Бесплатные киловатты: как выбрать солнечную батарею для дома?

Последние годы все большее внимание уделяется зеленой энергетике и причин тут несколько, это и борьба за экологию окружающего нас мира, и снижение мировых запасов традиционных видов топлива, таких как уголь, нефть и газ. К том уже, обладая установкой, работающей на возобновляемых источниках энергии (солнце, ветер, вода и энергия земли), можно создать абсолютно независимую систему, работа которой не будет зависеть от энергоснабжающих организаций.

Варианты отопления частного дома

Схематическое изображение отопительной системы дома

Варианты отопления частного дома

Можно выделить основные виды топлива (энергии), которое может использоваться для отопления:

  • кокс, дрова уголь (твердотопливные материалы);
  • газ;
  • бензин, дизельное топливо (жидкотопливные материалы);
  • электричество (её генерируют и солнечные батареи в том числе).
Варианты отопления частного дома

Традиционные виды топлива (кокс, уголь, дрова) считаются устаревшими морально. К тому же, их использование ограничено фактически невозможностью автоматизации процесса отопления. Обычная дровяная печь, например, требует “заправки” дровами один раз в 6-7 часов, более совершенные пиролизные котлы, работающие без остановки 10-12 часов.

Газ – на сегодняшний момент наиболее дешёвое топливо (по крайней мере, для жителей России), однако его использование в отдалённых населённых пунктах не всегда возможно из-за банального отсутствия газопровода.

Варианты отопления частного дома

Если подключиться к магистральному газопроводу нельзя, всё равно есть возможность автономно отапливать дом газом при помощи газгольдера!

Проводить отдельную ветку в малый населенный пункт – экономически нецелесообразно. Именно по этой причине Россия, лидирующая по мировым запасам газа, не входит даже в первую двадцатку стран по уровню газификации территории (и это вполне объясняется объективными причинами).

Варианты отопления частного дома

Жидкое топливо имеет два существенных недостатка:

  1. дороговизна;
  2. опасность использования.
Варианты отопления частного дома

Впрочем, если в качестве теплоносителя при использовании для нагрева жидкого топлива брать автомобильный антифриз, то можно существенно сэкономить. Дело в том, что такой теплоноситель нагревается чрезвычайно быстро, удерживая тепло несколько суток. В целом, если произвести расчёт исходя из площади дома, то использование жидкого топлива иногда даже полностью экономически целесообразно (правда, подойдёт далеко не каждый тип антифриза).

Электричество – самый удобный в плане технической реализации вид теплоносителя, однако стоит оно дорого, да и подорожания происходят регулярно. Многие могут привести пример солнечных батарей. Однако тут надо учитывать такой фактор: безусловно, загородный дом в этом случае сможет отапливаться самостоятельно.

Варианты отопления частного дома

Стандартная солнечная батарея на крыше дома

Но стоимость солнечных коллекторов очень высока, причём, эксплуатационный их срок обычно не превышает 7-8 лет. Да и большая часть территории России лежит в умеренной климатической зоне с относительно небольшим количеством солнечных дней в году.

Варианты отопления частного дома

Пленочные батареи

В отличие от кремниевых, пленочные солнечные панели выпускаются в рулонах, которые можно раскатать на большой площади. В состав такой панели входит теллурид кадмия или селенид меди. Главным преимуществом пленки является возможность резать ее и подгонять под любые размеры и формы крыши. Также она весит гораздо меньше любых кремниевых батарей и легко ложится на любой скат крыши.

Пленочные батареи

Однако пленочные солнечные батареи имеют относительно небольшую мощность и их проще повредить механическими воздействиями. Их КПД составляет всего 10%, что гораздо меньше, чем даже у поликристаллических модулей. Но благодаря своей невысокой цене пленочные батареи имеют свою аудиторию.

Почему на крышах наших домов не видно гелиоустановок

  • К сожалению, солнечная энергия для отопления домапоступает не тогда и не туда, когда и куда нужно. Холодно бывает ближе к полюсам, зимой и по ночам. А максимум солнечного излучения приходится на экваториальные районы, на лето и день. Теплоаккумуляторы худо-бедно помогают сгладить суточные, но не сезонные перепады.

Карта интенсивности распределения солнечного света по территории России. В Западной части страны, где живёт львиная доля населения, солнца мало. А в восточной Сибири, где доля излучения заметно выше, холодно, что затрудняет использование активных систем. Кстати, солнечные панели, вырабатывающие электричество, не столь чувствительны к сильным морозам. В холодной, но солнечной Якутии уже построены и успешно функционируют довольно мощные гелиоэлектростанции.

Почему на крышах наших домов не видно гелиоустановок
  • Пассивное отопление солнечной энергией малоэффективно и не способно сколь-нибудь серьёзно обогреть дом в условиях русской зимы. «Окна — на юг» — реально полезный метод проектирования, ничего не стоящий, но помогающий оптимизировать расходы на отопление. А вот некогда относительно популярные в США гелиотеплицы, стены Тромба и их производные постепенно сошли на нет даже у себя на родине.
  • Активные солнечные системы отопления частного дома обходятся весьма недёшево, немало денег придётся отдать за оборудование. Эксплуатация, вопреки некоторым утверждениям, отнюдь не бесплатна: расходуется электроэнергия, требуется обслуживание техники. При нынешних ценах, по сравнению не только с дешёвым природным газом, но даже с довольно дорогими пеллетами, дизтопливом, установка вакуумного солнечного коллектора на подавляющей части территории РФ не окупится вообще никогда, срок окупаемости превышает срок службы оборудования. Лишь в некоторых южных регионах страны солнечные системы отопления частного дома могут быть не убыточны при определённых условиях.
Читайте также:  Жидкотопливные котлы: устройство, расход топлива

Научная станция на острове Ольхон (Россия). Применение вакуумных коллекторов (справа на крыше) для приготовления горячей воды и гелиопанелей (слева) для выработки электроэнергии имеет смысл, ведь центральных коммуникаций на этом скалистом байкальском острове нет. Однако для полноценного отопления в климате Бурятии солнечных систем недостаточно, греют дом «нормальные» печи, топливо для которых завозят с «большой земли», ведь изводить местный лес на дрова нельзя

Почему на крышах наших домов не видно гелиоустановок

Солнечные батареи в использовании

Помимо технологий создания и качество основного материала, на продуктивность всей конструкции влияет так же и способы размещения батарей. Наиболее благоприятным для солнечных батарей является такое положение, когда угол падения прямых солнечных лучей приближается к 90 градусов. Конечно же такого угла добиться непросто, особенно учитывая то, что солнце изменяет своё положение в течение дня. Зато, можно подобрать такое положение и угол, при котором средний угол падения солнечных лучей за день будет максимальным.

Существуют конструкции с автоматизированным «иногда требуется вмешательство человека» или автоматическим «вмешательство человека не требует совсем» управлением, которое позволяет менять положение батареи в течение дня и в зависимости от времени года. Но, такие системы управления не каждому будут по карману. Зато, в частном доме, можно установить батареи таким образом, чтобы иметь возможность переставлять их или немного менять угол наклона вручную.

Это будет и не дорого, и удобно

Из-за созвучности слов, широко распространённым является мнение, что солнечные батареи для частного дома используются только для отопления дома. Это вовсе не так. Солнечные батареи всего лишь помогают перерабатывать солнечную энергию в электрическую, которую потом можно использовать для абсолютно любых целей: зарядки ноутбука, просмотра телевизора, для электроплиты, микроволновки и тому подобное. В том числе, и для электрического отопления дома.

Солнечные батареи в использовании

За всем этим следует вполне логичный вопрос: а сможет ли солнечная батарея обеспечить все потребности обеспечения жилого дома? Ответ – да, стоит только правильно рассчитать нужно количество электроэнергии в месяц, после чего рассчитать нужное количество солнечных батарей.

Что касается отопления, то в случае водяного отопления в среднем, требуется около 200-300 Вт в час. Для этого будет вполне достаточно двух солнечных батарей средней работоспособности.

