Причините за популярността на алтернативните източници на енергия са съвсем разбираеми: има възможност да се спести гориво и да се реализират мечти за екологично чисти системи за поддържане на живота. Умело използвайки енергията на слънцето, вятъра и водата, можете да превърнете обикновена селска къща в модерна еко къща.
Ще ви кажем как да оборудвате слънчевото отопление в частна къща, ще анализираме заедно с вас колко е изгодно. За да покрием подробно проблемите с използването на енергията на дневната светлина, описахме подробно всички популярни опции, получили практическо приложение и положителни отзиви от потребителите.
Въз основа на нашите препоръки можете да изградите ефективна слънчева система за лятна къща или селска къща. За да улесним възприемането на труден материал, допълнихме информацията с визуални диаграми, илюстрации и видео ръководства.
Начини за използване на слънчева енергия
Методите за прилагане на енергията на небесното тяло не са иновативни технологии; слънчевата топлина се използва отдавна и много успешно. Това обаче се отнася главно за Австралия, някои страни от Европа, Америка и южните региони, където алтернативна енергия може да бъде получена през цялата година.
Някои северни райони имат недостиг на естествена радиация, така че тя се използва като допълнителна или резервна опция.
Галерия с изображения
Снимка от
Слънчеви панели - един от начините да получите почти безплатна енергия, излъчвана от небесно тяло
Изграждането на автономна соларна централа е препоръчително в региони с голям брой слънчеви дни, което не е свързано със средната годишна температура
Автономните слънчеви системи са разположени главно на покривите на нискоетажни сгради и в райони без дървета
По време на студове слънчевите системи доставят енергия за отопление на въздух, парно или водно отопление, през лятото те осигуряват загрята вода
Слънчевите централи са зелени, екологично чисти, непрекъснато възобновяеми видове производство на енергия
Засега ефективността на слънчевите централи е твърде зависима от броя на слънчевите дни. Изгодно е само в южните ширини. В средната лента и на север може да служи само като резервен източник
Слънчевите панели в южната част на страните от ОНД ще могат да осигурят на селска къща електричество, топла вода и охлаждаща течност за отоплителни кръгове
Слънчевите системи, дори използвани като резервен източник на енергия, носят доста висок икономически ефект, намалявайки натоварването на основните възможности за производство на енергия
Пасивно използване на слънчевата енергия
Опция за инсталиране на слънчев панел
Оптимално оформление на частна слънчева система
Разположението на слънчевия панел по дължината на стрехите
Слънчева система върху нежен наклон на покрива
Слънчевата електроцентрала като резервен източник
Работа на батерията в южните райони на страните от ОНД
Реалните ползи от слънчевата система в частния сектор
Посредниците между слънчевите лъчи и механизма за генериране на енергия са слънчеви панели или колектори, които се различават по предназначение и дизайн.
Батериите акумулират енергията на слънцето и позволяват използването му за захранване на домакински електрически уреди. Те представляват панели с фотоклетки от една страна и заключващ механизъм от друга. Можете сами да експериментирате и сглобите батерията, но е по-лесно да купите готови елементи - изборът е достатъчно широк.
Слънчевите системи (слънчеви колектори) са част от отоплителната система на къщата. Големи топлоизолирани кутии с охлаждаща течност, както и батерии, са монтирани върху повдигнати щитове, обърнати към слънцето или покривни склонове.
Грешка е да се счита, че абсолютно всички северни райони получават много по-малко естествена топлина от южните. Да предположим, че в Чукотка или централна Канада има много повече слънчеви дни, отколкото в южната част на Великобритания
За да повишат ефективността, панелите се поставят върху динамични механизми, наподобяващи система за проследяване - те се въртят след движението на слънцето. Процесът на преобразуване на енергия се осъществява в тръби, разположени вътре в кутиите.
Основната разлика между слънчевите системи и слънчевите панели е, че първите загряват топлоносителя, докато вторите акумулират електричество. Има възможност за отопление на помещението с помощта на фотоклетки, но схемите на устройството са нерационални и подходящи само за онези райони, в които има поне 200 слънчеви дни в годината.
