Преимущества и недостатки солнечных батарей для теплиц

Содержание

Солнечные батареи для теплицы: быть или не быть?

Установка солнечных батарей на промышленные тепличные комплексы для их освещения является широко распространенной практикой во многих южных и африканских странах. В Европе солнечные панели тоже находят применение, но все же они не столь часто используются из-за особенностей климата. На что же нужно обратить внимание, решив оборудовать свою теплицу солнечными батареями?

Инвестирование в альтернативные источники энергии пока что кажется рисковой затеей для России — ведь наша страна богата относительно недорогим природным газом, который можно использовать для отопления, а преобразование солнечного света в электричество, которое можно использовать, например, для досветки, пока является достаточно дорогой технологией, которая слишком долго будет окупаться.

Итак, основными преимуществами солнечных батарей являются:

-экологичность

-бесплатная и бесконечная солнечная энергия

-долгий срок службы солнечных панелей (около 50 лет)

-вполне может быть выгодно для жарких и солнечных регионов

Тем не менее, есть ряд факторов, которые многие не учитывают. Например:

-расположение теплицы

На солнечную энергоэффективость значительно влияет расположение теплицы, т. к. если вблизи неё есть крупные строения или деревья, по нескольку часов в сутки отбрасывающие тень, эффективность батарей будет снижаться.

Также нужно учитывать, что разные виды солнечных батарей по разному реагируют на затемнение: поликристаллическим панелям тень не так страшна, хоть она и снизит их продуктивность, а вот работу монокристаллической панели тень остановит полностью.

Обратите внимание

Также стоит учитывать расположение теплицы относительно сторон света так, чтобы солнечный свет попадал на батареи в течение всех дневных часов, включая ранние утренние часы — чем больше батареи будут «в деле», тем эффективней будет производство электричества и работа системы отопления.

-уход за солнечными батареями

С одной стороны кажется, что солнечные батареи вовсе не требуют никакого ухода — их устройство максимально простое, у них нет подвижных и склонных к частой поломке деталей.

Да, монолитная система солнечных батарей является надежной и прочной конструкцией, которая редко дает сбой при отсутствии намеренных механических повреждений.

Единственное, что потребуется — мыть батареи от пыли и других возможных загрязнений как можно чаще, так как пыль на их поверхности может снизить энергоэффективность аж на 7-10%.

Мыть солнечные батареи можно из обычного шланга, однако тут стоит подумать, сколько на это будет уходить воды, и соразмерны ли затраты на мойку с выгодой от сэкономленного электричества. Так, например, если теплица расположена близко к дороге, пескам или недалеко ведется какое-либо строительство, мытье батарей может стать еженедельной обязанностью вашего персонала.

-необходимое количество солнечных батарей

Часто задумываясь об оснащении тепличного комплекса солнечными батареями не всегда понятно, сколько их именно потребуется.

Для того, чтобы понять примерно, насколько большая установка вам потребуется, оцените свой средний счет за электричество и посчитайте, сколько в среднем кВт тратится в теплице ежедневно.

Полученное число кВт умножьте на 0,25 — полученное значение и будет ориентировочной мощностью системы.

Важно

Например, на 100 кв.м. ежемесячно тратится 1200 кВт в месяц, то есть 40 кВт в сутки. Умножаем 40 кВт на 0,25, получается, что на каждые 100 кв.м. теплицы нам потребуется несколько солнечных батарей общей мощностью 10 кВт. В среднем, это около 65-67 панелей площадью порядка 75 кв.м. Стоить продумать расположении панелей так, чтобы они не затемняли растения в теплице.

Инсоляция – это облучение солнечными лучами поверхности или пространства. При планировке теплицы важно учитывать климатические особенности региона и знать, сколько солнечных дней в год будет доставаться вашей «зелёной» теплице. Понятно, что при таком раскладе строить теплицу с солнечными батареями в северных регионах невыгодно.

Для расчета инсоляции пользуются двумя основными видами методов: геометрическими (куда и с какого направления, в какое время дня и на протяжении какого времени поступает поток солнечных лучей) и энергетическими (определяют плотность светового потока и высчитывают его эффективность в световых единицах измерения).

Так, чем выше уровень инсоляции в районе расположения теплицы, тем больше электроэнергии может генерировать меньшее число панелей. Получается, что при расположении теплицы, например, на северо-западе, для достижения нужной мощности потребуется большее количество батарей, чем теплице, расположенной на юге.

-стоимость

Несмотря на то, что стоимость солнечных батарей значительно упала в последние годы благодаря развитию «зеленых» технологий, расходы на их покупку и систему преобразования энергии в электричество еще достаточно высоки.

Часто расходы на солнечные батареи исчисляются в сотнях тысяч долларов, поэтому многие, в том числе и европейские тепличные хозяйства, используют их как дополнительный, а не основной, источник питания.

В качестве альтернативного источника питания, например, с весны до начала осени, батареи могут быть полезны — однако насколько быстро они окупятся в этом случае, позволят сказать лишь индивидуальные подсчеты.

-замена и утилизация

Как писалось выше, срок службы у солнечных батарей достаточно долгий, около 50 лет. Замена аккумуляторов проводится каждые 7-10 лет (в зависимости от интенсивности эксплуатации), замена контроллеров потребуется каждые 15 лет.

В России сейчас достаточно мало предприятий, принимающих на переработку старые солнечные батареи, тем не менее, спрос на них есть и каждый год он растет, что связано с большим количеством редких металлов, входящих в их состав.

Тем не менее, нужно быть готовым к тому, что отработавшее свое батареи придется отвозить на утилизацию в другой регион.

Совет

В целом, использование солнечных батарей является интересным и экологичным решением, но, к сожалению, не совсем подходит для большинства регионов России. Наиболее эффективно солнечные батареи будут работать на территории Узбекистана, Казахстана, в Краснодарском крае, Крыму.

