Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

Разработка новых технологий в альтернативной энергетике побудила людей задуматься над применением их в повседневной жизни. В последнее время растет популярность использования солнечной энергии.

Как используется коллектор

По своей сути солнечный коллектор – это устройство сбора тепловой энергии нашего светила, исходящей от него в виде инфракрасного излучения и видимого света. Поэтому их гелиоустановками и называют.

В упрощенном варианте это плоский коллектор из черной металлической пластины – абсорбера, накрытой сверху светопрозрачным слоем стекла. Между ними на абсорбере в качестве теплообменника расположены тонкие трубки, из материала с высокой теплопроводностью. Все устройство герметизируется и из него откачивается воздух. По трубкам циркулирует теплоноситель, которые может нагреваться до 200 С.

Тепло же в отопительную систему отдается уже через бойлер. Количество генерируемого тепла также мало зависит от температуры воздуха, главное интенсивность солнечного света.

Виды солнечных батарей и особенности их комплектации

На сегодняшний день существует два вида солнечных панелей, их технические свойства свободно можно использовать для снабжения жилплощади электроэнергией.

К первой группе относятся малые фотоэлектрические системы, вырабатывающие напряжение от 12 до 24 вольт – этого достаточно, чтобы дом полноценно освещался и круглосуточно работал телевизор.

Ко второй группе относятся большие фотоэлектрические установки, которые при грамотном монтаже обеспечивают отопление и освещение среднего по размеру дома.

Батареи при монтаже комплектуются следующими вспомогательными элементами:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • прибор контроля или контроллер – следит за функционированием системы;
  • насос – обеспечивает подачу теплоносителя к резервуару от коллектора;
  • емкость под горячую воду, ее объем от 500 до 1000 л;
  • электрический тэн.

Водоснабжение дома теплой водой, отопительная система «теплый пол» – все эти удовольствия можно получить с помощью природного явления бесплатно, при условии установки мощного оборудования.

Виды солнечных батарей и особенности их комплектации

Чтобы рассчитать нужную мощность установки, учитывают количество членов семьи, размер жилплощади и стандартный объем употребляемой энергии.

На бытовые нужды семьи, состоящей из трех человек, может понадобиться от 200 до 500 кВт/месяц.

Так как зимой эффективность работы батарей снижается, после обустройства фотоэлектрических панелей своими руками не стоит полностью отказываться от привычного отопления с целью перестраховки.

Срок эксплуатации солнечных батарей превышает 25 лет, проблемы с их ремонтом и техническим обслуживанием на протяжении указанных лет – редкость.

Единственное, что в обязательном порядке придется делать, это очищать их от оседающей пыли и, время от времени, менять внешние аккумуляторы, как только их мощности перестает хватать на удержание полной емкости.

Принцип работы солнечной батареи

Как работает солнечная батарея, во многом зависит от ее устройства. Первоначально фотоэлементы изготавливались из кремния. Они и сейчас очень популярны, но поскольку процесс очистки кремния достаточно трудоемок и затратен, разрабатываются модели с альтернативными фотоэлементами из соединений кадмия, меди, галлия и индия, но они менее производительны.

КПД солнечных батарей с развитием технологий вырос. На сегодняшний день это показатель возрос от одного процента, который регистрировался в начале столетия, до более двадцати процентов. Это позволяет в наши дни использовать панели не только для обеспечения бытовых нужд, но и производственных.

Принцип работы солнечной батареи

Технические характеристики

Устройство солнечной батареи довольно простое, и состоит из нескольких компонентов:

  • Непосредственно фотоэлементы / солнечная панель;
Принцип работы солнечной батареи
  • Инвертор, преобразовывающий постоянный ток в переменный;
  • Контроллер уровня заряда аккумулятора.

Аккумуляторы для солнечных батарей купить следует с учетом необходимых функций. Они накапливают и отдают электроэнергию. Запасание и расход происходит в течение всего дня, а ночью накопленный заряд только расходуется. Таким образом, происходит постоянное и непрерывное снабжение энергией.

Принцип работы солнечной батареи

Чрезмерная зарядка и разрядка батареи укорачивает ее эксплуатационный срок. Контроллер заряда солнечной батареи автоматически приостанавливают накопление энергии в аккумуляторе, когда он достиг максимальных параметров, и отключают нагрузку устройства при сильной разрядке.

(Tesla Powerwall — аккумулятор для солнечных панелей на 7 КВт — и домашняя зарядка для электромобилей)

Сетевой инвертор для солнечных батарей является самым важным элементом конструкции. Он преобразовывает полученную от солнечных лучей энергию в переменный ток различной мощности. Являясь синхронным преобразователем, он совмещает выходное напряжение электрического тока по частоте и фазе со стационарной сетью.

