Dôvody popularity alternatívnych zdrojov energie sú celkom pochopiteľné: existuje možnosť šetriť palivo a realizovať sny o systémoch na podporu života šetrných k životnému prostrediu. Zručne využívajúce energiu slnka, vetra a vody môžete z bežného vidieckeho domu urobiť moderný ekologický dom.
Povieme vám, ako vybaviť solárne vykurovanie v súkromnom dome, spolu s vami analyzujeme, aké je to rentabilné. V záujme dôkladného pokrytia problémov spojených s využívaním energie denného svetla sme podrobne opísali všetky populárne možnosti, ktoré dostali praktickú aplikáciu a pozitívnu spätnú väzbu od používateľov.
Na základe našich odporúčaní môžete zostaviť efektívny solárny systém pre letný dom alebo vidiecky dom. Aby sme uľahčili vnímanie zložitého materiálu, doplnili sme informácie vizuálnymi diagramami, ilustráciami a video sprievodcami.
Spôsoby využitia slnečnej energie
Metódy aplikácie energie nebeského tela nie sú inovatívne technológie, solárne teplo sa používa už dlhú dobu a veľmi úspešne. Platí to však najmä pre Austráliu, niektoré krajiny Európy, Ameriky a južné regióny, kde je možné získať alternatívnu energiu počas celého roka.
Niektoré severné regióny majú nedostatok prirodzeného žiarenia, preto sa používa ako doplnková alebo núdzová možnosť.
Galéria obrázkov
Foto z
Solárne panely - jeden zo spôsobov, ako získať takmer voľnú energiu emitovanú nebeským telesom
Vybudovanie autonómnej solárnej elektrárne je vhodné v regiónoch s veľkým počtom slnečných dní, ktoré nesúvisia s priemernou ročnou teplotou
Autonómne solárne systémy sa nachádzajú hlavne na strechách nízkopodlažných budov av oblastiach bez stromov
Počas mrazy dodávajú solárne systémy energiu na ohrev vzduchu, pary alebo vody, v lete poskytujú ohrev vody
Solárne elektrárne sú ekologické, ekologické a nepretržite obnoviteľné druhy výroby energie
Účinnosť solárnych elektrární je doteraz príliš závislá od počtu slnečných dní. Je to výhodné iba v južných zemepisných šírkach. V prostrednom pruhu a na severe môže slúžiť iba ako rezervný zdroj
Solárne panely na juhu krajín SNŠ budú schopné poskytnúť vidieckemu domu elektrinu, teplú vodu a chladivo pre vykurovacie okruhy.
Solárne systémy, aj keď sa používajú ako záložný zdroj energie, prinášajú pomerne vysoký ekonomický efekt a znižujú zaťaženie hlavných možností výroby energie
Pasívne využívanie slnečnej energie
Možnosť inštalácie solárneho panela
Optimálne usporiadanie súkromnej slnečnej sústavy
Umiestnenie solárneho panelu pozdĺž odkvapu
Slnečná sústava na miernom svahu strechy
Solárna elektráreň ako záložný zdroj
Prevádzka batérií v južných regiónoch krajín SNŠ
Skutočné prínosy slnečnej sústavy v súkromnom sektore
Medzi sprostredkovateľmi medzi slnečnými lúčmi a mechanizmom generujúcim energiu sú solárne panely alebo kolektory, ktoré sa líšia v účele a dizajne.
Batérie akumulujú energiu slnka a umožňujú jej použitie na napájanie domácich elektrických spotrebičov. Sú to panely s fotobunkami na jednej strane a blokovacím mechanizmom na strane druhej. Batériu môžete experimentovať a zostavovať sami, je však ľahšie kúpiť hotové prvky - výber je dostatočne široký.
Solárne systémy (solárne kolektory) sú súčasťou vykurovacieho systému domu. Veľké tepelne izolované boxy s chladivom, ako aj batérie, sú namontované na vyvýšených štítoch smerujúcich proti slnku alebo na svahoch strechy.
