Солнечная электростанция на балконе. личный опыт / хабр

Содержание материала

Плюсы и минусы применения солнечных батарей

Мифом среди населения является то, что солнечные батареи – это роскошь, доступная лишь для состоятельных людей. Но на самом деле это вовсе не так, и батареи могут позволить людям даже со средним достатком.

Так, если вы один раз вложите средства в покупку солнечных батарей и их установку (которую, тем не менее соответствующих умений и навыков можно выполнить и своими руками), то в течение следующих 25 лет вы будете получать электроэнергию бесплатно. Конечно же, если вы живете в Москве или Санкт-Петербурге, то все так гладко не будет, поскольку температурные отличия в сезонах весьма существенные, но, обеспечение, экономия будет существенной.

Если в качестве примера взять при наличии дома горячим водоснабжением, то расходы сократятся примерно на 70 процентов, и только 30 процентов воды вы будете получать традиционным методом, следовательно, и оплачивать будете лишь эту часть. А в летнее время батарея может обеспечить горячей водой и на 100 процентов.

Можно выделить такие преимущества установки солнечных батарей:

солнце в качестве источника энергии доступно в любой точке планеты. Этот источник надежен, и энергию можно получать от него совершенно бесплатно. Энергия вырабатывается при солнечном свете во время светового дня;
автономность использования. Благодаря такому решению вы не будете зависеть от поставщика электроэнергии и горячей воды хотя бы частично;
стоимость установок постоянно снижается, а их производство постоянно совершенствуется. Солнечная энергия в плане стоимости уже начинает конкурировать с традиционными видами топлива. В отдаленных уголках страны по сравнению с ними она будет намного выгоднее в плане соотношения стоимости и потребления;
отсутствие прав и лицензий на потребление солнечной энергии;
возможность самостоятельно решать количество потребления и выработки энергии.

Однако помните, что приобретение модулей, аксессуаров, дополнительных установок, а также монтаж конструкции обойдутся вам в немалые деньги.

Также солнечные панели имеют ряд недостатков, которые и объясняют то, что пока не все жители планеты готовы перейти целиком на солнечную энергию:

сложность использования в регионах, где сильная облачность и частые осадки. Особенно батареям нормально работать мешает снег. Рабочая поверхность батарей всегда должна быть открытой, а сильный снегопад этому мешает;
необходимость подготовки под установку панелей большой площади (как правило, это крыша дома);
высокая стоимость;
не слишком высокий КПД при плохой погоде;
необходимость приобретения дополнительных приборов (инверторов) для получения переменного тока, а также аккумуляторов, которые нужны для накапливания энергии;
длительный срок окупаемости конструкции;
необходимость постоянной очистки от грязи, пыли или снега, поскольку любого рода загрязнения резко снижают эффективность работы панелей.

Хотя, как утверждают многие разработчики, большинство этих проблем в будущем будет решена, и использовать солнечную энергию сможет любой.

Расчет энергоэффективности солнечных батарей

При расчете необходимой площади солнечных батарей необходимо учитывать, что один квадратный метр такого оборудования даст в вашу сеть около 120 ватт. А теперь пройдитесь по своему дому и прикиньте, какую мощность имеют имеющиеся у вас бытовые электрические приборы и оборудование. Разумно будет также прикинуть, какую экономию электричества может дать замена некоторых устройств на энергоэффективные. После этого вы можете приступать к расчетам необходимого количества и площади солнечных батарей, стараясь учитывать время солнечной активности в вашей местности.

Отопление частного дома от солнечной энергии

Кроме добычи электроэнергии из солнечной энергии – наше светило вполне может и обогреть ваш дом. Конечно, можно воспользоваться самым простым способом и подключить электрическую систему отопления к солнечным батареям. Но скорее всего это будет довольно неэффективно, особенно учитывая не очень большое количество солнечных дней в году на наших широтах.

Лучше всего будет комбинировать систему добычи электричества с помощью солнечных батарей и систему автономного отопления, основанную на нагреве солнечным теплом жидкости, поступающей затем в радиаторы отопления вашего дома.

Принцип работы отопления на солнечной энергии

Ключевым звеном такой автономной системы солнечного отопления будут являться нагревательные коллекторы. Это специализированные устройства, которые с минимальными потерями передают солнечную лучистую энергию на теплоноситель, в качестве которого может выступать вода или специальный антифриз.

схема солнечного нагревателя

Немаловажным преимуществом такого высокотехнологичного подхода является то, что такая система будет эффективно работать даже в самых суровых климатических условиях, ее коэффициент полезного действия не снижается даже при низких отрицательных температурах на улице.

Такие системы, называемые также солнечными коллекторами отлично зарекомендовали себя, например, в северных районах Китая – в местности с весьма суровым климатом. При этом в тех регионах они устанавливаются даже на многоквартирных домах.

После нагрева в коллекторе теплоноситель обычно попадает в аккумулирующих бак, оснащенный отличной теплоизоляцией. Температура жидкости в таком баке сохраняется довольно продолжительное время. В случае, если в качестве теплоносителя используется обычная водопроводная вода, то, помимо отопления – такую жидкость также можно использовать для бытовых целей, например, для умывания или мытья посуды.

Как это работает?

Элементы солнечных батарей состоят из пластин кремния. При попадании фотонов света на кристаллическую решетку этого материала, некоторая часть электронов приходит в движение. А из школьного курса физики нам известно, что движение электронов в проводнике – это и есть электричество.

Общая энергия, излучаемая солнцем во все стороны, составляет примерно 385 млрд. мВт/ч. На каждый квадратный метр поверхности этой, сравнительно небольшой, звезды приходится более 63 кВт. Но, преодолев 150 миллионов километров до земли, пучок фотонов изрядно рассеивается и на экваторе в ясную погоду, в полдень, мощность света составляет около 1 кВ на 1 квадратный метр.

Выбор аккумулятора

Аккумуляторные батареи относятся к расходникам, нуждающимся в периодической замене. Чтобы они служили как можно дольше, стоит ознакомиться с правилами их выбора:

Главный показатель АКБ — это его емкость. В зависимости от системы он будет отличаться. Подбирать емкость следует с учетом планируемого энергопотребления.
Аккумулятор имеет массу других характеристики — бренд, вес, категория, возможность самостоятельной зарядки и срок использования. Основные разновидности АКБ — гелевые, жидко-кислотными и AGM. В случае с солнечными станциями хорошо зарекомендовали себя автомобильные батареи.

Сколько стоят солнечные батареи

Чтобы подсчитать, насколько дешевле станет потребление электроэнергии при помощи солнечных батарей, необходимо быть полностью проинформированным по ценам за комплект и будущих вложениях на монтаж и обслуживание. Универсальную стоимость в принципе назвать невозможно, поскольку на формирование цены влияет множество факторов.

Наиболее низкая цена основного компонента ФСЭ (солнечная батарея) с соответствующим качеством составляет примерно 60 рублей за 1 Ватт. Поэтому за батарею на частный дом с мощностью 100 Вт потребуется выложить 6000 рублей.

В комплекте установки могут быть включены разные компоненты, в зависимости от мощности и группы оборудования. То есть, в коробке могут присутствовать модуль зарядки, инвертор, аппаратура для соединения компонентов и станция для хранения энергии. Так, ФСЭ с вырабатываемой мощностью 2 кВ для частного дома будет стоить от 120 тысяч рублей.

Согласно последним статистическим исследованиям рынка ФСЭ, соотношение стоимости на единицу электроэнергии достигает до 9 раз. Так что электричество, полученное за счет собственной электростанции, будет в 9 раз дешевле, чем при получении нго через централизованную сеть.

Солнечные батареи для дома: принцип работы

В России и других странах с холодной зимой многие сомневаются в эффективности работы подобных установок, поскольку много дней в году солнца не бывает, поэтому накопленная за теплое время солнечная энергия при сильных морозах быстро растратится.

Однако подобные установки обладают достаточно большой мощностью, которая составляет от 200 Вт для одного модуля, они способны производить энергию в течение всего светового дня и способны ловить свет даже при осадках или густых облаках. Единственный минус – это снижение мощности в непогоду примерно в два раза. Но, с другой стороны, солнечные батареи обладают способностью накапливать энергию, которая будет отдаваться при недостаточном солнечном свете.

Новое поколение установок на основе аморфного кремния отличается от предыдущего тем, что такие батареи не нужно направлять на солнце, для их нормальной работы будет достаточно и средней области. Но они имеют существенный недостаток – под их размещение нужно выделять большую площадь. И производительность на севере России будет значительно ниже, чем в Крыму или Краснодарском крае. Но при этом в том же Санкт-Петербурге их все равно можно использовать с успехом целый год.

99bb6505f517bf2bc42ed72c803598c1.jpe 4e759665bff08246cc552a491745eeb9.jpe

6793705111331a3c99e99d626ef7d14a.jpe

4e5d67ed86018253260bc43e136410ef.jpe

Принцип работы установок следующий:

генераторами электричества в солнечных батареях выступают модели, которые ловят солнечную энергию. Они работают на основе фотоэлектрических реакций и вырабатывают ток по принципу эмиссии нагретых тел;
панели сделаны на основе кремния. Коэффициент полезного действия одной панели составляет примерно 30 процентов при мощности в 300 Вт. А чтобы получить лучший результат, несколько десятков элементов объединены в цепи, благодаря чему установки способны работать при средней облачности;
чтобы температура в доме площадью в 30 квадратных метров в течение года была комфортной, общая площадь модулей должна быть как минимум 100 квадратных метров, а в самом доме нужно ставить аккумуляторы и распределительное оборудование. Судя по отзывам владельцев частных домов, это одно из труднейших условий для установки солнечных батарей.

Преимущества и недостатки данной технологии

У любой, реально существующей системы, имеются свои плюсы и минусы, есть они и у солнечной электростанции. К достоинствам можно отнести следующие факторы:

Автономность. Качество вашей жизни перестанет зависеть от исправности государственных электросетей. Не секрет, что периодические перебои с электроэнергией изрядно портят нервы. А если вы работаете дома, то автономное энергоснабжение вам просто необходимо, иначе отсутствие электричества может привести не только к моральным, но и к материальным издержкам.
Вариативность. Возможность поэтапного наращивания мощности. Не обязательно сразу переводить весь дом на солнечную энергию. Для начала, будет достаточно одной панели и автомобильного аккумулятора, от которых вы с легкостью сможете запитать несколько светодиодных светильников или уличных фонарей. В качестве эксперимента и для приобретения необходимого опыта, можно начать с фонтана на солнечных батареях или электрификации кухни. Постепенно увеличивая мощность системы, можно переходить к более серьезным приборам, например, подключать вентиляторы летом и небольшой обогреватель зимой. А досконально изучив тему, можно приступать к глобальным проектам, перевести отопление на энергию солнца или запитать теплицу.
Экологическая безопасность. В процессе производства электрической энергии в окружающую среду не выделяются вредные элементы, а при утилизации вышедших из строя компонентов, не образуются вредные соединения.
Законность. Для закупки и установки солнечных панелей на своей крыше или прилегающем к дому участке, вам не потребуется никаких дополнительных разрешений.
Долговечность. Если элементы в панелях качественные и подключены правильно, а сами батареи установлены по всем правилам, система прослужит вам не одно десятилетие.

Теперь о недостатках:

При нынешней ситуации с углеродными энергоносителями, переходить на альтернативные источники энергии или нет – вопрос не стоит. Тут главное, определиться, какой из возобновляемых ресурсов подойдет именно вам. Если информация из этой статьи была вам полезна, поделитесь ей с друзьями и не забудьте подписаться на наш блог, впереди еще много интересного.

Стоимость солнечных батарей

Приблизительная цена одной солнечной панели составляет порядка 90 руб./ 1Вт. Следовательно, блок с максимальной мощностью 200 ВТ будет стоить примерно 18.000 рублей.

Вполне естественно, что нормальной работы всех электросетей и коммуникаций дома одного такого модуля будет не достаточно, и таких блоков придется купить более 10 штук. Так что собственная солнечная электростанция с общей мощностью в 1 кВт обойдется порядка 250.000 рублей, не говоря уже о стоимости дополнительного оборудования и работ по установке.

Однако солнечные элементы, изготовленные на основе моно- или поликристаллического кремния, смогут обеспечить полную автономность дома в любое время

Очень важно при этом грамотно подобрать необходимые фотоэлементы и вычислить необходимое их количество в соответствии с площадью дома и требуемой мощностью

Что такое солнечные батареи?

