Как и у любого другого источника энергии, у солнечных батарей есть свои плюсы и минусы. Их следует внимательно оценить, прежде чем вы начнете подбирать компоненты системы отопления и энергоснабжения своего дома. Итак, какими же преимуществами и недостатками обладает этот источник энергии?
Плюсы использования солнечных батарей
Если сравнивать их с остальными источниками энергии, которые являются автономными и альтернативными, то солнечные батареи можно считать наиболее эффективными среди них. Чтобы получать от них достаточно энергии, нужно объединить несколько таких панелей. Уже с площади десять квадратных метров можно получить до 1 кВт электроэнергии. А для дома, в котором проживает три-четыре человека, вполне сгодится объединенная панель из батарей, площадью двадцать квадратных метров. Днем, в летний период этот источник энергии вполне способен обеспечивать весь дом. Вдвое большие размеры панели позволяют выработать из солнечной энергии почти 500 кВт электроэнергии в месяц. Этого хватит даже для системы отопления.
Среди других достоинств батарей на солнечной энергии стоит отметить долгий срок службы. Кроме того, вы никак не будете зависеть от возможных неполадок, которые происходят в компании, поставляющей электроэнергию. Вспомните, вам наверняка приходилось сидеть без света только потому, что произошел обрыв на линии электропередач или по какой-то другой причине. В случае с солнечными батареями такого просто не может произойти. Они не нуждаются в постоянном обслуживании, а вероятность их поломки крайне мала. После установки системы за электроэнергию (а в некоторых случаях — и за отопление) вам платить уже не придется.
Минусы использования батарей на солнечной энергии
Количество недостатков этих батарей не так уже велико. Впрочем, они достаточно серьезны и вполне могут заставить человека отказаться от покупки этого источника энергии. Прежде всего, к ним относится высокая цена на эти батареи. Это значит, что они будут окупаться очень долгое время. А люди, как известно, редко готовы ждать, и хотят получить выгоду от покупки как можно скорее.
Если сравнивать с традиционными источниками энергии, то эффективность батарей на солнечной энергии довольно низкая. Их мощность также оставляет желать лучшего, а потому от них невозможно подпитывать приборы, которые отличаются большой мощностью.
Проблема с ценами на эти батареи даже не столько в том, что они очень высоки, сколько в том, что эту сумму приходится выплачивать сразу, а не постепенно. Так что позволить себе приобретение подобного альтернативного источника энергии может лишь тот, кто обладает значительными свободными средствами и может потратить их без ущерба для текущего бюджета.
Также владельцу батарей придется задаться и другими вопросами, например, «Как синхронизировать напряжение от батарей с тем напряжением, что идет от местной подстанции?». Для этого придется приобретать специальное оборудование, что также выльется в дополнительные расходы.
В общем, резюмируя все вышесказанное, можно сказать, что в настоящее время получить выгоду от данного источника энергии могут лишь довольно состоятельные владельцы собственных домов. Они смогут спокойно дождаться момента, когда батареи окупят себя.
Очень часто приходится сталкиваться с мнением, что применять нецелесообразно, что они дороги и не окупаются. Многие думают, что гораздо легче поставить бензогенератор, который будет обеспечивать энергией ваш дом. Давайте попробуем разобраться и определить плюсы и минусы применения .
Сначала о плюсах применения солнечных батарей
Фотоэлектрическая солнечная батарея имеет практически неограниченный срок службы (за 25-30 лет их выработка снижается на 10-20%). Она не шумит, не требует топлива, не пахнет, не надо таскать канистры, менять масло и строить отдельное (желательно пожаробезопасное) помещение, имеющее шумоизолирующие стены, вытяжную вентиляцию и выхлопную трубу.
Если у вас есть система электроснабжения с солнечными батареями, то вы слушаете птиц и любуетесь на играющих в саду детей и не вдыхаете СО 2 . Но главное – электроэнергия круглосуточно, а не только при работе генератора, заведённого с 10 попытки, и тарахтящего на «радость» Вам и соседям. У Вас всегда заряжен шуруповёрт, телефон, камера и пр. Логично ли сокращать ресурс мощного генератора ради выработки нескольких ватт?
Несомненный плюс круглосуточного энергоснабжения - это возможность установки сигнализации. Вариантов множество. От самой простой автосигнализации до интеллектуального дома с видеорегистратором, GSM – модулем, video on-line, и прочими «наворотами». Если у Вас дом, времянка, баня из бруса, то достаточно установить автосигнализацию с сейсмодатчиком (датчик удара). Это самые простые дешёвые и достаточные варианты, т.к. деревянные дома очень хорошо проводят низкочастотные колебания. Неспроста лучшие акустические системы (колонки) деревянные. В случае попытки взлома она наверняка сработает, и уж если не арестует, то наверняка произведёт психологический эффект на злоумышленника (Кто знает, может сейчас сбежится весь «аул», или сосед с «базукой» проснётся?). То же можно сказать про дом из бревна, он не многим уступает брусу. Для кирпичных и каменных домов более подойдёт автосигнализация с датчиком объёма, они не многим дороже, на 15-20%. И ваше имущество «худо-бедно» охраняется.
Навес из солнечных панелей решает 2 задачи - выработка электроэнергии и защита о солнца Одна солнечная батарея мощностью 80-100 Вт обеспечивает необходимое освещение, работу небольшого телевизора, водяного насоса, триммера. А с установкой и подключением справится любой учившийся в школе. В солнечных батареях нет «механики» (по сути, нечему ломаться), применено закалённое, текстурированное стекло, которое не отражает лучи, позволяет собрать больше на 15 % рассеянного излучения, и выдерживает любой град и ветер.
Более того, весьма практично и эстетично использование в качестве кровельного материала. Помимо выработки электроэнергии, происходит частичное затенение и освещение мансардного или чердачного пространства. Не говоря уже о самодостаточной беседке, с освещением, фонтаном и мультимедийными «примочками».
Часто говорят: – «Зимой солнца почти нет». Согласен, почти нет, но:
Теперь немного о минусах
Таким образом, при правильно спроектированной системе автономного электроснабжения солнечные батареи позволяют улучшить качество жизни, комфорт проживания и стоимость получения электроэнергии не только летом, но и зимой. В нашем климате зимой обязательно резервировать солнечные батареи генератором, и более внимательно следить за состоянием и температурой аккумуляторной батареи.
Продолжить чтение
Автономные фотоэлектрические энергосистемы Типы фотоэлектрических систем описаны на странице Фотоэлектрические системы. Рассмотрим более подробно один из видов - автономную ФЭС. Возможно создание автономной системы электроснабжения на солнечных батареях различной сложности. Наиболее простая система имеет на выходе низкое напряжение постоянного тока…
Использование солнечной энергии для целей освещения Солнечные батареи и другие экологически чистые источники энергии становятся в последнее время все более популярными. В этой статье рассмотрены методы построения систем электроснабжения для солнечных светильников, солнечных фонарей и питания подсветки зданий, солнечного освещения…
Северная Ассоциация США по возобновляемым источникам энергии, в своей публикации «Солнечная энергия», опубликованной в 2008-м году, пишет:
«Из всех доступных возобновляемых источников энергии именно солнечная энергия и солнечные батареи наносят минимальный ущерб окружающей среде. Электричество, произведенное при помощи солнечных батарей, не оказывает вредного воздействия на воздушные массы. И никак не загрязняет ни поверхностные, ни подземные воды, не истощает природные ресурсы и не несет опасности, как для животного мира, так и здоровья человека.
Единственный реально опасный эффект данного типа энергии связан с получением некоторого количества токсических веществ и химикатов, например, кадмия и мышьяка, которые используются при производстве солнечных батарей. Но, по большому счету, и эти негативные эффекты минимальны по своему объёму, если есть продуманная политика в плане их повторного использования и надлежащей утилизации.
Будущее
В свою очередь Кен Звейбл, Директор Института анализа солнечной Энергии в Университете Джорджия, в Вашингтоне, а также Джеймс Мейсон, Директор компании про производству солнечных батарей, и Василис Фенакис, Главный Инженер по исследовательской работе в Национальной Лаборатории в Брукхайвене, в своей совместной статье от 2007-го в журнале «Научная Америка» пишут о планах на будущее.
«Мы полагаем, что примерно к 2050-му году технологии солнечных батарей позволят производить почти 3 000 ГИГАВАТТ электрической энергии, иными словами МИЛЛИАРДЫ ватт. Около 30 000 квадратных миль рядов солнечных батарей должны быть установлены верх к солнцу на фиксируемых подставках. Да, эти площади могут казаться просто невероятными. Но уже установленные линии батарей показывают, что свободной земли, необходимой для производства каждого гигаватт – часа солнечной энергии на Юго-Востоке США требуется все равно меньше, чем при производстве этого же количества энергии на традиционных угольных электростанциях.
Исследования, проведённые Лабораторией Энергетики в Коло, показывают, что более чем достаточно земельных ресурсов на Юго-Востоке страны. Нет необходимости затрагивать чувствительные к проникновению машин и людей территории. Также нет необходимости как-то мешать в этом плане землям населенных пунктов или вообще углубляться в трудные территории. Благотворная природа самой солнечной энергии, ее экологичность, включая разумное потребление воды, сводит озабоченность экологическими эффектами батарей к минимуму»
В 2008-м году Отделение по энергоэффективности возобновляемой солнечной энергии (EERE) на своем сайте в блоке «Почему так важна солнечная энергетика» разместило следующий материал:
«Малые электрические подстанции наносят незначительный ущерб окружающей среде, так же как и солнечные батареи. Удивительно, но так запросто производя нужную человеку электрическую энергию, солнечные батареи не загрязняют окружающую среду, не производят рискованные для фауны и флоры выбросы и отходы. Это производство энергии не требует ни жидкого, ни газообразного топлива, его не надо ни транспортировать, ни сжигать»
В свою очередь Василис Фенакис, старший научный сотрудник Центра Инженерных Наук Национальной Лаборатории в Брукхавене, в статье от 2004 года «Циркуляция теллурида кадмия и его вред в ходе производства солнечных батарей» в разделе о возобновляемой и восполняемой энергетике пишет:
«Если смотреть широким полем зрения на проблему, то риски для окружающей среды от солнечных батарей минимальны. Приблизительные выбросы в атмосферу в ходе производства составляют 0,02 грамма теллуридла кадмия на ГИГАВАТТ\час электрической энергии, произведенной за весь срок службы солнечного модуля, и это очень низкий показатель.
Широкомасштабное использование солнечных батарей не несет никакого риска для здоровья человека и живых существ. А повторная переработка модулей, что уже отслужили свой срок службы, почти полностью нивелирует озабоченность «зеленых» по поводу вредности этого вида производства электрической энергии.
Во время своей работы солнечные модули не производят загрязнения Природы, и более того, постепенно замещая традиционные виды топлива (газ, нефть, уголь) они приносят существенные выгоды окружающей среде. Теллурид кадмия в солнечных батареях на самом деле на поверку оказывается значительно более дружественен Природе, чем все остальные ныне используемые виды кадмийных батарей, включая знаменитые никель-кадмиевые.
Минусы
Однако, не все так просто в вопросе безопасности для окружающей среды со стороны огромной МАССЫ солнечных батарей.
В главе, озаглавленной «Солнечная и ветряная энергетика непродуктивна и вредна для окружающей среды» ее автор, Пол Дриссен, Доктор Наук и сотрудник Комитета по «Строительству завтрашнего дня» пишет :
«Производство 50-ти МЕГАВАТТ электрической энергии с использованием газосжигательных установок потребует примерно от 2 до 5 акров земли. Чтобы получить такое же количество энергии за счет солнечных модулей придется покрыть – внимание! — около ТЫСЯЧИ акров земли солнечными панелями (и это еще если принимать в расчет оптимистичные цифры в получении энергии в 10 ватт на кв. метр или 5% эффективности при пиковой выработке).
Еще не меньшая проблема – это обеспечить свободный доступ грузовикам с водой для того чтобы мыть весь этот «лес» из солнечных модулей. Чтобы покрыть, например, потребности Калифорнии в энергии при помощи солнечных модулей потребуется задействовать десятки тысяч акров земель, принося их в жертву. А ведь эти прерии называют чуть ли не самым уникальными и красивыми образчиками настоящей Дикой Природы. Дикий Дикий Запад. Это один из самых величественных и красивейших ландшафтов во всей Америке, и его придется принести на алтарь солнечной энергетики вместе с животным и растительным миром этой территории.
Калифорнийская Энергетическая Комиссия в рамках общественного интереса к энергетической общедоступной исследовательской программе (PIER), Институт Исследований Электрической Энергии (EPRI) в ноябрьском отчете 2003 года под названием «Потенциальный вред для Здоровья и Окружающей среды связанный с производством и использованием солнечных батарей, доступной на сайте EPRI, написали следующее.
«Само производство солнечных батарей включает в себя использование некоторых токсичных газов, взрывоопасных летучих веществ, коррозийных жидкостей и подозрительных канцерогенных – вызывающих рак – реагентов. Магнитуда возможных негативных эффектов на здоровье человека и Природу в случае производства солнечных батарей варьируется в зависимости от используемых токсических материалов, их насыщенности, интенсивности использования, а также продолжительности их воздействия на человека в условиях производства.»
Отработанные модули
Утилизация значительных объемов отслуживших свое солнечных модулей на конкретной территории приводит к увеличению риска для здоровья людей в данной местности. А также это пагубно для местной флоры и фауны. Утечка химических реагентов из утилизируемых модулей дает вероятность заражению местной почвы и поверхностных вод.
Животный и растительный мир на этих территориях при непосредственной близости возможных утечек или случайных выбросов в атмосферу может быть подвергнут тяжелому воздействию. Утечки могут привести к взрывному росту концентрации опасных веществ вокруг производственных установок, на которых производятся модули. А это уже прямая и явная угроза здоровью работающих здесь людей.
Окружающая вода, воздух, почвы будут поглощать в себя вредные химические выбросы. Загрязненная вода отравит почву, а вдыхаемый воздух также будет частично отравлен выбросами.
Удар по живому
«Выбросы химических токсических соединений при производстве солнечных модулей ведет к ослаблению резистентности живых существ к болезням и ухудшению их фертильности, то есть способности давать здоровое полноценное потомство. Также увеличивается смертность и наблюдается замедленный рост у детей и детенышей. Интенсивность и серьезность негативного воздействия будет различаться в зависимости от количества и типа вредных веществ, высвобождаемых при производстве солнечных улавливающих модулей…»
По материалам Исследовательского Института Электрической Энергии (EPRI) 2003 год. Калифорнийская Энергетическая Комиссия.
В свою очередь Ховард Хейден, Доктор Наук, почетный Профессор в университете Физики в Коннектикуте, в книге от 2005 года «Солнечная ловушка: почему солнечная энергетика не покорила мир» пишет:
«Скопление солнечных батарей на примере местечка Барстоу, Калифорния, под кодовым обозначением «Солнечная №2», занимает 52,6 гектаров (почти 130 акров) земель и производит около 10 мегаватт электричества на максимальном выходе при пиковых значениях. Производительность достигает лишь 16%. Для таких вот установок типа «Солнечная -2», чтобы произвести такое же количество энергии, как и типичной 1000 мегаватт электростанции на обычном топливе, за год потребуется покрыть солнечными модулями 33 000 (!) гектаров земли. Или иными словами, 127 квадратных миль площади! А это уже серьезный урон окружающей среде.
Число солнечных батарей на нашей планете непрерывно растет, однако ни о каком качественном прорыве в этой области пока говорить не приходится. Возможно, когда инженеры придумают, как уменьшить площади солнечных модулей и как наладить их само очистку, когда уберут из производственной цепочки некоторые летучие опасные соединения и газы, то дело и пойдет веселее. Но пока с экологической точки зрения солнечные электростанции все же не совсем безвредны для окружающей среды.
Истощение природных ресурсов и обострившиеся экологические проблемы — главные причины для развития возобновляемых источников энергии:
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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. 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.
Обзор солнечных батарей для дома смотрите на видео: