Автономная система отопления частного дома от солнечных батарей

Солнечные батареи для отопления дома

Солнечные батареи – это технология, разработанная учёными совсем недавно. Часто её используют для получения дополнительного источника электропитания.

Также, солнечные батареи активно используют в отопление домов расположенных на даче или отопления загородного дома. С появлением таких технологий у человека появилось стремление найти лёгкие источники и пути для получения недорогих, а главное эффективных вещей для дополнительной энергии.

Принцип работы

Принцип работы солнечных батарей заключается в образовании электрической энергии, они никак не накапливают и не образуют её. При прямом попадании лучей солнца на их поверхность они сразу же преобразовываются в ток и выводятся из панели.

Каждая пластина может вырабатывать по 250 Вт, поэтому для улучшения принципа работы их стараются устанавливать ближе друг к другу. Ток, полученный в результате фотосинтеза, через распределитель попадает в аккумуляторы, а потом уже в инвертер электросети дома.

Принцип работы прост, и в то же время эффективен благодаря «полупроводнику». Полупроводник содержит атомы которые могут благодаря внешнему электрону захватывать или же отражать другие электроны. Вследствие этого поверхность солнечных батарей покрывается этим материалом. Этим «полупроводником» являются Селен и Кремний.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества солнечных батарей:

  1. Можно жить в тепле сколько захочется.
  2. Есть возможность регулирования температуры в доме на любом уровне.
  3. Складывается независимость от представителей коммунальных служб, точнее не придётся платить за электроэнергию.
  4. В запасе будет столько энергии, что даже можно будет расходовать её на другие нужды.
  5. Батареи имеют большой срок годности, это избавляет от хлопот по их замене и ремонту.
  6. Этот вид отопления домов никак не вредит окружающей среде, не создаёт причин для замыканий от попадания влаги.
  7. Можно установить дополнительные элементы для создания возможности работать даже ночью.
  8. Быстрая установка специалистами на крыше дома солнечных батарей.
  9. Возможность сдавать испортившиеся батареи на переработку, можно получить за это небольшую сумму денег.
  10. Минимальные затраты для покупки.
  11. Солнечные батареи бесшумны, в отличие от других источников их энергия бесплотна.
  12. Топливо для постоянной работы не нужно.

Отопление, которое производят солнечные батареи уникально. Оно лучше, чем тепло производящее газовая печка или же паровая. Никакой вид отоплений не сравнится с солнечными пластинами.

Плюсом является и обслуживание батарей и их элементов. Их срок годности большой, не придётся по любому поводу звать на помощь мастера. Самый достойный плюс – неисчерпаемость источника (Солнца). Пока оно светит в небе – энергии будет в достатке всегда.

Недостатков несколько, основные из них это:

  1. При установке батарей на крыше дома, их следует размещать на южной стороне крыши, что бывает не очень удобно.
  2. Круг регионов, где можно использовать данную технологию сужается в связи с погодой, нужно ясное небо и яркое солнце.
  3. Система стропил дома должна быть идеально прочной, батареи не очень-то и легки, поэтому нужно учитывать обеспечение безопасности.
  4. Зимой они малоэффективны, поэтому приходится использовать энергию в запасе или же подключить модули солнечных батарей гибридам системы.
  5. При переизбытке энергии они могут отключиться на «профилактику». Нельзя допускать этого, тратить нужно в меру.

Комплектация

В стандартный комплект солнечных батарей обычно входит:

  • Солнечный вакуум коллектора;
  • Контроллёр, в его задачу входит слежение за нормальной работой всей системы;
  • Насос, он подаёт теплоноситель к накопительному баку коллектора;
  • Ёмкость объёмом в 500-1000 литров для горячей воды;
  • Электрический тэн и тепловой насос;

Непосредственно входят в стандартный набор при покупке:

  • Контроллёр зарядов;
  • Инвертор;
  • Набор аккумуляторов;
  • Автоматы постоянного тока;
  • Набор кабелей и их разъёмов;
  • Зарядные устройства;
  • Солнечные водонагреватели;

В таблице ниже приведена стоимость каждого элемента отдельно:

Название Цена
1. Контроллёр заряда 7570 рублей
2. Инвертор 8340 рублей
3. Набор аккумуляторов 1800 рублей
4. Автоматы постоянного тока 30000 рублей
5. Набор кабелей и их разъёмов 1500 рублей
6. Зарядные устройства 24630 рублей
7. Солнечные водонагреватели 15700 рублей