Солнечные батареи – это высокотехнологичный прибор, которые преобразует неиссякаемую энергию солнца в электрическую энергию. Такие устройства широко используются уже несколько десятков лет и успешно работают во многих бытовых приборах, например в часах или в микрокалькуляторах. Современное производство позволило сделать изготовление солнечных батарей достаточно дешевым, что позволило не только запитывать от них миниатюрные устройства, но и создавать на основе солнечной энергии автономные системы сравнительно больших размеров для отопления загородных домов и обеспечения в них устойчивого энергоснабжения.

Преимущества солнечных батарей

Несмотря на довольно высокую стартовую стоимость оборудования частного дома полноценным пакетом солнечных батарей – общая эксплутационная стоимость такого оборудования является сравнительно низкой, так как в итоге цена киловатт-часа будет состоять только из стартовых расходов на покупку и цены необходимых регламентных работ. Разделенная на довольно долгий срок службы такого оборудования – итоговая цена киловатт часа будет стремительно падать.

Технические характеристики солнечных батарей

Как уже упоминалось, выбор батареи того или иного вида зависит от региона применения. Так, например, для южных регионов нашей страны лучше применять батареи поликристаллические, они лучше подойдут для тех мест, где зимой практически нет морозов. А вот для северных областей страны лучше подойдут монокристаллические установки, которые лучше будут улавливать рассеянный свет, но при этом должны быть начиная от на него направлены.

Технические характеристики панелей на кремниевой основе таковы:

высокий уровень сопротивления КПД, начиная от 20 процентов;
водопроницаемый корпус;
закаленное стекло;
устойчивость к погодным перепадам и плохим климатическим условиям.

Как правило, в домах, где получают энергию при помощи солнечных батарей, используют электрическую систему, но в некоторых случаях применяют и водный тип отопления. Схема и установка такой системы отличается тем, что нужно приготовить больше места для установки аккумуляторов, а также преобразователя постоянного тока.

Если вы используете для отопления солнечную энергию, то гораздо эффективнее нагревать крупные площади до небольших температурных показателей. Распространенным будет значительно проще поменять температуру при смене погоды, и устанавливать их лучше. Также вы не испортите интерьер дома установкой огромных радиаторов.

Опыт использования солнечных вакуумных коллекторов из других стран

Sub**r, Беларусь

С октября до Нового Года вода в накопителе больше 16 градусов не нагревалась, коллектор задуло снегом, говорят, что установлен неправильно. 7 января на улице было -32, но датчики и контроллер показали, что к 12 дня вода нагрелась до +30. Наверное, мало трубок поставил, у нас на бак в 200 литров лучше 30-40 устанавливать.

Собирал все сам, может есть и просчеты, но думаю, что продавцы оборудования лукавят с эффективностью. Хотя для меня это скорее эксперимент, цена и сроки окупаемости не совсем радуют.

9eb8830d456fc3e23a515ef9402c382a.jpe

I***rs

Решили заняться продажей солнечных коллекторов и протестировать вакуумный. Поставили коллеге в частном доме. Выбрали из расчета необходимости – для горячей воды, с раздельным баком, который установлен внутри дома. Бак на 135 литров, один коллектор на 12 трубок 58 мм диаметром и 1800 мм длиной.

«Владелец» доволен, так как бак, коллектор, контроллер и блок управления дали ему бесплатно. Остальные расходники сотрудник докупал сам.

С июля до середины октября коллектор нагревал один бак за день до 50 градусов, если постоянно было солнечно – 2 бака. То есть, 135 и 270 литров соответственно. Зимой нагрев идет весьма эффективно, судим по количеству срабатываний насоса на прокачку. С установкой мы ошиблись – большая протяженность труб (около 30 метров), а значит и большие потери. Да и установка датчика неправильная – поставили в коллекторе, а не в баке. Вообще в идеале нужно два ставить, чтобы коррелировать данные через контроллер.

Дмитрий, Беларусь (переслано из комментариев)

Поставили недалеко от дома два вакуумных коллектора по 24 трубки. Для отопления маловато, но на горячую воду хватает. Вода – просто кипяток. Монтажники помогли подключить к системе отопления для подогрева воды, после чего до нужных 70 градусов газовым котлом.

