Электростанция на солнечных батареях

Приветствую тебя, дорогой посетитель блога «Строим дом сами».
Продолжим обсуждать автономные солнечные системы, и в этой статье предлагаю рассмотреть эффективность работы солнечных панелей.

Для большей наглядности я хочу взять отдельный дом, возведенный еще лет пять назад в Московской области. Это капитальное строение «на пять с плюсом» прошло испытание частыми сменами температуры в межсезонье и морозными зимами. Но главное о чем пойдет речь — хозяева сумели по достоинству оценить сравнительно непривычный для этого региона принцип электро-обеспечения дома – за счет работы солнечных батарей. Давайте посмотрим что у них получилось.

Электричество от солнечных батарей

Сосредоточиться на альтернативном виде электроэнергии хозяева решили не ради экспериментов, а просто потому, что традиционное энергообеспечение в этом живописном уголке хотя и есть, но испытывает проблемы, а газа нет даже в перспективе. Возиться с печью, заготавливать дрова и растапливать — у них не было никакого желания, да и времени. Что делать в этом случае?

Установка солнечных панелей

Поэтому при разработке проекта дома пришли к тому, что его жизненные функции будут базироваться на солнечных батареях. Для этого при планировке строения, для вспомогательного оборудования, солнечных батарей и теплового насоса, (обратите внимание на этот ключевой момент, т.к. тепловые насосы потребляют в разы меньше электроэнергии, нежели обычные тэновые обогреватели), была отдана целая комната.

Дом был развернут таким образом, чтобы поступление солнечных лучей на модули, размещенные на крыше, было предельным (максимальная инсоляция). Кроме этого, расчет наклона и размера кровли дома отвечал всем требованиям по установке солнечных панелей.

На заметку: в идеале было бы хорошо установить солнечные батареи на специальном поворотном механизме автоматического слежения за солнцем, правда нужно учесть, что это приводит к удорожанию системы.

Но в этом случае нельзя было подчинять все только техническим требованиям, обусловленным особенностями работы солнечных батарей. Некоторые пожелания имелись и у самих хозяев дома. Они желали иметь просторную кухню со столовой и свободную сауну с подогревом. Для соблюдения всех представляемых условий подходил только один материал – клееный брус. Он дает возможность для воплощения любых архитектурных решений и почти не предрасположен к деформированию, давая лишь минимальную усадку.

Кстати сейчас выпускают и такие гибкие солнечные панели как на фото ниже. Похоже прямо как на отделочный материал.

установка солнечных панелей
Укладка гибких солнечных панелей

Принцип действия солнечных батарей

1. Солнечные модули трансформируют солнечную энергию в постоянный ток при помощи полупроводника кремния, а инвертор из постоянного, преобразует ток в переменный. Обретаемую энергию можно использовать и напрямую – разными нагрузками постоянного тока.

2. Контроллер – основный элемент контроля и управления всей системой электрообеспечения. Главная его задача – зарядить аккумуляторы полностью, не допуская перегрузок или обратного тока в ночное время суток. Он же обеспечивает полную безопасность и работу всей системы электроснабжения на солнечных панелях.

работа солнечных батарей
Аккумуляторы, контролер, инвертор в сборе

3. Инвертор – преобразует напряжение постоянного тока от солнечных батарей, аккумуляторов, топливных и других генераторов в напряжение 220 вольт, 50 герц.

4. Аккумуляторы – накопители электроэнергии.

аккумуляторы для солнечных панелей
В этом вариенте в схему включен дизель-генератор, как резервный, дополнительный источник энергии

Инженерные системы

В доме устроено оборудование, необходимое для комфортабельных условий жизни – кухонная техника, посудомоечная и стиральная машины, подсоединен колодезный насос. Жизнедеятельность всей этой техники, включая освещение по всему дому, осуществляется посредством солнечных батарей. И только система отопления «поручена» тепловому насосу. Обогрев второго этажа обеспечивают конвекторы, первый этаж оснащен теплыми водяными полами. При этом к магистральным сетям подключен только тепловой насос, расходующий 1,5-2 кВт электроэнергии.

В итоге дом способен существовать фактически автономно с одним незначительным исключением. Для этого в систему внесены новейшие технические разработки.

В принципе и тепловой насос можно было бы полностью обеспечить электроэнергией от солнечных батарей, потребляет он все же гораздо меньше обычных электрических обогревателей. Но для этого бы пришлось сумму вложений в солнечную электростанцию, увеличить примерно вдвое.

электростанция на солнечных батареях
Схема электростанции на солнечных батареях

В наше время широкое применение нашли фотоэлектрические модули, производимые с применением микро-кремниевой пленки и прозрачной пленки амфорного кремния. Они наносятся на стеклянное основание солнечной панели. Микро-прозрачная пленка преобразует в электрическую энергию невидимую инфракрасную часть спектра солнца, а слой амфорного кремния – видимую. Эти модули могут преобразовывать солнечную энергию в электрическую, хоть в плохую погоду, хоть при недостаточной освещенности, как при жарком климате, так и при рассеянном свете. Очень выгодны для территорий с небольшим количеством солнечных дней в году и регионов со слабой активностью солнца. Могут использоваться и на северной, и на теневой сторонах дома. Срок эксплуатации их в среднем – 10-15 лет.

Нельзя не упомянуть преимуществах солнечных панелей с применением кремния.

  • Доступная цена. Производственные затраты на электроэнергию по этой технологии заметно упали и продолжают снижаться, благодаря научным исследованиям и инвестициям.
  • Широкое применение. В добавок к традиционной установке на крыше фотоэлектрические модули могут использоваться для отделки фасадов здания в качестве отдельных элементов, архитектурных решений и композиций, что до этого считалось невозможным. Тем более, что эти модули можно устанавливать, как на кровельный материал, так и вместо него.
  • Работа без дефектов. Производственный процесс – достаточно прост, поэтому в этой продукции гораздо меньше дефектов по сравнению с обычными солнечными модулями, при производстве которых используется пайка.
  • Независимы к погодным условиям. Модули отлично работают при разных погодных условиях, потому как они производятся из специальных материалов, имеющих длительный срок службы.
  • Превосходная работа даже при слабой солнечной активности. При рассеянных солнечных лучах эффективность фотоэлектрических модулей выше, чем у поликристаллических, не говоря уже о монокристаллических кремниевых панелях.
Читайте также:  Почему шумят трубы? Избавляемся от шума в трубах навсегда

Эффективность солнечных панелей, расчет модулей

Для эффективности солнечных панелей необходимо протянуть силовые кабели, соединяющие фотоэлектрические модули, устроенные на крыше, с системой обслуживания, в которую входят – инвертор (преобразователь напряжения), контроллер зарядки батарей и аккумуляторные батареи, которые расположены в специальной комнате.

принцип действия солнечных батарей
Автономная солнечная электростанция в доме

От количества электроприборов в доме можно вычислить нужное количество фотоэлектрических модулей. За основу берется среднесуточное энергопотребление электроэнергии в кВт/ч. Для высчитывания числа фотоэлектрических модулей нужно знать точное энергопотребление объекта, мощность модуля (P max) и коэффициент инсоляции данной местности (это мера энергии солнечного излучения, взятого с данной площади земной поверхности в данное время). Он квалифицирует эффективность работы солнца в установленное время года. Коэффициент инсоляции высчитывается на основании статистических наблюдений с учетом сезонной продолжительности светового дня и количества пасмурных и солнечных дней.

Эти данные можно всегда добыть в интернете либо в специальных изданиях, публикующих карты солнечной инсоляции. К слову, в средней полосе России, где возвели этот дом, коэффициент солнечной инсоляции с мая до октября – равен 5 часам солнечной активности в день. Если дом рассчитывался на круглогодичное проживание, как в этом случае, то количество фотоэлектрических модулей высчитывается исходя из отрицательных погодных условий, то есть периода времени с низким сезонным коэффициентом инсоляции. За период с ноября по май он равен 3. Значит с учетом всех вышеизложенных параметров для полного обеспечения электроэнергией этого дома понадобится 32 панели стандартного размера – 110 х 140 мм.

Модули устанавливаются на кровлю при помощи специальных алюминиевых креплений. Они универсальны и годятся для установки модулей не только на крыше, но и для горизонтальных поверхностей, а обслуживающие их систему – инверторы, контроллеры и аккумуляторы располагают внутри дома.

Но конечно, с солнечными панелями не все так радужно как может показаться на первый взгляд. Т.е. обеспечить то электроэнергией можно любой дом, но для того чтобы получить круглогодичное нормальное функционирование всех электроприборов среднего частного дома, нужно хорошо продумать всю систему, и хорошо вложиться. Не стоит витать в иллюзиях, и если вам рассказывают о том что за 300-400 т.р. (примерно), можно установить солнечные батареи и от этого будет работать весь набор современной техники среднего дома, то это байки из склепа для наивных, с сокрытием многих нюансов. Нормальная инсоляция бывает не круглый год (не на экваторе живем), бывает много пасмурных дней, а значит для стабильного электроснабжения недостаточно взять, и просто установить солнечные батареи на крыше. И нужно приходить к особым решениям — например сооружать поворотное устройство которое будет автоматически отслеживать солнце, добавлять в цепь дизельгенератор, или, если есть желание использовать на 100% силу природы — ветрогенератор. И все это нужно суметь правильно рассчитать и устроить.

В заключении, перед тем как перейти к другому оборудованию автономных солнечных электростанций, интересно ваше мнение насчет остальных альтернативных источников электроэнергии. Понятно, что если вы зашли на эту страницу, то вас интересует именно солнечная энергия, но может вы еще подумаете, и решите собрать скажем ветрогенератор, или что-то другое, более интересное.

К какому альтернативному источнику электроэнергии склоняетесь вы?

Просмотреть результаты

Загрузка ... Загрузка ...

Оборудование автономных солнечных систем

Автономное электроснабжение теплового насоса от солнечных батарей – аккумуляторы устроенные на мобильной подставке, сверху – инвертор на 3 кВт. Система электроснабжения дома на 6 кВт с аккумуляторами, предназначенными на круглосуточный режим работы в автономном режиме.

Еще одним элементом обслуживания самодостаточного дома является система бесперебойного питания (СБП). Она оберегает жителей дома от таких неприятностей как отключение электричества. Такая система удобна еще тем, что при имеющейся внешней электросети она, с одной стороны, пропускает напряжение к нагрузке, а с другой – ее зарядное устройство одновременно заряжает блок аккумуляторов.

При отключении питания от электросети СБП переключается на работу от аккумуляторов и тут же преобразует их постоянное напряжение в переменное – 220 В / 50 Гц. Тем самым обеспечивает бесперебойную работу всех электроприборов. Так, что система бесперебойного питания снабжает не только режимы аварийного и резервного электроснабжения, но и автономный режим работы.

Так, что при желании электрифицировать дом можно хоть на краю света. Осталось этот дом только газифицировать собственным экологически чистым биогазом.



Ваш комментарий или вопрос

avatar
650
  Подписаться  
Уведомления