Чаще всего люди покупают полные комплекты солнечных батарей, именно для них есть таблица, которая поможет разобраться, что лучше купить:

Название комплекта Цена Характеристики
1. «Освещение» 19000 рублей Максимальная мощность поглощения солнечных лучей и преобразования – 50 Вт, минимальная – 0,4 Вт. Рабочее напряжение – 300 Вт, минимальное – 12 Вт.
2. «Дачный» 95000 рублей Максимальная мощность поглощения солнечных лучей и преобразования – 520 Вт, минимальное – 0,8 Вт. Рабочее напряжение – 600 Вт, минимальное – 24 Вт.
3. «Система солнечных батарей 2,4 кВт МРРТ» 438000 рублей Максимальная мощность поглощения солнечных лучей и преобразования – 2460 Вт, минимальная – 5 Вт. Рабочее напряжение – 320 кВт, минимальная – 48 кВт.
4. «Система солнечных батарей 1 кВт» 200000 рублей Максимальная мощность поглощения солнечных лучей и преобразования – 1040 Вт, минимальная – 3.3 Вт. Рабочее напряжение – 1500 Вт, минимальное – 24 Вт.
5. «Дачный 2» 95000 рублей Максимальная мощность поглощения солнечных лучей и преобразования – 520 Вт, минимальная – 1.6 Вт. Рабочее напряжение – 600 Вт, минимальное – 24 Вт.

Монтаж и его стоимость

Стоимость монтажа солнечных батарей варьируется по разным ценам. Есть два вида монтажа батарей: переделка крыши, замена части крыши на сами пластины солнечных батарей (снимается вся кровля).

Многие посчитают, что батареи слишком большие для крыши, но это не так. Специально для таких случаев выпускают солнечные батареи, которые очень похожи, например на черепицу.

Стоимость такого монтажа по современным меркам около 50 долларов. А вот цена обычной установки батарей составляет в среднем 25 долларов, опять таки всё зависит от типа батарей по отоплению дома и мощности.

Монтаж проходит в следующем порядке:

  1. Нужно правильно подобрать набор инструментов.
  2. Солнечную панель монтируют на крышу дома.
  3. Контролёр размещают на одной из стен дома (в местах недоступных для детей).
  4. Аккумулятор должен устанавливаться около солнечных батарей.
  5. Инвертор надо крепить в каком-нибудь подсобном помещении или же повыше на стены.

Низковольтные электронные приборы подключаются к контроллёру, высоковольтные к инвертору. Также, нужно знать, что нельзя ни в коем случае пытаться собственноручно установить все детали и запустить механизм.

Следует только следовать нескольким этапам:

  1. Подобрать надо максимально свободный участок, без теней деревьев.
  2. Крепить нужно их в определённом градусе и направлении. Минимально на 180 градусов на юг (при том варианте, если дом находится сверенном полушарии).
  3. В зимнее время батареи плохо работают и отапливают дом, причина – мало солнца и снег, падающий на них. Способ устранения прост, специальной щёткой смести снег с панелей или устанавливать их на стенах дома.

Окупаются ли солнечные батареи для частного дома

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 этой статье (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 этой статье (откроется в новом окне).

Важно знать. Не рекомендуется использовать для этих целей обычные автомобильные аккумуляторы – они приходят в негодность за 2-3 года эксплуатации (на такой срок службы они и рассчитаны)

Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в этой статье (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.

Солнечное отопление дома

Приобретая у нас электростанции на солнечных батареях, примерно, каждый 5-й наш покупатель надеется применять ее для обогрева своего дома и получить, так называемое, «солнечное отопление». При этом покупатель считает, что таким образом можно существенно сэкономить на электроэнергии, которую он покупает у генерирующих компаний. Конечно, с появлением технологии получения электричества от солнца или ветра, пытливый ум старается использовать каждый выработанный Ватт мощности для своих нужд. Солнечные батареи не требуют обслуживания: поставил и забыл. Солнце вырабатывает электричество, дождь их моет, ветер сдувает пыль. Установил солнечную электростанцию, подключил электроприбор и бесплатно пользуешься электроэнергией, вдобавок, получая солнечное отопление дома. Все это верно. Но…

Давайте на простом примере подсчитаем, в какую стоимость обойдутся солнечные батареи для круглосуточного отопления дома в зимний день, отдавая 2 кВт мощности на электрический обогреватель.

Для выработки 2 кВт мощности с помощью системы солнечного отопления, как кажется на первый взгляд, потребуется 10 солнечных батарей по 200 Вт с итоговой стоимостью около 2000$. В состав солнечной электростанции для дома помимо солнечных батарей входит контроллер заряда, аккумуляторные батареи и инвертор, преобразующий постоянное напряжение 12 Вольт в переменное 220 В. Итак, суммарная стоимость основных элементов системы составит: солнечные панели 10 шт. по 200Вт – 2000$, контроллер заряда на 45А – 500$, аккумуляторы 4 шт. по 200Ач – 1200$ и инвертор 2кВт – 200$. Итого: около 4000$ (260.000 рублей на начало 2015 года) .

Однако, на практике кластер из солнечных батарей на 2кВт в редких случаях вырабатывает такую мощность, т. к. существуют потери на преобразования в цепочке контроллер- аккумуляторные батареи-инвертор, а также потери в проводниках. Но эти 10% потерь мелочи, которые мы не будем даже учитывать в дальнейших расчетах. КПД солнечных батарей так же зависит от температуры солнечных элементов, при увеличении которой растет внутреннее сопротивление и значительно снижается мощность. Но львиная доля потерь энергии приходится на тот момент, когда солнце светит на солнечные батареи под углом, заходит за облако или вовсе все небо затянуто тучами. Ваш глаз не особенно замечает, что снижается освещенность, а для солнечной батареи это существенная потеря уровня инсоляции. Например, облако уменьшает выработку мощности в 5 (а то и в 20) раз. А ведь мы помним, что отопление нашего дома должно быть на солнечных батареях и обогреватель обязан работать без перерыва в течение 24 часов.

Наступает ночь. Зимой в зависимости от региона и месяца длительность светового дня составляет около 8 часов. Причем наша система только в солнечный полдень будет вырабатывать до 2кВт*ч энергии. Допустим, что в ясную погоду за 8 часов система выработает 8кВт*ч энергии. С учетом восхода и заката величина более или менее реальная. Нам же требуется 2кВт * 24ч =48кВт*ч/сутки. Соответственно ваш нагреватель мощностью 2кВт сможет проработать только 4 часа, при хороших погодных условиях.

Настало время сделать апгрэйд системы и подсчитать, в какую сумму обойдется вам отопление на солнечных батареях, способных вырабатывать 48кВт*ч в зимний солнечный день. Для генерации необходимой электроэнергии на сутки требуется увеличить мощность системы минимум в 6 раз, без учета пасмурных дней. По стоимости это будет практически пропорционально, поэтому 4000$ * 6 = 24000$ или 1.560.000 рублей.

Очевидно, что применять солнечную электростанцию на 12кВт наши покупатели планируют в частных домах. Площадь, необходимая для установки солнечных батарей этой системы отопления, равна 80м², при этом плоскость солнечной батареи должна быть ориентирована на ЮГ под нужным углом и тень от посторонних построек, деревьев и других объектов не должна падать на нее.

Но и это еще не все! Вы же не забыли про облака или про пасмурные дни. В этом случае система солнечного отопления должна увеличиться еще в несколько раз, чтобы ваш нагреватель 2кВт работал круглосуточно.

В случае с солнечной электростанцией покупатели хотят использовать солнечную энергию для обогрева с помощью трансформации электричества в тепло. Современная монокристаллическая солнечная батарея имеет коэффициент эффективности 14-16%. Что совсем не плохо. Например, панели 100 Вт Suoyang имеют коэффициент 15,3% (+3% на первичную деградацию). Но даже при достаточно хороших показателях солнечных модулей, если использовать солнце непосредственно для нагрева, то можно получить гораздо больше тепла, чем от перевода энергии солнца с помощью солнечных батарей через электричество в тепло, который сопровождается множеством потерь. Поэтому для отопления от солнца лучше использовать тепличный эффект, применяемый в солнечных коллекторах, которые используют для производства тепла почти 100% солнечной энергии.

Совершенно обратная ситуация складывается в летнее время. Солнце в северных районах даже не заходит за горизонт, и панели вырабатывают электричество почти круглосуточно. Появляются излишки электроэнергии, которая в нашей действительности не расходуется. Специалистами нашей компанией разработан бюджетный контроллер BeСon-30, регулирующий накопление избыточной мощности. Контроллер проходит сейчас последние испытания. Но об этом в нашей следующей статье.

Солнечные батареи для отопления дома

Солнечная энергия для отопления и освещения дома доступна каждому человеку. Важно знать и использовать способы ее эффективного извлечения. Чаще всего для этих целей используют солнечные батареи и коллекторы, добывающую солнечную энергию. Важным преимуществом этого вида энергии является то, что его можно использовать даже там, где не проложены электросети.

