Полупроводникови панели, които преобразуват енергията на слънцето в електричество, обикновено се инсталират с една цел - да осигурят работата на домакинските уреди. Тези ентусиасти не спират дотук и се опитват да адаптират слънчеви панели за отопление на къщата. Предлагаме да обсъдим тази идея, помислете за възможни методи за отопление с помощта на фотоволтаични панели. Доходността на алтернативните централи и други финансови въпроси няма смисъл, това е отделен въпрос.
Как работи слънчевата електроцентрала
Няма да отделяме вашето време и да говорим за това как полупроводниковите модули генерират ток. Но ако искате да организирате слънчево отопление на частна къща, трябва да си представите принципа на фотоволтаичната станция и да знаете всички нюанси, които влияят на нейната мощност.
Слънчевата централа (SES) се състои от следните елементи (показани на диаграмата по-долу):
- един или повече панели, които получават радиация от слънцето;
- акумулаторни батерии (батерии), които акумулират генерираното електричество;
- контролерът следи нивото на заряд, насочва тока към желаната верига;
- инверторът преобразува постоянното напрежение на слънчевите панели в променлив ток 220 V.
Интересен момент. Цената на модулите е не повече от 30% от цената на пълен комплект оборудване. Останалите 70% са батерии, инвертор и контролер. Аксесоарите са избрани за едно работно напрежение от 12, 24 или 48 волта.
Опростяваме алгоритъма на системата:
- През дневните часове батериите генерират ток през контролера.
- Електронният блок оценява нивото на заряд на батерията, след което насочва енергията към желаната линия - за зареждане или към консуматори (към инвертора).
- Инверторният блок преобразува постоянен ток в променлив ток със стандартни параметри - 220 V / 50 Hz.
Има 2 вида контролери - PWM и MPPT. Разликата между двата се състои в метода на зареждане на силовите елементи и величината на загубите на напрежение. MPPT блоковете са по-модерни и икономични. Използват се различни батерии: оловна киселина, гел и т.н.
Ако планирате да използвате няколко модула, те са свързани помежду си по 3 начина:
- Схема на паралелно свързване ви позволява да увеличите тока във веригата. "Отрицателните" контакти на всички батерии са свързани към една линия, "плюс" контактите към другата. Изходното напрежение остава непроменено.
- Използването на серийна верига прави възможно увеличаването на изходното напрежение. Терминалът „минус“ на първия панел се свързва с „плюс“ на втория и така нататък.
- Комбинираният метод се използва, когато трябва да промените и двата параметъра - сила на тока и напрежение. Няколко модула са свързани последователно, след това група е свързана към обща мрежа паралелно с други подобни групи.
Колко слънчеви панела са ви необходими за отопление на къща
Изглежда, че всичко е просто. Приблизително 10 кВт = 10 000 вата топлинна енергия ще бъдат използвани за отопление на малка селска къщичка от 100 м². Това е 100 панела с мощност 0,1 кВт или 34 големи модула с мощност 300 вата. Не можете да поставите толкова много батерии на покрива на къщата, но за апартамента не се говори.
Референтен. Размерът на 1 фотоволтаична клетка с мощност 100 W, произведена по поликристална технология, е около 1020 х 700 мм или 0,71 м². Подобна батерия с мощност 300 W ще заема 1,68 м² (170 х 99 см).
Ще направим резервация веднага, полученият резултат е неправилен, тъй като не отчита спецификата на работещите слънчеви енергийни системи:
- Фотоволтаичният модул осигурява максимална мощност, когато лъчите падат под ъгъл от 90 ° спрямо равнината на батерията.Ако не направите тракер - механизъм за проследяване, който върти панела след движението на слънцето, ние губим около 40% енергия. От друга страна, такова устройство също консумира електроенергия.
- Количеството слънчева радиация на 1 m² - инсулация - зависи от района на пребиваване, надморската височина и засенчената зона. Тези фактори влияят пряко върху работата на батерията.
- С течение на времето полупроводниковото покритие на модулите се разгражда, в резултат на това около 1% от електрическата мощност се губи годишно.
- Ако фотоелектричният слой се прегрява от слънцето, работата на панела също намалява.
- Малка част от енергията се губи в свързано оборудване - инвертори, контролери, батерии. Това е банално нагряване на части - трансформатори, микросхеми и други елементи.
- Когато работната повърхност е замърсена с прах или покрити със сняг, се появяват допълнителни загуби.
- Обърнете внимание, че за да загрява слънцето през зимата, генерираното електричество трябва да е достатъчно за отопление на къщата и зареждане на батериите за една нощ.
Заключение. Универсално изчисление на електрическата мощност на батериите, подходящо за всички страни и региони, не съществува. Но цифрата, обявена над 10 kW, трябва да бъде удвоена (поне), за да се получи достоен резултат на практика. Ще ви трябват 200-ватови панели, покриващи площ над 140 м².
Има надежден начин да получите точни данни за инсолация и да изчислите ефективността на слънчевите панели, като се свържете с местната инсталационна компания. Или сами изучете картата на инсолацията на района.
Предлагаме да тръгнете по другия път - да използвате опита на собствениците на слънчеви автономни електроцентрали, прочетете техните рецензии на тематични форуми. Намерете там потребители, живеещи във вашия район, ако искате да получите истински номера безплатно. Ето няколко примера:
- Автономна система за слънчево захранване, разположена в района на Ленинград, Русия. Инсталирани са 6 панела с по 0,22 kW всеки (общо 1,32 kW), а пиковата мощност в безоблачен зимен ден е 1,157 вата. Темата се обсъжда на известния рускоезичен форум.
- Анапа, производителност на батерията - 2,2 кВт, номерът не е посочен. През дневните часове електроцентралата генерира около 9 кВт.
- Москва, SES мощност 2,64 kW. През целия юни инсталацията генерира 304 кВт енергия.
Забележка. На този адрес ще намерите отзиви и други полезни данни за работата на SES.
Моля, обърнете внимание: ние взехме предвид само слънчевата енергия за отопление, отопление на водата и други нужди на домакинствата не бяха взети под внимание. Как да изчислите броя на батериите на практика, вижте видеото:
Истински методи за отопление
Както разбирате горното им, е доста трудно (и скъпо) да се реализира пълно електрическо отопление на къща със соларни панели. Не всеки собственик ще реши да закупи и монтира панели на площ от 100-150 м², за да затопли малка къща или вила. Така че схемата на електрическия котел + водна система + отоплителни радиатори изчезва.
Но идеята за отопление със соларни модули все още не може да се нарече утопия. Ние изброяваме възможностите, реализирани от собствениците на жилища на практика:
- панели плюс инверторни климатици с коефициент на полезна ефективност 3,5–4;
- свързване на батерии директно към електрически нагреватели без инвертор;
- изграждането на пълноценна соларна централа, продажбата на електроенергия на държавата, постъпленията отиват за заплащане на традиционно отопление.
Добавяне. Използването на панели като допълнителни източници на енергия за основно отопление няма смисъл да се обсъжда - това е очевидно решение.
Нека започнем с третия вариант, който е интересен за предприемачите. В държавите, в които държавата е установила т. Нар. Зелена тарифа, собственикът на жилища може да получава електричество от възобновяеми източници и да я дава на общата енергийна мрежа, като печеля.Тоест собственикът на дома придобива същите 200-300 слънчеви панела, но продава енергия на добра цена и не губи много напразно.
Например в Украйна зелената тарифа надвишава обичайните 3 пъти (към юни 2019 г.). Необходимо е да издържите 1 условие: минималната мощност на SES е 30 kW. Изградете електроцентрала, доставяйте енергия към мрежата и купувате три пъти по-евтино.
Останалите 2 варианта ще бъдат разгледани по-подробно.
Климатик
Методът се основава на ефективността на инверторните сплит системи, които доставят четири пъти повече топлина във вътрешността на къщата, отколкото консумираната енергия. Как да реализираме такова отопление:
- На първо място, увеличаваме максимално топлинните загуби на сградата - изолираме стените, пода и покрива, монтираме енергоспестяващи прозорци. Идеален индикатор за консумация на топлина за дом от 100 м² - 6 кВт.
- Закупуваме 2 климатика с инверторни компресори, работещи при отрицателна улична температура. Общата производителност на блоковете трябва да е равна на топлинните загуби на къщата, в нашия случай - 6 kW. Консумацията на такива „раздели“ няма да надвишава 2 kW.
- Инсталираме соларна станция, която може да осигурява климатик денонощно.
- За отопление в най-студените дни си струва да инсталирате всеки традиционен източник на топлина - котел, печка на дърва.
Видеото в края на този раздел потвърждава, че е описано схема е напълно функциониращ. Един значителен минус: при отрицателна температура ефективността на климатиците рязко намалява, не можете да направите без бойлер. При умерен и северен климат, соларните модули сами не могат да се справят.
Забележка. Повечето инверторни сплит системи могат да функционират в студове до -15 ° C. ефективност COP се свежда до 1,5-2 (два пъти повече топлина се генерира като ползване на електрическа енергия).
Използване на локални нагреватели
Говорим за значително намаляване на цената на системата в случай на използване на непретенциозни потребители - обикновени вентилаторни нагреватели. Поради липсата на инвертор, 12-волтови нагреватели ще трябва да бъдат свързани към соларните модули (можете да вземете кола или да го направите сами).
Как да сглобяваме соларен генератор:
- Инсталираме необходимия брой батерии с работно напрежение 12 волта.
- Свързваме ги с проводници 2,5 mm² според схемата по-долу - без инвертор.
- Свързваме товара - вентилатор с ниска мощност 12 V.
По-долу във видеото специалистът описва подробно всички нюанси на такава връзка. Методът е подходящ за отопление на отделни помещения с вентилаторни нагреватели 1–1,5 kW. По-трудно е да отоплявате цялата къща - трябва да съберете няколко отделни вериги със соларни панели, за да не увеличите напречното сечение на проводниците.
Окончателно заключение
За да направите пълно отопление на частна къща със соларни панели е много трудно. Единственият повече или по-малко реалистичен сценарий е използването на сплит системи или по-добре - геотермална термопомпа, малко зависима от уличната температура. Инсталацията консумира малко електроенергия, така че може да работи от домашен SES.
Изрично изключихме финансовите въпроси от статията, тъй като говорихме за технически проблеми. Но трябва да разберете, че оборудването на слънчевата енергия - батерии, батерии, инвертори и управляващи устройства - струва много пари. За да решите успешно проблема, трябва да сте добре спечелен ентусиаст.
Верига с вакуумни колектори, свързани към индиректен бойлер, ще бъде по-евтина. Но тази опция има свои собствени трудности, например, натрупването на топлина и застоя на колектора по време на топлина. Няма лесно решение на трудната задача за извличане на слънчевата енергия.