Принцип работы солнечной батареи

Фотоэлементы могут соединяться как последовательно, так и параллельно. Последний вариант увеличивает параметры мощности, напряжения и тока и позволяет устройству работать, даже если один элемент потеряет функциональность. Комбинированные модели изготовлены с использованием обеих схем. Эксплуатационный срок пластин около 25 лет.

Читайте также:  Если задувает газовый котел ветром - что делать и как решить проблему

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Диоды КД203

Солнечная панель из диодов

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

При ярком солнечном свете один кристалл способен выдать напряжение порядка 0.7 В при токе до 7 мА. Но сложность заключается в том, что диоды этой серии изготовлены в металлокерамическом корпусе, который заодно выполняет роль теплоотвода при монтаже на металлическое шасси.

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

Солнечная панель из диодов

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

Солнечная панель из диодов

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом: Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Солнечная панель из диодов

Устройство батарей

Установки лучше всего размещать на южной стороне дома, чтобы поток лучей был максимальным. Батареи на крыше должны располагаться под углом, который соответствует 30°.

Отопление солнечными батареями предполагает появление напряжения под действием света. Затем напряжение подается на другие предметы. Они оснащены аккумулятором, который копит энергию, а затем в пасмурную погоду отдает ее.

Батареи состоят из:

  • наружной прозрачной панели, внутри которой перемещается вода или воздух;
  • черной площадки из металла, которая вбирает лучи;
  • накопителя, в котором находится нагретая вода или газ.
Устройство батарей

Система солнечного отопления включает основные составляющие:

  • преобразователь обыкновенный;
  • преобразователь постоянного тока в переменный;
  • датчик для регулировки уровня заряда;
  • аккумулятор;
  • механизм выбора мощности.

Солнечные батареи на крыше преимущественно употребляются для производства электричества. Поэтому такой способ сочетается с электрическим способом подачи тепла в доме, а также там, где присутствуют теплые полы. При выборе обогрева дома мощными моделями можно еще получить питание для нагревания воды.

Отопление на солнечных батареях — Система отопления

» Батареи отопления

На открытой странице мы постараемся помочь выбрать для своего гаража определенные части системы. Любой элемент важную роль. Исходя из этого выбор перечисленных частей конструкции нужно делать обдуманно. Сборка обогревания дома включает определенные элементы. Монтаж обогревания включает, бак для расширения, батареи, трубы, крепежи, развоздушки терморегуляторы, систему соединения, коллекторы котел, увеличивающие давление насосы.

Отопление на солнечных батареях

Выгодно не выгодно обычно считается.

Будто вы в лесу и без компутера. Нам по** ю.

Читайте также:  Газовый котел на сжиженном газе: расход топлива на отопление

Ну а Росея в переде конечно.

С такими оправдальщиками как вы.

Ээх.

Прежде чем переходить на сарказм возьмите и предложите свои подсчёты. Калькулятор с компом есть, вот и докажите всем что выгодно, а что нет.

Я тему автономных источников энергии мониторю не один год. И получается что лично мне нифига никакой выгоды нет. Я не в Афике живу, а в средней полосе России. Среднегодовой ветер 3.5 м\с. Для тех кто не в курсе — такой силы ветер энергии практически не несёт, использование ветряков нецелесообразно.

Солнце у нас светит 285 дней в году. Но какое количество энергии с него можно снять, никто вам не скажет. Есть данные только с околоземной орбиты. 1370 ватт на квадратный метр выдаёт солнышко. К сведению, КПД солнечной батареи 6%. и опять же никто не скажет сколько энергии можно снять в течении года.

Про окупаемость системы я уже говорил. И что, нужно забашлять немеренно денег просто что бы потешить себя мыслью — я это делаю для будущего! Ну не могут себе этого многие позволить. Прокормиться бы.