Je chybou zvážiť, že absolútne všetky severné regióny dostávajú oveľa menej prírodného tepla ako južné oblasti. Predpokladajme, že v Čukotke alebo v strednej Kanade je oveľa viac slnečných dní ako na juhu Veľkej Británie
Na zvýšenie účinnosti sa panely umiestňujú na dynamické mechanizmy pripomínajúce sledovací systém - otáčajú sa po pohybe slnka. Proces premeny energie sa uskutočňuje v rúrkach umiestnených vo vnútri boxov.
Hlavný rozdiel medzi solárnymi systémami a solárnymi panelmi spočíva v tom, že prvý systém chladí chladivo, zatiaľ čo druhý akumuluje elektrinu. Existuje možnosť vyhrievania miestnosti pomocou fotobuniek, ale obvody zariadenia sú iracionálne a vhodné iba pre oblasti, v ktorých je najmenej 200 slnečných dní v roku.
Schéma vykurovacieho systému so solárnym kolektorom pripojeným k bojleru a záložným zdrojom elektriny (napríklad plynový kotol) s použitím tradičného paliva (+)
Výhody a nevýhody alternatívneho vykurovacieho systému
Nie je veľa výhod solárneho vykurovacieho systému, ale každá z nich je významná a môže sa stať dôvodom súkromných experimentov:
- Ekologické výhody. Je to bezpečné pre obyvateľov domu a okolitú prírodu, čistý zdroj tepla, ktorý nevyžaduje použitie tradičných palív.
- autonómie, Majitelia systémov sú úplne nezávislí od cien energie a hospodárskej situácie v krajine.
- Ziskovosť. Pri zachovaní tradičného vykurovacieho systému je možné znížiť náklady na platenie za teplú vodu.
- Všeobecná dostupnosť, Na inštaláciu solárnych systémov nie je potrebné povolenie štátnych orgánov.
Existujú však nepríjemné momenty, ktoré môžu zničiť celkový obraz. Napríklad na určenie účinnosti systému je potrebné dlhé obdobie najmenej 3 rokov (za predpokladu, že je k dispozícii dostatok slnečnej energie a je využívané aktívne).
Inštalácia iba solárnych modulov bude vyžadovať veľké investície: najlacnejšie kremíkové panely budú stáť najmenej 2200 rubľov. a polykryštalické diódy s prvkami prvej kategórie - až 17000 kusov. Výpočet nákladov na 30 modulov je pomerne jednoduchý (+)
Používatelia zaznamenávajú tieto nevýhody:
- vysoké ceny zariadení potrebných na uvedenie systému do prevádzky;
- priama závislosť množstva vyrobeného tepla od geografickej polohy a počasia;
- Povinná dostupnosť záložného zdroja, napríklad plynového kotla (v praxi sa solárny systém často stáva záložným).
Aby ste dosiahli vyššie výnosy, musíte pravidelne monitorovať zdravie kolektorov, vyčistiť ich od zvyškov a chrániť ich pred mrazom v mraze. Ak teplota často klesne pod 0 ° C, musíte sa postarať o dodatočnú tepelnú izoláciu nielen prvkov slnečnej sústavy, ale aj domu ako celku.
Galéria obrázkov
Foto z
Solárne panely na streche vidieckeho domu
Montáž batérií letného solárneho systému
Vonkajšie vybavenie solárnej elektrárne
Technické zariadenia umiestnené vo vnútri domu
Solárna energia na vykurovanie
Hlavným účelom energeticky úsporných fotobuniek je dodávať do domu elektrinu. Pre ich zahrnutie do návrhu vykurovacieho systému a dosiahnutie optimálneho fungovania je potrebné zostaviť obvod so zásobníkom.
V nej sa zohreje voda, ktorá po dosiahnutí určitej teploty naplní potrubia a radiátory v miestnostiach vyžadujúcich si vykurovanie (obývacia izba, kúpeľňa).
Solárny systém s dvojokruhovou nádržou, ktorý organizuje vykurovanie a dodávku teplej vody v dvoch smeroch: do vykurovacích telies a do analytických bodov (+)
Skúsme analyzovať konštrukčné vlastnosti solárnych panelov a určiť ich potenciálnu úlohu vo vykurovacom systéme.
