Солнечные батареи для частного дома: принцип работы и правила выбора. Как работают солнечные батареи для дома

Что нужно знать о солнечных батареях для частного дома?

Среди нас существует множество источников бесплатной энергии, самая доступная и выгодная – солнечная. Для её добычи используются специальные элементы – солнечные панели. О том, что понадобится для устройства солнечной электростанции в частном доме, о нюансах использования солнечной энергии мы сегодня и поговорим.

Составные части солнечной электростанции

Условно можно выделить две группы систем солнечных батарей – с малыми и большими панелями. В первом случае речь идет о аккумуляторах, способных «выдавать» до 24 В. Для полноценного обеспечения дома электроэнергией потребуются панели второго типа. Рассмотрим устройство подобных систем.

Солнечные элементы

Важнейшей частью солнечной электростанции являются сами элементы. Они выполнены из специального материала, который способен преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Панель состоит из нескольких отдельных элементов, которые соединяются в сборки последовательно и параллельно. При параллельном соединении увеличивается выходное напряжение, при последовательном – выходной ток.

У каждой солнечной панели есть несколько основных характеристик, которые стоит учитывать при выборе.

Характеристика	Подробное описание
Мощность (Вт)	Подбирается с учетом уровня оснащения электрическими приборами. Так, семья из трех человек, потребляет около 5 кВт/ч ежедневно. Значит, суммарная мощность фотоэлементов не должна быть меньше 1500 Вт. Есть еще ряд нюансов, которые надо учитывать.
Напряжение (В)	Для частного дома предпочтительней системы, которые выдают 24 В
Тип корпуса	Металлический или пластиковый. Первый тяжелее, но долговечнее.
Механизм подключения	Коннекторы или выводы. Первый вариант практичнее и надежнее, но стоит дороже.

Не забывайте, что вам придется регулярно чистить элементы от грязи и пыли. Делать это гораздо удобнее, если панели находятся в надежной металлической рамке.

Солнечные панели можно купить уже готовыми, но гораздо выгодней и удобнее собрать их самому. Так вы сможете неплохо сэкономить. Сами элементы можно заказать в интернете. Соединяя их параллельно и последовательно, вы сможете добиться необходимой мощности и напряжения. Для каркаса можно использовать алюминиевые уголки и лист стекла или прозрачного пластика.

Помните, что пластик со временем может помутнеть, что уменьшит количество энергии, получаемой с панелей. Стекло в этом плане более долговечно, но оно менее прочное.

Контроллер

Контроллер распределяет заряд между потребителем и аккумулятором. Если мощность, выдаваемая солнечными батареями, больше потребляемой, то остаток идет на зарядку аккумуляторов. Если же мощность нагрузки больше, чем выделяют элементы, то в работу подключаются аккумуляторные батареи.

Контроллер так же обеспечивает правильный заряд аккумуляторов. Выбирать его стоит исходя из мощности солнечных батарей, емкости аккумуляторов и величины нагрузки. Современные контроллеры могут сообщать вам всю информацию о вашей станции через интернет.

Батареи

Аккумуляторы накапливают излишнюю мощность с солнечных батарей, что позволяет пользоваться электричеством и в ночное время суток. Кроме того, если размер потребляемой электроэнергии превышает максимально возможное производство в панелях – подключается аккумулятор.

Самый важный параметр АКБ – емкость. Минимальная необходимая емкость аккумулятора – это то количество электроэнергии, которое вы потребляете за ночь. Если в темное время суток вы потребляете 2 кВт/ч, то и аккумулятор должен отдавать не менее 2 кВт/ч.

Емкость рассчитывается следующим образом:

Необходимая емкость=потребление (Вт/ч)/напряжение АКБ (в вольтах).

Если вы потребляете 2 кВт/ч, а напряжение аккумулятора равно 12 В, то необходимая емкость равна 166 А/ч (2000/12).

Но КПД батареи не 100 %, а 70 или даже 50 %. В облачность выработка электроэнергии сильно снижается, поэтому надо рассчитывать АКБ, исходя из потребления за двое суток. Тогда, в случае пасмурной погоды, вы сможете комфортно дождаться солнечных дней.

Инвертор

Инвертор преобразует 12 В с аккумуляторной батареи в 220 В для работы приборов. Главный его параметр – мощность. Рассчитывается она из потребления электроэнергии всеми приборами в один момент времени.

Это значение надо подбирать с запасом, так как КПД данного прибора далеко не 100 %. При подключении нагрузки с суммарной мощностью большей, чем способен отдать инвертор, он просто сгорит или уйдет в защиту.

Есть один нюанс при выборе инвертора. Приборы с электродвигателем (холодильник, дрель, пылесос и т.д.) требуют для работы чистую синусоиду. Поэтому при выборе инвертора следует обращать внимание не только на мощность, но и на тип выходного напряжения.

Проводка

Провода соединяют все элементы воедино. Выбирать их стоит исходя из мощности, которая по ним протекает. Запас в этом случае необходим, так как на проводах может теряться часть выдаваемой энергии.

Если провода работают на пределе своих возможностей, то они могут греться, что приведет к пожару.

Солнечные батареи обычно устанавливаются на крышу дома, но если крыша расположена неудачно, то их можно установить и на земле, используя специальные крепления. В этом случае оборудование будет удобно очищать от грязи и пыли.

Направление установки также играет большую роль. Необходимо выяснить, в какой стороне продолжительность освещения солнечных панелей будет максимальна для вашего региона.

Интересные факты

Батареи на солнечной энергии имеют ряд особенностей, о которых многие люди не подозревают. Мы подобрали интересные факты, которые могут поменять ваше представление об этом источнике электроэнергии.

Монокристаллические панели перестают аккумулировать солнечную энергию даже при частичном затемнении. Поликристаллические элементы в таких же условиях лишь снижают выдаваемую мощность.
На качество работы влияет инсоляция - чем она ниже, тем больше вам потребуется пластин.
Количество пластин не зависит от общей площади крыши.
Установка солнечных батарей в целях экономии – долгосрочные инвестиции. Цена качественной системы может достигать десятков тысяч долларов, окупаемость настанет через несколько десятилетий.
Панели служат не более 50 лет, аккумуляторы – до 10 лет. Проблема утилизации фотоэлементов в России не решена.

Можно сэкономить на оборудовании, если воспользоваться онлайн - площадками по покупке/продаже модулей.

bydom.ru

принцип работы, расчет, плюсы и минусы

Принцип работы
Какие выбрать панели
Сколько стоят для частного дома
Сколько нужно
Как установить своими руками

Космические станции, а уж тем более их энергообеспечение, для простого обывателя, скорее, из области фантастики. Трудно было представить, что когда-то передовые технологии прочно впишутся в быт загородных домов, обеспечивая их бесплатной энергией.

Солнечные батареи для частного дома считаются эффективным источником электроэнергии при подходящих условиях. Естественно, возникает ряд вопросов, но главным из их для домовладельцев является один – какие выбрать на крышу частного дома, чтобы они действительно приносили пользу в хозяйстве, обеспечивали освещение, горячую воду и обогрев дома.

Принцип работы ↑

принцип работы солнечныз модулей

Рассмотрим полупроводники с разным сопротивлением, которые находятся в контакте. Если воздействовать на них потоком света, то в полупроводниках начинают высвобождаться свободные электроны, причем их количества достаточно для получения электрического тока. Это известный принцип работы фотоэлемента. Десятки таких элементов в совокупности образуют фотоэлектрический модуль или панель. В зависимости от требований, которым он должен удовлетворять, элементы соединяют в параллельную или последовательную цепь. От требований зависит также площадь модуля : она может исчисляться и парой квадратных метров, и парой квадратных сантиметров.

