Razlogi za priljubljenost alternativnih virov energije so povsem razumljivi: obstaja možnost, da prihranite na gorivu in uresničite sanje o okolju prijaznih sistemih za življenjsko podporo. Spretno s pomočjo energije sonca, vetra in vode lahko navadno podeželsko hišo spremenite v sodobno eko hišo.
Povedali vam bomo, kako opremiti sončno ogrevanje v zasebni hiši, skupaj z vami bomo analizirali, kako donosno je. Da bi temeljito zajeli vprašanja uporabe energije dnevne svetlobe, smo podrobno opisali vse priljubljene možnosti, ki so prejele praktično uporabo in pozitivne povratne informacije od uporabnikov.
Na podlagi naših priporočil lahko zgradite učinkovit sončni sistem za poletno hišo ali podeželsko hišo. Za lažje dojemanje težkega gradiva smo informacije dopolnili z vizualnimi diagrami, ilustracijami in video vodniki.
Načini za uporabo sončne energije
Načini uporabe energije nebesnega telesa niso inovativne tehnologije, sončna toplota se uporablja že dolgo in zelo uspešno. Vendar to velja predvsem za Avstralijo, nekatere države Evrope, Amerike in južne regije, kjer je mogoče alternativno energijo dobiti skozi vse leto.
V nekaterih severnih regijah primanjkuje naravnega sevanja, zato se uporablja kot dodatna ali nadomestna možnost.
Galerija slik
Fotografija s
Sončni paneli - eden od načinov za skoraj brezplačno energijo, ki jo oddaja nebesno telo
Gradnja avtonomne sončne elektrarne je priporočljiva v regijah z velikim številom sončnih dni, kar ni povezano s povprečno letno temperaturo
Avtonomni sončni sistemi so nameščeni predvsem na strehah nizkih stavb in na območjih brez dreves
Med zmrzali sončni sistemi dobavljajo energijo za ogrevanje zraka, pare ali ogrevanja vode, poleti zagotavljajo ogrevano vodo
Sončne elektrarne so zelene, okolju prijazne, nenehno obnovljive vrste proizvodnje energije
Do zdaj je učinkovitost sončnih elektrarn preveč odvisna od števila sončnih dni. Dobičkonosna je le na južnih širinah. V srednjem pasu in na severu lahko služi le kot rezervni vir
Sončni paneli na jugu držav CIS bodo lahko oskrbeli podeželsko hišo z elektriko, toplo vodo in hladilno tekočino za ogrevalne kroge
Solarni sistemi, celo uporabljeni kot rezervni vir energije, prinašajo precej visok ekonomski učinek, kar zmanjšuje obremenitev glavnih možnosti za proizvodnjo energije
Pasivna raba sončne energije
Možnost namestitve sončne plošče
Optimalna postavitev zasebnega sončnega sistema
Lokacija sončne plošče vzdolž streha
Osončje na rahlem pobočju strehe
Sončna elektrarna kot rezervni vir
Delovanje baterije v južnih regijah držav CIS
Resnične koristi sončnega sistema v zasebnem sektorju
Posredniki med sončnimi žarki in mehanizmom za ustvarjanje energije so sončni paneli ali kolektorji, ki se razlikujejo po svojem namenu in zasnovi.
Baterije akumulirajo sončno energijo in omogočajo njeno uporabo za napajanje gospodinjskih električnih aparatov. So paneli s fotocelicami na eni strani in blokirnim mehanizmom na drugi strani. Baterijo lahko eksperimentirate in sestavite sami, vendar je lažje kupiti že pripravljene elemente - izbira je dovolj široka.
Sončni sistemi (sončni kolektorji) so del ogrevalnega sistema hiše. Velike toplotno izolirane škatle s hladilno tekočino, pa tudi baterije, so nameščene na dvignjenih ščitih, obrnjenih proti soncu, ali strešnih pobočjih.
