Нетрадиционная энергия

Использование солнечных батарей на даче

В современном мире человек больше не может представить свою жизнь без использования электрической энергии. Помимо стандартных способов получения электрического питания, существуют и альтернативные. Применив солнечные батареи на даче, вы сможете обеспечить постоянное освещение, питание любых бытовых электрических приборов, некоторых видов садовой техники, и многое другое. Полученная энергия будет абсолютно бесплатной и практически бесперебойной.

Принцип работы

Для правильного выбора солнечной батареи (СБ) необходимо знать, как она работает,  ведь многие рядовые пользователи (без специального образования) считают, что солнечные батареи — это некий элемент, способный накапливать солнечную энергию.

Принцип работы
Схема получения электричества с помощью солнца

На самом деле, преобразование солнечных лучей, попавших на поверхность батареи, в электрический ток — процесс достаточно сложный. Солнечный модуль – кристаллическая (кремневая или галлиевая) пластина, преобразующая энергию светового потока в электроток в силу физико-химических свойств и процессов.

С солнечного модуля электричество по проводам стекает в аккумуляторную батарею (АБ), подпитывая ее. Полный заряд АБ определяется контроллером. В рабочем режиме ток поступает с аккумулятора на инвертор, а с него на электроприборы и освещение. В этом процессе есть и режим ожидания, когда зарядка уже полностью завершилась, а инвертор еще не включен (например, люди спят или поехали в гости).

Основные элементы СБ:

  • Солнечный модуль. В зависимости от исполнения выдает напряжение 6-40 вольт. В домашних условиях, обычно применяют модули на 12 или 18 вольт, реже на 24 или более.
  • Регулятор уровня заряда (контроллер) – необходим для своевременного перехода устройства из режима зарядки в состояние ожидания или работы. Соблюдение этих режимов позволяет значительно увеличить срок службы аккумуляторных батарей.
  • Аккумуляторы – накопительный элемент, который на протяжении некоторого времени способен сохранять энергию, полученную от солнечных модулей.
  • Инвертор – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный, который необходим для питания многих бытовых электроприборов.
Принцип работы фото
Схема расположения солнечных панелей

Для надежной и бесперебойной работы, в схему, описанную выше, необходимо добавить дополнительные элементы, обеспечивающие безотказную работу солнечного модуля, аккумулятора и инвертора.

  • Защитные устройства (прерыватели, реле) – необходимый элемент для безопасного использования батареи и ее составляющих.
  • Автоматика – совокупность элементов системы, переключающих электросистему дома с СБ-питания на обычную (городскую) электросеть, при возникновении неисправностей, и обратно, при их устранении. Все элементы «солнечной» сети (в этом случае) переходят в режим ожидания.

Типы СБ

Батареи, работающие от солнца, изготавливают из разных материалов и бывают они разных видов. Полная мощность одного модуля для бытовых нужд (в зависимости от размеров) составляет 10-350 ватт.

Для расчета необходимого количества элементов берут среднее значение, которое должна обеспечивать любая батарея в пасмурную погоду – 80-100 Вт/кв. м.

Если полностью покрыть дом с площадью крыши – 100 кв. м, то средняя мощность составит:

100*100=10000 Вт = 10 кВт,

что вполне хватит для работы всех электроприборов.

Типы СБ
Солнечные батареи на крыше

Но в быту применяются кремниевые СБ всего трех типов:

  1. Монокристаллические.
  2. Поликристаллические.
  3. Тонкопленочные.

Рассмотрим каждый из них.

Монокристаллические модули

Для изготовления используются однородные кристаллы кремния. Специальные условия, создаваемые  при выращивании, определяют их высокое качество, а также надежность и эффективность самой СБ.

Типы СБ фото
Монокристаллические модули

Цена на них высока (по сравнению с другими), а монтаж устройства и последующая эксплуатация иногда вызывает трудности. При чистке пластин необходимо действовать с осторожностью. Малейший нажим и они могут треснуть.

Такие СБ часто загрязняются и КПД их падает. Эффективное использование может быть организовано, если вы имеете достаточное количество средств на очистку или же используете такую систему в качестве временного резерва.

Кремниевые модули с использованием поликристаллов (поликристаллические)

Производительность модулей такого типа невелико из-за того, что для их создания используются материалы более низкого качества. В результате этого, поликристаллические модули имеют эффективность на 5-10% меньше монокристаллических.

