Årsakene til populariteten til alternative energikilder er forståelige: det er en mulighet til å spare på drivstoff og realisere drømmer om miljøvennlige livsstøttesystemer. Ved å bruke energien fra sol, vind og vann kan du gjøre et vanlig landsted til et moderne økohus.
Vi vil fortelle deg hvordan du utstyrer solvarme i et privat hus, vi vil analysere sammen med deg hvor lønnsomt det er. For å kunne dekke problemene med bruk av dagslyset grundig, beskrev vi i detalj alle de populære alternativene som har fått praktisk anvendelse og positive tilbakemeldinger fra brukere.
Basert på anbefalingene våre kan du bygge et effektivt solsystem for et sommerhus eller et landsted. For å lette oppfatningen av vanskelig materiale, supplerte vi informasjonen med visuelle diagrammer, illustrasjoner og videoguider.
Måter å bruke solenergi på
Metodene for å anvende himmellegemets energi er ikke innovative teknologier; solvarme har blitt brukt i lang tid og veldig vellykket. Imidlertid gjelder dette hovedsakelig Australia, noen land i Europa, Amerika og de sørlige regionene, hvor alternativ energi kan skaffes gjennom året.
Noen nordlige regioner er mangelfulle med naturlig stråling, så det brukes som et tilleggs- eller tilbakeslagsalternativ.
bildegalleri
Foto fra
Solcellepaneler - en av måtene å få nesten gratis energi fra en himmellegeme
Bygging av et autonomt solkraftverk er tilrådelig i regioner med et stort antall solskinnsdager, som ikke er forbundet med den gjennomsnittlige årlige temperaturen
Autonome solsystemer er hovedsakelig lokalisert på takene til småhus og i områder som er fri for trær
Under frost leverer solsystemer energi til oppvarming av luft, damp eller vannoppvarming, om sommeren gir de oppvarmet vann
Solkraftverk er grønne, miljøvennlige, kontinuerlig fornybare typer energiproduksjon
Så langt er effektiviteten til solkraftverk for avhengig av antall solskinnsdager. Det er lønnsomt bare på de sørlige breddegradene. I den midtre banen og i nord kan den bare tjene som reservekilde
Solcellepaneler sør i CIS-landene vil kunne gi et landsted med strøm, varmt vann og kjølevæske til varmekretser
Solsystemer, til og med brukt som backup-energikilde, gir en ganske høy økonomisk effekt, og reduserer belastningen på de viktigste alternativene for energiproduksjon
Passiv bruk av solenergi
Alternativ for installasjon av solcellepanel
Optimal utforming av et privat solsystem
Plasseringen av solcellepanelet langs takskjegget
Solsystem i en mild helling på taket
Solenergistasjon som en sikkerhetskilde
Batteridrift i de sørlige regionene i OSS-landene
De virkelige fordelene med solsystemet i privat sektor
Mellommennene mellom solstrålene og den energiproducerende mekanismen er solcellepaneler eller samlere, som har forskjellige formål og utforming.
Batterier akkumulerer solens energi og lar den brukes til å drive elektriske husholdningsapparater. De er paneler med fotoceller på den ene siden og en låsemekanisme på den andre. Du kan eksperimentere og sette sammen batteriet selv, men det er lettere å kjøpe ferdige elementer - valget er bredt nok.
Solsystemer (solfangere) er en del av husets varmesystem. Store varmeisolerte bokser med kjølevæske, så vel som batterier, er montert på hevede skjermer som vender mot solen eller takhellingene.
Det er en feil å vurdere at absolutt alle de nordlige regionene får mye mindre naturlig varme enn de sørlige. Anta at det er mye mer solfylte dager i Chukotka eller sentrum av Canada enn i Sør-Storbritannia
For å øke effektiviteten plasseres paneler på dynamiske mekanismer som ligner et sporingssystem - de roterer etter solens bevegelse. Prosessen med energiomsetning foregår i rør som er plassert inne i boksene.
Hovedforskjellen mellom solsystemer og solcellepaneler er at førstnevnte varmer opp kjølevæsken, mens sistnevnte akkumulerer strøm. Det er mulig å varme opp rommet ved hjelp av fotoceller, men kretsene til enheten er irrasjonelle og passer bare for de områdene hvor det er minst 200 solskinnsdager i løpet av et år.
Opplegget med varmesystemet med en solfanger koblet til kjelen og en sikkerhetskilde for strøm (for eksempel en gasskjele) som kjører på tradisjonelt drivstoff (+)
Fordeler og ulemper med et alternativt varmesystem
Det er ikke mange fordeler med solvarmeanlegget, men hver av dem er betydningsfulle og kan bli grunnen til private eksperimenter:
- Økologiske fordeler. Det er trygt for innbyggerne i huset og naturen rundt, en ren varmekilde som ikke krever bruk av tradisjonell brensel.
- Autonomi. Eierne av systemene er helt uavhengige av energipriser og den økonomiske situasjonen i landet.
- Lønnsomhet. Mens det tradisjonelle varmesystemet vedlikeholdes, blir det mulig å redusere kostnadene for å betale for varmt vann.
- Generell tilgjengelighet. Å installere solsystemer trenger ikke tillatelse fra statlige myndigheter.
Men det er ubehagelige øyeblikk som kan ødelegge det store bildet. For å bestemme effektiviteten til systemet er det for eksempel nødvendig med en lang periode på minst 3 år (forutsatt at det er nok solenergi og det brukes aktivt).
Å installere bare solcellemoduler vil kreve store investeringer: de billigste silisiumpanelene vil koste minst 2200 rubler. stykk og polykrystallinske seksdiodeelementer i den første kategorien - opptil 17000 stykk. Det er ganske enkelt å beregne kostnadene for 30 moduler (+)
Brukere legger merke til følgende ulemper:
- høye priser for utstyr som trengs for å sette systemet i drift;
- direkte avhengighet av mengden varme som produseres av den geografiske beliggenheten og været;
- Obligatorisk tilgjengelighet av en sikkerhetskopikilde, for eksempel en gasskjele (i praksis viser det seg at et solsystem ofte er en sikkerhetskopi).
For å oppnå større avkastning, må du jevnlig overvåke samlerenes helse, rengjøre dem for rusk og beskytte dem mot dannelse av isfrost. Hvis temperaturen ofte synker under 0ºС, må du ta vare på ekstra varmeisolasjon ikke bare av solsystemets elementer, men også huset som helhet.
bildegalleri
Foto fra
Solcellepaneler på taket av et landsted
Montering av batteriene til sommersolsystemet
Utendørs utstyr til en solkraftstasjon
Tekniske enheter plassert inne i huset
Solenergi for oppvarming
Hovedformålet med energisparende fotoceller er å levere strøm til huset. For å inkludere dem i kretsen til varmesystemet og oppnå optimal funksjon, er det nødvendig å sette sammen en krets med en lagringstank.
Det ligger i at vannet vil varme seg opp, som etter å ha nådd en viss temperatur vil fylle rør og radiatorer i rom som krever oppvarming (stue, bad).
Solcelledrevet system med en tokretsstank som organiserer oppvarming og varmt vann i to retninger: til oppvarmingsradiatorer og til analysepunkter (+)
La oss prøve å analysere designfunksjonene til solcellepaneler og bestemme deres potensielle rolle i varmesystemet.
Prinsippet for drift av paneler med fotoceller
Det er tre vanlige celletyper for solcellepaneler:
- monokrystallinske. Dette er tynne plater av det reneste silisium kuttet fra en krystall dyrket under kunstige forhold. Den mest produktive sorten med en virkningsgrad på omtrent 17-18%. Den optimale temperaturen for drift er fra 5 ºС til 25 ºС.
- polykrystallinsk. Laget av skiver oppnådd ved gradvis avkjøling av en silisiumsmelte. Teknologiene for deres produksjon er mindre arbeidskrevende, men effektiviteten til solcelleceller laget av polykrystall er betydelig lavere - ikke mer enn 12%.
- Amorfe. De er film. De lages ved metoden for fordampningsfasen, som et resultat av hvilket silisium i form av en tynn film avsettes på en fleksibel polymerbase. Den billigste produksjonsmetoden er kombinert med den laveste produksjonsgraden på opptil 7%.
For installasjon av autonome varmesystemer i de nordlige regionene anses fotovoltaiske batterier satt sammen fra monokrystallinske celler som det mest passende alternativet. Imidlertid er batterier med amorfe moduler enklere å installere, praktisk talt ikke krevende på basen, og mye billigere.
En enkeltkrystallmodul består av seriekoblede elementer kombinert til moduler. Flere moduler danner et solcellepanel. Den mørke overflaten til solcelleanlegg optimerer solopptaket
Oppgaven til ytre elementer er å absorbere og transformere solstrålene. Den frigjorte energien går på og konsentreres i lagringsakkumulatoren. Et lite element gir omtrent 100-250 watt, og et prefabrikert panel på 25-30 m² gir strøm til et lite hus. For installasjon av et varmesystem kreves energi 2-3 ganger mer.
En omformer fungerer som likestrømsomformer for solproduksjonen til elektrisitet, siden det er nødvendig med vekselstrøm for drift av elektriske husholdningsapparater og lamper.
Når vi snakker spesielt om varmesystemet, fungerer den elektriske kjelen for oppvarming av vann også på vekselstrøm. For å gi et hjem lys med om natten, vil det være nødvendig med batterier som sparer forsyninger på dagtid.
Omformermodulene er installert på et praktisk sted for vedlikehold, selv om de ikke trenger konstant kontroll og fungerer i automatisk modus (+)
Effektivitet av å bruke fotoceller
Den enkleste måten er å kjøpe solfangere og bruke en av de enkle, velprøvde gjennom årene. Noen ganger dikterer imidlertid forholdene betingelsene. Anta at du har et utmerket fungerende arbeidssystem med solenergi, men så langt tjener det til å levere strøm og gi huset varmt vann.
Det er tydelig at det ikke er lønnsomt å kjøpe nytt utstyr, derfor er det lettere å øke kraften ved å kjøpe et visst antall solceller. Budsjettalternativet er silisiumpaneler med en kapasitet på opptil 23-25%.
En elektrisk varmeapparat må være tilkoblet strømkilden. Et universelt alternativ er en kjele utstyrt med distribusjonsledninger.
Polymerfilmelementer på det russiske markedet er mye mindre vanlige enn silisium single og polykrystallinske analoger. De er praktiske for installasjon, men har lav effektivitet - bare 6%
Hvis du ordner tilførselen av strøm på riktig måte, skal det være nok for både varmtvannsforsyning og oppvarming. Det er eksempler når huset er fullt utstyrt med varme - det kan gjenkjennes av taket, nesten helt dekket med paneler.
Noen ganger er det nødvendig å oppføre spesielle frittliggende konstruksjoner hvis takområdet ikke er nok. Det viser seg at for å øke strømmen, er det behov for ekstra ledig plass.
Selv de mest grundige beregningene vil ikke hjelpe deg med å bestemme den nøyaktige mengden potensiell energi og raskt lage et effektivt, strømlinjeformet system. Faktum er at det i praksis er hindringer, hvis utseende er vanskelig å forutsi.
Her er noen av faktorene:
- Vær inkonsekvens. Et tydelig antall solskinnsdager er ukjent selv i de sørlige regionene. Det er nesten umulig å forutsi at antallet i de nordlige regionene er pålitelig.
- Uregelmessighet i kraftproduksjon. For eksempel, i de nordlige regionene om vinteren er det et lite dagslys, så mye prosessert solenergi blir brukt på belysning. I tillegg er intensiteten av solstråling om vinteren betydelig redusert.
- Periodiske sammenbrudd. Som alle tekniske systemer, kan solcellepaneler svikte fra tid til annen på grunn av skade på enkeltelementer, kontraktsforbindelser, beskyttende overflate, etc.
Derfor kan du lære om effektivitet først etter en viss periode, minst i løpet av et år. Det kan hende du må øke antallet fotoceller eller batterier, vurdere ekstra varmeisolering hjemme og redusere det oppvarmede området. Anta at i de nordlige regionene i Tyskland, for å spare penger, blir ikke ofte soverom i det hele tatt oppvarmet.
Vedlikehold av installerte fotoceller krever ikke spesielle ferdigheter og består i regelmessig rengjøring: rengjøring av snø om vinteren og søppel i den varme perioden, vasking av glassoverflaten med vann fra en slange
Installasjonsskjema for hjemmekraftverk
Den enkleste måten å installere en solenergi-generator er å kontakte et selskap som implementerer systemkomponenter og tilbyr tjenester for deres installasjon. Plusser - et profesjonelt prosjekt som tar hensyn til individuelle egenskaper, en garanti for alle produkter og installasjon minus - høye kostnader.
Hvis du har den relevante erfaringen, kan du uavhengig sette sammen et minikraftverk med solcellepaneler for oppvarming av et privat hus.
Det mest effektive er hybridskjemaet til enheten til luft-solsystemet, der fotoceller brukes til å generere energi, samlere for oppvarming av vann og en ekstra vindgenerator er installert. Den kan erstattes med en sikkerhetskopi for drivstoff (+)
Alle deler for montering av varmesystemet selges i spesialforretninger.