Napačno je razmišljanje, da absolutno vse severne regije prejmejo veliko manj naravne toplote kot južne. Recimo, da je na Chukotki ali osrednji Kanadi veliko več sončnih dni kot na jugu Velike Britanije
Za povečanje učinkovitosti so plošče postavljene na dinamične mehanizme, ki spominjajo na sledilni sistem - vrtijo se po gibanju sonca. Proces pretvorbe energije poteka v ceveh, ki se nahajajo znotraj škatel.
Glavna razlika med solarnimi sistemi in sončnimi paneli je v tem, da prvi segrejejo hladilno tekočino, medtem ko drugi akumulirajo električno energijo. Prostor je mogoče ogrevati s pomočjo fotocelic, vendar so vezja naprav neracionalna in primerna samo za tista območja, kjer je v letu vsaj 200 sončnih dni.
Shema ogrevalnega sistema s sončnim kolektorjem, priključenim na kotel, in rezervnim virom električne energije (na primer plinskim kotlom) z uporabo običajnega goriva (+)
Prednosti in slabosti alternativnega ogrevalnega sistema
Prednosti solarnega ogrevalnega sistema ni veliko, vendar je vsaka od njih pomembna in lahko postane razlog za zasebne poskuse:
- Ekološke prednosti. Varno je za prebivalce hiše in okoliške narave, čisti vir toplote, ki ne zahteva uporabe tradicionalnih goriv.
- Avtonomija. Lastniki sistemov so popolnoma neodvisni od cen energije in gospodarskih razmer v državi.
- Donosnost. Ob ohranjanju tradicionalnega ogrevalnega sistema postane mogoče znižati stroške plačila za toplo vodo.
- Splošna dostopnost. Za namestitev sončnih sistemov ne potrebujejo dovoljenja državnih organov.
So pa neprijetni trenutki, ki lahko uničijo veliko sliko. Na primer, za določitev učinkovitosti sistema bo potrebno dolgo obdobje - vsaj 3 leta (pod pogojem, da je dovolj sončne energije in se aktivno uporablja).
Namestitev samo sončnih modulov bo zahtevala velike naložbe: najcenejše silikonske plošče bodo stale najmanj 2200 rubljev. na kos in polikristalni šest-diodni elementi prve kategorije - do 17000 na kos. Izračun stroškov 30 modulov je precej preprost (+)
Uporabniki upoštevajo naslednje pomanjkljivosti:
- visoke cene opreme, potrebne za zagon sistema;
- neposredna odvisnost količine proizvedene toplote od geografske lege in vremena;
- Obvezna razpoložljivost rezervnega vira, na primer plinskega kotla (v praksi se sončni sistem pogosto izkaže za rezervno).
Če želite doseči večje donose, morate redno spremljati zdravje zbiralcev, jih očistiti odpadkov in jih zaščititi pred nastankom zmrzali v zmrzovanju. Če temperatura pogosto pade pod 0ºС, morate poskrbeti za dodatno toplotno izolacijo ne samo elementov osončja, temveč tudi celotne hiše.
Galerija slik
Fotografija s
Sončni paneli na strehi podeželske hiše
Montaža baterij poletnega sončnega sistema
Zunanja oprema sončne elektrarne
Tehnične naprave, ki se nahajajo v hiši
Sončna energija za ogrevanje
Glavni namen energijsko varčnih fotocelic je zagotoviti električno energijo v hiši. Da bi jih vključili v vezje ogrevalnega sistema in dosegli optimalno delovanje, je potrebno sestaviti vezje s hranilnikom.
V njej se bo segrevala voda, ki bo po doseženi določeni temperaturi napolnila cevi in radiatorje v prostorih, ki potrebujejo ogrevanje (dnevna soba, kopalnica).
Sistem na sončno energijo z rezervoarjem z dvema vezjema, ki organizira ogrevanje in vročo vodo v dveh smereh: za ogrevanje radiatorjev in do analiznih točk (+)
Poskusimo analizirati oblikovne značilnosti sončnih plošč in ugotoviti njihovo potencialno vlogo v ogrevalnem sistemu.