Схемата на отоплителната система със слънчев колектор, свързан към котела и резервен източник на електроенергия (например газов котел), работещ на традиционно гориво (+)
Плюсове и минуси на алтернативна отоплителна система
Не са много предимствата на слънчевата отоплителна система, но всяко от тях е значително и може да стане причина за частни експерименти:
- Екологични предимства. Той е безопасен за жителите на къщата и заобикалящата природа, чист източник на топлина, който не изисква използването на традиционните горива.
- автономия, Собствениците на системите са абсолютно независими от цените на енергията и икономическата ситуация в страната.
- Доходност. При поддържане на традиционната отоплителна система става възможно да се намалят разходите за заплащане на топла вода.
- Обща достъпност, За да инсталирате слънчеви системи, не е необходимо разрешение от държавните органи.
Но има неприятни моменти, които могат да съсипят голямата картина. Например, за да се определи ефективността на системата, е необходим дълъг период от поне 3 години (при условие че има достатъчно слънчева енергия и тя се използва активно).
Инсталирането само на соларни модули ще изисква големи инвестиции: най-евтините силиконови панели ще струват поне 2200 рубли. на брой и поликристални шест диодни елементи от първа категория - до 17000 на брой. Изчисляването на цената на 30 модула е доста просто (+)
Потребителите отбелязват следните недостатъци:
- високи цени за оборудване, необходимо за пускане на системата в експлоатация;
- пряка зависимост на количеството произведена топлина от географското местоположение и времето;
- Задължително наличие на резервен източник, например газов котел (на практика, слънчевата система често се оказва резервна).
За да постигнете по-голяма възвръщаемост, трябва редовно да следите здравето на колекторите, да ги почиствате от отпадъци и да ги предпазвате от образуването на ледена слана. Ако температурата често пада под 0 ° С, трябва да се погрижите за допълнителна топлоизолация не само на елементите на слънчевата система, но и на къщата като цяло.
Галерия с изображения
Снимка от
Слънчеви панели на покрива на селска къща
Монтиране на батериите на лятната слънчева система
Външно оборудване на слънчева електроцентрала
Технически устройства, разположени вътре в къщата
Слънчева енергия за отопление
Основната цел на енергоспестяващите фотоклетки е да осигурят електричество на къщата. За да ги включите във веригата на отоплителната система и да постигнете оптимално функциониране, е необходимо да се сглоби схема с резервоар за съхранение.
Именно в него ще се нагрява вода, която, достигайки определена температура, ще запълни тръби и радиатори в помещения, изискващи отопление (хол, баня).
Слънчева система с резервоар с две вериги, който организира отопление и подаване на топла вода в две посоки: към отоплителни радиатори и до точки за анализ (+)
Нека се опитаме да анализираме конструктивните характеристики на слънчевите панели и да определим потенциалната им роля в отоплителната система.
Принципът на работа на панелите с фотоклетки
Има три често срещани типа клетки за слънчеви панели:
- Monocrystalline, Това са тънки плочи от най-чистия силиций, изрязан от кристал, отглеждан при изкуствени условия. Най-продуктивният сорт с ефективност от около 17-18%. Оптималната температура за работа е от 5 ° С до 25 ° С.
- Поликристални, Изработени от вафли, получени чрез постепенно охлаждане на силициева стопилка. Технологиите за тяхното производство са по-малко трудоемки, но ефективността на фотоволтаичните клетки, изработени от поликристал, е значително по-ниска - не повече от 12%.
- Аморфен. Те са филмови. Те са направени по метода на фазата на изпаряване, в резултат на което силиций под формата на тънък филм се отлага върху гъвкава полимерна основа. Най-евтиният метод на производство се комбинира с най-ниската степен на производство до 7%.
За инсталирането на автономни отоплителни системи в северните райони фотоволтаичните батерии, сглобени от монокристални елементи, се считат за най-подходящия вариант. Батериите с аморфни модули обаче се инсталират по-лесно, практически не изискват основата и много по-евтино.
Монокристален модул се състои от серийно свързани елементи, комбинирани в модули. Няколко модула образуват слънчев панел. Тъмната повърхност на фотоволтаичните слънчеви системи оптимизира усвояването на слънчевата светлина
Задачата на външните елементи е да поемат и трансформират слънчевите лъчи. Освободената енергия продължава и се концентрира в акумулатора за съхранение. Малък елемент дава около 100-250 вата, а сглобяем панел от 25-30 м² осигурява електричество на малка къща. За монтажа на отоплителна система е необходима енергия 2-3 пъти повече.
Инверторът действа като преобразувател на постоянен ток на слънчевата „продукция“ в електричество, тъй като за работа на домакински електрически уреди и лампи е необходим променлив ток.
Говорейки конкретно за отоплителната система, електрическият котел за отопление на водата също работи на променлив ток. За да осигурите дома със светлина през нощта, ще са необходими батерии, които запазват дневните консумативи.
Инверторните модули са инсталирани на удобно място за поддръжка, въпреки че не се нуждае от постоянно управление и работи в автоматичен режим (+)
Ефективност на използването на фотоклетки
Най-лесният начин е да закупите слънчеви колектори и да приложите една от простите, доказани през годините схеми. Обаче обстоятелствата понякога диктуват условията им. Да предположим, че имате отлично работеща работна система със соларен генератор, но засега тя служи за захранване с електричество и снабдяване на къщата с топла вода.
Ясно е, че купуването на ново оборудване не е изгодно, следователно е по-лесно да увеличите мощността, като закупите определен брой фотоволтаични преобразуватели. Бюджетният вариант са силиконови панели с капацитет до 23-25%.
Към източника на ток трябва да бъде свързан електрически нагревател. Универсална опция е котел, оборудван с разпределително окабеляване.
Полимерните филмови елементи на руския пазар са много по-рядко срещани от силициевите единични и поликристални аналози. Те са удобни за монтаж, но имат ниска ефективност - само 6%
Ако правилно организирате доставката на електроенергия, тя трябва да е достатъчна както за подаване на топла вода, така и за отопление. Има примери, когато къщата е напълно снабдена с топлина - тя може да бъде разпозната по покрива, почти изцяло покрита с панели.
Понякога е необходимо да се издигнат специални обособени конструкции, ако площта на покрива не е достатъчна. Оказва се, че за да увеличите мощността, е необходимо допълнително свободно пространство.
Дори и най-задълбочените изчисления няма да ви помогнат да определите точното количество потенциална енергия и бързо да създадете ефективна, рационализирана система. Факт е, че на практика има пречки, появата на които е трудно да се предвиди.
Ето някои от факторите:
- Несъответствие с времето Ясен брой слънчеви дни не е известен дори в южните райони. Надеждно да се предвиди техният брой в северните райони е почти невъзможно.
- Неравномерност в производството на електроенергия. Например, в северните райони през зимата има къса дневна светлина, така че много преработена слънчева енергия се изразходва за осветление. Освен това интензитетът на слънчевата радиация през зимата е значително намален.
- Периодични сривове, Както всички технически системи, слънчевите панели могат да се провалят от време на време поради повреда на отделни елементи, договорни връзки, защитна повърхност и др.
Следователно, можете да научите за ефективността само след определен период от време, поне след година. Може да се наложи да увеличите броя на фотоклетките или батериите, помислете за допълнителна топлоизолация у дома и намалете отопляваната площ. Да предположим, че в северните райони на Германия, за да се спестят пари, спалните често изобщо не се отопляват.
Поддръжката на инсталираните фотоклетки не изисква специални умения и се състои в редовно почистване: почистване на сняг през зимата и боклук в топлия период, измиване на стъклената повърхност с вода от маркуч
Диаграма за инсталиране на домашни централи
Най-лесният начин за инсталиране на соларен генератор е да се свържете с компания, която внедрява системни компоненти и предлага услуги за тяхното инсталиране. Плюсове - професионален проект, като се вземат предвид индивидуалните характеристики, гаранция за всички продукти и монтаж, минус - висока цена.
Ако имате съответния опит, можете самостоятелно да сглобите мини електроцентрала със соларни панели за отопление на частна къща.
Най-ефективната хибридна схема се счита за въздушно-слънчева система, при която фотоклетките се използват за генериране на енергия, колектори за отопление на вода и инсталиран допълнителен генератор на вятър. Може да бъде заменен с резервен източник на гориво (+)
Всички части за сглобяване на отоплителната система се продават в специализирани магазини.
