Отопление с помощью солнечных батарей. Солнечные батареи для дома: схема оборудования, расчет стоимости комплекта.

Современные технологии заставляют нас идти в ногу со временем. Извлечение энергии от природных явлений – одно из самых значимых достижений нашей науки.

Мы научились использовать воду, ветер, теперь пришло время солнца. Солнечная энергия неиссякаема, так почему не применить ее во благо?

Что они представляют собой

Устройства, подзаряжающиеся от света, изобретены достаточно давно. Солнечные батарейки для зарядки калькуляторов, часов и прочего, мы имели удовольствие наблюдать еще в начале 90-х годов. Однако наши зарубежные друзья научились использовать энергию солнца во благо гораздо раньше.

Поэтому, стоит поучиться на уже пройденном опыте, и усовершенствовать достигнутые результаты. Одним из удачных достижений можно назвать энергию, где используются лучи солнечные для отопления батареи для дома, в котором мы живем. Всем известно, что отопление стоит недешево, и платить по счетам приходится часто и помногу.

Многие страны, особенно те, где солнце — частый гость на небе, давно перешли на альтернативную систему отопления. То есть – на обогрев жилья с помощью солнечных батарей.

Если вы не хотите зависеть от жилищно-коммунальных контор, если вам важно тепло в доме в любое, удобное для вас время, давайте поговорим подробнее про отопление от солнечных батарей, которое доступно уже многим, и многие это оценили по достоинству.

Преимущества

1. Вы живете в тепле столько времени в год, сколько хотите.
2. Вы имеете возможность регулировать температуру в квартире на нужном вам уровне.
3. Вы полностью независимы от коммунальных служб, теперь не придется платить за общее отопление.
4. Вы имеете собственный запас энергии, который можно израсходовать на любые бытовые нужды.
5. Большой срок службы батарей надолго избавит вас от хлопот по их замене или ремонту.

Однако есть небольшие детали, которые не мешает рассмотреть подробнее, прежде чем приобретать и устанавливать автономное энергообеспечение в своем жилье.

Нюансы

1. Конечно, есть известная всем истина, что чем ближе к экватору – тем больше солнца. Если вы живете в регионе, где количество солнечных дней невелико, батареи будут не слишком эффективны .
2. Достаточно высокая стоимость батарей . К примеру, чтобы снабдить семью достаточным количеством электроэнергии, вам понадобятся солнечные батареи площадью около 15 – 20 м². Учитывая, что 1 м² дает энергии в среднем 120 Вт, то на семью из трех-четырех человек придется установить достаточно много элементов.
3. Батареи нужно устанавливать на южную сторону крыши . В тех местах, где солнце светит больше всего.
   Площадь крыши должна составлять не менее 40 м2, только в этом случае вы сможете получать достаточное для семьи количество энергии.
4. Для получения энергии около 500 кВт в месяц и полноценной работы системы в вашем регионе должно быть до 20 солнечных дней.
5. Чтобы снабдить себя электричеством и приобрести установку мощностью около 7 квТ, сделать отопление на солнечных батареях, вам придется потратить не менее 200000 рублей на их приобретение и установку.
   Однако это окупится уже в первые годы использования. Мощности такой установки хватает для снабжения отопления дома средней величины.
6. Для эффективной работы установки угол наклона вашей крыши должен быть около 45⁰. Не должно быть больших деревьев и высоких зданий рядом, они будут создавать тень, и мешать работе установки.
7. Система стропил вашего дома должна иметь запас прочности . Батареи имеют определенный вес, который нужно учитывать, чтобы обезопасить кровлю от обрушения.
   Особенно вероятно это в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.

Конечно, батареи обходятся недешево, однако они пользуются большой популярностью уже во многих странах. Даже там, где не самый жаркий климат, их охотно используют. Дело в долговечности, и большой эффективности такого рода установок.Они лучше всего работают в летнее время, когда солнечных дней много. Но отопление нужно зимой, поэтому, чтобы система работала, на крыше нужно собрать достаточно большую конструкцию.

Обратите внимание!

Если вы планируете отопление солнечными батареями, такую систему лучше предусмотреть на стадии проектировки жилья, до его строительства.

Нужно учитывать под их расположение сторону света, площадь крыши, покрытие и стропильную систему.

Виды батарей и комплектация

Существуют батареи двух типов – малые и большие фотоэлектрические системы. К типу малых относятся панели с аккумуляторами напряжением от 12 до 24 вольт.

Такие батареи способны дать энергию, которой хватит на обслуживание телевизора и освещения в доме. Большие системы способны полностью обеспечить электроэнергией и отоплением дом средних размеров.

Что касается комплектации, стандартная батарея состоит из:

1. солнечного вакуумного коллектора;
2. контроллера, следящего за эффективной работой системы;
3. насоса, который подает теплоноситель к накопительному баку от коллектора;
4. емкости объемом 500 – 1000л для горячей воды;
5. теплового насоса или электрического тэна.

Оборудовав мощное отопление частного дома солнечными батареями, вы можете пользоваться горячей водой, а также оборудовать систему теплого пола. Следует особо отметить, что перед установкой системы обязательно нужно просчитать ее мощность.

Необходимо учесть количество проживающих, площадь жилья, а также расход потребляемой энергии. На бытовые приборы семья из трех человек расходует в среднем 200 – 500 кВт в месяц.

Плюс к этому количеству энергии необходима мощность для подогрева воды. Легче всего площадь будущей системы рассчитывается из учета 1 м² площади батареи на одного человека.