Пластины из поликристаллического кремния
Пластины из поликристаллического кремния

Но чистку они выдерживают свободно. Из-за поликристаллической структуры повредить их достаточно сложно

Тонкопленочные модули

Их изготовление производится из кремния (аморфного) или же из других материалов, имеющих в своем составе, необходимые для процесса преобразования примеси.

СБ4 tonko plenochnie-sb
Тонкопленочные модули

Покупка и эксплуатация модулей этого типа имеют свои позитивные и негативные стороны

Плюсы:

  • маленький вес;
  • легкая транспортировка и установка;
  • низкая стоимость;
  • гибкость конструкции.

Минусы:

  • малый КПД (10-12%);
  • краткий срок использования.
Тонкопленочные солнечные батареи
Тонкопленочные солнечные батареи

Наиболее рекомендуемое место для установки этого типа СБ – крыша автомобиля или небольшой лодки. Но ее с успехом применяют и для дачи. Она не боится нажимов и мелких царапин.

 

Особенности монтажа

Желательно, чтобы вы подыскали специалиста по монтажу СБ. Можно узнать о нем в магазине, где вы совершаете покупку или в глобальной сети. Если же установку производите вы сами, необходимо знать несколько особенностей работы такого оборудования.

Особенности монтажа
Монтаж солнечных панелей

Смонтировать батареи на вашей даче лучше и легче всего на крыше дома. Это самая большая площадь, но тут есть несколько нюансов:

  1. Монтаж лучше производить там, где лучи будут освещать батарею под углом 900 большую часть дня.

Это позволит аккумулировать (сохранить) большой запас энергии. Монтаж можно выполнить где угодно: на вышке, прямо на земле, на здании хлева (если у вас много голов скота и он длинный).

  1. При самостоятельном монтаже СБ помните, что для наилучшего результата (максимального КПД), батареи летом располагают под 40-45 градусов к горизонту с направлением на юг
Особенности монтажа фото
Правильное расположение батарей

При неточном размещении, лучи дневного светила попадают на поверхность модуля под неправильным углом, что значительно снижает их мощность.

  1. Для поддержания постоянного КПД батареи должны устанавливаться на специальные поворотные кронштейны.

Это необходимо чтобы в разные сезоны можно было сменить угол наклона. Ведь зимой солнце располагается намного ниже, чем в остальное время года.

В идеале, желательно, чтобы даже в течение дня, батареи были повернуты к светилу под углом 900. Ведь при стационарном положении СБ будут отдавать полную мощность, когда солнце расположится в зените. А при восходе или заходе светила КПД  будет низким.

Solnechnyie-batarei
Крепления для солнечных батарей

Для устранения этого недостатка необходим специальный сервомеханизм с фотоэлементами и автоматикой (можно купить или выписать через глобальную сеть). Это система, фактически, будет «следить» за солнцем и поворачивать СБ на нужный угол.

Она работает так.

К электромоторам, которые перемещают СБ, подключена схема с фотоэлементом, настроенная на определенный уровень освещения. Как только количество света изменится (солнце «ушло», облако), устройство дает команду моторам, и они вращаются, пока уровень освещения фотоэлемента не достигнет нужного значения.

Такое устройство можно сделать своими руками. Один из вариантов можно увидеть на видео:

В данной конструкции угол наклона батарей (зависит от высоты солнца над землей) меняется с помощью насоса и поршней, а слежение за перемещением солнца в течение дня, осуществляется отдельным (для каждого модуля) мотором.

Отопление с помощью солнечных батарей

Отопление дома (если у вас нет подвода газопровода) можно полностью сделать электрическим. Это возможно осуществить с помощью солнечных модулей, если они покрывают большую площадь.

Причем существует два варианта такого обогрева:

  1. Непосредственное. К источнику тока прямо подключаются нагревательные приборы (плитка, калорифер и прочее).
  2. Косвенного нагрева, например, водное. В электрокотле закипает жидкость, которая, проходя по трубам, разогревает их и разносит тепло (при помощи насоса) по всем помещениям.

Первый вариант считается эффективным. Его достоинства в заключаются в отсутствии труб, экономичности и простоте эксплуатации.

Отопление с помощью солнечных батарей
Отопление частного дома солнечными батареями

Из недостатков выделяют быстрое остывание и большое потребление энергии, ведь приборы должны быть все время включены на полную мощность (1-3 кВт в каждой комнате).

Второй вариант намного дороже, но имеет много положительных качеств:

  1. Малое потребление электричества. Подача основного количества энергии нужна только в самом начале – при разогреве жидкости.
  2. Большую часть времени работает только один маленький насос мощностью 0,3-1 кВт.
  3. Большая теплоемкость.

Из недостатков:

  • затраты на котел, трубы, соединительные элементы;
  • оплата монтажных сантехнических работ;
  • трудности в установке и подключении.
Отопление с помощью солнечных батарей фото
Схема отопления при участии солнечных батарей и газового котла

Из вышеописанного можно выяснить, что СБ площадью менее 70 кв. м не смогут обогреть все комнаты в полной мере, если у вас установлены приборы непосредственного обогрева – просто не хватит энергии. Но ее вполне может хватить на второй (водный) вариант.

Плюсы и минусы использования энергии солнца

К позитивным свойствам относятся:

  • Бесплатная электрическая энергия (без учета стартовых вложений) и возможность полной автономии.
  • Бесконечный источник энергии.
  • Абсолютно тихий процесс получения энергии.
  • При выборе качественного оборудования – долгие года эксплуатации (без дорогого обслуживания).
  • Отсутствие каких-либо документов на разрешение установки или использование.
  • Возможна установка своими руками.
Плюсы и минусы использования энергии солнца
Зимой батареи работают менее эфективно из-за сокращения времени светового дня

К негативным свойствам относятся:

  • Высокая стоимость оборудования.
  • В областях и регионах, где солнце светит редко, а пасмурных дней много, оборудование будет работать неэффективно.
  • Производительность (в процентном соотношении) каждый год снижается на 1-2%.

Целесообразность установки солнечных батарей

Для того, чтобы эффективно и выгодно вложить собственные средства, необходимо заранее определиться, какие цели вы преследуете.

Если в вашем регионе происходят частые, но кратковременные отключения электроэнергии, и вы хотите обзавестись резервом – это не лучший выход.

Установка солнечной батареи достаточно дорога, поэтому, ее приобретение стоит осуществлять только при долговременных отключениях электричества или при полном его отсутствии.

Факторы, которые могут повлиять на покупку солнечных батарей

  • Необходимость автономии или желание использовать экологически чистую добычу энергии.
  • Потребность в резервном источнике при частых отключениях или полном отсутствии электроэнергии
  • Желание снизить расходы на оплату коммунальных услуг.

Если вы все-таки хотите устанавливать батареи, то вам необходимо привлечь специалистов-энергетиков, чтобы рассчитать ваше среднесуточное и среднемесячное потребление электричества. И только после этого, учитывая ваши потребности, решите – тратить вам деньги на приобретение СБ или нет.

 

3 thoughts on “Использование солнечных батарей на даче”

  1. К сожалению, в нашей стране еще недостаточно развито использование солнечных батарей в быту из-за дороговизны оборудования. А вот в Европе такой способ получения энергии развит. Был в гостях в давнего друга в Германии, у него стоят солнечные батареи как раз. С его слов, в летний период времени энергии хватает буквально на все нужды дома. Зимой же пользуются обычным электричеством. Установка такой системы по подсчетам должна окупить себя за пять лет.

  2. Все так. Я прежде, чем установить солн. батареи на даче, советовался с менеджером: потребители -холодильник, телевизор, пара светодиодных лампочек. Бываю на даче редко — 3-4 дня в месяц. Установил: 2 панели 1,5х0.7м= 2 шт. 2 аккумулятора по 75а/час=24 вольта. Результат: холодильник (один) работает круглосуточно (потр.80 ватт), но, когда приезжаю и влючаю телевизор (80 ватт), всей энергии хватает на 5-6 часов. Все-ждем утра и солнца. Даже, если зарядка аккумуляторов на дисплее 100%, к вечеру падает до нуля. Или менеджер соврал, или что-то в настройках не так, вот уже 3-ий сезон не могу понять и разъяснить некому. Что делать, не знаю. Клинский район, Московская обл.

  3. Хоть я и далека от техники, но о модулях и аккумуляторах представление имею. Поэтому вашу статью восприняла на ура! В последнее время мы с мужем все чаще задумываемся об облагораживании дачи. Она у нас небольшая, но очень уютная. Крепкий дом. Есть две служебные постройки. Приезжаем мы сюда не только летом. Проблема со светом есть – часто отключают. Вот и подумываем о солнечных батареях. Спасибо, благодаря вам мы решим этот вопрос быстрее.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *