Солнечные панели – альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии для частного дома. Это не только энергия солнца и солнечные батареи

В последнее время у всех на слуху «зеленая энергетика». В Западных странах усиленно пытаются перейти на генерацию электроэнергии, которая полностью основана на базе возобновляемых (неисчерпаемых, с человеческой точки зрения) источников. Получится это или нет и в какие сроки — это уже другой вопрос. Но их маниакальное упорство в этом стремлении часто побеждает разум и элементарную логику. Ну да ладно — это их выбор и их путь.

Обычный среднестатистический человек в нашей стране, если речь заходит о «зеленой энергии» для частного дома, сразу представляет себе солнечные батареи, которыми устлана вся поверхность крыши домостроения. Да, это самый распространенный и реальный вариант обеспечить дом (полностью или частично) электроэнергией из «дармового» и неисчерпаемого источника. Вот только для того, чтобы превратить энергию Солнца в электричество придется закупать и устанавливать довольно таки дорогое оборудование. А вот о стабильности получения необходимого объема такой электроэнергии мечтать не приходится. Выработка электроэнергии будет зависеть от географии (региона, в котором находится дом), погоды, сезона, времени суток и т.д.

Но не только солнечный свет можно использовать как источник возобновляемой энергии, который можно использовать для частного дома!

Энергия ветра

Все видели фотографии (а может быть и не только фотографии) огромных полей с установленными на них гигантскими ветрогенераторами, длина лопастей которых превышает 50 метров. Ветер приводит в движение лопасти ветрогенератора, которые вращают турбину. Вырабатывается электроэнергия. Объем выработки электроэнергии зависит от скорости (силы) ветра, воздействующего на лопасти. Но это, так сказать, промышленные масштабы. А что с выработкой электроэнергии ветряком (ветрогенератором, ветроустановкой, ВЭС) для частного дома? Существуют и мини ветроустановки, которые с успехом можно использовать для выработки электроэнергии для бытовых нужд в частном доме. Мини ветроустановки прекрасно будут работать в степной и гористой местностях и в прибрежных районах. При высоте мачты в 5 метров, длине лопасти в 1 метр (для 4-х лопастных установок) и ветре 12-15 метров в секунду, ветроустановка способна выдавать мощность приблизительно до 1кВт. Вырабатывать же электроэнергию ветряки начинают лишь при минимальной скорости ветра 3-4 метра в секунду. При такой «начальной» скорости ветра, ветроустановка, конечно не сможет выдавать заявленную производителем номинальную мощность. Поэтому годовая выработка электроэнергии ветрогенератором рассчитывается в зависимости от среднегодовой скорости ветра в месте установки ветряка. Установка четырех таких ветряков теоретически может полностью обеспечить потребность в электроэнергии среднестатистического частного дома. Но понятно, что наличие ветра и его скорость вещи непредсказуемые. Соответственно, даже с учетом аккумулирования излишков электроэнергии в то время, когда ветряки работают на 100%, обеспечить надежное и бесперебойное снабжение частного дома электроэнергией, исключительно вырабатываемой ветряками, довольно проблематично.

Комплект оборудования для мини ВЭС и её монтаж обойдутся, конечно, очень недешево. При выборе удачного места установки мачты с ветряком и использовании такой ветряной электростанции в качестве альтернативного источника электроэнергии, можно окупить все затраты примерно за 5-20 лет (опять же по заявлению производителей). Да, срок не маленький, но после этого срока электроэнергия, вырабатываемая ветряком, будет практически бесплатной.

Стоимость ветровой электроэнергии зависит от многих параметров, но приблизительно она в 2-3 раза дороже электроэнергии, вырабатываемой на гидроэлектростанциях и сопоставима со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС.

При использовании ветряка в качестве источника электроэнергии для дома, в силу главного недостатка ветряков (нет ветра — нет электроэнергии), полностью отказаться от сетевого электричества вряд ли получится. Придется комбинировать источники электроэнергии — ветряк плюс централизованная электрическая сеть.

Энергия воды

Мини гидроэлектростанция вполне может стать альтернативным источником электроэнергии для частного дома. Они довольно компактны и не требую строительства плотины или других вспомогательных сооружений. Правда необходимым условием для получения электроэнергии таким способом является наличие на небольшом расстоянии от домостроения реки, канала или водовода. Да и скорость потока воды должна быть не менее 0,7 метра в секунду. Генератор такой мини ГЭС Погружается в свободный поток реки (канала, водовода) и преобразует вращение турбины в электрическую энергию. Обычно мощность гидроагрегатов мини ГЭС для дома составляет от 0,3 до 5 кВт. С помощью мини ГЭС можно полностью обеспечить частный дом электроэнергией. Мини ГЭС накопительного типа позволяют «запасать» избыток вырабатываемой электроэнергии в аккумуляторах и при увеличении потребления электроэнергии в доме, выше вырабатываемой мини ГЭС на текущий момент, восполнять дефицит электроэнергии из аккумуляторов.

Мини ГЭС — это одно из самых перспективный направлений альтернативной энергетики. Работа мини ГЭС не зависит от погодных условий. И хоть оборудование мини ГЭС стОит дорого, но производители заявляют о сроке окупаемости таких установок всего за 2-4 года, в то время, как срок эксплуатации мини ГЭС составляет порядка 20 лет.

Геотермальная энергия

Геотермальную энергию (тепло недр земли) используют обычно в местах выброса горячих сейсмических источников на Дальнем Востоке, Камчатке и т.д. Да и используется этот вид энергии почти повсеместно в промышленных масштабах. Но благодаря развитию технологий теперь возможно использовать геотермальную энергию «в частном порядке» для отопления дома и в перспективе для выработки электроэнергии.

Принцип отопления дома с помощью геотермальных источников энергии очень похож на принцип работы обычного кондиционера, работающего в режиме обогрева. Тепловой насос (основной элемент такой системы отопления) имеет два контура. Первый контур — это обычная система отопления дома (трубы, батареи отопления). Второй контур — находится под землей или под водой. Теплоноситель второго контура вода. Она принимает температуру среды, через которую проходит, поступает в тепловой насос и нагревает теплоноситель первого контура, который циркулирует по системе отопления дома.

Читайте также:
Трубы для дымохода. Разновидности дымовых труб. Устройство частной котельной

Современные техника и технологии позволяют обогревать данным методом частные дома, находящиеся в любом регионе (не обязательно в районах с горячими сейсмическими источниками). Небольшая разница температур (всего в несколько градусов между температурой на поверхности земли и на небольшой глубине) позволяет получить тепловую энергию, которой вполне хватает для отопления дома.

Положение с выработкой электроэнергии для частных домов с помощью геотермальных источников немного сложнее. Принцип выработки такой электроэнергии известен давно и используется в работе больших геотермальных электростанций. А вот на уровне «мини» такие электростанции еще практически не выпускаются.

Развитие геотермальной энергетики имеет огромные перспективы, так как температура геотермальных источников стабильна и не зависит ни от погодных условий, ни от времени года.

Подводя итог можно сказать, что использование альтернативных источников энергии в частном доме — это не фантастика, а реальность современной жизни. Не смотря на то, что выпускаемое оборудование для выработки электроэнергии из любого альтернативного (возобновляемого) источника стОит, на сегодняшний день, довольно дорого и имеет относительно большой срок окупаемости, такие «альтернативные мини электростанции» всё чаще можно встретить на наших просторах.

Несомненно, с развитием технологий, стоимость таких альтернативных микро и мини электростанций, срок их окупаемости и стоимость вырабатываемой электроэнергии будут уменьшаться!

Альтернативные источники энергии для дома: солнечные батареи и ветрогенераторы

Наибольшее распространение из альтернативных источников электроэнергии получили солнечные батареи и ветрогенераторы. Обе технологии достаточно хорошо отработаны, цены на оборудование постепенно снижаются, и сейчас, например, солнечный модуль мощностью 200–250 Вт можно приобрести за 15–20 тыс. руб.

Какой и как источник выбрать?

Разные типы кремниевых солнечных батарей. Вариант с монокристаллическими модулями (пластина модуля выполнена из цельного кристалла кремния). Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Вначале определитесь с количеством электроэнергии, которое вам понадобится. Собираетесь ли вы построить систему энергоснабжения дома полностью на солнечной или ветровой энергии или использовать её в качестве аварийной системы энергоснабжения? Ведь ценники получаются очень разные. Для аварийной системы (с выходной мощностью 200–500 Вт) достаточно одного-двух солнечных модулей и дополнительного оборудования — всего на сумму порядка 40–50 тыс. руб. А вот полностью перейти на автономное энергоснабжение будет стоить гораздо дороже. Например, система на солнечных батареях с выходной мощностью 2500 Вт обойдётся в 300–400 тыс. руб. Аналогичный порядок цифр и в ценниках на ветрогенераторы.

Контроллеры солнечных батарей, инверторы и современные аккумуляторные батареи в условиях жилого помещения не занимают много места и не требуют отдельного помещения. Их обслуживание и эксплуатация может производиться как локально, так и удалённо, с помощью планшета или смартфона (через сеть Ethernet или Wi-Fi). Фото: ABB

С поли­­кристал­­лическими модулями (содержит несколько кристаллов). Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Непосредственно выбор типа «зелёного» источника зависит от климатических и географических особенностей местности. Скажем, для низкоширотных рай­онов с малооблачной погодой (например, в Крыму) лучше всего подходят солнечные батареи. В открытой местности, на возвышенностях и морском побережье, для которого характерны продолжительные сильные ветры, хорошо зарекомендовали себя ветрогенераторы. На большей части европейской России мало найдётся мест с климатом, идеально подходящим для того или иного типа генераторов электроэнергии. В таких условиях имеет смысл устанавливать оба типа генераторов, которые будут подстраховывать друг друга. Конечно, такая система получается значительно дороже — но что поделать, таковы особенности российского климата.

Солнечные батареи

В настоящее время получили распространение два вида этих устройств: кремниевые и плёночные. Каждый из них подразделяется на типы:

  1. кремниевые монокристаллические. Каждый отдельный светоприёмный модуль выполнен на основе пластины кремния, вырезанной из цельного кристалла. Эти батареи отличаются наибольшим КПД (до 22–24 %), но и самой высокой стоимостью;
  2. кремниевые поликристаллические. Пластина отдельного модуля имеет структуру, состоящую из нескольких кристаллов кремния, за счёт чего устройство удешевляется примерно вдвое. КПД 13–15 %;
  3. кремниевые аморфные. По стоимости процентов на 20 ниже поликристаллических, КПД примерно 6–8 %;
  4. плёночные, на основе теллурида кадмия, селенида меди, полимерных материалов и др. Они появились недавно и не получили широкого распространения, но рассматриваются многими производителями как весьма перспективные. КПД и стоимость примерно на 20 % выше, чем у аморфных.

Наибольшее распространение получили сегодня панели поликристаллические и на основе аморфного кремния. Эти модификации проще в изготовлении и дешевле, нежели панели на основе монокристалла, а кроме того, батареям на основе аморфного кремния не требуется прямое облучение потоками солнечного света, они более эффективно воспроизводят электричество при рассеянном освещении и, соответственно, лучше подходят для средней полосы России, где много облачных дней. Для регионов с преобладанием ясной погоды (Крым, Центральная Азия), наоборот, лучше использовать моно- и поликристаллические батареи.

Ветрогенераторы

Ветрогенератор преобразует ветровую энергию в электрическую. Современные модели способны работать уже при небольшом ветре (2–3 м/с), хотя оптимальная скорость ветра для их работы выше и составляет обычно 10–12 м/с. При скорости ветра 3 м/с такой ветрогенератор будет выдавать примерно 5 % мощности от возможной, при скорости 7 м/с — около 50 %. Поэтому при подборе модели генератора необходимо учитывать среднегодовую скорость ветра в вашей местности, этот показатель всегда указывается в описании.

Читайте также:
Электрические котлы отопления для дачи: комфортный обогрев

С аморфными модулями. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Выбирают ветрогенератор и по величине ежемесячной выработки тока. Вы должны подсчитать, сколько электричества вам потребуется. Скажем, вы решили быть экономными и ограничиться аварийным освещением, работой циркуляционного насоса и возможностью зарядки смартфона или ноутбука. Тогда вам потребуется выходная мощность тока 150–200 Вт, это примерно 50–100 кВт • ч в месяц. Такую выработку обеспечат модели небольшой мощности, их можно приобрести сегодня за 20–30 тыс. руб. А если вам требуется больше энергии, то и ветрогенератор следует выбрать мощнее: модели, вырабатывающие за месяц несколько сотен киловатт-часов, но и цена у них будет выше — 100–150 тыс. руб.

Комплексное решение с солнечными батареями и мощными ветрогенераторами, рассчитанными на ветер, меняющийся в широком диапазоне скоростей. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Аналогично производится и расчёт для солнечных батарей. Подсчитывается необходимое количество электроэнергии, и на основании расчёта подбираются модули, чтобы их совокупная производительность с гарантией обеспечивала ваши потребности. Расчёт получается чуть сложнее, так как величина ежемесячной выработки тока сильно меняется от времени года. Летом она максимальная, а зимой едва достигает 10–20 % от летней. Поэтому выбирайте солнечные батареи в зависимости от того, собираетесь ли пользоваться ими только в тёплое время года (в дачный сезон) или круглый год. Кроме того, эффективность выработки сильно зависит от того, насколько удачно вы расположили солнечные батареи. Если их не получилось развернуть в нужном направлении и под нужным углом, то эффективность выработки энергии заметно уменьшится — на 20–30 %, а то и больше. Поэтому лучше, чтобы расчёты по требуемой производительности батарей с учётом места их расположения делал специалист.

Альтернативные системы энергии и отопления частного дома на сайте Недвио

  • Недвижимость
  • Строительство
  • Ремонт
  • Участок и Сад
  • О загородной жизни
  • Вопросы-Ответы
    • Интерактивная кадастровая карта
    • О проекте Недвио
    • Реклама на Nedvio.com

Содержание своего дома — недешевое удовольствие. С каждым годом газ и электричество стоят все дороже. А это значит: пора подумать о том, как сэкономить на этих счетах.

Это можно сделать несколькими способами. Во-первых рассмотреть использование альтернативных источников энергии. Во-вторых сделать дом максимально энергоэффективным, продумать его теплоизоляцию и правильную вентиляцию / обогрев помещений. В третьих — позаботиться об установке в доме более эффективного котла (с наибольшим КПД).

Давайте рассмотрим как это сделать более подробно.

1. Использование альтернативных систем энергии

Поиск альтернативных источников энергии — это мощный общемировой вектор, определяющий будущее энергетики во всем мире. Уже сегодня для отопления и электричества зданий используются:

  • солнечная энергия;
  • энергия ветра;
  • энергия, полученная из земли (геотермальная энергия);
  • энергия морей и океанов;
  • энергия внутренних вод;
  • энергия биомассы;
  • энергия биогаза.

Возобновляемая энергия и ее источники

В основном, альтернативные источники энергии делятся на возобновляемые и синтетические. Разница их заключается в том, что возобновляемые используют для получения энергии различные природные явления, в то время как синтетические построены на синтезе топлива, то есть, по сути, замены природных углеводородов синтетическими материалами.

Спрос и цены на электроэнергию растут не только в нашей стране, но и во всем мире. Это неизбежная плата за развитие современных технологий. И термин «возобновляемые источники» не совсем корректный — все потому, что спрос многократно превышает воспроизводство этих источников: человечество с каждым годом потребляет все больше нефти, газа и угля, месторождения истощаются, больше их не становится.

Все это ведет к тому, что ближайшие десятилетия на ископаемые-энергоносители во всем мире возникнет острый дефицит.

Что это значит для владельцев частных домов?

Это значит, пора начинать готовиться к резкому подорожанию энергоресурсов. Да, это произойдет не сегодня и не сразу. Но лучше к этому моменту быть готовым, утеплить дом, заменить котел, установить новые системы источников энергии, постараться сделать свой дом максимально энергоэффективным.

Сегодня в частных домах возобновляемую энергию из альтернативных источников можно получить посредством установки:

  • Солнечных батарей (солнечные коллекторы);
  • Теплового насоса;
  • Рекуператоров вентиляции;
  • Ветровых турбин;
  • Установкой внешних систем электроснабжения (https://saen.com.ua/vneshnee-elektrosnabzhenie.html).

