Грејање приватне куће са соларним панелима: шеме и уређаји

Врсте соларних панела

Уређаји су подељени у класе према степену снаге:

• мале снаге;
• универзалан;
• панел соларних ћелија.

Поред тога, постоје три типови батерија са различитим одредиште:

1. Фотоелектрични претварачи (ПВЦ). Они претварају сунчеву енергију у електричну енергију.
2. Соларне електране (ХЕС). Користе се за обезбеђивање функционисања различитих индустријских инсталација - турбина, парних машина итд.
3. Соларни колектори (СЦ). Служи за снабдевање топлотом просторија.

Избор и прорачун соларних панела за приватну кућу захтева од власника да познаје карактеристике дизајна опреме. Постоји подела према физичком и хемијском стању материјала батерије. Ово питање треба детаљније размотрити.

силицијумске батерије

Силицијумске ћелије су најчешћи типови фотонапонских претварача.

Разлог за то је распрострањеност и доступност овог материјала. Истовремено, технологија производње је веома сложена, производња елемената кошта значајне количине, што приморава произвођаче да траже опције за смањење трошкова.

До сада се то постизало само на рачун смањене ефикасности, али програмери стално траже начине да побољшају квалитет и перформансе својих производа. Размотрите врсте силицијумских батерија.

Моноцристаллине

Најефикаснији и скупљи елементи. Користи се силицијум високе чистоће, чија је технологија производње развијена у производњи полупроводника. Елементи су танки пресеци (300 µм) од једног кристала узгајаног специјално за овај задатак. Кристална структура има правилан облик, зрна су усмерена у једном правцу. Цена материјала је висока, ефикасност је 18-22%. Век трајања је веома дуг, најмање 30 година.

Полицристаллине

Ови елементи се добијају постепеним хлађењем растопљеног силицијума.на којима се формирају поликристали. Структура таквог материјала нема правилан облик, зрна нису паралелна и усмерена у различитим правцима. Производња је много јефтинија, јер ова технологија захтева мање електричне енергије, али је ефикасност производа нижа - 12-18%.

аморфна

Аморфне батерије нису направљене од кристалног силицијума, већ од силицијум водоника (силана), који се наноси у танком слоју на основни материјал. Ефикасност ових батерија је ниска - само 5-6%, али је и цена најнижа. Истовремено, постоје неке предности - висок коефицијент оптичке апсорпције, способност рада у облачном времену, отпорност на деформацију панела.

хибрид

Хибридни панели су комбинација фотонапонских ћелија и соларних колектора. Чињеница је да се при генерисању енергије панели загревају и губе перформансе.

За смањење грејања коришћено је водено хлађење. Показало се да се количина топлоте коју добија вода из фотоћелија може искористити за кућне потребе или за грејање простора.

Такви соларни панели су добри и за производњу енергије и за грејање куће. Произвођачи тврде да је ефикасност оваквих панела изузетно висока (неки кажу 80%), али ово је уобичајен маркетиншки трик, узимајући у обзир стабилност индикатора као повећање ефикасности.

Ово је још једна врста фотонапонских претварача, који се не праве на бази силикона, већ од неколико полимерних филмова пресавијених у густо паковање и обављају различите функције.. Ефикасност таквих батерија је око четири пута мања од силицијумских, али су лагане, релативно јефтине за производњу и, као резултат, јефтиније за продају. Верује се да полимерни уређаји имају велики потенцијал и да ће се активно развијати, јер су ниске цене и брзина производње најважније предности материјала.

Будућност припада алтернативним изворима енергије

Потражња за енергијом расте сразмерно брзини развоја технологије. Ако су данас алтернативни извори енергије егзотични и користе се само тамо где друге методе нису прикладне, онда ће се након неког времена ситуација радикално променити. Зависност од компанија за снабдевање ресурсима није најперспективнија перспектива, што нас приморава да тражимо друге, независније опције за снабдевање становања енергијом и топлотом.

Чим се појави јефтинија и продуктивнија опрема, употреба соларних панела ће постати широко распрострањена.. Подстицај за то ће бити пренасељеност централних региона, недостатак становања и посла, потреба за пресељењем у удаљеније регионе. Ако до тог времена параметри опреме постану прилично стабилни, а цене падну на приступачне нивое, онда ће потражња за соларним панелима постати веома висока.

Принцип рада

Принцип рада соларне батерије. (Кликните за увећање)

Принцип рада соларне батерије је прилично једноставан. То је претварање сунчеве енергије у електричну енергију. Фоторецептори који се налазе на плочи апсорбују сунчеву светлост, што изазива микропражњење на површини плоче.

Снага једног таквог микропражњења је прилично мала, али многи фоторецептори који се налазе на подручју батерије су у стању да генеришу и акумулирају потребну количину електричне енергије за људске потребе.

Соларни панели се могу поставити на кровове:

• приватне куће;
• вишеспратне зграде;
• мале индустријске просторије;
• павиљони;
• надстрешнице.

Услов за постављање конструкције је раван кров или друга раван велике површине.

Савет стручњака: модули соларних колектора су постављени према сунцу

Због тога је важно да модул инсталирате на јужној или југоисточној страни током инсталације.

Предности соларног система грејања

Постоји неколико предности соларних панела за грејање куће:

• Током целе године ваш дом је обезбеђен потребном топлотом. Такође можете подесити температуру у кући по свом нахођењу.
• Потпуна независност од стамбено-комуналних услуга. Сада не морате да плаћате огромне рачуне за грејање.
• Соларна енергија је резерва која се може користити за различите потребе домаћинства.
• Ове батерије имају веома добар радни век. Они ретко покваре, тако да не морате да бринете о поправци или замени неких компоненти.

Постоје неке нијансе на које треба обратити пажњу пре него што изаберете овај систем. На крају крајева, такав систем можда није погодан за све.

На много начина, квалитет таквог система грејања зависи од географије становања. Ако живите у региону где сунце не сија сваки дан, онда ће такви системи бити неефикасни. Још један недостатак овог система је што су соларни панели скупи. Истина, не треба заборавити да ће се такав систем временом у потпуности исплатити.

Трајање сунца у Русији

Да би се кућа снабдевала потребном количином топлоте, биће потребно од 15 до 20 квадратних метара. метара површине соларног панела. Један квадратни метар емитује у просеку до 120В.

Да бисте добили око 500 кВ топлоте месечно, потребно је да у месецу буде око 20 сунчаних дана.

Предуслов је постављање соларних панела на јужну страну крова, јер се на њој највише шири топлота. Да би соларно грејање било што ефикасније, угао крова треба да буде око 45 степени. Пожељно је да високо дрвеће не расте у близини куће и да нема других предмета који могу створити сенку. Систем решетки куће мора имати потребну снагу и поузданост.Пошто соларни панели нису баш лагани, мора се водити рачуна да не оштете зграду и не изазову деструктивне процесе. Вероватноћа колапса се повећава зими, јер ће се у овом тренутку, поред тешких батерија, на крову накупљати снег.

Соларни панели се обично постављају на кров куће.

Упркос чињеници да су соларни панели прилично скупи, они добијају све већу популарност. Користе се чак и тамо где клима није превише врућа. Такав систем се такође може користити као додатно грејање код куће. Овакви системи су најефикаснији током летњих месеци, када сунце сија скоро свакодневно. Међутим, не заборавите да се кућа мора загревати углавном у зимским месецима.

Начини коришћења сунчеве енергије

Методе коришћења енергије небеског тела не спадају у иновативне технологије, соларна топлота се користи дуго и веома успешно. Међутим, то се углавном односи на Аустралију, неке земље у Европи, Америци и јужним регионима, где се алтернативна енергија може добити током целе године.

Неки северни региони доживљавају недостатак природног зрачења, па се користи као додатна или резервна опција.

Галерија слика
Фотографија са
Соларни панели су један од начина да се добије практично бесплатна енергија коју бесплатно зрачи небеско тело.

Инсталација аутономне соларне електране је препоручљива у регионима са великим бројем сунчаних дана, што није повезано са просечном годишњом температуром

Аутономни соларни систем се налази углавном на крововима ниских зграда и у подручјима без дрвећа.

У периоду мраза соларни системи снабдевају енергијом за загревање ваздуха, паре или воде, лети обезбеђују загрејану воду

Соларне електране спадају у „зелене“, еколошки прихватљиве, континуирано обновљиве врсте производње енергије

До сада је ефикасност соларних електрана превише зависила од броја сунчаних дана. Профитабилно је само у јужним географским ширинама. У средњој траци и на северу може послужити само као резервни извор

Соларни панели на југу земаља ЗНД ће моћи да обезбеде сеоску кућу струјом, топлом водом и расхладном течношћу за кругове грејања

Соларни системи, чак и који се користе као резервни извор енергије, доносе прилично висок економски ефекат, смањујући оптерећење на главним опцијама за производњу енергије.

Пасивно коришћење соларне енергије

Опција уградње соларне плоче

Оптимална локација приватног соларног система

Локација соларног панела дуж стрехе

Соларни систем на равном крову

Соларна електрана као резервни извор

Рад батерија у јужним регионима земаља ЗНД

Праве предности соларног система у приватном сектору

Посредници између сунчевих зрака и механизма који генерише енергију су соларне батерије или колектори, који се разликују и по намени и по дизајну.

Батерије чувају сунчеву енергију и омогућавају јој да се користи за напајање кућних електричних уређаја. То су панели са фотоћелијама на једној страни и механизмом за закључавање са друге стране. Можете сами експериментисати и саставити батерију, али је лакше купити готове елементе - избор је прилично широк.

Соларни системи (соларни колектори) су део система грејања куће.Велике топлотно изоловане кутије са расхладном течношћу, попут батерија, монтирају се на подигнуте штитове окренуте према сунцу или на падинама крова.

Погрешно је претпоставити да апсолутно сви северни региони добијају много мање природне топлоте од јужних. Претпоставимо да на Чукотки или у централној Канади има много више сунчаних дана него у Великој Британији која се налази на југу

Да би се повећала ефикасност, панели су постављени на динамичке механизме који подсећају на систем за праћење - ротирају се пратећи кретање сунца. Процес конверзије енергије одвија се у цевима које се налазе унутар кутија.

Главна разлика између соларних система и соларних панела је у томе што први загревају расхладну течност, док други акумулирају електричну енергију. Могуће је загрејати просторију уз помоћ фотоћелија, али су шеме уређаја нерационалне и погодне су само за оне области у којима има најмање 200 сунчаних дана у години.

Шема система грејања са соларним колектором прикљученим на котао и резервним извором електричне енергије (на пример, гасни котао) који ради на традиционално гориво (+)

Сорте

У најширем смислу, израз "соларна батерија" означава неки уређај који вам омогућава да енергију коју Сунце зрачи у погодан облик у сврху накнадне употребе у различитим областима људског живота. За грејање кућа користе се две врсте соларних панела.

фотонапонске ћелије

Батерије ове класе се често називају претварачима, јер се уз њихову помоћ енергија сунчевог зрачења претвара у електричну енергију. Ова трансформација је постала могућа захваљујући својствима полупроводника.Ћелија фотоелектричне ћелије састоји се од два материјала, од којих један има проводљивост рупа, а други - електронски.

фотонапонске ћелије

Проток фотона који сачињавају сунчеву светлост доводи до тога да електрони напусте своје орбите и мигрирају кроз Пн спој, који је, у ствари, електрична струја.

Према врсти коришћених материјала, разликују се три врсте фотонапонских батерија: силицијумске, филмске и концентраторске.

Силицијум

Више од три четвртине соларних панела који се данас производе су овог типа. То је због распрострањености силицијума у ​​земљиној кори, као и чињенице да је већина технологија у производњи полупроводничке електронике била усмерена на рад са овим материјалом.

Заузврат, елементи на бази силицијума су подељени у два типа:

• монокристални: најскупља опција, ефикасност је 19% - 24%;
• поликристални: приступачнији, али имају ефикасност у распону од 14% - 18%.

Филм

У производњи фотоћелија ове групе користе се полупроводници који имају већи коефицијент апсорпције светлости од моно- и поликристалног силицијума.

Ово је омогућило смањење дебљине елемената за ред величине, што је позитивно утицало на њихову цену. Користе се следећи материјали:

• кадмијум телурид (ефикасност - 15% - 17%);
• аморфни силицијум (ефикасност - 11% - 13%).

концентратор

Ове батерије имају вишеслојну структуру и одликују се највећом ефикасношћу - око 44%. Главни материјал у њиховој производњи је галијум-арсенид.

Комплетан систем грејања

Систем грејања на бази фотонапонских батерија састоји се од следећих компоненти:

• саме батерије;
• батерија;
• контролер: контролише процес пуњења батерије;
• инвертер: претвара једносмерну струју из батерије или акумулатора у наизменичну струју напона 220 В;
• конвектор, топловодни бојлер или било који други тип електричног грејача.