Princíp činnosti panelov s fotobunkami
Pre solárne panely existujú tri bežné typy článkov:
- monokryštalické, Sú to tenké platne z najčistejšieho kremíka vyrezaného z kryštálu pestovaného za umelých podmienok. Najproduktívnejšia odroda s účinnosťou asi 17-18%. Optimálna prevádzková teplota je od 5 oC do 25 oC.
- polykryštalické, Vyrobené z doštičiek získaných postupným ochladzovaním kremíkovej taveniny. Technológie na ich výrobu sú menej náročné na pracovnú silu, ale účinnosť fotovoltaických článkov vyrobených z polykryštálu je výrazne nižšia - nie viac ako 12%.
- Amorfné. Sú to filmy. Vyrábajú sa spôsobom odparovacej fázy, v dôsledku čoho sa kremík vo forme tenkého filmu nanáša na pružný polymérny základ. Najlacnejšia metóda výroby je kombinovaná s najnižšou mierou výroby až do 7%.
Na inštaláciu autonómnych vykurovacích systémov v severných regiónoch sa za najvhodnejšiu alternatívu považujú fotovoltaické batérie zostavené z monokryštalických článkov. Batérie s amorfnými modulmi sa však ľahšie inštalujú, prakticky nevyžadujú na základni a sú oveľa lacnejšie.
Monokryštálový modul pozostáva zo sériovo zapojených prvkov kombinovaných do modulov. Niekoľko modulov tvorí solárny panel. Tmavý povrch solárneho PV optimalizuje absorpciu slnečného svetla
Úlohou vonkajších prvkov je absorbovať a transformovať slnečné lúče. Uvoľnená energia pokračuje a je koncentrovaná v akumulačnom akumulátore. Malý prvok poskytuje asi 100 - 250 wattov a prefabrikovaný panel s rozlohou 25 - 30 m² dodáva elektrinu malému domu. Na inštaláciu vykurovacieho systému je potrebná energia 2-3 krát viac.
Invertor pôsobí ako prevodník jednosmerného prúdu solárnej „výroby“ na elektrickú energiu, pretože na prevádzku domácich elektrických spotrebičov a žiaroviek je potrebný striedavý prúd.
Pokiaľ ide konkrétne o vykurovací systém, elektrický kotol na ohrev vody pracuje aj na striedavý prúd. Na zabezpečenie domova v noci budú potrebné batérie, ktoré šetria denné potreby.
Invertorové moduly sú inštalované na vhodnom mieste na údržbu, hoci nepotrebujú stálu kontrolu a pracujú v automatickom režime (+).
Účinnosť použitia fotobuniek
Najjednoduchším spôsobom je nákup solárnych kolektorov a použitie jedného z jednoduchých, overených v priebehu rokov. Podmienky však niekedy určujú ich podmienky. Predpokladajme, že máte vynikajúci funkčný pracovný systém so solárnym generátorom, ale zatiaľ slúži na zásobovanie elektrickou energiou a zásobovanie domu teplou vodou.
Je zrejmé, že nákup nového zariadenia nie je rentabilný, a preto je ľahšie zvýšiť energiu nákupom určitého počtu fotovoltaických konvertorov. Rozpočet - silikónové panely s kapacitou až 23-25%.
K zdroju prúdu musí byť pripojený elektrický ohrievač. Univerzálnou možnosťou je kotol vybavený rozvodným vedením.
Polymérne filmové prvky na ruskom trhu sú oveľa menej bežné ako kremíkové jednoduché a polykryštalické analógy. Sú vhodné na inštaláciu, ale majú nízku účinnosť - iba 6%
Ak je prívod energie správne usporiadaný, mal by stačiť na prívod teplej vody aj na vykurovanie. Existujú príklady, keď je dom úplne vybavený teplom - môže ho rozpoznať strecha, takmer úplne pokrytá panelmi.
Ak nestačí plocha strechy, je niekedy potrebné postaviť špeciálne oddelené konštrukcie. Ukazuje sa, že na zvýšenie výkonu je potrebný ďalší voľný priestor.
Ani tie najpodrobnejšie výpočty vám nepomôžu určiť presné množstvo potenciálnej energie a rýchlo vytvoriť efektívny a racionálny systém. Faktom je, že v praxi existujú prekážky, ktorých vzhľad je ťažké predvídať.
