Чем хороши солнечные батареи для отопления дома

Постоянное удорожание привычных энергоносителей, периодические экономические кризисные явления, являются поводом для актуальности вопроса об использовании альтернативных источников энергии, например, солнечные водонагреватели, воздушно солнечное отопление. Ведь в современных условиях жизнедеятельности, ведение хозяйства – это способ экономии и забота об экологии на нашей планете.

Особенности

Солнечные панели представляют собой полупроводниковое сооружение, которое призвано преобразовывать солнечное излучение в электроэнергию. В отдаленных местах проживания или при регулярных перебоях электроэнергии, ключом решения проблем будут такие системы, они используются для бесперебойного, экономичного и надежного электроснабжение дома.

Принцип работы

На отрицательно заряженную панель падает солнечный свет. Он вызывает активное образование дополнительных отрицательных зарядов. Под воздействием электрического поля, которое присутствует в p-n переходе, происходит разделение положительно и отрицательно заряженных частиц. Первые из них направляются в верхний слой, а вторые вниз. Так, появляется разность потенциалов. Исходя из этого видно, что работа происходит по принципу батарейки. После того когда к нему подсоединяется нагрузка, в цепи возникает ток. Сила тока зависит от таких параметров:

• уровень инсоляции;
• размер фотопреобразователя;
• тип фотоэлемента;
• общего сопротивления приборов, подключенных к солнечной батарее.

Где данный метод отопления будет наиболее эффективен

Целесообразнее использовать мощность солнечных панелей при недостатке электроэнергии в регионе, например, где вводятся ограничения ее потребления. Или же когда прокладка сети проводов дороже, чем себестоимость батарей.

Энергию солнца использовать лучше, когда ее поступлению не предотвращают туманы и непогода.

Схема получения энергии

Когда солнце действует на батарею, фоторецепторы, находящиеся на поверхности, создаются микро заряды, если полученную энергию батареями не используют, она накапливается в аккумуляторы.

Комплектация

В комплектацию панелей входят:

• вакуумный коллектор;
• контролер, следящий за эффективностью работы системы;
• насос, подающий теплоноситель к накопительному баку от коллектора;
• емкость объемом 500-1000 л для горячей воды;
• тепловой насос или электрические тэны.

Преимущества и недостатки

Преимущества в использовании системы на солнечных батареях

• На протяжении года ваш дом обеспечен необходимым теплом. Температурный режим в доме можно регулировать по своему усмотрению.
• Полная независимость от коммунальных служб, вам не придется платить за общее отопление.
• Независимость от общей распределительной сети. Собственный запас энергии вы можете израсходовать на различные нужды бытового характера.
• Длительный срок службы батарей. Вам не придется, беспокоится о том, что необходима замена компонентов или ремонт.
• Электроэнергия вырабатывается без вреда для экологической среды.
• Малый вес конструкции.
• Бесшумность системы при работе.

Недостатки в использовании

• Неэффективно использовать солнечные батареи, если вы проживаете в регионе, где количество солнечных дней не велико.
• Высокая стоимость системы.
• Потребность места для размещения дополнительных комплектующих.
• Зависимость от природного фактора, количества (пасмурных или солнечных дней).
• Установку батареи нужно производить на южную сторону крыши. В тех местах, где солнце светит длительнее всего.
• Необходим постоянный уход (происходит загрязнение).
• Длительный срок окупаемости.
• Проблемы утилизации батарей.

Цены

Стоимость на автономное энергосбережение зависит от ее мощности и производительности.
Приблизительные расценки в интернет-магазинах:

• мини солнечная станция 140 Вт от 18 000 руб.;
• солнечная сетевая электростанция 1 кВт от 65 000 руб.

Продажа солнечных батарей в условиях рынка, может составлять от 350 до 550 у. е., к тому же не забываем об остальных комплектующих к системе энергообеспечения, для того что бы обеспечить жилой дом электроэнергией на 4 человека потребуется 15 – 25 тыс. у. е.

Уязвимость альтернативной системы отопления

Уязвимость системы состоит в следующих факторах:

• «Блуждающий ток» в этом случае батарея может и вовсе выйти из строя.
• Не перегружать систему, стоит просчитать, для питания чего будет использоваться.
• Поломка панелей может возникнуть вследствие неправильного подбора вышедших из строя элементов.
• Повреждение по причине неблагоприятных условий природы (град, обильные осадки, снег) им не страшны.

Монтаж и его стоимость

Для того чтобы система работа с хорошей отдачей, угол наклона крыши должен составлять примерно 45°. Более максимальный наклон позволит эффективнее использовать солнечную энергию зимой. В летний период оптимальный наклон поможет избежать перегревов. Очень важно окружение дома, ничего не должно отбрасывать тени на крышу.

Коллектор размещают на хорошо освещаемой стороне, отклонение от юга может быть максимум на 30° к востоку или западу.

Также систему накопления можно установить в подвале дома, она с легкостью разбирается на детали и монтируется в том помещении, где планируете ее поставить.

Стоимость монтажа солнечной станции может составлять от 0,5 $ до 1 $ за Вт. А также зависит от сложности работ.

Типы солнечных батарей

Существуют следующие виды солнечных батарей:

• тонколистовые;
• монокристаллические;
• поликристаллические.

Тонколистовые

В результате напыления полупроводникового соединения на гибкую (полимерную) подножку образуется тонколистовая солнечная батарея. Одними из перспективных материалов для такого типа панелей является меди-галлия-индия селенида. Коэффициент полезного действия медно-индий-галлиевых батарей достигает 20%. К сожалению, число подобных тонколистовых панелей на рынке невелико. В частности, более распространены на основе кадмия теллурида (КПД которого составляет до 16%).

Тонколистовой вид батарей имеет множество отличий от габаритных кристаллических вариантов, например, толщина составляет всего лишь менее 1 мкм и гибкость, которая позволяет на любой кровельной поверхности (даже цилиндрических).

Достоинства тонких фотоэлементов:

• рабочие параметры сохраняются при рассеянном свете, вследствие чего повышается суммарная выработка энергии;
• себестоимость производства ниже, также ниже и цена;
• в условиях жаркого климата более высокая эффективность;
• к тому же высокие показатели оптического поглощения солнечного света.

Более значительные габариты (нежели у кристаллических) можно отнести к недостаткам таких панелей. Помимо того, в использовании тонколистовых батареях нужны высоковольтные инверторы и контролеры.

Применяют их в большей мере в регионах с пасмурной погодой жарких странах и в мощных гелиостанциях.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Технологии тонколистовых панелей применяют в архитектуре производстве светодиодных триплексов и автомобилестроении.

Монокристаллические

Для изготовления монокристаллических батарей используют очищенный кремний. Выглядят такие солнечные панели, как силиконовые соты или, ячейки которые соединены в одну структуру. После затвердевания монокристалла его разделяют на тонкие пластины толщиной до 300 мкм. Соединены готовые пластины тонкой сеткой из электродов. Светочувствительные ячейки такой батареи направлены в одну сторону, это позволяет достичь довольно высокого коэффициента полезного действия (КПД) в 26%, что является хорошим показателем для этого вида.

Но минусом такой панели является то, что она должна всегда быть направлена лицевой стороной к источнику света (Солнцу) или же, в противном случае, мощность отдачи существенно снижается. То есть такая батарея хороша в солнечную погоду.

Целесообразное использование в южных районах.

Поликристаллические

Для получения поликристаллической батареи используют метод медленного охлаждения кремневой субстанции. Такой подход к производству на порядок дешевле, чем в монокристаллическом типе панелей, соответственно и цена на этот вид значительно ниже. Также принцип ее работы позволяет изготавливать их не только из чистого кремния, но даже из вторичных материалов. Пластины кремния направлены в разные стороны, что дает сравнительно низкий показатель коэффициента полезного действия (КПД) от 16 до 18%.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Но все же одним из главных преимуществ является эффективность при плохом и рассеянном свете, такая батарея все равно будет питать аккумуляторы.

Правила установки солнечных панелей

• Перед установкой убедитесь, что кровля помещения способна выдержать нагрузку от веса конструкции.
• Важно помнить, что объекты, которые расположены вблизи, могут откидывать тень на поверхность батарей. В этом случае панели будут получать недостаточное количество солнечной энергии, что существенно снизит КПД.
• Установленная конструкция не должна представлять собой «парусник» тогда ветер не будет представлять угрозу.
• За поверхностью панели потребуется уход (отмывать от загрязнения, зимой очищать от снега и т. д.).
• Если вы уже определились, где будет размещена конструкция можно, переходить к сборке и установке ее на кровлю. Каркас изготавливать и использовать из бруса не рекомендуется, так как он теряет свою прочность быстрее, нежели металлические уголки и профиля. В зависимости от площади, которую будут занимать батареи, выбор сечения профиля будет индивидуален.