Årsagerne til populariteten af alternative energikilder er ganske forståelige: der er en mulighed for at spare på brændstof og realisere drømme om miljøvenlige livsstøttesystemer. Ved at bruge energi fra solen, vinden og vandet kan du forvandle et almindeligt landsted til et moderne økohus.
Vi fortæller dig, hvordan du udstyrer solvarme i et privat hus, vi analyserer sammen med dig, hvor rentabel det er. For at dække grundigt problemerne med brug af dagslys beskrev vi detaljeret alle de populære muligheder, der har fået praktisk anvendelse og positiv feedback fra brugerne.
Baseret på vores anbefalinger kan du bygge et effektivt solsystem til et sommerhus eller et landsted. For at lette opfattelsen af vanskeligt materiale supplerede vi informationen med visuelle diagrammer, illustrationer og videoguider.
Måder at bruge solenergi
Metoderne til anvendelse af himmellegemets energi er ikke innovative teknologier; solvarme er blevet brugt i lang tid og meget vellykket. Dette gælder dog hovedsageligt Australien, nogle lande i Europa, Amerika og de sydlige regioner, hvor alternativ energi kan fås gennem året.
Nogle nordlige regioner er mangelfulde i naturlig stråling, så det bruges som en yderligere eller tilbagevendende mulighed.
Billedgalleri
Foto fra
Solpaneler - en af måderne til at få næsten fri energi udsendt af en himmellegeme
Opførelse af et autonomt solkraftværk tilrådes i regioner med et stort antal solrige dage, hvilket ikke er forbundet med den gennemsnitlige årlige temperatur
Autonome solsystemer er hovedsageligt placeret på tagene i lave bygninger og i områder uden træer
Under frost frembringer solsystemer energi til opvarmning af luft, damp eller vandopvarmning, om sommeren leverer de opvarmet vand
Solenergianlæg er grønne, miljøvenlige, kontinuerligt vedvarende typer energiproduktion
Indtil videre er effektiviteten af solenergianlæg alt for afhængig af antallet af solrige dage. Det er kun rentabelt i de sydlige breddegrader. I den midterste bane og i nord kan den kun tjene som reservekilde
Solpaneler i den sydlige del af SNG-landene vil være i stand til at forsyne et landsted med elektricitet, varmt vand og kølevæske til varmekredsløb
Solsystemer, selv brugt som backup-energikilde, har en ret høj økonomisk virkning og reducerer belastningen på de vigtigste muligheder for energiproduktion
Passiv brug af solenergi
Mulighed for installation af solcellepanel
Optimal layout af et privat solsystem
Placeringen af solcellepanelet langs tagskærmen
Solsystem i en blid skråning af taget
Solkraftværk som sikkerhedskilde
Batteridrift i de sydlige regioner i SNG-landene
De reelle fordele ved solsystemet i den private sektor
Mellemledningerne mellem solens stråler og den energi-genererende mekanisme er solcellepaneler eller samlere, der er forskellige i form og design.
Batterier akkumulerer solens energi og tillader det at blive brugt til elektriske husholdningsapparater. Det er paneler med fotoceller på den ene side og en låsemekanisme på den anden. Du kan eksperimentere og samle batteriet selv, men det er lettere at købe færdige elementer - valget er bredt nok.
Solsystemer (solfangere) er en del af husets varmesystem. Store varmeisolerede kasser med kølevæske såvel som batterier er monteret på hævede afskærmninger mod solen eller taghældninger.
Det er en fejltagelse at overveje, at absolut alle de nordlige regioner får langt mindre naturlig varme end de sydlige. Antag, at der er meget mere solrige dage i Chukotka eller det centrale Canada end i det sydlige Storbritannien
For at øge effektiviteten placeres paneler på dynamiske mekanismer, der ligner et sporingssystem - de roterer efter solens bevægelse. Processen med energikonvertering finder sted i rør placeret inde i kasserne.
Den største forskel mellem solsystemer og solcellepaneler er, at førstnævnte opvarmer kølevæsken, mens sidstnævnte akkumulerer elektricitet. Der er mulighed for at opvarme rummet ved hjælp af fotoceller, men enhedskredsløbene er irrationelle og egner sig kun til de områder, hvor der er mindst 200 solskinsdage om året.