Tu sú niektoré z faktorov:
- Nezrovnalosť počasia. Jasný počet slnečných dní nie je známy ani v južných oblastiach. Spoľahlivo predpovedať ich počet v severných regiónoch je takmer nemožné.
- Nezrovnalosti pri výrobe elektrickej energie. Napríklad v zime v severných oblastiach je krátke denné svetlo, takže na osvetlenie sa vynakladá veľa spracovanej slnečnej energie. Okrem toho je výrazne znížená intenzita slnečného žiarenia v zime.
- Pravidelné členenia, Podobne ako všetky technické systémy, aj solárne panely môžu z času na čas zlyhať v dôsledku poškodenia jednotlivých prvkov, zmluvných spojení, ochranného povrchu atď.
Preto sa môžete dozvedieť viac o účinnosti až po určitom časovom období, najmenej za rok. Možno budete musieť zvýšiť počet fotobuniek alebo batérií, zvážiť dodatočnú tepelnú izoláciu doma a obmedziť vykurovanú oblasť. Predpokladajme, že v severných oblastiach Nemecka nie sú spálne často ušetrené, aby sa ušetrili peniaze.
Údržba nainštalovaných fotobuniek nevyžaduje špeciálne zručnosti a spočíva v pravidelnom čistení: čistenie snehu v zime a odpadky v teplom období, umývanie skleneného povrchu vodou z hadice
Schéma inštalácie domácej elektrárne
Najjednoduchší spôsob inštalácie solárneho generátora je kontaktovať spoločnosť, ktorá implementuje systémové komponenty a ponúka služby pre ich inštaláciu. Plusy - profesionálny projekt zohľadňujúci individuálne vlastnosti, záruku na všetky výrobky a inštaláciu, mínus - vysoké náklady.
Ak máte príslušné skúsenosti, môžete samostatne zostaviť minivládu so solárnymi panelmi na vykurovanie súkromného domu.
Za najúčinnejšiu hybridnú schému sa považuje vzduch-solárny systém, v ktorom sa fotobunky používajú na výrobu energie, sú nainštalované kolektory na ohrev vody a je nainštalovaný ďalší veterný generátor. Môže byť nahradený záložným zdrojom paliva (+)
Všetky diely na montáž vykurovacieho systému sa predávajú v špecializovaných predajniach.
Musia sa zakúpiť tieto komponenty:
- sada kremíkových alebo filmových solárnych modulov;
- akumulátorová batéria;
- regulátor nabíjania, ktorý reguluje proces nabíjania a vybíjania batérie;
- menič, ktorý prevádza jednosmerný prúd na striedavý prúd;
- sada prepojovacích káblov.
Je žiaduce, aby boli batérie rovnaké (berúc do úvahy značku, kapacitu a dokonca aj šaržu) a aby boli schopné uchovávať energiu 3-4 dni. Dĺžka ich práce závisí od teploty miestnosti - v chladných podmienkach sa rýchlo vybíjajú. Ak je denná spotreba 2400 Wh, sú potrebné batérie s celkovou kapacitou najmenej 1 000 Ah.
Pri používaní automobilových batérií nezabudnite, že ich maximálna účinnosť je 70 - 75% (životnosť 3 roky), špeciálne zariadenia pre solárne systémy majú najlepší výkon - až 85% (životnosť - 10 rokov). Počas skladovania a premeny sa stráca určité množstvo energie
Kvalita prúdu generovaného sínusovými meničmi pre solárne systémy je vyššia ako prúd z centralizovanej siete. Charakteristickým znakom zariadenia je synchronizácia napäťovej fázy, pri ktorej sa prechod 12 V na 220 V vykonáva bez prerušenia prevádzky domácich elektrických spotrebičov.
Výkonové meniče - od 250 W do 6000 W a vyššie.Výstupný výkon môžete zvýšiť vyprázdnením paralelného pripojenia viacerých zariadení. Napríklad 3 x 3 000 W = 9 000 W (+)
Po inštalácii všetkých prvkov solárneho systému je potrebné pripojiť elektrický zásobník ohrievajúci vodu k meniču a následne k ohrievaciemu potrubiu.