Для системы обогрева «теплый пол» на каждые 10м 2 такого пола потребуется 1 м² солнечной батареи.

Если вы планируете,отопление загородного дома солнечными батареями, учитывайте:

• угол ската крыши (не менее 30⁰);
• сторону света (выбирается самая солнечнаясторона);
• количество солнечных дней в году;
• наличие рядом высоких деревьев, которые могут помешать работе системы.

Инсоляция рассчитывается, исходя из учета в 1000 кВт/ч на 1 м² за год. Полученная энергия в этом случае равняется энергии, как от использованных 100 л газа.

Коллектор устанавливают на максимально освещенной солнцем территории. Угол отклонения от юга допустим в пределах 30⁰навостокилизапад. Возможны варианты установки коллектора на соседнем здании, если основное не подходит по многим показателям.

Накопитель допустимо разместить в подвале, если нет других вариантов. Его можно доставить в виде деталей, и собрать уже на месте установки. Нередко собирают систему из нескольких накопителей небольшого размера.

Обратите внимание!

Гелиосистема будет тем эффективнее, чем ниже температура отопления.

Панельное отопление в этом случае можно назвать оптимальным.

В этом случае удачным решением будет стеновое отопление в совокупности с надежным утеплением здания.

Если вы выбрали для себя отопление дома солнечными батареями, ваш выбор можно назвать разумным и удачным. Энергия солнца бесконечна и бесплатна. Немного вложений в оборудование, и гарантированная независимость от многих факторов вам надолго обеспечена.

Современные технологии активно внедряются в повседневную жизнь. Теперь домашние солнечные батареи – популярная разработка, которой пользуются владельцы загородных домов. Преобразование тепловой энергии в электрическую позволяет дачникам экономить в теплое время года, но окупает ли это изначальную стоимость установки?

При покупке солнечных батарей для загородного дома учтите, что дороже обойдутся не сами солнечные батареи, а их установка. Чтобы система бесперебойно работала в весеннее и летнее время, необходимо приобрести контроллер заряда, инвертор с функцией записи и хранения данных (ЗУ), аккумуляторы для накопления энергии, автоматы постоянного тока, предохранитель и кабели для соединения всех элементов системы и подключения к электроприборам.

Общий вес всех компонентов составляет от 50 до 700 кг, что вызывает трудности при транспортировке: необходимо заказывать грузовик или отдельно договариваться с компанией, продающей солнечную электростанцию, о доставке и установке. Как правило, во втором случае перевозка выходит дешевле: компания делает скидку покупателям.

Мощность и цена

Если вы приобретаете солнечную батарею для дома, цену эффективнее всего рассчитывать, исходя из среднесуточного потребления энергии. Как правило, семья из 2-3 человек растрачивает около 194 кВт в месяц при экономном использовании электроприборов, если проживает в квартире. Это около 6,5 кВт в сутки, или 271 Вт*ч/сут.

На даче расход энергии увеличивается, так как покрываемая площадь больше. Тем не менее в солнечную погоду установку можно использовать в качестве самостоятельного источника энергии, если расход составляет до 5кВт*ч в сутки, но стоимость таких мощных систем достигает 700 тыс. руб.

Виды солнечных батарей

Если вы собираетесь купить солнечные батареи для дома, стоимость комплекта напрямую зависит от того, на что рассчитана система:

• небольшие солнечные панели 50-300 Вт*ч предназначены для обслуживания небольших приборов вроде телефона или радио, а также для освещения. Такой мощности вполне достаточно, чтобы обеспечить домик для гостей энергией на выходные. Стоимость установки около 20000-70000 рублей;
• системы мощностью 500-1000 Вт*ч подойдут для постоянного использования, но при этом требуется уменьшить время эксплуатации приборов с высоким потреблением энергии: телевизора, электроплиты и т.п. Такие установки могут выступать в качестве постоянных источников в небольших домах. Стоимость до 200 тыс. рублей;
• солнечные электростанции с 2-3 кВт мощности подойдут для круглогодичного проживания семьи, но для надежности поступления энергии зимой рекомендуется устанавливать вспомогательные источники, например, генераторы на жидком топливе. Стоимость до 600 тыс. рублей.
• мощные солнечные генераторы стоимостью до 900 тыс. рублей предназначены исключительно в качестве самостоятельных источников. Вырабатывают более 5,4 кВт, могут обеспечивать также отопление и нагрев воды. В зимнее время рекомендуется использование альтернативных видов энергии: генераторы на дизеле или энергии ветра, так как солнечной (тепловой) энергии, как правило, недостаточно.

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 (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 (откроется в новом окне).

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

До недавнего времени мысль о возможности получения в своем жилом частном доме бесплатного электричества, которое будет вырабатывать солнечная энергетическая система, снабжающая энергией каждую лампу и светильник в доме, была из разряда фантастики. Но все же, развитие технологий на земном шаре не стоит на месте. Возобновляемая альтернативная энергетика становиться все более популярной и привлекает на свою сторону все больше поклонников.

Солнечные батареи для отопления частного дома

Люди все чаще, стараясь обеспечить независимое электроснабжение, стремятся установить на своих участках ветрогенераторы. Выбрать солнечные батареи и установить их своими руками несложно, если предварительно сделать расчет мощности, необходимой для того, чтобы обеспечить электричеством все имеющиеся светильники и бытовую технику. Можно самостоятельно рассчитать, сколько необходимо фотоэлементов для дальнейшей работы с подсветкой.

