Содержание
Цены кусаются, гарантия 25 лет на 80% мощности номинала также впечатляет. Солнечный обогреватель для дома днем собирает энергию, ночью питание идет от аккумулятора. Рекламный трюк либо единственно возможная альтернатива дизель-генератору – попробуем поразмыслить.
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. Вот набор типичных решений, предоставляемых солнечной энергией, выложенных фирмой на официальном сайте:
- Снабжение энергией частного дома.
- Оборудование для бесперебойной работы станций связи.
- Точка Wi-Fi на солнечных батареях.
- Отдельно стоящие фонари, питаемые лучами дневного светила.
- Зарядные устройства для сотовых телефонов.
- Рекламные щиты с огнями.
- Оконные стекла, способные вырабатывать энергию.
Это вполне доступные пониманию проекты, разработаны и прочие. Инженер Скотт Брюсав предлагает сделать дорожные покрытия из солнечных батарей. Это по-настоящему грандиозный проект, но намного удивительнее смотрится сад из эко-деревьев. От «растений» легко заряжаются мобильные устройства.
Конструкции
Что предложат магазинные прилавки. Сегодня в наличии две конструкции:
- каркасные;
- бескаркасные.
Вдобавок приобретете фотоэлементы по отдельности. Сложность правильного использования устройств ложится на плечи покупателя.
Общие черты
Независимо от наличия каркаса каждая солнечная батарея составляется из модулей, образованных фотоэлементами, соединенными последовательно, параллельно или смешанным способом. Последнее позволит получить необходимые вольтаж и мощность. В пределах узла пристальное внимание уделяется характеристикам фотоэлементов. Суммарные свойства конструкции определяются наихудшим значением параметра. К примеру, в последовательной цепочке ток ограничен максимальным внутренним сопротивлением фотоэлемента.
Солнечные батареи на крыше дома состоят из мириадов модулей, упакованных способом из упомянутых выше. Обсудим различия.
Каркасные солнечные батареи
Подложка из закаленного стекла выступает надежной защитой для листовых солнечных батарей, нанесенных на одну сторону. Дождь, снег, град не повредят источнику автономного электроснабжения. Прозрачное стекло легко пропускает свет и препятствует механическому повреждению фотоэлементов. С внутренней стороны батареи защищены слоями ламината. Используется лавсан (полиэстер).
Для дополнительной герметизации фотоэлементы утоплены в пленку, схожую по свойствам с полиэтиленом. Торцы отделываются алюминиевым профилем, посаженным на герметик, препятствуя расслоению пирога, который — начиная с внешней поверхности — выглядит так:
- Прочный слой закаленного стекла.
- Фотоэлементы, утопленные в пленку.
- Внутренние слои ламината.
Алюминиевый профиль имеет форму буквы F, поддерживает конструкцию на некотором расстоянии от поверхности кровли. Единственный элемент не обеспечит достаточного выходного напряжения, ряд штук соединяются последовательно. Каркасная конструкция дополняется элементами электрических соединений.
Бескаркасные солнечные батареи
В этом варианте исполнения каркас отсутствует. Подложкой выступит стеклотекстолит, либо подложка отсутствует окончательно. В последнем случае обе стороны покрываются лавсановой пленкой. Фотоэлементы тщательно загерметизированы.
Оцениваем покупку
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.
Указанная в последнем элементе списка аббревиатура введет в заблуждение даже опытного инженера. На деле сложного нет. Номинальные параметры солнечных батарей принято испытывать спектром светила, наблюдаемым на средней континентальной широте США. Это южнее Москвы, соответствует положению Волгограда либо Ростова-на-Дону.
Стандарт, характеризующий состояние атмосферы испытательного спектра, на официальном сайте стоит 80 швейцарских франков, предлагается удовольствоваться тем, что получим 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.
Научное изложение предостерегает от вопроса, отчего питание обогревателя солнечными батареями идет вразрез с документацией. Похожи условия из списка на местность, где установлена батарея?
Как ситуация выглядит зимой. Номинальная мощность солнечной батареи составляет 1000 Вт, точное значение напряжения не важно, останется 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 растёт. При этом плотность потока мощности зимой не составит 1000 Вт/м2 в Химках. Измерения также предусматривают, что Солнце отбрасывает лучи на поверхность солнечной батареи под прямым углом. Отклонение от условия закономерно понижает выходную мощность.
Эти аспекты учитывают, выбирая солнечную батарею для дома.
Типичная схема автономной электрической сети
Солнечные батареи с номиналом 12 В 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 работают напрямую с постоянного напряжения 12 В, используется специальный преобразователь — инвертор. Переменный ток частотой 50 Гц и номиналом 230 В уже поступает в дом. Питание обогревателя солнечными батареями ведется по опосредованной схеме — через инвертор.
А как же сетевое электроснабжение. Солнечные батареи во дворе позволят не платить государству, даже подзаработать.
Программы по развитию солнечной индустрии существуют в развитых государствах, даже в Монголии.
Коллекторы
Наконец, упомянем про солнечные обогреватели воды, называемые коллекторами. Достаточно поставить такой на крыше дома, чтобы отпала надобность греть. Китайская провинция Хубэй возводит жилые здания, оснащенные подобным образом. На наших широтах солнечный водонагреватель пригодится преимущественно летом на даче.
Коллектор состоит из специальных вакуумных коаксиальных трубок, покрытых темной краской, поглощающей свет. В разрезе получаются два цилиндра, вставленных один в другой соосно. Внутренний — медный водовод — нагревается за счет излучения от стенок внешнего.
Схема:
- Слой краски поглощает энергию солнечного света и нагревает внешнюю трубку. Внутренние стенки излучают тепло.
- Через вакуум энергия достигает внутренней трубки, по которой протекает вода.
- Жидкость нагревается и собирается в бак, откуда раздается потребителям.
Иногда коллектор продается в составе солнечного обогревателя либо купите прибор отдельно. Стоимость изделия укладывается в 500$, что позволит получить 15 – 25 литров горячей воды.
Если поработать над конструкцией, теплую воду получим и зимой. Главное условие — отсутствие снега и наледи на трубках коллектора. Поместим прибор на солнечный чердак или даже вынести на улицу. Важно обеспечить изоляцию водовода внешней среды. Утеплить, допустим, стекловатой в сочетании с ПЕНОФОЛ.
Вывод
Обогреватель на солнечных батареях исправно функционирует даже при отключении сетевого электроснабжения. Плюсы такого решения:
- от инвертора питаются бытовые приборы, не только обогреватель;
- полная пожаробезопасность, если сравнивать с подвальным газовым котлом;
- отсутствие необходимости дополнительного монтажа внутри помещений;
- долговечность и отказоустойчивость — кремний не поломается;
- гарантия производителя до 25 лет;
- отличная электрическая совместимость с различным типом оборудования.
К минусам относятся:
- придется чистить поверхность солнечной батареи от дождевых разводов и прочей грязи;
- дорогая покупка защищена от вандалов и воров;
- стоимость решения сравнительно велика.
Цена — единственный ограничивающий фактор. Если средства найдены, солнечная батарея на крыше не помешает. Первый водонагреватель (Швейцария) работал за счет солнечной энергии. Вдумайтесь в открывающиеся перед человечеством перспективы использования энергии, подаренной Вселенной.
