Dôvody popularity alternatívnych zdrojov energie sú celkom pochopiteľné: je tu príležitosť ušetriť na palive a realizovať sny o životných systémoch, ktoré sú šetrné k životnému prostrediu. Zručne využívate energiu slnka, vetra a vody, môžete premeniť obyčajný vidiecky dom na moderný eko-dom.
Povieme vám, ako vybaviť solárne vykurovanie v súkromnom dome a analyzovať s vami, aké je to výhodné. S cieľom dôkladne zdôrazniť otázky využívania energie denného svetla sme podrobne opísali všetky populárne možnosti, ktoré získali praktické uplatnenie a pozitívnu spätnú väzbu od používateľov.
Berúc do úvahy naše odporúčania, môžete vybudovať účinný heliosystém pre letnú chatu alebo vidiecky dom. Na uľahčenie vnímania zložitého materiálu sme doplnili informácie o ilustračné diagramy, ilustrácie a videonávody.
Spôsoby slnečnej energie
Metódy využívania energie nebeského tela nepatria k inovatívnym technológiám, solárne teplo sa používa už dlho a veľmi úspešne. Platí to však najmä pre Austráliu, niektoré krajiny v Európe, Amerike a južných regiónoch, kde je možné v priebehu roka získať alternatívnu energiu.
Niektoré severné oblasti majú nedostatok prirodzeného žiarenia, takže sa používajú ako doplnková alebo záložná možnosť.
Solárne panely sú jedným zo spôsobov, ako získať takmer voľnú energiu emitovanú nebeským telom 
Zariadenie autonómnej solárnej elektrárne je účelné v oblastiach s veľkým počtom slnečných dní, ktoré nesúvisia s priemernou ročnou teplotou. 
Autonómny solárny systém sa nachádza hlavne na strechách nízkopodlažných budov av oblastiach bez stromov. 
V období mrazu dodávajú solárne systémy energiu na vykurovanie vzduchom, parou alebo ohrevom vody, v lete poskytujú ohrievanú vodu 
Solárne elektrárne sú zelené, šetrné k životnému prostrediu a schopné neustále obnovovať typy výroby energie. 
Doteraz je účinnosť solárnych elektrární príliš závislá od počtu slnečných dní. Je zisková len v južných zemepisných šírkach. V strednom pruhu a na severe môže slúžiť len ako záložný zdroj 
Solárne panely na juhu krajín SNŠ budú schopné poskytnúť vidieckemu domu elektrickú energiu, teplú vodu a chladiace médium pre vykurovacie okruhy 
Solárne systémy, dokonca používané ako záložný zdroj energie, prinášajú pomerne vysoký ekonomický efekt, čo znižuje záťaž na hlavné možnosti výroby energie.
Sprostredkovatelia medzi slnečnými lúčmi a mechanizmom generujúcim energiu sú solárne články alebo kolektory, ktoré sa líšia svojím účelom a dizajnom.
Batérie akumulujú slnečnú energiu a umožňujú jej použitie na napájanie domácich elektrických spotrebičov. Sú to panely s fotobunkami na jednej strane a blokovacím mechanizmom na strane druhej. Môžete experimentovať a zostaviť batériu sami, ale je jednoduchšie kúpiť ready-made prvky - výber je pomerne široký.
Solárne systémy (solárne kolektory) sú súčasťou vykurovacieho systému doma. Veľké vyžarované teplonosné kanály, ako sú batérie, sa montujú na vyvýšené štíty, ktoré sú orientované na slnko alebo na strechy.
Mylne predpokladať, že absolútne všetky severné regióny dostávajú oveľa menej prirodzeného tepla ako tie južné. Predpokladajme, že v Čukotke alebo v strednej Kanade je oveľa viac slnečných dní ako na juhu Veľkej Británie
Na zvýšenie účinnosti sú panely umiestnené na dynamických mechanizmoch pripomínajúcich systém sledovania - otáčajú sa po pohybe slnka. Proces premeny energie nastáva v rúrkach umiestnených vo vnútri boxov.
Hlavným rozdielom solárnych systémov od solárnych panelov je to, že prvé ohrieva chladivo a druhé akumuluje elektrinu. Miestnosť je možné vykurovať fotovoltaickými článkami, ale obvody zariadenia sú iracionálne a vhodné len pre tie oblasti, kde je najmenej 200 slnečných dní v roku.
