Как установить солнечные батареи для дома?

Устанавливая отопление солнечное, собственник может добиться значительной экономии, ведь активная энергия солнца может использоваться для подогрева теплоносителя, питания электрических обогревателей и турбин. А пассивная система солнечного отопления поможет повысить общую энергоэффективность дома и существенно снизить затраты на отопление, ведь в процессе работы она использует конструктивные элементы внутри дома – окна, поверхности стен и полы для сбора и сохранения энергии.

Виды солнечных батарей

Из школьного курса физики нам знаком фотоэлектрический эффект. Он возникает в полупроводниках под действием света. На этом принципе работают все солнечные батареи.

Не будем углубляться в теорию процесса, а отметим лишь самые важные практические моменты:

  • Существует три вида солнечных батарей: монокристаллические и поликристаллические и панели из аморфного кремния (гибкие).
  • Все они вырабатывают постоянный ток (напряжением 12 или 24 В).
  • Срок службы данных устройств превышает 20 лет.
  • Мощная батарея не может эффективно работать без дополнительного оборудования (контроллера, аккумулятора, инвертора).

Теперь пройдем подробно по каждому пункту. Монокристаллическая панель по сравнению с поликристаллической выдает более высокую мощность с единицы поверхности. При этом цена у нее существенно выше.

Производительность поликристаллической ячейки на 15-20% меньше, но зато при облачной погоде она снижается незначительно. У монокристалла, напротив, при рассеянном освещении резко уменьшается выработка электричества. Солнечная батарея из аморфного кремния дешевле поликристаллической, но срок ее службы в 2-3 раза меньше. Исходя из перечисленных фактов, выгоднее покупать поликристаллические панели.

Насколько безумна идея об автономной бане при наличии света на участке?

Идея вовсе даже не безумна. Дело в том, что электричества в бане нужно совсем немного.  Четыре маленьких лампочки, возможно, небольшой холодильник для напитков и, может быть, фен – вот и все электроприборы, причем, включают это все один раз в неделю. В таких условиях достаточно помогут солнечные батареи скромных размеров. Вполне возможно, стоимость солнечной мини электростанции окажется меньше стоимости монтажных работ по прокладке кабеля.

Какие проблемы могут быть зимой? Конечно, инсоляция в зимний период не так велика, как хотелось бы, тем не менее, потребление настолько мало, что энергии достаточно и зимой. Единственное, что может омрачить настроение – выпавший на солнечную батарею снег, его нужно счищать.

Насколько это решение безопасно? Без сомнений, баня является влажным помещением, поэтому наличие в ней сети 220В требует особых мер защиты, как минимум установки УЗО. В случае с автономной системой все лампы и прочие приборы можно использовать на 12В. Таким образом,  вся проводка бани становится абсолютно безопасной для оголенного человека.

Предлагаем вашему вниманию характерный пример автономной солнечной электростанции для бани. Учитывая минимальные потребности в электричестве решить задачу удалось используя следующее оборудование:

  • солнечная панель HH-POLY240W 240 Ватт, поликристалл, габаритные размеры 1640х992х40мм;
  • гелевый аккумулятор 12В 200Ач с ресурсом работы до 12 лет;
  • преобразователь напряжения 12В 1500 Ватт с чистым синусом и двукратной пиковой мощностью;
  • MPPT контроллер заряда аккумулятора Tracer2210A с дисплеем отображения информации о работе системы;
  • Устройства защиты и предохранители.

Хватает ли нам энергии

Про солнечные батареи для частного дома отзывы встречаются разные, кому-то хватает электричества, кому-то нет, а как с этим делом обстоит у нас? Наша система выдаёт 1500 Вт*ч в сутки, установлена на крыше дома в Калужской области, Дзержинского района, п. Милёнки. Ниже перечень того, на что мы тратим такую ценную зимой и в то же время бесплатную летом энергию:

  • на освещение: в доме у нас всего 10 светодиодных ламп, мощностью по 7 Ватт;
  • заряжаем 2 телефона и 2 ноутбука;
  • постоянно включён в сеть wi-fi роутер для интернета;
  • время от времени включаем насос, установленный в колодце, для системы водоснабжения;
  • включаем периодически блендер для приготовления зелёных коктейлей;
  • жена творит свои швейные дела с помощью электрической швейной машинки;
  • заряжаю аккумуляторы для шуруповёрта;
  • используется стиральная машинка на режиме холодной стирки;
  • пользуюсь электроинструментом (электролобзик, шлифмашинка, фрезер, болгарка, циркулярная пила, электрорубанок, электродрель, перфоратор).

