Солнечный обогреватель для дома

Цены кусаются, но и гарантия 25 лет на 80% мощности от номинала также впечатляет. Солнечный обогреватель для дома днем собирает энергию, ночью питание осуществляется от аккумулятора. Рекламный трюк или единственно возможная альтернатива дизель-генератору?

Цены и решения

Цена за 1 Вт мощности для типичных солнечных батарей, устанавливаемых на крышу, укладывается в рамки 4-8$. При этом поставщик часто обязуется вырезать элементы под заказ либо установить стандартный вариант. Что может и чего не может солнечная энергия? Вот набор типичных решений, предоставляемых одной из фирм на своем сайте:

  1. Снабжение энергией частного дома.
  2. Оборудование для бесперебойной работы станций связи.
  3. Точка Wi-Fi на солнечных батареях.
  4. Отдельно стоящие фонари, питаемые лучами дневного светила.
  5. Зарядные устройства для сотовых телефонов.
  6. Рекламные щиты с огнями.
  7. Оконные стекла, способные вырабатывать энергию.

Это лишь самые доступные пониманию проекты, имеются и другие. Инженер Скотт Брюсав предлагает сделать дорожные покрытия целиком из солнечных батарей. Это по-настоящему грандиозный проект, но намного более удивительно будет смотреться сад из эко-деревьев. От «растений» легко заряжаются различные мобильные устройства.

Солнечный коллектор

Конструкции

Что именно могут предложить магазинные прилавки? На сегодняшний день в наличии имеется две конструкции:

  1. каркасные;
  2. бескаркасные.

Помимо этого можно приобрести фотоэлементы по отдельности. В этом случае проблема правильного использования устройств ложится целиком на плечи покупателя.

Общие черты

Независимо от наличия каркаса каждая солнечная батарея составляется из модулей, образованных фотоэлементами, соединенными последовательно, параллельно или смешанным способом. Последнее позволяет получить необходимые вольтаж и мощность. В пределах модуля пристальное внимание уделяется характеристикам фотоэлементов. Суммарные свойства конструкции определяются наихудшим значением параметра. Так в последовательной цепочке ток ограничен максимальным внутренним сопротивлением фотоэлемента.

Солнечные батареи на крыше дома состоят из множества модулей, упакованных одним из двух способов, упомянутых выше. Чем же они различаются?

Каркасные солнечные батареи

Подложка из закаленного стекла служит надежной защитой для листовых солнечных батарей, нанесенных на одну из его сторон. Ни дождь, ни снег, ни град не смогут повредить источнику автономного электроснабжения. Прозрачное стекло легко пропускает свет и препятствует механическому повреждению фотоэлементов. С внутренней стороны батареи защищены слоями ламината. Обычно в этих целях используется лавсан (полиэстер).

Для дополнительной герметизации фотоэлементы утоплены в пленку, схожую по свойствам с полиэтиленом. Торцы отделываются алюминиевым профилем, посаженным на герметик, это препятствует расслоению пирога, который — начиная от внешней поверхности — выглядит так:

  1. Прочный слой закаленного стекла.
  2. Фотоэлементы, утопленные в пленку.
  3. Внутренние слои ламината.

Создание каркаса для солнечной батареи

Алюминиевый профиль обычно имеет форму буквы F и поддерживает всю конструкцию на некотором расстоянии от поверхности кровли. Поскольку один элемент не может обеспечить достаточного выходного напряжения, то несколько штук соединяются последовательно. Любая каркасная конструкция дополняется элементами электрических соединений.

Читайте также:  Настенные инфракрасные обогреватели с терморегулятором

Бескаркасные солнечные батареи

В этом варианте исполнения каркас отсутствует. Подложкой может служить стеклотекстолит, либо подложка может отсутствовать и вовсе. В последнем случае обе стороны покрываются лавсановой пленкой. Фотоэлементы, как и прежде, тщательно загерметизированы.

На что обращать внимание при покупке

Все номинальные параметры, приведенные в таблицах для солнечных батарей, измеряются в нормальных условиях. Таковыми считаются:

  • температура окружающей среды 25 ºС;
  • поток света 1000 Вт/м2;
  • спектр АМ1.5.

Надо признать, что указанная в последнем элементе списка аббревиатура может ввести в заблуждение даже опытного инженера. На самом деле ничего сложного нет. Номинальные параметры солнечных батарей принято испытывать спектром нашего светила, наблюдаемым на средней континентальной широте США. Это несколько южнее Москвы и соответствует примерно положению Волгограда или Ростова-на-Дону.

Стандарт, характеризующий состояние атмосферы испытательного спектра, на официальном сайте стоит 80 швейцарских франков, поэтому предлагается удовольствоваться тем, что имеется по поводу условий измерения в открытых источниках:

  • оценка параметров воздуха проводится в 30 слоях, согласно платному стандарту;
  • угол положения Солнца в зените составляет 48,19 градусов;
  • мутность атмосферного воздуха на частоте 500 нм (голубой цвет) — 0,084;
  • эквивалентный столбик водяного пара — 1,42 см;
  • эквивалентная толщина озонового слоя — 0,34 см.

Мутность на длине волны 500 нм выбирается исходя из условия голубизны неба. Этот цвет преобладает в видимом с поверхности Земли спектре.

Зачем столько научности? Чтобы потом не задаваться вопросом, отчего питание обогревателя солнечными батареями идет как-то вразрез с документацией. Очень похожи условия из списка на ту местность, где будет установлена батарея?

Вот как это может выглядеть зимой. Номинальная мощность солнечной батареи составляет 1000 Вт, точное значение напряжения не столь важно, поскольку будет преобразовано инвертором. Итак, температура перешла в минус. Специальная поправка на номинал напряжения учитывается при отклонении условий от нормы. Ниже 25 ºС вольтаж на выходе батареи будет расти. При этом плотность потока мощности никогда не составит 1000 Вт/м2 где-нибудь в Химках, да еще и зимой. Измерения также предусматривают, что Солнце отбрасывает лучи на поверхность солнечной батареи под прямым углом. Любое отклонение от этого условия закономерно понижает выходную мощность.

Солнечный обогреватель для дома

Все эти аспекты необходимо учитывать, выбирая солнечную батарею для дома.

Типичная схема автономной электрической сети

Солнечные батареи с номиналом 12 В обычно работают на аккумуляторы и приборы, для которых вольтаж достаточен. Контроллер заряда чутко следит, чтобы оборудование эксплуатировалось согласно техническим нормам. При необходимости цепь между солнечной батареей и аккумуляторами размыкается.

Домашние приборы не могут работать напрямую от постоянного напряжения 12 В, поэтому используется специальный преобразователь — инвертор. Переменный ток частотой 50 Гц и номиналом 220 В от него уже поступает в дом. Питание обогревателя солнечными батареями ведется по опосредованной схеме — через инвертор.

Читайте также:  Настенные обогреватели электрические панно

А как же сетевое электроснабжение? Слышали анекдот про то, как жильцы не только не потребляют горячую воду, но и закачивают ее в водопровод? Пока мы тут глупо шутим про скручиваемые счетчики, в Германии фермеры снабжают электричеством не только себя, но и всю округу, закачивая киловатты в сеть. И получают за это деньги. А берутся киловатты от солнечных батарей. Как в сказке? Да! Солнечные батареи во дворе позволяют не только не платить государству, но даже немного подзаработать.

Программы по развитию солнечной индустрии существуют во всех развитых государствах и даже в Монголии.

Коллекторы

Наконец, хотелось бы упомянуть про солнечные обогреватели воды, называемые коллекторами. Достаточно поставить такой на крыше дома, чтобы отпала надобность что-то греть. Китайская провинция Хубэй активно возводит жилые здания, оснащенные подобным образом. На наших же широтах солнечный водонагреватель пригодится преимущественно летом на даче.

Сам коллектор состоит из специальных вакуумных коаксиальных трубок, покрытых темной краской, замечательно поглощающей свет. В разрезе получаются два цилиндра, вставленных один в другой соосно. Внутренний — медный водовод — нагревается за счет излучения от стенок внешнего.

Коллектор солнечного отопления

Общая схема выглядит так:

  1. Слой краски поглощает энергию солнечного света и нагревает внешнюю трубку. Внутренние ее стенки начинают излучать тепло.
  2. Через вакуум энергия достигает внутренней трубки, по которой протекает вода.
  3. Жидкость нагревается и собирается в бак, откуда раздается потребителям.

Иногда коллектор продается в составе солнечного обогревателя, а иной раз можно купить прибор отдельно. Стоимость изделия укладывается в 500$, что позволяет получить от 15 до 25 литров горячей воды.

Если немного поработать над конструкцией, то теплую воду можно получить и зимой. Главное условие — отсутствие снега и наледи на трубках коллектора. Можно поместить прибор на солнечный чердак или даже вынести на улицу. Важно обеспечить изоляцию водовода от внешней среды. Утеплить, например, стекловатой в сочетании с ПЕНОФОЛ.

Вывод

Обогреватель на солнечных батареях будет исправно функционировать даже при отключении сетевого электроснабжения. Вот плюсы такого решения:

  • от инвертора могут питаться любые приборы, не только обогреватель;
  • полная пожаробезопасность, если сравнивать с подвальным газовым котлом;
  • отсутствие необходимости какого-либо дополнительного монтажа внутри помещений;
  • долговечность и отказоустойчивость — кремний не может поломаться;
  • гарантия производителя до 25 лет;
  • отличная электрическая совместимость с различным типом оборудования.

К минусам относятся:

  • необходимо чистить поверхность солнечной батареи от дождевых разводов и прочей грязи;
  • дорогая покупка должна быть защищена от вандалов и воров;
  • стоимость решения сравнительно велика.

В общем, цена — единственный ограничивающий фактор. Если средства имеются, то солнечная батарея на крыше не помешает.