Солнечные батареи для отопления дома электричеством – хорошая идея?

На каждом загородном участке, значительно удаленном от города, котельная имеется своя, в крайнем случае, может стоять большая котельная на весь поселок, но лучше всего собственные солнечные батареи для отопления дома. Так достигается некоторая автономия, и нет затрат на топливо для котла, будь то газ или уголь.

Плюсы использования солнечных батарей для отопления дома

Хозяин частного дома определенно экономит на отоплении. По информации специалистов, солнечная энергия может обеспечить жилье до 70% по отоплению, естественно снижая затраты на оплату за тепло. Используя солнечные батареи, хозяин дома не загрязняет окружающую среду, так как не сжигает газ, дрова или уголь. Можно раз и навсегда забыть об опасности пожара в доме. Система отопления жилого помещения с помощью солнечной энергии не станет причиной возгорания. Также такая система полностью носит автономный характер.

Если выбрать стандартные солнечные батареи для отопления дома

Собственно, выбор у вас небогатый – либо обычные солнечные элементы, на кристаллах фотоэлементов (моно- и поликристаллические) и из кремниевой пленки (тонкопленочные), либо коллектор. В первом случае будет просто снабжение током работающего на электричестве котла (бойлера) или других обогревательных приборов. Второй вариант предусматривает непосредственный нагрев солнечными лучами воды, которая будет течь по проведенным сквозь батареи коллектора трубкам. Таким образом, обе системы довольно сильно различаются, а значит у каждой есть свои достоинства, недостатки и, возможно, преимущества перед другой.

Установленные на крыше обычные солнечные батареи для отопления дома подходят ничуть не хуже, чем для его освещения.

Здесь все зависит от площади, покрытой светоулавливающими модулями. Например, если у вас на крыше панель с мощностью 800 Вт, это позволит вам задействовать один небольшой обогреватель, в течение небольшого времени, а вот батарея с мощностью 8 кВт уже может обогреть несколько маленьких комнат. Солнечные элементы с производительностью 13,5 кВт могут обогреть уже весь дом, правда, в самые суровые холода нагрузку увеличить не получится. Если установить батареи с выходом порядка 20 кВт, у вас могут параллельно работать и водонагреватель, и бытовая техника. Недостатки таких модулей – занимаемая ими площадь и высокая цена.

Устройство солнечных батарей

Солнечные батареи для квартиры на балконе должны быть небольшими, но достаточно мощными. Поскольку их мощность напрямую зависит от размеров, здесь нужно искать компромисс. Батареи представляют собой панели, состоящие из следующих элементов:

  • аккумулятора;
  • непосредственно солнечной батареи, состоящей из фотоэлементов;
  • инвертора;
  • системы управления.

Собрать систему самостоятельно не составит труда, поэтому ее установкой и подключением можно заняться самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов. Солнечная батарея со всеми комплектующими не занимает много места и полностью размещается в пределах балкона. В процессе эксплуатации она не требует особого ухода – ее достаточно при необходимости очищать от пыли и грязи.

Устройство солнечных батарей

Единственное требование – наличие системы отопления на балконе или хотя бы утеплительного слоя по всему периметру. Оборудование чувствительно к отрицательным температурам и в зимний период может работать с большими потерями энергии.

Установка солнечных батарей в многоквартирном доме

Элементы системы размещаются на балконе таким образом, чтобы не загромождать собой полезную площадь и при этом эффективно выполнять свои функции. Самым габаритным компонентом является аккумулятор. Его можно разместить под самым потолком, закрепив на стене, где он не будет никому мешать. Панель солнечной батареи, которая улавливает солнечную энергию и превращает ее в электрическую, закрепляется на стекле или в раме остекления. При этом она, будучи не совсем прозрачной, играет роль тонировки и надежно защищать от ультрафиолета.

Читайте также:  Как правильно установить газовый котел в квартире и частном доме

Солнечные батареи для электроотопления дома зимой – реальность?