Все чаще потребитель обращается за помощью к продукции из области новейших разработок, где основной расчет человека – это собственная электростанция, необходимая для полной автономности, что особенно актуально на отдаленных от крупных населенных пунктов участках.

Ветрогенераторы и солнечные батареи, действительно, эффективное и готовое оборудование, позволяющее достигнуть принципа автономности электроснабжения. Здесь имеется возможность самому рассчитать, какой комплект техники необходимо выбрать для установки. Вся система монтируется своими руками. Схема подключения довольно проста, поэтому можно без проблем подключить все светильники – и на возобновляемой энергии заработает каждая лампа.

Обеспечение частного дома электроэнергией с помощью ветрогенераторов

А теперь определим, какие необходимо соблюсти условия, как рассчитать, целесообразно ли устанавливать солнечные батареи и ветрогенераторы, чтобы организовать автономное электроснабжение в условиях климатического пояса России. Также узнаем, как произвести расчет мощности, которой должна соответствовать вся система, установить и произвести ее подключение своими руками. Разберемся, какой принцип работы лежит в основе оборудования.

Сферы применения и использования

Используются солнечные батареи для отопления дома, коттеджа, дачного жилища – их использование в этих целях довольно распространенная практика. Подобная водонагревательная система имеет хорошую эффективность, поскольку ею можно отапливать даже номер в загородном мотеле. Принцип подключения довольно простой – эти готовые отопительные системы несложно подключить своими руками. Все чаще монтируют солнечные батареи для дома в целях получения автономного электроснабжения. Такие системы также продаются готовые к использованию, их просто установить своими руками. В результате вы обеспечите бесплатной электроэнергией светильники уличного освещения, каждая лампа в доме будет снабжаться возобновляемой энергией, которую выработала ваша собственная электростанция.

С помощью солнечных батарей можно обеспечить бесплатной электроэнергией светильники уличного освещения

Принцип здесь прост – вы перестаете зависеть от основных высоковольтных линий электропередач. Использование солнечной батареи предоставляет автономный доступ к бесплатному электричеству. От вас требуется только произвести расчет мощности, а именно сколько ее будет нужно, чтобы снабжать светильники, уличное освещение или бытовую технику, определить схему, по которой будет функционировать система. Проще говоря, использовать солнечные батареи и их комплекты можно в любом месте, где есть возможность их подключения и установки – там, где существует необходимость в дополнительном источнике электроэнергии.

Что представляют собой солнечные батареи для отопления дома, сколько их необходимо, по какому принципу выбирать схему подключения?

Солнечные батареи для частного дома – это конструкция, состоящая из большого количества кварцевых фотоэлементов, собранных и скрепленных между собой алюминиевой или пластиковой рамой в единый комплект. Сборка оборудования возможна своими руками. В рабочем состоянии кварцевые фотоэлементы осуществляют электроснабжение системы, от которой потом питается уличное освещение, каждая лампа в доме и прочие светильники.

Солнечные батареи состоят из фотоэлементов, скрепленных между собой алюминиевой или пластиковой рамой

Устанавливается данная схема энергоснабжения с целью создать автономное электроснабжение путем преобразования солнечной энергии в электрическую. Главное – правильно провести расчет, высчитать сколько мощности потребует каждая лампа в доме, а также уличные светильники. Обязательно нужно правильно выбрать необходимое оборудование.

Зачастую устанавливают комплекты оборудования солнечной энергетики там, где на протяжении всего года светит солнце, поскольку в затененных участках нет смысла ставить такую систему. Выбрать открытое для солнца место стоит потому, что принцип действия фотоэлектрических элементов заключается в том, что чем больше солнечного света и интенсивней его лучи, тем эффективней будет работать оборудование.

В дополнение необходимо брать в расчет географическую широту, в которой располагается ваше жилище. Чем дальше от экватора располагается местность расположения дома, тем менее эффективно будут работать батареи, им будет сложнее вырабатывать электричество и питать током светильники с подсветкой. Однако, даже если в зимнее время солнце в течение дня светит недостаточно ярко, расчет показывает, что комплект установленного энергетического оборудования все равно значительно снизит общее потребление электричества из сети, так как хотя бы светильники с подсветкой будут питаться возобновляемой энергией, обеспечивая автономное освещение.

Даже зимой солнечные батареи значительно снизят общее потребление электричества из сети

Комплекты солнечных фотоэлементов, их разновидности

Сегодня на рынке потребителю предлагается выбрать три основных разновидности оборудования:

1. Монокристаллические комплекты;
2. Поликристаллические комплекты;
3. Тонкопленочные комплекты.

Эта схема солнечных фотоэлементов состоит из собранных в единую конструкцию отдельных кристаллических ячеек. Для надежности они заливаются силиконом. Имея отличную гидроизоляцию, фотоэлементы хорошо работают в судоходной сфере. Отлично смотрятся и устанавливаются на крышу, можно применять в целях снабжения электричеством номер в лесном отеле. Расположив батареи на солнечной стороне крыши, можно добиться лучшей работы элементов, в таком случае схема работает лучше, светильники светят дольше.

Обязательно брать в расчет то обстоятельство, что наличие препятствий солнечным лучам делает преобразование электричества менее эффективным.

Преимущество фотоэлектрических элементов на основе монокристаллов состоит в их небольшой массе, меньших габаритах при сохранении эффективности и выходной мощности, имеют гибкую структуру, долговременный срок службы, однако имеют довольно высокую стоимость – все это надо брать в расчет при выборе оборудования.