Естественно, мы не включаем в розетку одновременно всё сразу из этого списка! Когда нужно включить прибор помощнее, например, рейсмусовый станок или электросварку, то запускаю генератор.

Летом, как в период наиболее богатый солнечным светом, энергии хватает, ещё и лишняя остаётся. Зимой – нет, не хватает. Солнце ходит по небосводу уже довольно низко, световой день короче, небо бывает часто затянуто тучами. Приходится экономить и регулярно пользоваться генератором.

Достоинства и недостатки солнечных коллекторов для нагрева воды

В летний период солнечные коллекторы способны полностью обеспечить дом горячей водой. В межсезонье такая альтернативная системы отопления способна уменьшить нагрузку на газовый котел, что позволит снизить потребление газа, сократив при этом финансовые затраты.

Коллектор выступает в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, благодаря чему можно снизить зависимость от газа. В летний период для получения горячей воды не понадобятся финансовые затраты.

Обеспечить дом горячей водой в летний период можно с помощью солнечных коллекторов

На монтаж солнечного коллектора не требуется получения разрешения. При выборе оборудования следует подробно изучить всю имеющуюся информацию и проконсультироваться со знающим продавцом. Установку системы необходимо доверить специалисту или выполнить самостоятельно при наличии определенных навыков и умений в области сантехники. Период эксплуатации системы в среднем составляет около 15 лет. В течение этого времени можно использовать бесплатное солнечное тепло для собственных нужд.

К недостаткам такой системы относятся большие финансовые затраты, которые необходимо будет понести при покупке солнечных коллекторов. Средняя стоимость одного элемента составляет 500-1000 $. Система, состоящая из двух коллекторов и собранная под ключ, обойдется в пределах 2300-3000 $.

Интенсивность солнечной энергии отличается в разный период года, поэтому солнечные коллекторы не могут использоваться как единственный источник тепла. Для работы системы понадобится накопительная емкость, покупка которой повлечет увеличение затрат на обустройство системы нагрева воды от солнца.

Преимущества и недостатки этого вида энергии

Из преимуществ можно выделить следующие:

  • Наше Солнце – экологически чистый источник энергии, который не способствует загрязнению окружающей среды. Солнечные батареи не выбрасывают в окружающую среду различные вредные отходы.
  • Солнечная энергия неисчерпаема (естественно, пока Солнце живо, но это ещё на миллиарды лет вперёд). Из этого следует, что солнечной энергии вам точно хватило бы на всю жизнь.
  • После того, как вы осуществите грамотный монтаж солнечных батарей в дальнейшем вам не потребуется их часто обслуживать. Всё что надо – один два раза в год проводить профилактический осмотр.
  • Внушительный срок службы солнечных батарей. Этот срок начинается от 25-ти лет. Также стоит подметить, что даже в прошествии данного времени они не потеряют в эксплуатационных характеристиках.
  • Установка солнечных батарей может субсидироваться государством. К примеру это активно происходит в Австралии, Франции, Израиле. Во Франции и вовсе возвращается 60% стоимости солнечных панелей.

Из недостатков можно выделить следующие:

  • Пока что солнечные батареи не выдерживают конкуренции, к примеру, если требуется вырабатывать большое количество электроэнергии. Это удачней получается у нефтевой и ядерной промышленности.
  • Производство электроэнергии напрямую зависит от погодных условий. Естественно, когда за окном солнечно – ваши солнечные батареи будут работать на 100% мощности. Когда же будет пасмурный день – этот показатель будет падать в разы.
  • Для производства большого объёма энергии солнечным батареям требуется большая площадь.
Преимущества и недостатки этого вида энергии

Как можно видеть, у данного источника энергии плюсов всё равно больше чем минусов, а минусы не такие страшные как казалось бы.