Экономия налицо, расход газа упал на 30-40%. Пройдет зима, посчитаем окупаемость. Единственная проблема – поставили под углом 45 градусов. Подняли в положение ближе к вертикали – производительность выросла. Но температура нагрева зависит от облачности. Также влияют туманы по утрам – в такие дни медленнее прогревается бак. А так, вполне довольны.

Преимущества и особенности реального использования

Никто не даст лучшей оценки, чем те, кто попробовал технологию на себе. Остались ли довольны решением пользователи солнечных батарей? Узнаем, что об этом рассказывают пользователи сети.

Грид-инверторы, используемые для работы батарей, не требуют аккумуляторов, которые являются слабым звеном в альтернативном электроснабжении. Электроэнергия вырабатывается в режиме реального времени сразу же попадает в сеть. Теоретические расчеты полностью соответствуют действительности, что проверено на практике. Это позволяет планировать расходы на приобретение батарей

Рост популярности применения солнечной энергии

Если вы поищете в интернете, то найдете немало положительных и даже восторженных отзывов о солнечных батареях от тех, кто уже их поставил. Их популярность растет по ряду причин. Например, стоимость использования того же газа или угля постоянно растет, а солнечные электростанции – это отличный резерв энергии для домов в небольших населенных пунктах, где часто отключают электричество. Солнечная энергия – лучшее решение для местностей, где рядом отсутствуют линии электропередач, и провести их нет технической возможности.

В промышленных масштабах производство таких установок налажено в таких странах, как:

Германия;
США;
Китай;
Украина;
Россия.

Жесткие или гибкие элементы: что лучше?

Учитывая недешевую цену этого девайса, покупателям, не получившим желаемого результата, может быть очень обидно за бесцельно потраченные деньги. К выбору наиболее подходящей батареи, следует отнестись крайне придирчиво, взвесив все «+» и «-». Прежде всего, следует отметить, что походные батареи делятся на два типа: имеющие гибкие или жесткие солнечные элементы. Их также называют аморфными и кристаллическими.

Для более детального понимания разницы, давайте подробнее рассмотрим эти два типа генераторов энергии. Походные устройства, построенные с использованием жёстких элементов, имеют ряд преимуществ перед «гибкими собратьями». В первую очередь, походные батареи на кристаллах, обыгрывают конкурентов в ценовом диапазоне. Их стоимость, в среднем в два раза ниже стоимости «гибких» аналогов. Помимо того, солнечные батареи с жесткими элементами прослужат Вам гораздо дольше, да и КПД у них повыше.

Однако походные батареи имеют один существенный недостаток: чрезмерную хрупкость. В среднем, каждый кристаллический элемент имеет толщину в треть миллиметра. Следовательно: для того, чтобы такие батареи просто-напросто не рассыпались, при строении конструкций, производителям необходимо использовать еще множество других деталей, таких как: стеклянная основа, пластиковый каркас и т.д., которые не только защищают солнечные элементы, но и делают девайс не таким уж и компактным.

Так как же быть и что выбрать?

Учитывая все преимущества и недостатки, можно сделать вывод, что походные батареи, имеющие жесткие солнечные элементы не слишком то и выигрывают на фоне гибких, разве что только ценой

Любой, даже только начинающий турист знает, как важно сэкономить как можно больше места в рюкзаке и свести вес поклажи к минимуму. Гибкие походные батареи легко сворачиваются и помещаются в небольшую сумку, имея при этом весьма маленький вес, что делает их идеальным вариантом

Как говорилось ранее, в мощности, гибкие солнечные батареи проигрывают жестким. Точнее сказать, проигрывали до недавнего времени. В США еще в 2012 году в продаже появились аморфные походные устройства на 50 Ватт, что позволит не только телефон зарядить, но и телевизор посмотреть.

Теперь, уверенно можно сказать, что для поездок на природу, идеальным вариантом будет приобретение именно гибкой и компактной батареи, с маркировкой какого-нибудь западного производителя

Следует отметить, что китайские производители, привыкшие на всём экономить, не всегда справляются с копированием инновационных технологий, чем и обуславливается неважное качество их продукции. Особенно это распространяется на солнечные батареи аморфного типа

Мощность или ёмкость?

