Солнечные батареи как обогреватель

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

Отопление частного дома солнечными батареями

Ускоренное развитие альтернативной энергетики обычно связывают с заботой о состоянии окружающей среды. Однако у возобновляемых источников энергии – прежде всего таких, как солнечные электростанции – есть и другое важная роль. За пределами городов, особенно в местностях с нестабильной работой или отсутствием электросетей, теоретически возможно организовать даже отопление от солнечных батарей.

Насколько реально отопление частного дома солнечными батареями?

Такой способ отопления дорогой и неэффективный, для решения задачи потребуется отопительная система и автономный постоянный источник энергии для неё. В качестве первой можно использовать:

• электрокотел и набор батарей с циркулирующей по замкнутому трубному контуру жидкостью (водой или специальным составом);
• «теплые полы»;
• классические навесные обогреватели;
• инфракрасные настенные, напольные либо плинтусные керамические панели.

Важно! Следует отметить, что для максимальной экономии наиболее эффективно применять метод независимой терморегуляции для каждого помещения отдельно.

Солнечные батареи для отопления частного дома – расчет мощности потребления и сравнительная таблица.

Рассмотрим относительно небольшой трехкомнатный частный дом площадью 85м2. Отапливать понадобится:

• спальню и гостиную по 20м2 – 1,0 кВт на каждую;
• детскую 15 м2 – 0,75 кВт; • кухню 10 м2 – 0,5 кВт;
• коридор 10 м2 – 0,35 кВт;
• ванную комнату и туалет 5+5м2 – 0,35 кВт.

Итого: 1,0 + 1,0 + 0,75 + 0,5 + 0,35 + 0,35 = 3,95 кВт, или приблизительно 4 кВт.

В зависимости от выбранного варианта отопительной системы суточная потребляемая мощность составит:

Отопление с помощью солнечных батарей – расчет требуемой мощности СЭС в зависимости от региона.

Рассчитывая обеспечения такого количества энергии автономной СЭС необходимо учесть, что генерация солнечных панелей минимальна именно в зимние месяцы. Для наглядности продемонстрируем помесячный график выработки станцией мощностью 1 кВт в большинстве регионов средней полосы России.

График производительности солнечных батарей:

По регионам России видим следующие данные по инсоляции— интенсивности облучения поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией).

Таким образом, примерно на 15-20% ниже генерация будет на северо-западе, на 15-20% выше – в южных регионах. Следовательно, даже при самом оптимальном варианте для отопления загородного дома средних размеров понадобится автономная станция мощностью от 30-40 кВт.

Отопление солнечными батареями – оборудование и его стоимость.

Для полностью независимой СЭС такой производительности потребуется закупить следующий комплект оборудования:

Примерная комплектация автономной солнечной электростанции на 30 кВт, базовый вариант с качественным оборудованием.

В базовую комплектацию могут быть внесены изменения – например, выбраны более или менее мощные панели, оборудование других производителей и т.д. К стоимости комплекта солнечных батарей для отопления дома необходимо добавить расходы на монтажные и пуско-наладку, составляющие 10-15% от стоимости. Также стоит прибавить стоимость металлоконструкций для крепления солнечных батарей и стеллажи для АКБ. В итоге полностью автономная станция обойдется примерно в 45 000 долларов. Причем более трети расходов уйдет на накопители дневной генерации, для возможности обогрева частного дома и ночью.

Место под солнечную электростанцию – как и где устанавливать?

Если Вы твердо приняли решение приобрести СЭС такой мощности, необходимо будет выделить место для её установки. Для этого потребуется немалая площадь, поскольку каждая панель займет около 1,3-2м2 при установке «впритык» на кровле дома и на земле. Если приходится размещать модули в не только рядов на земле и плоской кровле (с минимальным уклоном), есть правило — при установке панелей под углом, между рядами панелей необходимо делать отступ, чтобы тень от передних рядов не падала на задние, в таком случае, необходимая площадь для установки будет больше в 2-5 раз. Длина отступа зависит от длины и угла наклона панелей.

Сколько нужно солнечных батарей для отопления?

Проведем расчет требуемого количества, а также пространства на установку СЭС на 30кВт, исходя из мощности выбранных панелей.

Очевидно, что даже для фотоэлектрических модулей на 450 Вт каждый, места на крыше с южной стороны, у типового дома, наверняка не хватит. Следовательно, панели можно будет установить только возле дома, на участке с минимальной площадью примерно от 150 квадратных метров.

В этом случае основная конструкция примет примерно такой вид:

Интеграция СЭС в общее электроснабжение дома и другие возможные варианты установок

Но даже если купить солнечные батареи для отопления в таком количестве хватит денег, что делать с выработкой весной, летом и осенью? Ведь генерация СЭС на 30 кВт составляет в такие месяцы 100-180 кВт*ч в сутки, тогда как для полного потребления дома в это время достаточно 25 кВт*ч.

Даже такой объем позволит снабжать энергией следующий примерный набор устройств:

Куда использовать остальные 40-100 кВт? И существует ли вариант «сброса» излишков в централизованную сеть? Рассмотрим эти вопросы подробно.

Основным недостатком солнечной станции, установленной исключительно для автономного отопления дома солнечными батареями в зимний период, является её неэффективное использование. Ведь в остальное время года, когда ежемесячная генерация намного выше, будет много излишек электроэнергии. В этом нет ничего критичного для оборудования, оно само снизит генерацию и ничего с этим делать не нужно. Вопрос в другом, куда можно потратить эту лишнюю энергию во благо?

Ситуацию могла бы исправить установка не полностью автономной, а гибридной или сетевой версии, при условии наличия стабильной центральной электросети. Но и это не панацея, ведь, при ныне действующем российском законодательстве, такие варианты не дадут быструю окупаемость.

Более того мы рассчитали станцию на 30кВт, а продавать энергию в централизованную сеть на договорных условиях для частных станций мощностью более 15 кВт запрещено, нужно будет ограничивать продажу (в настройках системы) до 15кВт. Сетевая или гибридная модификация меньшей мощности может помочь решить вопрос, но излишки пришлось бы реализовывать по оптовой цене для региона – т.е. в среднем по 2 руб. за 1 кВт*ч. Учитывая стоимость оборудования, затраченную на СЭС для отопления солнечными батареями, подобный выход (при наличии стабильной центральной сети), финансово абсолютно нецелесообразен.

Интеграция СЭС в существующие системы отопления

Последний, вполне приемлемый вариант – использовать солнечные панели для обеспечения электроэнергией отдельных элементов уже существующих отопительных систем дома.

1. Газовый и твердотопливный котлы. В таких отопительных системах необходимо снабжать электроэнергией только двухконтурный котел (или насос, если он технически не интегрирован в котел). Его потребление – не более 60-100 Вт/час, или 0,1 х 24 = 2,4 кВт*ч/сутки. В этом случае достаточно будет электростанции на 2,5-3 кВт, стоимостью не более $2500-3000 из 8-10 панелей, которые поместятся на любой крыше. А в летнее время года, такой системы будет достаточно чтобы снабжать электричеством весь дом. 2.
2. Тепловые насосы. Следующий способ отопления солнечными батареями – обеспечить э/э тепловые насосы. Для частного дома площадью 80м2 расчет потребления электроэнергии при таком виде отопления довольно сложный и зависит от многих субъективных факторов. Для тепловых насосов необходимой мощности может понадобится СЭС мощнее, чем для газового отопления той же площади – на 5-8 кВт.

Заключение

Приведенные расчеты и соображения позволяют сделать следующие выводы.

1. Установка для отопления в частном доме полностью автономной солнечной электростанции вполне возможна. Однако стоимость её составит около $ 45 000, а для размещения оборудования понадобится от 150 квадратных метров площади.
2. Наиболее выгодным вариантом представляется интеграция «солнечного» отопления в общее энергоснабжение дома и/или вспомогательное снабжение энергией отдельных элементов уже существующие системы обогрева. Это позволит использовать станцию для отопления дома солнечными батареями максимально рационально. А заодно на порядок уменьшить её стоимость, мощность и площадь для монтажа.
3. Главным преимуществом монтажа фотоэлектрической системы является е абсолютная независимость от внешних источников. Именно поэтому в отдаленных регионах России (например, Якутии) такие СЭС представляют собой не только выгодный, но и наиболее надежный способ получения электроэнергии.

Источник