Motivele pentru popularitatea surselor alternative de energie sunt destul de inteligibile: există posibilitatea de a economisi combustibil și de a realiza vise cu sisteme de susținere a vieții ecologice. Folosind cu pricepere energia soarelui, vântului și apei, puteți transforma o casă obișnuită de țară într-o casă ecologică modernă.
Vă vom spune cum să echipați încălzirea solară într-o casă privată, vom analiza împreună cu dvs. cât de profitabilă este. Pentru a acoperi în profunzime problemele privind utilizarea energiei din timpul zilei, am descris în detaliu toate opțiunile populare care au primit o aplicare practică și feedback pozitiv din partea utilizatorilor.
Pe baza recomandărilor noastre, puteți construi un sistem solar eficient pentru o casă de vară sau o casă de țară. Pentru a facilita percepția materialelor dificile, am completat informațiile cu diagrame vizuale, ilustrații și ghiduri video.
Modalități de utilizare a energiei solare
Metodele de aplicare a energiei corpului ceresc nu sunt tehnologii inovatoare, căldura solară a fost folosită mult timp și cu foarte mult succes. Totuși, acest lucru se aplică în special Australiei, unor țări din Europa, America și regiunilor de sud, unde se poate obține energie alternativă pe tot parcursul anului.
Unele regiuni nordice sunt deficitare de radiații naturale, de aceea este folosită ca opțiune suplimentară sau de retragere.
Galerie de imagini
Fotografie din
Panourile solare - una dintre modalitățile de a obține energie aproape liberă emisă de un corp ceresc
Construcția unei centrale solare autonome este recomandabilă în regiunile cu un număr mare de zile însorite, ceea ce nu este asociat cu temperatura medie anuală
Sistemele solare autonome sunt amplasate în principal pe acoperișurile clădirilor înalte și în zone libere de copaci
În timpul gerurilor, sistemele solare furnizează energie pentru încălzirea aerului, a aburului sau a încălzirii apei, vara furnizează apă încălzită
Centralele solare sunt tipuri de energie ecologică, ecologice, regenerabile continuu
Până în prezent, eficiența centralelor solare depinde prea mult de numărul de zile însorite. Este profitabil doar în latitudinile sudice. Pe banda de mijloc și în nord poate servi doar ca sursă de rezervă
Panourile solare din sudul țărilor CSI vor putea furniza o casă de țară electricitate, apă caldă și lichid de răcire pentru circuitele de încălzire
Sistemele solare, folosite chiar ca sursă de energie de rezervă, aduc un efect economic destul de ridicat, reducând încărcarea pe principalele opțiuni pentru producerea de energie
Utilizarea pasivă a energiei solare
Opțiunea de instalare a panoului solar
Dispunere optimă a unui sistem solar privat
Locația panoului solar de-a lungul streașinii
Sistem solar pe o pantă ușoară a acoperișului
Centrala solară ca sursă de rezervă
Funcționarea bateriilor în regiunile sudice ale țărilor CSI
Beneficiile reale ale sistemului solar în sectorul privat
Intermediarii dintre razele solare și mecanismul generator de energie sunt panouri solare sau colectoare, care diferă în ceea ce privește scopul și designul.
Bateriile acumulează energia soarelui și îi permit să fie utilizate pentru alimentarea aparatelor electrice de uz casnic. Sunt panouri cu fotocelule pe de o parte și un mecanism de blocare pe de altă parte. Puteți experimenta și asambla singur bateria, dar este mai ușor să cumpărați elemente gata făcute - alegerea este suficient de largă.
Sistemele solare (colectoare solare) fac parte din sistemul de încălzire al casei. Cutiile mari termoizolante cu un lichid de răcire, precum și baterii, sunt montate pe scuturi ridicate orientate spre soare sau pe pantele de acoperiș.