Načelo delovanja plošč s fotocelicami
Obstajajo tri pogoste vrste celic za sončne panele:
- Monokristalni. To so tanke plošče najčistejšega silicija, izrezane iz kristala, vzgojenega v umetnih pogojih. Najbolj produktivna sorta z izkoristkom približno 17-18%. Optimalna temperatura za delovanje je od 5 ° C do 25 ° C.
- Polikristalni. Izdelani iz rezin, dobljenih s postopnim hlajenjem silicijeve taline. Tehnologije za njihovo proizvodnjo so manj naporne, vendar je učinkovitost fotovoltaičnih celic iz polikristala bistveno nižja - največ 12%.
- Amorfni. So filmski. Izdelani so po metodi faze izhlapevanja, zaradi česar se silicij v obliki tankega filma nahaja na prožni polimerni podlagi. Najcenejša metoda proizvodnje je kombinirana z najnižjo stopnjo proizvodnje do 7%.
Za vgradnjo avtonomnih ogrevalnih sistemov v severnih regijah velja, da so fotovoltaične baterije, sestavljene iz monokristalnih elementov, najprimernejša možnost. Vendar so baterije z amorfnimi moduli lažje namestiti, praktično niso zahtevne na podstavku in veliko cenejše.
Monokristalni modul je sestavljen iz serijsko povezanih elementov, združenih v module. Več modulov tvori sončno ploščo. Temna površina sončnega PV optimizira absorpcijo sončne svetlobe
Naloga zunanjih elementov je absorbiranje in preoblikovanje sončnih žarkov. Osvobojena energija teče dalje in se koncentrira v akumulatorju. Majhen element daje približno 100-250 vatov, montažna plošča s površino 25-30 m² zagotavlja elektriko majhni hiši. Za postavitev ogrevalnega sistema je potrebno energije 2-3 krat več.
Pretvornik deluje kot pretvornik enosmernega toka sončne "proizvodnje" v električno energijo, saj je za delovanje gospodinjskih električnih aparatov in svetilk potreben izmenični tok.
Ko že posebej govorimo o ogrevalnem sistemu, električni kotel za ogrevanje vode deluje tudi na izmenični tok. Za oskrbo doma s svetlobo ponoči bodo potrebne baterije, ki ohranjajo dnevno zalogo.
Inverterski moduli so nameščeni na primernem mestu za vzdrževanje, čeprav ne potrebuje stalnega nadzora in deluje v samodejnem načinu (+)
Učinkovitost uporabe fotocelic
Najlažji način je, da kupite sončne kolektorje in uporabite eno izmed preprostih, preizkušenih letnih shem. Vendar pa okoliščine včasih narekujejo njihove pogoje. Recimo, da imate delujoč delovni sistem s sončnim generatorjem, vendar do zdaj služi za oskrbo z električno energijo in hišo oskrbuje s toplo vodo.
Jasno je, da nakup nove opreme ni donosen, zato je moč lažje povečati moč z nakupom določenega števila fotovoltaičnih pretvornikov. Proračunska možnost - silikonske plošče z zmogljivostjo do 23-25%.
Električni grelec mora biti priključen na trenutni vir. Univerzalna možnost je kotel, opremljen z distribucijskim ožičenjem.
Polimerni filmski elementi na ruskem trgu so veliko manj pogosti kot enojni in polikristalni analogi iz silicija. So primerni za namestitev, vendar imajo nizek izkoristek - le 6%
Če je napajanje pravilno organizirano, mora zadostovati tako za oskrbo s toplo vodo kot za ogrevanje. Obstajajo primeri, ko je hiša v celoti oskrbljena s toploto - prepozna jo lahko streha, skoraj v celoti pokrita s ploščami.
Včasih je potrebno postaviti posebne samostoječe konstrukcije, če strešna površina ni dovolj. Izkaže se, da je za povečanje moči potreben dodaten prosti prostor.
Tudi temeljiti izračuni vam ne bodo pomagali določiti natančne količine potencialne energije in hitro ustvariti učinkovitega, racionaliziranega sistema. Dejstvo je, da v praksi obstajajo ovire, katerih videz je težko predvideti.
Tu je nekaj dejavnikov:
- Vreme nedoslednosti. Jasno število sončnih dni ni znano niti v južnih regijah. Zanesljivo predvideti njihovo število v severnih regijah je skoraj nemogoče.
- Nepravilnost v proizvodnji električne energije. Na primer, v severnih regijah pozimi je kratka dnevna svetloba, zato se veliko predelane sončne energije porabi za razsvetljavo. Poleg tega se intenzivnost sončnega sevanja pozimi bistveno zmanjša.
- Periodične okvare. Kot vsi tehnični sistemi lahko tudi solarni paneli občasno odpovejo zaradi poškodb posameznih elementov, pogodbenih povezav, zaščitne površine itd.
Zato se lahko o učinkovitosti naučite šele čez določen čas, vsaj v enem letu. Morda boste morali povečati število fotocelic ali baterij, razmisliti o dodatni toplotni izolaciji doma in zmanjšati ogrevani prostor. Recimo v severnih regijah Nemčije, da bi prihranili denar, spalnice pogosto sploh ne ogrevajo.
Vzdrževanje nameščenih fotocelic ne zahteva posebnih veščin in je sestavljeno iz rednega čiščenja: čiščenje snega pozimi in smeti v toplem obdobju, pranje steklene površine z vodo iz cevi
Diagram namestitve domače elektrarne
Najlažji način namestitve sončnega generatorja je, da se obrnete na podjetje, ki izvaja sistemske komponente in ponuja storitve za njihovo namestitev. Pluse - profesionalni projekt, ki upošteva posamezne značilnosti, garancija za vse izdelke in namestitev, minus - visoki stroški.
Če imate ustrezne izkušnje, lahko samostojno sestavite mini elektrarno s sončnimi paneli za ogrevanje zasebne hiše.
Za najučinkovitejšo hibridno shemo velja zrak-sončni sistem, v katerem se za ustvarjanje energije uporabljajo fotocelice, vgrajeni so kolektorji za ogrevanje vode in vgrajen dodaten vetrni generator. Lahko ga nadomestimo z rezervnim virom goriva (+)
Vsi deli za sestavljanje ogrevalnega sistema se prodajajo v specializiranih prodajalnah.
Nakupiti morate naslednje komponente:
- niz silicijskih ali filmskih solarnih modulov;
- akumulator za shranjevanje energije;
- regulator polnjenja, ki uravnava postopek polnjenja in praznjenja baterije;
- razsmernik, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični tok;
- komplet povezovalnih kablov.
Zaželeno je, da so baterije enake (če upoštevamo blagovno znamko, zmogljivost in celo serijo) in imajo možnost shranjevanja energije 3-4 dni. Trajanje njihovega dela je odvisno od temperature v sobi - v hladnih razmerah se hitro izpraznijo. Če je dnevna poraba 2400 Wh, so potrebne baterije s skupno zmogljivostjo vsaj 1000 Ah.
Pri uporabi avtomobilskih baterij ne pozabite, da je njihov največji izkoristek 70-75% (življenjska doba 3 leta), posebne naprave za sončne sisteme imajo najboljše zmogljivosti - do 85% (življenjska doba - 10 let). Med shranjevanjem in pretvorbo se izgubi določena količina energije
Kakovost toka, ki ga ustvarjajo sinusoidni pretvorniki za solarne sisteme, je višja od toka iz centraliziranega omrežja. Značilnost opreme je sinhronizacija napetostne faze, pri kateri se prehod 12 V na 220 V izvede brez prekinitev v delovanju gospodinjskih električnih aparatov.
Pretvorniki moči - od 250 W do 6000 W in več.Izhodno moč lahko povečate tako, da izpraznite vzporedno povezavo več naprav. Na primer, 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Po namestitvi vseh elementov osončja je treba na pretvornik priključiti električni rezervoar, ki ogreva vodo, in nato na rezervoar ogrevalni cevovod.
Kolektorski ogrevalni sistem
Največjo učinkovitost in donosnost lahko dosežemo z namestitvijo kolektorjev namesto sončnih modulov - zunanjih instalacij, v katerih se voda segreva pod vplivom sončnega sevanja. Tak sistem je bolj logičen in naraven, saj ne potrebuje ogrevanja hladilne tekočine s pomočjo drugih naprav.
Razmislite o zasnovi in načelu delovanja naprav dveh glavnih vrst: ravnih in cevastih.
Samostojna ravna možnost
Zasnova ravnih rastlin je tako preprosta, da izkušeni obrtniki z lastnimi rokami sestavijo ročne obrtnike, saj so kupili nekatere dele v specializirani trgovini in jih nekaj zgradili iz improviziranega materiala.
V jekleni ali aluminijasti škatli je pritrjena plošča, ki absorbira sončno toploto. Najpogosteje je prekrit s plastjo črnega kroma. Hladilnik je od zgoraj zaščiten s tesnilnim prozornim pokrovom.
Voda segreva v ceveh, ki jih položi kača in jih priključi na ploščo. Voda ali antifriz v škatlo vstopi skozi dovodno cev, segreva se v ceveh in se premakne v odtok - v odvodno cev.
Prepustnost pokrova se razlaga z uporabo prozornega materiala - trpežnega kaljenega stekla ali plastike (na primer polikarbonata). Da se sončna svetloba ne odbija, je steklena ali plastična površina zmrznjena (+)
Obstajata dve vrsti priključkov, enocevni in dvocevni, pri izbiri ni bistvene razlike. Toda velika je razlika v tem, kako se bo hladilna tekočina dobavila kolektorjem - gravitacija ali uporaba črpalke. Prva možnost je prepoznana kot neučinkovita zaradi majhne hitrosti gibanja vode, po načelu ogrevanja spominja na zmogljivost za poletno prho.
Delovanje druge možnosti je posledica priključitve obtočne črpalke, ki hladilno tekočino prisilno napaja. Vir energije za delovanje črpalne opreme je lahko sistem sončne energije.
Temperatura hladilne tekočine pri segrevanju s sončnim kolektorjem doseže 45-60 ºС, na izhodu pa največji indikator 35-40 ºС. Za povečanje učinkovitosti ogrevalnega sistema skupaj z radiatorji uporabite "topla tla" (+)
Tubularni razdelilniki - rešitev za severne regije
Splošno načelo delovanja spominja na delovanje ravnih analogov, vendar z eno razliko - cevi za izmenjavo toplote s hladilno tekočino so nameščene znotraj steklenih bučk. Cevi so perje, na eni strani zapečatene in po videzu spominjajo na perje ter koaksialno (vakuumsko) vstavljeno druga v drugo in na obeh straneh zapečateno.
Različni so tudi toplotni izmenjevalci:
- sistem za pretvorbo sončne energije v toplotno toplotno cev;
- navadna cev za premikanje hladilne tekočine tipa U.
Druga vrsta izmenjevalnikov toplote je prepoznana kot učinkovitejša, vendar zaradi stroškov popravila ni dovolj priljubljena: če ena cev ne uspe, je treba zamenjati celoten odsek.
Toplotna cev ni del celotnega segmenta, zato jo lahko spremenite v 2-3 minutah. Neuspele koaksialne elemente popravimo tako, da preprosto odstranimo čep in zamenjamo poškodovan kanal.
