Установка солнечных батарей крыше дома

Как самостоятельно установить солнечные панели на крыше?

Все уже слышали о солнечных батареях, а многие даже видели их вблизи. Но вопрос ставить их на крышу своего дома или нет, по-прежнему остается открытым для многих домовладельцев. Сегодня мы расскажем о плюсах и минусах солнечной энергии, но сразу предупреждаем, плюсов будет больше.

Что же такое солнечная энергия, и как ее можно использовать во благо своего домашнего хозяйства? Солнечная энергия – это энергия тепла и света исходящая от лучей Солнца, попадающих на Землю, которая благодаря современным технологиям способна круглый год обеспечивать электричеством ваш дом.

Что выбрать

Выбор типа фотоэлектрических элементов это основной фактор, определяющий строительство солнечной энергетической станции. Основное отличие матриц преобразующих энергию солнца в электричество заключается в способе изготовления. При длительном и тщательном технологическом процессе получаются более производительные панели, и наоборот. Посмотрим на их классификацию:

• Наиболее эффективными и самыми дорогими считаются панели, в которых кристаллы проходят фазу полного дозревания и естественного вытягивания. Их еще называют монокристаллическими. Производительность достигает 20 %.
• Второе место по эффективности занимают элементы, где пропускается фаза вытягивания. В этом случае, в образовавшихся кристаллах присутствуют некоторые зернистые включения, снижающие общую производительность. Их называют поликристаллическими.
• Пленочные элементы, часто применяемые в походных вариантах, изготавливаются методом «выпаривания». Кремний тонким слоем наносится на покрытие. При таком процессе можно изготовить элементы большой площади. Они обладают наименьшей эффективностью в пределах 5–6 %, и их цена самая низкая.
• В отдельную группу выделяют пленочные панели на основе тиллурида кадмия и селенида меди-индия-галлия. Вторые по своей производительности дотягиваются до уровня монокристаллов, а первые схожи с пленочными из аморфного кремния.

Пленочные солнечные батареи

Кроме процесса производства, все элементы отличаются сроком службы. Первый тип сохранит свою трудоспособность более 30 лет, второй – около 20, а вот третий и четвертый – не более 10. Непрерывная эксплуатация приводит к определенному износу. Самый большой он у третьего вида, может достигать 40 % за первые несколько лет. Самый малый у первого вида – потери составят около 10 % за 20–25 лет.

КПД солнечных батарей в зависимости от вида

Обратите внимание! Производительность, конечно, одна из важнейших характеристик. Но цифра в процентах означает лишь то, что они имеют больший КПД при меньшей площади. Оптимального выхода энергии можно добиться и более дешевыми приборами, но для этого их придется приобрести больше и смонтировать на большей площади.

Варианты установки солнечных батарей

Установка солнечных батарей возможна в нескольких местах:

1. Крыша дома любой конфигурации, кроме скатных крыш, имеющих наклон более 40 градусов.

2. Стены дома. Они по умолчания вертикальные (90 градусов к плоскости земли).

3. Поверхность земли либо невысокие хозяйственные постройки с плоской крышей.

Рассмотрим первый из этих вариантов, и сразу решим – какие плюсы, и какие минусы у него есть, и что учесть при монтаже для варианта «крыша».

Чтобы правильно установить солнечную батарею на стены дома – читайте другую статью на сайте.

Вариант с поверхностью земли и вариант с установкой на плоскую крышу невысокого строения пока не рассматриваем, так как снежный покров на значительной территории России сведет на нет все усилия по установке. А чтобы установка работала, придется нанимать отдельного дворника со снеговой лопатой и метлой.

Такая установка солнечный батарей на земле на территории Урала и Сибири «не пройдет».