Следните компоненти трябва да бъдат закупени:
- набор от силиконови или филмови слънчеви модули;
- батерия за съхранение на енергия;
- контролер на заряда, който регулира процеса на зареждане и разреждане на батерията;
- инвертор, който преобразува постоянен ток в променлив ток;
- комплект свързващи кабели.
Желателно е батериите да са еднакви (като се вземат предвид марката, капацитетът и дори партидата) и имат способността да съхраняват енергия в продължение на 3-4 дни. Продължителността на работата им зависи от температурата в помещението - в студени условия те бързо се освобождават. Ако дневната консумация е 2400 Wh, са необходими батерии с общ капацитет най-малко 1000 Ah.
Когато използвате автомобилни батерии, не забравяйте, че тяхната максимална ефективност е 70-75% (експлоатационен живот е 3 години), специалните устройства за слънчеви системи имат най-добра производителност - до 85% (експлоатационен живот - 10 години). По време на съхранението и преобразуването се губи определено количество енергия
Качеството на тока, генериран от синусоидални инвертори за слънчеви системи, е по-високо от тока от централизирана мрежа. Характеристика на оборудването е синхронизацията на фазата на напрежението, при която преходът от 12 V към 220 V се осъществява без прекъсване в работата на домакински електрически уреди.
Мощност инвертори - от 250 W до 6000 W и повече.Можете да увеличите изходната мощност, като изпразнете паралелната връзка на няколко устройства. Например 3 х 3000 W = 9000 W (+)
След като инсталирате всички елементи на слънчевата система, е необходимо да свържете електрически резервоар, загряващ водата към инвертора, и от своя страна, отоплителен тръбопровод към резервоара.
Колекторна отоплителна система
Най-голямата ефективност и възвръщаемост могат да бъдат постигнати чрез инсталиране на колектори вместо слънчеви модули - външни инсталации, в които водата се нагрява под въздействието на слънчевата радиация. Такава система е по-логична и естествена, тъй като не изисква нагряване на охлаждащата течност от други устройства.
Помислете за дизайна и принципа на работа на устройства от два основни типа: плоски и тръбни.
Самостоятелно направена плоска опция
Дизайнът на плоските растения е толкова прост, че опитни майстори сглобяват колеги за занаяти със собствените си ръце, купувайки част от частите в специализиран магазин и конструирайки някои от импровизирани материали.
Вътре в стоманена или алуминиева кутия е фиксирана плоча, адсорбираща слънчевата топлина. Най-често тя е покрита със слой черен хром. Радиаторът е защитен отгоре от запечатан прозрачен капак.
Водата се нагрява в тръби, положени от змия и свързани с плоча. Вода или антифриз влиза в кутията през входящата тръба, загрява се в тръбите и се придвижва към изхода - към изходната тръба.
Пропускливостта на светлината на капака се обяснява с използването на прозрачен материал - трайно закалено стъкло или пластмаса (например поликарбонат). За да не се отразява слънчевата светлина, стъклената или пластмасовата повърхност е замръзнала (+)
Има два вида връзка, еднотръбна и двутръбна, няма фундаментална разлика в избора. Но има голяма разлика в това как охлаждащата течност ще се подава към колекторите - гравитация или с помощта на помпа. Първият вариант е признат за неефективен поради ниската скорост на движение на водата; по принципа на отоплението наподобява капацитет за летен душ.
Функционирането на втория вариант се дължи на свързването на циркулационна помпа, която захранва охлаждащата течност насила. Източник на енергия за работа на помпено оборудване може да бъде слънчева енергийна система.
Температурата на охлаждащата течност при нагряване от слънчев колектор достига 45-60 ºС, на изхода максималният индикатор е 35-40 ºС. За да увеличите ефективността на отоплителната система, заедно с радиаторите използвайте "топли подове" (+)
Тръбни колектори - решение за северните райони
Общият принцип на работа наподобява работата на плоски аналози, но с една разлика - тръбите за топлообмен с охлаждаща течност са разположени вътре в стъклени колби. Самите тръби са пера, запечатани от едната страна и приличат на пера на външен вид и коаксиални (вакуум), вкарани една в друга и запечатани от двете страни.
Топлообменниците също са различни:
- система за преобразуване на слънчевата енергия в топлинна тръба;
- обикновена тръба за преместване на U-тип охлаждаща течност.