Солнечная энергетика – это наше будущее, ее используют уже во многих сферах и популярность только растет. Все преимущества и выгода давно ясны: экологически чистая энергия превращается в бесплатное электричество, которое можно использовать для своих целей и продавать государству. Но многих интересует вопрос, а зимой солнечные батареи осилят ли электрическое отопление?

Электроотопление дома потребляет большое количество электроэнергии, а зимы в Украине зачастую хмурые и солнце спрятано далеко за тучами. Естественно, солнечные батареи зимой вырабатывают намного меньше энергии, чем в теплую пору. На графике четко видно, рост и падение выработки энергии на протяжении года.

Как видите, примерно в 4 раза падает отдача солнечных батарей в зимнюю пору. В итоге, она не сможет питать электроотопление? Что ж, ищем калькулятор!

К примеру, наш дом имеет площадь 100 кв. м.:

  • 1 комната – 25 м², на нее необходимо обогреватель мощностью 1400 Вт;
  • 2 и 3 комнаты – 20 м², на них необходимы обогреватели мощностью по 1200 Вт;
  • Коридор – 10 м², на него необходимо обогреватель мощностью 350 Вт;
  • Кухня – 15 м², на нее необходимо обогреватель мощностью 750 Вт;
  • Санузел – 10 м², на него необходимо обогреватель мощностью 350 Вт;
  • Суммарная мощность обогревателей – 4050 Вт или 4,05 кВт.

Солнечная электростанция мощностью 1 кВт за 1 зимний день сможет выдать до 1,5 кВт. В среднем, электрообогреватели работают по 8 часов в день, соответственно им необходимо 32 кВт в день. При установке солнечной электростанции 30 кВт, ежедневно она будет выдавать 45 кВт зимой (посчитано в самых суровых условиях). Если 32 кВт будет уходить на отопление, то 13 еще останется на другие бытовые приборы, и еще будет остаток.

В результатах подсчетов, солнечные батареи для электроотопления дома в Украине должны иметь мощность 30 кВт. Но такая электростанция имеет колоссальное количество преимуществ, и чуть позже мы про них расскажем. А пока необходимо подсчитать необходимое количество батарей для отопления.

Сколько нужно солнечных батарей для отопления дома?

Электростанция 30 кВт – это далеко не маленькая станция, площадь панелей может достигать до 200 м². Для стабильной мощности солнечной электростанции 30 кВт устанавливаютот 105 до 110 панелей. Такого количества вполне достаточно отопления дома и других нужд. Если учитывать динамические системы солнечных панелей, тогда их количество будет значительно меньше, но и система обойдется дороже.

Солнечные батареи для электрического отопления можно устанавливать не только на крышу дома, но и в любой местности участка с доступом к южной стороне (солнечной). Крыша гаража, летней кухни, мастерской, бани или отдельные участки на земле также служат отличной платформой для солнечных панелей.

Насколько выгодная инвестиция в солнечные батареи, чтобы отапливатьдом электричеством?

Электроотопление зимой заберет большую часть выработанной электроэнергии, но необходимо понимать, что она Ваша и ее поступление стабильное. Каждый день зимой солнце освещает нашу землю, а солнечные панели работают постоянно. В дождь, снег, туман панели будут вырабатывать тот минимум, о котором мы писали. И перебои со светом из-за халатности электриков или урагана – Вам не грозят. Это огромнейший плюс!

Отопление Вам необходимо только 5 месяцев из 12, соответственно остальные 7 месяцев будут давать огромную прибыль по «Зеленому» тарифу. Хотите конкретных цифр?

  1. Стоимость солнечной электростанции 30 кВт – 22 000 $;
  2. Годовая выработка такой электростанции – 31 000 кВт*час;
  3. Сегодня «Зеленый» тариф – 0,18 Евро/кВт*час;
  4. Годовая прибыль от станции – 5 500$ (с учетом налогов, и небольшим % риска).
Читайте также:  Ремонт газовых колонок "Вектор Люкс" своими руками: обзор типовых поломок и их способов их устранения

Полная автономность, постоянная прибыль и масса других преимуществ ожидают при установке солнечных батарей. Солнечные батареи вытянут электрическое отопление, но для этого необходимо будет немало вложить в их покупку. 5-6 лет и они полностью окупят себя, а дальше будут работать в огромный плюс.

Электрическое отопление – это единственный тип обогрева, который может в паре работать с солнечной электростанцией. Газовые и твердотопливные котлы будут обходиться дороже, в то время, как электроотопление будет работать бесплатно. Мы рекомендуем использовать керамические обогреватели украинского производства. Интернет-магазин экономного отопления «Теплодар» предоставляет обогреватели Венеция по смешным ценам. Вы сможете сэкономить уже на стадии покупки системы отопления.

Если в Вашем доме газовое отопление, прочтите статью:«Цены на газ в Украине в 2019г для населения. Выгодно газовое отопление?»

А если Вы живете в квартире, Вам будет интересна статья: «Как оформить, узаконить электроотопление в квартире? Основные правила»

Монтаж конструкции

Первостепенно надо определиться с местом установки – или прямо на крыше, или с использованием в качестве подставки каркаса из специальных ферм. Как крепить гибкую солнечную батарею на крышу? Её нужно закрепить болтами к профилям, что и место сэкономит и имеет эстетически привлекательный вид.

Если же решено установить панели на фермы, то необходимо:

Монтаж конструкции
  1. Приобрести фермы. Так как они продаются в виде уголков, их потребуется самостоятельно собрать.
  2. Соединить элементы каркаса болтами.
  3. Определится с местом установки панелей.
  4. Крепление солнечной батареи к ферме происходит посредством болтового соединения. Это следует выполнять тщательно, чтобы любые погодные условия не могли повлиять на прочность конструкции.
  5. Последний этап – это подсоединение всех участников в сеть: батареи, аккумулятора, контроллера и инвертора.

Подборка компонентов

Основа панели – это сборка фотоэлементов. Так как для получения достаточной мощности нам потребуется достаточно большое их количество, стоит рассмотреть наиболее дешевые источники, в роли которых традиционно выступают Ebay и Aliexpress. Нужный товар ищется по запросу “solar cell”.

В среднем готовая тонкопленочная сборка под напряжение 12 В и ток 100 мА стоит в Китае около 200-300 рублей, ее размеры составят около 85×115 мм. Можно встретить также как меньшие сборки (на 5, 6 вольт), так и отдельные фотоэлементы (их рабочее напряжение – 0,5 В). В любом случае их придется комбинировать, чтобы получить нужное напряжение и мощность. Для этого будет необходимо скомбинировать последовательное и параллельное подключение фотоэлементов.

Подборка компонентов
  • Соединяя фотоэлементы последовательно, мы не изменяем максимальный ток, который может отдать сборка, но увеличиваем напряжение на ее выходах: к примеру, сборка из 6 поликристаллических фотоэлементов (напомним, рабочее напряжение каждого – 0,5 В) будет выдавать 3 В.
  • Соединяя фотоэлементы параллельно, мы увеличиваем токоотдачу сборки, сохраняя ее рабочее напряжение. При этом важно, чтобы каждая секция имела одинаковое количество элементов.

На приведенном выше рисунке отображен принцип соединения фотоэлементов. Каждый из них имеет напряжение в 0,5В; сборка из двух фотоэлементов SB2 и SB3 выдает нам 1В, сборка из трех – 1,5В, параллельное подключение второй секции не изменяет напряжение.

Также по схеме видно, что каждая из параллельно соединенных секций подключена к нагрузке через диод. Это необходимо для того, чтобы избежать потери тока через менее освещенные секции (например, половину батареи закрыла тень), а также не дать аккумуляторам разряжаться ночью. Для обеспечения максимального КПД нам понадобятся диоды с минимальным прямым падением напряжения (так называемые диоды Шоттки). Их нужно подбирать с учетом полуторакратного запаса по обратному напряжению и току.

Подборка компонентов

ПРИМЕР: Мы используем секции с напряжением 12 В и током 100 мА. Значит, каждый диод должен иметь обратное напряжение не менее 18 В и ток не менее 150 мА. По каталогам можно подобрать подходящие диоды: в нашем случае самый дешевый и удобный вариант – это 1N5817 стоимостью около 500 р. за упаковку из 100 штук на том же Aliexpress.

При выборе фотоэлементов предпочтите уже имеющие готовые площадки для пайки, сборка панели в этом случае будет гораздо проще. Также можно увидеть в продаже солнечные батареи без площадок для пайки: их нужно собирать с использованием токопроводящих шин из медной фольги, это менее удобный способ.

Читайте также:  Газовые котлы отопления — виды и особенности, рекомендации выбирающим

Итак, определившись с типом используемых элементов, можно приступить к расчету конструкции панели. Например, мы выбрали сборку из одиночных (0,5В) фотоэлементов с номинальным током 100 мА, рассчитывая на зарядку аккумулятора 12В током до 6 А. Следовательно, нам понадобится 6/0,1=60 секций по 12/0,5=24 фотоэлемента, итого 1440 фотоэлементов. Также потребуется 60 барьерных диодов.

Подборка компонентов

Сами фотоэлементы необходимо будет разместить под прозрачным листом, который будет защищать их от механических повреждений. Лучше использовать толстое (3-4 мм) минеральное стекло, а не органическое, так как, несмотря на большую массу и стоимость, оно не мутнеет и не царапается.

Размеры стеклянной панели рассчитываются из размеров и расположения секций. В нашем примере, применяя элементы размером 53х18 мм, мы получим размеры секции в 212х108 мм, если расположим их в порядке 4×6:

60 таких секций разумнее всего расположить в порядке 5х12, таким образом общие размеры панели составят 1060х1296 мм. При этом нужно учесть припуск на бортики панели в зависимости от их конструкции.

Подборка компонентов

На видео показан процесс постройки с комментариями

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Технические характеристики: на что обратить внимание

Пример технических характеристик солнечных батарей для дома

Технические характеристики: на что обратить внимание

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В. И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого ходы выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и т.д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Технические характеристики: на что обратить внимание

Рекомендации по установке

Выделив из бюджета деньги на покупку дорогостоящего оборудования, собственник также должен позаботиться о заключении контракта с профессиональными подрядчиками, которые имеют опыт работы в строительстве и в вопросах проектирования энергоэффективных домов.

Профессионалы проведут монтаж оборудования максимально ответственно и грамотно, и собственник сможет использовать в доме устройства для выработки бесплатной энергии.

Рекомендации по установке

При выборе компании, которая подберет и установит солнечные батареи, не лишним будет узнать, занимается ли фирма послепродажным обслуживанием устройств и предоставляет ли гарантию на проведенные работы.

Солнечная батарея из диодов

В конструкции нет ничего сложного. Потребуется лишь несколько диодов. Уровень напряжения зависит от их количества. Эти элементы должны быть прозрачными. В этом случае лучи света будут прямо попадать на кремневую пластинку и давать нам электричество.

Не стоит ждать чуда от всего этого ведь один элемент выдает около 0,1-0,5 вольта. В итоге выйдет вот такая вот конструкция способная выдавать до 4 V.

Солнечная батарея из диодов

Подобная установка способна выдавать совсем немного электричества. Эффективность слабая и поэтому лучше закупиться пластинами, выполненными из кремния и сделать нечто более лучшее.

Что еще потребуется для создания фотобатареи

Перед началом работ проверьте, все ли из списка есть у вас под рукой:

  • рейки и фанера для каркаса;
  • силиконовый герметик;
  • припой;
  • антисептик и краска для дерева;
  • многожильный медный провод для соединения фотоэлементов;
  • уголки алюминиевые;
  • антибликовое стекло, поликарбонат или плексиглас;
  • диоды Шоттки, рассчитанные на отдачу одной фотопластины.

Также потребуется простой инструмент: паяльник, пила, стеклорез, отвертка, малярная кисть – все, что есть у любого домовитого хозяина.