Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Гелиосистемы для дома

Результативность

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Она находится в прямой зависимости от поглощенных солнечных лучей. В месяцы лета ясно она увеличивается, так как возникает солнце чаще, чем во время холода.

Хочется наоборот, так как дом обогревать необходимо как раз во время зимы, и, кажется, оказать влияние на это нереально, но разные технологичные нюансы оборудования способны подкорректировать продуктивность, увеличив последнюю или уменьшив.
В первом варианте рекомендуется монтаж проводить совместно с применением классического обогрева

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

По большей части выделяют два типа подобных устройств:

  1. малые системы на фотоэлементах, к которым принадлежат конструкции, для работы применяющие от 12 до 24В. Их полностью хватает для того, чтобы работало нескольких приборов осветительных и телевизор;
  2. большие. Они могут накоплять и преобразовывать столько энергии, чтобы отопить очень большое жилье, а еще пользоваться ею для создания целой системы отопления. Разумеется, речь не идет об очень больших высотных коттеджах. Батареи солнечные не в состоянии «собрать» столько тепла, чтобы в них была оптимальная температура.

Разновидности

В самом широком понимании термин «фотоэлектрическая панель» значит определённое устройство, позволяющее преобразовывать излучаемую Солнцем энергию в удобную форму с целью будущего применения в разных областях жизнедеятельности человека. Для обогрева домов применяются два типа фотоэлектрических панелей.

Фотоэлектрические детали

Батареи данного класса иногда называют преобразователями, так как при их помощи энергия излучения солнца превращается в электрическую. Такое превращение возможным стало из-за свойств полупроводников.

Ячейка фотоэлемента состоит из 2-ух материалов, один из которых обладает дырочной проводимостью, а другой – электронной.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Поток фотонов, из которых состоит свет солнца, заставляет электроны покинуть собственные орбиты и мигрировать через Pn-переход, что и считается, собственно, электрическим током.
По виду применяемых материалов отличают 3 вида солнечных панелей: кремниевые, пленочные и концентраторные.

Кремниевые

К данному типу относится более трех четвертей выпускаемых сегодня солнечных электрических батарей. Обусловлено это популярностью кремния в земной коре, а еще тем, что большинство технологий в производственной отрасли полупроводниковой электроники было ориентировано на работу именно с таким материалом.

Со своей стороны детали на базе кремния разделяют на два вида:

  • монокристаллические: более затратный вариант, КПД составляет 19% – 24%;
  • поликристаллические: намного доступнее, но имеют КПД в границах 14% – 18%.

Пленочные

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Во время изготовления фотоэлементов этой группы применяются полупроводники, имеющие более большой, чем у моно- и поликристаллического кремния, показатель поглощения света.
Это дало возможность на порядок сделать меньше толщину элементов, что благоприятно проявилось на их стоимости.

Используются такие материалы:

  • теллурид кадмия (КПД – 15% – 17%);
  • аморфный кремний (КПД – 11% – 13%).

Концентраторные

Эти батареи имеют структуру из нескольких слоев и отличаются самой большей эффективностью – около 44%. Ключевым материалом при их изготовлении считается арсенид галлия.

Комплектация системы отопления

Система отопления на базе солнечных панелей состоит из таких элементов:

  • собственно батареи;
  • аккумулятор;
  • контроллер: управляет процессом зарядки аккумулятора;
  • преобразователь напряжения: видоизменяет постоянный ток от батареи или аккумулятора в переменный с напряжением 220 В;
  • дизайн радиатор, генератор тепла или любой иной вид электрообогревателя.
Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Сетевая фотоэлектрическая система

Солнечные коллекторы

Батареи этой разновидности состоят из нескольких выкрашенных в черный цвет трубок, через которые перекачивается циркулирующий в отопительной системе тепловой носитель. При этом тепловая энергия излучения солнца без всякого изменения усваивается средой для работы. Во многих случаях в ее качестве применяется смесь на основе пропиленгликоля (имеет свойства антифриза), но есть и коллекторы, рассчитанные на работу с воздухом.

Последний после подогрева подается прямо в помещение которое отапливается.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

В очень простом исполнении солнечный коллектор именуется плоским. Он создается в виде бокса из стекла с темным покрытием, которое находится в контакте с проходящим по трубкам носителем тепла.

Очень сложное устройство имеют вакуумные коллекторы. В подобных батареях трубки с носителем тепла помещены в герметичный стеклянный корпус, из которого откачивается воздух.

Подобным образом, содержащие рабочую среду трубки окружаются вакуумом, который исключает теплопотери от контакта с воздухом.
Понятно, что изготовление солнечных коллекторов базируется на более обычных технологиях, чем производство фотоэлементов.

Исходя из этого, и стоимость они имеют довольно невысокую. При этом КПД данных установок может достигать 80% – 95%.

Комплектация гелиосистемы

Важными элементами гелиосистемы (системы фотоэлектрических панелей для дома) считаются:

  • солнечный коллектор;
  • насос циркуляционный (в системах с гравитационной циркуляцией носителя тепла он может отсутствовать, однако они считаются практически не эффективными);
  • емкость с водой, играющая роль аккумулятора тепла;
  • контур отопления водяного типа, который состоит из труб и отопительных приборов.
Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Схема реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии

Второй вариант батареи коллекторного типа

По функционалу коллекторы похожи на обыкновенные фотоэлектрические панели
Однако их важное и значительное отличие — наличие тонкопленочных пластин, могущих ловить не только прямые лучи солнца, но и мягкий свет. При этом единственным вариантом, способным поставлять горячую воду в отопительную систему на протяжении всей зимы, даже когда пару дней висит плотная облачность, являются вакуумные модели коллекторов

Собственно за счёт вакуума сохраняется собранное тепло.
Приобретая вакуумный коллектор, стоит определиться с тем, как будет разогреваться вода. Присутствуют модели прямого и косвенного нагрева.

При этом первые считаются сезонными, так как накопительный бак находится в корпусе коллектора. Во время зимы их применять нельзя, так как вода в этом коллекторе замерзнет.

Но вполне можно построить систему отопления на всесезонных коллекторных батареях. Система такого типа будет работать даже при сильном морозе, так как накопительный бак находится дома, а энергопередача от фотоэлектрических панелей выполняется с помощью незамерзающего носителя тепла.

Схемы установки солнечного коллектора

В независимых системах обогрева и горячего водообеспечения обязательно необходимо применять накопительный бак для аккумуляции энергии тепла. Это связано с тем, что теплораспределение, которое вырабует гелиоустановка, не пропорционально расходу энергии.

Благодаря этому полученные ресурсы сначала аккумулируют в специализированной емкости, а потом только потребляют если для этого есть необходимость.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Специалисты советуют применять для данной цели типовый накопительный бак для системы горячего водообеспечения или, как альтернативный вариант, — буферную емкость из независимой системы отопления. Правильно возведенная конструкция предполагает соединение коллектора с добавочным теплообменным аппаратом, который напрямую соприкасается с накопительным баком.

Есть пять проверенных в действительности схем подсоединения оборудования.

№1. ГВС с гравитационной циркуляцией материала-теплоносителя

Эта схема применяется как правило на небольших площадях (допустим, для летнего душа), но вполне применима и для маленьких построек — бани или домика за городом. Солнечный коллектор необходимо установить пониже уровня бака накопительного не больше, чем на 1 метр.

Из-за этого будет гарантирована гравитационная циркуляция жидкости в системе. Для соединений накопляющей емкости и коллектора лучше всего применять трубы на ? дюйма.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Если Вы запланировали применять горячую воду вечером, накопительный бак необходимо утеплять или приобрести готовую емкость, функционирующую по аналогичности с термосом
Нужно обратить внимание, что теплоизоляционный слой не должен быть меньше 10 см.

Это очень доступным схема подсоединения солнечного коллектора, но она имеет единственный минус — небольшую инерционность
При минусовой температуре воздуха воду придется сливать, чтобы не позволить разгерметизации труб водопровода.

[Natalex] Как вычислить какой мощности вам необходима солнечная система?

№2. Зимний тип установки солярного коллектора для ГВС

В этом случае тепловой носитель для солнечных коллекторов — антифриз. Это дает возможность избежать замерзания воды в трубах во время зимы.

Однако тут необходимо применять накопляющую емкость косвенного нагрева с медным змеевиком. Постоянная циркуляция жидкости происходит конкретно между внутренними магистралями гелиосистемы и змеевиком, установленным в накопительном баке.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Эта монтажная схема рассчитана на конвективную циркуляцию, но лучше всего «изгонять» тепловой носитель для гелиосистем принудительно, применяя насос циркуляционный. Дополнительно необходимо установить расширительный бак.

№3. Схема подсоединения коллектора для отапливания дома

Такой вариант предполагает применение емкости косвенного нагрева, которая работает на твёрдом или «голубом» топливе. Поздней весной и в летнюю пору котел можно отключать, так как воду будет подогревать коллектор. А вот во время зимы результативность гелиосистем на северо-востоке России не слишком большая, так как интенсивность излучения солнца минимальна.

Поэтому коллектор применяют как источник дополнительного подогрева к системам отопления.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Однако даже в данном варианте домовладелец получает возможность намного практичнее тратить классические энергетические ресурсы. Чтобы обеспечить домашнее отопление зимой с помощью всего одного солнечного коллектора, размеры всей конструкции должны составлять не менее 30–40% от площади строения.

№4. Монтаж гелиосистемы для отапливания и ГВС

Стандартная схема подсоединения соединяет сразу 2 варианта, другими словами подходит одновременно для организации индивидуального отопления и горячего водообеспечения. Тут используется двухконтурная теплоаккумулирующая емкость— кроме медного змеевика, устанавливается также дополнительный внутренний резервуар.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Такая установочная схема позволяет отделить техническую жидкость от воды для питья. Для автоматизации процесса нагрева носителя тепла в систему объединяют специализированный контроллер солнечного коллектора, который дает возможность избежать перерасхода энергоносителей за счёт контроля над температурой носителя тепла в гелиосистеме и водной температурой в буфере.

№5. Установка коллектора для подогрева бассейна

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Эта схема не подойдет к системе обогрева, а применяется, когда следует нагреть воду в открытом бассейне переносного типа. Чтобы обеспечить циркуляцию жидкости, разрешается применять типовую погружную помпу.

Если у вас на участке находится стационарный бассейн, для лучшего удобства оборудование лучше подключить к бытовой автоматизированной насосной станции.

Как сделать солнечный коллектор

Для самостоятельного изготовления солнечного коллектора можно применять очень и очень разные подручные материалы. Сначала делают некоторые детали системы, а потом их объединяют при помощи труб.

Этап #1 — изготовление фотоэлектрической батареи

Чтобы выполнить фотоэлектрическую батарею для отапливания, понадобится короб и материал для отопительного прибора. Короб в большинстве случаев производят из фанеры. Стены и дно короба рекомендуется утеплять, к примеру, слоем пенополистирола, чтобы уменьшить теплопотери.

Для производства отопительного прибора можно применять отрезки широких труб, которые между собой объединяют трубами небольшого диаметра.
Хороший вариант самодельной фотоэлектрической батареи из металлических банок представлен в следующем материале:

Верх короба закрывают стеклом нужного размера. Чтобы увеличить рабочую эффективность фотоэлектрической батареи, ее внутреннюю часть и отопительные приборы рекомендуется покрасить в черный цвет, а наружную панельную сторону делают белой.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

На данной схеме воочию показан один из видов создания панели для солнечного коллектора. Короб сделан из досок и оргалита, закрыт стеклом

Этап #2 — аванкамера и накопительный бак

Для производства таких элементов солнечного коллектора понадобится пара подходящих емкостей. Для накопителя необходим очень большой бак, его емкость должна меняться в границах 150-400 л. Бак также необходимо утеплить, к примеру, поместив в фанерный короб и заполнив пространство вокруг материалами для теплоизоляции: пенополистиролом, ватой на минеральной основе, опилками и т. п.

Совет. Если баком оптимального размера обзавестись не получилось, можно применять несколько меньших емкостей, объединив их между собой.

Аванкамеру производят из маленького бака, вместительностью не больше 40 литров. Эта емкость должна быть герметичной и снабженной шар-краном или остальным водоподающим устройством.

Этап #3 — сборка системы полностью

После того, как важные элементы готовы, их нужно согласно правилам расположить и объединить между собой. Сначала устанавливают аванкамеру и накопительный бак
При этом важно правильно соблюсти соотношение уровня жидкости в каждой емкости.

Водный уровень в аванкамере должен находиться больше уровня воды в накопителе более чем на 80 см
Фотоэлектрическую батарею в большинстве случаев размещают на крыше, оптимально — с южной стороны с уклоном к горизонту приблизительно 40 градусов.

Расстояние между накопительным баком и отопительным прибором должно составлять не менее 70 см. Подобным образом в верхней точке системы размещается аванкамера, ниже ставят накопительный бак, а в самом низу находится фотоэлектрическая батарея.

Нужно обратить внимание! В накопительном баке и аванкамере может находиться большое количество воды.

Еще на стадии проектирования системы следует соотнести максимально потенциальный вес носителя тепла и несущие способности перекрытия, на котором будет монтироваться солнечный коллектор

  • трубу для дренажа накопителя;
  • трубу для дренажа аванкамеры;
  • трубу подачи холодной воды к аванкамере;
  • трубу ввода холодной воды;
  • трубу подачи холодной воды к смесителям;
  • трубу подачи горячей воды к смесителям
  • трубу подачи горячей воды к накопительному баку;
  • «горячую» трубу солнечного отопительного прибора;
  • трубу подпитки бака накопительного.