последовательное и параллельное соединение модулей

Солнечные батареи для частного дома используют полупроводники с содержанием кремния. Характеристики фотоэлектрического коллектора зависят от того, в каком виде представлен этот химический элемент. Различают модули следующих типов:

Тонкопленочные. Батареи из аморфного кремния представляют собой натянутые пленки. Они очень удобны в использовании, не боятся пыли и неблагоприятных условий. Правда, в облачную погоду их КПД понижается примерно на 20%. Цена солнечных батарей для частного дома этого типа относительно невысокая, однако, для их монтажа необходима большая площадь.
Монокристаллические. Батареи компонуют из индивидуальных ячеек. Они нашли широкое применение в судоходстве, поскольку максимально защищены от воздействия влаги слоем силикона. Их также используют на кровле, однако, следует помнить, что эти модули малоэффективны при рассеянном свете. Батареи отличаются компактными размерами, относительно небольшим весом, простотой монтажа.
Поликристаллические. В отличие от ячеек монокристаллического модуля, кристаллы здесь разнонаправлены. Поэтому менее зависимы от прямого освещения. Эти панели синего цвета, хоть и ненамного, но дешевле монокристаллических. После их установки не только обеспечивается освещение частного дома от установленных батарей, но в ряде случаев и улиц.

Какие выбрать панели ↑

Прежде всего необходимо определиться с типом панелей.

Для небольших площадей больше подойдут монокристаллические модули. Во-первых, у них самый высокий КПД, во-вторых, при одинаковой мощности с поликристаллическими они занимают значительно меньше места.

Совет

Солнечный модуль из монокристаллического кремния достаточно просто узнать по черным псевдоквадратам, из которых он состоит.

Для установки на больших площадях предпочтение нужно отдать поликристаллическим панелям, поскольку купить их можно за меньшую стоимость и, благодаря разной ориентации кристаллов кремния, их работа в пасмурную погоду более эффективна. Внешне они представляют собой правильные квадраты запоминающегося оттенка синего цвета.
Для нетрадиционных крыш, к примеру, изогнутых или поликарбонатных рекомендованы тонкопленочные гибкие варианты. Для установки модулей не нужны дополнительные металлоконструкции, их просто клеят на поверхность. К тому же подобные системы очень эффективны в условиях рассеянного света. Если вы живете в регионе, где солнечная погода – большая редкость, специалисты рекомендуют именно эти батареи.

Сегодня строительный рынок предлагает инновационные солнечные батареи, которые работают на основе микроморфного кремния. Благодаря расширению рабочей части спектра, суммарная выработка за год превышает результаты классических вариантов. Кроме того, к ним не предъявляется особых требований при установке, касающихся угла наклона и размещению относительно сторон света. И, наконец, они более доступны по стоимости, поскольку технология производства предполагает использование меньшего количества кремния.

↑Сколько стоят для частного дома

В таблице приведены усредненные цены на солнечные модули для домов и дач в порядке возрастания.

стоимость различных типов солнечных батарей

Сколько нужно ↑

виды панелей Определимся с мощностью модуля. Для начала любым доступным способом необходимо посчитать, сколько электроэнергии в среднем потребляется в вашем доме. Для этих целей вполне подойдут счета за электроэнергию. Далее, нужно определить, какую часть этого количества вы собираетесь скомпенсировать за счет альтернативного источника энергии.

Пример расчета

Предположим среднемесячный расход составляет 300 киловатт-час, это 10 киловатт-час в день или 3600 – в час. В ясный летний день батарея способна вырабатывать номинальную мощность в течение шести часов в сутки: если это модуль в 250 Вт, то его суточная мощность составляет 1500 ватт-час, конечно, при условии солнечной погоды. Тогда при установке 3 кВт модулей, то есть 12 штук по 250 ватт, можно полностью компенсировать расход.