Schéma vykurovacieho systému so solárnym kolektorom pripojeným na kotol a náhradný zdroj elektriny (napr. Plynový kotol) bežiaci na tradičnom palive (+)
Výhody a nevýhody alternatívneho vykurovacieho systému
Výhody solárneho vykurovacieho systému nie sú také veľké, ale každý z nich je vážny a môže byť dôvodom pre súkromné experimenty:
- Ekologické výhody. Je to bezpečné pre obyvateľov domu a okolitú prírodu, čistý zdroj tepla, ktorý nevyžaduje použitie tradičných palív.
- Autonómia . Vlastníci systému sú úplne nezávislí od cien energií a ekonomickej situácie v krajine.
- Economy. Pri zachovaní tradičného vykurovacieho systému je možné znížiť náklady na horúcu vodu.
- Prístupnosť . Inštalácia solárnych systémov nepotrebuje povolenie od štátnych orgánov.
Ale sú tu nepríjemné momenty, ktoré môžu pokaziť celkový obraz. Napríklad na určenie účinnosti systému bude vyžadovať dlhú dobu najmenej 3 roky (za predpokladu, že je dostatok slnečnej energie a aktívne sa používa).
Inštalácia iba solárnych modulov bude vyžadovať veľké investície: najlacnejšie kremíkové panely budú stáť najmenej 2 200 rubľov. a polykryštalických šesťdiodových prvkov prvej kategórie - do 17000 kusov. Vypočítať cenu 30 modulov je celkom jednoduchá (+)
Používatelia majú nasledujúce nevýhody:
- vysoké ceny za vybavenie potrebné na spustenie systému do prevádzky;
- priama závislosť množstva tepla vyprodukovaného na geografickej polohe a počasiu;
- povinná dostupnosť záložného zdroja, napríklad plynový kotol (v praxi je často solárny systém často zálohou).
Na dosiahnutie väčších výnosov musíte pravidelne monitorovať zdravie kolektorov, vyčistiť ich od nečistôt a chrániť ich pred mrazom. Ak teplota často klesne pod 0 ° C, musíte sa postarať o dodatočnú tepelnú izoláciu nielen prvkov solárneho systému, ale aj celého domu.
Solárne panely s kapacitou 120 wattov po celý rok poskytujú energiu do osvetľovacích vedení a spotrebičov vidieckeho domu. 
Nízkoenergetickú solárnu elektráreň tvorí priamo solárna batéria, batériové zariadenie a regulátor nabíjania 
Energetickí spotrebitelia solárnej batérie v krajine sú energeticky úsporné lampy, elektrické náradie, rádio, TV 
Pri použití v solárnom okruhu s kapacitou približne 650 W by mal byť blok zariadenia vo vnútri domu doplnený meničom 1 kW
Solárna energia na vykurovanie
Hlavným účelom fotovoltaických článkov, ktoré akumulujú energiu, je dodávka elektriny do domu. Na ich zahrnutie do schémy vykurovacieho systému a na dosiahnutie optimálneho fungovania je potrebné zostaviť okruh so zásobníkom.
Je to v tom, že voda bude ohrievaná, čo po dosiahnutí určitej teploty naplní potrubia a radiátory v miestnostiach, ktoré vyžadujú vykurovanie (obývacia izba, kúpeľňa).
Solárny systém s dvojokruhovou nádržou, ktorá organizuje vykurovanie a zásobovanie teplou vodou v dvoch smeroch: na vykurovacie telesá a na body analýzy (+)
Pokúsme sa zistiť konštrukčné vlastnosti solárnych článkov a určiť ich potenciálnu úlohu vo vykurovacom systéme.
Princíp činnosti panelov s fotovoltaickými článkami
Existujú tri bežné typy prvkov pre solárne zariadenia:
- Monokryštalický . Jedná sa o tenké dosky z najčistejšieho kremíka, rezané z kryštálu pestovaného za umelých podmienok. Najproduktívnejšia odroda s účinnosťou asi 17-18%. Optimálna teplota pre prevádzku je od 5 ºС do 25 ºС.
- Polykryštalický . Vyrobené z plátkov získaných postupným ochladzovaním kremíkovej taveniny. Ich výrobné technológie sú menej náročné na pracovnú silu, ale účinnosť polykryštalických fotovoltaických článkov je výrazne nižšia - nie viac ako 12%.
- Amorfné. Sú to film. Vyrobené spôsobom odparovacej fázy, v dôsledku čoho sa kremík vo forme tenkého filmu nanesie na pružný polymérny základ. Najlacnejšia výrobná metóda je kombinovaná s našou nízkou produktivitou, ktorá sa odhaduje na 7%.
Na inštaláciu autonómnych vykurovacích systémov v severných oblastiach sú fotovoltaické články z monokryštálových buniek považované za najvhodnejšiu možnosť. Batérie s amorfnými modulmi sa však jednoduchšie inštalujú, prakticky bez bázy a oveľa lacnejšie.
Monokryštalický modul sa skladá zo sériovo zapojených prvkov kombinovaných do modulov. Solárny panel tvorí niekoľko modulov. Tmavý povrch fotovoltaických solárnych systémov optimalizuje absorpciu slnečného svetla
Úlohou vonkajších prvkov je absorbovať a transformovať slnečné lúče. Uvoľnená energia prúdi ďalej a je koncentrovaná v akumulátore. Malý prvok dáva okolo 100-250 W a prefabrikovaný panel 25-30 m² poskytuje elektrinu pre malý dom. Pre inštaláciu vykurovacieho systému bude vyžadovať energiu 2-3 krát viac.
Menič slúži ako prevodník jednosmerného prúdu zo solárnej "výroby" na elektrinu, pretože na prevádzku domácich spotrebičov a svietidiel je potrebný striedavý prúd.
Ak hovoríme konkrétne o vykurovacom systéme, elektrický kotol na ohrev vody tiež pracuje na striedavý prúd. Na zabezpečenie denného osvetlenia pre domácnosť budú potrebné batérie, aby sa udržiaval denný odber.
Invertorové moduly sú inštalované na vhodnom mieste pre údržbu, aj keď nepotrebujú stálu reguláciu a pracujú v automatickom režime (+)
Účinnosť fotočlánku
Najjednoduchší spôsob, ako kúpiť solárne kolektory a použiť jeden z jednoduchých, overené v priebehu rokov systémy. Podmienky však niekedy diktujú okolnosti. Predpokladajme, že máte veľký funkčný pracovný systém so solárnym generátorom, ale teraz slúži na dodávku elektriny a poskytovanie teplej vody do domu.
Je jasné, že nákup nového zariadenia je nerentabilný, takže je jednoduchšie zvýšiť výkon nákupom určitého množstva fotovoltaických článkov. Možnosť rozpočtu - kremíkové panely s kapacitou až 23-25%.
Vykurovacie zariadenie pracujúce na elektrine je potrebné pripojiť k zdroju prúdu. Univerzálna verzia - kotol, vybavený rozvodným vedením.
Prvky polymérneho filmu na ruskom trhu sú omnoho menej bežné ako mono- a polykryštalické analógy kremíka. Sú vhodné pre inštaláciu, ale majú nízku účinnosť - iba 6%
Ak je dodávka elektriny správne organizovaná, mala by stačiť na zásobovanie teplou vodou aj na vykurovanie. Existujú príklady, keď je dom plne vybavený teplom - dá sa rozpoznať na streche, takmer úplne pokrytý panelmi.
Niekedy to vyžaduje výstavbu špeciálnych detašovaných stavieb, ak plocha strechy nestačí. Ukazuje sa, že na zvýšenie výkonu je potrebná ďalšia voľná plocha.
Dokonca aj tie najopatrnejšie výpočty vám nepomôžu určiť presné množstvo potenciálnej energie a rýchlo vytvoriť efektívny, efektívny systém. Faktom je, že v praxi existujú prekážky, ktorých vzhľad je ťažké predvídať.
Tu sú niektoré z faktorov:
- Nepohodlie počasia. Jasný počet slnečných dní nie je známy ani v južných oblastiach. Je takmer nemožné spoľahlivo predpovedať ich počet v severných regiónoch.
- Nezrovnalosť pri získavaní elektriny. Napríklad v severných oblastiach v zime krátke svetlo deň, takže veľa recyklovanej slnečnej energie sa spotrebuje na osvetlenie. Okrem toho sa výrazne znižuje intenzita slnečného žiarenia v zimnom období.
- Periodické členenia . Ako všetky technické systémy, aj solárne panely sa môžu čas od času rozpadať v dôsledku poškodenia jednotlivých prvkov, zmluvných spojov, ochranných povrchov atď.
O efektivite sa preto môžete dozvedieť až po určitom časovom období, minimálne - za rok. Môže byť potrebné zvýšiť počet fotobuniek alebo batérií, zvážiť dodatočné izolácie domu, znížiť vykurované plochy. Predpokladajme, že v severných oblastiach Nemecka, aby sa ušetrilo spálne, sa často nevyhrieva vôbec.
Údržba nainštalovaných fotobuniek nevyžaduje špeciálne zručnosti a pozostáva z pravidelného čistenia: v zime čistenie snehu a nečistoty počas teplého obdobia, umývanie povrchu skla vodou z hadice
Schéma inštalácie elektrárne
Najjednoduchší spôsob inštalácie solárneho generátora je kontaktovať spoločnosť, ktorá predáva systémové komponenty a ponúka inštalačné služby. Pros - profesionálny projekt s individuálnymi funkciami, záruka na všetky produkty a inštalácie, mínus - vysoké náklady.
Ak máte príslušné skúsenosti, môžete samostatne zostaviť mini-elektráreň so solárnymi panelmi na vykurovanie súkromného domu.
Najúčinnejšia je hybridná schéma systému vzduch-slnečná sústava, v ktorej sa fotovoltaické články používajú na výrobu energie, kolektory na ohrev vody a prídavný veterný generátor. Môže byť nahradený záložným zdrojom paliva (+)
Všetky diely pre montáž vykurovacieho systému sa predávajú v špecializovaných predajniach.
Musíte zakúpiť nasledujúce komponenty:
- súprava silikónových alebo filmových solárnych modulov;
- akumulátor energie;
- regulátor nabíjania, ktorý reguluje proces nabíjania a vybíjania batérie;
- menič, ktorý prevádza DC na AC;
- sada spojovacích káblov.
Je žiaduce, aby batérie boli rovnaké (s prihliadnutím na značku, kapacitu a dokonca aj stranu) a mali možnosť uchovávať energiu 3-4 dni. Trvanie ich práce závisí od teploty miestnosti - v chladných podmienkach sa rýchlo vypúšťajú. Ak je denná spotreba 2400 Wh, batérie potrebujú celkovú kapacitu najmenej 1000 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). Pri skladovaní a premene dochádza k strate určitej energie.
Kvalita prúdu generovaného sínusovými meničmi pre solárne systémy je vyššia ako prúd z centralizovanej siete. Znakom zariadenia je synchronizácia napäťovej fázy, pri ktorej sa prechod 12 V na 220 V vykonáva bez prerušenia vo fungovaní domácich elektrických spotrebičov.
Meniče výkonu - od 250 W do 6000 W a vyššie. Výstupný výkon môžete zvýšiť vyprázdnením paralelného pripojenia viacerých zariadení. Napríklad 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Po montáži všetkých prvkov solárneho systému je potrebné pripojiť elektrickú nádrž, ktorá ohrieva vodu na striedač, a vykurovacie potrubie na nádrž.
Vykurovacie systémy kolektorov
Najväčšia účinnosť a vplyv sa dá dosiahnuť inštaláciou kolektorov namiesto solárnych modulov - vonkajších inštalácií, v ktorých sa voda ohrieva slnečným žiarením. Takýto systém je logickejší a prirodzenejší, pretože nevyžaduje zahrievanie chladiacej kvapaliny inými zariadeniami.
Zvážte návrh a princíp činnosti zariadení dvoch hlavných typov: plochých a rúrkových.
Plochá možnosť pre nezávislú výrobu
Dizajn plochých inštalácií je tak jednoduchý, že skúsení remeselníci si vlastnými rukami zostavujú ručne zhotovené náprotivky, ktoré si kúpili niektoré časti v špecializovanom obchode a niektoré z nich boli vyrobené z improvizovaného materiálu.
Vo vnútri oceľového alebo hliníkovo izolovaného potrubia doska fixuje adsorbčné teplo zo slnka. Najčastejšie je pokrytá vrstvou čierneho chrómu. Na vrchu absorbéra tepla je chránený utesnený priehľadný kryt.
Voda sa zahrieva v skúmavkách položených hadom a pripojí sa k doske. Voda alebo nemrznúca kvapalina vstupuje do vnútra potrubia cez vstup, zohrieva sa v rúrach a presúva sa do výstupu - do výstupu.
Priepustnosť svetla veka je vysvetlená použitím priehľadného materiálu - silne tvrdeného skla alebo plastu (napríklad polykarbonátu). Aby sa zabránilo odrazu slnečných lúčov, sklenený alebo plastový povrch je matný (+)
Existujú dva typy pripojení, jedno-potrubné a dvoj-potrubné, neexistuje žiadny zásadný rozdiel vo výbere. Но существует большая разница в том, каким способом теплоноситель будет подаваться к коллекторам – самотечным или с помощью насоса. Первый вариант признан неэффективным из-за слабой скорости передвижения воды, по принципу нагрева он напоминает емкость для летнего душа.
Функционирование второго варианта происходит благодаря подключению циркуляционного насоса, который подает теплоноситель в принудительном порядке. Источником энергии для работы насосного оборудования может стать энергосистема на солнечных батареях.
Температура теплоносителя при нагреве солнечным коллектором достигает 45-60 ºС, на выходе максимальный показатель – 35-40 ºС. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)
Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов
Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.
Теплообменники также бывают разными:
- система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
- обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.
Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.
Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.
Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)
Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.
Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания
Метод увеличения производительности
Обычно, поэкспериментировав с небольшим количеством солнечных модулей, владельцы частных домов идут дальше и совершенствуют систему различными способами.
Самый простой способ – это увеличение количества задействованных модулей, соответственно, привлечение дополнительных площадей для их размещения и покупка более мощного сопутствующего оборудования
Что делать, если существует дефицит свободной площади? Вот несколько рекомендаций для повышения эффективности солнечной станции (с фотоэлементами или коллекторами):
- Изменение ориентации модулей. Перемещение элементов относительно положения солнца. Проще говоря, установка основной части панелей на южной стороне. При длинном световом дне также оптимально задействовать поверхности, выходящие на восток и запад.
- Регулировка угла наклона. Производитель обычно указывает, какой угол является наиболее предпочтительным (например, 45º), но порой при монтаже приходится вносить свои коррективы с учетом географической широты.
- Правильный выбор места установки. Крыша подходит, потому что чаще всего является наивысшей плоскостью и не затеняется другими объектами (предположим, садовыми деревьями). Но существуют еще более подходящие площади – поворотные устройства слежения за солнцем.
При перпендикулярном расположении элементов к лучам солнца система работает более эффективно, однако на стабильно закрепленной поверхности (например, крыше) это возможно лишь на короткий промежуток времени. Чтобы его увеличить, придумали практичные устройства слежения.
Механизмы слежения – это динамические платформы, которые своей плоскостью поворачиваются вслед за солнцем. Благодаря им производительность генератора увеличивается летом примерно на 35-40%, зимой – на 10-12 %
Большим минусом устройств слежения является их высокая стоимость. В некоторых случаях она не окупается, поэтому нет смысла вкладываться в бесполезные механизмы.
Подсчитано, что 8 панелей – минимальное количество, при котором затраты со временем оправдают себя. Можно задействовать и 3-4 модуля, но при одном условии: если они напрямую, в обход аккумуляторов, подключены к водяному насосу.
Буквально на днях компания Тесла Моторс объявила о создании нового типа крыши – с интегрированными солнечными батареями. Илон Маск заявил, что модифицированная крыша будет дешевле, чем обычная кровля с установленными на нее коллекторами или модулями.
Závery a užitočné video na túto tému
Тематические видеоролики помогут вам лучше представить устройство домашних солнечных станций и раскроют некоторые секреты монтажа оборудования.
Video č. 1. Доступно изложенная техническая информация о солнечных батареях и контроллерах заряда:
Video č. 2. Полезный опыт использования солнечных батарей в Подмосковье:
Video č. 3. Пример успешно работающей солнечной станции, полностью собранной самостоятельно, обеспечивающей и ГВС, и отопление дома:
Как видите, отопительная система на солнечных батареях – вполне реальное явление, которое вы можете самостоятельно воплотить в жизнь. Сфера альтернативных способов получения энергии развивается постоянно, возможно, завтра вы услышите о новом открытии.
Приглашаем активно комментировать материал. Высказать свое отношение к “зеленой энергетике”, поделиться опытом в устройстве системы из солнечных батарей, сообщить только вам известные тонкости вы сможете в блоке, расположенном ниже.