Солнечные батареи преображают световую энергию в электрическую. Причем, полученную энергию можно либо использовать сразу, либо накапливать в специальных аккумуляторах (чтобы использовать ночь).

Что представляют собой солнечные батареи

Они состоят из панелей и аккумуляторов, имеющих напряжение от 12 до 24 вольт. Их еще называют малыми фотоэлектрическими системами. Энергия аккумуляторов подходит для работы большинства электроприборов, освещения. Для отопления жилого дома солнечной энергией используются большие фотоэлектрические системы. Солнечные батареи этого типа обеспечивает в сети напряжение в 220 вольт.

Комплектация солнечной системы

Комплектация может варьироваться в соответствии с требованиями владельца к количеству тепла. Но принцип работы всех батарей одинаковый.

Батареи состоят из:

  • Вакуумного солнечного коллектора
  • Контроллера, отвечающего за эффективность системы
  • Насоса, подающего теплоноситель к накопительному баку от коллектора
  • Бак объемом от 500 до 1000 литров для горячей воды
  • Тепловой насос или другие источники

Принцип действия солнечных батарей

Солнечные батареи состоят из фотоэлектрических преобразователей. Они занимаются преобразованием солнечной энергии в электрическую. Большинство элементов производится из кремния. Именно тот факт, что кремний имеет высокую стоимость и определяет дороговизну конструкции.

Фотоэлектрические преобразователи могут быть сделаны из монокристаллического (КПД 17, 5%) или поликристаллического кремния (КПД 15%). Эти виды отличаются технологий производства. Полезная мощность – самый важный технический параметр солнечной батареи. Определяется она выходным током и напряжением. Параметры напрямую зависят от количества солнечного света, попадающего на батарею.

Где данный метод отопления будет наиболее эффективен:

  • Солнечные батареи подходят для районов, где количество солнечных дней в году большое. В зимний период батареи тоже могут работать хорошо, но только, если светит яркое солнце;
  • На установленные батареи не должно падать никаких теней. Коллектор будет поглощать энергию эффективно, если будет расположен под прямым углом к инсоляции;
  • Перед установкой солнечных батарей отопления проводится обязательное утепление жилого дома;
  • Интенсивность поглощения энергии солнца наиболее эффективна в середине дня. Плоскости в это время должны быть ориентированы на юг;
  • Специалисты советуют комбинировать солнечное отопление с газовым или электрическим.

Возведение системы отопления: полезные советы

Советы по установке коллектора

Площадь этой части солнечного отопления может отклоняться не более чем на тридцать градусов на восток или запад. Наклон должен быть на 45-60 градусов (минимально на 35 градусов). Чем более максимальным будет наклон, тем более эффективно можно будет использовать солнечную энергию зимой. Летом оптимальный наклон поможет избежать перегревов. Если нет возможности выполнить условия по установке коллектора на крыше, то можно поместить его на южном фасаде или даже на здании, которое находится рядом.

Лучше всего использоваться коллекторы большой площадью, которые имеют возможность монтажа в готовом состоянии непосредственно на крышу дома (с помощью крана). В качестве связующей площади используется металлическое обрамление. Этот способ не только защити коллектор от атмосферного воздействия, но и придаст дому внешний эстетический вид.

Советы по установке накопителя

Он используется для хранения солнечного тепла. Поэтому по возможности следует выбирать наиболее большой накопитель. Иногда в старых домах поместить большой накопитель довольно сложно. Можно использовать для его хранения подвал. В таком случае накопитель будет состоять из отдельных деталей, которые можно собирать на месте. Как вариант размещения, когда нет возможности найти свободное пространство для большого накопителя, можно использовать много маленьких. Предварительно их следует соединить друг с другом.

Советы по отоплению низкими температурами

Наиболее эффективной гелиосистема будет в том случае, чем ниже будет температура отопления. Панельное отопление – наиболее оптимальный вариант. Панели установить проще, чем систему теплого пола. К тому же, такие панели дополнительно защитят стены дома от влажности. При более низкой температуре могут также работать имеющиеся радиаторы.

Солнечные батареи имеют долгий срок службы, несмотря на то, что их установка довольно затратная. Зато способ отопления дома на солнечных батареях дает возможность независимо от работы организаций по поставке энергии отапливать свой дом и обеспечивать его светом. Специалисты утверждают, что солнечные батареи очень редко ломаются, их не нужно постоянно обслуживать.

Ссылка на основную публикацию