Учитывая наш холодный и резко континентальный климат, одного источника для отопления дома может оказаться недостаточно. И здесь уже надо смотреть комбинации:

  • Если в вашем регионе много солнечных дней, можно рассмотреть комбинацию солнечных панелей и традиционного котельного отопления. Днем солнце будет экономить вам топливо, а ночью (пока заряжаются панели) дом будет отапливаться котлом;
  • Если в вашем районе частые и сильные ветра, то однозначно стоит подумать об установке ветряка. Комбинировать ветряную энергию с котельным отоплением можно по той же схеме, что описана выше;
  • Для более рационального использования энергии в теплых регионах, можно вообще рассмотреть замену традиционного котлов на котлы, работающие на биомассе, тепловые насосы и системы рекуперации тепла из вентиляции.

Что немаловажно, альтернативные источники энергии обеспечат стабильность отопления вашего дома. Ведь, ни для никого не секрет, что во многих российских поселках и деревнях отключение электричества — довольно частое явление.

Солнечная энергия

Основной элемент домашней солнечной электростанции — фотоэлектрические элементы, изготовленные из кремниевых пластин. Под воздействием солнечного излучения, они вырабатывают электричество, при том совершенно бесплатно.

Солнечные коллекторы могут еще использоваться в качестве вторичного теплоносителя. Например, с помощью них можно поддерживать в доме постоянную горячую воду. Разумеется, необходимо правильно спроектировать такую установку, учесть число всех жителей и их потребность в горячей воде, а также уровень поступающего на крышу дома солнечного света. В идеале коллекторы должны быть установлены с южной стороны дома.

Читайте также:
Способы реставрации входной металлической двери

Ветряная энергия

Установка домашнего ветряка — тоже интересное, но пока что дорогое решение для большинства домовладельцев. Зато такая система менее зависима от погоды и числа солнечных дней — ветряки работают постоянно, меняя лишь крутящий момент.

Рекуператор и рекуперация тепла

Рекуператор — это специальное устройство, устанавливаемое в систему вентиляции, главная функция которого — возвращать исходящий из дома теплый воздух обратно в дом.

На рынке представлено множество моделей и типов рекуператоров. Стоят они относительно недорого. Для лучшего эффекта, рекомендуется выбирать устройства с максимальным КПД (свыше 90%) и потреблением не более 0,35 Вт мощности на 1 м3 воздуха.

Сочетание возобновляемых источников энергии: гибридные решения

В доме можно комбинировать более одного альтернативного источника энергии. Наиболее популярным решением являются гибридные коллекторы с использованием фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов. В тоже время они нагревают воду и вырабатывают электричество.

Энергию и тепло сегодня даже можно извлечь из сточных вод. На рынке есть так называемые системы отопления от сероводорода. Они собирают теплую воду, ранее использовавшуюся для стирки или мытья посуды, и передают ее в систему отопления дома. Эта система состоит из фильтра, специального резервуара для сточной воды и насоса.

Какое устройство выбрать для своего дома — решать вам. Если бюджет ограничен и вы не уверены в том, что устройство будет работать эффективно, рекомендуется начать с малого: установкой одной солнечной панели или рекуператора. А там уже смотреть.

Могут ли альтернативные системы энергии полностью заменить котел?

Нет, пока что не могут. Альтернативные источники энергии часто критикуют за их малую мощность — ни солнечные панели, ни ветряные электростанции, ни рекуператоры, разумеется, не смогут полностью решить проблему отопления и электричества частного дома. Или смогут, но это будет стоить слишком дорого.

Тем не менее, очевиден и другой факт — что такие устройства уже сегодня становятся важной составляющей инженерии многих домов, поскольку многие владельцы поняли, что такие системы позволяют неплохо сэкономить на счетах за газ и электроэнергию.

2. Замена котла на более эффективный

Отопительная установка — это сердце каждого дома. И если вы задумались о том, как сделать свой дом более энергоэффективным, впору подумать о замене котла. Тем более, если он старый и ему уже больше 10 лет.

Эффективность котлов определяют по КПД – т. е. коэффициенту их полезного действия. Как правило, этот показатель указывается на упаковке или сайте производителя.

В принципе все современные газовые и твердотопливные котлы отличаются высоким КПД — от 85-90% и выше. Тем не менее, даже несколько процентов КПД могут сэкономить вам десятки тысяч рублей на отоплении дома.

Самым высоким КПД обладают газовые конденсационные котлы, у которых этот параметр доходит до 98%. Однако слишком полагаться на этот показатель при выборе котла не стоит. Характерный пример: есть два вида газовых котлов: конвекционные и конденсационные. КПД первых составляет более 92%, вторых — около 85-90%. Однако в конвекционных котлах часть энергии теряется вместе с продуктами горения. И более экономичными с точки зрения потребления топлива являются конденсационные котлы.

Можно также рассмотреть замену котла на работающий от возобновляемых источников энергии. Одним из эффективных решений являются твердотопливные отопительные котлы, работающие за счет сжигания биомассы. Такие отопительные установки крайне экономичны и экологичны — весь СО2, образующийся при сжигании топлива, полностью поглощается деревьями и растениями и не попадает в атмосферу.

При выборе котла необходимо учитывать климатические условия и возможные тепловые потери здания. Затем следует определиться с типом топлива, что это будет: брикеты, пеллеты или щепы.

Другим решением для модернизации системы отопления может быть установка теплового насоса. Это устройство, которое позволяет извлекать тепловую энергию из земли, воздуха или воды. Принцип его работы заключается в передаче тепла, при помощи специального компрессора, из мест с низкой температурой в места с высокой температурой. Затем энергия конденсируется и передается в отапливаемое помещение.

Как и в случае использования других возобновляемых источников энергии, выбор теплового насоса должен также основываться на реальных потребностях членов семьи и специфике здания.

3. Минимизация потерь тепла из дома

В заключение этой статьи мы не можем не затронуть еще один важный аспект — минимизацию потерь тепла из дома. Ведь, очевидно, какими бы эффективными и современными не были источники энергии вашего дома, если он «дырявый как сито» — все труды будут напрасными, а экономия бюджета — минимальной.

Как же избавиться от потерь тепла? Поскольку мы уже ранее неоднократно писали на нашем портале Nedvio.com об энергоэффективности домов, различных утеплителях и пассивных технологиях строительства, рассмотрим эти факторы здесь кратко:

  1. Улучшение теплоизоляции стен и кровли;
  2. Выявление тепловых мостов и их устранение;
  3. Замена окон и дверей на более теплоизолированные (предпочтительно с коэффициентом теплопередачи [U] до 1,0 Вт / м²K);
  4. Модернизация естественной механической вентиляции дома в систему с рекуперацией тепла;
  5. Теплоизоляция труб и установка более эффективных бойлеров.

Разумеется, это далеко не все факторы. Вот наглядная схема того, куда может уходить тепло из вашего дома:

Читайте также:
Тряпка для мытья окон без разводов: какую лучше приобрести и критерии для выбора

Если следовать данным рекомендациям и привести дом в порядок, вы уже с первых недель заметите, что дом станет более теплым, а счета за отопление и электричество станут меньше. Ну а использование альтернативных, возобновляемых источников энергии поможет достичь вам еще лучших показателей комфорта и эффективности вашего дома.

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Как выбрать солнечную электростанцию для дома?

Обновлено: 4 января 2021

  • Солнечные электростанции для дома, цены
  • Принцип работы
  • Установка
  • Особенности солнечных электростанций для дома
  • Как сделать дома солнечную электростанцию своими руками?
  • Слабые солнечные электростанции — стоимость комплекта
    • 5 кВт, цены
    • 10 кВт, цены
  • Более мощные электростанции
    • Башенные СЭС
    • СЭС на фотоэлектрических модулях
    • Солнечные электростанции тарельчатого типа
    • Аэростатные СЭС
    • С параболоцилиндрическими концентраторами
    • Солнечно-вакуумные электростанции
    • Электростанции на двигателе Стирлинга
    • Комбинированные
  • Плюсы и минусы солнечных электростанций — особенности выбора
    • Плюсы
    • Минусы
  • Цены и где купить?

