Установка солнечных батарей в доме. Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта и технические характеристики.
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.
Цены на обычные энергоносители поднимаются с завидной регулярностью, поэтому всё больше людей во всём мире от них отказываются, предпочитая получать тепло и свет от солнца.
Если ископаемое топливо, от которого мы зависим, рано или поздно закончится, то солнце будет давать свет и энергию ещё миллиарды лет. Учёные считают, что солнце - это гарант нашего будущего, но приносить практическую пользу оно может и в настоящем, сводя к нулю счета за потребление электроэнергии.
Интерес к использованию солнечной энергии за последние десять лет стал значительно больше: люди оценили эффективность этого источника и возможность экономить, которую он даёт.
Кроме того, дом, полностью снабжаемый энергией солнца, а такое вполне возможно уже сейчас, делает его хозяев полностью независимыми от энергосетей.
Некоторые семьи используют для своих бассейнов вот такие нагреватели, которые позволяют сократить расходы в среднем на 15-30 тыс. руб. в год.
Солнечная батарея - одна из самых выгодных инвестиций в благоустройство жилья. Исследования доказали что системы, способные генерировать более 3 кВт, значительно увеличивают стоимость дома, в котором установлены. Кроме того, использование солнечных батарей - путь к безопасной и чистой окружающей среде.
Виды солнечных батарей
Разновидностей солнечных батарей существует несколько.
Для использования в быту предназначены фотоэлектрические (PV) системы. Такие солнечные батареи генерируют постоянный электрический ток при солнечной погоде. Подобные системы работают превосходно, но только в домах с доступом прямых солнечных лучей. В тенистых местах или лесной местности полного эффекта добиться невозможно.
Для установки панелей на кровле идеальны здания, одна из сторон которых обращена на юг. Лучше всего солнечные электрические системы работают в тёплом климате с мягкой или короткой зимой. В других климатических условиях неоценимое значение имеет система поддержки - аккумуляторы или генераторы.
Системы, в которых предусмотрена возможность хранения энергии, пригодятся поздним вечером или в плохую погоду. Даже после бури вы сможете устроить вечеринку в своём доме, пока соседи будут ждать помощи облэнерго, сотрудники которого восстановят электричество в порядке очереди.
Коллектор или панель?
Ошибочно считать, что фотоэлектрические солнечные панели решат вопрос и электроснабжения, и отопления. Использовать для обогрева электричество от солнечной батареи - не практично, так как электрообогреватели потребляют много энергии: для получения такого же количества энергии от одного солнечного коллектора потребуется пять солнечных панелей. Так что это тепло обойдется втрое дороже, чем при отоплении и подогреве воды от солнечного коллектора. Кроме того, аккумулятором тепла выступает бак с водой, который прослужит гораздо дольше электрических аккумуляторов, срок службы которых сокращает большая нагрузка.
Электронагреватели более выгодны для небольших хозяйств со скромным расходом горячей воды, солнечные водонагреватели предпочтительнее для хозяйств с большим расходом горячей воды и там, где электроэнергия слишком дорога или недоступна.
Солнечные коллекторы обеспечат бесплатное отопление с сентября до декабря и с февраля по май. Лишь в декабре-январе из-за короткого светового дня солнечной энергии не хватит, чтобы согреться, и жилище придется отапливать дополнительно из других ресурсов. На 15-20 % повысит эффективность работы солнечных коллекторов в самые холодные месяцы система тёплых полов.
Плоские или вакуумные?
Для нагрева воды используются два вида коллекторов - плоские и вакуумные, они же трубчатые. Первые представляют собой плоскую коробку с закрытым под стеклом абсорбирующим слоем с трубками, по которым проходит теплоноситель пропиленгликоль. В вакуумном коллекторе вместо одной покрытой стеклом коробки используется ряд больших полых стеклянных тру6ок-«матрёшек». Внутри каждой находятся трубки с абсорбером тепла, нагревающим теплоноситель. Теплоизолятором служит вакуум между внешней и внутренней трубкой. Две трети используемых солнечных коллекторов в мире - вакуумные и одна треть - плоские. У вакуумных коллекторов ниже теплопотери, поэтому они эффективнее плоских, когда надо нагреть воду до высокой температуры в зимнее время и в пасмурную погоду.
Зато плоские благодаря простой конструкции - более прочные и надёжные, вакуумные - более хрупкие. В случае повреждения плоского коллектора его придётся заменить целиком, а в вакуумном достаточно заменить лишь поврежденные трубки, сам модуль при этом будет продолжать работать.
По делам и оценка
Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размера, качества специальных покрытий и стекла. На цену вакуумного коллектора влияет диаметр и длина стеклянных трубок. Чем больше трубки, тем мощнее и дороже коллектор. Имеет значение и тип внутренних теплопроводников: дешевле нагревательные трубки, передающие тепло, дороже - образующие внутренний контур передачи тепла U-трубки.
Для нагрева воды в теплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды годятся только активные. Активная система нагрева воды - более сложная и дорогая, чем пассивная, но она и более эффективная, поскольку обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой. В этой конструкции бак с водой находится внутри помещения, на крышу выведены
только солнечные коллекторы, теплоноситель прокачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединён с баком с водой в единую схему водонагревателя, холодная вода подается под напором снизу и греется путем естественной конвекции. Такая система - проще по конструкции, легче устанавливается и дешевле активной, но подходит разве что для летней дачи. На зиму воду нужно сливать, чтобы не разморозить коллектор.
Солнечные панели: от расходов до выгоды
Стоимость солнечной системы зависит от её размера, а тот в свою очередь - от размера дома и потребностей в энергии. Для квалифицированного расчёта мощности и компонентов перед установкой выполняется энергообследование объекта, после чего специалисты определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для лучшего результата с наименьшими начальными затратами. Самая существенная экономическая выгода от солнечного коллектора - при использовании его для нагрева воды в системе горячего водоснабжения. При расходах на содержание до 1 000 руб. в год солнечный водонагреватель обеспечит дом единовременно от КО до 300 л {в зависимости от объёма бака) горячей воды и прослужит от 10 до 15 лет. Для сравнения: электрический водонагреватель при годовых расходах на содержание от 2 000 до 6 000 руб. «держит наготове» 60-120 л горячей воды и служит обычно 5-8 лет. За 10 лет расходы на солнечный водонагреватель составят до 10 тыс. руб., а на электрический - 20-60 тыс. руб.
Выгодно использовать солнечные коллекторы и для отопления. Особенно эффективна комбинированная система из 70 % солнечной энергии и 30 % электрической. За 20 лет она окажется вдвое дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизельной.
А за весь срок эксплуатации дома при постоянном росте тарифов на электричество экономия будет еще существеннее. В то время как энергоносители будут дорожать, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВт-ч электроэнергии 3 руб. за 10 лет система солнечных коллекторов сэкономит 300 тыс. руб., а за 20 лет - 700 тыс. руб. без учета инфляции.
Вакуумный коллектор с U-трубками за отопительный сезон обеспечит до 2 200 кВт-ч тепловой энергии, что соответствует теплу от сжигания 400 кг каменного угля или 200 л дизельного топлива. И при этом вам не нужно привозить, засыпать и заливать топливо: энергия солнца приходит в ваш дом сама.
Что почём?
Недорогие пассивные мини-системы для использования в тёплое время года, например с апреля по октябрь, с объёмом накопительного бака от 150 до 300 л стоят 20-50 тыс. руб. Активные системы для круглогодичного солнечного нагрева воды с объёмом накопительного бака от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тыс. руб. в зависимости от комплектации. Плоские солнечные коллекторы примерно втрое дешевле вакуумных.
Для дома площадью 100 м 2 минимальная система солнечного отопления с объёмом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдется в 180 тыс. руб.
Базовый вариант мощностью 9 кВт с 300-литровым баком и шестью плоскими коллекторами для систем с водяными тёплыми полами стоит 217 тыс. руб., с вакуумными - 233 тыс. руб. Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным 500-литровым баком в полтора раза мощнее предыдущей, в её состав входят 9 солнечных коллекторов на 13,5 кВт, она подходит для дома от 100 до 200 м 2 и стоит 291 тыс. руб.
А самая дорогостоящая - большая система солнечного отопления и нагрева воды. Её вклад в отопление весной и осенью - до 80 %, зимой - до 40 %. Варианту с 16 солнечными коллекторами, объёмом тепловых аккумуляторов 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт под силу обогреть дом площадью 150-250 м 2 . Цена такой системы - 524 тыс. руб.
Сделать солнечные батареи своими руками
Для экономии можно попробовать сделать солнечные батареи своими руками. Приготовьте очки, перчатки, сапоги и защиту для лица, поскольку будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химическими веществами.
Материалы необходимые для изготовления солнечных батарей своими руками
Прежде всего, это качественные фотоэлементы.
На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния. Первые имеют КПД до 13 %, но при облачности работают неважно. У вторых КПД - до 9 %, но в пасмурные дни они работают так же, как и в солнечные.
Для домашнего энергоснабжения рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются в наборах. Все необходимые для сборки ячейки нужно покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат во время использования и «подарит» низкую мощность солнечной батареи.
Понадобится также паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепёжные болты, медные электропровода высокой мощности, прозрачный лист из плексигласа или поликарбоната, вакуумные подставки из силикона, набор специальных проводников.
После приобретения всего необходимого можно приступать к сборке конструкции.
Шаг первый
Собираем на столе единый набор поликристаллических фотоячеек - например, комплект из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых - 15*15 см.
Шаг второй
Припаиваем на фотоэлементы оловянные проводники.
Шаг третий
Все ячейки нужно соединить между собой согласно электрической схеме. При этом очень важно вне зависимости от типа подключения использовать шунтирующие диоды, необходимые для установки на «плюсовой» клемме. Оптимальный вариант для этой цели - диоды Шоттки: они позволяют произвести правильный расчёт величины солнечных батарей для дома и не допустить разрядки батареи ночью. Работоспособность спаянных ячеек следует тестировать в солнечном месте. Если они функционируют нормально, можно приступать к следующему этапу.
Шаг четвертый
Переходим к сборке рамы. Вам потребуются болты и алюминиевые уголки с невысокими бортиками. Наносим на внутренние грани реек силиконовый герметик.
Шаг пятый
Поверх этого слоя укладываем подготовленный лист из поликарбоната или другого прозрачного материала. Для фиксации лист плотно прижимаем к клеевому контуру.
Шаг шестой
Когда герметик просохнет, можно скрепить раму и прозрачную поверхность болтами. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками вдоль внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками - 5 мм (нужно сделать предварительную разметку).
Шаг седьмой
Фиксируем фотоячейки, герметизируем панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома прослужили как можно дольше. В этом поможет монтажный силикон, нанесённый на каждый элемент. Закрываем сооружение задней панелью. Когда силикон застынет полностью, целиком герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.
Шаг восьмой
Подключить солнечную батарею можно одним из двух известных способов - параллельным или последовательным соединением. В первом случае клеммы
обоих модулей соединяются по принципу минус к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля берём клемму (+) и (-). Выводим концы для подключения к котролле-ру заряда или аккумуляторной батарее. Если необходимо объединить три модуля в одну систему, действия будут соответствующими: соединяем аналогичные нлеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и (). При второй схеме подключения нужно соединить клемму {+) от первого модуля с клеммой (-) от второго. Оставшиеся концы выводим для подключения к контроллеру или аккумуляторной батарее. Принцип будет одним и тем же независимо от количества модулей.
Установка солнечных панелей своими руками
Итак, установка солнечной батареи своими руками в частном владении - вполне посильное дело.
Но чтобы конструкция, на изготовление которой потрачен собственный труд, приносила пользу, нужно учитывать важные нюансы.
Сначала смонтируйте каркас и только затем установите конструктивные элементы. Учтите, что большая панель потребует большего количества проводников энергии для заполнения всей «коробки». Чтобы попаданию солнечных лучей на элементы не мешала тень боковых бортиков, они должны быть невысокими.
Внутри и снаружи корпус нужно обработать влагостойкой краской. Предусмотрите подложку. В нижней части коробки корпуса должны быть небольшие вентиляционные отверстия. Они позволят поддерживать в радиаторе необходимую температуру и выводить образующийся в ходе работы панели газ.
Солнечные панели в рассрочку
При отсутствии средств существует такой вариант, как солнечные панели в лизинг. В этом случае лизинговая компания купит и установит систему без ваших стартовых затрат. Юридически система будет собственностью фирмы, которая сдаёт её в аренду за ежемесячную плату. Эта плата должна быть меньше, чем ваш ежемесячный счёт за электричество.
Компания будет нести ответственность за любой вариант техобслуживания, чистку и затраты на ремонт (текущий или внеплановый) в течение всего периода, на который заключён контракт, а его обычно заключают на срок от 10 до 20 лет. Лизинг - экономичный выбор для крупных хозяйств, которые потребляют много энергии и оплачивают внушительные счета.
На заметку
Частичная автономия или альтернативные источники энергии для частного дома
Дело, правда, тормозится из-за того, что на большей части территории нашей страны вместо 300 солнечных дней в году, как где-нибудь на Средиземном море, – всего лишь 75, а вместо ровного свежего бриза – прерывистый ветерок со скоростью 3-4 метра в секунду. Конечно, юг нашей страны не обделен солнечными лучами, а север – ветрами, но вряд ли они задают здесь моду. Поэтому, говоря об альтернативной энергетике загородных домов в России, нужно понимать, что она в большинстве случаев продиктована, скорее, не соображениями экономии, а преимуществами автономности и независимости от капризов наших видавших виды электросетей – да еще, быть может, желанием приобрести репутацию передового, просвещенного человека.
Энергия солнца
«Ветер, ветер, ты могуч…» – но, увы, весьма непостоянен. От ветряка в Подмосковье, признаться,
сравнительно мало проку. Основной упор приходится делать на солнечные панели, поскольку солнце, в отличие от ветра, восходит и заходит строго по расписанию. В комплексной системе автономного электроснабжения, в которую входят и солнечные панели, и ветрогенератор, на долю ветра приходится максимум 10-20 % электроэнергии.
И все равно, на случай затянувшейся непогоды, для полной электрической автономии потребуется резервный генератор, дизельный или бензиновый.
Для примера, в прошлую зиму в доме с автономным электроснабжением от солнечных панелей резервный генератор проработал суммарно 50-70 часов, израсходовав при этом около 150 литров бензина. Что, в принципе, немного. Все остальное дало солнце.
Наш совет
Для электрической автономности в подмосковном загородном доме площадью порядка 200 кв. метров будет достаточно трех киловатт мощности от солнечных панелей и ветряка, что обойдется ориентировочно в 300-350 тысяч рублей. А при соблюдении режима экономии – даже полутора киловатт.
Мобильный «дачный» вариант мощностью 500 Вт, состоящий из складной солнечной панели и контроллера-чемоданчика, годится для освещения и питания минимума бытовой техники.
Как запрячь Солнце?
Современные солнечные панели стоят не слишком дорого, и на их качестве не следует экономить.
Наиболее совершенные солнечные панели из монокристаллического кремния в солнечную погоду способны вырабатывать 100 Вт электроэнергии и даже больше на 1 кв. метр площади. Их срок службы составляет более 25 лет, а КПД достигает 18-20%. Солнечные панели из муль-тикристаллического кремния стоят процентов на 20-30 дешевле, но и параметры у них похуже: срок службы 15-20 лет, КПД до 15 %. Самые дешевые гибкие панели из аморфного кремния имеют КПД не более 10 % и служат 8-10 лет-на них, право, ориентироваться не стоит.
Для того чтобы вырабатывать требуемые 3 кВт электроэнергии, необходимы солнечные
панели общей площадью не менее 15-20 кв. метров. Чтобы они работали и в пасмурную погоду, пусть и похуже, чем при солнце, надо соединить 4-5 24-вольтовых панелей последовательно, чтобы выходного напряжения хватало для подзарядки аккумуляторной батареи. При этом предъявляются повышенные требования к солнечному контроллеру. В частности, он должен уметь работать при высоком напряжении на входе – желательно до 250 В. Дальнейшее увеличение напряжения становится нецелесообразным, поскольку приводит к уменьшению КПД.
Вертикальная установка
- В средней полосе России солнечные панели следует устанавливать вертикально или почти вертикально.
- Вертикальная установка панелей увеличивает срок их службы, препятствует их загрязнению и заваливанию снегом. Целесообразно развернуть панели по сторонам света: скажем, половину повернуть на 30″ к юго-востоку, а половину – на 30° к юго-западу. Это позволит растянуть работу на всю продолжительность светового дня.
- В наших далеко не средиземноморских широтах вертикальное размещение панелей и их частичный разворот к юго-востоку и юго-западу снижает выработку энергии на протяжении 2-3 часов вблизи полудня, зато увеличивает длительность работы и уберегает от сугробов зимой.
- Максимальную выработку электроэнергии на протяжении всего светового дня обеспечивают солнечные панели, установленные на трекер, который автоматически поворачивается вслед за солнцем.
- На одном трекере можно разместить 4 панели по 200-250 Вт. Но понятно, это сложнее, дороже – и в каждом конкретном случае надо считать и решать, нужно это или нет.
Как обуздать ветер?
В средней полосе России преобладают ветры со средней скоростью 5-7 м/с. Этого маловато для эффективной работы ветрогенераторов – фактически мы находимся на нижнем пределе. Покупая ветряк для Подмосковья, следует выбирать ветрогенератор, рассчитанный на работу при низкой скорости ветра. Ведь ветряк с расчетной мощностью 1 кВт и расчетной скоростью ветра
9 м/с при ветре 5 м/с выдаст больше электроэнергии, чем его вдвое более мощный собрат, но с расчетной скоростью ветра 12 м/с. К сожалению, ветрогенераторы, рассчитанные на небольшую скорость ветра, не только более громоздки, но и стоят дороже, так как в них используется больше неодимовых магнитов. Конструкция лопастей -не пустяк. Использование «самолетного» профиля повышает энергоэффективность в 2-4 раза по сравнению с плоскими лопастями. Оптимальное число лопастей – три. 95 % всех выпускаемых в мире ветрогенераторов – трехлопастные с горизонтальной осью.
Получившие довольно широкое распространение ветряки с вертикальной осью вращения и самолетным профилем лопастей стоят сравнительно дорого. Но они – при той же мощности -служат дольше и работают тише. К тому же они за счет значительной площади лопастей более эффективны при слабом ветре.
Ветрогенератор нужно не только правильно выбрать, но и грамотно установить. Чтобы ветряк был экономически целесообразен, его следует поднять на мачту высотой не менее 15 метров, а это – довольно сложный монтаж плюс тросовые растяжки на значительной площади участка. Зато средняя энергия ветра на высоте 18 метров примерно втрое больше, чем на уровне земли!
«Мозг» системы
Контроллер – это «мозг» системы электроснабжения, собирающий все воедино. Его задача –
оценить приход и расход электроэнергии, степень заряда аккумуляторов, мощность нагрузки и выбрать оптимальный режим работы системы электроснабжения. Применение современных солнечных контроллеров позволяет поднять выработку электроэнергии солнечными панелями в пасмурную погоду до 30 % от максимального значения. Ветряку требуется свой собственный контроллер.
«Сердце» системы
Потребление электроэнергии 8 системе электроснабжения от солнечных источников и ветроге-нератора всегда происходит через буфер – аккумуляторную батарею. Без нее обойтись никак нельзя.