Автономное электроснабжение частного дома на батареях зависит от ряда факторов. Помимо их количества на производимую мощность существенное влияние оказывает интенсивность солнечных лучей и угол их падения. Иначе говоря, производительность панели определяется местом ее расположения, географической широтой, временем года и суток.

Отзывы домовладельцев в регионах, где много солнца даже зимой, подтверждают, что благодаря альтернативному источнику, они значительно меньше потребляют энергию из городской электросети.

Как установить своими руками ↑

схема монтада солнечных модулей

Прежде всего нужно определиться с местом размещения установки. От этого зависит эффективность работы батареи, их КПД.

Оптимальным считается южный скат крыши. Как правило, установленный элемент и направление луча должны составлять 40-60°, хотя более предпочтительным является вариант, допускающий регулировку.

Как работают: видео ↑

stylekrov.ru

Солнечные батареи для отопления дома: советы, рекомендации

Используя солнечные батареи для отопления дома, в качестве альтернативы другим источникам энергии, можно сэкономить бюджет.

Особенно финансовая течь заметна зимой, когда газовый или электрический счетчик работает беспрерывно, наматывая кубы или киловатты. А ведь за них ежемесячно приходится отдавать половину заработной платы.

Так как солнечные батареи являются неисчерпаемым энергетическим источником, отопление на солнечных батареях можно считать идеальным решением для поддержания комфортных климатических условий в доме.

С их применением можно обеспечить не только полноценное отопление дома, но и питание для различных бытовых электроприборов.

Солнечная батарея является устройством, функционирующим под воздействием энергии солнца.

Подобный принцип действия можно было наблюдать еще в ХХ веке, когда на прилавках появились калькуляторы, работающие за счет миниатюрных солнечных батарей.

С тех пор экспериментировать и использовать силы природы на благо человечеству, ученые стали еще интенсивнее.

В результате, помимо техники и устройств (электромобили, самолет HB-SIA, фонариков, плееров) работающих от тепловой энергии солнца, появились солнечные батареи.

Преимущества и недостатки эксплуатации солнечных батарей

Установить своими руками систему из солнечных панелей на кровле частного дома может практически каждый человек, имеющий базовый опыт в электрике и готовый выделить средства на их приобретение.

Как правило, окупаемость солнечных батарей составляет от 2-х до 5-ти лет – сроки зависят от типа и технических характеристик установленного оборудования.

В течение этого времени затраченные деньги возвращаются в дом теплом, за которое не надо больше платить.

Схема системы отопления

Имея резерв солнечной энергии, можно отапливать дом и не иметь ничего общего с коммунальными службами.

При этом жить в тепле можно сколько угодно, время от времени регулируя температурный режим в помещении.

Фотоэлектрические батареи также смогут стать источником питания для осветительных устройств дома и бытовых электроприборов.

Излучение от солнца постоянно притягивается солнечными пластинами, поэтому их можно эксплуатировать в любое время года и в любой климатической зоне.

Оборудование не подвергается атмосферным воздействиям, его конструкция хорошо защищена и тщательно продумана.

Из недостатков солнечных пластин, используемых для отопления и освещения дома, стоит указать, что эффективнее батареи эксплуатируются в зимнее время первые полдня, когда сильнее светит солнце.

Поэтому конструкцию системы рекомендуется монтировать своими руками на южную сторону кровли.

При этом рабочая площадь крыши частного дома должна быть не менее 40 кв. м., что позволит обеспечить нужное количество энергии.

При необходимости использовать 500 кВт энергии в течение 30 календарных дней, необходимо учитывать, что около 20-ти из них должны быть солнечными.

Второй весомый недостаток – это высокая стоимость установки, но все затраты, как уже говорилось выше, окупаются в течение 2-5 лет.

Особенно, когда монтаж оборудования для отопления дома был тщательно спланирован.

Ведь эффективность его работы во многом зависит от угла наклона крыши, который должен составлять примерно 450.