Монокристаллические солнечные батареи для дома

Поликристаллические солнечные фотоэлементы

Основное отличие от солнечных батарей на основе монокристаллов состоит в структуре молекулярных решеток кварца. При производстве монокристаллических ячеек используется высокотехнологичное оборудование, которое выравнивает структуру решеток кварца, в результате чего значительно повышается эффективность батарей. Однако это очень дорогостоящий процесс. Процесс производства поликристаллических ячеек проще, но структура молекулярной решетки разнонаправленная, однако этот, по идее, недостаток, помогает лучше преобразовывать рассеянные лучи солнца, что позволяет снизить зависимость от места расположения батареи, избавить от необходимости делать длительный расчет эффективной зоны использования.

Солнечные батареи на основе поликристаллических фотоэлементов намного дешевле. Область их успешного применения – электроснабжение частного домовладения, административных зданий, освещения улиц, также их можно использовать для того, чтобы осветить номер в гостинице.

Поликристаллические солнечные батареи для частного дома

Тонкопленочные фотоэлементы

Эта схема оборудования состоит из натянутых на каркас тонких пленок, их очень легко установить своими руками в любое удобное и доступное для попадания прямых солнечных лучей место. Такие фотоэлементы не боятся запыления, хорошо себя проявляют даже в не очень благоприятных условиях. Во время облачности работают чуть хуже, КПД снижается на 20 процентов. Имеют невысокую стоимость, но требуется занять достаточно большую площадь для размещения батарей.

Оправдано ли применение солнечных батарей в условиях частного сектора?

Солнечные фотоэлектрические энергетические установки прекрасно зарекомендовали себя не только в частном секторе, но и в масштабах промышленности. В связи с тем, что подобная продукция на сегодняшний день выпускается на территории России, цены на нее стали значительно меньшими. Приобретение солнечной установки на сегодняшний день становиться все доступнее широкому кругу потребителей. На рынке в основной своей массе предлагается продукция сроком службы до 25 лет.

Оправдано ли экономически и насколько эффективно применение солнечных батарей для электроснабжения загородного дома?

Перед совершением покупки необходимо брать в расчет период максимальной солнечной активности в нужной местности

Потом необходимо разделить общую цену всего оборудования на срок гарантированной эксплуатации (25 лет) и количество солнечных дней в течение этого срока. Полученные данные покажут вам целесообразность приобретения предполагаемого оборудования, вы поймете, стоит ли покупать именно этот тип батарей. Дополнительно берите во внимание площадь поверхности, необходимую для установки фотоэлементов для получения одного киловатта мощности – эту цифру вам подскажет продавец оборудования. Необходимо брать в расчет и период максимальной солнечной активности, в наших природных условиях – это, обычно, летний сезон.

1. Подогрев воды;
2. Освещение дома и прилегающей территории;
3. Снабжение электроэнергией бытовой техники.

Если целью ставиться горячее водоснабжение, то тут будет достаточно обычного солнечного коллектора, он на несколько порядков дешевле солнечных фотоэлементов. Да и в принципе, при должной изобретательности его можно сделать своими руками. Коллектор хорошо справится с этой задачей и в осенне-зимний период года.

Если целью ставится горячее водоснабжение, то достаточно будет обычного солнечного коллектора

Однако если ваша цель – обеспечение автономного освещения, то здесь понадобиться установка солнечных фотоэлементов, с такой задачей солнечная батарея справится однозначно. В использовании такого оборудования есть один важный нюанс. Вам систематически придется осуществлять замену накопительных элементов. Схема работы такова, что преобразованное электричество изначально поступает и накапливается в аккумуляторах, а уже из них распределяется по всей системе энергоснабжения. Вы можете посчитать свои финансовые затраты на такое обслуживание системы на 25 лет ее эксплуатации, выяснить, сколько стоит хороший автомобильный аккумулятор и сколько времени он служит, а потом высчитать сумму затрат. Помните, что эффективные накопительные батареи будут стоить дороже обычного автомобильного аккумулятора.

Берите во внимание и показатели эффективности продаваемых в вашей местности типов батарей. Отнюдь не все среди них будут иметь нужный КПД в условиях РФ. Рекламируя оборудование, продавцы будут обещать, что эффективность работы не будет снижаться в результате запыления, но все же это не соответствует действительности.

Различные виды солнечных панелей для частного дома

В связи с этим знайте, что периодически придется заниматься чисткой активной поверхности батарей.

Сегодня пока еще не всем поголовно доступны к использованию эти технологии – всё-таки даже самое дешевое оборудование имеет приличную стоимость. Однако темпы развития отрасли вселяют здоровый оптимизм по данному поводу. Однозначно будут изобретены более дешевые способы преобразования энергии солнечных лучей в электрический ток.

Цены на обычные энергоносители поднимаются с завидной регулярностью, поэтому всё больше людей во всём мире от них отказываются, предпочитая получать тепло и свет от солнца.

Если ископаемое топливо, от которого мы зависим, рано или поздно закончится, то солнце будет давать свет и энергию ещё миллиарды лет. Учёные считают, что солнце - это гарант нашего будущего, но приносить практическую пользу оно может и в настоящем, сводя к нулю счета за потребление электроэнергии.

Интерес к использованию солнечной энергии за последние десять лет стал значительно больше: люди оценили эффективность этого источника и возможность экономить, которую он даёт.