Солнечные электростанции для дома, цены

Для владельцев частных домов, расположенных в недавно организованных коттеджных поселках или в отдаленных районах, электроснабжение иногда является большой проблемой. Старые изношенные электросети работают с перебоями, часто случаются отключения. Нередко возможность подключения попросту отсутствует, вынуждая прибегать к альтернативным способам получения электроэнергии. В таких ситуациях используются дизельные или бензиновые генераторы, устанавливаются ветряки или солнечные панели (СЭС). Эти способы позволяют в той или иной степени решить проблему с электроснабжением.

Среди всех вариантов выделяются СЭС, использующие неограниченный источник энергии, не нуждающийся в создании особых условий и позволяющий получить любое количество энергии. Единственным условием для этого становится приобретение необходимого оборудования.

Принцип работы

Солнечные электростанции представляют собой набор аппаратуры, перерабатывающей солнечный свет в электрическую энергию. Основным элементом солнечной батареи являются солнечные панели (модули), способные под воздействием лучей Солнца вырабатывать определенное количество электроэнергии. Они подают энергию на аккумуляторные батареи, за режимом работы которых следит прибор управления — контроллер. Аккумуляторы накапливают заряд, а контроллер следит за его величиной, не допуская перезарядку или чрезмерно сильный разряд, одинаково вредные для АКБ. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, преобразующий полученный ток в стандартные параметры потребления — 220 В 50 Гц.

Солнечные модули устанавливаются в положении, обеспечивающем максимальную освещенность рабочей поверхности в течение всего светового дня. Для получения оптимального положения панелей используются трекеры — механические системы, поворачивающие панели по мере изменения положения Солнца относительно горизонта.

По известным причинам, СЭС могут вырабатывать энергию только в дневное время. Важным условием для высокой производительности является хорошая погода, но и в пасмурные дни производство не прекращается, только несколько снижается. В ночное время электростанция работает на разряд аккумуляторов, расходуя энергию, накопленную за день.

Крупные СЭС имеют еще одну важную функцию. Излишки энергии, не востребованной приборами потребления или аккумуляторными батареями, они способны отдавать в сеть, тем самым поддерживая энергообеспеченность региона. В странах Запада такие возможности имеются у владельцев любой, даже самой маленькой электростанции. В России такая возможность пока не распространена, хотя работы в этом направлении ведутся.

Установка

Монтаж солнечных электростанций состоит в размещении солнечных модулей. Они могут быть расположены на склонах крыш, открытых площадках, стенах домов и т.д. Основным условием является возможность беспрепятственно принимать потоки падающей солнечной энергии. Не допускается размещение панелей в затененных местах, вблизи высоких деревьев, зданий, скал или иных препятствий, преграждающих свету путь к рабочим поверхностям. Модули ориентируются на юг, чтобы иметь наилучший контакт с лучами света в течение максимального времени.

Дополнительное оборудование и аппаратура размещаются в специально отведенном помещении, соответствующем условиям эксплуатации. Основные требования выдвигаются к помещению для АКБ. Необходимо обеспечить температуру, близкую к 25°, поскольку аккумуляторы чувствительны к изменениям окружающей температуры. При -5°С емкость ПКБ падает на 50%.

При установке необходимо обеспечить возможность ухода и обслуживания всех элементов электростанции. Панели надо периодически очищать от пыли, в зимнее время следует освобождать их от снежных заносов. Приборы также нуждаются в периодическом обслуживании, для чего должны быть созданы все условия.

Особенности солнечных электростанций для дома

Солнечные электростанции, созданные для обеспечения дома, имеют относительно небольшие размеры и производительность. Они служат источником питания ограниченного количества потребителей, поэтому производят только необходимое количество энергии, не отдавая излишки в сеть (тем более, что нередко сетевой энергии поблизости не имеется).

Важно! Домашняя СЭС позволяет автономное существование, не зависимое от состояния электросетей, изменения тарифов и прочих решений владельцев ресурсных компаний.

Существуют как полноценные комплекты, позволяющие обеспечивать все системы дома (отопление, водоснабжение, питание бытовых приборов и освещения), так и специализированные системы, обеспечивающие функционирование только водоснабжения или отопления.

Также нередко СЭС объединяются с ветрогенераторами или иными источниками, способными обслуживаться тем же набором аппаратуры, что и солнечные модули.

Как сделать дома солнечную электростанцию своими руками?

Для самостоятельного создания СЭС понадобится выполнить следующие действия:

  • произвести тщательный подсчет необходимого суточного количества электроэнергии. Для этого надо сосчитать количество энергии, которое потребляет каждый прибор в доме и суммировать эти величины
  • в соответствии с полученными значениями приобретается набор оборудования. Понадобится весь комплект, начиная с панелей и заканчивая инвертором и коммутацией. Аппаратура должна соответствовать по своим характеристикам потребностям дома, кроме того, все устройства должны быть согласованы между собой
  • оборудование доставляется на участок и устанавливается должным образом. Все элементы системы присоединяются друг к другу
  • все действия требуют точного понимания смысла производимых работ. Если знаний не хватает, лучше обратиться за помощью к специалистам, которые смогут исключить ошибок и потери дорогостоящего оборудования.
Читайте также:
Устройство и технология бетонной стяжки пола

Слабые солнечные электростанции — стоимость комплекта

Комплектов маломощных СЭС в продаже имеется много. Они предназначены для выполнения разных задач, от питания отдельных систем (отопление, водоснабжение), до обеспечения дома с ограниченным числом потребителей. Обычно в расчет берется суммарная потребляющая мощность бытовой техники.

Замечено, что цена комплекта всегда примерно соответствует его мощности и составляет 1000 $ за 1 кВт.

Если рассматривать образцы, предлагаемые в продаже, то это соотношение выполняется практически всегда, хотя имеются исключения. В основном, это касается продукции китайских производителей, чьи комплекты можно приобрести намного дешевле. Российские компании также устанавливают более низкие цены в сравнении с европейскими фирмами, что обусловлено недостаточным качеством аппаратуры.

5 кВт, цены

СЭС мощностью 5 кВт способна обеспечивать маленький домик (например, дачный) в летнее время, т.е. без системы отопления. Имеющиеся комплекты имеют стоимость, зависящую от производителя и особенностей оборудования. Встречаются наборы стоимостью от 130 до 360 тыс. руб., но это средний диапазон. Существуют и более дорогие варианты, имеющие дополнительное оборудование и массу полезных функций.

10 кВт, цены

Солнечная электростанция мощностью 10 кВт способна в полной мере обеспечить энергией дом средних размеров. При этом, отопление следует продублировать дополнительными средствами, например, твердотопливным котлом. Это поможет исключить проблемы в зимнее время из-за сильных морозов. Стоимость комплекта среднего ценового диапазона колеблется в пределах 300-600 тыс. руб.

Более мощные электростанции

СЭС, способная выдать мощность свыше 10 кВт, может обеспечить коттедж или довольно крупный дом в полном объеме — водоснабжение, отопление, бытовые приборы и техника. Если говорить о комплектах свыше 20 кВт и еще более мощных, то число потребителей становится больше и объединяет несколько домов, или небольшой поселок. Существуют также конструкции, принадлежащие к другой категории — к промышленным СЭС, предназначенным для снабжения энергией целые населенные пункты. Разработано немало конструкций таких станций. Рассмотрим их подробнее:

Башенные СЭС

Солнечные электростанции башенного типа изобретены уже давно. Они не используют высокотехнологические методы, электроэнергия вырабатывается паровыми генераторами.
Станция представляет собой поле, в центре которого находится башня. Вокруг нее плотными концентрическими кругами расположены зеркала, наведенные на вершину башни, в которой установлен резервуар с водой. Зеркала управляются компьютерной системой позиционирования, обеспечивающей одновременное наведение всех зеркал на емкость с водой. От этого она нагревается, вода превращается в пар и подается на турбогенератор.

Преимуществом такого метода является отсутствие высокотехнологичных дорогостоящих материалов, простота и надежность конструкции. К недостаткам следует отнести сложное и трудоемкое обслуживание зеркал, системы наведения и прочих элементов станции.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Фотоэлектрические модули — это и есть солнечные панели, которые можно все чаще увидеть на крышах домов, открытых площадках перед домами или сооружениями. Выработка электроэнергии происходит по принципу фототранзистора, вследствие возникновения разности потенциалов на p-n переходе.