При этом на высоконапорных участках системы лучше всего применять полудюймовые трубы, а для низконапорных участков подходят дюймовые трубы. Более того, необходимо применять разные фитинги, переходники, отрезки трубы и т. п. Детально схема солнечного коллектора представлена на рисунке:

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

На схеме устройства солнечного коллектора отображено расположение аванкамеры, бака накопительного и фотоэлектрической батареи, а еще объединяющих их труб

Солнечные батареи для дачи. Самая лучшая система.

Для ввода системы в эксплуатирование нужно заполнить установку водой через находящиеся снизу дренажные отверстия.

Потом аванкамеру присоединяют к системе водоподачи дома и регулируют уровень жидкости в коллекторе. Если все стыки герметичны, можно начинать эксплуатацию нового устройства.

Плюсы системы отопления на батареях которые работают от солнечных лучей

Можно подчеркнуть несколько положительных качеств фотоэлектрических панелей для отапливания дома:

  • Целый год ваш дом гарантирован важным теплом. Также можно настраивать режим температур в доме на свое усмотрение.
  • Тотальная независимость от жилищно-комунальных служб. Теперь вам не понадобиться платить очень большие счета за отопление.
  • Энергия солнца – это такой запас, который можно применять на самые разнообразные нужды бытового характера.
  • У подобных батарей довольно хороший срок эксплуатации. Они нечасто ломаются, благодаря этому не придется волноваться про то, что нужен ремонт или замена отдельных элементов.

Есть определенные тонкости, на которые необходимо смотреть прежде чем собственный выбор остановить на этой системе. Ведь система такого типа может подойти не для всех

Сколько солнечных батарей нужно для автономной жизни

В большинстве случаев качество такой системы отопления зависит от географии проживания.

Если вы живете в этом регионе, где солнце светит абсолютно не каждый день, то подобные системы будут малоэффективными. Очередным минусом этой системы считается то, что фотоэлектрические панели обойдутся дорого.

Правда, необходимо помнить про то, что система такого типа с каким то периодом себя полностью окупит.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Длительность солнечного блеска на российской территории
Для того чтобы снабдить дом должным количеством тепла, потребуется от 15 до 20 кв. метров площади фотоэлектрических панелей.

Один метр квадратный выделяет в среднем до 120Вт.
Для того чтобы получать около 500кВт тепла на протяжении месяца, необходимо чтобы в месяце было около 20 солнечных деньков.
Необходимым требованием считается установка фотоэлектрических панелей на юг крыши, так как на нее распространяется более всего тепла.

Для того чтобы отопление от фотоэлектрических панелей было очень эффективным, наклонный угол крыши должен составлять примерно 45 градусов. Лучше всего, чтобы около дома не росли высокие деревья и не пребывали остальные предметы, которые могут создавать тень.

Система стропил дома должна владеть необходимой надежностью и прочностью. Так как фотоэлектрические панели не очень легкие, необходимо побеспокоиться о том, чтобы они не нанесли вред зданию и не спровоцировали разрушительные процессы.

Вероятность обрушения увеличивается во время зимы, так как в данное время на крыше, кроме тяжёлых батарей, будет собираться снег.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Фотоэлектрические панели в основном размешают на крыше дома
Не обращая внимания на то, что фотоэлектрические панели дорого стоят, они все больше становятся очень популярными.

Их применяют даже там, где климат не очень жаркий. Систему такого рода можно применять и в виде дополнительного домашнего отопления.

Самые продуктивные подобные системы в месяцы лета, когда солнце светит практически ежедневно. Но необходимо всегда помнить про то, что дом нужно обогревать преимущественно зимой.

Солнечные батареи ✅

Гелиосистемы для отапливания: коллекторы

В основном, если говорят про солнечные системы обогрева, то имеют в виду собственно гелиоколлекторы. В данных установках тепло солнца нагревает тепловой носитель (жидкость), которая потом применяется для отопления и ГВС. Характерность их работы состоит в том, что аналогичные нагреватели воды дают температуру не больше плюс 60 градусов по шкале Цельсия, причем самая большая результативность на выходе выходит при температуре всего плюс 35.

А поэтому подобные системы обогрева энергией солнца специалисты советуют применять с гидравлическими полами с подогревом. Однако если прощаться с имеющимися отопительными приборами отопления не хочется, как и тратится на полы с подогревом, тогда нужно будет расширить численность секций батарей приблизительно вдвое, иначе в доме станет холодно.

На данный момент больше всего популярны две вариации подобных коллекторов:
Причем в любой из этих групп есть и собственные вариации, однако рабочий принцип у всех схож – по трубкам проходит тепловой носитель и нагревается от солнечных лучей.

Но сами по себе конструкции возможны самые разнообразные.

Плоские солнечные коллекторы для отапливания и горячего водообеспечения

Такие гелиоустановки имеют самую простую конструкцию, и собственно их имеют в виду, когда говорят про солнечное отопление собственными руками. Как правило рукодельный солнечный коллектор можно создать из прозрачной трубки, свернутой кольцами, а среди жителей дач популярен солнечный коллектор из старого отопительного прибора.
В основном, на железной раме прикрепляют дно, на которое кладут тепловую изоляцию, уменьшающую потери энергии.

Потом идет слой особенного материала – адсорбера, охотно поглощающего солнце и преобразующего его в тепло. А уже на адсорбере прикрепляют трубки, по которой и двигается тепловой носитель. Сверху вся конструкции должна быть закрыта особенной прозрачной крышкой, изготавливаемой из сталинита либо специализированного пластика, к примеру, поликарбонатного пластика.

Более того, очень часто материал крышки еще и заранее обрабатывают, чтобы он был чуть матовым и не гладким. Разумеется, данное устройство для дома собственными руками проблематично будет сделать.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Рабочий принцип солнечного коллектора
Трубки в большинстве случаев кладут змейкой, и в коллекторе есть 2 отверстия – выпускное и впускное.

В основном, для нормального теплопередачи в схему включают и насос циркуляционный, но возможен и самотечный вариант, хотя это ощутимо снизит результативность системы – ее навряд ли хватит даже на пол с подогревом, не то что на батареи.
А вот правильная фабричная гелиоустановка имеет КПД на уровне 72-75 процентов.

Но всегда имеются недостатки:

  • во время ветра возможны громадные потери тепла;
  • система плохо работает в плохую погоду и совсем не функционирует ночью;
  • если какая-нибудь деталь выходит из строя, то часто необходимо заменять всю панель.

Трубчатые коллекторы для систем отопления

В данных устройствах по трубкам также двигается тепловой носитель, впрочем любая из трубок еще и вмонтирована в иную. А все разом они соединяются в особенную конструкцию – манифолд или гребенку. Современные трубчатые коллекторы выпускаются двух вариантов – перьевые и коаксиальные.

Последние собой представляют трубу в трубе, они положены друг в друга, и края их запаяны. А из пространства между трубками выкачан воздух.

В перьевых трубках ставится еще и специализированная адсорберная пластинка, напоминает по структуре перо – для увеличения отдачи тепла.

Воздушные коллекторы

Монтируются для обогрева приватных домовладений и воздушные солнечные коллекторы. Данные установки в большинстве случаев применяются для печного отопления строений.

