Альтернатива солнечным батареям для дома

Альтернативное отопление частного дома своими руками

Здесь вы узнаете:

Расценки на коммунальные услуги постоянно растут, что вынуждает людей использовать более экономичные и дешевые источники тепла. Для этого разработано множество технологий, позволяющих вырабатывать тепловую энергию с минимальными денежными затратами. Альтернативные источники энергии для частного дома позволяют оптимизировать затраты и получить недорогое тепло для отопительных систем. Что же это за источники? Об этом мы поговорим в рамках данного обзора.

Самые распространенные альтернативные источники тепла:

• Солнечная энергия – доступна во многих регионах, причем почти бесплатно;
• Тепловые насосы – нельзя сказать, что это самый экономичный вариант обогрева, но смысл в использовании все-таки есть;
• Топливные брикеты и биотопливо – созданны природой;
• Ветрогенераторы – дорогое оборудование, позволяющее задействовать дармовую энергию ветра;
• Инфракрасное отопление – отличная альтернатива обычному водяному отоплению.

Поговорим обо всем более подробно и вычислим их сильные и слабые стороны.

Котел на биотопливе

Человечество, в результате своей деятельности, производит гигантское количество отходов. Многие из них имеют биологическую природу и не вредят экологии. К ним относятся древесные щепки, кукурузные початки, солома, торф и многое другое. Все это прекрасно горит, о чем свидетельствуют взрывы на деревообрабатывающих комбинатах и горящие торфяники. Поэтому подобным видам топлива уделяется все большее внимание – на рынке начали появляться прессованные брикеты, пеллеты, торф в гранулах, прессованная древесина и прочие продукты, изготовленные из растительных материалов.

В результате на свет появляется экологически чистое топливо, которое можно использовать для обогрева частных домов. Оно не загрязняет окружающую среду, избавляя ее от гор ненужного мусора. Естественно, что та же древесная стружка может сгнить самостоятельно, никак не повлияв на экологию. Но зачем пропадать столь ценному материалу, который может стать отличным альтернативным источником? Достаточно только спрессовать ее и придать удобную для применения форму.

Тепловые насосы

Тепловая альтернативная энергия окружает нас повсюду. Она есть в земле, воде и даже в воздухе. Поэтому нам ничто не мешает аккумулировать ее и подавать в обогреваемые помещения. Например, тепло может быть извлечено из незамерзающих слоев грунта, начинающихся уже в нескольких метрах под землей. Тепловые насосы закачивают туда специальный теплоноситель, испаряющийся при низких температурах. Наверху он конденсируется и отдает тепло в помещения (примерно таким образом работает холодильник, забирая тепло у продуктов и отдавая его в атмосферу через радиатор).

Тепловые насосы не являются автономными источниками тепла, так как для их работы нужна электроэнергия. Но если сравнивать «прожорливость» классических электрических отопительных систем и систем, построенных на базе тепловых насосов, то экономичность может достигать 20-30%, в зависимости от источника тепловой энергии и эффективности оборудования. Откуда выгоднее брать тепло?

• Из воздуха – специалисты отмечают невысокую стоимость оборудования, но оно будет эффективным только в теплых регионах, так как падение температуры воздуха приводит к падению эффективности работы теплового насоса;
• Из грунтовых вод – подводные течения, расположенные ниже линии промерзания грунта, никогда не замерзают и являются отличным источником тепла;
• Из грунта – тепла в земле очень много, так как на глубине уже нескольких метров температура всегда положительная.

Любой из этих источников можно использовать для обогрева своего жилища.

Солнечные коллекторы

Солнце поставляет на нашу планету гигантское количество тепловой и световой энергии. Человек давно стремится овладеть этой альтернативной энергией, но сталкивается с многочисленными проблемами. Главное проблемой является ограниченное количество энергии, получаемой на 1 кв. м. земной поверхности. Поэтому солнечные коллекторы, используемые для аккумуляции тепла от нашей родной звезды, обладают достаточно большими размерами.

Солнечные коллекторы устанавливаются на крыше и служат для генерации почти дармового тепла. Оно поступает в отопительную систему и передается в обогреваемые помещения. Благодаря достижениям разработчиков, такие системы могут показать неплохую эффективность. Отпугивают только большая стоимость оборудования и низкая эффективность в пасмурную или в очень холодную погоду.

Альтернативой солнечным коллекторам становятся солнечные электрические батареи. Они генерируют электроэнергию, которая потом превращается в тепло, создаваемое электрическими котлами. Но для получения достаточного количества электроэнергии придется заставить солнечными батареями всю крышу, потратив на это приличную сумму денег. Впрочем, для некоторых районов солнечные батареи и коллекторы могут стать наиболее приемлемыми.

Ветряные генераторы тепла

Создавая альтернативное отопление частного дома своими руками, можно обратить внимание не только на биотопливо и солнечные коллекторы/батареи, но и на ветряные генераторы. Они обеспечивают генерацию электроэнергии, которая трансформируется в тепло. Стоимость оборудования не очень высока, но его применение оправдано лишь в том случае, если в данной местности постоянно дуют ветра. Хорошую эффективность показывают ветряные генераторы с вертикальными роторами, вращающимися при любом направлении ветра.

Инфракрасное отопление

Многие знакомы с системами теплых полов – они монтируются не только в кухнях и в ванных, но и в жилых помещениях. В последние годы на рынке появилась альтернатива жидкостным теплым полам, в которых источником обогрева является теплоноситель из отопительной системы – это специальная инфракрасная пленка, работающая от электроэнергии. Она укладывается под напольное покрытие, заставляя его излучать тепло. Таким образом, здесь отсутствуют лишние тепловые потери, присутствующие в традиционных электрических и водяных теплых полах.

Источник

Аналог солнечной батареи, или как получить энергию из тени

Пока коронавирус ещё блуждает по планете, народ сидит по домам, а некоторые компании задумываются о том, чтобы перенести работу на «удалёнку» навсегда. Но если все будут сидеть по домам, то стоит ли людям задуматься о том, чтобы сделать из своего дома независимую крепость? Ответ на этот вопрос сугубо личный для каждого, но если кто-то из вас заинтересован в этом, то вам понравится новая разработка от сингапурских учёных. Их изобретение позволило добывать энергию из тени.

Солнечная энергия пока используется довольно мало, а зря

Как работают солнечные батареи?

Вообще есть два типа устройств на солнечной энергии. Одни называются солнечными батареями, а другие солнечными коллекторами. В чём между ними разница?

Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца, переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. Солнечный коллектор собирает тепло, нагревая теплоноситель.

Солнечный коллектор — слева и солнечная батарея — справа

Генератор на теневом эффекте

В период солнечного минимума учёные из Сингапура предложили нечто иное. Прибор работает на контрасте света и тени, преобразую этот самый контраст в электричество. Для удобства генератор прозвали SEG (shadow effect energy generator). Контраст вызывает разницу потенциалов — необходимое условие возникновения тока.

SEG представляет собой набор ячеек на прозрачной пластиковой пленке. Данные ячейки ничто иное как золотая пленка на кремниевой пластине. Что удивительно, несмотря на наличие золотой плёнки, SEG выходит дешевле, чем просто кремниевые аналоги. Но на этом плюсы не заканчиваются. Проведя эксперименты, стало ясно, что в условиях переменной освещенности SEG в 2 раза эффективнее солнечных батарей, причем максимальное количество электричества удалось получить, когда половина поверхности была освещена, а другая половина находилась в тени. Худшие результаты зафиксированы при полной освещённости и полной тени.

Возможно, вас заинтересует: что случится с Солнцем в будущем?

На данный момент, SEG создавался под смартфоны и мелкую бытовую электронику, требующую периодической подзарядки. Из-за ориентированности на переменную освещенность, теневой генератор должен заменит солнечные батареи в домах.

Ещё в SEG обнаружилась интересная особенность, которая открывает для него немного иной рынок. В связи с тем, что генератор мониторит изменение освещённости, он может служить автономным датчиком движения. Учёные провели очередной эксперимент, и догадка подтвердилась. Когда человек или домашнее животное отбрасывают даже прерывистую тень датчик запускается и ведёт запись. Для систем сигнализаций это может стать интересной альтернативой обычным датчикам и камерам, так как SEG полностью автономен.

Если вы соблюдаете карантин и редко выходите из дома, рекомендуем вам посетить наш телеграм-канал, чтобы не упустить ни одной важной новости!

Работа по улучшения генератора продолжается: сейчас ученые пробуют заменить золото другим материалом, чтобы ещё снизить себестоимость.

Где можно применить новый генератор на теневом эффекте?

Генератор на теневом эффекте

Первое, что приходит в голову — установка на электромобили, которым на нашем сайте выделен целый раздел. Так как в реалиях жизни не бывает такого, что все автомобили всегда стоят полностью освещёнными. Где-то тень отбрасывает дом, где-то дерево, а иногда солнце просто смещается в течение дня, и освещённость падает. При условии, что таких «проблем» при массовом использовании будет много, плюс вдвое более эффективные показатели SEG сыграют свою роль, и данная технология может быть глобализирована.

Могут ли быть глобализированы электромобили, и как данный процесс продвигается в России? Не знаете, читайте тут

Второе — замена нынешних солнечных батарей на рынке. На данный момент, солнечные батареи стоят настолько дорого, что даже при условии получения желаемой автономности, окупаться они будут крайне долго. В некоторых случаях, период отбивания средств достигается через 10-20 лет. Если SEG вдвое более эффективен, то игра, возможно, будет стоит свеч. Получится ли реализовать задуманное у сингапурских учёных, узнаем в ближайшее время.

Есть надежда, что данное изобретение станет шагом к экологически чистому будущему, ведь, в отличие от большинства «зелёных» изобретений, SEG не стоит как самолёт, а наоборот дешевле и работает лучше. На мой взгляд, если Сингапур не пожадничает и сделает данный генератор доступным для всех слоёв населения, то он молниеносно завоюет рынок.

Вы уже пользуетесь солнечными батареями? Если да, поделитесь в комментариях или нашем телеграм-чате, как вы расцениваете новую разработку сингапурских учёных, и приобретёте ли вы для личных целей такой генератор?

Источник

Солнечные батареи — альтернативная энергия

Независимый от сторонних ресурсов источник электрической энергии – это солнечная батарея. Для её функционирования нужен только свет центральной звезды нашей системы планет. Установки применяются повсеместно и стремительно набирают популярность, составляя конкуренцию центральным ЛЭП. Комплект солнечных батарей для частного применения можно приобрести в сборке и пользоваться энергией светила по своим потребностям.

Необходимая альтернатива

Солнечные панели изначально предназначались как альтернативный источник получения электричества для снабжения местности, где отсутствует линия электропередачи или поставки ресурса не являются постоянными и зависят от ряда факторов. Так батареи активно применяются:

• В отдалённых и не электрифицированных регионах с достаточной инсоляцией;
• В многоквартирных домах, в социальных учреждениях и на предприятиях в качестве резервного источника электроснабжения;
• В сельской местности солнечная электростанция дополняет автономное энергоснабжение;
• Энергия Солнца иногда используется как средство нагрева воды в системах отопления и водоснабжения;
• Космические станции работают на преобразованной солнечной энергии.

Полученное электричество расходуется на необходимые нужды: освещение, работа бытовых приборов и производственного оборудования, снабжение котельных установок.

Сфера применения систем переработки солнечной энергии на сегодняшний день обширна по нескольким причинам:

• В комплекте предусмотрен аккумулятор, в котором накапливается энергия, он может быть использован в «тёмный» период или во время отключения основной центральной сети.
• Отсутствие потребности в сторонних ресурсах, система сама себя обеспечивает. При использовании несколькими абонентами быстро окупается в пересчёте на оплату услуг электроснабжающих организаций.
• Независимость от внешних факторов, кроме погодных условий. Солнечные батареи будут действительно полезны в регионах, где солнце всё же посещает поверхность Земли.
• Долгосрочность работы – при правильном уходе и своевременном обслуживании до 20 лет.

Устанавливаются комплекты на отдельные стенды или на крыше дома с солнечной стороны.

Системы солнечных батарей в виду востребованности и создания конкуренции в отрасли заметно упали в цене за последнее десятилетие. При покупке комплекса для частного дома, электричеством в котором будет пользоваться семья из 4-х человек, отбить затраты можно уже через 3,5-4 года.

Разновидности преобразователей и их эффективность

Любая солнечный панель преобразует свет Солнца посредством инвертора – ключевого компонента системы. Он видоизменяет энергию в постоянный ток, который трансформируется модулем в переменный со стандартным напряжением 220 В, необходимым для работы большинства приборов.

Мощность инверторов варьируется в пределах 250…8000 Вт, что необходимо учитывать при выборе. Чем больше максимальная нагрузка напряжения в цепи, тем мощнее должен быть преобразователь.

Самые востребованные соотношения напряжения и мощности для частного хозяйства, жилых домов:

• 12 В и 600 Вт;
• 24 В и 600…1500 Вт;
• 48 В и ≥1500 Вт.

По организации работы преобразователи делятся на несколько видов:

• Автономные работают внутри единого контура без посторонних ресурсов. Их производительность должна быть рассчитана максимальной нагрузкой на цепь и принята с небольшим запасом для возможности скачка напряжения из-за включения техники-потребителя.
• Синхронные вырабатывают энергию, накапливают её, а свыше нормы отправляют в электрифицированную сеть. Обнаруженный недостаток в конденсаторе (аккумуляторе) восполняется обратным забором из сети преобразователем. Такая система помогает предотвратить перебои в центральной системе, используется как резерв.
• Комбинированные системы сочетают функции автономного и синхронного преобразователя.

Преобразователь в комплекте с солнечными батареями для дома создаёт на выходе качественно разные сигналы напряжения, от которых зависит и стоимость устройства:

• Синусоидальные, самые дорогие, образуют высококачественный ток для подключения крупной бытовой техники – кондиционеров, холодильников, котлов;
• Прямоугольные служат для питания небольших приборов, например, освещения и других совместимых устройств. Стоимость такого преобразователя сравнительно низкая;
• Псевдосинусоидальные – это середина между прямоугольными и синусоидальными системами и по качеству, и по цене. К такому можно подключить любую бытовую технику, но качество передачи значительно ниже, чем у первого варианта.

• Фотоэлектрические (полупроводниковые) преобразователи(ФЭП), трансформирующие солнечную энергию напрямую в электрическую. Несколько объединённых ФЭП – это солнечная батарея.
• Гелиоэлектростанции (ГЕЭС)–установки, работающие на высококонцентрированном излучении для активизации тепловых машин и промышленных установок.
• Солнечные коллекторы (СК) – это нагревательные установки низкотемпературного типа.

Как солнечную батарею выбрать

При необходимости в использовании автономного источника электроэнергии в первую очередь необходимо рассчитать предполагаемую нагрузку на сеть и определить мощность установки. Благо, производители предлагают готовые системы с солнечными батареями в комплекте и достаточно определить только несколько основных параметров:

• Мощность и размер панелей;
• Производительность установки;
• Требования батарей к инсоляции и температурному режиму.

Разновидности готовых модулей:

• Монокристаллические из силиконовых ячеек-преобразователей. Они отличаются компактностью и высокой эффективностью – до 22%, соответственно самой высокой стоимостью.
• Поликристаллические с кремниевым компонентом в составе рабочих секций. Их эффективность не превышает 18%, что ненамного меньше, чем у монокристаллических модулей, но стоимость значительно отличается в меньшую сторону, поэтому такие солнечные батареи выбирают для дачи и частного дома.
• Аморфные с тонкоплёночными кремниевыми фотоэлементами самые низкоэффективные и одновременно дешёвые. Но у них есть отличительная особенность – способность вырабатывать электричество при малой инсоляции.

Любые панели комплектуются в готовую систему в сопровождении следующего оборудования:

• Инвертор (преобразователь), трансформирующий свет в электричество;
• Аккумулятор, накапливающий энергию, он же нивелирует перепады напряжения;
• Контроллер аккумуляторного напряжения, зарядки и прочих параметров.

Укомплектовать комплекс можно самостоятельно или приобрести его в сборке, где оборудование подобрано правильно с учётом мощностных особенностей каждого компонента.

Монтаж комплекса следует доверять профессионалам – щиты необходимо устанавливать аккуратно посредством специального крепежа.

Источник