Нагревательный элемент для солнечной батареи

Устройство такой системы будет состоять из источника электроэнергии – панелей солнечных батарей, инвертора, блока управления, аккумулятора и непосредственно нагревательного элемента. В роли нагревателя подойдет любой конвектор подходящей мощности. Его делать своими руками нет смысла. Загвоздка состоит в источнике питания — солнечных батареях. На них и акцентируем свое внимание.

Наиболее доступные солнечные панели выпускаются трех видов — это пластины на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии (с-Si) и пленочные панели аморфного кремния(а-Si). Самые эффективные солнечные источники электрической энергии делаются на основе монокристаллов кремния, которым достижима цифра в 25% КПД. Но они более трудоемки в изготовлении и как следствие имеют самую высокую цену за 1 м2 площади. Проще в изготовлении и доступней в цене являются пластины из поликристаллического кремния, но они имеют показатель КПД значительно ниже в 14-17%. Самыми применяемыми становятся пленочные солнечные батареи с использованием аморфного кремния, который хоть и имеет самый низкий КПД всего 8-10%, но отличается от аналогов сравнительно небольшой стоимостью за единицу площади и способен вырабатывать электроэнергию даже при рассеянном свете.

Стоимость затрат за 1 Вт выработанной мощности для пластин солнечных батарей на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии, устанавливаемых на южную сторону крыши, составляет на сегодня 6-9 долларов, для пленочных 4-5 долларов. При этом аналитики обещают ее снижение до весьма доступных 1-3 долларов за ватт.

Так как поток солнечных лучей непостоянен в течение дня, нам необходим инвертор – прибор, преобразующий разно потенциальный постоянный ток, полученный на солнечных батареях в переменный ток установленного потенциала синусоидальной формы для использования на бытовых приборах. В нашем случае все приборы работают с сетью 220 В и 50 Гц.

Стоимость

Сравним цены на предлагаемые полностью готовые небольшие комплекты солнечных источников электроэнергии:

• поликристаллическая панель с мощностью 100 Вт размерами 1250 х 808 х 35 мм в готовом комплекте будет стоить 19800 рублей;
• монокристаллическая панель с такой же мощностью в 100 Вт, но размерами 1160 х 670 х 35 в готовом комплекте будет стоить 28800 рублей;
• аналогичная пленочная батарея от китайского производителя обойдется вам в 14320 рублей за комплект при размерах 1300 х 1100 x 3 мм.

Приведены средние цены, наиболее хорошо представленные на Российском рынке от таких производителей как международная корпорация «Kyocera Group», германско-швейцарско-финская компания «Naps Solar Group» и несомненный лидер продаж – китайская корпорация «Jinko Solar Holding Co».

Обогреватель на солнечных батареях своими руками

Взвесив все за и против, мы всегда можем своими руками соорудить альтернативную систему отопление на солнечных батареях для существующего дома.

Для начала произведем строительный расчет: площадь южной половины крыши среднего дома размерами 8 на 10 м составляет примерно 66 м2. Взяв площадь ранее приведенной пленочной солнечной батареи для получения 100 ватт электроэнергии у нас должна быть площадь в 1,4 м2, таким образом, получим, что на всю крышу уместиться 46 комплектов. Сорок шесть батарей по 100 Вт каждая – в итоге должно получиться 4,6 кВт, учитывая, что любой электрический прибор должен бесконечно долго работать при 70% нагрузки выбираем инвертор на 6 кВт мощности.

Если взять более дорогую солнечную панель, то на имеющейся как у нас площади можно собрать набор на 6 или 10 кВт мощности.

Приступаем к монтажу. Если же у вас шиферный тип покрытия необходимо сначала обустроить обрешетку и закрепить на ней любые недорогие пластиковые плоские листы – это будет основанием для панелей солнечных батарей.

Монтируем панели и подключаем их к электрической цепи, далее все это мы выводим через АКБ на инвертор. Все, подключаем непосредственно электрические нагреватели и процесс альтернативного обогрева пошел.