Skemaet med varmesystemet med en solfanger tilsluttet kedlen og en sikkerhedskilde for elektricitet (for eksempel en gaskedel), der kører på traditionelt brændstof (+)
Fordele og ulemper ved et alternativt varmesystem
Der er ikke mange fordele ved solvarmeanlægget, men hver af dem er betydningsfulde og kan blive årsagen til private eksperimenter:
- Økologiske fordele. Det er sikkert for beboerne i huset og den omgivende natur, en ren varmekilde, der ikke kræver brug af traditionelle brændstoffer.
- Autonomi. Ejerne af systemerne er absolut uafhængige af energipriser og den økonomiske situation i landet.
- Rentabilitet. Mens man opretholder det traditionelle varmesystem, bliver det muligt at reducere omkostningerne ved at betale for varmt vand.
- Generel tilgængelighed. At installere solsystemer behøver ikke tilladelse fra statslige myndigheder.
Men der er ubehagelige øjeblikke, der kan ødelægge det store billede. For at bestemme systemets effektivitet vil det for eksempel kræve en lang periode - mindst 3 år (forudsat at der er nok solenergi og det bruges aktivt).
Installation af kun solcellemoduler kræver store investeringer: de billigste siliciumpaneler koster mindst 2200 rubler. stykke og polykrystallinske seks-diodeelementer i den første kategori - op til 17000 stk. Beregning af omkostningerne ved 30 moduler er ganske enkelt (+)
Brugere bemærker følgende ulemper:
- høje priser på udstyr, der er nødvendigt for at sætte systemet i drift;
- direkte afhængighed af mængden af varme produceret af den geografiske placering og vejr;
- Obligatorisk tilgængelighed af en sikkerhedskilde, for eksempel en gaskedel (i praksis viser et solsystem ofte sig at være en sikkerhedskopi).
For at opnå større afkast skal du regelmæssigt overvåge samlernes sundhed, rense dem for affald og beskytte dem mod frostdannelse i frysen. Hvis temperaturen ofte falder til under 0ºС, er du nødt til at passe på yderligere termisk isolering ikke kun af solsystemets elementer, men også af huset som helhed.
Billedgalleri
Foto fra
Solpaneler på taget af et landsted
Montering af batterierne i sommersolsystemet
Udendørs udstyr til et solkraftværk
Tekniske enheder placeret inde i huset
Solenergi til opvarmning
Hovedformålet med energibesparende fotoceller er at levere elektricitet til huset. For at inkludere dem i kredsløbet til varmesystemet og opnå optimal funktion er det nødvendigt at samle et kredsløb med en lagertank.
Det ligger i det, at vandet varmes op, som efter at have nået en bestemt temperatur vil fylde rør og radiatorer i rum, der kræver opvarmning (stue, badeværelse).
Sol-drevet system med en dobbelt-kredsløbstank, der organiserer varme- og varmtvandsforsyning i to retninger: til opvarmningsradiatorer og til analysepunkter (+)
Lad os prøve at analysere designfunktionerne i solcellepaneler og bestemme deres potentielle rolle i varmesystemet.
Princippet for betjening af paneler med fotoceller
Der er tre almindelige typer celler til solcellepaneler:
- monokrystallinske. Dette er tynde plader af det reneste silicium, der er skåret ud af en krystal dyrket under kunstige forhold. Den mest produktive sort med en virkningsgrad på ca. 17-18%. Den optimale temperatur for drift er fra 5 ºС til 25 ºС.
- polykrystallinske. Fremstillet af skiver opnået ved gradvis afkøling af en siliciumsmelte. Teknologierne til deres produktion er mindre krævende, men effektiviteten af fotovoltaiske celler lavet af polykrystall er væsentligt lavere - højst 12%.
- Amorft. De er film. De fremstilles ved fremgangsmåden til fordampningsfasen som et resultat, af hvilken silicium i form af en tynd film afsættes på en fleksibel polymerbase. Den billigste produktionsmetode er kombineret med den laveste produktionshastighed på op til 7%.
Til installation af autonome varmesystemer i de nordlige regioner betragtes fotovoltaiske batterier samlet fra monokrystallinske celler som den mest velegnede mulighed. Batterier med amorfe moduler er dog lettere at installere, praktisk talt ikke krævende på basen og meget billigere.
Et enkeltkrystallmodul består af seriekoblede elementer kombineret til moduler. Flere moduler danner et solcellepanel. Den mørke overflade af solcelleanlæg optimerer sollysabsorptionen
Eksterne elementers opgave er at absorbere og transformere solens stråler. Den frigjorte energi tændes og koncentreres i lagerakkumulatoren. Et lille element giver omkring 100-250 watt, og et præfabrikeret panel på 25-30 m² leverer elektricitet til et lille hus. Til installation af et varmesystem kræves energi 2-3 gange mere.
En omformer fungerer som en jævnstrømskonverter for solproduktionen til elektricitet, da der kræves vekselstrøm til drift af husholdningselektriske apparater og lamper.
Når vi taler specifikt om varmesystemet, fungerer den elektriske kedel til opvarmning af vand også på vekselstrøm. For at give et hjem lys om natten kræves der batterier, der sparer daglige forsyninger.
Omformermodulerne er installeret på et praktisk sted til vedligeholdelse, selvom det ikke behøver konstant kontrol og fungerer i automatisk tilstand (+)
Effektivitet ved brug af fotoceller
Den nemmeste måde er at købe solfangere og anvende en af de enkle, gennemprøvede gennem årene ordninger. Omstændighederne dikterer dog undertiden deres vilkår. Antag, at du har et fremragende fungerende arbejdssystem med en solgenerator, men indtil videre tjener det til at levere strøm og forsyne huset med varmt vand.
Det er tydeligt, at det ikke er rentabelt at købe nyt udstyr, derfor er det lettere at øge strømmen ved at købe et vist antal fotovoltaiske konvertere. Budgetmuligheden er siliciumpaneler med en kapacitet på op til 23-25%.
En elektrisk varmelegeme skal tilsluttes den aktuelle kilde. En universal option er en kedel udstyret med distribution ledninger.
Polymerfilmelementer på det russiske marked er langt mindre almindelige end silicium-enkelt- og polykrystallinske analoger. De er praktiske til installation, men har lav effektivitet - kun 6%
Hvis du organiserer forsyningen med elektricitet korrekt, skal det være nok til både varmt vandforsyning og opvarmning. Der er eksempler på, at huset er fuldt udstyret med varme - det kan genkendes af taget, næsten helt dækket med paneler.
Nogle gange er det nødvendigt at opføre specielle løsrevne strukturer, hvis tagområdet ikke er nok. Det viser sig, at der er behov for ekstra ledig plads for at øge strømmen.
Selv de mest grundige beregninger vil ikke hjælpe dig med at bestemme den nøjagtige mængde potentiel energi og hurtigt skabe et effektivt, strømlinet system. Faktum er, at der i praksis er hindringer, hvis udseende er vanskeligt at forudsige.
Her er nogle af faktorerne:
- Vejrkonsekvens. Et klart antal solrige dage er ukendt, selv i de sydlige regioner. Det er næsten umuligt at forudsige, at antallet i de nordlige regioner er pålideligt.
- Uregelmæssighed i elproduktion. For eksempel er der i de nordlige regioner om vinteren en kort dagslys, så en masse forarbejdet solenergi går i belysning. Derudover reduceres intensiteten af solstråling om vinteren markant.
- Periodiske sammenbrud. Som alle tekniske systemer kan solcellepaneler fra tid til anden svigte på grund af skader på individuelle elementer, kontraktsforbindelser, beskyttelsesoverflade osv.
Derfor kan du kun lære om effektivitet efter en bestemt periode, mindst i et år. Du skal muligvis øge antallet af fotoceller eller batterier, overveje yderligere termisk isolering derhjemme og reducere det opvarmede område. Antag, at i de nordlige regioner i Tyskland er soveværelserne ofte ikke opvarmet for at spare penge.
Vedligeholdelse af installerede fotoceller kræver ikke særlige kvalifikationer og består i regelmæssig rengøring: rengøring af sne om vinteren og skrald i den varme periode, vask af glasoverfladen med vand fra en slange
Hjemmekraftværksinstallationsdiagram
Den nemmeste måde at installere en solgenerator er at kontakte et firma, der implementerer systemkomponenter og tilbyder tjenester til deres installation. Plusser - et professionelt projekt under hensyntagen til individuelle egenskaber, en garanti for alle produkter og installation minus - høje omkostninger.
Hvis du har den relevante erfaring, kan du uafhængigt samle et minikraftværk med solcellepaneler til opvarmning af et privat hus.
Det mest effektive hybridskema betragtes som et luft-solsystem, hvor fotoceller bruges til at generere energi, opsamlere til opvarmning af vand og en yderligere vindgenerator er installeret. Det kan erstattes med en backup brændstofskilde (+)
Alle dele til samling af varmesystemet sælges i specialforretninger.
Følgende komponenter skal købes:
- et sæt af silikon- eller filmsolmoduler;
- energilagringsbatteri;
- ladestyring, der regulerer processen med at oplade og aflade batteriet;
- en inverter, der konverterer jævnstrøm til vekselstrøm;
- sæt forbindelseskabler.
Det er ønskeligt, at batterierne er ens (under hensyntagen til mærke, kapacitet og endda batch) og har evnen til at opbevare energi i 3-4 dage. Varigheden af deres arbejde afhænger af stuetemperaturen - under kolde forhold tømmes de hurtigt. Hvis det daglige forbrug er 2400 Wh, er batterier med en samlet kapacitet på mindst 1000 Ah nødvendige.
Når du bruger bilbatterier, skal du huske, at deres maksimale effektivitet er 70-75% (levetid er 3 år), specielle enheder til solsystemer har den bedste ydelse - op til 85% (levetid - 10 år). En vis mængde energi går tabt under opbevaring og konvertering
Kvaliteten af strømmen genereret af sinusformede invertere til solsystemer er højere end strømmen fra et centraliseret netværk. Et træk ved udstyret er synkroniseringen af spændingsfasen, hvor overgangen fra 12 V til 220 V udføres uden afbrydelse i driften af elektriske husholdningsapparater.
Kraftomformere - fra 250 W til 6000 W og derover.Du kan øge udgangseffekten ved at tømme den parallelle forbindelse af flere enheder. For eksempel 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Efter installation af alle solsystemets elementer er det nødvendigt at tilslutte en elektrisk tank, der opvarmer vandet til inverteren, og igen en varmeledning til tanken.
Samleropvarmningssystem
Den største effektivitet og retur kan opnås ved at installere i stedet for solfangermoduler - udendørs installationer, hvor vand opvarmes under påvirkning af solstråling. Et sådant system er mere logisk og naturligt, da det ikke kræver opvarmning af kølevæsken med andre anordninger.
Overvej design og princip for driften af enheder af to hovedtyper: fladt og rørformet.
Selvfremstillet flad mulighed
Designet af flade planter er så enkelt, at erfarne håndværkere samler håndværkskontrakter med egne hænder, køber nogle af delene i en specialforretning og konstruerer en del af improviseret materiale.
En plade, der adsorberer solvarme, er fastgjort i en stål- eller aluminiumsisoleret kasse. Oftest er det dækket med et lag sort krom. Kølepladen er beskyttet ovenfra med et forseglet gennemsigtigt låg.
Vand opvarmes i rør, der er lagt af en slange og forbundet til en plade. Vand eller frostvæske trænger ind i kassen gennem indløbsrøret, varmes op i rørene og bevæger sig til udløbet - til udløbsrøret.
Lidets lysoverførsel forklares ved anvendelse af et gennemsigtigt materiale - holdbart hærdet glas eller plastik (for eksempel polycarbonat). For at forhindre sollys i at reflektere er glas- eller plastoverfladen frostet (+)
Der er to typer forbindelser, et-rør og to-rør, der er ingen grundlæggende forskel i valget. Men der er en stor forskel i, hvordan kølevæsken leveres til opsamlerne - tyngdekraft eller ved hjælp af en pumpe. Den første mulighed anerkendes som ineffektiv på grund af den lave bevægelseshastighed for vand; ved opvarmningsprincippet ligner den en kapacitet til et sommerbrusebad.
Funktionen af den anden mulighed skyldes tilslutningen af en cirkulationspumpe, der forsyner kølevæsken med kraft. En energikilde til drift af pumpeudstyr kan være et solenergisystem.
Kølevæskets temperatur når den opvarmes af en solfanger når 45-60 ºС, ved udgangen er den maksimale indikator 35-40 ºС. For at øge effektiviteten af varmesystemet skal du sammen med radiatorer bruge "varme gulve" (+)
Rørformede manifolds - en løsning for de nordlige regioner
Det generelle driftsprincip ligner driften af flade analoger, men med en forskel - varmevekslerrør med kølevæske er placeret inde i glasskolber. Selve rørene er fjer, forseglet på den ene side og ligner fjer i udseende og koaksiale (vakuum) indsat i hinanden og forseglet på begge sider.
Varmevekslere er også forskellige:
- system til konvertering af solenergi til termisk varme-rør;
- almindeligt rør til bevægelse af kølevæske af U-typen.