Монтаж батарей

Кроме того, не должно быть никаких преград перед пластинами, которые мешали бы получать энергию, например, бросающих на дом тень зданий или больших деревьев.

Стропиловку дома перед монтажом батарей рекомендуется своими руками укрепить, чтобы предотвратить падение кровли в зимнее время, когда на крыше, помимо батарей, будут наносы снега.

Виды солнечных батарей и особенности их комплектации

На сегодняшний день существует два вида солнечных панелей, их технические свойства свободно можно использовать для снабжения жилплощади электроэнергией.

К первой группе относятся малые фотоэлектрические системы, вырабатывающие напряжение от 12 до 24 вольт – этого достаточно, чтобы дом полноценно освещался и круглосуточно работал телевизор.

Ко второй группе относятся большие фотоэлектрические установки, которые при грамотном монтаже обеспечивают отопление и освещение среднего по размеру дома.

Батареи при монтаже комплектуются следующими вспомогательными элементами:

вакуумный солнечный коллектор;
прибор контроля или контроллер – следит за функционированием системы;
насос – обеспечивает подачу теплоносителя к резервуару от коллектора;
емкость под горячую воду, ее объем от 500 до 1000 л;
электрический тэн.

Водоснабжение дома теплой водой, отопительная система «теплый пол» – все эти удовольствия можно получить с помощью природного явления бесплатно, при условии установки мощного оборудования.

Чтобы рассчитать нужную мощность установки, учитывают количество членов семьи, размер жилплощади и стандартный объем употребляемой энергии.

На бытовые нужды семьи, состоящей из трех человек, может понадобиться от 200 до 500 кВт/месяц.

Так как зимой эффективность работы батарей снижается, после обустройства фотоэлектрических панелей своими руками не стоит полностью отказываться от привычного отопления с целью перестраховки.

Комплектация отопления

Срок эксплуатации солнечных батарей превышает 25 лет, проблемы с их ремонтом и техническим обслуживанием на протяжении указанных лет – редкость.

Единственное, что в обязательном порядке придется делать, это очищать их от оседающей пыли и, время от времени, менять внешние аккумуляторы, как только их мощности перестает хватать на удержание полной емкости.

Общий принцип работы солнечной батареи

Конструкция фотоэлектрических установок состоит из большого количества фотоэлементов.

В свою очередь, они обладают способностью поглощать лучи солнца, за счет чего в их структуре происходит электрохимическая реакция.

При этом в каждом отдельном фотоэлементе образуется минимальное количество тока, который соединяется в один поток и выходит из батареи.

Одна солнечная батарея способна вырабатывать около 250 вольт.

Так как этой цифры недостаточно для полноценного электроснабжения дома, устанавливают сразу несколько таких панелей, соединив их в одну единую систему.

В результате чего удается достичь нужной мощности. Если разместить батареи на площади 20-30 м2, удастся с излишком обеспечить электроэнергией дом среднестатического семейства.

Вырабатываемая в процессе химической реакции электроэнергия, поступает через контроллер на аккумуляторные батареи, затем подается через инвертор в электрическую сеть.

Внешние аккумуляторы должны иметь объем, соответствующий нерабочему времени солнечной системы, имеется ввиду темное время суток, когда снижается выработка напряжения панелями.

Видео:

При этом заряжаются аккумуляторные батареи в течение всего светового дня, как правило, в это время электричества в избытке.

Что касается функционального назначения инвертора, то устройство используется для преобразования постоянного тока в переменный ток, который впоследствии становится пригодным для питания современных электроприборов.

Среди них и электрические котлы, которые могут использоваться для отопления частного дома посредством солнечных батарей.

Вложив средства и установив солнечное оборудование один раз, можно добиться эффективной работы панелей круглый год.

При этом не исключается темное время суток, что стало возможным после разработки и производства фотоэлементов для панелей, функционирующих от инфракрасного излучения, которое имеет свойство проходить сквозь густые облака и темноту.

stroyremned.ru