Также при нынешней стоимости газа, срок окупаемости солнечных батарей может равняться их жизненному циклу (то есть, около 30-40 лет). Перед их установкой на уже готовый комплекс потребуется его частичное переоборудование.

В случае, если идея с использованием солнечных батарей прочно засела в мыслях, можно попробовать использовать их либо как дополнительный источник питания или взять в аренду — некоторые компании предоставляют все необходимое оборудование «в прокат» — и, если эта технология зарекомендует себя отлично в конкретном проекте, можно задуматься о ее применении на постоянной основе.

Если солнечный свет планируется использовать не в качестве замены электричеству, а для отопления, то лучше применять гелиоколлекторы (солнечные коллекторы).

Такие устройства не производят электричество, зато позволяют эффективно обогревать теплицу и нагревать воду даже до кипения и при отрицательной окружающей температуре.

Эти установки работают по принципу «термоса» и имеют длительный срок службы (около 30 лет).

Солнечные батареи. Преимущества и нюансы выбора

Солнечные батареи – альтернативный источник энергоснабжения, который сегодня применяется как на производственных и коммерческих объектах, так и в частных домах. Такие установки имеют относительно небольшие размеры и предельно простую схему установки и эксплуатации, благодаря чему их можно применять даже на объектах с весьма ограниченным количеством свободного пространства.

Особенности и преимущества солнечных электростанций

Солнечные электростанции, применяемые сегодня в качестве основного или аварийного источника питания состоят из нескольких солнечных батарей мощностью от 30 до 340 Вт и необходимого количества аккумуляторов.

За один солнечный день в летнее время года батареи обеспечивают полную зарядку аккумуляторов, которые с наступлением ночи можно использовать для внутреннего или наружного освещения объекта (светодиодные лампы), работы электроники, строительного оборудования и даже бытовой техники.

В зимний период, когда количество солнечных дней весьма ограничено и короткий световой день, солнечные батареи выдают всего на 15-30% от заявленной мощности, что следует учитывать при покупке электростанции.

Чтобы электростанция работала четко и бесперебойно оборудование комплектуется источниками бесперебойного питания, конверторами и стабилизаторами. Всевозможные контроллеры программируются под нужды пользователя и переводят энергоснабжение объекта в автономный режим в соответствии с заданными параметрами.

Наличие современных автономных электростанций работающих от солнечных батарей исключает необходимость в постоянном участии пользователя.

Как правило, в качестве накопителей энергии в составе таких установок применяются необслуживаемые аккумуляторы, которые являются полностью герметичными а, следовательно, не оказывают отрицательного воздействия на человека и окружающую среду и могут эксплуатироваться даже в жилых помещениях.

Для экономии полезного пространства на участке и максимально качественного заряда аккумуляторов в течение светового дня, батареи фиксируются на поверхности скатных крыш зданий.

Обратите внимание

Что касается аккумуляторов, то они вместе с вспомогательным оборудованием монтируются в специально отведенном помещении с допустимыми показателями температуры и влажности воздуха.

Если говорить о преимуществах современных солнечных электростанций, то тут стоит выделить следующее:

огромный выбор модификаций;
надежность и долговечность;
безопасность для человека и окружающей среды;
приемлемая стоимость;
высокая степень производительности;
отсутствие необходимости в сложном уходе;
возможность использования на объектах любого назначения.
бесшумная работа

Солнечная электростанция довольно быстро окупается за счет того, что ее применение в большинстве случаев полностью исключает необходимость в использовании центральных сетей энергоснабжения.

Сегодня наличие таких установок является весьма актуальным в частных домах, которые расположены в отдалении от инфраструктуры города.

Создание энергоснабжения в этом случае осуществляется в течение одного дня без необходимости протягивания линий электропередач и выполнения иных дорогостоящих мероприятий.

Контроллеры для солнечных батарей

Контроллеры являются неотъемлемой частью солнечных электростанций, ведь именно они отвечают за автоматическое отключение солнечных модулей от аккумуляторов при 100% зарядке, тем самым заметно продлевая эксплуатационные сроки аккумуляторных батарей.

Кроме основной функции современные контроллеры заряда в зависимости от модификации могут также выполнять управление лампами внешнего освещения объекта, передавать информацию о текущем состоянии установки на компьютер пользователя, сигнализировать о полном заряде аккумуляторов и т.п.

Комплектующие для солнечных электростанций

Для того чтобы солнечная электростанция работала исправно и полноценно справлялась с поставленными задачами в любое время года и при любой погоде необходимо грамотно подойти к выбору комплектующих с помощью которых осуществляется монтаж и подключение модулей.

Сегодня всевозможные кабеля, коннекторы, обжимные инструменты, а также готовые комплекты для фиксации батарей предложены в широком ассортименте, что позволяет подобрать подходящий вариант в каждом отдельном случае и гарантировать надежность фиксации модулей в подходящем для этого месте.

Нюансы выбора солнечных батарей

Для того чтобы солнечная электростанция работала бесперебойно на протяжении долгих лет при покупке модулей осуществляющих преобразование солнечной энергии в электричество вам стоит прежде всего обратить внимание на:

Габаритные размеры батарей;
Номинальную мощность каждого модуля;
Способ монтажа;
Климатические условия региона;
Среднее количество энергии потребляемой объектом с наступлением темноты.

Чтобы солнечная электростанция в полной мере справлялась с поставленными задачами, изначально выберите вариант энергоснабжения, который она должна обеспечить:

Полное энергоснабжение. Подразумевает полный отказ от использования центральных линий электропередач без изменения уровня комфорта повседневной жизнедеятельности для всех членов семьи. В данном случае вам понадобится система, которая в течение месяца сможет выдать до 600 кВт без перегрузок и сбоев. Чтобы правильно подобрать модификацию модулей, аккумуляторов и контроллеров вам достаточно просмотреть свои счета за электричество по предыдущим месяцам и определить среднее количество энергии необходимой для работы системы освещения, бытовой и электронной техники и т.п.
Комфортное электроснабжение. отличается от первого варианта только исключением из списка обслуживаемого оборудования бытовой техники значения потребляемой мощности в которой в сутки составляет 4-5 кВт.ч. в данном случае идеально подойдет солнечная станция вырабатывающая в течение месяца 100-250 кВт.ч. электроэнергии.
Умеренное электроснабжение. При таком варианте энергоснабжения солнечные батареи смогут обеспечить бесперебойную работу компьютерной техники, системы освещения и иного оборудования с небольшими показателями потребляемой энергии. Подключение к автономной системе электрочайников, системы подогрева пола, электрических духовок, водонагревателей и мощного строительного инструмента в этом случае исключается. для работы ноутбуков, компьютеров, проигрывателей, телевизоров, стиральной машины и систем внешнего и наружного освещения будет достаточно установки которая в течение месяца вырабатывает 150 кВт.ч. электроэнергии.
Базовое электроснабжение. Такой вид энергоснабжения влияет на комфорт жизнедеятельности человека, так как предполагает поочередное использование мощной техники и систем освещения, а также постоянный контроль степени нагрузки установки. Солнечная электростанция вырабатывающая 100 кВт.ч. позволяет использовать компьютеры, ноутбуки, заряжать телефоны и включать посудомойку, стиральную машину и иную технику но только в дневное время и только при хорошей солнечной погоде. Только так батареи успевают повторно зарядить аккумуляторы для энергоснабжения в ночное время.
Аварийное энергоснабжение. Используется для обеспечения минимальных удобств жизнедеятельности человека при резком отключении основного источника энергоснабжения. позволяет пользоваться системами освещения и самой необходимой техникой и электроникой на протяжении нескольких суток. для таких целей идеально подойдет солнечная электростанция вырабатывающая в течение месяца 50-60 кВт.ч. энергии.

Если вы не совсем понимаете, как осуществляется индивидуальный подбор солнечных батарей и комплектующих для энергоснабжения объектов, то не расстраивайтесь раньше времени, а просто обратитесь к нам.

Компания «ИК ЭнергоПартнер» специализируется на продаже современных солнечных электростанций и может предложить вам профессиональную помощь по подбору оборудования для загородного дома, летней дачи, производственного объекта, склада и т.п.

Обратитесь к нам уже сегодня и наши профильные специалисты помогут вам подобрать подходящие аккумуляторы, солнечные панели, контроллеры и комплектующие, которые устроят вас по стоимости и степени производительности.

Солнечная энергия: плюсы и минусы солнечных батарей

Как снабжать человечество электроэнергией без вреда для окружающей среды – главный вопрос, которым не так давно задавались современные исследователи. Мы уже научились добывать энергию с помощью сооружения волновых, приливных, геотермальных, ветряных и солнечных электростанций.

Прогресс технологий подарил нам уникальную возможность использовать Солнце с помощью установленной системы либо же портативных батарей в индивидуальных целях.

В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы солнечной энергии, а также коротко расскажем о том, что собой представляют гелиопанели и где их используют.

Устройство солнечных батарей

Возможность использования солнечной энергии подарила нам такая наука, как гелиоэнергетика. Именно она исследует и разрабатывает устройства, которые занимаются преобразованием излучения Солнца в электрическую и тепловую энергию.

К таким устройствам относится солнечная батарея. Это плоская, с защитным покрытием конструкция из фотоэлементов, являющихся полупроводниками. Они обеспечивают процесс преобразования солнечной энергии в электрическую. Благодаря разнообразию размеров, их применяют в различных сферах жизнедеятельности.

Например, для обеспечения электричеством частного дома потребуется установка, которая включает следующие составляющие:

аккумуляторы;
контроллер;
инвертор.

С помощью инвертора постоянный ток, который создается в ясный день, проходит процесс преобразования в переменный, а далее распределяется на потребителей электричества. Нерасходуемое электричество накапливается в аккумуляторах и используется ночью или в непогоду. Контроллер следит за зарядом аккумуляторов.

Рассмотрим подробно плюсы и минусы солнечных батарей.

Преимущества

Использование солнечных батарей имеет следующие преимущества:

доступность источника энергии;
постоянное и независимое энергоснабжение;
бесплатное потребление;
экологичность;
бесшумность;
высокая износостойкость.

Каждое из этих достоинств мы опишем более подробно.

Доступность источника энергии

Солнце освещает практически каждый участок поверхности Земли. Поэтому человек может воспользоваться преимуществами использования солнечной энергии. Также следует отметить, что потенциал этого типа энергии в рамках всемирного масштаба многократно превышает потребность в ней.

Постоянное и независимое энергоснабжение

В отличие от полезных ископаемых, энергия Солнца неисчерпаемая и всеобъемлющая. Конечно, как и все на нашей планете имеет свой конец, так и Солнце может иссякнуть.

Но когда это произойдет – никто наверняка не знает. Помимо этого, ни солнечная панель, ни сам источник не требует каких-либо затрат на содержание.

Этот факт делает вас абсолютно независимым от цен и транспортировки электроснабжения.

Бесплатное потребление

Как мы уже упоминали, Солнце – источник бесплатной энергетики. Некоторые затраты потребуются лишь на установку системы, которая обеспечит вас электричеством. Но в данном случае их можно отнести к долгосрочным инвестициям.

Экологичность

Глобальное потепление – серьезная проблема. Использование солнечных батарей помогает снизить расход природных ресурсов, а их производство и принцип работы не сопровождаются выбросом вредных веществ в атмосферу. Поэтому они являются абсолютно экологичными.

При установке системы, перерабатывающей солнечную энергию в электричество, вы можете быть уверенны в ее безопасности для окружающей среды и своих родных и близких.

Бесшумность

Генерация электроэнергии происходит совершенно бесшумно по причине отсутствия движущихся деталей в конструкции солнечных панелей. Устанавливая систему на крыше своего дома, можно не беспокоиться о постоянном гуле, который, например, издают электрические столбы.