Shema, ki razlaga ciklično naravo ogrevalnega procesa v vakuumskih ceveh: hladna tekočina pod vplivom sončne toplote segreva in izhlapi, pri čemer pride do naslednjega dela hladilne tekočine (+)
Po analizi tehničnih značilnosti različnih tipov zbiralnikov in povzemanju izkušenj z njihovo uporabo smo se odločili, da so ravni kolektorji primernejši za južne regije, cevni pa za severne. Še posebej dobro uveljavljen v ostrem podnebju naprave s sistemom toplovodnih cevi. Imajo sposobnost ogrevanja tudi v oblačnih dneh in ponoči, "pojedo" minimalno količino sončne svetlobe.
Primer standardne sheme za priključitev sončnih kolektorjev na kotelno opremo: črpalna postaja zagotavlja kroženje vode, regulator krmili postopek ogrevanja
Način povečanja učinkovitosti
Ponavadi po poskusu z majhnim številom solarnih modulov lastniki zasebnih hiš gredo naprej in izboljšajo sistem na različne načine.
Najlažji način je povečati število vpletenih modulov oziroma pritegniti dodaten prostor za njihovo namestitev in nakup močnejše povezane opreme
Kaj pa če primanjkuje prostega prostora? Tu je nekaj smernic za izboljšanje učinkovitosti sončne postaje (s fotocelicami ali kolektorji):
- Spremenite usmeritev modulov. Premikajoči se elementi glede na položaj sonca. Preprosto povedano, namestitev glavnega dela plošč na južni strani. Ob dolgi dnevni svetlobi je optimalno uporabljati tudi površine, ki so obrnjene proti vzhodu in zahodu.
- Nastavitev nagiba Proizvajalec ponavadi navede, kateri kot je najprimernejši (na primer 45 °), včasih pa je treba med namestitvijo prilagoditi geografsko širino.
- Prava izbira lokacije namestitve. Streha je primerna, saj je najpogosteje najvišja ravnina in je ne zasenčijo drugi predmeti (na primer vrtna drevesa). Obstajajo pa še primernejša področja - vrtljive sledilne naprave za sonce.
Z elementi, ki so pravokotni na sončne žarke, sistem deluje bolj učinkovito, vendar je na stabilno pritrjeni površini (na primer strehi) to mogoče le za kratek čas. Da bi ga povečali, so pripravili praktične sledilne naprave.
Mehanizmi sledenja so dinamične platforme, ki se s svojo ravnino obračajo za soncem. Zahvaljujoč njim se zmogljivost generatorja poleti poveča za približno 35-40%, pozimi - za 10-12%
Velik minus sledilnih naprav so njihovi visoki stroški. V nekaterih primerih se to ne izplača, zato nima smisla vlagati v neuporabne mehanizme.
Ocenjujejo, da je 8 plošč minimalni znesek, s katerim se bodo stroški s časom upravičili. Uporabite lahko 3-4 module, vendar pod enim pogojem: če so neposredno povezani, mimo baterij, do vodne črpalke.
Šele drugi dan je Tesla Motors napovedal izdelavo nove vrste strehe - z integriranimi sončnimi paneli. Elon Musk je dejal, da bo spremenjena streha cenejša od običajne strehe z nameščenimi kolektorji ali moduli.
S tematskimi videoposnetki si boste lažje predstavljali napravo domačih sončnih postaj in razkrili nekaj skrivnosti namestitve opreme.
Video №1. Na voljo so tehnični podatki o solarnih panelih in regulatorjih polnjenja:
Video №2. Uporabne izkušnje uporabe sončnih panelov v predmestju:
Video №3. Primer uspešno delujoče sončne postaje, popolnoma sestavljene neodvisno, ki zagotavlja tako toplo sanitarno vodo kot ogrevanje doma:
Kot vidite, je ogrevalni sistem na sončni pogon zelo resničen pojav, ki ga lahko samostojno spoznate. Polje alternativnih načinov pridobivanja energije se nenehno razvija, morda boste jutri slišali za novo odkritje.
Vabimo vas, da aktivno komentirate gradivo.Lahko izrazite svoj odnos do "zelene energije", delite svoje izkušnje z gradnjo sončnega sistema, povejte le podrobnosti, ki jih poznate v spodnjem bloku.