Преимущества и недостатки этого вида энергии

Заключение: проверка целесообразности установки солнечных батарей

Перед тем, как приниматься за подключение солнечной батареи для дома, следует подумать, будет ли это выгодно:

  • сначала нужно выяснить, сколько панелей нужно приобрести для получения 1 кВт энергии. Далее рассчитать площадь «поля» с учетом своего энергопотребления. Предварительно нужно будет подсчитать, сколько киловатт тратится ежедневно. Стандартная панель выдает около 0,12 кВт за световой день. Таким образом можно увидеть, сколько панелей нужно для обеспечения нужного количества энергии. По размерам панелей можно вычислить, какую площадь они будут занимать. Следует иметь ввиду, что для более точного расчета лучше обратиться к профессионалам. Они произведут все расчеты с учетом уровня инсоляции в районе проживания. К тому же, специалисты дадут рекомендации по приобретению наиболее подходящих единиц. Читать: Критерии расчета солнечной установки для дома.
  • подсчитать, сколько в среднем бывает солнечных дней в году. Затем разделить стоимость затрат на такой источник энергии на 25 лет. Зная, сколько приблизительно можно получить энергии в год, можно подсчитать, будут ли окупаться потраченные деньги. При этом нужно помнить, что солнце наиболее активно летом.
  • Даже установка небольшого количества панелей может уменьшить расходы на электроэнергию. Поэтому нужно рассмотреть все возможные варианты.

Отрицательные стороны

Солнечные батареи — это достаточно новое явление на рынке отопительных приборов, поэтому огромная сумма на ценнике устройства, которая может превышать десятки тысяч долларов, вполне объяснима технологической сложностью и использованием дорогих закрытых патентов в процессе производства. Однако такие затраты являются недостатком лишь на первых порах и их стоит рассматривать как долгосрочные финансовые инвестиции.

Отрицательные стороны

Поскольку солнечные панели работают путем преобразования солнечной энергии для полноценного функционирования их нужно устанавливать только в определенных регионах, поэтому жители не каждой местности планеты могут рассчитывать на использование этого альтернативного вида отопления.

Стоит учитывать и то, что солнечные системы отопления могут быть громоздкими, ведь в самый разгар зимы дом должен оставаться теплым на протяжении дня и ночи, а для генерирования большого количества энергии необходимо наличие батарей соответствующей мощности. Для этого потребуется монтаж целого комплекса устройств, который при необходимости следует дополнить мощными аккумуляторами.

Отрицательные стороны

Разработчики дают солидную гарантию на солнечные батареи, однако в случае сбоев в работе или поломок, их ремонт обойдется собственнику в круглую сумму, ведь починить оборудование смогут только в специализированном сервисе. Даже при высоком качестве сборки, солнечные батареи могут пострадать от бури, града, сильных ветров и катаклизмов. А починить батарею, аккумулятор или солнечный конвектор своими руками очень сложно и под силу лишь профильным специалистам.

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при условии попадания достаточного количества солнечного света на поверхность панели, поэтому близлежащие постройки и деревья не должны ее затенять. То же касается и способа размещения их друг относительно друга – верхние или боковые панели не должны закрывать собой соседние. Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на фотоэлектрический преобразователь, что тоже должно учитываться при выборе места.