Самые перспективные аккумуляторы -литий-феррум-фосфатные. Они, кстати, выпускаются и в России. Их основные преимущества – малый вес и габариты, возможность глубокого разряда, большое число циклов заряд/ разряд (5000 против 3000 циклов у ближайшего «соперника» – свинцово-кислотной панцирной батареи). Это значит, что при той же емкости литий-феррум-фосфатные аккумуляторы втрое меньше, чем панцирные, и служат около 20 лет вместо 10. Стоят они процентов на 30 дороже.
Панцирные аккумуляторы приближаются к литий-феррум-фосфатным по таким показателям, как стоимость цикла и стоимость киловатт-часа. Но у них, по сравнению с литий-феррум-фосфатными, есть существенный недостаток: они не терпят глубокого разряда – их можно разряжать максимум на 30 %, иначе они резко теряют свои характеристики. Поэтому желательно иметь тройной запас по емкости, что удорожает батарею и делает ее более громоздкой.
Инвертор
Назначение инвертора – превратить постоянный ток от солнечных панелей в переменный (однофазный напряжением 220 вольт или трехфазный напряжением 380 вольт), необходимый для работы большинства потребителей электроэнергии.
На заметку:
Любая система электроснабжения от солнца и ветра состоит из четырех элементов: солнечных панелей и/или ветрогенератора, контроллера, аккумуляторной батареи и инвертора. При этом до 50 % стоимости системы приходится на аккумуляторы. Каждая система балансируется под конкретного заказчика.
Гибридный инвертор может работать как независимо от электрической сети, так и совместно с нею.
Абсолютное импортозамещение
Автономную систему электроснабжения загородного дома можно сделать на полном импортоза-мещении.
Хорошие литий-феррум-фосфатные аккумуляторы выпускает новосибирская компания «Лиотех». Панцирные аккумуляторы Тюменского аккумуляторного завода по ряду параметров превосходят «коллег-американцев».
Качественные солнечные панели производят в Москве («Свободная энергия», «Квант») и Краснодаре («Сатурн», «SOLBAT»).
Российская компания «Микроарт» производит солнечные контроллеры, превосходящие по своим показателям изделия фирм X-tender (якобы американской, а по сути китайской) и Morningstar (бренд Tristar), а также инверторы. Кроме того, эта компания проектирует и устанавливает автономные системы электроснабжения в комплексе.
Новосибирская компания «А-Электроника» выпускает неплохие инверторы в дешевом ценовом диапазоне. Заряжающее устройство для телефона от...
Основными элементами солнечной батареи для частного дома
является фотоэлектрическая панель (не путайте с панелью солнечного нагрева воды) и инвертор. Фотоэлектрическая панель преобразует энергию солнечного излучения в электрическую энергию постоянного тока.
Инвертор преобразует электроэнергию постоянного тока, произведенную солнечной батареей в энергию переменного тока 230В, 50 Гц. размещаются на крыше здания, на скатах крыши, направленных на юг и соединены в ряд таким образом, чтобы получить большее напряжение. Инвертор лучше всего разместить в помещении, в котором установлен главный распределительный щит с автоматическими выключателями, можно также в другом помещении или на внешней стене здания.
Количество электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями
зависит от интенсивности солнечного излучения, падающего на них, времени освещения батареи солнцем и правильности установки панелей.
Что необходимо знать перед принятием решения об установке солнечной батареи в частном доме?
Следует убедиться, что плоскость крыши, на которой мы хотим установить систему направлена на юг, а также что она не находится в зоне тени, отбрасываемой другими сооружениями, дымовыми трубами, деревьями.
Следует избегать затенения фотоэлектрических панелей. Проверьте, что крыша имеет достаточно большую площадь, на которой можно будет смонтировать солнечные батареи. Так для мощности в 1 кВт требуется 8-10 м2 свободной поверхности.
Наиболее часто задаваемые вопросы об устройстве солнечных батарей для частного дома:
Какие факторы влияют на эффективность работы солнечных батарей?
Ориентация крыши - при оптимальных условиях модули должны быть ориентированы на юг. Если это невозможно на 100%, то действует принцип: чем ближе к южному направлению, тем выше производительность фотоэлектрической системы;
- наклон крыши - выработка электроэнергии батареей будет наибольшей, когда солнце падает на солнечные элементы под прямым углом. Оптимальный угол наклона для фотоэлектрических панелей для умеренных широт находится в пределах 30 - 40°;
- затенение - архитектурные и природные факторы, ведущие к образованию теней, падающих на солнечную батарею, приводят к снижению количества производимой электроэнергии, и вы должны избегать их;
- исполнение установки - неверно спроектированная или изготовленная установка, может быть причиной снижения производительности или необратимого повреждения.
Где предусмотрена точка подключения солнечной батареи для частного дома, за счетчиком электроэнергии или перед ним?
Выход с инвертора подключаем за счетчиком, в любой точке внутренней электропроводки в доме, а еще лучше - сразу после электросчетчика, благодаря чему, произведенная электрическая энергия будет питать также электроприемники в хозяйственных постройках.
Солнечные батареи вырабатывают мощность в однофазном или трехфазном исполнении?
Рекомендуемая мощность, выработанная фотоэлектрическими установками, предназначенными для электроснабжения частного дома не должна превышать 5 кВт, таким образом это оборудование однофазное. Для мощности свыше 5 кВт применяются установки с трехфазной системой.
В случае пропадания напряжения в питающей сети может ли солнечная батарея представлять резервный источник питания здания?
Нет. При исчезновении напряжения в сети, питающей здание, солнечная установка выключается. Повторное включение происходит автоматически, при появлении напряжения в сети. Есть, конечно, возможность расширения ее функций путем установки аккумулятора. Тогда в случае исчезновения напряжения в питающей сети, происходит переключение на резервный источник питания, который можно использовать до момента, разрядки аккумуляторной батареи. Такое решение связано, однако, со значительным увеличением стоимости установки.
Когда фотоэлектрическая солнечная батарея не вырабатывает электричество?
Ночью, очень сильной облачности и тумане, полностью покрытых снегом фотоэлектрических панелях, при отсутствии напряжения в сети здания.
Снегопады нарушают работу установки?
Прохождение тока через солнечные батареи во время работы вызывает, нагрев их поверхности, в результате чего происходит таяние снега на панелях и восстановление нормальных условий для работы установки.
Как влияет на работу установки температура наружного воздуха?
Фотоэлектрические панели имеют отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что чем ниже температура окружающей среды, тем больше напряжение на выходе и больше отдаваемая мощность на выходе.
Какова долговечность фотоэлектрической системы?
В отличие от других генерирующих источников электроснабжения, в солнечные батареи не имеют подвижных элементов, что решающим фактором их долговечности. Производители фотоэлектрических панелей гарантируют снижение их производительности после 25 лет эксплуатации, не более чем на 15%.
Чем следует руководствоваться при покупке собственной фотоэлектрической установки?
Решающим условием при покупке установки является правильный выбор компании, которая предлагает продажу и монтаж установки. Не следует забывать, что около 70% продукции поставляется из Китая. Компании, которые декларируют производство панелей в Европе, упускают тот факт, что в большинстве случаев монтаж выполнен с использованием импортируемых из Китая кремниевых элементов. Наиболее важным элементом батареи является инвертор, который, в основном производится в Германии. Важным также является дизайн, тщательный и правильный подбор остальных компонентов установки, так как предполагается ее работа сроком не менее 25 лет.
Как долго длится монтаж и включение солнечных батарей в частном доме?
Полная установка системы для частного дома и ее загрузка обычно занимают 2-3 дня. Необходимо заранее подготовить соответствующий проект установки и иногда ждать несколько дней на поставку соответствующих компонентов.
Что происходит с избытком произведенной электроэнергии?
Выработанная солнечными батареями электрическая энергия должна быть в первую очередь использована в доме. В случае появления излишков произведенной энергии, ее необходимо использовать для собственных нужд, а не продавать (стоимость одного кВт-ч очень высокая и ее никто не купит). Эту энергию направляют к дополнительным потребителям, таким как электрический бойлер для нагрева воды, кондиционер или другие устройства. Так к примеру, в доме с солнечными батареями в хороший солнечный зимний день излишки электроэнергии в состоянии нагреть около 150 л воды от 10°C до 60°C.
Может ли фотоэлектрическая система заменить установку солнечного нагрева воды?
Да, конечно, есть много аргументов в пользу такого решения, а особенно, если мы планируем строительство нового дома, коттеджа или дачи. Не следует устанавливать оборудование с устаревшей и менее эффективной технологией. Основным аргументом здесь является большая выгода и экономическая целесообразность.
При одинаковых финансовых затратах на установку, получаем примерно на 50% больше энергии, причем это электрическая энергия, которую мы можем использовать в любой форме, в том числе и для подогрева хозяйственной воды или питания кондиционера в летнее время.
Вторым неоспоримым аргументом такого решения есть отрицательный температурный коэффициент, выражающий физические свойства фотоэлемента кремния, который приводит к тому, что производительность фотоэлектрической системы тем больше, чем ниже температура окружающей среды, это дает определенное преимущество в зимний период над установкой солнечного нагрева воды.
Как работают солнечные батареи для частного дома в случае использования дополнительного подогрева воды на бытовые нужды?
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) являются непредсказуемыми и зависят от природных изменений, в связи с этим не могут рассматриваться как основной источник питания. Поэтому солнечные батареи следует рассматривать как вспомогательный источник для подготовки горячей воды на бытовые цели. Вода будет подогреваться в том случае, когда производимая установкой энергия удовлетворит потребность всех включенных бытовых приемников (это приоритет) и появляется при этом избыток энергии. Если этот излишек электроэнергии не задействовать, то он уйдет в сеть энергоснабжающего предприятия (обратите внимание на то, что ваш счетчик электроэнергии не будет крутится в обратную сторону так как он снабжен тормозом).
Благодаря применению специального фильтра этот излишек может быть направлен для электрического нагревателя воды или другого вашего приемника. Правильно сконструированная и изготовленная солнечная батарея для частного дома в состоянии обеспечить до 50% потребляемой энергии.
Применение специального фильтра энергии для использования ее избытка и направления на подогрев воды, отопления помещений, кондиционирования воздуха, позволяет использовать до 80% произведенной энергии.
Основные преимущества использования солнечных батарей в частном доме:
Снижение платы за электроэнергию;
- работа батарей даже в условиях облачности, используя при этом рассеянный солнечный свет;
- наибольшее производство энергии происходит в то же время, что пики спроса на электроэнергию в экономике (зона с наибольшей стоимостью кВт-ч электроэнергии) и здесь есть возможность дополнительной экономии;
- модульный характер установки позволяет наращивать ее мощность и при этом регулировать размер вложенных инвестиций;
- защита окружающей среды и ближайшего окружения так как солнечные батареи в частном доме вообще не выделяют CO2 и шума, не имеют движущихся частей;
отсутствие необходимости в обслуживании - установка предназначена для автоматической работы в течение как минимум 25 лет;
- надежность - 5 лет гарантии оборудования и 25 лет гарантии на производительность обеспечивают спокойствие и уверенность в правильности и целесообразности финансовых вложений.
За последние 10 лет, дома с солнечными панелями на крышах прошли путь от любопытства до обычного явления.
Эта технология была доступна в течение десятилетий - космонавты используют спутники на солнечных батареях с 1960 года, и еще во вторую мировую, пассивные солнечные системы отопления (которые превращают солнечную энергию в тепло вместо электричества) были использованы в домах США.
Правда внедрение активных солнечных систем в качестве товара широкого потребления оказалось проблемой. Активная солнечная энергия использует панели фотоэлектрических элементов для преобразования солнечного света в электричество, и это традиционно было непомерно дорогой технологией.
Преимущества жилых домов на солнечной энергии очевидны:
- энергия солнца является бесконечной (по крайней мере на ближайшие 5 миллиардов лет, плюс-минус),
- обеспечивает экологически чистую энергию,
- без выбросов парниковых газов, и это может спасти деньги людей на их электрические счета.
В этой статье мы рассмотрим шесть самых важных вопросов, требующих решения, когда вы думаете об инвестировании в установку солнечных панелей. Использование фотоэлектрической энергии является очень зеленым решением и потенциально полезный шаг, но это не совсем так просто, как получать вашу энергию от обычной электросети.
Первым фактором является тот, о котором вы, возможно, и не думали:
1. Обслуживание
Включение Вашего дома в использование солнечной энергии требует больше ухода, чем при использовании обычной старой электросети. Но не намного.
Солнечные батареи не имеют движущихся частей. Они являются частью полной стационарной системы. Поэтому, как только они установлены, есть не так уж много причин, что может пойти не так. Практически единственное, что домовладелец должен делать, это сохранить чистые панели. Это важная задача, ведь - слишком много снега, пыли и птичьего помета на панелях может уменьшить количество солнечного света. Накопление на экране пыли может уменьшить количество электроэнергии, произведенной системой на целых 7 процентов.
Этот вид обслуживания нет необходимости делать раз в неделю, однако. Достаточно поливать панели из шланга от одного до четырех раз в год. Для этого не нужно взбиратся на крышу. Шланг с насадкой с земли работает отлично. Если есть строительство в вашем регионе, необходимо чистить панели чаще, чтобы избежать дополнительного накопления пыли строительного остатка.
Кроме этого, время от времени проверяйте, что все части находятся в рабочем состоянии. Кроме этого надо заменять батарейки, но это один раз в десятилетие.
2. Окрестности
Расположение вашего дома имеет большое влияние на вашу солнечную энергоэффективность. Это очевидная проблема: Если ваша электрическая мощность зависит от солнечного света, такие вещи, как тени высоких деревьев и высокие тени зданий будут проблемой.
Это еще большая проблема, чем некоторые люди понимают. Различные типы панелей-разному реагируют на тень. В то время как поликристаллические панели позволяют значительно сократить выход электроэнергии, то любая часть затенения моно-кристаллической панели остановит производство электроэнергии полностью.
Таким образом, чтобы построить на солнечных батареях, необходимо, убедиться, нет ли тени на панель по площади крыши во время солнечных часов в день (как правило, с 10 утра до 2 часов) и предпочтительно в течение всех солнечных часов. Чем больше часов панели подвергаются полному солнечному свету, тем эффективнее будет производство электроэнергии.
Достижение наибольшей эффективности может означать обрезку или полное удаление деревьев на вашем участке. Если ваш дом в окружении высотных зданий, которые блокируют солнце с крыши, это гораздо большая проблема.
3. Инсоляция
Солнечный свет, очевидно, играет ключевую роль, когда речь идет о солнечной энергии, и не во всех регионах созданы равные условия в этом отношении. Это важно знать, сколько солнечного света достигает земли в районе, где находится ваш потенциальный солнечный дом.
То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция - мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности.
Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе?
Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.
4. Зона покрытия
Вопреки тому, что большинство людей думают, размер солнечной энергетической установки не имеет ничего общего с размером дома.
Вместо этого, следует учесть только два параметра:
- инсоляция, которые мы только что обсуждали,
- сколько энергии вам нужно.
Средний дом использует около 900 кВт-ч в месяц, или около 30 кВт-ч в день. Умножьте это на 0,25. Мы получаем 7,5, так что нам нужно 7,5 кВт системы.
Типичная солнечная панель вырабатывает до 120 ватт, или 0,12 кВт в день. Для обеспечения 7,5-кВт, вам нужно около 62 панелей. Одна панель может быть примерно 142 на 64 сантиметров, так что 62-панели будет занимать примерно 65 квадратных метров.
Также следует учесть инсоляцию и сколько часов пик солнечного света вы получаете в день, и также внести коррективы, если вы используете аккумуляторные батареи с панелями. Поэтому лучше всего обратиться к профи.
5. Расходы
В 1956 году солнечные батареи стоили около $ 300 в расчете на ватт. Систему 7,5 кВт могли бы себе позволить только очень богатые.Сегодня цены упали значительно. В большинстве районов, солнечные батареи работают около $ 3-5 за ватт. Вы будете платить ближе к $ 3, если вы установите его самостоятельно, а ближе к $ 5, если у вас есть профессионалы, чтобы это сделать. Для панелей 7,5-кВт или 7500 ватт, вы могли бы заплатить от $ 22 500 до $ 37 500 долларов.
Если вам нужно меньше электроэнергии, конечно, число становится ниже. Если вы только потребляете 600 кВт-ч в месяц, или 20кВт/день, вы могли бы установить систему мощностью до 5 кВт., Которая будет стоить ближе к $ 15 000.
Конечно множно частично обеспечивать дом солнечной энергией. Если вы хотите инвестировать в солнечные батареи $ 10 000, вы можете дополнить электроэнергию из сети с 1,5-кВт солнечной системой.
Тем не менее, десятки тысяч долларов за солнечные батареи все еще довольно непомерные расходы - тем более, что это может занять десятилетия, пока эти деньги отобьются обратно.
Хотя на западе уже практикуют аренду солнечных батарей. Там нет авансовых платежей. Домовладельцы платять ежемесячную арендную плату за использование панелей, а компания по прокату владеет ими и поддерживает их.
6. Утилизация
Срок службы солнечных панелей 40-50 лет, контроллера и инвертера 15-20 лет, аккумуляторов в зависимости от типа и характера использования - 4-10 лет.
Хотя вопрос утилизации солнечных панелей остается открытым, только 30% всех производителей принимают обратно их обратно для переработки.
Но тем не менее спрос на отработанные солнечные панели с каждым годом растет. Так как добыча редких металлов становится все более дорогим удовольствием и панелей приведет к повторному их использованию.
Кроме того: существует вторичный рынок фото- и ветроэлектрических установок, на котором уже отработанное оборудование может находить дальнейшее применение.
В странах с переходной экономикой можно использовать уже бывшие в использовании солнечные модули. Благодаря более интенсивному солнечному излучению, эти модули могут вырабатывать больше электроэнергии.
Примером торговли может служить SecondSol – онлайн-площадка, на которой проводится купля-продажа отработанных модулей.
Одним из преимуществ собственного дома является возможность его модификации. В том числе и источниками альтернативной энергии. Солнечные батареи для частного дома – наилучший на данный момент способ обеспечить себя экологичным электричеством.
С чего начать
Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.
Расчет среднемесячного расхода потребляемого электричества
Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.
Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час
Где крепить?
Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.
При таком закреплении скат крыши должен быть на ЮГ
Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.
Желательно также использовать южную стену
Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы
Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.
Такое расположение батарей позволяет получить от них максимум мощности
Что входит в систему
Солнечные панели . О том, как их собрать, мы писали в (откроется в новом окне). Вы можете купить готовый комплект солнечных батарей для дома, но для экономии средств можно приобрести поликристаллические фотоэлементы и собрать солнечные батареи для своего дома своими руками.
Инвертор. Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, близкий к 12 или 24 вольтам (в зависимости от подключения), инвертор преобразует его в переменный 220 В и 50 Гц, от которого можно питать все бытовые приборы.
Аккумулятор. Даже их система. Солнечная энергия вырабатывается не постоянно. В пиковые часы её может быть переизбыток, а с наступлением сумерек её выработка прекращается вовсе. Аккумуляторы накапливают электричество в течении светового дня и отдают его вечером/ночью. Как выбирать аккумулятор для солнечной электростанции написано в (откроется в новом окне).
Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в (откроется в новом окне).
Выгодны ли солнечные батареи для частного дома
В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.
При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.
Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.
Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома
В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.