Каждый элемент представляет собой одну ячейку с таким переходом, пронизанную тонкими медными проводами для снятия полученного тока. Элементы объединены в панели, которые соединяются в комплект, позволяющий обеспечивать питание определенного числа приборов потребления. Кроме панелей в состав СЭС входят аккумуляторы, контроллеры и инверторы, осуществляющие управление зарядом АКБ и преобразование постоянного тока аккумуляторов в переменный ток напряжением 220 В 50 Гц.

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Конструкция СЭС тарельчатого типа представляет собой вогнутое зеркало, в фокусе которого расположен приемник с жидкостью. Принцип действия СЭС похож на способ выработки энергии башенными станциями. Вода в резервуаре приемника под действием сконцентрированных лучей света испаряется, пар поступает на турбогенераторы и вырабатывает электроток.

Преимуществом такой конструкции является экономия площади земной поверхности, простота системы наведения и надежность работы. Недостаток — сложность обслуживания вогнутого зеркала. Тарельчатые конструкции считаются самыми эффективными из всех гелиоэлектростанций, они демонстрируют КПД, равный 29%. Таких результатов пока не может добиться ни один иной вид СЭС.

Аэростатные СЭС

Используется баллон аэростата, покрытый фотоэлектрическим слоем. Поднимаясь на большую высоту, поверхность баллона собирает солнечные лучи. Эффективность метода достаточно высока, никаких помех или погодных факторов на фотоэлектрический слой не воздействует, поскольку баллон поднимается выше облаков. Увеличивается время приема света — когда на поверхности земли уже темно, наверху еще долго светит солнце.

Недостатком способа является большая длина кабеля, зависимость от ветра и невозможность использовать всю поверхность сферы для контакта с лучами света. Еще одним, специфическим, но очень важным недостатком, является высокая уязвимость сферы для диверсий или военных акций. Если регион запитан от подобных источников, то оставить его без электроэнергии не представляет никакого труда.

С параболоцилиндрическими концентраторами

Это — еще один вариант станций, использующих энергию пара для выработки электрического тока. На опорных конструкциях устанавливаются множественные ряды длинных вогнутых зеркал. В фокусе устанавливается труба с маслом, которое нагревается и направляется в теплообменник, где отдает тепловую энергию воде, превращая ее в пар. Затем в действие вступают турбогенераторы, вырабатывающие электроток.

Методика имеет существенный недостаток — она нуждается в большой площади для размещения системы зеркал и требует больших трудозатрат на обслуживание.

Солнечно-вакуумные электростанции

Технология основана на использовании движения нагретого воздуха вверх. Устанавливается труба в виде усеченного конуса, внутри которой нагревается и поднимается горячий воздух. На вершине трубы установлен турбогенератор, производящий электроток. Конструкция имеет массу недостатков. Прежде всего, такая высота трубы потребует сложных мероприятий по обеспечению устойчивости и прочности. Передача выработанной энергии тоже потребует немалых трудозатрат.

Обслуживание конструкции, монтаж и прочие мероприятия чрезвычайно сложны и дороги, что ставит под вопрос всю идею подобных СЭС.

Электростанции на двигателе Стирлинга

Двигатель Стирлинга — это механическое устройство, преобразующее тепловую энергию в движение. Для работы двигателю Стирлинга необходим внешний источник теплоты. Конструкция СЭС представляет собой вогнутое зеркало, в фокусе которого расположен двигатель. Источник тепла совершенно бесплатный и весьма обильный, поэтому работа двигателя может быть очень дешева. Колебания поршня непосредственно преобразуются в электроэнергию, минуя различные промежуточные устройства.

Эффективность такой СЭС достигает 31%, но многочисленные недостатки и трудности в обслуживании ограничивают использование методики на практике.

Комбинированные

Комбинированные СЭС включают в себя несколько разных конструктивных вариантов, что в результате дает эффект дополнения одного типа другим. Например, используется башенный тип с дополнением из фотоэлектрических модулей. Часто на СЭС устанавливаются теплообменники, обеспечивающие горячее водоснабжение прилегающих домов. Возможны и другие варианты совместного использования разных устройств, если они не мешают друг другу и позволяют получить дополнительную энергию.

Читайте также:
Стоит ли использовать гофрированную трубу из нержавейки для отопления?

Плюсы и минусы солнечных электростанций — особенности выбора

Существующие СЭС обладают различными плюсами и минусами. Рассмотрим их внимательнее:

Плюсы

К достоинствам солнечных электростанций можно отнести:

  • экологическая чистота
  • неиссякаемый и неисчерпаемый источник энергии
  • множество вариантов конструкции
  • возможность самостоятельного изготовления некоторых видов станций

Солнечные станции могут иметь гигантские и совсем маленькие размеры, что также является их достоинством.

Минусы

К недостаткам СЭС относятся:

  • работа станции зависит от погодных условий и времени суток, что требует накопления энергии на время вынужденного простоя
  • дорогостоящее оборудование, созданное с использование редких высокотехнологичных материалов
  • необходимость дублирования СЭС другими источниками, способными обеспечивать потребителей при возникновении неисправностей
  • сложность в обслуживании станций
  • нагрев атмосферы над крупными промышленными СЭС

Большинство их этих недостатков являются, скорее, специфическими особенностями технологии, но требуют внимания и своевременного реагирования на их появление.

Солнечные электростанции: какие они бывают, как устроены и принцип их работы

Количество СЭС по всему миру увеличивается примерно на 20% в год. Еще быстрее растет их общая производительность и популярность среди бизнесменов и населения. Чтобы понять, почему солнечная электростанция становится серьезным конкурентом ископаемым видам топлива, необходимо начать с того, что это за комплекс, как он работает и насколько выгоден в эксплуатации. Наша статья посвящена подробному разбору этих вопросов.

Что такое солнечная электростанция

Любая СЭС представляет собой специализированный комплекс оборудования, способный улавливать электромагнитное излучение солнца и преобразовывать его в тепловую или электрическую энергию.

Для этого использовались разные технологии, которые с годами совершенствовались.

Наиболее ранний известный метод позволял получать энергию за счет перепада температур в герметичной прозрачной башне. Его использовали на французских фермах еще в 19 столетии.

Следующим технологическим решением стала система зеркал, размещаемых концентрическими кругами вокруг высокой центральной башни, на которой устанавливался бак с теплоносителем. Фокусировка лучей от каждого зеркала нагревала бак до температур от 500 до 700°C. Теплоноситель превращался в перегретый пар, передающийся на лопатки турбин. К сожалению, эффективные установки подобного рода требовали огромных площадей, а небольшие домашние солнечные электростанции смонтировать таким путем было невозможно.

Гораздо более прогрессивными и перспективными являются современные СЭС на базе фотоэлектрических солнечных панелей. Теоретическая эффективность таких установок может достигать 80%, а их размеры могут колебаться от миниатюрной батареи на поясе до огромных ферм, занимающих сотни квадратных километров.

В связи с этим далее мы будем рассматривать только станции, генерирующие энергию с помощью фотоэлектрических батарей.

Как устроена солнечная электростанция

Основными элементами СЭС являются:

Гелио модули (солнечные батареи)

Каждый из них представляет собой набор полупроводниковых ячеек, уложенных рядами на прочное основание. Сверху модуль закрывает особо прочное прозрачное стекло, а передача тока осуществляется через токопроводящие полоски.

В большинстве случаев торцы панели защищает алюминиевая рама, однако существуют модели, созданные по безрамной технологии. В крупных солнечных электростанциях модули могут объединяться в группы, соединяясь одним из трех способов:

  • последовательным;
  • параллельным;
  • смешанным.

Благодаря такому решению можно получать на выходе любые, наперед заданные, силу тока и его напряжение.

Количество фотоэлектрических ячеек в одной панели солнечной электростанции для дома обычно составляет несколько десятков, хотя существуют варианты и с сотнями элементов. Сами ячейки создаются по различным технологиям, связанными с особенностями полупроводниковых материалов. Наиболее распространенными из них являются:

1. Монокристаллический кремний Mono-Si. Панели на его основе идеальны для южных скатов крыш и земельных участков, где есть возможность направить рабочие поверхности батарей строго на солнце. Максимальный КПД таких панелей 22-24%, но при отклонении условий освещения от идеала быстро снижается.