Este o greșeală să considerăm că absolut toate regiunile nordice primesc căldură mult mai puțin naturală decât cele din sud. Să presupunem că există zile mult mai însorite în Chukotka sau în centrul Canadei decât în sudul Marii Britanii
Pentru a crește eficiența, panourile sunt așezate pe mecanisme dinamice asemănătoare cu un sistem de urmărire - se rotesc după mișcarea soarelui. Procesul de conversie a energiei are loc în tuburi situate în interiorul casetelor.
Principala diferență între sistemele solare și panourile solare este că primele încălzesc lichidul de răcire, în timp ce celelalte acumulează electricitate. Este posibilă încălzirea camerei cu ajutorul fotocelelor, dar circuitele dispozitivului sunt iraționale și potrivite numai pentru acele zone în care există cel puțin 200 de zile însorite într-un an.
Schema sistemului de încălzire cu un colector solar conectat la cazan și o sursă de rezervă a energiei electrice (de exemplu, cazan pe gaz), folosind combustibil tradițional (+)
Pro și contra unui sistem alternativ de încălzire
Nu există multe avantaje ale sistemului de încălzire solară, dar fiecare dintre ele este semnificativ și poate deveni motivul experimentelor private:
- Avantaje ecologice. Este sigur pentru locuitorii casei și natura din jur, o sursă curată de căldură care nu necesită utilizarea combustibililor tradiționali.
- Autonomie. Proprietarii sistemelor sunt absolut independenți de prețurile energiei și de situația economică din țară.
- Rentabilitatea. Cu menținerea sistemului tradițional de încălzire, este posibil să se reducă costul plății pentru apa caldă.
- Accesibilitate generală. Pentru instalarea sistemelor solare nu este nevoie de permisiunea autorităților statului.
Există însă momente neplăcute care pot strica imaginea de ansamblu. De exemplu, pentru a determina eficiența sistemului, este necesară o perioadă lungă de cel puțin 3 ani (cu condiția să existe suficientă energie solară și să fie utilizată activ).
Instalarea numai a modulelor solare va necesita investiții mari: cele mai ieftine panouri de siliciu vor costa cel puțin 2200 de ruble. bucată și elemente din șase diode policristaline din prima categorie - până la 17000 de bucăți. Calcularea costului a 30 de module este destul de simplă (+)
Utilizatorii notează următoarele dezavantaje:
- prețuri ridicate pentru echipamentele necesare punerii în funcțiune a sistemului;
- dependența directă a cantității de căldură produsă de locația geografică și de vreme;
- Disponibilitatea obligatorie a unei surse de rezervă, de exemplu, un cazan de gaz (în practică, un sistem solar se dovedește adesea a fi o rezervă).
Pentru a obține un randament mai mare, trebuie să monitorizați în mod regulat starea de sănătate a colectoarelor, să le curățați de resturi și să le protejați de formarea de îngheț. Dacă temperatura scade adesea sub 0ºС, trebuie să aveți grijă de izolarea termică suplimentară nu numai a elementelor sistemului solar, ci și a casei în ansamblu.
Galerie de imagini
Fotografie din
Panouri solare pe acoperișul unei case de țară
Montarea bateriilor sistemului solar de vară
Echipamente exterioare ale unei centrale solare
Dispozitive tehnice amplasate în interiorul casei
Energie solară pentru încălzire
Scopul principal al fotocelelor care economisesc energie este furnizarea de energie electrică în casă. Pentru a le include în circuitul sistemului de încălzire și pentru a obține o funcționare optimă, este necesar să asamblați un circuit cu un rezervor de stocare.
În ea se va încălzi apa, care, după ce a atins o anumită temperatură, va umple țevi și radiatoare în camerele care necesită încălzire (living, baie).
Sistem cu energie solară cu rezervor cu două circuite care organizează încălzirea și furnizarea apei calde în două direcții: încălzirea caloriferelor și punctele de analiză (+)
Să încercăm să analizăm caracteristicile de proiectare ale panourilor solare și să determinăm rolul potențial al acestora în sistemul de încălzire.