Кроме того, дом, полностью снабжаемый энергией солнца, а такое вполне возможно уже сейчас, делает его хозяев полностью независимыми от энергосетей.

Некоторые семьи используют для своих бассейнов вот такие нагреватели, которые позволяют сократить расходы в среднем на 15-30 тыс. руб. в год.

Солнечная батарея - одна из самых выгодных инвестиций в благоустройство жилья. Исследования доказали что системы, способные генерировать более 3 кВт, значительно увеличивают стоимость дома, в котором установлены. Кроме того, использование солнечных батарей - путь к безопасной и чистой окружающей среде.

Виды солнечных батарей

Разновидностей солнечных батарей существует несколько.

Для использования в быту предназначены фотоэлектрические (PV) системы. Такие солнечные батареи генерируют постоянный электрический ток при солнечной погоде. Подобные системы работают превосходно, но только в домах с доступом прямых солнечных лучей. В тенистых местах или лесной местности полного эффекта добиться невозможно.

Для установки панелей на кровле идеальны здания, одна из сторон которых обращена на юг. Лучше всего солнечные электрические системы работают в тёплом климате с мягкой или короткой зимой. В других климатических условиях неоценимое значение имеет система поддержки - аккумуляторы или генераторы.

Системы, в которых предусмотрена возможность хранения энергии, пригодятся поздним вечером или в плохую погоду. Даже после бури вы сможете устроить вечеринку в своём доме, пока соседи будут ждать помощи облэнерго, сотрудники которого восстановят электричество в порядке очереди.

Коллектор или панель?

Ошибочно считать, что фотоэлектрические солнечные панели решат вопрос и электроснабжения, и отопления. Использовать для обогрева электричество от солнечной батареи - не практично, так как электрообогреватели потребляют много энергии: для получения такого же количества энергии от одного солнечного коллектора потребуется пять солнечных панелей. Так что это тепло обойдется втрое дороже, чем при отоплении и подогреве воды от солнечного коллектора. Кроме того, аккумулятором тепла выступает бак с водой, который прослужит гораздо дольше электрических аккумуляторов, срок службы которых сокращает большая нагрузка.

Электронагреватели более выгодны для небольших хозяйств со скромным расходом горячей воды, солнечные водонагреватели предпочтительнее для хозяйств с большим расходом горячей воды и там, где электроэнергия слишком дорога или недоступна.

Солнечные коллекторы обеспечат бесплатное отопление с сентября до декабря и с февраля по май. Лишь в декабре-январе из-за короткого светового дня солнечной энергии не хватит, чтобы согреться, и жилище придется отапливать дополнительно из других ресурсов. На 15-20 % повысит эффективность работы солнечных коллекторов в самые холодные месяцы система тёплых полов.

Плоские или вакуумные?

Для нагрева воды используются два вида коллекторов - плоские и вакуумные, они же трубчатые. Первые представляют собой плоскую коробку с закрытым под стеклом абсорбирующим слоем с трубками, по которым проходит теплоноситель пропиленгликоль. В вакуумном коллекторе вместо одной покрытой стеклом коробки используется ряд больших полых стеклянных тру6ок-«матрёшек». Внутри каждой находятся трубки с абсорбером тепла, нагревающим теплоноситель. Теплоизолятором служит вакуум между внешней и внутренней трубкой. Две трети используемых солнечных коллекторов в мире - вакуумные и одна треть - плоские. У вакуумных коллекторов ниже теплопотери, поэтому они эффективнее плоских, когда надо нагреть воду до высокой температуры в зимнее время и в пасмурную погоду.

Зато плоские благодаря простой конструкции - более прочные и надёжные, вакуумные - более хрупкие. В случае повреждения плоского коллектора его придётся заменить целиком, а в вакуумном достаточно заменить лишь поврежденные трубки, сам модуль при этом будет продолжать работать.

По делам и оценка

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размера, качества специальных покрытий и стекла. На цену вакуумного коллектора влияет диаметр и длина стеклянных трубок. Чем больше трубки, тем мощнее и дороже коллектор. Имеет значение и тип внутренних теплопроводников: дешевле нагревательные трубки, передающие тепло, дороже - образующие внутренний контур передачи тепла U-трубки.

Для нагрева воды в теплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды годятся только активные. Активная система нагрева воды - более сложная и дорогая, чем пассивная, но она и более эффективная, поскольку обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой. В этой конструкции бак с водой находится внутри помещения, на крышу выведены

только солнечные коллекторы, теплоноситель прокачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединён с баком с водой в единую схему водонагревателя, холодная вода подается под напором снизу и греется путем естественной конвекции. Такая система - проще по конструкции, легче устанавливается и дешевле активной, но подходит разве что для летней дачи. На зиму воду нужно сливать, чтобы не разморозить коллектор.

Солнечные панели: от расходов до выгоды

Стоимость солнечной системы зависит от её размера, а тот в свою очередь - от размера дома и потребностей в энергии. Для квалифицированного расчёта мощности и компонентов перед установкой выполняется энергообследование объекта, после чего специалисты определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для лучшего результата с наименьшими начальными затратами. Самая существенная экономическая выгода от солнечного коллектора - при использовании его для нагрева воды в системе горячего водоснабжения. При расходах на содержание до 1 000 руб. в год солнечный водонагреватель обеспечит дом единовременно от КО до 300 л {в зависимости от объёма бака) горячей воды и прослужит от 10 до 15 лет. Для сравнения: электрический водонагреватель при годовых расходах на содержание от 2 000 до 6 000 руб. «держит наготове» 60-120 л горячей воды и служит обычно 5-8 лет. За 10 лет расходы на солнечный водонагреватель составят до 10 тыс. руб., а на электрический - 20-60 тыс. руб.