Вторият вид топлообменници е признат за по-ефективен, но не е достатъчно популярен поради цената на ремонта: ако една тръба се повреди, цялата секция ще трябва да бъде сменена.
Топлинната тръба не е част от цял сегмент, така че можете да я смените за 2-3 минути. Неуспешните коаксиални елементи се поправят чрез просто отстраняване на щепсела и подмяна на повредения канал.
Схема, обясняваща цикличния характер на процеса на нагряване във вакуумните тръби: студена течност под въздействието на слънчевата топлина се нагрява и се изпарява, отстъпвайки на следващата част от охлаждащата течност (+)
След като анализирахме техническите характеристики на различните видове колектори и обобщихме опита от тяхната употреба, решихме, че плоските колектори са по-подходящи за южните райони, а тръбните - за северните. Особено добре утвърден в суровия климат на инсталацията с отоплителната система. Те имат способност за отопление дори в облачни дни и през нощта, „изяждайки“ минимално количество слънчева светлина.
Пример за стандартна схема за свързване на слънчеви колектори към котелното оборудване: помпена станция осигурява циркулация на водата, контролерът регулира процеса на отопление
Метод за повишаване на производителността
Обикновено след експерименти с малък брой соларни модули, собствениците на частни къщи отиват по-нататък и подобряват системата по различни начини.
Най-лесният начин е да увеличите броя на включените модули, съответно да привлечете допълнително пространство за тяхното поставяне и да закупите по-мощно свързано оборудване
Ами ако има недостиг на свободно пространство? Ето някои насоки за подобряване на ефективността на соларна станция (с фотоклетки или колектори):
- Променете ориентацията на модулите. Движението на елементи спрямо положението на слънцето. Просто казано, инсталирането на основната част на панелите от южната страна. При дълга дневна светлина също е оптимално да се използват повърхности, обърнати на изток и запад.
- Настройка на наклона Обикновено производителят посочва кой ъгъл е най-предпочитан (например 45 °), но понякога по време на монтажа е необходимо да се направят корекции, като се вземе предвид географската ширина.
- Правилният избор на местоположението на инсталацията. Покривът е подходящ, защото най-често това е най-високата равнина и не е затъмнен от други предмети (например градински дървета). Но има още по-подходящи зони - ротационни проследяващи устройства за слънцето.
С елементите, перпендикулярни на слънчевите лъчи, системата работи по-ефективно, но на стабилно фиксирана повърхност (например покрив) това е възможно само за кратък период от време. За да го увеличат, те измислиха практични проследяващи устройства.
Механизмите за проследяване са динамични платформи, които се обръщат със своята равнина след слънцето. Благодарение на тях работата на генератора се увеличава през лятото с около 35-40%, през зимата - с 10-12%
Голям минус на проследяващите устройства е високата им цена. В някои случаи това не се изплаща, така че няма смисъл да инвестирате в безполезни механизми.
Счита се, че 8 панела е минималната сума, при която разходите ще се оправдаят във времето. Можете да използвате 3-4 модула, но при едно условие: ако те са директно свързани, заобикаляйки батериите, към водната помпа.
Точно онзи ден Tesla Motors обяви създаването на нов тип покрив - с интегрирани соларни панели. Елон Мъск каза, че модифицираният покрив ще бъде по-евтин от конвенционалния покрив с инсталирани на него колектори или модули.
Тематичните видеоклипове ще ви помогнат по-добре да си представите устройството на домашните соларни станции и да разкриете някои тайни на инсталирането на оборудване.
Видео №1. Техническата информация за слънчеви панели и контролери за зареждане е налична:
Видео №2. Полезен опит от използването на слънчеви панели в предградията:
Видео №3. Пример за успешно работеща соларна станция, напълно сглобена независимо, осигуряваща както битова гореща вода, така и отопление на дома:
Както можете да видите, отоплителната система със слънчева енергия е много истинско явление, което можете самостоятелно да осъзнаете. Полето от алтернативни начини за генериране на енергия непрекъснато се развива, може би утре ще чуете за ново откритие.
Каним ви активно да коментирате материала.Можете да изразите отношението си към „зелената енергия“, да споделите опита си в изграждането на слънчева система, да кажете само детайлите, които знаете в блока по-долу.