Følgende komponenter må kjøpes:
- et sett med silisium- eller filmsolmoduler;
- energilagringsbatteri;
- ladekontroller som regulerer prosessen med å lade og lade batteriet;
- en omformer som konverterer likestrøm til vekselstrøm;
- sett med tilkoblingsledninger.
Det er ønskelig at batteriene er de samme (under hensyntagen til merke, kapasitet og til og med batch) og har muligheten til å lagre energi i 3-4 dager. Varigheten av arbeidet deres avhenger av romtemperaturen - under kalde forhold slipper de raskt ut. Hvis det daglige forbruket er 2400 Wh, er batterier med en total kapasitet på minst 1000 Ah nødvendig.
Husk at maksimal effektivitet er 70-75% (brukstid er 3 år) når du bruker bilbatterier. Spesielle enheter for solsystemer har den beste ytelsen - opptil 85% (levetid - 10 år). En viss mengde energi går tapt under lagring og konvertering
Kvaliteten på strømmen som genereres av sinusformede omformere for solsystemer er høyere enn strømmen fra et sentralisert nettverk. Et trekk ved utstyret er synkronisering av spenningsfasen, der overgangen fra 12 V til 220 V utføres uten avbrudd i driften av elektriske husholdningsapparater.
Kraftomformere - fra 250 W til 6000 W og over.Du kan øke utgangseffekten ved å tømme den parallelle tilkoblingen til flere enheter. For eksempel 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Etter å ha installert alle elementene i solsystemet, er det nødvendig å koble en elektrisk tank som oppvarmer vannet til omformeren, og i sin tur en varmeledning til tanken.
Samlervarmesystem
Den største effektiviteten og retur kan oppnås ved å installere samlere i stedet for solcellemoduler - utendørs installasjoner der vann varmes opp under påvirkning av solstråling. Et slikt system er mer logisk og naturlig, siden det ikke krever oppvarming av kjølevæsken med andre enheter.
Vurder utformingen og prinsippet for drift av enheter av to hovedtyper: flat og rørformet.
Selvlaget flat alternativ
Utformingen av flate planter er så enkel at erfarne håndverkere samler håndverkskolleger med egne hender, etter å ha kjøpt noen av delene i en spesialbutikk, og bygget noen av dem fra improvisert materiale.
En plate som absorberer solvarme er festet i en stål- eller aluminiumsisolert boks. Oftest er det dekket med et lag svart krom. Kjøleribben er beskyttet ovenfra med et forseglet gjennomsiktig deksel.
Vann varmes opp i rør lagt av en slange og kobles til en plate. Vann eller frostvæske kommer inn i boksen gjennom innløpsrøret, varmer opp i rørene og beveger seg til utløpet - til utløpsrøret.
Lettoverføring av lokket forklares med bruk av et gjennomsiktig materiale - holdbart herdet glass eller plast (for eksempel polykarbonat). For å forhindre sollys i å reflektere, er glass- eller plastoverflaten frostet (+)
Det er to typer tilkobling, ett-rør og to-rør, det er ingen grunnleggende forskjell i valget. Men det er stor forskjell i hvordan kjølevæsken vil tilføres samlerne - tyngdekraft eller ved bruk av en pumpe. Det første alternativet er anerkjent som ineffektivt på grunn av den lave bevegelseshastigheten til vann. Etter oppvarmingsprinsippet ligner det på en kapasitet for en sommerdusj.
Funksjonen til det andre alternativet skyldes tilkoblingen av en sirkulasjonspumpe, som forsyner kjølevæsken med kraft. En energikilde for drift av pumpeutstyr kan være et solenergisystem.
Kjølevæskets temperatur når den varmes opp av en solfanger når 45-60 ° C, ved utgangen er maksimalindikatoren 35-40 ° C. For å øke effektiviteten til varmesystemet, bruker du radiatorer "varme gulv" (+)
Rørformede manifolder - en løsning for de nordlige regionene
Det generelle driftsprinsippet ligner driften av flate analoger, men med en forskjell - varmevekslerrør med kjølevæske er plassert inne i glassflasker. Rørene i seg selv er fjær, forseglet på den ene siden og ligner fjær i utseende, og koaksiale (vakuum) satt inn i hverandre og forseglet på begge sider.
Varmevekslere er også forskjellige:
- system for å konvertere solenergi til termisk varme-rør;
- vanlig rør for å flytte kjølevæske av U-typen.
Den andre typen varmevekslere anerkjennes som mer effektiv, men ikke populær nok på grunn av reparasjonskostnadene: hvis ett rør mislykkes, må hele seksjonen skiftes ut.
Varmeledning er ikke en del av et helt segment, så du kan endre det på 2-3 minutter. De mislykkede koaksiale elementene blir reparert ved å fjerne støpselet og bytte ut den skadede kanalen.
Ordning som forklarer den sykliske karakteren av oppvarmingsprosessen inne i vakuumrørene: kald væske under påvirkning av solvarme varmes opp og fordamper, og gir vei til neste del av kjølevæsken (+)
Etter å ha analysert de tekniske egenskapene til forskjellige typer samlere og oppsummert opplevelsen av bruken deres, bestemte vi oss for at flate samlere er mer egnet for de sørlige regionene, og rørformede for de nordlige. Spesielt godt etablert i det tøffe klimaet i installasjonen med Heat-pipe-systemet. De har varmeevne selv på overskyede dager og om natten, og "spiser" en minimumsmengde sollys.
Et eksempel på et standardskjema for tilkobling av solfangere til kjeleutstyr: en pumpestasjon gir vannsirkulasjon, regulatoren regulerer oppvarmingsprosessen
Metode for ytelsesøkning
Vanligvis, etter å ha eksperimentert med et lite antall solcellemoduler, går eiere av private hus videre og forbedrer systemet på forskjellige måter.
Den enkleste måten er å øke antallet involverte moduler for å tiltrekke seg ekstra plass til plassering og kjøpe kraftigere relatert utstyr
Hva om det er mangel på ledig plass? Her er noen retningslinjer for å forbedre effektiviteten til en solstasjon (med fotoceller eller samlere):
- Endre orienteringen til modulene. Bevegelige elementer i forhold til solens posisjon. Enkelt sagt installasjonen av hoveddelen av panelene på sørsiden. Med et langt dagslys er det også optimalt å bruke flater mot øst og vest.
- Vippjustering. Produsenten indikerer vanligvis hvilken vinkel som er mest å foretrekke (for eksempel 45 °), men noen ganger under installasjonen er det nødvendig å gjøre justeringer under hensyntagen til den geografiske breddegraden.
- Riktig valg av installasjonssted. Taket er egnet, fordi det som oftest er det høyeste planet og ikke blir skjult av andre gjenstander (for eksempel hagetrær). Men det er enda mer egnede områder - roterende sporingsenheter for solen.
Med elementene vinkelrett på solstrålene fungerer systemet mer effektivt, men på en stabil fast overflate (for eksempel et tak) er dette bare mulig i en kort periode. For å øke den, kom de med praktiske sporingsenheter.
Sporingsmekanismer er dynamiske plattformer som svinger i planet etter solen. Takket være dem øker generatorens ytelse om sommeren med omtrent 35-40%, om vinteren - med 10-12%
Et stort minus med sporingsenheter er de høye kostnadene. I noen tilfeller lønner det seg ikke, så det gir ingen mening å investere i ubrukelige mekanismer.
Det anslås at 8 paneler er det minste beløpet som kostnadene vil rettferdiggjøre seg over tid. Du kan bruke 3-4 moduler, men under en betingelse: hvis de er direkte tilkoblet, omgå batteriene, til vannpumpen.
Akkurat forleden kunngjorde Tesla Motors at det ble laget en ny type tak - med integrerte solcellepaneler. Elon Musk sa at et modifisert tak vil være billigere enn et vanlig tak med samlere eller moduler installert på det.
Temavideoer vil hjelpe deg med å forestille deg enheten til hjemmesolestasjoner og avsløre noen hemmeligheter med å installere utstyr.
Video nr. 1. Den tekniske informasjonen om solcellepaneler og ladekontrollere er tilgjengelig:
Video nr. 2. Nyttig erfaring med bruk av solcellepaneler i forstedene:
Video nr. 3. Et eksempel på en vellykket drift av solstasjon, ferdig montert uavhengig, som gir både varmt vann til hjemmet og oppvarming av hjemmet:
Som du kan se, er et solcelledrevet varmesystem et veldig reelt fenomen som du uavhengig kan realisere. Feltet med alternative måter å generere energi er i stadig utvikling, kanskje i morgen vil du høre om en ny oppdagelse.
Vi inviterer deg til å kommentere materialet aktivt.Du kan uttrykke din holdning til "grønn energi", dele erfaringen din med å bygge et solsystem, bare fortelle detaljene du kjenner i blokken nedenfor.