Выгодно использовать солнечные коллекторы и для отопления. Особенно эффективна комбинированная система из 70 % солнечной энергии и 30 % электрической. За 20 лет она окажется вдвое дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизельной.

А за весь срок эксплуатации дома при постоянном росте тарифов на электричество экономия будет еще существеннее. В то время как энергоносители будут дорожать, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВт-ч электроэнергии 3 руб. за 10 лет система солнечных коллекторов сэкономит 300 тыс. руб., а за 20 лет - 700 тыс. руб. без учета инфляции.

Вакуумный коллектор с U-трубками за отопительный сезон обеспечит до 2 200 кВт-ч тепловой энергии, что соответствует теплу от сжигания 400 кг каменного угля или 200 л дизельного топлива. И при этом вам не нужно привозить, засыпать и заливать топливо: энергия солнца приходит в ваш дом сама.

Что почём?

Недорогие пассивные мини-системы для использования в тёплое время года, например с апреля по октябрь, с объёмом накопительного бака от 150 до 300 л стоят 20-50 тыс. руб. Активные системы для круглогодичного солнечного нагрева воды с объёмом накопительного бака от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тыс. руб. в зависимости от комплектации. Плоские солнечные коллекторы примерно втрое дешевле вакуумных.

Для дома площадью 100 м 2 минимальная система солнечного отопления с объёмом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдется в 180 тыс. руб.

Базовый вариант мощностью 9 кВт с 300-литровым баком и шестью плоскими коллекторами для систем с водяными тёплыми полами стоит 217 тыс. руб., с вакуумными - 233 тыс. руб. Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным 500-литровым баком в полтора раза мощнее предыдущей, в её состав входят 9 солнечных коллекторов на 13,5 кВт, она подходит для дома от 100 до 200 м 2 и стоит 291 тыс. руб.

А самая дорогостоящая - большая система солнечного отопления и нагрева воды. Её вклад в отопление весной и осенью - до 80 %, зимой - до 40 %. Варианту с 16 солнечными коллекторами, объёмом тепловых аккумуляторов 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт под силу обогреть дом площадью 150-250 м 2 . Цена такой системы - 524 тыс. руб.

Сделать солнечные батареи своими руками

Для экономии можно попробовать сделать солнечные батареи своими руками. Приготовьте очки, перчатки, сапоги и защиту для лица, поскольку будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химическими веществами.

Материалы необходимые для изготовления солнечных батарей своими руками

Прежде всего, это качественные фотоэлементы.

На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния. Первые имеют КПД до 13 %, но при облачности работают неважно. У вторых КПД - до 9 %, но в пасмурные дни они работают так же, как и в солнечные.

Для домашнего энергоснабжения рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются в наборах. Все необходимые для сборки ячейки нужно покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат во время использования и «подарит» низкую мощность солнечной батареи.

Понадобится также паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепёжные болты, медные электропровода высокой мощности, прозрачный лист из плексигласа или поликарбоната, вакуумные подставки из силикона, набор специальных проводников.

После приобретения всего необходимого можно приступать к сборке конструкции.

Шаг первый

Собираем на столе единый набор поликристаллических фотоячеек - например, комплект из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых - 15*15 см.

Шаг второй

Припаиваем на фотоэлементы оловянные проводники.

Шаг третий

Все ячейки нужно соединить между собой согласно электрической схеме. При этом очень важно вне зависимости от типа подключения использовать шунтирующие диоды, необходимые для установки на «плюсовой» клемме. Оптимальный вариант для этой цели - диоды Шоттки: они позволяют произвести правильный расчёт величины солнечных батарей для дома и не допустить разрядки батареи ночью. Работоспособность спаянных ячеек следует тестировать в солнечном месте. Если они функционируют нормально, можно приступать к следующему этапу.

Шаг четвертый

Переходим к сборке рамы. Вам потребуются болты и алюминиевые уголки с невысокими бортиками. Наносим на внутренние грани реек силиконовый герметик.

Шаг пятый

Поверх этого слоя укладываем подготовленный лист из поликарбоната или другого прозрачного материала. Для фиксации лист плотно прижимаем к клеевому контуру.

Шаг шестой

Когда герметик просохнет, можно скрепить раму и прозрачную поверхность болтами. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками вдоль внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками - 5 мм (нужно сделать предварительную разметку).

Шаг седьмой

Фиксируем фотоячейки, герметизируем панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома прослужили как можно дольше. В этом поможет монтажный силикон, нанесённый на каждый элемент. Закрываем сооружение задней панелью. Когда силикон застынет полностью, целиком герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.

Шаг восьмой

Подключить солнечную батарею можно одним из двух известных способов - параллельным или последовательным соединением. В первом случае клеммы

обоих модулей соединяются по принципу минус к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля берём клемму (+) и (-). Выводим концы для подключения к котролле-ру заряда или аккумуляторной батарее. Если необходимо объединить три модуля в одну систему, действия будут соответствующими: соединяем аналогичные нлеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и (). При второй схеме подключения нужно соединить клемму {+) от первого модуля с клеммой (-) от второго. Оставшиеся концы выводим для подключения к контроллеру или аккумуляторной батарее. Принцип будет одним и тем же независимо от количества модулей.

Установка солнечных панелей своими руками

Итак, установка солнечной батареи своими руками в частном владении - вполне посильное дело.

Но чтобы конструкция, на изготовление которой потрачен собственный труд, приносила пользу, нужно учитывать важные нюансы.

Сначала смонтируйте каркас и только затем установите конструктивные элементы. Учтите, что большая панель потребует большего количества проводников энергии для заполнения всей «коробки». Чтобы попаданию солнечных лучей на элементы не мешала тень боковых бортиков, они должны быть невысокими.

Внутри и снаружи корпус нужно обработать влагостойкой краской. Предусмотрите подложку. В нижней части коробки корпуса должны быть небольшие вентиляционные отверстия. Они позволят поддерживать в радиаторе необходимую температуру и выводить образующийся в ходе работы панели газ.

Солнечные панели в рассрочку

При отсутствии средств существует такой вариант, как солнечные панели в лизинг. В этом случае лизинговая компания купит и установит систему без ваших стартовых затрат. Юридически система будет собственностью фирмы, которая сдаёт её в аренду за ежемесячную плату. Эта плата должна быть меньше, чем ваш ежемесячный счёт за электричество.

Компания будет нести ответственность за любой вариант техобслуживания, чистку и затраты на ремонт (текущий или внеплановый) в течение всего периода, на который заключён контракт, а его обычно заключают на срок от 10 до 20 лет. Лизинг - экономичный выбор для крупных хозяйств, которые потребляют много энергии и оплачивают внушительные счета.

На заметку

Частичная автономия или альтернативные источники энергии для частного дома

Дело, правда, тормозится из-за того, что на большей части территории нашей страны вместо 300 солнечных дней в году, как где-нибудь на Средиземном море, – всего лишь 75, а вместо ровного свежего бриза – прерывистый ветерок со скоростью 3-4 метра в секунду. Конечно, юг нашей страны не обделен солнечными лучами, а север – ветрами, но вряд ли они задают здесь моду. Поэтому, говоря об альтернативной энергетике загородных домов в России, нужно понимать, что она в большинстве случаев продиктована, скорее, не соображениями экономии, а преимуществами автономности и независимости от капризов наших видавших виды электросетей – да еще, быть может, желанием приобрести репутацию передового, просвещенного человека.

Энергия солнца

«Ветер, ветер, ты могуч…» – но, увы, весьма непостоянен. От ветряка в Подмосковье, признаться,

сравнительно мало проку. Основной упор приходится делать на солнечные панели, поскольку солнце, в отличие от ветра, восходит и заходит строго по расписанию. В комплексной системе автономного электроснабжения, в которую входят и солнечные панели, и ветрогенератор, на долю ветра приходится максимум 10-20 % электроэнергии.

И все равно, на случай затянувшейся непогоды, для полной электрической автономии потребуется резервный генератор, дизельный или бензиновый.

Для примера, в прошлую зиму в доме с автономным электроснабжением от солнечных панелей резервный генератор проработал суммарно 50-70 часов, израсходовав при этом около 150 литров бензина. Что, в принципе, немного. Все остальное дало солнце.

Наш совет

Для электрической автономности в подмосковном загородном доме площадью порядка 200 кв. метров будет достаточно трех киловатт мощности от солнечных панелей и ветряка, что обойдется ориентировочно в 300-350 тысяч рублей. А при соблюдении режима экономии – даже полутора киловатт.

Мобильный «дачный» вариант мощностью 500 Вт, состоящий из складной солнечной панели и контроллера-чемоданчика, годится для освещения и питания минимума бытовой техники.

Как запрячь Солнце?

Современные солнечные панели стоят не слишком дорого, и на их качестве не следует экономить.

Наиболее совершенные солнечные панели из монокристаллического кремния в солнечную погоду способны вырабатывать 100 Вт электроэнергии и даже больше на 1 кв. метр площади. Их срок службы составляет более 25 лет, а КПД достигает 18-20%. Солнечные панели из муль-тикристаллического кремния стоят процентов на 20-30 дешевле, но и параметры у них похуже: срок службы 15-20 лет, КПД до 15 %. Самые дешевые гибкие панели из аморфного кремния имеют КПД не более 10 % и служат 8-10 лет-на них, право, ориентироваться не стоит.

Для того чтобы вырабатывать требуемые 3 кВт электроэнергии, необходимы солнечные

панели общей площадью не менее 15-20 кв. метров. Чтобы они работали и в пасмурную погоду, пусть и похуже, чем при солнце, надо соединить 4-5 24-вольтовых панелей последовательно, чтобы выходного напряжения хватало для подзарядки аккумуляторной батареи. При этом предъявляются повышенные требования к солнечному контроллеру. В частности, он должен уметь работать при высоком напряжении на входе – желательно до 250 В. Дальнейшее увеличение напряжения становится нецелесообразным, поскольку приводит к уменьшению КПД.

Вертикальная установка

• В средней полосе России солнечные панели следует устанавливать вертикально или почти вертикально.
• Вертикальная установка панелей увеличивает срок их службы, препятствует их загрязнению и заваливанию снегом. Целесообразно развернуть панели по сторонам света: скажем, половину повернуть на 30″ к юго-востоку, а половину – на 30° к юго-западу. Это позволит растянуть работу на всю продолжительность светового дня.
• В наших далеко не средиземноморских широтах вертикальное размещение панелей и их частичный разворот к юго-востоку и юго-западу снижает выработку энергии на протяжении 2-3 часов вблизи полудня, зато увеличивает длительность работы и уберегает от сугробов зимой.
• Максимальную выработку электроэнергии на протяжении всего светового дня обеспечивают солнечные панели, установленные на трекер, который автоматически поворачивается вслед за солнцем.
• На одном трекере можно разместить 4 панели по 200-250 Вт. Но понятно, это сложнее, дороже – и в каждом конкретном случае надо считать и решать, нужно это или нет.

Как обуздать ветер?

В средней полосе России преобладают ветры со средней скоростью 5-7 м/с. Этого маловато для эффективной работы ветрогенераторов – фактически мы находимся на нижнем пределе. Покупая ветряк для Подмосковья, следует выбирать ветрогенератор, рассчитанный на работу при низкой скорости ветра. Ведь ветряк с расчетной мощностью 1 кВт и расчетной скоростью ветра

9 м/с при ветре 5 м/с выдаст больше электроэнергии, чем его вдвое более мощный собрат, но с расчетной скоростью ветра 12 м/с. К сожалению, ветрогенераторы, рассчитанные на небольшую скорость ветра, не только более громоздки, но и стоят дороже, так как в них используется больше неодимовых магнитов. Конструкция лопастей -не пустяк. Использование «самолетного» профиля повышает энергоэффективность в 2-4 раза по сравнению с плоскими лопастями. Оптимальное число лопастей – три. 95 % всех выпускаемых в мире ветрогенераторов – трехлопастные с горизонтальной осью.

Получившие довольно широкое распространение ветряки с вертикальной осью вращения и самолетным профилем лопастей стоят сравнительно дорого. Но они – при той же мощности -служат дольше и работают тише. К тому же они за счет значительной площади лопастей более эффективны при слабом ветре.

Ветрогенератор нужно не только правильно выбрать, но и грамотно установить. Чтобы ветряк был экономически целесообразен, его следует поднять на мачту высотой не менее 15 метров, а это – довольно сложный монтаж плюс тросовые растяжки на значительной площади участка. Зато средняя энергия ветра на высоте 18 метров примерно втрое больше, чем на уровне земли!

«Мозг» системы

Контроллер – это «мозг» системы электроснабжения, собирающий все воедино. Его задача –

оценить приход и расход электроэнергии, степень заряда аккумуляторов, мощность нагрузки и выбрать оптимальный режим работы системы электроснабжения. Применение современных солнечных контроллеров позволяет поднять выработку электроэнергии солнечными панелями в пасмурную погоду до 30 % от максимального значения. Ветряку требуется свой собственный контроллер.

«Сердце» системы

Потребление электроэнергии 8 системе электроснабжения от солнечных источников и ветроге-нератора всегда происходит через буфер – аккумуляторную батарею. Без нее обойтись никак нельзя.

Самые перспективные аккумуляторы -литий-феррум-фосфатные. Они, кстати, выпускаются и в России. Их основные преимущества – малый вес и габариты, возможность глубокого разряда, большое число циклов заряд/ разряд (5000 против 3000 циклов у ближайшего «соперника» – свинцово-кислотной панцирной батареи). Это значит, что при той же емкости литий-феррум-фосфатные аккумуляторы втрое меньше, чем панцирные, и служат около 20 лет вместо 10. Стоят они процентов на 30 дороже.

Панцирные аккумуляторы приближаются к литий-феррум-фосфатным по таким показателям, как стоимость цикла и стоимость киловатт-часа. Но у них, по сравнению с литий-феррум-фосфатными, есть существенный недостаток: они не терпят глубокого разряда – их можно разряжать максимум на 30 %, иначе они резко теряют свои характеристики. Поэтому желательно иметь тройной запас по емкости, что удорожает батарею и делает ее более громоздкой.

Инвертор

Назначение инвертора – превратить постоянный ток от солнечных панелей в переменный (однофазный напряжением 220 вольт или трехфазный напряжением 380 вольт), необходимый для работы большинства потребителей электроэнергии.

На заметку:

Любая система электроснабжения от солнца и ветра состоит из четырех элементов: солнечных панелей и/или ветрогенератора, контроллера, аккумуляторной батареи и инвертора. При этом до 50 % стоимости системы приходится на аккумуляторы. Каждая система балансируется под конкретного заказчика.

Гибридный инвертор может работать как независимо от электрической сети, так и совместно с нею.

Абсолютное импортозамещение

Автономную систему электроснабжения загородного дома можно сделать на полном импортоза-мещении.

Хорошие литий-феррум-фосфатные аккумуляторы выпускает новосибирская компания «Лиотех». Панцирные аккумуляторы Тюменского аккумуляторного завода по ряду параметров превосходят «коллег-американцев».

Качественные солнечные панели производят в Москве («Свободная энергия», «Квант») и Краснодаре («Сатурн», «SOLBAT»).

Российская компания «Микроарт» производит солнечные контроллеры, превосходящие по своим показателям изделия фирм X-tender (якобы американской, а по сути китайской) и Morningstar (бренд Tristar), а также инверторы. Кроме того, эта компания проектирует и устанавливает автономные системы электроснабжения в комплексе.

Новосибирская компания «А-Электроника» выпускает неплохие инверторы в дешевом ценовом диапазоне. Заряжающее устройство для телефона от...

Берегитесь солнечных ожогов!В начале весны...

Как сделать солнечные часы своими...

Модульный дом – сборка своими...