По собственной конструкции они сильно напоминают выше описанные системы, но по трубкам тут двигается не жидкость, а воздух. Кстати, очень часто такой обогрев соединяют с вентиляцией.

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Устройство воздушного солнечного коллектора

Что способны предложить новые технологии

В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт энергии солнца в час. Конечно, на экваторе данный показатель будет в несколько раз выше чем в Заполярье. Более того, плотность излучения солнца зависит от времени года.

В Московской области интенсивность излучения солнца в декабре-январе разнится от мая-июля более чем в пять раз. Впрочем сегодняшние системы настолько продуктивны, что могут работать фактически повсюду на земля.
Современные гелиосистемы способны успешно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С

Задача применения энергии радиации солнца с самым большим КПД решается 2-мя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные солнечные панели.
Фотоэлектрические панели сначала преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, потом передают через специализированную систему потребителям, к примеру электрическому бойлеру.
Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей греют тепловой носитель отопительных систем и горячего водообеспечения.

Тепловые коллекторы бывают разных видов, в числе которых закрытые и открытые системы, плоские и сферообразные конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и остальные варианты.
Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов применяется для нагревания горячей воды или носителя тепла системы обогрева.

Не обращая внимания на определенный прогресс в создании решений по собиранию, аккумулированию и применению энергии солнца, есть плюсы и минусы.
Результативность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что поясняется маленьким количеством солнечных деньков для постоянной работы системы

Преимущества, и недостатки от применения солнечной энергии

Самым очевидным плюсом применения солнечной энергии считается ее общедоступность. В действительности даже в самую хмурую и облачную погоду энергия солнца может быть собрана и применена.
Еще одно достоинство — это нулевые выбросы.

В сущности, это очень экологичный и природный вид энергии. Фотоэлектрические панели и коллекторы не делают шума. Во многих случаях монтируются на крышах строений, не занимая полезную площадь участка за городом.

Минусы, связанные с применением солнечной энергии, заключаются в непостоянстве освещенности. Ночью становится нечего собирать, ситуация становится хуже тем, что пик сезона отопления приходится на самые короткие световые дни в году.
Серьёзный недостаток отопления, основанного на использовании солнечных коллекторов, состоит в отсутствии возможности собирать энергию тепла.

В схему включен только расширительный бак
Приходится следить за оптической чистотой панелей, небольшое засорение резко понижает КПД.

Кроме того, не скажешь, что работа системы на энергии солнца обходится полностью бесплатно, есть частые расходы на амортизацию оборудования, работу циркулярного насоса и управляющей электроники.

Рабочий принцип фотоэлектрических панелей

По собственной сущности данные батареи — это фотогенераторы электроэнергии. Согласно законам физики, свет солнца образовывает постоянный переменный ток, действуя на изделия из полупроводниковых материалов. В цепях батареи появляется некое напряжение, которое подается конкретно на сами объекты.

В специализированном аккумуляторе скапливается энергия, которая потом применяется в плохую погоду.
Схема водонагревательной гелиосистемы.
Рациональнее батареи ставить на юг крыши дома, угол крыши должен составлять не менее 30?С.

При этом рекомендуется взять во внимание дополнительные помехи, к примеру, рядом стоящие сооружения или деревья, которые могут помешать работе всей системы в перспективе. В установленном оборудовании поток солнечных лучей должен исходить из учета 1000 кВт/ч на 1 м? за год. Полученная энергия солнца в этом случае будет равна, применению 100 л газа.

Некоторые мощные батареи площадью около четырех метров?, используемые для обогрева личного дома, могут обеспечить среднюю семью из трех человек горячей водой. Они могут выработать энергию приблизительно до 2000 кВт/ч в течении года.

В состав фотоэлектрических панелей входит:

  • прозрачная, стеклянная или пластмассовая верхняя панель, в середине которой двигаются вода или воздух;
  • зачерненная поверхность из металла, которая поглощает тепловую солнечную энергию;
  • водяной бак или накопительный резервуар, куда попадает нагретая жидкость или газ, потом они перемещаются конкретно в батареи.

В установку отопления фотоэлектрическими панелями входит:

  • преобразователь обычный;
  • преобразователь постоянного тока в переменный;
  • измеритель, выверяющий зарядку и разрядку батареи;
  • аккумулятор;
  • механизм отбора мощности.

Использование

Схема рабочего принципа и устройства фотоэлектрические панели.
Система обогрева, которая основана на батареях которые работают от солнечных лучей, применяется как правило для получения электричества.

Исходя из этого, такие батареи функциональнее ставить в доме с электроотоплением, работающими от электричества обогревательными приборами и системой полов с подогревом. Оборудовав сильными фотоэлектрическими панелями отопление личного дома, можно в последующем пользоваться горячей водой. В данном варианте следует предусмотреть кол-во проживающих человек, площадь обогреваемого жилья и расход используемой энергии.

К примеру, в семье из трех человек в среднем расходуется до 500 кВт на протяжении месяца исключительно на приборы для быта. При этом не принимается во внимание кол-во энергии на подогрев воды. Намного лучше площадь системы солнечного отопления рассчитывать из учета 1 м? площади батареи на человека.

Для установки системы пола с подогревом на каждые 10 м потребуется 1 м? фотоэлектрические панели.

Результативность

Рабочую эффективность фотоэлектрических панелей зависит от очень многих моментов, и основным тут считается поступающая солнечная энергия. В случае домашнего отопления, размещенного в северных широтах, рекомендуется применение соединенных видов отопления, где обогрев фотоэлектрическими панелями будет применяться как дополнительный вариант к газовому или твердотопливному отоплению.

Соединенный способ обогрева личного дома можно применять и в намного тёплых широтах, так как мощность фотоэлектрических панелей при недостаточном естественном освещении и в плохую погоду очень мала. Благодаря этому обогрев таким способом считается больше средством экономии, чем главным источником тепла в доме.

Благодаря этому не рекомендуется полностью отказываться от иных вариантов обогрева дома. Наиболее эффективным отоплением на в наше время считается комбинированный вариант обогрева жилья.

В согласии с конструкцией, видом носителя тепла и способу его применения и теплопередачи, солнечные коллекторы бывают:

  • Плоские – из себя представляют конструкцию в виде прямоугольника (коробки), осуществляемую из крепкого материала и служащую корпусом устройства. Во пространство внутри корпуса ложится изоляция, по поверхности которой устанавливается абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В особые углубления абсорбера, ложатся трубки (как правили сделанные из меди), в которые, в последующем, подается тепловой носитель. Снаружи корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом.
  • Вакуумные – в устройстве этого типа, некоторое количество вакуумных трубок, воссоединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменный аппарат, в котором тепловой носитель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, сообщает получившуюся энергию, тепловому носителю наружного контура.

По способу применения носителя тепла:

  • Неактивные – солнечный коллектор применяется в паре с баком накопителем, и служит для систем с горячим водоснабжением, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (насос циркуляционный, защитные элементы и т. д.).
  • Активные – система, помимо монтажа коллектора, укомплектовывается техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные детали нагрева носителя тепла), и может применяться как для систем с горячим водоснабжением, так и для отапливания помещений.

По способу теплопередачи:

  • Косвенного действия, когда в отопительной системе (горячего водообеспечения), есть бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит теплопередача, получившейся, наружным контуром, от солнца, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
  • Прямого действия, прямоточные – этот способ применяется в системах ГВС, при этом движение воды по замкнутому контуру, в контуре коллектора, выполняется под воздействием разности температур и путем установки сопутствующих элементов (кранов, клапанов и т. д.).

Фотоэлектрические панели для дома и дачи: виды, рабочий принцип и порядок расчета гелиосистем

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Наука подарила нам время, когда технология применения солнечной энергии стала общедоступной. Приобрести фотоэлектрические панели для дома имеет возможность всякий хозяин.

Владельцы дачи не отстают в данном вопросе. Они чаще оказываются вдалеке от централизованных источников устойчивого электрического снабжения.

Мы рекомендуем познакомиться с информацией, представляющей устройство, рабочие принципы и расчета рабочих узлов гелиосистемы. Ознакомление с предложенными нами сведениями приблизит реальность обеспечения собственного участка натуральным электротоком.

Для наглядного понимания представленных данных прилагаются детальные схемы, иллюстрации, фото- и видео-инструкции.

Устройство и рабочий принцип фотоэлектрические панели

Когда-то пытливые умы открыли для нас натуральные вещества, вырабатывающие под воздействием частиц света солнечного света, фотонов, электроэнергию. Процесс назвали фотоэлектрическим эффектом. Ученые научились управлять микрофизическим событием.

На основе полупроводниковых материалов они создали небольшие электронные приборы – фотоэлементы.
Изготовители осилили технологию объединения маленьких преобразователей в эффектные гелиопанели.

КПД панельных солнечных модулей из кремния широко производимых промышленностью 18-22%.

Из модулей собирается фотоэлектрическая панель. Она считается конечным пунктом путешествия фотонов от солнечных лучей до Земли. Отсюда эти составляющие излучения света продолжают собственный путь уже в середине электрической цепи как частицы постоянного тока.

Они делятся по аккумуляторам, либо подвержены трансформации в заряды переменного электротока напряжением 220 вольт, питающего различные бытовые технические устройства.

Больше подробностей об особенности устройства и принципе действия фотоэлектрические панели вы сможете найти в другой востребованной статье нашего сайта.

Виды солнечных модулей-панелей

Гелиопанели-модули собираются из солнечных элементов, иначе – фотоэлектрических преобразователей. Глобальное использование нашли ФЭП двух вариантов.

Они выделяются используемыми чтобы их сделать разновидностями полупроводника из кремния, это:

  • Поликристаллические. Это солнечные детали, сделанные из кремниевого расплава путем продолжительного охлаждения. Несложный метод производства обуславливает доступность цены, но продуктивность поликристаллического варианта не превышает 12%.
  • Монокристаллические. Это детали, полученные в результате нарезки на тонкие пластины искусственно выращенного кремниевого кристалла. Самый результативный и дорогой вариант. Усредненный КПД в районе 17 %, можно найти монокристаллические фотоэлементы с более большой производительностью.

Поликристаллические солнечные детали плоской формы квадрата с разнородной поверхностью. Монокристаллические разновидности смотрятся как тонкие гомогенной верхней структуры квадраты со срезанными углами (псевдоквадраты).

Панели первого выполнения при одинаковой мощности больше размером, чем вторые из-за меньшей эффективности (18% против 22%). Но процентов, в среднем, на десять доступнее и пользуются преимущественным спросом.

О правилах и секретах выбора фотоэлектрических панелей для обеспечения энергетикой индивидуального отопления вы сумеете прочесть тут.

Рабочая схема солнечного электрического снабжения

Когда проводишь взглядом по загадочно звучащим названиям узлов, входящих в состав системы питания светом солнца, приходит мысль о супертехнической трудности устройства.
На микроуровне жизни фотона это так. А воочию общая схема электрической цепи и принцип ее действия смотрятся весьма даже просто.

От светила небесного до «лампочки Ильича» всего 4-ре шага.
Солнечные модули – первая составная часть электростанции.

Это тонкие с прямыми углами панели, собранные из конкретного числа типовых пластин-фотоэлементов. Изготовители делают фотопанели разными по электрической мощности и напряжению, кратному 12 вольтам.
Устройства плоской формы комфортно находятся на открытых для прямых лучей поверхностях.

Блоки модулей соединяются с помощью обоюдных подключений в гелиобатарею. Задача батареи преобразовывать получаемую солнечную энергию, выдавая постоянный ток заданной величины.
Устройства накопления электрического заряда – аккумуляторы для фотоэлектрических панелей известны всем.

Роль их в середине системы энергоснабжения от солнечных лучей традиционна. Когда бытовые потребители подключены к централизованной сети, энергонакопители запасаются электротоком.

Они тоже аккумулируют его остатки, если для обеспечения расходуемой электрическими приборами мощности достаточно тока солнечного модуля.
Аккумуляторный блок отдает цепи нужное кол-во энергии и поддерживает постоянное напряжение, как только употребление в ней увеличивается до очень высокого значения.

То же происходит, к примеру, ночью при неработающих фотопанелях или во время малосолнечной погоды.

Контроллер – электронный арбитр между солнечным модулем и аккумуляторами. Его роль настраивать уровень заряда батарей аккумулятора.

Прибор не допускает их закипания от перезарядки или падения электрического потенциала ниже конкретной нормы, нужной для стойкой работы всей гелиосистемы.
Переворачивающий, так буквально поясняется звучание термина преобразователь напряжения для фотоэлектрических панелей.

Да, ведь в действительности, этот узел создает роль, когда-то казавшуюся электротехникам фантастикой.
Он видоизменяет постоянный ток солнечного модуля и аккумуляторов в переменный с разностью потенциалов 220 вольт.

Собственно такое напряжение считается рабочим для подавляющей массы бытовых электрических устройств.

Пиковая нагрузка и среднее за сутки потребление энергии

Удовольствие иметь свою гелиостанцию стоит пока много. Первая ступень на пути к владения могуществом солнечной энергии – обозначение самой лучшей высокой нагрузки в киловаттах и рационального среднего за сутки потребления энергии в киловатт-часах домашнего или загородного хозяйства.

Пиковая нагрузка создается необходимостью включения сразу нескольких электроприборов и определяется их самой большой суммарной мощностью с учетом завышенных пусковых параметров отдельных из них.
Подсчет предела используемой мощности дает возможность обнаружить, жизненно необходима одновременная работа каких электрических приборов, а которых не очень. Такому критерию подчиняются мощностные характеристики узлов электростанции, другими словами итоговая цена устройства.

Суточное потребление энергии электрического прибора измеряется произведением его индивидуальной мощности на определенный период времени, что он проработал от сети (потреблял электрическую энергию) в течении 24 часов. Общее среднее за сутки потребление энергии рассчитывается как сумма израсходованной энергии электричества каждым потребителем за суточный период.

Результат энергопотребления помогает правильно подойти к расходу солнечного электричества. Итог вычислений важен для последующего расчета емкости аккумуляторов.

От данного параметра цена аккумуляторного блока, много стоящего компонента системы, зависит намного больше.

Порядок расчета энергетических критериев

Процесс вычислений в прямом смысле начинается с в горизонтальном положении размещенного, в клеточку, развернутого тетрадного листа. Легкими карандашными линиями из листка выходит бланк с тридцатью графами, а строками по количеству домашних электрических приборов.

Подготовка к арифметическим расчетам

Первая колонка чертится классическая – порядковый номер. Второй столбик – название электрического прибора.

3-ий – его индивидуальная мощность потребления.
Столбцы с 4-го по двадцать седьмой – часы суток от 00 до 24.

В них через горизонтальную дробную черту заносятся:

  • в числитель – рабочее время прибора в период определенного часа в десятичном виде (0,0);
  • в знаменатель – вновь его индивидуальная мощность потребления (это повторение необходимо для подсчета часовых нагрузок).

Двадцать восьмая колоночка – общее время, которое работает домашнее устройство в течении 24 часов. В двадцать девятую – записывается персональное потребление энергии прибора в конечном итоге перемножения индивидуальной используемой мощности в рабочее время за суточный период.

Тридцатая колонка тоже классическая – примечание. Она понадобится для промежуточных подсчетов.

Составление спецификации потребителей

Другой этап расчетов – превращение тетрадного бланка в спецификацию бытовых потребителей электрической энергии. С первой колонкой ясно. Тут проставливаются порядковые номера строк.

В другом столбике вписуются наименования потребителей энергии. Рекомендуется начинать заполнение электрическими приборами прихожей. Дальше описываются прочие помещения против или по часовой стрелке (кому насколько уютно).

Если есть второй (и т.д.) этаж, процедура та же: от лестницы – вкруговую. При этом необходимо помнить про приборы на пролетах лестниц и освещение на улице.

Третью графу с указыванием мощности напротив названия каждого электроприбора лучше заполнять заодно со второй.
Столбцы с 4-го по двадцать седьмой соответствуют всякий собственному часу суток.

Для удобства их сразу можно прочеркнуть горизонтальными линиями в середине строк. Полученные верхние половины строчек – как бы числители, находящиеся снизу – знаменатели.
Эти столбцы заполняются построчно.

Числители выборочно оформляются как временные интервалы десятичного формата (0,0), отражающие рабочее время данного электрического прибора в тот или другой определенный часовой период. Параллельно там, где проставливаются числители, вписуются знаменатели с параметром мощности прибора, взятой из третьей графы.

Как только все часовые столбцы наполнены, переходят к подсчетам индивидуального суточного времени работы электрических приборов, двигаясь по строчкам. Результаты устанавливаются в надлежащих ячейках двадцать восьмой колоночки.

На основе мощности и времени работы постепенно вычисляется суточное потребление энергии всех потребителей. Оно отмечается в ячеях двадцать девятого столбика.
Когда все строки и столбы спецификации наполнены, делают расчеты итогов.

Складывая пографно мощности из знаменателей часовых столбцов, получают нагрузки каждого часа. Просуммировав сверху вниз индивидуальные суточные потребления энергии двадцать девятой колоночки, находят общее среднее за сутки.
Расчет не включает свое употребление будущей системы.

Данный момент принимается во внимание дополнительным показателем при дальнейших итоговых вычислениях.

Анализ и оптимизация полученных данных

Если питание от гелиоэлектростанции предполагается как резервное, информацию о почасовых потребляемых мощностях и об общем среднем за сутки потреблении энергии помогают уменьшить расход дорогого солнечного электричества.
Этого добиваются, исключая из пользования энергоемкие потребители до момента восстановления централизованного электрического снабжения, тем более в часы самых больших нагрузок.
Если солнечная энергосистема проектируется как источник постоянного электрообеспечения, тогда результаты часовых нагрузок выдвигаются вперед.

Важно так распределить использование электричества в течении 24 часов, чтобы убрать гораздо доминирующие максимумы и сильно проваливающиеся минимумы.
Исключение высокой, разравнивание самых больших нагрузок, удаление резких провалов потребления энергии во времени дают возможность выбрать наиболее хорошие варианты узлов солнечной системы и предоставляют стабильную, основное, безаварийную долгосрочную работу гелиостанции.

Представленный чертеж показывает превращение полученного на основе составленной спецификации нецелесообразного графика в хороший. Критерий суточного использования снижен с 18 до 12 кВт/ч, средняя за сутки почасовая нагрузка с 750 до 500 Вт.

Аналогичный принцип оптимальности пригодится при применении варианта питания от солнечных лучей в качестве запасного. Излишне тратиться на увеличение мощности солнечных модулей и батарей аккумулятора ради некоторого временного неудобства, возможно не стоит.

Выбор узлов гелиоэлектростанции

Для упрощения расчетов будет рассматриваться версия использования фотоэлектрические панели как ключевого для дачного домика источника электроэнергии. Потребителем выступит относительный домик за городом в Рязанской области, где регулярно проживают с марта по сентябрь.

Наглядности рассуждениям дадут практические вычисления, основывающиеся на данных опубликованного выше рационального графика почасового потребления энергии:

  • Общее среднее за сутки потребление энергии = 12 000 ватт/час.
  • Средняя нагрузка использования = 500 ватт.
  • Самая большая нагрузка 1200 ватт.
  • Пиковая нагрузка 1200 х 1,25 = 1500 ватт (+25%).

Значения понадобятся в расчетах суммарной емкости солнечных приборов и других параметров работы.

Обозначение рабочего напряжения гелиосистемы

Внутреннее рабочее напряжения всякой гелиосистемы базируется на кратности 12 вольтам, как самого популярного номинала батарей аккумулятора. Довольно широко узлы гелиостанций: солнечные модули, контроллеры, преобразователей напряжения – выпускаются под востребованные напряжения 12, 24, 48 вольт.

Более большое напряжение дает возможность применять питающие провода меньшего сечения – а это очень высокая надежность контактов. С другой стороны, вышедшие из строя аккумуляторы сети 12В, можно будет менять по одному.
В 24-вольтовой сети, разглядывая эксплуатационную специфику батарей аккумулятора, придется делать замену только парами.

Сеть 48V попросит смены всех четырех батарей одной ветви. Также, при 48 вольтах уже есть опасность удара электричеством.

Основной выбор номинала внутренней разности потенциалов системы связан с мощностными свойствами выпускаемых сегодняшней промышленностью преобразователей напряжения и должен иметь в виду величину высокой нагрузки:

  • от 3 до 6 кВт – 48 вольт,
  • от 1,5 до 3 кВт – равён 24 или 48V,
  • до 1,5 кВт – 12, 24, 48В.

Подбирая между надежностью проводки и неудобством замены аккумуляторов, для нашего примера остановимся на надежности. Дальше будем отталкиваться от рабочего напряжения рассчитываемой системы 24 вольта.

Комплектование батареи солнечными модулями

Формула расчета необходимой от фотоэлектрические панели мощности выглядит так:
Рсм = ( 1000 * Есут ) / ( к * Син ),

  • Рсм = мощность фотоэлектрические панели = общаяя мощность солнечных модулей (панелей, Вт),
  • 1000 = принятая светочувствительность фотоэлектрических преобразователей (кВт/м?)
  • Есут = необходимость в суточном потреблении энергии (кВт*ч, в нашем примере = 18),
  • к = сезонный показатель, учитывающий все потери (лето = 0,7; зима = 0,5),
  • Син = табличное значение инсоляции (потока радиации солнца) при оптимальном наклоне панелей (кВт*ч/м?).

Выяснить значение инсоляции можно у региональной метеорологической службы.
Хороший наклонный угол фотоэлектрических батарей равён значению широты местности:

  • весной и осенью,
  • плюс 15 градусов – во время зимы,
  • минус 15 градусов – летом.

Рассматриваемая в нашем примере Рязанская область находится на 55-й широте.

Для взятого времени с марта по сентябрь лучший нерегулируемый Наклон фотоэлектрические панели равён летнему углу 40? к поверхности земли. При данной установке модулей усредненная суточная инсоляция Рязани в данный этап 4,73. Все цифры есть, выполним расчет:

Рсм = 1000 * 12 / ( 0,7 * 4,73 ) ? 3 600 ватт.
Если брать за основу фотоэлектрические панели 100-ваттные модули, то потребуется их 36 штук. Будут весить они килограмм 300 и займут площадь размером где нибудь 5 х 5 м.

Выверенные в действительности схемы крепления и варианты подсоединения фотоэлектрических панелей приведены тут.

Обустройство аккумуляторного энергоблока

Выбирая аккумуляторные батареи, необходимо руководствоваться постулатами:

  1. НЕ подойдут для данной цели обыкновенные автомобильные аккумуляторы. Батареи электростанций работающих от солнца маркируются надписью «SOLAR».
  2. Покупать аккумуляторы следует только одинаковые по всем показателям, лучше всего, из одной заводской партии.
  3. Помещение, где размещается аккумуляторный блок, должно быть тёплым. Комфортная температура, когда батареи предоставляют всю мощность = 25?C. При ее снижении до -5?C емкость аккумуляторов станет меньше на 50%.

Если взять для расчета показательный аккумулятор напряжением 12 вольт емкостью 100 ампер/час, очень просто подсчитать, весь час он сможет обеспечить энергетикой потребителей суммарной мощностью 1200 ватт. Однако это при полной разрядке, что очень нежелательно.

Для непрерывной эксплуатации батарей аккумулятора НЕ рекомендуется уменьшать их заряд ниже 70%. Максимальная цифра = 50%.

Принимая за «оптимальную середину» число 60%, ложим в основу дальнейших вычислений энергозапас 720 Вт/ч на каждые 100 А*ч емкостной составляющей аккумулятора (1200 Вт/ч х 60%).

Сначала ставить аккумуляторы нужно 100% заряженными от стационарного источника тока. Аккумуляторные батареи должны полностью закрывать нагрузки темного времени суток.

Если не повезет с погодой, поддерживать заданные параметры системы и днем.
Важно взять во внимание, что переизбыток аккумуляторов приводит к их постоянному недозаряду. Это существенно снизит служебный срок.

Наиболее правильным решением видится укомплектование блока батареями с энергозапасом, достаточным для покрытия одного суточного потребления энергии.
Чтобы выяснить требующуюся общую емкость батарей, разделим общее суточное потребление энергии 12000 Вт/ч на 720 Вт/ч и умножим на 100 А*ч:
12 000 / 720 * 100 = 2500 А*ч ? 1600 А*ч

В итоге для нашего примера потребуется 16 аккумуляторов емкостью 100 или 8 по 200 А*ч, подключенных последовательно-параллельно.

Выбор отличного контроллера

Правильный выбор контроллера заряда батарей аккумулятора (АКБ) – задача очень специфичная. Его входные параметры должны подходить подобранным солнечным модулям, а анодное напряжение – внутренней разности потенциалов гелиосистемы (в нашем примере – 24 вольта).

Хорошему контроллеру обязательно надлежит обеспечивать:

  1. Многоступенчатый заряд АКБ, кратно расширяющий их срок эффектной службы.
  2. Автоматическое обоюдное, АКБ и фотоэлектрические панели, подключение-отключение в корреляции с зарядом-разрядом.
  3. Переподключение нагрузки с АКБ на фотоэлектрическую панель и наоборот.

Этот маленькой по размеру узел – очень существенный элемент.

От прекрасного выбора контроллера зависит безаварийная работа очень дорогого аккумуляторного блока и сбалансированность всей системы.

Выбор преобразователя напряжения лучшего выполнения

Преобразователь напряжения подбирается такой мощности, чтобы смог обеспечивать долгосрочную пиковую нагрузку. Его входное напряжение обязано подходить внутренней разности потенциалов гелиосистемы.

Для прекрасного варианта выбора рекомендуется внимание обращать на параметры:

  1. Форма и частота выдаваемого электрического тока. Чем больше близки к синусоиде в 50 герц – тем лучше.
  2. КПД устройства. Чем выше 90% – тем замечательней.
  3. Свое употребление прибора. Должно соизмеряться с общим потреблением энергии системы. Замечательно – до 1%.
  4. Способность узла держать непродолжительные двухкратные перегрузки.

Наиотличнейшее исполнение – преобразователь напряжения со встроенной функцией контроллера.

Сборка бытовой гелиосистемы

Мы выполнили вам фото-подборку, которая воочию показывает сборочный процесс бытовой гелиосистемы из изготовленных на предприятии модулей:

Фотоэлектрические панели для дома и дачи: рабочий принцип и расчет нужного количества

О чем статья

Солнечные батареи для дачи и дома виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем

Рабочий принцип

Свет солнца – это набор электро-магнитных волн, которые распространяются от звезды в большом количестве. К несчастью, фотоэлементы, которые ловят это излучение, мало эффективны, и в настоящее время на рынке популярны батареи с КПД от 10 до 20%.
Любая современная гелиоэлектростанция, которую решили ставить на дом за городом, работает на принципе P-N перехода.

Панель состоит из 2-ух пластин полупроводников, сопрекасающихся между собой. Когда на часть сверху попадает свет солнца, он передает электронам, содержащимся в материале, часть собственной энергии. После чего они начинают путешествие в другой слой, чтобы уравнять заряды.

Чтобы создать полную панель, два полупроводника между собой объединяют, нанося на верхний тонкие полосы металла, которые упрощают прохождение электронов к аккумулятору, а через него происходит электрическое снабжение приборов. Сбрасывая напряжение в накопители, частицы перемещаются на пластину из металла основания, а после чего в нижний, темный слой, откуда проталкиваются снова к верхнему.

Выходит закрытый цикл, движущей силой которого служит свет солнца.

Виды пластин

Есть несколько направленностей фотоэлектрических батарей, которые можно применять в приватном доме. По материалам очень популярными считаются кремневые пластины и каст-пленок.

В каждом способе присутствуют как собственные положительные качества, так и минусы, благодаря этому следует рассмотреть каждый вид в отдельности.
Пластины, содержащие кремень, работают лучше всего, если сравнивать с остальными популярными человечеству фотоэлементами.

При попадании солнечных лучей на кремень, энергия, заключенная в них, смещает электроны с орбиты атомов, производя постоянный ток. Частицы, двигаясь к накопителю, сбрасывают заряд, возвращаются к атомам, где опять подвержены бомбардировке энергетикой.

Но производство подобных панелей трудозатратное как по средствам, так и по выбросам во внешнюю среду. Благодаря этому сегодня в лабораториях идет поиск более экологичных и прекрасных способов извлечения энергии из света.

Характеристика кремневых панелей:

  1. Монокристаллические батареи, имеют самый большой коэффициэнт полезного действия, которое для популярных моделей составляет 20–22%. Все фотоэлементы, из которых состоит панель, направлены в одну сторону, что требует установки ее под некоторым углом к лучам солнца. При смещении угла кол-во вырабатываемого тока существенно уменьшается. Сумерки, затененное место и неверно падающий свет слабо улавливается ячейками, благодаря чему батарея не формирует энергию. Благодаря этому такой модуль правильно ставить при большом количестве прямых солнечных лучей и ясных дней.
  2. Мультикристаллические батареи. Их КПД в границах 17–18% благодаря тому, что часть кремниевых пластинок направлены по сторонам. Из-за этого возрастает рабочее время, и можно применять в облачную погоду или затемненном месте.
  3. Аморфные панели. КПД до 10%, что вызвано чрезмерно тоненьким слоем кремния, напыляемого на подложку из пластика либо металла. Понемногу результативность уменьшается, и через 3–4 года батарея может остановить работу. Однако благодаря случайному направлению кремниевых чешуек, улавливается весь потенциальный свет.
  4. Смешанные панели состоят из монокристаллических ячеек, в связке с которыми применяют и аморфное нанесение. Это повышает захват световых лучей и рабочее время, что увеличивает КПД.

Отдельно выделяются полимерные фотоэлектрические панели, которые изготавливаются с помощью печати пары слоев на пластиковой подложке. Благодаря тому, что фоточувствительный материал не требует жёсткого основания, очень часто подобные панели выпускают гибкими. Такая характерность позволяет применять их на поверхности любого типа.

КПД может достигать 6%, но производство абсолютно не дорогое из-за отказа от очень дорогого кремния и потерь при перевозке. Но к несчастью, технология абсолютно новая, и имеет меньшее распространение.

Потребление энергии дома

Если в доме проживают регулярно и достаточно давно, то кол-во используемой энергии можно увидеть в квитанциях. Но все равно это будет только общей картиной, не дающей возможности понять, как употребление меняется в зависимости от дня недели и времени суток. Для того чтобы это выяснить нужно будет дополнительно проссчитать, какая часть из всей массы электричества идет на поддержания работы приборов в фоновом режиме, а что применяется осмысленно.

Порядок определения энергопотребления:

  1. Для начала следует обойти весь дом, и записать все оборудование, которое потребляет энергию беспрерывно. К подобным относятся холодильники, морозилки, накопительные электрические водонагреватели, полы с подогревом, телефоны и другое. После чего следует свериться с руководством, чтобы выяснить сколько КВт/ч потребляют те либо другие устройства. На этом этапе часто происходит отсечение не применяемой техники, что уменьшает расход средств.
  2. Когда стал известным постоянный энергитический расход, начинают рассчитывать переменный. Небольшой пиковый период приходится на утренние часы, когда все собираются на работу или в школу. А большой пик надобности в электричестве приходит после 17–18 часов, когда возвращаются с работы. Но это все зависит от привычек любой семьи, и нужно провести обследование, когда собственно и как долго применяются источники освещения, а еще остальная техника. Наибольшими потребителями являются аппараты чтобы приготовить пищу, телевизоры и стационарного типа компьютеры, благодаря этому очень важно точно сосчитать время их работы.
  3. После того, как стало известно употребление приборов которые используются в домашних условиях, начинают наблюдать за частотой применения источников освещения. Нужно усвоить, что зимой светает позднее, а темнеет до недавнего времени. В Московской области световой день, при котором на улице хорошо заметны предметы без добавочного освещения, всего 8 часов. Время нормальной освещенности помещения при помощи солнечных лучей еще меньше, благодаря этому на лампы приходится существенная нагрузка, и их необходимо обязательно иметь в виду.

Когда все значения зафиксированы, конечное значение обязательно умножают на 10–20%, чтобы создать резерв для чрезвычайных ситуаций. Это значение и необходимо применять для расчета добавочного оборудования и площади фотоэлектрических батарей.

Схема расчета требуемой мощности

Все зависит от количества солнечных деньков и освещенности участка, подбирают вид панели. Для того чтобы полностью обеспечить приватный дом, понадобится энергетический критерий использования дома.

Чтобы сделать легче расчет предстоит проделать следующее:

  • вычесть из всей суммы работу приборов, происходящую в солнечные часы;
  • оставшееся значение поделить на солнечный период.

Собственно столько электричества в час должно поступить и сохраняться в аккумуляторе для хорошего функционирования дома. Но перед тем как приобретать панели, предстоит выяснить уровень инсоляции (кол-во лучей попадающих на поверхность) в этом регионе.

Если установка будет работать в доме с систематическим проживанием, необходимо смотреть на самое небольшое значение за год. А если это дача для проживания летом, подбирают небольшое значение для тёплого времени года.

Всю сумму делят на уровень инсоляции и продуктивность подобранной панели. В результате получают очень небольшое количество штук, которые нужны для работы дома.

При этом важно чтобы десятые доли округлялись в большую сторону.

Оборудование дополнительного характера

Сами панели нельзя подключить к электрической сети дома. Для этого придется еще несколько устройств.

  1. Контроллер, предотвращающий перепады тока. Панель можно подсоединять лишь через него.
  2. Аккумулятор нужной емкости. Копит постоянный ток, поступающий с панели.
  3. Преобразователь напряжения — узел, преобразующий постоянный в электрический ток.

Эти все механизмы должны подходить один к одному. Благодаря этому нужен выбор совместимых устройств, выдерживающих конкретную мощность.

Электрификация дома при помощи фотоэлектрических батарей становится все актуальнее, и большинство людей задумываются о том, чтобы не потерять на этом. К несчастью, пока что производство такой энергии обойдется намного дороже, чем от классической электростанции.

Но согласно расчетам в течение 10 лет ситуация изменится на другую, благодаря этому вложение в свои панели быстро оправдается.

Related Posts