2. Поликристаллический кремний Poli-Si. Используется в местах с умеренным уровнем солнечной инсоляции. Его несколько меньшая эффективность, чем у монокристаллов (16-20%), компенсируется среднегодовым ростом производительности за счет не столь значительного падения КПД при воздействии неблагоприятных факторов.

3. Теллурид кадмия CdTe. Редкоземельный композит, позволяющий создавать гибкие тонкопленочные, а не жесткие батареи. Еще менее чувствителен к углам наклона, облачности, рассеянному свету и перепадам температур.

Читайте также:
Устройство черепичной кровли

4. Дорогостоящие редкоземельные элементы – галлий, германий, индий. Применяются преимущественно в модулях, где вопрос, сколько энергии вырабатывает солнечная электростанция, более важен, чем ее стоимость. Основными покупателями панелей данного типа являются компании, работающие в аэрокосмической промышленности.

Инверторы

Второй по важности элемент любой солнечной электростанции – устройство, называемое инвертором. Его присутствие в схеме необходимо, поскольку батареи вырабатывают постоянный ток, а в электросетях используется переменный. Именно эту задачу и выполняет инверторный преобразователь.

В зависимости от того, как будет работать солнечная электростанция – автономно, в тандеме с сетью или смешанно, приобретается инвертор соответствующего типа. Подключение прибора осуществляется с точным соблюдением полярности между группой генерирующих ток модулей с одной стороны и всеми прочими элементами системы – с другой.

При выборе инвертора ориентируются на следующие важные характеристики:

величина входного напряжения;

  • максимальная и номинальная мощность;
  • потребление без нагрузки;
  • форма тока на выходе (идеальной считается чистая синусоида);
  • масса устройства;
  • наличие вентилятора и его функциональность;
  • набор механизмов защиты;
  • КПД;
  • наличие режима ожидания;
  • рабочий диапазон температур.

Контроллеры заряда

Требуются только в промышленных или домашних солнечных электростанциях, использующих аккумуляторные батареи для накопления заряда. На рынке имеется широкий выбор контроллеров, значительно отличающихся функциональными возможностями, качеством и долговечностью.

  • широтно-импульсныеPWM (Pulse-Width Modulation), достаточно качественно модулирующие ток и заряжающие АКБ на 100%;
  • интеллектуальные MPPT (Maximum power point tracking for low power photovoltaic solar panels) – более дорогие, но окупающиеся на крупных станциях за счет на 30-35% большей эффективности;
  • гибридные – в основном использующиеся на станциях, где в едином тандеме работает солнечная СЭМ и ветровая ВЭС.

Выбор контроллера зависит преимущественно от общей мощности, производительности и стоимости электростанции.

АКБ – аккумуляторные батареи

Любая солнечная электростанция для дома или дачи, работа которой планируется в круглосуточном режиме, имеет в своем составе аккумуляторные батареи. При наличии солнца в них накапливается избыток генерации. При его отсутствии сохраненная в АКБ энергия отдается обратно в сеть.

В зависимости от потребностей и финансовых возможностей владельца, для станции выбирается один из следующих типов аккумуляторов:

AGM, свинцово-кислотные GEL, на основе геля Li-On – на базе оксидов лития
Срок службы, лет 5-10 15-20 10-20
Заряд/разряд, 100% 200 150 6 500
Заряд/разряд, 50% 350 550 23 000
Заряд/разряд, 30% 800 1 200 50 000
Диапазон температур, °C +15 / +25° +10 / +35° – 30 /+60°
Экологическая безопасность низкая средняя высокая

Кроме того, у литиевых АКБ в 5 раз ниже удельный вес на единицу плотности энергии

Периферия

Основные элементы солнечной электростанции не могут быть объединены в единую систему без периферии. На вопрос, что это такое, обычно называют соединительные кабели с разъемами MC4, а также крепежные конструкции для СЭС всех видов.

Общим требованием к периферийным материалам является их надежность, долговечность и устойчивость к неблагоприятным погодным условиям.

Иногда в эту же категорию записывают различные электронные блоки и платы – комплектующие к различному оборудованию солнечных электростанций, подлежащие замене при необходимости.

Как работает солнечная электростанция

Функционирование таких систем основано на принципе фотоэлектрического эффекта. Заключается он в следующем:

  • поток фотонов падает на поверхности солнечных панелей;
  • свет определенной длины волны – в основном видимое и отчасти УФ и ИК излучение – поглощается слоем кремния или редкоземельных материалов;
  • в рабочем слое ячеек возникает так называемая p/n-проводимость, в результате которой фотоны выбивают из атомов полупроводника свободные электроны;
  • их поток представляет собой постоянный электрический ток, который по токопроводящим дорожкам направляется в инвертор;
  • оттуда к потребляющим устройствам и АКБ направляется переменный ток напряжением 220V, использующийся с различными целями.

В автономных солнечных электростанциях вся сгенерированная энергия остается в системе. Часть ее идет на потребление, питая разнообразные электроприборы, светильники и прочее электрическое оборудование. Другая часть накапливается в АКБ, чтобы поддерживать потребление на том же уровне в ночное время суток и при пасмурной погоде. Сколько будет стоить такая солнечная электростанция, зависит от потребностей владельцев. Для загородного дома оптимальной будет СЭС на 10-20 кВт. На временно посещаемой даче может оказаться достаточно и 3-5 кВт.

Задача сетевых вариантов СЭС несколько иная. Как работает сетевая солнечная электростанция? Она подключена к централизованным электросетям, а ее схема содержит мульти тарифный счетчик. Это позволяет как получать часть недостающей энергии из сети, так и продавать излишки генерации государству по зафиксированным законодательством «зеленым тарифам». Поскольку последние в Украине достаточно высоки, владельцы таких СЭС стремятся установить максимально возможные мощности, приносящие высокую прибыль. АКБ в подобных системах не предусмотрены.

Гибридный тип солнечных электростанций объединяет в себе возможности первого и второго класса СЭС. Такие установки могут работать автономно либо в режиме получения/отдачи электроэнергии из внешних сетей. Для них удельная цена киловатта мощности максимальна, поскольку конструкция должна включать все основные элементы, необходимые для первых и вторых разновидностей станций.

Сколько стоит солнечная электростанция

Основным фактором, влияющим на стоимость СЭС, является ее будущая совокупная мощность. С учетом расходов на установку, пуско-наладку и оформление документов она колеблется в пределах $0,8-1,0 за 1 кВт. Плавающий диапазон цен образуется за счет второстепенных факторов – «брендовости» и качества оборудования и сложности монтажных работ.

Наиболее дешевым вариантом считается покупка б/у обрудования из Европы. Недостаток такого приобретения очевиден, и связан с невозможностью объективной оценки реальной эффективности станции и оставшийся срок службы панелей.

Читайте также:
Шлифовка потолка. Инструмент для ручной шлифовки. Сравнение шлифовальных машин. Инструкция по обработке потолка и стен

Вторым по уровню затрат является приобретение бюджетных комплектующих от малоизвестных китайских фирм. Их оборудование на 20-30% дешевле батарей, инверторов, аккумуляторов и периферии от компаний из всемирно известного рейтинга TIER-1 Bloomberg, но уступает качеством и долговечностью.

Поэтому перед покупкой специалисты советуют рассматривать только третий вариант и строить расчет на том, сколько будет стоить солнечная электростанция для дома от проверенных производителей.

Приведем несколько наиболее востребованных примеров.

1. Сколько стоит солнечная электростанция на 5 кВт

Ориентировочно вам понадобится приобрести следующий комплект для наиболее дешевой сетевой СЭС:

С учетом расходов на сдачу «под ключ», куда войдет оформление «зеленого тарифа» и мульти тарифный счетчик с АСКУЭ, общая сумма составит примерно $ 4800.

Автономная станция обойдется немного дороже, поскольку потребует включения в список качественных АКБ, но исключение из него счетчика и оформления разрешений на «зеленый тариф».

2. Сколько будет стоить солнечная электростанция на 10 кВт

Принцип расчета здесь почти аналогичен. Вам потребуется приобрести:

3. Сколько стоит солнечная электростанция на 30 кВт

Никаких принципиальных изменений при определении общей стоимости такой, второе более мощной СЭС, делать не нужно. Однако необходимо принять во внимание следующее соображение.