Преимущества

Современные солнечные водонагреватели для отопления обладают широким спектром преимуществ, выделяющих такое оборудование из широкой гаммы отопительных устройств:

  1. В процессе работы солнечных коллектором или солнечных батарей не происходит сжигание энергоносителей, соответственно выбросы, загрязняющие окружающую среду, отсутствуют.
  • В зависимости от мощности, солнечные установки способны обеспечить полноценную систему отопления и снабдить объект электричеством.
  • Минимальный риск того, что системы отопления на солнечных батареях могут стать причиной возгорания. В подобных установках не используется горючий энергоноситель, единственное, что может привести к бытовой катастрофе — это короткое замыкание электропроводки, подающей напряжение от солнечных батарей.
  • Современные технологии позволили добиться работоспособности батарей круглый год и даже в ночное время. Это стало возможным после изобретения фотоэлементов работающих на инфракрасном излучении, пробивающееся даже сквозь плотную облачность.
  • Использование такого оборудования обеспечивает полную независимость от поставок сторонних энергоносителей.
  • Максимальная автоматизация всех рабочих процессов, получения электричества, отапливания дома, поддержания температуры.
  • Установив оборудование один раз, не приходится вкладывать дополнительные средства для его работы на протяжении длительного времени.
  • Внутренняя трубка меньшего диаметра с покрытием из селективного слоя, в разы увеличивающего поглощение солнечной энергии.
  • Световой рефлектор из алюминиевой фольги, устанавливается на тыльную сторону трубок для улучшения фокусировки рассеянного света.
  • Производители солнечных батарей для дома

    В последнее время в России увеличилось производство солнечных батарей. В Москве, Краснодаре и Рязани функционируют крупные производственные индустрии по сборке, которые выпускают солнечные батареи для отопления высокой мощности. Большая часть продукции идет на экспорт, но предприятия не развиваются, потому что Китай, США, Германия и Япония стали мощными конкурентами по производству батарей.

    По мнению покупателей, которые оставляют положительные отзывы о работе солнечных батарей для дома, популярные модели, имеющие доступную цену, изготовлены из поликристаллического кремния производства Германии и США.

    Лучшие солнечные батареи для туристов

    SW-H05

    Это самая бюджетная из нашей подборки солнечная батарея, позволяющая заряжать телефоны, планшеты, электронные книги и другую технику. Однако стоит учесть, что ток заряда здесь всего 1 А, поэтому заряжаться будет устройство долго.

    Эта солнечная панель представляет собой пластину с четырьмя кольцами на углах, с помощью которых можно закрепить ее на дереве или рюкзаке. Подходит для зарядки мобильных устройств на рыбалке, охоте или в автомобиле.

    Goal Zero Nomad 7 Plus

    Компактная туристическая панель оснащена монокристаллическим модулем мощностью 7 Вт. Она «одета» в герметичный корпус, который не боится дождя, снега и даже падения в реку. Устройство оснащено двумя USB разъемами: стандартным и для фирменного зарядного устройства Guide 10 Plus.

    У солнечной батареи есть сетчатый карман, в который можно складывать заряжаемые устройства. Также конструкция оснащена петлями, которые крепятся на рюкзак, батарея может заряжаться прямо на рюкзаке. Здесь есть индикатор интенсивности заряда. Она показывает, насколько хорошо солнечные лучи попадают на панель.

    ФСМ 14-МТ

    Солнечная батарея состоит из 4 монокристаллических модулей общей мощностью 14 Вт. Максимальный ток заряда составляет 2,5 А. Она складывается в обычную сумку, которую можно положить в багажник автомобиля, велосипеда или положить в рюкзак.

    КПД данного устройства составляет 18 % при условии попадания прямых солнечных лучей. Весит прибор всего 850 гр.

    Topray Solar TPS-102-15

    Это недорогая автомобильная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Если в дороге аккумулятор внезапно разрядился (хотя такого лучше не допускать),  данная солнечная панель позволит его зарядить. Общая мощность батареи составляет 15 Вт.

    В комплекте с устройством сразу идут зажимы-крокодилы для аккумулятора и переходник под прикуриватель. Помимо автомобильного аккумулятора также можно заряжать электронные устройства.

    Bio Lite Solar Panel 10+

    Эта солнечная батарея представляет собой совокупность солнечного модуля и Power Bank емкостью 3000 мА*ч. С помощью нее можно зарядить различные гаджеты, причем заряжает она довольно быстро. Здесь два разъема: USB и microUSB.

    Читайте также:  Можно ли отапливать дом газом из баллонов

    Металлическая скоба, которой оборудована конструкция панели, позволяет выставить батарею на подставку. Правда стоит учесть, что панель монокристаллическая, а не аморфная, поэтому в пасмурную погоду она заряжаться не будет.

    Советы электрика:

    • Как найти фазу и ноль: простые и действенные способы
    • Удлинители и тройники: как найти и починить неисправность?

    Солнечное отопление частного дома: варианты и схемы устройства

    Экология :Большую часть года мы вынуждены тратить деньги на отопление своих домов. В такой ситуации любая помощь будет не лишней. Энергия солнца подходит для этих целей как нельзя лучше: абсолютно экологически чистая и бесплатная.

    Большую часть года мы вынуждены тратить деньги на отопление своих домов. В такой ситуации любая помощь будет не лишней. Энергия солнца подходит для этих целей как нельзя лучше: абсолютно экологически чистая и бесплатная. Современные технологии позволяют осуществлять солнечное отопление частного дома не только в южных районах, но и в условиях средней полосы.

    Что важно учесть, инвестируя в солнечные батареи

    Обслуживание

    Панели недостаточно просто установить – за ними нужно ухаживать. Как минимум чистить, и не только от снега, но и от пыли.

    Выбор средств будет зависеть от площади батарей и от экономической целесообразности выбора тех или иных форм и средств ухода. Главное понимать, что пыль на панели способна снизить ее эффективность на 7%.

    Снег, пыль, птичий помет – все это будет приводить к снижению КПД.

    Обслуживать конструкцию приходится с определенной периодичностью. Как минимум раз в квартал стоит полить панели из мощного шланга с водой. Учитывая это, месторасположение дома тоже следует учитывать, принимая решение о приобретении солнечных батарей. Например, если рядом строительство – будет больше пыли, чистить панели придется чаще. Или будет произведено меньше электричества.

    Кроме того, необходимо следить за исправностью конструкций и при механических нарушениях производить ремонт. Нужно еще менять батарейки, это происходит раз в десять лет.

    Расположение дома

    На эффективность решения влияет расположение дома. Мы уже упомянули загрязненность – от нее зависит частота чистки батарей. Тень тоже будет проблемой для выработки максимального количества электроэнергии. Это может быть как тень высоких деревьев на вашей усадьбе (вы это можете сами контролировать) или тень больших зданий рядом (от вас не зависит).

    Тень важно учитывать при выборе типа панелей – их несколько и они по-разному реагируют на тень. Поликристаллические просто сокращают выход электричества, а монокристаллические полностью останавливают производство электроэнергии на затененных фрагментах

    Сейчас уже использование батарей учитывают перед строительством, ведь их эффективность напрямую зависит от того, насколько доступна поверхность с батареями солнечным лучам в часы их максимальной активности (обычно с 10:00 до 14:00) и всех солнечных часов.

    Инсоляция

    В разных регионах земля достигает разное количество солнечного света. Есть такое понятие как инсоляция – мера солнечной радиации, попадающей на землю, которая измеряется в кВТ/дни. Чем выше это значение, тем больше электроэнергии можно получить при меньшем количестве солнечных панелей. Например, на юго-западе для получения определенного количества энергии придется потратиться меньше, чем на северо-западе.

    Зона покрытия

    Чтобы получить больше электричества от солнца – нужно больше покрытие.

    Чтобы определиться, сколько нужно батарей, нужно выяснить:

    • Какова инсоляция в вашем регионе.
    • Сколько электричества вам понадобится.

    Узнайте, сколько вы используете кВт-ч в сутки и сделайте вычисления.

    К примеру, 30 кВт-ч. Умножаем это число на 0,25 и получаем 7,5 – значит, нужно получить7,5 кВт а сутки. Одна стандартная панель вырабатывает в сутки 0,12 кВт. Ее параметры 142х64 см. Понадобится 62 панели, который покроют примерно 65 кв. м. После таких расчетов нужно сделать поправку на инсоляцию и учесть количество прямого света в день с учетом тени. Есть еще ряд нюансов, учесть которые могут специалисты.

    Сколько это стоит

    Просчитав количество, останется учесть стоимость приобретения и монтажа. Хорошие новости в том, что цены на солнечные батареи продолжают падать, тогда как еще полстолетия назад эта технология была абсолютно недоступна людям среднего достатка.

    Сейчас, чтобы обслужить большой дом и получать примерно 900 кВт-ч в месяц (30 кВт-ч в сутки), понадобится порядка 20-40 тысяч долларов. Вы можете разделить их на количество лет использования и оценить выгоду. Чаще всего солнечную энергию используют параллельно со стандартными решениями, дополняя солнечной системой электроэнергию из сети.

    Батареи также берут в аренду, что может оказаться неплохой альтернативой.

    Утилизация

    Хотя батареи и служат до 50 лет, некоторые их составляющие выходят из строя быстрее (контроллер служит 15 лет, аккумулятор 4-10). Возникает вопрос утилизации, при покупке стоит убедиться. Что компания, которая производит батареи, принимает на переработку их составляющие – это делают только 30% производителей.