Выбор места и способа установки

Наиболее часто для установки солнечных батарей используются:

  • Крыши зданий – в зависимости от угла наклона, солнечные батареи могут располагаться как непосредственно на кровле, так и на специальной конструкции. Но далеко не каждый угол наклона подойдет для получения электричества, оптимальным считается от 0° до 40°. Рис. 5: солнечная батарея на крыше здания
  • Отдельно стоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, на котором есть место под дополнительную конструкцию. Рис. 6: отдельно стоящие солнечные батареи
  • Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепиться к наклонному каркасу. Рис. 7: солнечная батарея на стенах зданий
  • Лоджия или балкон – для покрытия фотоэлементами подходят как стены, так и крыша. Рис. 8: солнечная батарея на балконе
Выбор места и способа установки

Читайте также:  Как выбрать и установить терморегуляторы на батареи отопления

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать и вес солнечной батареи. Это особенно актуально для строящихся или модернизируемых зданий, дабы та же крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего крышевого оборудования. По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Выбор места и способа установки

Заметьте, скопление на солнечном модуле пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых существенно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического технического обслуживания.

Как подключить, если на участке есть электричество

Если участок подключен к сети, то установка солнечной электростанции сделает дом более энергонезависимым, позволит сократить затраты на электроэнергию и даже заработать на этом благодаря зеленому тарифу.

В этой схеме подключения отсутствует аккумулятор, так как не нужно накапливать электроэнергию (но если вы хотите иметь резервный источник питания на случай выключения света, то аккумулятор необходим).

Для подключения такой станции нужна только солнечная батарея (или несколько), которая через сетевой инвертор подключается в розетку. В таком виде станция уже готова к работе. Батарея вырабатывает электричество и вы сразу же его потребляете для внутренних нужд: работы холодильника, освещения, чайника и т.п.

Как подключить, если на участке есть электричество

Например, выработка станции в сутки — 1кВт электроэнергии, а здание суммарно потребляет 5кВт. По факту из сети вы берёте лишь 4кВт. Но если станция вырабатывает в сутки 5кВт, а вы реально потребляете только 2кВт, то остаток (3кВт) сгорает. В этом случае можно подключить зеленый тариф и продавать разницу государству по более высокой цене, либо же поставить аккумулятор и накапливать избыток на него.

Сейчас существуют компании которые подключают зеленый тариф «под ключ». Начиная от подбора и установки станции, до заключения договора с ОБЛЭНЕРГО.

Как работают солнечные батареи

Солнечный свет попадая на элементы солнечных панелей, преобразуется в постоянный электрический ток. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный ( в привычные нам 220в), а он, попадая в контроллер, отправляется к потребителям (бытовой технике, осветительных устройств). Аккумулятор же выполняет роль буфера между солнечными батареями и инвертером. Мощность инверторов может быть разной: 250-8000 Вт. Главные параметры, на которые следует обращать внимание: напряжение, мощность. Причем нужно не просто изучить характеристики, а соотнести эти параметры друг с другом. Отмечают наиболее подходящие варианты, исходя из напряжения (В) и мощности (Вт):

  • 12 В, 600 Вт;
  • 24 В, 600-1500 Вт;
  • 48 В, от 1500 Вт и выше.

Существующие разновидности преобразователей:

  1. Автономные. Функционируют без подключения к основной энергосети. При выборе автономных преобразователей учитывают мощность всей подключаемой техники. Дополнительно делают запас, т. к. некоторые устройства при включении создают повышенную нагрузку из-за существенных значений пусковых токов.
  2. Синхронные. Модуль подключен к основной энергосети. Он также оснащен аккумуляторной батареей, имеет свойство накапливать энергию. Излишки «сбрасываются» обратно в сеть. При возникновении перебоев (отмечается недостаток электроэнергии), модуль снова получает требуемое количество от основного источника.

Существуют также многофункциональные устройства. Они объединяют возможности первого и второго варианта. Кроме того, различают преобразователи по форме сигнала напряжения:

  • синусоида: модули с таким элементами стоят дороже, т. к. обеспечивают более высокое качество тока, появляется возможность подключить крупногабаритную технику;
  • прямоугольный: недорогие преобразователи, чаще всего используются для обеспечения питания осветительных приборов, многие виды техники несовместимы с источниками напряжения данной формы;
  • псевдосинусоидальный: представители низкой ценовой категории, т. к. качество сигнала ниже, чем в первом случае, они подключаются к любым приборам.