Для такой станции потребуется более 100 батарей на 250-275 ватт, или около 200 кв. метров свободного пространства. Замена на более производительные 300-400 ваттные панели несколько сэкономит место, но южных скатов крыши даже большого дома может оказаться недостаточно. Поэтому необходимо будет рассмотреть вариант с установкой на земле. Но площадь свободного участка придется увеличить почти вдвое, чтобы не допустить падения тени от одних наклонно установленных модулей на другие, соседние.

Если это не проблема, понадобится выделить на покупку около $25-26 тыс., или почти 700 тыс. гривен.

Впрочем, окупаемость такой СЭС не превысит 5 лет, а далее начнет приносить постоянный доход более $4000 ежегодно.

Сколько вырабатывает солнечная электростанция

Для примера рассмотрим вариант СЭС мощностью 5 киловатт, а далее проведем простое умножение полученных результатов для станций на 10, 20 и 30 кВт соответственно.

5 кВт

Солнечная электростанция указанной мощности сможет выработать за год:

  • в среднем 6-6,5 МВт*ч в год;
  • минимум 160 кВт*ч зимними месяцами;
  • максимум 750 кВт*ч в летний период.

С помощью специальных online-калькуляторов для СЭС легко подчитать, что за минусом потребления энергии самим оборудованием и согласно действующих «зеленых тарифов» срок окупаемости составит 8,5 года. Все последующие годы вы будете получать от 500 до 600 долларов чистой прибыли.

Важно! При расчете следует учитывать поправку на уровень солнечной инсоляции места установки для каждого региона Украины.

Таким образом, даже сравнительно маломощная 5-киловаттная домашняя солнечная электростанция вполне может использоваться как бизнес.

Для сетевых СЭС на 10, 20 или 30 киловатт все приведенные выше цифры понадобится просто умножить на 2, 4 и 6 соответственно.

Устанавливайте солнечные электростанции и пользуйтесь всеми преимуществами чистой энергии!

2 комментария к “Солнечные электростанции: какие они бывают, как устроены и принцип их работы”

Это расчет для Украины. А вот у нас в России «зеленого тарифа» нет. Любой желающий не сможет работать в общую сеть имея ООО. И тарифы на Украине гораздо выше поэтому выгодно.

Да, различия действительно есть.

Оставьте комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Солнечная электростанция для дома: как выбрать и что учитывать при выборе автономного источника электроэнергии

Наблюдая, как с каждым годом растут тарифы за использование энергоносителей, очень хочется стать энергонезависимым.

А понимая, что просто выключить рубильник, перейти жить в хижину, готовить еду на костре и наслаждаться морским закатом не получится, ведь зимы в большинстве регионов суровые, люди задумываются о решении этого вопроса, пытаясь применить альтернативные источники питания.

Вот тогда приходит на ум поставить солнечную электростанцию для дома.

Солнечные системы для дома – какие бывают, основные параметры

Для ознакомления можно сказать, что существуют системы трех типов:

  1. К первому типу относят тепловые станции, где энергия излучения светила нагревает жидкостный теплоноситель – воду или антифриз;
  2. Второй вид систем предполагает прямое нагревание лучами солнца воздушной массы, проходящей через так называемый солнечный экран;
  3. Третий тип – наиболее универсальная система для преобразования мощности светового потока в электрическую энергию посредством фотоэлектрических панелей.

Касаясь ближе систем третьего вида, ведь солнечная электростанция для дома при правильном проектировании позволяет получить полную автономность, и этим более интересна, следует указать ее основные параметры:

  • Номинальная мощность – зависит от количества панелей, входящих в комплект;
  • Величина постоянного напряжения – обусловлена схемой соединения фотоэлектрических ячеек и параметрами заряжаемых аккумуляторов;
  • Ресурс – это продолжительность жизни кремниевых элементов, которые могут быть построены на монокристалле или поликристалле.

Что входит в комплект системы солнечной электростанции

Солнечная электростанция для дома полной комплектации будет обеспечивать потребители электричеством даже ночью.

  1. Набор панелей на основе кремниевых элементов – чем больше панелей, тем мощнее электростанция;
  2. Контроллер – электронное устройство для контроля и регулирования подачи зарядного тока на аккумуляторные батареи (АКБ);
  3. Блок АКБ – от их емкости и количества зависит продолжительность работы системы в периоды времени, когда панели не вырабатывают или ограничено вырабатывают ток.
  4. Инвертор или преобразователь напряжения – электронный блок, трансформирующий постоянное напряжение панелей на переменное, с номиналом 220 вольт.
Читайте также:
Устройство и технология бетонной стяжки пола
Панели солнечных батарей

Каждая панель – это модуль, состоящий из отдельных ячеек. Фотоэлектрическая ячейка, по сути, кремниевая пластина, которая может вырабатывать определенное количество электричества. Объединяя пластины вместе, добиваются необходимой мощности и напряжения, выдаваемого панелью.

Чем интенсивнее световой поток, тем большее число электронов может быть отдано кремнием, на этом основаны расчеты солнечной электростанции для дома в конкретном регионе. Средний неплохой показатель, когда с одного метра площади пластины можно взять 120 Вт.

Контроллер заряда аккумуляторов

Смысл контроллера – обеспечивать подачу оптимального зарядного тока на АКБ. Это связано с тем, что выработка электричества панелью нестабильна и очень зависит от освещенности.

Если соединить цепь напрямую без этого устройства, то может наблюдаться как медленный заряд, так и перезаряд источников питания.

Больший зарядный ток, нежели положено, даже вреднее для аккумулятора, так как ведет к снижению ресурса последнего.

Поэтому устройство индивидуально подбирают под блок батарей согласно их емкости. После полного заряда контроллер прекращает подачу тока на АКБ.

Батарея аккумуляторная

Блок батарей должен обязательно присутствовать в комплекте солнечной электростанции для дома, если это полностью автономная установка.

Аккумуляторы подстраховывают систему с наступлением пасмурных дней или полностью берут выработку энергии на себя ночью, когда кремниевые пластины перестают вырабатывать электрическую энергию.

Чтобы понять, какое количество батарей нужно, производят расчет пиковой нагрузки, то есть, сколько электричества может понадобиться при одновременном включении максимально возможного количества приборов. АКБ могут быть установлены как на 12 В, так и на 24.

Преобразователь постоянного напряжения

Без инвертора солнечная электростанция для дома не может обойтись.

Этот прибор переделывает постоянный ток, выработанный панелями, в переменный с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц.

Принцип действия его основан на генерации чередующихся положительных и отрицательных импульсов, схожих по строению с синусоидой. Эти импульсы потом подвергаются усилению до амплитуды стандартной сети.

Производя расчет мощности электростанции нужно учитывать, что часть мощности будет потрачена инвертором на процесс преобразования.

Разновидности систем

Есть два варианта солнечной электростанции для дачи или дома, которые можно реализовать у себя:

  • Автономная система;
  • Система по плану зеленого тарифа.

В первом случае потребитель чаще всего направлен на полный отказ от услуг электросети или устанавливает систему там, где нет возможности централизованного подключения. Такая альтернативная электростанция обязана содержать все составляющие элементы, о которых было рассказано выше.

Второй вариант предполагает подключение к общей сети с целью продажи электричества государству. В этом случае нет необходимости приобретать контроллер и дорогостоящие аккумуляторные батареи.

Мощность панелей и продолжительность работы в сутки

Устраивая солнечную электростанцию для дома своими руками, нужно учитывать, что показатель мощности панелей в идеале определяется количеством фотоэлементов, образующих систему, реально же он зависит от следующих факторов:

  1. Мощности светового потока.
  2. Угла атаки лучей.
  3. Чистоты модулей;
  4. Температуры кремниевой пластины.

Продолжительность работы кремниевой панели ограничена световым днем. Станция, оснащенная аккумуляторами, дает энергию беспрерывно.