Что нужно учесть

Правильно выбирайте место установки

Перед установкой нужно заранее просчитать несколько важных моментов, обеспечивающих комфортность и высокую производительность:

• Если размещение всей системы предполагается на крыше дома, необходимо предусмотреть возможность доступа к батареям. Они нуждаются в периодическом обслуживании, поэтому спроектируйте площадку для безопасного перемещения.
• Место расположения солнечных панелей не должно закрываться высокими деревьями, а также другими объектами, например, зданиями, отбрасывающими тень. Это важно, так как батареи просто теряют производительность при уменьшении потока фотонов, а некоторые виды совсем перестают функционировать. Если этого избежать невозможно, то рассмотрите возможность монтажа на отдельных фермах или поворотных креплениях.
• Принципиально, чтобы все плоскости элементов смотрели строго на юг. Допускается отклонение на юго-запад или юго-восток максимум на 20º. Если скаты вашей крыши смотрят на запад и восток, тогда потребуется более громоздкая система или установка на отдельном участке.
• В зависимости от широты, в которой вы проживаете, также нужно подбирать угол наклона. Отклонения от рекомендуемого не должны превышать 15º.

Крепления

Закрепляются батареи как минимум в 4-х точках. При этом надо учитывать, что большинство монтажных рам и креплений рассчитано на фиксацию по длинной стороне, то есть батарея должна быть ориентирована вертикально, а не горизонтально.

• Как сделать солнечную батарею для дома или дачи своими руками

Чаще всего для крепежа панелей применяются либо прижимные фиксаторы, либо болтовые соединения через края монтажных рам. В любом случае использовать нужно только специально предназначенные для этих целей приспособления, только они гарантируют надежную фиксацию батарей.

Способы сборки

Поворотный механизм

Существуют разные способы монтажа, каждый из которых возможно реализовать самостоятельно. Не все они одинаково эффективные. Часто приходится комбинировать несколько методов для обеспечения наивысшего КПД.

• Поворотный механизм. Эта конструкция считается одной из лучших. В кронштейны, на которые монтируется панель, встроен электрический двигатель, способный изменять угол наклона и поворота. Отдельный датчик непрерывно отслеживает положение солнца и дает сигнал остальной системе.
• На рамную конструкцию. Чаще всего применяется, потому что подходит для большинства типов крыш.
• Установка без подложки. Такой способ будет актуален, если угол ската вашей кровли очень близок к 40º.

Батареи на каркасе

Первый вариант является достаточно дорогим, последний будет актуален для малого количества пользователей. Также в третьем способе нет возможности изменить угол, что является очень важным моментом при смене времен года.

Установка без подложки

Рассмотрим изготовление каркаса, как наиболее приемлемый вариант для большинства пользователей, для этого необходимо выполнить следующие действия:

• Примерно рассчитать общий вес всей конструкции. Это будут панели плюс обрешетка для них. Прикинуть, выдержит ли крыша подобный вес.
• Будет правильно, если усилить стропила в тех местах, где планируется закреплять будущую конструкцию.
• Приобрести угловой профиль размером от 25×25 мм (он пойдет на перемычки). Таких габаритов будет достаточно в том случае, если вы планируете крепить только несколько батарей. Если предусматривается монтаж десятков квадратных метров, то значения необходимо пропорционально увеличивать. Для основания можно взять металлический уголок 50×50 мм.
• Лучше, чтобы общий несущий каркас был сварным. Для его подъема на крышу нужно будет задействовать дополнительную технику, но такая конструкция более устойчив к порывам ветра. Если по определенным причинам это невозможно, то сочленение можно выполнить при помощи болтов 6 и 8 мм.
• Если ветра нечастые гости, то лучше для изготовления применять алюминиевый профиль. В этом случае, общий вес всей конструкции значительно снижается, но стоимость увеличивается.
• Если смотреть с торца, конструкция должна выглядеть как прямоугольный треугольник.
• Не забудьте скос сделать регулируемым. Для этого предусмотрите подвижное соединение в нижней части, а также просверлите несколько отверстий в вертикальном катете, чтобы можно было выполнить подстройку угла в различное время года.
• Основание закрепляется к кровельным балкам при помощи шпильки, она должна быть диаметром 12 мм. При необходимости места крепления усиливают шайбами и подкладками с чердачной стороны.
• Места, где шпилька проходит насквозь через кровлю, необходимо тщательно герметизировать, чтобы дождевая и талая вода не просачивались внутрь.
• Панели обычно посажены на собственное основание с алюминиевым обрамлением. Его можно смело фиксировать к получившемуся каркасу при помощи болтиков.

Обратите внимание! Если установка выполняется в несколько рядов, заранее проследите, чтобы при смене угла падения луча, передний ряд не затенял последующие.

Солнечные батареи на крыше

Все более актуальными становятся источники альтернативного получения электроэнергии. Когда-то получение солнечной энергии казалось фантастичным, теперь же такие батареи широко применяют как в космонавтике, так и при строительстве частных домов.

На фото показаны солнечные батареи, размещенные на крыше

Наиболее масштабной стала установка солнечных батарей там, где солнечных дней в году довольно много. На территории нашей страны использование такого вида источника энергии стало набирать обороты не меньше, чем в странах Европы, откуда и началось освоение энергии солнца.О том, какие виды композитной черепицы существуют, читайте на этой странице.

Основу солнечной батареи составляют:

• Фотогенератор полупроводникового типа, преобразующий энергию солнца в ток;
• Инвектор, по средствам которого, ток будет переобразован в переменный. Именно такой ток используется для электроприборов;
• Контроллер, необходимый, чтобы следить за нормализацией заряда для работы батареи.

Конструкция данного устройства достаточно проста, однако обладает большим рядом преимуществ:

• Источник энергии является бесплатным и неиссякаемым (зависит от количества солнечных лучей);
• Не несут вред для окружающей среды;
• Обслуживание включает в себя только очистку панелей батареи от скопившейся пыли;
• Получать электроэнергию можно в тех местах, где нет централизованных сетей;
• Возможность комбинирования работы солнечных батарей и иного электрооборудования.
  То есть, пока много солнечного света, можно пользоваться альтернативным источником электроэнергии, а если солнечных лучей довольно мало, подключается обычный источник питания;
• Окупает себя достаточно быстро, если сравнивать с тем, что цены на электроэнергию регулярно повышаются.

Как и у любых других приборов, у солнечных батарей есть и свои минусы:

1. Достаточно высокая цена на оборудование;
2. Коэффициент полезного действия не очень высок;
3. Существует прямая зависимость от солнечных лучей.

При оборудовании солнечными батареями южного склона крыши, выработка может достигать 300 киловатт (за месяц). О технологии монтажа сэндвич-панелей читайте на этой странице.

Солнечные батареи на крышу частного дома

Существует 2 варианта установки:

1. Переделка крыши;
2. Замена части покрытия на фотоэлементы (такие части напоминают черепицу).

Довольно большое количество людей считают, что такая конструкция на крыше частного дома – слишком громоздкая, которая, кроме того, должна быть сложной в установке. Однако это не правда.

Существует и достаточно широко используется такой вид солнечных батарей, которые после монтажа выглядят в точности как черепица. Данный вид изделий почти в 2 раза дешевле солнечных батарей стандартного типа, а их эффективность выше почти на 10%.

На этом изображении солнечные батареи заменяют кровлю крыши

Суть состоит в том, что фотоэлемент встраиваются в специальную форму и монтируются на кровле. В конечном итоге проведение кровельных работ по такой технологии практически не отличается от стандартных.

К преимуществам можно отнести:

• Экономия средств до 50%;
• Внешний вид кровли не меняется.

В России также уже достаточно успешно изготавливаются приборы с применением данной технологии. Все будет зависеть от индивидуальных потребностей хозяев домовладения. При выборе солнечных батарей экономить не стоит, так как даже дорогостоящие приборы с учетом передовых технологий, окупаются достаточно быстро.

Не стоит переживать о том, что может не хватить солнечного света для выработки энергии. Солнечные батареи для частного дома достаточно хорошо зарекомендовали себя и в пасмурную погоду. Однако ведущим направлением для установки является южная сторона крыши.

Бывают случаи, когда сама конструкция здания не позволит сориентировать батареи в правильном направлении. Не стоит переживать. Необходимо лишь установить ряд дополнительных элементов крепежа. Читайте о существующих материалах для утепления чердачного помещения здесь: https://fineroofs.com/uteplenie-kryshi/materialy-dlya-utepleniya-cherdachnogo-perekrytiya.html.

Прекрасной альтернативой и, в некотором роде заменой стационарным приборам послужит солнечная батарея. Устройство такой батареи состоит из солнечных ячеек, изготовленных из специальных твердотельных устройств и преобразующих солнечную энергию в электричество.

Ни изображении представлена схема устройства солнечной батареи

Работа батарей такого типа заключается в следующем:

• Фотоны, ударяясь о поверхность, поглощаются при помощи рабочего материала (кремния);
• После чего те же самые фотоны сталкиваются с атомами вещества, тем самым выбивая родные электроны. Возникает разность потенциалов, свободные электроны начинают активное движение чтобы погасить эту разность и возникает электрический ток;
• Полученный ток преобразуется в постоянный, который отдается потребителю либо аккумулятору.

Чтобы получать электрический ток для частного домовладения, должна быть установлена солнечная батарея. Монтаж на кровлю не принесет хлопот, так как достаточно прост. Для установки солнечных батарей может быть использована как сама кровля, так и специализированные каркасы:

1. При монтаже на кровлю угол наклона батарей будет фиксированным, что может быть не всегда удобно в процессе дальнейшей эксплуатации. Это относится к тем моментам, когда погода становится пасмурной и солнечная активность снижается. Либо необходимо будет устанавливать фотоэлементы, которые не зависят от того, насколько интенсивным будет солнечный свет;
2. Для установки при помощи каркасов угол наклона может регулироваться от 15 до 60 градусов на разном количестве модулей. Таким способом солнечные батареи могут быть установлены на любой кровле и кровельном покрытии, начиная от металлической, заканчивая мягкой черепицей.

Читайте про функции аэратора и виды этих устройств.

К положительным моментам применения каркасных систем относятся:

• Быстрая и довольно простая установка;
• Минимальные трудозатраты;
• Срок полезного использования достигает 25 лет;
• Могут быть установлены не только на кровле любого типа, но и даже на земле;
• Высококачественные системы.

Стоимость солнечных батарей на крышу

Конечно, покупка солнечных батарей обойдется «в копеечку». Данный вид кровельного оборудования может напугать солидной стоимостью, однако не стоит забывать о том, что вложения окупятся довольно скоро, а это значит, что в итоге получение электроэнергии будет бесплатным.

Чтобы окончательно разобраться в целесообразности покупки такого товара, нужно просто сравнить цены стационарной сети и солнечной батареи:

1. Чтобы подключить дом к стационарной сети необходимо будет заплатить примерно 15 500 рублей за один киловатт, что, в конечном итоге даст сумму в 300 000 (при том, что рассматриваемая мощность составляет 20 кВт). Кроме того, владельцу придется исполнить ряд специальных требований, таких как установка трансформатора;
2. Размер солнечной батареи — 65х100 см. Стоит такая батарея порядка 12 000 рублей. Для обеспечения дома электричеством понадобится в среднем от восьми до десяти модулей. Необходимо учесть, что для обеспечения мощности в 20 кВт достаточно будет батареи в 8-9 киловатт.

Стоит задуматься – заплатить один раз и потреблять электроэнергию бесплатно, либо платить небольшими суммами постоянно, что в конечном итоге выльется в более крупные затраты.

Видео

На видео ниже показан процесс монтажа солнечной батарей на крыше.

Использование солнечной энергии – относительно новое изобретение человечества, в достаточной степени зарекомендовавшее себя в разных странах и широко используемое как для частных домовладений, так и в строительстве многоэтажек. Использование солнечных батарей – единовременная покупка оборудования и получение неиссякаемого источника электроэнергии на долгие годы, который, к тому же будет поставлять эту энергию бесплатно. Читайте про особенности крепления металлочерепицы и правильный расчет крепежа.

Источник