Vykurovací systém kolektorov
Najvyššiu účinnosť a návratnosť je možné dosiahnuť inštaláciou kolektorov namiesto solárnych modulov - vonkajších inštalácií, v ktorých sa voda ohrieva pod vplyvom slnečného žiarenia. Takýto systém je logickejší a prirodzenejší, pretože nevyžaduje zahrievanie chladiacej kvapaliny inými zariadeniami.
Zvážte konštrukciu a princíp činnosti zariadení dvoch hlavných typov: ploché a rúrkové.
Byt je vyrobený na mieru
Konštrukcia plochých rastlín je taká jednoduchá, že skúsení remeselníci zostavujú remeselné výrobky vlastnými rukami, nakupujú niektoré časti v špecializovanom obchode a stavajú časť z improvizovaného materiálu.
Doska absorbujúca slnečné teplo je upevnená vo vnútri oceľovej alebo hliníkovej izolácie. Najčastejšie je pokrytá vrstvou čierneho chrómu. Chladič je zhora chránený utesneným priehľadným krytom.
Voda je zahrievaná v skúmavkách položených hadom a pripojená k doštičke. Voda alebo nemrznúca kvapalina vstupuje do škatule cez vstupnú rúrku, zahrieva sa v trubiciach a presúva sa k výstupu - k výstupnej rúrke.
Priepustnosť svetla veka sa vysvetľuje použitím priehľadného materiálu - odolného tvrdeného skla alebo plastu (napríklad polykarbonátu). Sklenený alebo plastový povrch je matný (+), aby sa zabránilo odrážaniu slnečného svetla.
Existujú dva typy pripojenia, jednorúrkové a dvojtrubkové, pri výbere nie je zásadný rozdiel. Je však veľký rozdiel v tom, ako bude chladivo dodávané do kolektorov - gravitácia alebo pomocou čerpadla. Prvá možnosť sa považuje za neúčinnú z dôvodu nízkej rýchlosti pohybu vody: podľa princípu kúrenia pripomína kapacitu pre letnú sprchu.
Fungovanie druhej možnosti je spôsobené pripojením obehového čerpadla, ktoré chladivo dodáva chladivo. Zdrojom energie pre prevádzku čerpacieho zariadenia môže byť solárny energetický systém.
Teplota chladiacej kvapaliny pri zahrievaní solárnym kolektorom dosahuje 45 - 60 ° C, pri výstupe je maximálny ukazovateľ 35 - 40 ° C. Na zvýšenie účinnosti vykurovacieho systému používajte spolu s radiátormi „teplé podlahy“ (+)
Rúrkové rozvody - riešenie pre severné regióny
Všeobecný princíp činnosti sa podobá prevádzke plochých analógov, ale s jedným rozdielom - rúrky na výmenu tepla s chladivom sú umiestnené vo vnútri sklenených baniek. Samotné rúry sú perie, na jednej strane utesnené a svojím vzhľadom pripomínajúce perie a koaxiálne (vákuum) vložené do seba a na oboch stranách utesnené.
Výmenníky tepla sa tiež líšia:
- systém na premenu slnečnej energie na tepelnú rúru;
- obyčajná trubica na pohyb chladiva typu U.
Druhý typ výmenníkov tepla sa považuje za účinnejší, ale nie dostatočne populárny z dôvodu nákladov na opravu: ak dôjde k zlyhaniu jednej rúrky, bude potrebné vymeniť celú časť.
Teplovod nie je súčasťou celého segmentu, takže ho môžete zmeniť za 2-3 minúty. Chybné koaxiálne prvky sa opravujú jednoduchým odstránením zátky a výmenou poškodeného kanála.
Schéma vysvetľujúca cyklickú povahu procesu zahrievania vo vákuových trubiciach: studená kvapalina pod vplyvom slnečného tepla sa zahrieva a vyparuje, čím sa uvoľňuje ďalšia časť chladiacej kvapaliny (+)
Po analýze technických charakteristík rôznych typov kolektorov a zhrnutí skúseností s ich používaním sme sa rozhodli, že ploché kolektory sú vhodnejšie pre južné regióny a rúrkové pre severné. Obzvlášť dobre zavedené v drsnom prostredí inštalácie so systémom Heat-pipe. Majú schopnosť kúrenia dokonca aj v oblačných dňoch av noci, keď „jedia“ minimálne množstvo slnečného svetla.
Príklad štandardnej schémy pripojenia solárnych kolektorov k zariadeniu kotla: čerpacia stanica zaisťuje cirkuláciu vody, regulátor reguluje proces vykurovania
Metóda zvyšovania výkonnosti
Po experimentovaní s malým počtom solárnych modulov vlastníci súkromných domov spravidla idú ďalej a rôznymi spôsobmi vylepšujú systém.
Najjednoduchším spôsobom je zvýšiť počet zapojených modulov, resp. Prilákať ďalší priestor na ich umiestnenie a kúpiť si výkonnejšie súvisiace vybavenie
Čo ak je nedostatok voľného miesta? Tu je niekoľko pokynov na zlepšenie účinnosti solárnej stanice (s fotobunkami alebo kolektormi):
- Zmeňte orientáciu modulov. Pohybujúce sa prvky vzhľadom na polohu slnka. Jednoducho povedané, inštalácia hlavnej časti panelov na južnú stranu. Pri dlhom dennom svetle je tiež optimálne používať povrchy orientované na východ a západ.
- Nastavenie sklonu. Výrobca zvyčajne uvádza, ktorý uhol je najvýhodnejší (napríklad 45 °), ale niekedy je potrebné počas inštalácie vykonať úpravy s ohľadom na geografickú šírku.
- Správny výber umiestnenia. Strecha je vhodná, pretože najčastejšie je najvyššou rovinou a nezakrývajú ju iné objekty (napríklad záhradné stromy). Ale sú tu ešte vhodnejšie oblasti - rotačné sledovacie zariadenia pre slnko.
Pri prvkoch kolmých na slnečné lúče systém pracuje efektívnejšie, ale na stabilne pevnom povrchu (napríklad na streche) je to možné iba na krátku dobu. Aby to zvýšili, prišli s praktickými sledovacími zariadeniami.
Sledovacie mechanizmy sú dynamické plošiny, ktoré sa otáčajú s rovinou, ktorá nasleduje po slnku. Vďaka nim výkon generátora v lete stúpa asi o 35-40%, v zime o 10-12%
Veľké mínus sledovacích zariadení sú ich vysoké náklady. V niektorých prípadoch sa to nevyplatí, takže nemá zmysel investovať do zbytočných mechanizmov.
Odhaduje sa, že 8 panelov je minimálna suma, v ktorej sa náklady časom odôvodnia. Môžete použiť 3-4 moduly, ale za jednej podmienky: ak sú priamo pripojené, obchádzajú batérie, k vodnému čerpadlu.
Tesla Motors oznámila iba nový deň vytvorenie nového typu strechy - s integrovanými solárnymi panelmi. Elon Musk uviedol, že upravená strecha bude lacnejšia ako konvenčná strecha s nainštalovanými kolektormi alebo modulmi.
Tématické videá vám pomôžu lepšie si predstaviť zariadenie domácich solárnych staníc a odhalia niektoré tajomstvá inštalácie zariadenia.
Video č. 1. Technické informácie o solárnych paneloch a regulátoroch nabíjania sú k dispozícii:
Video č. 2. Užitočné skúsenosti s používaním solárnych panelov na predmestiach:
Video č. 3. Príklad úspešne fungujúcej solárnej stanice, ktorá je kompletne zostavená nezávisle a poskytuje teplú úžitkovú vodu aj vykurovanie domácnosti:
Ako vidíte, vykurovací systém poháňaný solárnou energiou je veľmi skutočný jav, ktorý si môžete nezávisle uvedomiť. Pole alternatívnych spôsobov výroby energie sa neustále vyvíja, možno zajtra budete počuť o novom objave.
Pozývame vás, aby ste sa k materiálu aktívne vyjadrili.Môžete vyjadriť svoj postoj k „zelenej energii“, podeliť sa o svoje skúsenosti s výstavbou slnečnej sústavy a v nižšie uvedenom bloku uviesť iba podrobnosti, ktoré poznáte.