Для поддержания работоспособности круглые сутки, иногда в комплект входят и аккумуляторы для накапливания энергии. Поэтому, можете не волноваться, что ночью или в пасмурную погоду Вы останетесь без электричества. Минус только в том, что такие аккумуляторы не способны накапливать слишком много энергии, и их мощности хватит максимум на два-три дня при умеренном использовании. К тому же, время жизни аккумуляторов значительно меньше, чем самой батареи, за счёт чего, в будущем Вам придётся их менять. Поэтому, ещё одним способом избавиться от излишней энергии является скидывание её в общую городскую сеть, за счёт чего Вы будете получать дополнительный доход. Можно так же оплачивать электроэнергию этими деньгами во время пасмурных дней или ночью. Во многих странах уже давно практикуют подобные системы оплаты, это называется «Зелёный тариф». Вы будете либо получать прибыль, либо уходить в ноль. За счёт этого, солнечные батареи быстро окупаются.

Солнечные батареи своими руками – это процесс довольно условный, поскольку своими руками Вы сможете максимум соорудить каркас для их удерживания на крыше. Фотопреобразователи своими руками не сделать, их придётся покупать уже готовыми. Но, всё же сами по себе они стоят гораздо дешевле, чем солнечная батарея полностью готовая к использованию. На этом можно хорошенько сэкономить.

Их недостатки

Стоимость

Цены на солнечные коллекторы для нагрева воды плавают от 500$ до 1000€ за штуку. А целая система «под ключ» состоящая из двух коллекторов будет стоить от 2500$. Немалые начальные вложения, со сроком окупаемости 7-10 лет.

Непостоянство

Солнце нельзя включать и выключать по собственному желанию. Поэтому коллектора нельзя рассматривать как единственный источник тепла.

Нужен бак-накопитель

Для работы солнечных коллекторов требуется бак-накопитель. Если в вашей отопительной системе он не предусмотрен, то это повлечет дополнительные затраты на покупку коллекторов.

Теплый пол или обогреватель, что лучше и экономичнее? Видео

Многие задаются вопросом, что лучше энергосберегающий обогреватель или система теплый пол, особенно данная тема актуальна для владельцев частных домов или жителей первых этажей многоэтажных домов.

И так, что же такое теплый пол — это система отопления, обогревающая помещение снизу-вверх, от пола к потолку. В качестве нагревателей используются электрические панели (маты, пленки, аморфные ленты) или гидравлические системы, соответственно, принцип обогрева также различный, инфракрасный и конвекционный. Монтируется система под различные напольные покрытия, кафель, ламинат, линолеум, ПВХ плитка, бетон.

Читайте также:  Бойлер для отопления частного дома: модели и установка

Как и все нагреватели, теплые полы имею свои преимущества и недостатки, на которые следует обратить внимание, чтобы понять, что лучше для комнаты. Если сравнивать с конвекцией, тепло от радиатора поднимается вверх, под потолком остывает и опускается вниз и так по кругу, следовательно, в верхней части помещения гораздо теплее чем в нижней, и чтобы повысить тепло в районе ног, необходимо повышать мощность радиатора.

В отличии от радиаторов теплый пол распределяет тепло на большей площади помещения равномерно на нижней поверхности, благодаря такому расположению, достигается экономия затрат на теплоносителе, ощущение тепла в доме увеличивается в среднем на 2 – 3 гр.С, а экономия электроэнергии достигает 15-20% в сравнении с радиаторами. Подробнее об этом предлагаем посмотреть небольшой видеоролик.

Теплый пол или обогреватель, что лучше и экономичнее? Видео

К недостаткам теплых полов можно отнести длительный период нагрева, остывания. С изменением температуры наружного воздуха не всегда температура в помещении успевает быстро измениться. Для того, чтобы установить теплые полы, необходимо перестроить напольное покрытие или предусмотреть его заранее при ремонте или строительстве дома.

Важно! Использование МДФ, ДСП мебели может привести к выделению вредных веществ из материала.

Так что же экономичнее? При выборе нагревателей, безусловно, стоит обратить внимание на систему теплый пол. Наилучший вариант использования- комбинированные системы отопления, теплые пол там, где это нужно совместно с радиаторами.

В случае длительного периода пониженных температур за окном использование теплых полов безусловно выгоднее настенных обогревателей и со временем окупит затраты на монтаж и стяжку полов. При кратковременных похолоданиях лучше подойдет локальный дорогой или дешевый обогреватель.

Виды солнечных коллекторов

Самым дешевым и простым является плоский коллектор

Коллекторные элементы выпускаются в нескольких вариантах устройства. Существуют модели, предназначенные только для отопительных целей и дополнительно подогревающие воду.