Итак, мы немного прояснили ситуацию касательно видов солнечных элементов. Все солнечные батареи имеют паспортную мощность

Следует обратить на это отдельное внимание. В идеале – это произведение на рабочий ток рабочего напряжения, если при этом солнечная яркость, составляет 1000 Вт/м2

Однако на деле, паспортная мощность не всегда соответствует действительной, которую выдают походные устройства. В реальной жизни почти никогда не бывает идеальной погоды. Соответственно, количество получаемой энергии резко уменьшается.

Кажется, что мы уже полностью изучили вопрос о выборе подходящей батареи … А не тут-то было. Хочется отметить, что приобретая походные батареи, не забудьте прикупить и накопительный аккумулятор. Именно благодаря ему, вечером можно спокойно посмотреть телевизор, за счёт энергии, накопленной на протяжении всего дня.

Преимущества солнечных систем и особенности их проектирования и монтажа

Для того, чтобы система на возобновляемых источниках энергии стала действительно эффективной для вашего частного дома – необходимо провести тщательный расчет. Прежде всего определяется необходимый уровень энергопотребления в доме, рассчитывается суммарная мощность всех бытовых приборов и их максимальная нагрузка. Затем рассчитывается максимально возможная эффективность предполагаемых к использованию солнечных батарей и их площадь. Возможно, потребное количество батарей для добычи солнечной энергии просто не поместятся на крыше вашего дома и вам придется подыскивать дополнительные источники энергии или другие площади для размещения.

чертеж коллектора

В любом случае – система с энергоснабжением от солнечной энергии должна иметь резервный источник питания, что позволит вам не зависеть от капризов погоды.

Аналогичный подход необходимо применить и при проектировании солнечных систем отопления. Производители как правило указывают возможность солнечных отопительных коллекторов по работе в определенных температурных условиях. Не стоит пренебрегать этими сведениями. И опять же – на случай длинной зимней и пасмурной непогоды ваш дом должен быть оборудован альтернативным источником теплоснабжения – это может быть любой отопительный котел на ваш выбор, начиная от традиционной русской каменной печи на дровах, оканчивая новомодными электрическими бойлерами.

При разумном сочетании новшеств в области теплоснабжения и традиционного, проверенного временем подхода вы сможете в полной мере насладиться всеми преимуществами солнечной энергии, достающейся нам абсолютно даром.

О чем молчат продавцы солнечных батарей

Если прогуляться по форумам и отзывам, то можно найти такие предостережения от счастливых владельцев солнечных батарей.

Панели для работы требуют грид-инвертора: при покупке панелей нужно согласовывать напряжение инвертора и панелей на совместимость.

К примеру, для работы двух панелей, каждая на 100 Ватт, потребуется инвертор на 300-500 Ватт.

Китайские и обычно довольно качественные инверторы все же часто указывают на корпусе мощность, не соответствующую действительности. Будьте внимательны во время покупки и уточняйте детали. Устройство работает при наличии напряжении в сети, поэтому не может быть резервным источником питания.
Если электричество не расходуется сразу, оно передается обратно в сеть. Счетчик при этом крутит то вперед, то назад. Это непривычно и не учитывается многими счетчиками. Есть риск оплаты отдаваемой назад энергии

Важно учитывать тип счетчика и заложить в расчеты стоимость его замены.
Если в вашей местности часто облачность, важно учитывать ее и приравнивать к тени.
Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега.

Основной вывод тех, кто приобрел панели в нашей стране – пока что это слишком дорогое удовольствие, которое следует рассматривать как хобби.

Как можно применить солнечные панели

Огромный ассортимент солнечных панелей дает возможность подобрать себе модель для различного применения. Это объясняется тем, что приобрести их для дома становится все легче. Со знанием их спецификаций, включая стандарт выходящего напряжения и характеристики вырабатываемой номинальной мощности, панелями можно пользоваться для локальных задач, без необходимости приобретать целый комплект.

Например, если стоит задача повесить лампочку в темной комнате с напряжением 12 Вольт и мощностью 25 Ватт, можно купить и подсоединить ее напрямую к батарее с такими же характеристиками. Это будет стоить до 2000 рублей, однако затем уже не потребуется тратить энергию на лампу 60 Ватт. Солнечная панель также подойдет, например, для обеспечения напряжением колодезного насоса (200 Ватт/24 Вольт). За 12000 рублей покупатель получит в распоряжение систему полива, которая прослужит ему больше десяти лет.

Солнечная электростанция на балконе. личный опыт