Итого полноценный обогреватель на солнечных батареях нам обойдется:

Останется только посчитать стоимость всего оборудования:

— панели обойдутся минимум в 700 000 руб.,

— крепление и сопутствующие материалы обойдутся в 60 т. руб.,

— инвертор на 6 кВт будет стоить минимум 50 000 рублей.

Получаем всего по минимуму сумму в 810 тысяч рублей и по самым радужным прикидкам 7-10 лет окупаемости, что для инновационных технологий является вполне живым сроком.

Источник

Солнечные водонагреватели и их цены на популярные модели

Солнечный водонагреватель представляет собой систему подогрева воды с помощью солнечной энергии. Этот вид коллектора является теплообменником, который преобразует солнечную энергию в тепловую. Такой способ аккумуляции энергии позволяет получать горячую воду с минимальными затратами финансовых средств.

Если рассматривать устройство этого оборудования, то главной его частью является непосредственно коллектор. Эта часть водонагревателя представляет собой своеобразный радиатор, который состоит из системы тонких трубочек. По ним происходит циркуляция теплоносителя, в данном случае воды, и поглощение солнечной энергии.

Также выделяют резервуар, в котором находится вода. Это своеобразное хранилище выполняет функцию расширительного бачка, а при некоторых вариантах исполнения еще и роль теплообменника.

Стандартный вариант функционирования водонагревателя:

1. Из накопительного бака посредством естественной силы тяжести, теплоноситель переходит в нижнюю часть коллектора.
2. В ходе нагрева, вода, постепенно по специальным трубкам поднимется вверх, а свободная часть снова наполняется теплоносителем.
3. После того, как вода прошла коллектор, она снова наполняет приемный резервуар. Получаем замкнутый цикл.
4. Нагретая вода из резервуара подается потребителю через систему отопления и водоснабжения или же снова переходит в теплообменник.

Это классическая и упрощенная схема работы, которая может быть усложнена в зависимости от разновидности нагревателя.

Типы солнечных водонагревателей и их характеристики

Выделяют несколько принципиальных классификаций:

По типу циркуляции

1. Естественная – в этом случае циркуляция протекает благодаря физическим свойствам воды. Нагретая жидкость, как известно, имеет меньшую плотность, но увеличивается в объеме. На основе этого происходит ее перемещение по трубкам в самый верх. На освободившееся место поступает новая порция воды.
2. Принудительная – для того, чтобы происходила естественная циркуляция, резервуар необходимо размещать над коллектором. Но такая схема монтажа не всегда целесообразна, и ее можно воплотить в жизнь, особенно, если резервуар большого объема.

Солнечный коллектор с принудительной циркуляцией

В случае солнечного водонагревателя при естественной циркуляции коллектор размещают на скате крыши и тут же устанавливают резервуар. Если последний имеет большой объем, то такая нагрузка для кровли может стать критической. Решением будет размещение резервуара в подвальной части здания, тогда в этом случае применяют принудительную циркуляцию специальными насосами.

При таком способе циркуляции в качестве теплоносителя можно использовать масла. Способности к естественной циркуляции у них практически нет, но с функцией теплоносителя справляются отлично.

По типу коллектора

1. Панельный – наиболее простое исполнение. Трубки коллектора покрыты черной краской и установлены в панельном корпусе, который закрыт стеклом или прозрачным пластиком. Хотя конструкция очень простая, но и эффективность также небольшая, поскольку теплоноситель теряет часть тепла, находясь в коллекторе. Потери накопленного тепла могут быть значительными, потому что конструкция коллектора идентична радиатору. Такой тип солнечного коллектора подойдет для местности, где солнечное освещение регулярное или полученная подогретая вода будет использоваться как вспомогательная.
2. Вакуумный – в трубке находится теплоноситель. Сама же трубка помещена во внутрь вакуумной колбы, которая способна пропускать солнечное тепло.

Панельный тип водонагревателя

Такая конструкция практически полностью исключает потерю тепла, при этом водный теплоноситель нагревается до температуры кипения, а масляный – до 200-300 градусов, что дает возможность использовать полученное тепло для отопления здания. Закономерно, что такой коллектор дороже панельного, но полученный результат оправдает затраты.

По типу контура циркуляции

1. Разомкнутый – применяется для обеспечения горячей водой жилого помещения. Теплоносителем в этом случае выступает вода, которую используют для различных бытовых нужд и, соответственно, она уже не попадает обратно в контур.
2. Система с одним контуром – используют для отопления дома. Нагретый таким способом теплоноситель используют как добавку к теплоносителю, который подогрели традиционным методом. В этом случае нагретый теплоноситель переходит в отопительную систему, после которой опять переносится в приемный резервуар и в коллектор.
3. Двухконтурнаянагревательная система – самая универсальная. Есть возможность использования таковой для отопления зимой или для водоснабжения.

Двухконтурная система водоснабжения и отопления

Также можно выбрать один из возможных теплоносителей – вода, масло или антифриз. После коллектора теплоноситель проходит теплообменник, в котором происходит теплоотдача на второй контур. Второй используемый теплоноситель уже идет по назначению – для отопления или водоснабжения.

Для чего можно использовать?

С помощью таких водонагревателей можно решить вопрос не только о регулярном горячем водоснабжении, но и обеспечить теплом дом.

Водонагреватели помогут решить такие задачи:

1. Обеспечение круглый год горячей водой.
2. Поддержание отопительной системы.
3. Подогрев воды для бассейнов.
4. Нагрев воды для различных промышленных и сельскохозяйственных нужд.

Установка

Поскольку оборудование работает от солнечной энергии, то, соответственно, установка обогревателя будет проводиться на открытом воздухе. Монтаж рекомендуют проводить на крышах зданий, на балконах или других архитектурных выступах.

Экран водонагревателя должен быть направлен на юг. Установку проводят под определенным углом к горизонту, который эквивалентен географической широте местности.

Водонагреватель постоянно поглощает энергию и по понятным причинам источник энергии выключить нельзя, поэтому, в случае малого потребления воды, температура застоя может достигать до 300°С.

По этой причине не допускается использование пластиковых и стальных труб с цинковым покрытием. Оптимальными в эксплуатации станут трубопроводы, изготовленные из меди или нержавеющей стали.

Горячий контур солнечного водонагревателя должен иметь теплоизоляцию, это позволит избежать ожогов и возгораний. Следует учесть температурный режим работы оборудования при выборе теплоизоляции и крепежей.

Производители солнечных водонагревателей на корпусе своей продукции указывают точную температуру застоя.
Панели коллектора должны находиться на открытом пространстве, чтобы был открытый доступ к солнечному свету. Необходимо исключить наличие возможных преград.

Т.е. залогом правильной и эффективной работы оборудования являются всего несколько правил:

• направление на юг;
• правильный угол наклона;
• беспрепятственный доступ к солнечному свету;

Некорректная установка снизит качество работы водонагревателя, а вложенные средства не будут оправданы. Тип нагревателя также может играть роль в способе его установки. При монтаже учитывают тип используемого оборудования.

Различают такие системы:

Пассивная

Подразумевает само собой протекающую абсорбцию и аккумулирование энергии. Солнечная энергия попадает на объект нагрева без контроля этого процесса, т.е. отсутствуют какие-либо механизмы и контролирующие элементы. Это простая система, которая не требует особых затрат. Однако недостатки в том, что водонагреватель работает неравномерно и не на полную мощность.

Самый наглядный пример – это затемненный бак, который размещен над летним душем. В таком пассивном режиме работают одноконтурные системы, в которых применяется процесс естественной циркуляции. Для полноценной работы системы приемный бак размещают выше коллектора, но такой способ установки не всегда удобен. Решить вопрос можно с помощью другого способа работы системы.

Активная

Лишена недостатков пассивной системы. Ее функционирование основано на том, что солнечные лучи благодаря специальным устройствам переходят в тепловую энергию, которая систематически передается нагревательному баку и потребителю. Функционирование такого нагревателя достигается благодаря принудительной циркуляции, которая может поддерживаться в одно- и двухконтурных системах. Также применяют и дополнительно устанавливают двигатели, которые поворачивают панели и насосы, измерительную аппаратуру, а также устройства контроля и управления работой системы.

Обзор солнечных водонагревателей на рынке: производители и модели

Широкое применение на практике таких водонагревателей наблюдается во многих европейских странах: Израиле, Турции, Саудовской Аравии, Китае и др. Поскольку распространение данного вида продукции активно возрастает, то соответственно увеличивается и количество компаний, которые занимаются изготовлением солнечных водонагревателей и предоставляют услуги по их монтажу и обслуживанию.

Ниже приведен список топ производителей, которые вышли на мировой рынок:

1. Sunrain Solar Energy Co., Ltd. – Китай, имеет полный цикл производства данного оборудования и их комплектующих.
2. Viessmann – Германия, выпускает две модели нагревателей: Vitosol 200 и Vitosol 300. Отличие состоит в разном строении узла нагрева.
3. Buderus – Германия. Модельный ряд представлен тремя возможными исполнениями – SKR6, SKR12, SKR21.
4. Ariston – Италия. Модель вакуумного коллектора KAIROS VT выпускается двух видов – на 15 или 20 трубок.
5. Ferroli – Италия. Коллектор Ecotube представлен в одной модели.
6. Vaillant – Германия. Модели их производства выпускаются по 6 или 12 трубок, которые можно формировать в блоки для повышения производительности.

Приобретая продукцию производителей с мировым именем, можно быть уверенными в качестве товара и гарантиях, которые даются на само оборудование и его дальнейшее обслуживание. Цена, соответственно, будет также на уровне.

В любом случае, при выборе солнечного водонагревателя необходимо обращать внимание на такие технические параметры:

• оптическое КПД;
• коэффициенты тепловых потерь;
• площадь коллектора;

Обзор цен

Кроме мирового имени на стоимость нагревателя могут влиять:

• качество сборки;
• материал абсорбера и корпуса;
• толщина и вариант укладки изоляции;
• толщина стекла и др.;

Так как, конструктивных различий, которые могут влиять на стоимость оборудования немало, то и цены колеблются в большом диапазоне. К примеру, коллектор российского производства будет стоить в пределах 21 тыс. руб. (Сокол-Эффект), вакуумный коллектор 30HP – 795 $ (тм «Atmosfera» Китай), водонагреватель VFK 150V – 690 евро (Vaillant, Германия), Solar 7000TF – 875 евро (Bosch, Германия).

Немецкие производители в комплект включают оригинальные крепежи, которые зачастую изготовлены из нержавейки или алюминия, а это также оказывает влияние на цену. В конечную стоимость войдет оплата за проведение монтажных работ, покупка необходимых расходных и вспомогательных материалов.

Отзывы пользователей

Все, кто решился на приобретение солнечного водонагревателя и в конечном итоге пришли к выводу, что альтернативные источники энергии – это отличный вариант экономии и остаются довольны полученным результатом.

В начале придется вложить определенную сумму на реализацию всего проекта, но в дальнейшем это позволит экономить бюджет и не зависеть от различных мировых энергетических кризисов и очередных подорожаний энергоносителей. Как показывает статистика, окупаемость вложенных средств пройдет в течении последующего года активной эксплуатации установки круглый год. Особенно это будет заметно, если работа оборудования будет направлена на обеспечение горячей водой и отоплением целого здания.

Залогом положительного результата также остается профессиональная установка и наладка приобретенного оборудования. Поэтому, чтобы избежать различных неприятных ситуаций, лучше обращаться за помощью к специалистам по данному вопросу.

Источник