксплуатации приборов с высоким потреблением энергии: телевизора, электроплиты и т.п. Такие установки могут выступать в качестве постоянных источников в небольших домах. Стоимость до 200 тыс. рублей;
солнечные электростанции с 2-3 кВт мощности подойдут для круглогодичного проживания семьи, но для надежности поступления энергии зимой рекомендуется устанавливать вспомогательные источники, например, генераторы на жидком топливе. Стоимость до 600 тыс. рублей.
мощные солнечные генераторы стоимостью до 900 тыс. рублей предназначены исключительно в качестве самостоятельных источников. Вырабатывают более 5,4 кВт, могут обеспечивать также отопление и нагрев воды. В зимнее время рекомендуется использование альтернативных видов энергии: генераторы на дизеле или энергии ветра, так как солнечной (тепловой) энергии, как правило, недостаточно.

Если вы не проживаете в загородном доме постоянно, рекомендуется не покупать мощные солнечные электростанции. Аккумуляторы будут быстро накапливать энергию в ваше отсутствие, а все остальное время установка будет простаивать.

Монтаж батарей своими руками

Установить солнечные батареи для дома можно своими руками, но работа эта достаточно кропотливая: вам необходимо с помощью кабелей подключить батареи к основной системе электроснабжения. Малейшая ошибка в расчетах – и дом обесточен до приезда электриков. Профессионалы в данной области рекомендуют любителям даже не пытаться делать монтаж самостоятельно: стоимость ремонта в случае неудачи в разы превысит цену на услуги грамотного инженера.

Причины популярности альтернативных источников энергии вполне объяснимы: существует возможность сэкономить на топливе и воплотить в жизнь мечты об экологически чистых системах жизнеобеспечения. Умело используя энергию солнца, ветра и воды, можно обыкновенный дачный домик превратить в современный экодом.

Мы расскажем, как в частном доме оборудовать отопление на солнечных батареях, разберем вместе с вами, насколько это выгодно. Для того чтобы досконально осветить вопросы применения энергии дневного светила, мы подробно описали все популярные варианты, получившие практическое применение и положительные отзывы пользователей.

С учетом наших рекомендаций вы сможете соорудить эффективную гелиосистему для дачи или загородного дома. Чтобы облегчить восприятие непростого материала, информацию мы дополнили наглядными схемами, иллюстрациями и видео-руководствами.

Посредниками между солнечными лучами и образующим энергию механизмом являются солнечные батареи или коллекторы, которые отличаются и назначением, и конструкцией.

Батареи аккумулируют энергию солнца и позволяют использовать ее для питания бытовых электрических приборов. Они представляют собой панели с фотоэлементами с одной стороны и фиксирующим механизмом с другой. Можно поэкспериментировать и собрать батарею самостоятельно, но проще купить готовые элементы – выбор достаточно широк.

Гелиосистемы (солнечные коллекторы) являются частью отопительной системы дома. Большие теплоизолированные короба с теплоносителем, как и батареи, крепят на приподнятых щитах, обращенных к солнцу, или скатах крыши.

Считать, что абсолютно все северные регионы получают намного меньше естественного тепла, чем южные, ошибочно. Предположим, на Чукотке или в центральной Канаде солнечных дней намного больше, чем в расположенной южнее Великобритании

Для повышения эффективности панели помещают на динамические механизмы, напоминающие систему слежения – они поворачиваются вслед за движением солнца. Процесс преобразования энергии происходит в трубках, расположенных внутри коробов.

Главное отличие гелиосистем от солнечных батарей в том, что первые нагревают теплоноситель, а вторые аккумулируют электроэнергию. Есть возможность обогревать помещение и с помощью фотоэлементов, но схемы устройства нерациональны и пригодны только для тех для районов, где солнечных дней в году не менее 200.

Схема устройства отопительной системы с солнечным коллектором, подключенным к бойлеру, и запасным источником электроэнергии (например, газовым котлом), работающем на традиционном топливе (+)

Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы

Достоинств у солнечной системы обогрева не так много, но каждое из них весомо и может стать причиной для частных экспериментов:

Экологические достоинства. Это безопасный для жильцов дома и окружающей природы, чистый источник тепла, не требующий применения традиционных видов топлива.
Автономность . Владельцы систем абсолютно не зависят от цен на энергоносители и от экономической обстановки в стране.
Экономичность. При сохранении традиционной отопительной системы появляется возможность снизить затраты на оплату горячего водоснабжения.
Общедоступность . Для установки солнечных систем не нужно разрешения из государственных инстанций.

Но существует и неприятные моменты, способные испортить общую картину. Например, для определения эффективности работы системы потребуется продолжительный период – не менее 3 лет (при условии, что солнечной энергии достаточно и она используется активно).

Установка только солнечных модулей потребует больших вложений: самые дешевые кремниевые панели обойдутся не менее 2200 руб. за штуку, а поликристаллические шестидиодные элементы первой категории – до 17000 за штуку. Подсчитать стоимость 30 модулей довольно просто (+)

Пользователи отмечают следующие недостатки:

высокие цены на оборудование, необходимое для запуска системы в эксплуатацию;
прямая зависимость количества произведенного тепла от географического положения и погоды;
обязательное наличие резервного источника, например, газового котла (на практике зачастую резервной оказывается гелиосистема).

Чтобы добиться большей отдачи, приходится регулярно следить за исправностью коллекторов, очищать их от мусора и беречь от образования наледи в заморозки. Если температура часто опускается ниже отметки 0ºС, нужно позаботиться о дополнительной теплоизоляции не только элементов гелиосистемы, но и дома в целом.

Галерея изображений

Солнечная энергия для отопления

Главное назначение фотоэлементов, аккумулирующих энергию, состоит в обеспечении дома электричеством. Чтобы включить их в схему и добиться оптимального функционирования, необходимо собрать цепь с накопительным баком.

Именно в нем будет происходить нагрев воды, которая, достигнув определенной температуры, заполнит трубы и радиаторы в требующих обогрева помещениях (гостиной, ванной).

Система, работающая от солнечной энергии, с двухконтурным баком, организующим нагрев и подачу горячей воды в двух направлениях: в отопительные радиаторы и к точкам разбора (+)

Попробуем разобрать конструктивные особенности солнечных батарей и определить их потенциальную роль в системе обогрева.

Принцип работы панелей с фотоэлементами

Существует три распространенных вида элементов для устройства солнечных батарей:

Монокристаллические . Это тонкие пластины наиболее чистого кремния, нарезанные из выращенного в искусственных условиях кристалла. Самая производительная разновидность с КПД около 17-18 %. Оптимальная температура для эксплуатации – от 5 ºС до 25 ºС.

Поликристаллические . Изготовлены из пластин, полученных при постепенном охлаждении кремниевого расплава. Технологиях их производства менее трудоемкая, но и КПД фотоэлектрических элементов из поликристалла существенно ниже — не более 12 %.

Аморфные. Они же пленочные. Изготовлены методом испарительной фазы, в результате которого кремний в виде тонкой пленки оседает на полимерной гибкой основе. Самый дешевый производственный способ сочетается с намой низкой производительностью, исчисляемой до 7 %.

Для установки автономных отопительных систем в северных регионах наиболее подходящим вариантом считают , собранные из монокристаллических элементов. Однако батареи с аморфными модулями проще в установке, практически не требовательны к основанию и гораздо дешевле.

Монокристаллический модуль состоит из последовательно подключенных элементов, объединенных в модули. Несколько модулей формируют солнечную батарею. Темная поверхность фотоэлектрических гелиосистем оптимизирует поглощение солнечных лучей

Задача внешних элементов – поглощать и преобразовывать солнечные лучи. Высвобожденная энергия поступает дальше и концентрируется в аккумулирующем накопителе. Небольшой элемент дает около 100-250 Вт, а сборная панель площадью 25-30 м² обеспечивает электричеством небольшой домик. Для устройства системы обогрева потребуется энергии в 2-3 раза больше.

В роли преобразователя постоянного тока солнечного «производства» в электричество выступает инвертор, так как для работы бытовых электроприборов и светильников необходим переменный ток.

Если говорить конкретно об отопительной системе, то электрический котел для нагрева воды также работает на переменном токе. Для обеспечения жилища светом ночью потребуются аккумуляторы, сохраняющие дневные запасы.

Инверторные модули устанавливают в удобном для обслуживания месте, хотя он не нуждается в постоянном управлении и действует в автоматическом режиме (+)

Эффективность использования фотоэлементов

Проще всего приобрести и применить одну из простых, проверенных годами схем. Однако обстоятельства порой диктуют свои условия. Предположим, у вас есть отличная функционирующая рабочая система с солнечным генератором, но пока она служит для подачи электричества и обеспечения дома горячей водой.

Понятно, что покупать новое оборудование невыгодно, поэтому легче увеличить мощности, прикупив некоторое количество фотоэлектрических преобразователей. Бюджетный вариант – кремниевые панели с производительностью до 23-25%.

К источнику тока необходимо подключить отопительный прибор, работающий на электричестве. Универсальный вариант – котел, оснащенный распределительной разводкой.

Полимерные пленочные элементы на российском рынке встречаются гораздо реже, чем кремниевые моно- и поликристаллические аналоги. Они удобны для монтажа, но обладают низким КПД – всего 6 %

Если правильно организовать подачу электроэнергии, ее должно хватить и для горячего водоснабжения, и для отопления. Существуют примеры, когда дом полностью обеспечен теплом – его можно узнать по крыше, практически полностью покрытой панелями.

Иногда требуется возведение специальных отдельно стоящих конструкций, если площади кровли не хватает. Получается, что для увеличения мощности необходима дополнительная свободная площадь.

Даже самые тщательные подсчеты не помогут вам определить точное количество потенциальной энергии и оперативно создать эффективную, отлаженную систему. Дело в том, что на практике возникают препятствия, появление которых предугадать достаточно сложно.

Вот некоторые из факторов:

Непостоянство погоды. Четкое количество солнечных дней неизвестно даже в южных областях. Достоверно предсказать их число в северных районах практически невозможно.
Нерегулярность получения электричества. Например, в северных регионах зимой короткий световой день, поэтому много переработанной солнечной энергии уходит на освещение. К тому же интенсивность солнечного излучения в зимний период существенно уменьшается.
Периодические поломки . Как и все технические системы солнечные панели могут время от времени выходить из строя из-за повреждения отдельных элементов, контрактных соединений, защитной поверхности и т.д.

Следовательно, об эффективности вы можете узнать лишь через определенный промежуток времени, минимум – через год. Возможно, придется увеличить количество фотоэлементов или аккумуляторов, продумать дополнительную теплоизоляцию дома, уменьшить отапливаемую территорию. Предположим, в северных районах Германии в целях экономии спальни часто не отапливаются вообще.

Обслуживание установленных фотоэлементов не требует специальных умений и заключается в регулярной чистке: уборке снега зимой и мусора в теплый период, промывании стеклянной поверхности водой из шланга

Схема установки домашней электростанции

Самый простой способ – обращение в компанию, реализующую системные компоненты и предлагающую услуги по их монтажу. Плюсы – профессиональный проект с учетом индивидуальных особенностей, гарантия на всю продукцию и установку, минус – высокая стоимость.

Если вы имеете соответствующий опыт, можете самостоятельно собрать мини-электростанцию с солнечными батареями для отопления частного дома.

Наиболее эффективной считается гибридная схема устройства воздушно-солнечной системы, в которой задействованы фотоэлементы для получения энергии, коллекторы для нагревания воды и дополнительно установлен ветрогенератор. Его можно заменить резервным топливным источником (+)

Все детали для сборки системы отопления продаются в специализированных магазинах.

Необходимо приобрести следующие компоненты:

комплект кремниевых или пленочных солнечных модулей;
аккумуляторную батарею, накапливающую энергию;
контроллер заряда, регулирующий процесс зарядки-разрядки аккумулятора;
инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный;
набор соединяющих кабелей.

Желательно, чтобы аккумуляторы были одинаковыми (с учетом марки, емкости и даже партии) и имели возможность хранить энергию на протяжении 3-4 дней. Продолжительность их работы зависит от температуры помещения – в холодных условиях они быстро разряжаются. Если суточное потребление равно 2400 Вт-ч, необходимы батареи общей емкостью не менее 1000 А-ч.

При использовании автомобильных аккумуляторов помните, что их максимальная эффективность – 70-75 % (срок службы – 3 года), специальные устройства для солнечных систем имеют лучшие показатели – до 85% (срок службы – 10 лет). Некоторое количество энергии теряется в процессе хранения и преобразования

Качество тока, вырабатываемого синусоидальными , выше показателей тока из централизованной сети. Особенность оборудования состоит в синхронизации фазы напряжения, при которой переход 12 В в 220 В осуществляется без перерыва в функционировании бытовых электрических приборов.

Мощность инверторов – от 250 Вт до 6000 Вт и выше. Увеличить мощность на выходе можно пустеем параллельного подключения нескольких приборов. Например, 3 х 3000 Вт = 9000 Вт (+)

После монтажа всех элементов солнечной системы необходимо к инвертору подключить электрический бак, нагревающий воду, а к баку, в свою очередь, трубопровод отопления.

Коллекторная система отопления

Наибольшей эффективности и отдачи можно добиться, установив вместо солнечных модулей коллекторы – наружные установки, в которых под действием солнечного излучения происходит нагрев воды. Такая система является более логичной и естественной, так как не потребует нагревания теплоносителя другими устройствами.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия приборов двух основных видов: плоских и трубчатых.

Плоский вариант для самостоятельного изготовления

Конструкция плоских установок настолько проста, что опытные мастера-умельцы собирают кустарные аналоги своими руками, часть деталей купив в специализированном магазине, часть соорудив из подручного материала.

Внутри стального или алюминиевого утепленного короба закреплена пластина, адсорбирующая солнечное тепло. Чаще всего она покрыта слоем черного хрома. Сверху теплопоглотитель защищен герметичной прозрачной крышкой.

Нагревание воды происходит в трубках, уложенных змейкой и соединенных с пластиной. Вода или антифриз поступает внутрь короба через впускной патрубок, нагревается в трубках и перемещается на выход – к выпускному патрубку.

Светопропускная способность крышки объясняется использованием прозрачного материала – прочного закаленного стекла или пластика (например, поликарбоната). Чтобы солнечные лучи не отражались, стеклянную или пластиковую поверхность матируют (+)

Существует два вида подключения, однотрубное и двухтрубное, принципиальной разницы в выборе нет. Но существует большая разница в том, каким способом теплоноситель будет подаваться к коллекторам – самотечным или с помощью насоса. Первый вариант признан неэффективным из-за слабой скорости передвижения воды, по принципу нагрева он напоминает емкость для летнего душа.

Функционирование второго варианта происходит благодаря подключению циркуляционного насоса, который подает теплоноситель в принудительном порядке. Источником энергии для работы насосного оборудования может стать энергосистема на солнечных батареях.

Температура теплоносителя при нагреве солнечным коллектором достигает 45-60 ºС, на выходе максимальный показатель – 35-40 ºС. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)

Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов

Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.

Теплообменники также бывают разными:

система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.

Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.

Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.

Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)

Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.

Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания

Метод увеличения производительности

Обычно, поэкспериментировав с небольшим количеством солнечных модулей, владельцы частных домов идут дальше и совершенствуют систему различными способами.

Самый простой способ – это увеличение количества задействованных модулей, соответственно, привлечение дополнительных площадей для их размещения и покупка более мощного сопутствующего оборудования

Что делать, если существует дефицит свободной площади? 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 . Илон Маск заявил, что модифицированная крыша будет дешевле, чем обычная кровля с установленными на нее коллекторами или модулями.

Выводы и полезное видео по теме

Тематические видеоролики помогут вам лучше представить устройство домашних солнечных станций и раскроют некоторые секреты монтажа оборудования.

Видео #1. Доступно изложенная техническая информация о солнечных батареях и контроллерах заряда:

Видео #2. Полезный опыт использования солнечных батарей в Подмосковье:

Видео #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.