Высокая износостойкость

Срок службы такой системы электроснабжения составляет около 25 лет. С течением времени КПД панелей начинает снижаться. В виду простоты конструкции, ее всегда можно заменить на новую.

Недостатки использования солнечных батарей

Солнечная энергия, а именно ее использование, предусматривает также и минусы, не смотря на вышеописанные плюсы.

К недостаткам относят следующие факторы:

высокая цена;
низкий КПД;
большая площадь, занимаемая системой;
зависимость работы от погодных условий.

Стоимость монтажа системы, которая сможет удовлетворить индивидуальные потребности человека, непомерно высока. Не говоря уже о том, чтобы снабдить электроэнергией целый дом. Это объясняется следующим пунктом.

Низкий КПД

Продуктивность солнечных батарей намного ниже, по сравнению с традиционными источниками электроэнергии. Например, панель средней работоспособности, площадью в 1 м2 производит мощность около 120 Вт. Этого должно хватить только для зарядки планшета или телефона. Из этого вытекает следующий пункт.

Большая площадь, занимаемая системой

Чтобы обеспечить ваши минимальные потребности в электроэнергии, вам понадобится очень большая площадь. Если, конечно же, речь не идет о зарядке телефонов, планшетов или работы приборов с потреблением низкой мощности.

Зависимость работы от погодных условий

КПД солнечных батарей снижается в пасмурный, облачный день, зимой, при низких температурах и т.д. Ночью, в отсутствие Солнца, источника энергии, производство электричества прекращается. На работу панелей также влияет расположение вашего дома и окон.

Использование солнечной энергии

Помимо удовлетворения индивидуальных запросов потребителей электричества, солнечную энергию используют в различных сферах жизнедеятельности:

Авиация. Благодаря солнечной энергии, самолеты могут не расходовать топливо на протяжении некоторого времени.
Автомобилестроение. Панели могут использоваться для зарядки электромобилей.
Медицина. Благодаря разработкам южнокорейских ученых, мир увидел солнечную батарею, которую используют для приборов, поддерживающих функциональность организма человека, путем вживления под кожу.
Космонавтика. Гелиопанели устанавливаются, например, на спутниках и космических телескопах.

Это всего лишь несколько примеров. Кроме этого, солнечные панели широко используют для обеспечения электроэнергией зданий, а также целых населенных пунктов.

Надеемся, что вышеописанные преимущества и недостатки использования солнечных батарей помогут вам определиться с решением, стоит ли вам обратиться к альтернативным источникам энергии.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Миллиарды киловатт лучистой энергии посылает на Землю Солнце – источник жизни на нашей планете.

Использование этой энергии и преобразование в столь необходимое нам электричество решается применением в качестве преобразователей солнечных батарей.

Солнечные батареи – один из самых перспективных источников электроэнергии как для промышленных предприятий, так и для бытового использования.

Солнечная батарея (модуль, панель) представляет собой фотоэлектрический генератор постоянного тока, принцип действия которого основан на физическом свойстве полупроводников: фотоны света выбивают электроны из внешней орбиты атомов полупроводника, создавая при этом достаточное количество свободных электронов для возникновения электрического тока.

При замыкании цепи возникает электрический ток. Для получения требуемого количества мощности обычно одного или двух элементов недостаточно. Поэтому их объединяют в панели, где соединяют параллельно или последовательно для получения необходимых параметров по току и напряжению.

Площадь таких панелей варьируется в диапазоне от нескольких квадратных сантиметров до нескольких квадратных метров. При увеличении числа панелей увеличивается и производимая мощность.

Эффективность преобразования солнечной энергии в электричество зависит не только от площади батареи, но и от интенсивности солнечного света и угла падения лучей, а значит КПД батареи определяется ее местоположением (географической широтой), погодой, временем года и суток.

Основным достоинством солнечной батареи, как и солнечной энергетики вообще, является общедоступность и неисчерпаемость источника энергии (Солнца).

Теоретически признанная экологическая безопасность солнечных батарей увеличивает число потенциальных потребителей солнечной энергии, особенно среди поклонников «зеленых» технологий.

Здесь нельзя не отметить, что в производстве фотоэлементов и в используемых для их производства материалах, а также в дополнительном оборудовании для солнечных электростанций (аккумуляторах) зачастую используются токсичные вещества.

Солнечные батареи практически не изнашиваются, поскольку не содержат движущихся частей и крайне редко выходят из строя.

Важно

Длительный срок службы без ухудшения эксплуатационных характеристик – 25 лет и более, что подтверждено многолетней практикой использования.

Функционирование солнечных батарей не зависит от технических неполадок энергопоставщиков.

Солнечным батареям не нужно топливо, что дает возможность не зависеть ни от цен на него, ни от проблем с транспортировкой.

Кроме того, солнечные батареи бесшумны, чем выгодно отличаются от ветровых систем

Энергия, генерируемая солнечными батареями фактически является бесплатной (одно «но» – все это только после того, как в солнечную энергосистему уже были вложен начальный капитал и она окупилась).

Одним из преимуществ фотоэлектрических систем является модульность. При увеличении энергопотребления и/или финансовых возможностей домовладелец, использующий солнечные батареи в качестве источника электроснабжения, может увеличивать мощность системы за счет добавления дополнительных фотоэлектрических модулей.

Однако, несмотря на весомое количество достоинств, солнечные батареи чаще используют в качестве вспомогательного источника электроснабжения.

Причин для этого несколько и наиболее значимыми из них является высокая стоимость солнечной батареи и недостаточный КПД. В среднем 1 кв.

метр площади солнечной батареи прозводит не более 120 Вт полезной мощности. Этой энергии недостаточно даже для работы компьютера.

В среднем КПД используемых для электроснабжения зданий солнечных батарей составляет 14%, что меньше КПД традиционных источников энергии.

Высокой стоимостью батарей обусловлен и длительный срок окупаемости, а, следовательно, и высокая цена производимой энергии в течение этого срока.