Principiul funcționării panourilor cu fotocelule
Există trei tipuri comune de celule pentru panouri solare:
- monocristalin. Acestea sunt plăci subțiri din cel mai pur siliciu tăiat dintr-un cristal cultivat în condiții artificiale. Cel mai productiv soi cu o eficiență de aproximativ 17-18%. Temperatura optimă pentru funcționare este cuprinsă între 5 º 25 și 25 °.
- policristalin. Confecționat din napolitane obținut prin răcirea treptată a unei topituri de siliciu. Tehnologiile pentru producerea lor sunt mai puțin laborioase, dar eficiența celulelor fotovoltaice din policristal este semnificativ mai mică - nu mai mult de 12%.
- Amorf. Sunt film. Sunt realizate prin metoda fazei de evaporare, ca urmare a căreia siliconul sub formă de film subțire se depune pe o bază de polimer flexibil. Cea mai ieftină metodă de producție este combinată cu cea mai mică rată de producție de până la 7%.
Pentru instalarea sistemelor de încălzire autonome în regiunile nordice, bateriile fotovoltaice asamblate din celulele monocristaline sunt considerate opțiunea cea mai potrivită. Cu toate acestea, bateriile cu module amorfe sunt mai ușor de instalat, practic nu sunt pretențioase la bază și mult mai ieftine.
Un modul monocristal este format din elemente conectate în serie combinate în module. Mai multe module formează un panou solar. Suprafața întunecată a sistemelor solare fotovoltaice optimizează absorbția luminii solare
Sarcina elementelor externe este de a absorbi și transforma razele soarelui. Energia eliberată continuă și este concentrată în acumulatorul de stocare. Un element mic dă aproximativ 100-250 de wați, iar un panou prefabricat de 25-30 m² oferă electricitate unei case mici. Pentru instalarea unui sistem de încălzire este necesară energie de 2-3 ori mai mult.
Un invertor acționează ca un convertor de curent direct al „producției” solare în energie electrică, deoarece este necesar un curent alternativ pentru funcționarea aparatelor și lămpilor electrice de uz casnic.
Vorbind special despre sistemul de încălzire, centrala electrică pentru încălzirea apei funcționează și la curent alternativ. Pentru a oferi o casă cu lumină noaptea, bateriile care păstrează consumul de zi vor fi necesare.
Modulele invertorului sunt instalate într-un loc convenabil pentru întreținere, deși nu are nevoie de control constant și funcționează în modul automat (+)
Eficiența utilizării fotocelelor
Cel mai simplu mod este să achiziționați colectori solari și să aplicați unul dintre programele simple, dovedite de-a lungul anilor. Cu toate acestea, circumstanțele le dictează uneori termenii. Să presupunem că aveți un sistem de funcționare excelent cu un generator solar, dar până acum servește la furnizarea de energie electrică și la furnizarea casei cu apă caldă.
Este clar că achiziționarea de echipamente noi nu este profitabilă, de aceea este mai ușor să crești puterea prin achiziționarea unui anumit număr de convertoare fotovoltaice. Opțiunea bugetară este panourile de siliciu cu o capacitate de până la 23-25%.
Un sursă electrică trebuie conectată la sursa de curent. O opțiune universală este un cazan echipat cu cablaj de distribuție.
Elementele de peliculă polimerică de pe piața rusă sunt mult mai puțin obișnuite decât analogii cu siliciu unic și policristalini. Sunt convenabile pentru instalare, dar au o eficiență scăzută - doar 6%
Dacă organizați corect furnizarea de energie electrică, ar trebui să fie suficient atât pentru alimentarea cu apă caldă, cât și pentru încălzire. Există exemple în care casa este complet furnizată de căldură - poate fi recunoscută de acoperiș, acoperit aproape complet cu panouri.
Uneori este necesar să se construiască structuri detașate speciale dacă zona de acoperiș nu este suficientă. Se dovedește că pentru a crește puterea, este nevoie de spațiu liber suplimentar.
Chiar și cele mai detaliate calcule nu vă vor ajuta să determinați cantitatea exactă de energie potențială și să creați rapid un sistem eficient și eficient. Cert este că în practică există obstacole, a căror apariție este dificil de prevăzut.
Iată câțiva dintre factorii:
- Incoerență meteo. Un număr clar de zile însorite nu este cunoscut nici în regiunile sudice. Previziunea fiabilă a numărului lor în regiunile nordice este aproape imposibilă.
- Iregularitate în generarea de energie electrică. De exemplu, în regiunile nordice, în timpul iernii, există o lumină scurtă de zi, deci o cantitate mare de energie solară procesată este cheltuită pentru iluminat. În plus, intensitatea radiațiilor solare în timpul iernii este redusă semnificativ.
- Defalcări periodice. Ca toate sistemele tehnice, panourile solare pot defecta din când în când din cauza deteriorării elementelor individuale, a conexiunilor contractuale, a suprafeței de protecție etc.
Prin urmare, puteți afla despre eficacitate numai după o anumită perioadă de timp, cel puțin într-un an. Este posibil să fie necesar să crești numărul de fotocelule sau baterii, să ia în considerare o izolație termică suplimentară acasă și să reduci zona încălzită. Să presupunem că în regiunile nordice ale Germaniei, pentru a economisi bani, dormitoarele nu sunt adesea încălzite deloc.
Întreținerea fotocelelor instalate nu necesită abilități speciale și constă în curățarea periodică: curățarea zăpezii în timpul iernii și gunoiul în perioada caldă, spălarea suprafeței de sticlă cu apă dintr-un furtun
Schema de instalare a centralei de acasă
Cel mai simplu mod de a instala un generator solar este de a contacta o companie care implementează componente ale sistemului și oferă servicii pentru instalarea lor. Pluses - un proiect profesional care ține cont de caracteristicile individuale, o garanție pentru toate produsele și instalarea, minus - cost ridicat.
Dacă aveți experiența relevantă, puteți asambla independent o mini-centrală electrică cu panouri solare pentru încălzirea unei case private.
Cea mai eficientă schemă hibridă este considerată un sistem solar-aer, în care fotocelele sunt utilizate pentru a genera energie, colectoare pentru încălzirea apei și este instalat un generator eolian suplimentar. Poate fi înlocuit cu o sursă de combustibil de rezervă (+)
Toate piesele pentru asamblarea sistemului de încălzire sunt vândute în magazine specializate.
Trebuie achiziționate următoarele componente:
- un set de module solare cu siliciu sau film;
- baterie de stocare a energiei;
- controler de încărcare care reglează procesul de încărcare și descărcare a bateriei;
- un invertor care transformă curentul direct în curent alternativ;
- set de cabluri de conectare.
Este de dorit ca bateriile să fie aceleași (luând în considerare marca, capacitatea și chiar lotul) și să aibă capacitatea de a stoca energie timp de 3-4 zile. Durata muncii depinde de temperatura camerei - în condiții reci se descarcă rapid. Dacă consumul zilnic este de 2400 Wh, este nevoie de baterii cu o capacitate totală de cel puțin 1000 Ah.
Când utilizați baterii auto, nu uitați că eficiența lor maximă este de 70-75% (durata de utilizare este de 3 ani), dispozitivele speciale pentru sisteme solare au cele mai bune performanțe - până la 85% (durata de viață - 10 ani). O anumită cantitate de energie se pierde în timpul depozitării și conversiei
Calitatea curentului generat de invertoarele sinusoidale pentru sistemele solare este mai mare decât curentul dintr-o rețea centralizată. O caracteristică a echipamentului este sincronizarea fazei de tensiune, la care trecerea de 12 V la 220 V se realizează fără întrerupere în funcționarea aparatelor electrice de uz casnic.
Invertoare de putere - de la 250 W la 6000 W și mai mari.Puteți crește puterea de ieșire golind conexiunea paralelă a mai multor dispozitive. De exemplu, 3 x 3000 W = 9000 W (+)
După instalarea tuturor elementelor sistemului solar, este necesar să conectați un rezervor electric care încălzește apa la invertor și, la rândul său, o conductă de încălzire la rezervor.