Фотонапонски систем монтиран на мрежу

Соларни колектори

Батерије ове врсте састоје се од неколико црно обојених цеви кроз које се пумпа расхладна течност која циркулише у систему грејања. Истовремено, топлотну енергију сунчевог зрачења апсорбује радно окружење без икакве конверзије. У већини случајева користи смешу на бази пропилен гликола (има својства против смрзавања), али постоје и колектори оријентисани на рад са ваздухом. Последње се, након загревања, напаја директно у загрејану просторију.

Соларни колектори

У свом најједноставнијем облику, соларни колектор се назива равни колектор. Израђен је у облику кутије од стакла са тамним премазом, који је у контакту са расхладном течношћу која пролази кроз цеви. Вакумски колектори имају сложенији уређај. У таквим батеријама, цеви са расхладном течношћу се постављају у затворену стаклену кутију, из које се испумпава ваздух. Тако су цеви које садрже радни медијум окружене вакуумом, који елиминише губитак топлоте услед контакта са ваздухом.

Очигледно је да се производња соларних колектора заснива на једноставнијим технологијама од производње фотонапонских ћелија. Као резултат тога, они су такође јефтинији. Истовремено, ефикасност таквих инсталација достиже 80% - 95%.

Комплетан сет соларног система

Главни елементи соларног система (системи соларних батерија за дом) су:

• соларни колектор;
• циркулациона пумпа (у системима са природном циркулацијом расхладне течности може бити одсутна, али су неефикасне);
• контејнер са водом, који игра улогу акумулатора топлоте;
• круг за грејање воде, који се састоји од цеви и радијатора.

Шема за имплементацију соларног система са подршком за грејање са дневним складиштењем енергије

Предности соларних панела

Најважнија предност фотонапонских претварача је независност од ресурсних организација. Електрична енергија се производи потпуно аутономно, без прикључења на мрежу. Потребно је само имати извор - сунчеву светлост, ноћу систем не може да ради. Постоје и друге предности:

• Пријатељство животне средине. Систем ни на који начин не утиче на животну средину, не емитује никакве штетне материје.
• Дуг радни век. Опрема може да ради скоро неограничено, уз периодично одржавање од стране стручњака.
• Потпуно тихи рад.
• Могућност повећања снаге система додавањем нових модула.
• Отплата опреме. Цена комплета се постепено враћа власнику у виду уштеде енергије. После неколико година, опрема већ почиње да доноси профит.
• Стално смањење трошкова комплета. Обим производње такве опреме је велики, а то узрокује смањење цена. Соларни систем за кућу купљен за неколико година биће јефтинији од оног који је купљен данас, а то улива поверење у развој технологије и доступност опреме.

Цевни соларни колектори

Цевасти соларни колектори су састављени од одвојених цеви кроз које протиче вода, гас или пара. Ово је један од соларних система отвореног типа. Међутим, расхладна течност је већ много боље заштићена од спољашњих негативности. Посебно у вакуум инсталацијама, уређеним по принципу термоза.

Свака цев је одвојено повезана са системом, паралелно једна са другом. Ако једна цев поквари, лако је заменити је новом. Цела конструкција се може монтирати директно на кров зграде, што у великој мери олакшава монтажу.

Цевни колектор има модуларну структуру. Главни елемент је вакуумска цев, број цеви варира од 18 до 30, што вам омогућава да прецизно изаберете снагу система

Значајан плус цевастих соларних колектора лежи у цилиндричном облику главних елемената, захваљујући којима се сунчево зрачење хвата цео дан без употребе скупих система за праћење кретања светиљке.

Посебан вишеслојни премаз ствара неку врсту оптичке замке за сунчеве зраке. Дијаграм делимично приказује спољашњи зид вакум боце како рефлектује зраке на зидове унутрашње балоне

Према дизајну цеви разликују се оловке и коаксијални соларни колектори.

Коаксијална цев је Дијур посуда или познати термос. Направљене су од две боце између којих се испумпава ваздух. Унутрашња површина унутрашње сијалице је обложена високо селективним премазом који ефикасно апсорбује сунчеву енергију.

Са цилиндричним обликом цеви, сунчеви зраци увек падају окомито на површину

Топлотна енергија из унутрашњег селективног слоја се преноси на топлотну цев или унутрашњи измењивач топлоте направљен од алуминијумских плоча. У овој фази долази до нежељених губитака топлоте.

Цев за перје је стаклени цилиндар са уметнутим апсорбером перја.

Систем је добио име по апсорберу перја, који се чврсто обавија око топлотног канала направљеног од метала који проводе топлоту.

За добру топлотну изолацију, ваздух се испумпава из цеви. Пренос топлоте из апсорбера се одвија без губитака, па је ефикасност перастих цеви већа.

Термоцев је затворена посуда са испарљивом течношћу.

Пошто испарљива течност природно тече до дна термоцеви, минимални угао нагиба је 20°

Унутар термоцеви се налази испарљива течност која апсорбује топлоту са унутрашњег зида балоне или из пера апсорбера. Под дејством температуре течност кључа и диже се у облику паре. Након што се топлота преда расхладној течности за грејање или топлу воду, пара се кондензује у течност и тече доле.

Вода под ниским притиском се често користи као испарљива течност.

Систем са директним протоком користи цев у облику слова У кроз коју циркулише вода или расхладна течност система грејања.

Једна половина цеви у облику слова У је дизајнирана за хладну расхладну течност, друга узима загрејану. Када се загреје, расхладна течност се шири и улази у резервоар за складиштење, обезбеђујући природну циркулацију. Као и код термоцевних система, минимални угао нагиба мора бити најмање 20⁰.

Са директном везом, притисак у систему не може бити висок, јер постоји технички вакуум унутар боце

Системи са директним протоком су ефикаснији јер одмах загревају расхладну течност.

Ако се системи соларних колектора планирају за употребу током целе године, онда се у њих упумпавају специјални антифризи.

Предности и мане цевастих колектора

Употреба цевастих соларних колектора има низ предности и мана. Дизајн цевастог соларног колектора састоји се од истих елемената, који се релативно лако замењују.

Предности:

• мали губитак топлоте;
• способност рада на температурама до -30⁰С;
• ефикасан учинак током целог дана;
• добре перформансе у подручјима са умереном и хладном климом;
• ниска ветрованост, оправдана способношћу цевастих система да пролазе ваздушне масе кроз њих;
• могућност производње високе температуре расхладне течности.

Структурно, цеваста структура има ограничену површину отвора. Има следеће недостатке:

• није способан за самочишћење од снега, леда, мраза;
• висока цена.

Упркос почетној високој цени, цевасти колектори се брже плаћају. Имају дуг век трајања.

Цевни колектори су соларне електране отвореног типа, стога нису погодни за употребу током целе године у системима грејања

Врсте соларних панела

Постоје различите врсте фотонапонских претварача. Штавише, материјал од којег су направљени и технологија се разликују. Сви ови фактори директно утичу на перформансе ових претварача. Неке соларне ћелије имају ефикасност од 5-7%, а најуспешнији новији развој показују 44% или више. Јасно је да је дистанца од развоја до домаће употребе огромна, како у времену тако и у новцу. Али можете замислити шта нас чека у блиској будућности. Други ретки земни метали се користе за постизање бољих перформанси, али са побољшаним перформансама, имамо пристојан раст цене. Просечне перформансе релативно јефтиних соларних претварача су 20-25%.

Највише се користе силицијумски соларни модули

Најчешће силицијумске соларне ћелије. Овај полупроводник је јефтин, његова производња је савладана дуго времена. Али они немају највећу ефикасност - истих 20-25%.Стога, уз сву разноликост, данас се углавном користе три типа соларних претварача:

• Најјефтиније су танкослојне батерије. Они су танак слој силицијума на материјалу носача. Силиконски слој је прекривен заштитним филмом. Предност ових елемената је што раде чак и при дифузном светлу, па их је могуће поставити чак и на зидове зграда. Против - ниска ефикасност од 7-10%, и, упркос заштитном слоју, постепена деградација силицијумског слоја. Међутим, заузимајући велику површину, можете добити струју чак и по облачном времену.
• Поликристалне соларне ћелије су направљене од растопљеног силицијума, полако га хладећи. Ови елементи се могу разликовати по светло плавој боји. Ови соларни панели имају најбољу продуктивност: ефикасност је 17-20%, али су неефикасни у дифузном светлу.
• Најскупљи од целог тројства, али у исто време прилично распрострањени, су монокристални соларни панели. Добијају се цепањем једног кристала силикона на плочице и имају карактеристичну геометрију са закошеним угловима. Ови елементи имају ефикасност од 20% до 25%.

Сада, када видите натписе „моно соларни панел“ или „поликристални соларни панел“, схватићете да је реч о методи за производњу силицијумских кристала. Такође ћете знати колико ефективне можете очекивати од њих.

Батерија са монокристалним претварачима