С усовершенствованием существующих технологий и появлением новых разработок этот недостаток постепенно преодолевается. Вообще, солнечные батареи в современных российских условиях – пока еще дорогое удовольствие.

На Западе ситуация лучше, благодаря государственным программам поддержки «зеленых» технологий и крупным инвестициям в солнечное производство.

Читайте также: Томата верлиока: описание и отзывы о сорте

Солнечные батареи малоэффективны в зимнее время, а также при пасмурной и туманной погоде. Зависимость от погодных условий вынуждает использовать солнечные батареи в совокупности с другими альтернативными источниками энергии в составе гибридных систем, а также применять аккумулирующие системы для сохранения энергии на случай непогоды.

Поток солнечной энергии на поверхность земли зависит от географической широты и климата местности. В разных местах земного шара количество солнечной энергии, падающей на землю, может очень сильно разниться.

Для приборов, потребляющих большую мощность, солнечные батареи неприменимы.

Совет

Использование энергосистем на основе солнечных батарей требует установки дополнительного оборудования (аккумуляторов, инверторов и т. д.) и наличия вспомогательных помещений для его размещения.

Солнечные электростанции не вырабатывают электроэнергию в ночное время и недостаточно эффективно работают при рассеянном солнечном излучении, по утрам и вечерам. Ориентировка солнечных батарей относительно Солнца, позволяет увеличить генерируемый ими ток, однако ежедневная ориентировка батарей довольно затруднительна.

Существующие системы слежения за Солнцем (трекеры) в какой-то степени спасают положение и увеличивают эффективность системы, однако они дороги и требуют технического обслуживания. Поэтому их применение обычно ограничивается крупными энергосистемами.

Учитывая, что пик электропотребления приходится на вечерние часы и возможны колебания мощности при изменении погоды необходимо либо использование эффективных электрических аккумуляторов (а это тоже пока является проблемой), либо строительство мощных гидроаккумулирующих станций, также занимающих немалые площади, либо использование концепции водородной энергетики, тоже пока далекой от совершенства. Необходимо отметить, что никель- кадмиевые аккумуляторы плохо работают при повышенных и пониженных температурах. Понижение температуры аккумулятора ниже 0° С приводит к значительному понижению их мощности.

Для размещения мощных электростанций промышленного назначения требуются огромные свободные территории. Например, для электростанции мощностью 1 ГВт требуется несколько десятков квадратных километров площади.

Эта проблема сейчас успешно решается размещением солнечных батарей на крупных солнечных электростанциях на высоте 1,8 – 2,5 метра, что дает возможность использовать земли под электростанцией для различных сельскохозяйственных нужд, например, выпаса скота. К тому же в мире пока еще достаточно крупных, неосвоенных человеком, территорий (например, пустынь).

Применение солнечных аэростатных электростанций также может являться решением проблемы нахождения больших площадей земли под солнечные электростанции.

Поверхность солнечных панелей нужно периодически очищать от пыли и других загрязнений, что в случае крупных электростанций, занимающих несколько квадратных километров, вызывает определенные сложности.

Обратите внимание

КПД фотоэлементов уменьшается при их нагреве и, поскольку работают они под разогревающим их солнечным излучением, то возникает насущная необходимость установки систем охлаждения,как правило, водяных.

После 30 лет эксплуатации производительность фотоэлектрических элементов начинает снижаться.

Существенным недостатком солнечных батарей является наличие ядовитых веществ в составе самих фотоэлементов (свинца, кадмия, галлия, мышьяка и т. д.) и применение токсичных веществ при их производстве, несмотря на экологическую чистоту получаемой при этом электроэнергии.

Через 30-50 лет использования батарей неизбежно возникает проблема их утилизации, которая пока еще не разрешена с точки зрения экологии.

Типы солнечных кремниевых батарей.

Различают несколько типов солнечных кремниевых батарей, в зависимости от способа изготовления. Самый эффективный тип солнечных панелей изготавливают из монокристаллического кремния.

Помимо незначительного потемнения технологического полимера, являющегося герметиком для пластин, солнечные батареи практически не изменяют своих технологических параметров в течение длительного срока эксплуатации.

Солнечные батареи из поликристаллического кремния имеют максимальный КПД до 15% и срок эксплуатации, приближенный к сроку эксплуатации монокристаллического кремния. Себестоимость поликристаллического кремния незначительно ниже монокристаллического.

При достаточном количестве солнечных элементов можно создать солнечную батарею с практически любыми напряжением и током и способную обеспечить зарядку любого типа аккумуляторов. Все дело только в стоимости такой солнечной батареи.

Важно

Конечно, не следует забывать, что мощная солнечная батарея будет занимать большую площадь для своей установки.

Нужно также отметить, что если полноценное солнечное освещение батареи бывает ограниченное время суток, то желательно использовать солнечную батарею, обеспечивающую ускоренный зарядный ток, величина которого находится в пределах 0,15-0,3 от емкости аккумуляторов.

Виды, достоинства и недостатки солнечных батарей

Не так давно превращение солнечной энергии в электричество было невозможным. Сейчас же это явление применяется достаточно широко. В Европе используются все преимущества использования такого преобразования. Солнечную энергию используют не только для обогрева жилья, но и для других целей.

В нашей стране эта область развивается несколько медленнее, но оборудование, необходимое для этих целей, становится все дешевле.

Где применяются солнечные батареи

Применяются эти панели очень широко. Их можно встретить как в космической отрасли, так и в сельском хозяйстве. Используются такие батареи также и для бытовых целей. Например, уличные светильники, которые заряжаются энергией солнца, применяют для освещения улиц, а также приусадебных участков домов.

Солнечные батареи позволяют использовать электричество там, где ранее это было невозможно. В России есть много поселков, которые до сих пор не могут подобрать солнечные модули и пользоваться этим благом.

Виды

Сегодня используют солнечные батареи различных типов. Для бытовых целей чаще всего используются кремниевые.

Их работа основана на том, что на панель попадает свет. Затем направление орбит электронов меняется. С помощью преобразователей вырабатывается электричество.

Такие панели можно разделить на несколько типов

Монокристаллические. Их особенность в том, что ячейки, на которые воздействует свет, расположены в одном направлении. Это позволяет получить наиболее высокий КПД, который может достигать 23%. Но для этого панель должна быть направлена на солнце. В пасмурный день они будут не очень эффективны.
Поликристаллические.

Здесь кристаллы кремния направлены в разные стороны. КПД при этом невысок. Он составляет около 16-18%. Но в пасмурную погоду эти панели все равно будут работать.

Аморфные. Их производят с помощью напыления кремния и других веществ в вакууме. КПД равен 6-7%. Но у них есть преимущество – они могут работать в дождь и в туман.

Кроме того, стоят они недорого.

Гибридные панели сочетают монокристаллические панели и аморфные. Они эффективны при рассеянном свете.

Альтернативой кремниевым панелям можно считать полимерные пленки, состоящие из проводников из алюминия, напыления и слоя защиты. Такая пленка мало весит, ее можно даже скрутить.

У нее невысокий КПД, но довольно низкая цена.

Что учесть при выборе?

Здесь все зависит от целей и условий использования. Для путешествий подойдет дешевый вариант. А для установки на крышу дома придется заплатить до 1000 долларов.

Так как эта область на данный момент мало кому известна, необходимо обратиться к специалистам в этой области, которые подскажут, какая мощность необходима для ваших целей.

Это также зависит от целей, для которых вы приобретаете панель. Существуют батареи, которые могут зарядить лишь фонарик, а некоторые из них могут питать холодильник, находящийся у вас на даче.

Качественные панели идут в комплекте с различными фиксаторами, переходниками и другими элементами, которые могут быть полезны.

Достоинства

Использование таких панелей е наносит вред природе.
Некоторые модели служат достаточно долго.
Их применение позволяет экономить энергию.
Они мало весят, не шумят, просты в использовании.
Солнечные батареи освобождают нас от зависимости от традиционного получения электрической энергии.

Недостатки

Высокая стоимость мощных панелей.
Занимают много места.
Низкий КПД.

В итоге можно сказать, что в будущем это оборудование будет только развиваться. Они станут более доступными, и будут использоваться более широко.

Солнечные батареи для отопления дома: виды, преимущества

Все гениальное просто! Оказывается, можно получать тепловую энергию для отопления жилья не прибегая к разрушению природной среды, а лишь преобразовывая солнечное излучение в тепло- и электроэнергию.

Этот природный ресурс возобновляем, экологичен и экономичен. Владельцы частных домов не зря активно интересуются данным вопросом.

Принцип работы гелиосистем для нагрева воды

КПД новых коллекторов, со специальными фильтрами для улавливания волн разной длины, радует своим значением – не менее 40 %. Обычные кремниевые панели имеют КПД не превышающий 25 %.

Срок службы нагревательных элементов, по оценкам производителей, составляет от 10 до 30 лет. Другие части системы, такие как аккумуляторные батареи и электроника, могут выйти из строя раньше – через 5–15 лет.

Принцип действия батарей основан на фотогальваническом эффекте. Лучистая энергия, проходящая через фотоэлементы, преобразуется в электрическую энергию. Доступный пример – часы и калькуляторы с фотоэлементами, уже несколько десятилетий демонстрирующие нам на примитивном уровне этот принцип работы.

Солнечные панели для отопления дома: типы систем

Фотоэлектрические системы бывают двух видов:

солнечные панели;
коллекторы.

В первом случае – фотоэлементы, соединенные параллельно и последовательно, работают по принципу электростанции, вырабатывающей электрический ток.

Во втором случае – с помощью лучистой энергии, производится нагрев теплоносителя, который циркулирует по трубкам коллектора. Обычно это вода или специальная жидкость.

Преимущества и недостатки отопления на солнечных батареях

Солнечный обогреватель для дома любого типа обладают следующими достоинствами:

автономность системы – вы перестанете зависеть от коммунальных служб и их расценок;
несмотря на высокую цену оборудования, общая эксплуатационная стоимость будет уменьшаться с каждым годом;
бесшумность;
длительный срок службы;
экологическая безопасность выделяемой энергии;
эксплуатация в различных климатических условиях: ветер, дождь, снег;
способность накапливать полученную энергию.

Недостатки:

КПД использования резко снижается при сильном нагреве фотоэлементов, поэтому желательна установка дополнительных систем охлаждения.
Внешнюю поверхность панелей нужно регулярно очищать от загрязнений и пыли.
Наличие ядовитых веществ в составе фотоэлементов. Во время эксплуатации они никак не влияют на чистоту выделяемой энергии, но требуют безопасной утилизации.
После 25–30 лет активного использования производительность панелей падает минимум на 10 %.
Эффективность батарей напрямую зависит от погодных условий, поэтому они нуждаются в оснащении дополнительными системами сохранения энергии.

Проект системы отопления на коллекторах

Прежде всего, мы подробно разберемся с различиями в строении и функционировании батарей и коллекторов.

Панель состоит из нескольких фотоэлементов, соединенных между собой на каркасе из непроводящих энергию материалов.

Фотоэлектрические преобразователи – достаточно сложные конструкции, представляющие собой своеобразный сэндвич из пластин с различными характеристиками и назначениями.

Кроме гелио модулей и специального крепежа, система состоит из таких элементов:

аккумуляторов, для хранения энергии;
контроллера, который будет следить за степенью зарядки в аккумуляторе;
инвертора – для преобразования постоянного тока в переменный.

Коллекторы бывают двух видов: вакуумные и плоские.

Вакуумные коллекторы состоят из полых стеклянных трубок, внутри которых расположены трубки меньшего диаметра, содержащие поглотитель энергии. Меньшие трубки соединены с теплоносителем. В свободном пространстве между ними находится вакуум, который сохраняет тепло.

Принцип работы солнечного коллектора

Плоские коллекторы состоят из рамы и армированного стекла с фотонопоглощающим слоем. Слой поглотителя подключен к трубкам с теплоносителем.

Обе эти системы состоят из контура для теплообмена и теплового аккумулятора (бак для жидкости).

Из бака вода поступает в отопительную систему при помощи насоса. Во избежание потерь тепла, бак должен быть хорошо утеплен.

Располагаться такие установки должны на южном скате кровли. Угол наклона должен быть 30–45 градусов. Если расположение дома или конструкция крыши не позволяют установить панели гелиосистемы на кровле, то можно установить их на специальных укрепленных каркасах или на стойках, закрепленных в стену.

Количество солнечной энергии, выделяемой в разное время года, сильно отличается. Величину коэффициента инсоляции для места вашего проживания можно найти по карте солнечной активности. Зная коэффициент инсоляции, вы сможете посчитать необходимое вам количество модулей.

Например, вы потребляете энергии 8 кВт/ч, инсоляция в среднем 2 кВт/ч. Мощность солнечной панели – 250 Вт (0,25 кВт). Произведем расчеты: 8 / 2 / 0,25 = 16 штук – именно такое количество панелей вам понадобится.

Выбор гелиосистемы, цена и установка

Выбирая солнечные батареи для отопления дома, обратите внимание на их основные характеристики: мощность, вес, габариты, наличие или отсутствие в вашем доме места для установки накопительного бака (в коллекторной системе).

При установке батарей на крыше необходимо учесть следующие моменты:

Определите заранее, выдержит ли ваша кровля дополнительную нагрузку (в случае, если установить нужно более двух элементов).
Панели должны надежно фиксироваться минимум в четырех точках и только в специально предназначенных для этого отверстиях.
Нельзя устанавливать батареи плотно прижав их к кровле – необходим зазор в 7–15 см для проветривания.

Покупая фотоэлектрические модули – делайте ставку на проверенных производителей. Их изделия отличаются большим сроком службы и более высокой ценой, но экономия в этом случае будет неуместной.

Например, вакуумная гелиосистема для отопления, состоящая из одного коллектора, аккумуляторного бака, объемом в 300 литров и циркуляционного насоса, стоит 120.000 рублей. Есть системы с большим объемом бака и количеством панелей, но с ценой в два раза выше. Покупка необходимых элементов по отдельности в общей сумме выйдет дороже.

Если говорить о цене одного солнечного коллектора, то батареи с большим сроком службы и хорошей мощностью стоят в среднем 22 000 рублей за единицу.

Окончательные цены на монтаж гелиосистемы компания, производящая установку, сможет озвучить только после выезда к вам. Приблизительная стоимость установки одной батареи составляет 2 500 рублей.

Совет

Установка гелиосистемы – разумный выбор. Вы ощутите все преимущества автономного отопления, а ваши первоначальные вложения окупятся через несколько лет.

Также смотрите видео о солнечных коллекторах для нагрева воды и отопления дома:

Кипение воды в плоском солнечном коллекторе зимой:

Солнечные батареи для дома — особенности выбора. Выбор солнечных батарей для отопления дома. Виды солнечных батарей, их преимущества и недостатки

Если вы заинтересовались современными технологиями отопления дома, пора ознакомиться с одним из значимых достижений науки – солнечными батареями. Как нам известно, энергия солнца – это неиссякаемый источник. Так почему же не воспользоваться этим и не применить ее во благо.

Отопление загородного дома – недешевое удовольствие. Тем потребителям, которые используют электроэнергию для отопления дома, приходится оплачивать большие суммы по счетам. А ведь можно перейти на альтернативное отопление и обогревать свое жилье при помощи солнечной батареи.

Что представляет собой солнечная батарея для дома

Батарея, которая работает от энергии солнца, представляет собой устройство, которое подзаряжается от световой энергии. Солнечные батареи – это давнее изобретение. Помните, как в России в конце девяностых годов появились в продаже калькуляторы, работающие от солнечных батарей? И это не единственный пример использования энергии природы.

А если немного окунуться в мир науки, то оказывается, что иностранные коллеги-ученые давно начали использовать энергию солнца для блага человечества.

Один из таких удачных экспериментов -использование системы солнечной батареи на крыше дома мы и рассмотрим.

Достоинства и недостатки солнечных батарей

Солнечные батареи для освещения и отопления дома имеют такие преимущества:

Можно жить в тепле столько, сколько необходимо.
Возможность самостоятельного регулирования температуры в помещении.
Вы не будете зависеть от коммунальной службы, потому что оплачивать счета за централизованное отопление не придется.
Возможность иметь свой собственный запас солнечной энергии, который можно расходовать на освещение и другие бытовые нужды.
У солнечных батарей имеется большой срок эксплуатации, поэтому у вас не будет возникать проблем с обслуживанием и ремонтом батарей.
Солнечные пластины могут работать при разных климатических условиях, им не страшны ветер, дождь и снег.

Из недостатков солнечных батарей для отопления дома отмечены такие:

в зимнее время могут эффективно работать только в первой половине дня, пока светит солнце;
конструкции батарей сложно изготавливать;
имеют очень высокую стоимость;
коэффициент полезного действия — невысокий.

Нюансы применения солнечных батарей

Но, помимо преимуществ, у системы солнечных батарей для дома имеются особенности, с которыми необходимо ознакомиться подробнее.

Сразу стоит обратить внимание на то, в каком регионе вы проживаете. Если количество солнечных дней невелико, то использование солнечных батарей может быть не таким эффективным, как для людей, проживающих ближе к экватору.
Солнечные батареи имеют высокую стоимость. Чтобы обогреть небольшой дом, понадобятся батареи площадью от пятнадцати до двадцати квадратных метров, при условии, что один квадратный метр дает сто двадцать ватт энергии. Получается, что на семью из трех-четырех человек необходимо установить пять и более элементов.
Основным условием установки солнечных батарей является следующее: элементы необходимо монтировать только на ту сторону дома, где солнце светит больше всего, то есть – на южную сторону крыши. Площадь крыши должна быть не менее, чем сорок квадратных метров. Если меньше, то говорить об эффективном получении тепла не стоит.
Чтобы получать пятьсот киловатт в месяц, необходимо иметь не меньше двадцати солнечных дней.
Чтобы приобрести мощные солнечные батареи (около семи киловатт) и обеспечить теплом свою семью, необходимо потратить приличную сумму. Одна солнечная батарея для дома имеет цену порядка двухсот тысяч рублей. Затраты окупятся уже после первого года использования.
Мощности установки хватит, чтобы обеспечить теплом дом средних размеров.
Для эффективной работы солнечных батарей необходимо, чтобы угол наклона крыши составлял сорок пять градусов. Причем вблизи от крыши не должно быть высоких деревьев и зданий, создающих тень.
Система стропил крыши должна быть удвоенной, чтобы вес батареи не повредил кровлю. Помимо этого зимой на крыше скапливается большое количество снега, поэтому нагрузка на крышу увеличивается.

Солнечные батареи пользуются популярностью во многих странах. Конечно, наиболее эффективно батареи работают в летний период, но отопление в это время года нам ни к чему. Поэтому, чтобы зимой было тепло, необходимо установить достаточное количество солнечных батарей для дома.

Внимание! Если вы запланировали установить солнечные батареи для отопления и освещения нового дома, то желательно позаботиться об этом заранее, еще до его строительства.

Виды солнечных батарей и их особенности

Разновидностей батарей не так уж и много:

Солнечные батареи на фотоэлементах.
Тонкопленочные батареи на кремниевой пленке с фотоколлекторами.
Монокристаллические и поликристаллические батареи.

При использовании первого варианта можно выполнить снабжение элементов током от нагревательного прибора или электрического котла. Второй вариант солнечных элементов предусматривает нагрев воды при помощи солнечной энергии, которая потом поступает по трубам. Каждая из систем отопления от солнечной энергии отличается друг от друга и имеет недостатки и преимущества.

Солнечные батареи на фотоэлементах

Солнечные батареи для отопления дома бывают двух типов: большие и малые. Малые фотоэлектрические системы позволяют обеспечить энергией помещение для освещения и максимум работы телевизора. Такие батареи дают напряжение от двенадцати до двадцати четырех вольт.

Большие фотоэлементы обеспечат электроэнергией и отоплением небольшой дом.

В комплект такой батареи входят:

солнечный вакуумный коллектор;
контроллер (прибор, позволяющий отслеживать работу системы);
насос (подает тепло от коллектора к накопительному баку);
емкость для горячей воды (объем от пятисот до тысячи литров);
тепловой насос.

Если вы оборудуете дом солнечными батареями высокой мощности, это позволит вам не только получать тепло и электроэнергию, но и пользоваться горячей водой, а также оборудовать систему «теплый пол».

Перед тем как определиться с количеством нагревательных коллекторов, необходимо произвести расчет солнечных батарей для дома. Следует учитывать количество проживающих человек в доме, площадь дома и расход потребляемой энергии.

Так, семья из трех человек может расходовать энергию на бытовые приборы от двухсот до пятисот киловатт в месяц. К этой цифре необходимо добавить расход электроэнергии на подогрев воды.

Но лучше всего рассчитать количество необходимой энергии, исходя из учета одного квадратного метра площади батареи на человека.

Мощные коллекторы, работающие от солнечной энергии, способны обеспечить семью как отоплением, так и горячей водой. Но следует учитывать, что в зимнее время солнечные батареи могут не справляться с поставленными задачами. Поэтому желательно не отказываться полностью от других видов отопления.

Тонкопленочные солнечные батареи

Такие коллекторы внешне похожи на солнечные батареи, но их отличие в том, что они имеют тонкопленочные пластины, способные улавливать как прямые солнечные лучи, так и рассеянный свет.

Вакуумная модель коллектора позволяет иметь горячую воду на протяжении всей зимы, даже когда на улице облачно. Это происходит за счет вакуума, который сохраняет тепло.

При покупке вакуумного коллектора необходимо определиться с методом нагрева воды. Существуют две модели солнечных батарей для отопления дома зимой, обеспечивающие прямой или косвенный нагрев.

Обратите внимание

В первом случае можно говорить о сезонном использовании энергии, потому что накопительный бак расположен внутри корпуса коллектора и использовать его в морозы нельзя. Во втором случае — при косвенном нагреве можно обустроить систему отопления на коллекторных батареях всесезонного типа.

Система будет работать всегда, потому что бак располагается внутри дома, а энергия от солнечной батареи передается через незамерзающий носитель.

Монокристаллические и поликристаллические батареи

Первые часто называют кремниевыми. Такие батареи считаются эффективными. Благодаря тому, что элементы небольшого размера, они будут занимать меньшее пространство на крыше. Имеют высокую стоимость, но если выбирать по соотношению цена и качество, то стоит купить солнечные монокристаллические батареи для дома.

Поликристаллические батареи изготовлены из кремния в виде ячеек. Считаются эффективными батареями, пользуются популярностью. Благодаря улучшенной технологии производства этот вид батарей максимально приблизился по качеству к монокристаллическим панелям, и имеет такие же параметры и показатели продуктивности.

Производители солнечных батарей для дома

В последнее время в России увеличилось производство солнечных батарей.

В Москве, Краснодаре и Рязани функционируют крупные производственные индустрии по сборке, которые выпускают солнечные батареи для отопления высокой мощности.

Большая часть продукции идет на экспорт, но предприятия не развиваются, потому что Китай, США, Германия и Япония стали мощными конкурентами по производству батарей.

По мнению покупателей, которые оставляют положительные отзывы о работе солнечных батарей для дома, популярные модели, имеющие доступную цену, изготовлены из поликристаллического кремния производства Германии и США.