Sistem de incalzire colectoare
Cea mai mare eficiență și randament poate fi obținută prin instalarea în locul colectorilor de module solare - instalații exterioare în care apa este încălzită sub influența radiațiilor solare. Un astfel de sistem este mai logic și mai natural, deoarece nu necesită încălzirea lichidului de răcire de către alte dispozitive.
Luați în considerare designul și principiul funcționării dispozitivelor de două tipuri principale: plat și tubular.
Opțiune plată de sine stătătoare
Proiectarea plantelor plate este atât de simplă, încât meșterii experimentați asamblează omologii meșteșugari cu propriile mâini, cumpărând o parte din piese într-un magazin specializat și construind unele din materiale improvizate.
O placă de adsorbție a căldurii solare este fixată în interiorul unei cutii izolate din oțel sau aluminiu. Cel mai adesea este acoperit cu un strat de crom negru. Chiuveta de căldură este protejată de sus de un capac transparent sigilat.
Apa este încălzită în tuburi așezate de un șarpe și conectată la o farfurie. Apa sau antigelul intră în cutie prin conducta de intrare, se încălzește în tuburi și se deplasează la ieșire - la conducta de ieșire.
Transmitența luminii a capacului se explică prin utilizarea unui material transparent - sticlă temperată sau plastic rezistent (de exemplu, policarbonat). Pentru a împiedica lumina soarelui să se reflecte, suprafața de sticlă sau plastic este înghețată (+)
Există două tipuri de conexiuni, o singură conductă și două conducte, nu există nicio diferență fundamentală în alegere. Există însă o diferență mare în modul în care lichidul de răcire va fi furnizat colectoarelor - gravitația sau folosirea unei pompe. Prima opțiune este recunoscută ca fiind ineficientă datorită vitezei mici de circulație a apei, prin principiul încălzirii, seamănă cu o capacitate de duș de vară.
Funcționarea celei de-a doua opțiuni se datorează conectării unei pompe de circulație, care alimentează forța de răcire. O sursă de energie pentru funcționarea echipamentelor de pompare poate fi un sistem de energie solară.
Temperatura lichidului de răcire încălzit de un colector solar ajunge la 45-60 ºС, la ieșire indicatorul maxim este de 35-40 ºС. Pentru a crește eficiența sistemului de încălzire, împreună cu caloriferele folosiți „pardoseli calde” (+)
Colectori tubulari - o soluție pentru regiunile nordice
Principiul general de funcționare seamănă cu funcționarea analogilor plani, dar cu o diferență - tuburile de schimb de căldură cu un lichid de răcire sunt amplasate în flacoane de sticlă. Tuburile în sine sunt pene, sigilate pe o parte și seamănă cu pene în aparență și coaxiale (vid) introduse între ele și sigilate pe ambele părți.
Schimbătoarele de căldură sunt de asemenea diferite:
- sistem de transformare a energiei solare în conductă termică;
- tub obișnuit pentru deplasarea lichidului de răcire tip U.
Al doilea tip de schimbătoare de căldură este recunoscut ca fiind mai eficient, dar nu este suficient de popular datorită costului reparațiilor: dacă un tub nu reușește, întreaga secțiune va trebui să fie înlocuită.
Tubul de căldură nu face parte dintr-un segment întreg, așa că îl puteți schimba în 2-3 minute. Elementele coaxiale defecte sunt reparate prin simpla scoatere a dopului și înlocuirea canalului deteriorat.
Schema care explică natura ciclică a procesului de încălzire în tuburile de vid: un lichid rece sub influența căldurii solare se încălzește și se evaporă, dând loc la următoarea porțiune a unui lichid de răcire rece (+)
După ce am analizat caracteristicile tehnice ale diferitelor tipuri de colectori și am sintetizat experiența utilizării acestora, am decis că colectoarele plate sunt mai potrivite pentru regiunile sudice, iar cele tubulare pentru cele nordice. Mai ales bine stabilit în climatul dur al instalației cu sistemul de conducte de căldură. Au capacitate de încălzire chiar și în zilele înnorate și noaptea, „mănâncă” o cantitate minimă de lumina soarelui.
Un exemplu de schemă standard pentru conectarea colectoarelor solare la echipamentele cazanului: o stație de pompare asigură circulația apei, regulatorul reglează procesul de încălzire
Metoda de creștere a performanței
De obicei, după ce au experimentat un număr mic de module solare, proprietarii de case private merg mai departe și îmbunătățesc sistemul în diverse moduri.
Cea mai simplă modalitate este de a crește numărul de module implicate, respectiv de a atrage spațiu suplimentar pentru plasarea lor și de a achiziționa echipamente mai puternice
Ce se întâmplă dacă există un deficit de spațiu liber? Iată câteva recomandări pentru îmbunătățirea eficienței unei stații solare (cu fotocelule sau colectoare):
- Schimbați orientarea modulelor. Elemente în mișcare în raport cu poziția soarelui. Mai simplu spus, instalarea părții principale a panourilor pe partea de sud. Cu o lumină lungă de zi, este, de asemenea, optim să folosiți suprafețe orientate spre est și vest.
- Reglarea înclinării. De obicei, producătorul indică care unghi este cel mai de preferat (de exemplu, 45 °), dar uneori în timpul instalării este necesar să se facă ajustări ținând cont de latitudinea geografică.
- Alegerea corectă a locației de instalare. Acoperișul este potrivit, deoarece cel mai adesea este cel mai înalt plan și nu este ascuns de alte obiecte (de exemplu, copaci de grădină). Există însă și zone mai potrivite - dispozitive rotative de urmărire a soarelui.
Cu elementele perpendiculare pe razele soarelui, sistemul funcționează mai eficient, dar pe o suprafață fixă stabil (de exemplu, un acoperiș) acest lucru este posibil doar pentru o perioadă scurtă de timp. Pentru a-l crește, au venit cu dispozitive practice de urmărire.
Mecanismele de urmărire sunt platforme dinamice care se transformă în planul lor în urma soarelui. Datorită acestora, performanța generatorului crește vara cu aproximativ 35-40%, iarna - cu 10-12%
Un mare minus de dispozitive de urmărire este costul lor ridicat. În unele cazuri, nu dă rezultate, deci nu are sens să investești în mecanisme inutile.
Se estimează că 8 panouri reprezintă suma minimă la care costurile se vor justifica în timp. Puteți utiliza 3-4 module, dar într-o singură condiție: dacă sunt conectate direct, ocolind bateriile, la pompa de apă.
Chiar a doua zi, Tesla Motors a anunțat crearea unui nou tip de acoperiș - cu panouri solare integrate. Elon Musk a spus că un acoperiș modificat va fi mai ieftin decât un acoperiș convențional, cu colectoare sau module instalate pe acesta.
Videoclipurile tematice vă vor ajuta să vă imaginați mai bine dispozitivul stațiilor solare de acasă și să vă dezvălui câteva secrete despre instalarea echipamentelor.
Video # 1. Informațiile tehnice privind panourile solare și controlerele de încărcare sunt disponibile:
Video # 2. Experiență utilă în utilizarea panourilor solare în suburbii:
Video # 3. Un exemplu de stație solară care funcționează cu succes, asamblată complet independent, oferind atât apă caldă menajeră, cât și încălzire la domiciliu:
După cum vedeți, un sistem de încălzire cu energie solară este un fenomen foarte real pe care îl puteți realiza în mod independent. Câmpul modalităților alternative de generare a energiei este în continuă evoluție, poate mâine veți auzi despre o nouă descoperire.
Vă invităm să comentați activ asupra materialului.Vă puteți exprima atitudinea față de „energia verde”, împărtășiți experiența dvs. în construirea unui sistem solar, spuneți doar detaliile pe care le cunoașteți în blocul de mai jos.