Den anden type varmevekslere anerkendes som mere effektiv, men ikke populær nok på grund af omkostningerne til reparation: hvis et rør mislykkes, skal hele sektionen udskiftes.
Varmeledning er ikke en del af et helt segment, så du kan skifte det på 2-3 minutter. De mislykkede koaksiale elementer repareres ved blot at fjerne stikket og udskifte den beskadigede kanal.
Skema, der forklarer den cykliske karakter af opvarmningsprocessen inde i vakuumrørene: kold væske under påvirkning af solvarme opvarmes og fordamper, hvilket giver plads til den næste del af kølemidlet (+)
Efter at have analyseret de tekniske egenskaber for forskellige typer samlere og opsummeret oplevelsen af deres anvendelse, besluttede vi, at flade samlere er mere velegnede til de sydlige regioner og rørformede til de nordlige. Især veletableret i det hårde klima ved installationen med Heat-pipe-systemet. De har opvarmningsevne, selv på overskyede dage og om natten, "spiser" en minimal mængde sollys.
Et eksempel på en standardplan for tilslutning af solfangere til kedeludstyr: en pumpestation giver vandcirkulation, regulatoren regulerer opvarmningsprocessen
Metode til præstationsforøgelse
Normalt, efter at have eksperimenteret med et lille antal solcellemoduler, går ejere af private huse videre og forbedrer systemet på forskellige måder.
Den nemmeste måde er at øge antallet af involverede moduler henholdsvis tiltrække yderligere plads til deres placering og købe mere kraftfuldt relateret udstyr
Hvad hvis der er mangel på ledig plads? Her er nogle retningslinjer for at forbedre effektiviteten af en solstation (med fotoceller eller samlere):
- Ændring af modulernes retning. Bevægelige elementer i forhold til solens position. Kort sagt, installationen af hoveddelen af panelerne på sydsiden. Med et langt dagslys er det også optimalt at bruge overflader mod øst og vest.
- Vipjustering. Producenten angiver normalt, hvilken vinkel der er mest at foretrække (f.eks. 45 °), men nogle gange under installationen er det nødvendigt at foretage justeringer under hensyntagen til den geografiske bredde.
- Det rigtige valg af installationsplacering. Taget er velegnet, fordi det ofte er det højeste plan og ikke skjules af andre genstande (f.eks. Havetræer). Men der er endnu mere egnede områder - roterende sporingsenheder til solen.
Med elementerne vinkelret på solstrålene fungerer systemet mere effektivt, men på en stabilt fast overflade (for eksempel et tag) er dette kun muligt i en kort periode. For at øge det kom de med praktiske sporingsenheder.
Sporingsmekanismer er dynamiske platforme, der drejer med deres fly efter solen. Takket være dem øges generatorens ydelse om sommeren med ca. 35-40%, om vinteren - med 10-12%
Et stort minus af sporingsenheder er deres høje omkostninger. I nogle tilfælde lønner det sig ikke, så det giver ingen mening at investere i ubrukelige mekanismer.
Det anslås, at 8 paneler er det mindste beløb, med hvilket omkostningerne vil retfærdiggøre sig over tid. Du kan bruge 3-4 moduler, men under en betingelse: hvis de er direkte tilsluttet, omgå batterierne, til vandpumpen.
Lige forleden annoncerede Tesla Motors oprettelsen af en ny type tag - med integrerede solcellepaneler. Elon Musk sagde, at et modificeret tag vil være billigere end et konventionelt tag med samlere eller moduler installeret på det.
Temavideoer hjælper dig med bedre at forestille dig enheden til hjemmesolestationer og afsløre nogle hemmeligheder ved installation af udstyr.
Video nr. 1. Den tekniske information om solcellepaneler og ladningskontrollere er tilgængelig:
Video nr. 2. Nyttig oplevelse af at bruge solpaneler i forstæderne:
Video nr. 3. Et eksempel på en vellykket drift af solstation, samlet fuldstændigt uafhængigt, hvilket giver både varmt vand til hjemmet og opvarmning af hjemmet:
Som du kan se, er et solcelledrevet varmesystem et meget reelt fænomen, som du uafhængigt kan realisere. Feltet med alternative måder at generere energi er i konstant udvikling, måske i morgen vil du høre om en ny opdagelse.
Vi inviterer dig til aktivt at kommentere materialet.Du kan udtrykke din holdning til "grøn energi", dele din oplevelse med at opbygge et solsystem, fortæl kun de detaljer, du kender i nedenstående blok.