По конструкции и внешнему виду

Виды солнечных коллекторов

Коллекторные устройства выпускаются в открытом виде (с незащищенными трубками) и в закрытом – с активными компонентами, запаянными в корпус, который может иметь разные исполнения, к примеру, уплощенное или сферическое. Наиболее дешевыми и прочными являются плоские закрытые модели. Их корпус изготовлен из алюминия, внутри размещены трубы из меди. Они могут быть вмонтированы змеевидно или параллельной прокладкой рядов. По ним может циркулировать газ, вода или жидкость-незамерзайка, выполняющие роль теплоносителя. Сверху на корпусе находится покрытие, состоящее из стеклянного и пропиленгликолевого слоев. Такие модели могут работать круглогодично, подогревать воду до температуры, на 30-40 градусов превышающей воздушную. Но у них есть существенный недостаток: если коллектор ломается, из строя выходит вся система поглощения тепла.

Вакуумные изделия отличаются наибольшей мощностью. В них тоже присутствуют заполненные поглотителем тепла трубки из меди, выложенные рядками. Каждый такой элемент помещен в колбочку из стекла. Вакуумное пространство между стен играет роль проводящего материала и теплоизолятора. Слабой стороной такого исполнения является хрупкость полых стеклянных элементов. С другой стороны, при выходе из строя тут достаточно напрямую заменить поврежденные трубки.

Если важен вклад гелиосистемы в зимнее время, лучше подключить вакуумные коллекторы. Они дольше задерживают тепло и согревают газы и жидкости до более высоких температур. Возможна сборка конструкции прямо на крыше дома. Трубчатая форма позволяет собирать тепло в течение светового дня без подключения добавочных механизмов, следящих за движением солнца.

По принципу работы

Батареи, работающие зимой, нуждаются в уходе

Этот критерий описывает коллекторные элементы с точки зрения автономности. Некоторые типы не нуждаются в электричестве. Это делает их хорошим вариантом для дачного дома или эксплуатации на протяжении определенного сезона. Устройства с механизмом принудительной циркуляции должны перед использованием подключиться к электрической сети. Функционируют они благодаря давлению насосного механизма.

Виды солнечных коллекторов

По сезонности

Некоторые потребители предпочитают подключение солнечных панелей только в теплое время года. В коллекторах, рассчитанных строго на данную форму эксплуатации, в роли теплоносителя выступает вода. При температуре ниже нуля она превращается в лед, поэтому с наступлением холодов такие установки демонтируют. Другие модели допускают круглогодичное использование. В теплое время года они способны обеспечить потребителя горячей водой, а в холодное – поддерживают температуру воздуха на определенном уровне.

Тепло из земных недр и водоемов

Геотермальные установки. Новые технологии отопления частного дома в настоящее время позволяют не только экономно расходовать источники тепловой энергии, но и обеспечивать производство электроэнергии. Затем полученное электричество направлять на всевозможные нужды такие, как освещение здание, работа нагревательного котла в водяной отопительной конструкции.

Одним из способов выработки энергии является применение геотермальных установок. Они функционируют аналогично тепловому насосу и получают тепло из грунта вне пределов частного дома. Когда создается такое отопление — новые технологии предполагают использование следующей конструкции геотермальной системы:

  • в частном доме монтируют специальный тепловой насос, перекачивающий теплоноситель;
  • за пределами строения в подготовленную шахту опускают теплообменник, который называется грунтовым зондом. По нему к тепловому насосу поступают грунтовые воды;
  • такой теплоноситель, проходя насос, передает ему часть тепла, расходуемую на обогрев дома.
Читайте также:  Банная печь из кирпича своими руками чертежи

Самые эффективные и производительные геотермальные системы, в основе которых находятся современные технологии отопления частного дома, используют вместо грунтовых вод антифриз, заливаемый в резервуар, расположенный на глубине (детальнее: «Современные системы отопления частного дома — выбираем вариант отопительной системы из доступных»).

Отопительные системы, созданные с применением теплового насоса, отличаются значительной эффективностью, поскольку на 1 кВт затрачиваемой энергии они способны вырабатывать 4 — 6 кВт. Новые технологии в отоплении на основе геотермальных установок не предполагают использование твердого или жидкого топлива. В результате их функционирования в природную среду не выделяются тяжелые металлы или токсины.

Обустройство геотермальной теплоснабжающей конструкции обходится в значительную сумму, доступную для небольшого количества потребителей. Следует отметить, что монтаж такой системы своими силами вряд ли возможен. Несмотря на наличие подробной инструкции от производителей, основную сложность представляет строительство шахты, где будет находиться теплообменник. Разумным решением станет обращение за услугами к профессионалам.

Гидротермальные установки. Новые технологии отопления загородного дома позволяют обходиться и без того, чтобы бурить глубокую шахту. Это становится возможным только в том случае, когда поблизости располагается водоем, не промерзающий до самого дна даже в морозную погоду. На нем сооружают гидротермальную установку, извлекающую тепловую энергию непосредственно с придонного водяного слоя. Ее конструкционное решение аналогично геотермальной системе:

  • в доме устанавливают тепловой насос, помогающий циркулировать теплоносителю по трубам;
  • на дно водоема помещают зонд-теплообменник, предназначенный для забора тепла.

Эффективность функционирования гидротермальной установки зависит от протяженности зонда. Если монтаж осуществлен правильно, с каждого погонного метра теплообменника получается около 40Вт. Таким образом, для отопления среднего размера загородного дома будет достаточно системы протяженностью от 200 до 300 метров.

Виды солнечных батарей

Солнечные батареи подразделяются на три больших семейства:

  • Тонкопленочные.
  • Монокристаллические.
  • Поликристаллические.

Тонкопленочные солнечные батареи

Тонкопленочные батареи состоят из натянутых пленок, которые легко можно установить в любое удобное место. Не боятся пыли и могут работать даже в неблагоприятных условиях. В облачную погоду их эффективность снижается на 20%. Недорогие, но требуют большой площади для установки.

Монокристаллические батареи

Данный вид батарей изготавливается из большого количества индивидуальных ячеек, которые заливаются силиконом. Благодаря такой гидроизоляции они эффективно применяются в судоходстве. Также их можно устанавливать на кровлях. Естественно, солнечная сторона крыши будет более эффективно работать, но если по каким-то причинам нельзя установить батареи на южной стороне, можно переместить их на более затененный скат. При этом нужно помнить о том, что рассеянный свет менее эффективен.

Монокристаллические батареи имеют относительно небольшую массу, компактны в размерах. Их отличает гибкость, малый вес, компактность, надежность и долговечность. Просты в монтаже и зависят от прямых солнечных лучей. При этом даже легкая облачность может привести к прекращению выработки энергии.

Поликристаллические солнечные батареи

От монокристаллических отличаются тем, что в ячейках находятся кристаллы, направленные в разные стороны. Это позволяет улавливать рассеянный свет и меньше зависеть от прямого освещения.

Эти батареи нам наиболее знакомы по иллюстрациям. Они выпускаются в виде панелей благородного синего цвета. При этом они несколько дешевле, чем монокристаллические модели. Их успешно используют для освещения домов, административных зданий и даже улиц.

Виды устройства

Для преобразования солнечной энергии в тепловую, используются специальные технические устройства, называемые коллекторами. В зависимости от конструкции, их можно подразделить на два вида, это:

  1. Плоские коллекторы – в основе этой конструкции лежит плоский короб, закрытый с наружной стороны стеклом, в который помещены трубки, по которым циркулирует теплоноситель. Между трубками уложен утеплитель, а под стеклом прокладывается абсорбер, материал имеющий способность к накоплению тепловой энергии. К внешней сети коллектор подключается через патрубки, монтируемые на входе и выходе укладываемых трубок.
  2. Вакуумные коллекторы – в основе этой группы устройств, лежит использование вакуумных трубок, которые крепятся на специальном каркасе и верхней своей частью помещены в слой теплоносителя. Вакуумная трубка состоит из двух трубок, одна из которых медная, помещена в стеклянную, большего размера. Во внутреннее пространство стеклянной трубки помещен материал с высокой степенью абсорбции. Из стеклянной трубки откачан воздух, тем самым создан вакуум, что позволяет улучшить характеристики устройства по накоплению и передаче тепла.

Существует еще один тип солнечных коллекторов, это плоские воздушные устройства. В данной конструкции в качестве теплоносителя используется воздух, но в связи с низким КПД подобных моделей и неэффективностью, подобные коллекторы для отопления домов практически не используются.