Как работает солнечная электростанция для дома

Альтернативная солнечная электростанция работает следующим образом:

  • Фотоэлементы вырабатывают постоянный ток с напряжением 24 или 12 В;
  • Контроллер подает этот ток на зарядку аккумуляторов и на инвертор;
  • Инвертор преобразует ток из постоянного в переменный, с напряжением 220 В;
  • Если мощность батарей падает (при заходе солнца), контроллер подает на инвертор напряжение с аккумуляторов.
Некоторые тонкости монтажа, через сколько окупятся затраты

При монтаже блоков солнечных панелей нужно учитывать, что:

  1. Наилучшее расположение в пространстве — это Юг, Юго-Восток;
  2. Оптимальный угол наклона — около 30 градусов;
  3. Панели не должны быть затенены зданиями, деревьями;
  4. Расстояние от панелей до АКБ и инвертора – минимальное;
  5. АКБ должны быть защищены от мороза.

Устраивая солнечную электростанцию для дома 10 кВт, например, расчет по затратам идет приблизительно 1 кВт – 1000 у. е.

Окупаемость можно посчитать, исходя из величины тарифов. Если продавать энергию государству по зеленому тарифу, система окупится за 5-7 лет.

Заключение

Задавая себе вопрос, как выбрать солнечную электростанцию для дома, нужно четко осознать, какие цели при этом преследуются.

Автономная система будет дорогой и практически не окупаема.

Продажа энергии государству намного выгоднее, но не гарантирует изменений по условиям приобретения электричества у частника.

Видео: Сетевая солнечная электростанция 10кВт

Солнечные электростанции для дома. Виды и устройство. Как выбрать

Альтернативные источники электрической энергии с каждым днем становятся все популярнее. Владельцев частных домов не привлекает высокая цена одного киловатта электричества. Одним из таких альтернативных источников являются солнечные электростанции для дома. Стоимость оборудования такой электростанции довольно высока, а сложность подбора и установки требует профессионального подхода.

Разобравшись с принципом работы, и подобрав подходящие составляющие элементы станции, можно самостоятельно установить все оборудование. Конечно, для этого необходимо обладать определенными навыками установки электрических устройств. При их отсутствии можно обратиться к профессионалам, но это обойдется дороже.

Общее устройство

Структурно солнечные электростанции для дома состоят из следующих необходимых элементов:

  • Солнечные панели. Их число и размеры зависят от проектируемой мощности этой электростанции, а также от солнечной активности, характерной для данного географического региона. Такой солнечный модуль можно сделать самостоятельно, собрав его из кремниевых светочувствительных элементов.
  • Комплект аккумуляторных батарей требуется для обеспечения потребителей дома электрической энергией во время пасмурной погоды, в темное время суток, а также в аварийных случаях или при перегруженности системы и снижении напряжения ниже границы надежного функционирования бытовых электрических устройств.
  • Инвертор выполняет преобразование постоянного напряжения, поступающего от солнечных элементов, в переменное напряжение, необходимое для эксплуатации бытовых приборов и устройств.
  • Контроллер обеспечивает необходимый уровень заряда батарей.
Читайте также:
Тряпка для мытья окон без разводов: какую лучше приобрести и критерии для выбора

Получение бесплатной электрической энергии от солнечной электростанции связано со значительными затратами на покупку составляющих ее элементов. При правильной установке и бережной эксплуатации солнечная электростанция быстро окупается. Об этом свидетельствуют многочисленные отзывы владельцев этого оборудования. В среднем срок эксплуатации солнечных панелей составляет 50 лет, батарей аккумуляторов не более 10 лет, в зависимости от марки и типа батарей, а также от режима работы.

Устанавливая солнечные электростанции для дома, необходимо наличие небольшого помещения для установки в нем батарей аккумуляторов, инвертора и распределительного щита с коммутационными и защитными устройствами.

Классификация

Солнечные электростанции делятся по принципу работы и конструктивным особенностям. Рассмотрим основные разновидности таких систем.

Башенные

Это название электростанция получила из-за центральной башни, находящейся в центре зеркал с большой площадью.

В светлое время суток система управления регулирует расположение зеркал к солнцу таким образом, чтобы угол отражения света соответствовал попаданию солнечных лучей на котел, закрепленный на верхней части башни. В яркий солнечный день температура внутри котла может достигать 700 градусов. Вода, играющая роль теплоносителя, при такой температуре переходит в парообразное состояние.

С помощью специальных насосов водяной пар подается на турбину, приводящую в действие генератор электрической энергии. Такая схема работы позволяет достичь КПД 20%. Она может использоваться для генерирования электрической энергии жилых домов и небольших промышленных объектов.

Тарельчатые

Принцип действия тарельчатых солнечных электростанций аналогичен башенным системам с небольшими отличиями. В них применяется модульная система, включающая модули из отдельно собранных отражателей в форме тарелки и приемника лучей солнца. Зеркало имеет диаметр, достигающий двух метров. Отдельные группы модулей могут быть объединены в одну электрическую сеть.

Такие электростанции изготавливают в мобильном или стационарном исполнении. Мобильные станции удобны для использования их в поисковых экспедициях, проводящих работы в районах с большим числом солнечных дней.

Панельные солнечные электростанции для дома

Их устройство состоит из отдельных фотоэлектрических полупроводниковых преобразователей, выполненных на монтажных платах. При группировании их в одну сеть можно изготовить источник электрического тока мощностью в десятки мегаватт. Такие солнечные панели можно устанавливать в различных местах: на воде, на крыше автомобиля, на здании дома и даже в космосе.

Они удобны для решения бытовых задач по полному обеспечению электрической энергией собственного дома. Солнечные панели преобразуют солнечные лучи в постоянный ток, поступающий в батареи аккумуляторов. Непосредственно от панелей, минуя аккумуляторы, могут работать только маломощные электрические устройства, например, калькулятор или часы.

Контроллер следит за процессом зарядки аккумуляторов, не позволяя им перезарядиться или полностью разрядиться. Такой контроллер можно заменить силовым диодом. Это значительно уменьшит стоимость конструкции. Но для этого хозяину дома нужно будет постоянно следить за процессом заряда батарей самостоятельно.

Аккумуляторные батареи предназначены для основного питания электричеством всего дома и бытовых устройств. Но основная часть бытовых потребителей электроэнергии способна функционировать от переменного напряжения 220 вольт. Для преобразования постоянного тока батарей аккумуляторов в переменный ток, служат инверторы. Они необходимы для подачи питания к мощным бытовым устройствам: пылесосам, стиральным машинам, холодильникам и т.д.

Напрямую от аккумуляторов можно подключать только устройства, снабженные блоками питания на низкое напряжение: 24 или 12 вольт. Такими потребителями могут быть зарядные устройства, радиоэлектронные устройства, компьютеры.

Виды солнечных панельных электростанций
Солнечные электростанции для дома наиболее удобны в панельном исполнении. Они делятся на виды по следующим признакам:
  • Автономные солнечные электростанции для дома (Рис-1). Их конструкция состоит из солнечных панелей и накопительных батарей аккумуляторов. Это дает возможность создания абсолютно независимых систем снабжения электрической энергией от внешних источников.Значительным недостатком автономных станций является высокая стоимость оборудования, так как основную часть стоимости составляют накопители (аккумуляторы) электроэнергии, стоимость которых высока.
  • Сетевые . Эти солнечные электростанции для дома не имеют в составе дорогих аккумуляторных батарей. Они используются для работы в стационарных электрических сетях. Накопленная солнечная энергия поступает для работы различных потребителей. При излишках электричества, часть его передается в общую сеть, а при нехватке – забирается из сети недостающая часть.При этом общая электрическая сеть играет роль накопителя электроэнергии. Недостатком такой системы является зависимость от работы стационарной сети и наличия в ней электроэнергии. Сетевые электростанции используют для питания небольших домов с мощностью потребления около 10 киловатт.

  • Гибридные . В таких электростанциях сочетаются две рассмотренные выше схемы. Это позволяет уменьшить полную стоимость станции и компенсировать аварийные ситуации, например, при повреждении стационарной сети или при больших токовых перегрузках.
Параболические концентраторы

Такие солнечные электростанции для дома изготавливаются в виде цилиндрического отражателя, изогнутого по параболе. Отражатель концентрирует солнечные лучи в определенном фокусе.

Вдоль концентратора проложена труба с теплоносителем, который состоит из технического масла. Теплоноситель нагревается, тем самым нагревает воду, от чего вода превращается в пар. Далее энергия преобразовывается в парогенераторе.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: