Солнечные батареи для частного дома — новый источник электроэнергии
Получению электроэнергии из возобновляемых источников принадлежит будущее. Определенные шаги в этом направлении уже сделаны; правда, они пока очень робкие. При внешней простоте воплощение этой задумки требует значительных усилий.
Электричество в доме без внешней электрической сети еще недавно казалось фантастикой. Сегодня в наш быт входят устройства, которые вырабатывают электричество из возобновляемых источников. Именно к таким устройствам относятся солнечные батареи для частного дома.
В нынешнее время, когда тарифы поднимаются с каждым месяцем, и электричество дорожает с невероятной скоростью, стоит задуматься об альтернативных источниках энергии. И солнечные батареи для частного дома — на данный момент наилучший способ обеспечить себя экологичным электричеством.
Солнечные элементы: принцип работы
Солнечные элементы преобразуют солнечную энергию в электрическую. Они преобразовывают не только прямые солнечные лучи, но и рассеянное излучение, поэтому работают даже при облачной погоде.
В таких условиях их эффективность значительно снижается. Солнечные элементы еще называют фотоэлементами. Они состоят из нескольких слоев: верхний — прозрачная металлическая сетка, затем соприкасающиеся между собой два полупроводника, чаще всего из кремния, под ними — металлическое покрытие. Лучи света, проникая через сетку, выбивают из полупроводниковой структуры электроны. Вследствие этого на стыке полупроводников возникают электрические заряды. Металлические элементы предназначены для отвода образующегося в элементе электричества.
Солнечные батареи для частного дома и коллекторы
Отдельные фотоэлементы соединяются в большие батареи; а в случае использования их в качестве источника электроэнергии для частного дома, батареи дополнительно помещают между двумя защитными стеклами. Солнечные батареи производятся также в пластиковых корпусах, благодаря чему они обладают определенной гибкостью. Солнечные батареи не следует путать с солнечными коллекторами: несмотря на их внешнюю схожесть, они имеют принципиальные отличия. Солнечные батареи преобразовывают солнечную энергию в электричество, а коллекторы — в тепловую энергию (которая затем используется для подогрева воды и/или обогрева частного дома).
Батарея — это еще не все
Для того чтобы полученную на протяжении дня электроэнергию можно было использовать с наступлением сумерек, когда потребность в ней наиболее высока, ее нужно накапливать. Для этой цели предназначены аккумуляторы. Поскольку для питания большинства домашних приборов требуется переменный ток, в систему встраивается преобразователь (инвертор).
Он преобразовывает постоянное напряжение батарей в переменное — с частотой и напряжением, необходимыми для домашних электроприборов. Процесс заряда/разряда аккумуляторов оптимизируется контроллером. Все элементы системы, поддерживающие работу солнечных батарей (контроллер, аккумуляторы и инвертор), для уменьшения потерь рекомендуется размещать на небольшом расстоянии друг от друга.
В странах Западной Европы, в частности в Германии, избыток электроэнергии, полученной солнечными батареями, как правило, не накапливают в аккумуляторах, а отводят в энергетическую сеть. Энергетические предприятия обязаны принимать электроэнергию, полученную при помощи солнечных батарей. Кроме того, платят за нее по более высоким тарифам — как за экологически чистую. Поэтому выработка электроэнергии на собственной крыше — дело рентабельное, позволяющее за несколько лет компенсировать затраты на установку и амортизацию системы. Естественно, такие решения требуют урегулирования соответствующих юридических вопросов.
Когда стоит подумать о солнечных батареях?
Если вы планируете установить солнечные батареи, лучше предусмотреть это еще на этапе проектирования частного дома. В этом случае возможности солнечных батарей можно будет использовать наиболее рационально. Так, например, угол наклона кровельных скатов и их ориентацию относительно сторон света следует выбирать с учетом оптимальной освещенности солнечных батарей. Нужно также позаботиться о том, чтобы на поверхность элементов не падала тень от соседних домов или деревьев. Кроме того, солнечные батареи для частного дома можно уложить на поверхности крыши, сэкономив при этом на стоимости покрытия.
Где монтировать?
Для частного дома лучше всего будет разместить солнечные батареи на крыше. Можно монтировать их либо над кровельным покрытием, на стойках, либо непосредственно в кровельном покрытии (таким способом батарею можно установить только на наклонной крыше).
Преимуществом первого решения является обеспечение постоянной вентиляции батарей снизу и снижение их температуры, что благоприятно влияет на КПД преобразования энергии. Второе решение позволяет сэкономить на покрытии, но в этом случае места соединения батарей с покрытием необходимо тщательно загерметизировать. Солнечные батареи для частного дома устанавливаются также на фасадах, маркизах, наружных роллетах, на крышах пристроек и навесов над входами, а также в виде отдельно расположенных конструкций. Батареи, установленные вместо стекла в оконных рамах, могут использоваться в качестве затеняющих элементов.
Все чаще используются также эластичные солнечные батареи для частного дома, приклеенные на битумные или пленочные полосы кровельных покрытий.
Оптимальное положение
Солнечные батареи для частного дома должны устанавливаться на южной стороне. Ни один из элементов не должен находиться в тени. Чтобы максимально использовать энергию солнца и избежать потерь, вызванных отражением солнечных лучей от поверхности, батареи необходимо устанавливать под углом около 30° относительно горизонта. При вертикальном монтаже на фасаде эффективность элементов падает на 5—35%, зато такой монтаж позволяет избежать проблем с нагромождением снега. Необходимо также обеспечить свободный доступ к солнечной батарее, чтобы ее можно было почистить в любое время года. Не следует устанавливать ее под углом менее 20°, поскольку любые загрязнения, которые собираются на поверхности, такие как пыль, листья или снег, значительно снижают ее эффективность. Опыт эксплуатации показывает: если батарея установлена под углом более 20°, во время дождя ее гладкая поверхность очищается без вмешательства человека.
Как выполнять монтаж?
Небольшие солнечные батареи для частного дома, в принципе, можно установить самостоятельно. В этом случае можно заказать у производителя готовый комплект вместе с инструкцией по монтажу. Установку больших систем лучше поручить специалистам.
Сколько энергии мы можем получить?
В наших географических широтах с 1 м2 солнечных батарей можно получить до 100 кВт/ч электроэнергии на протяжении года.
Следовательно, поверхность крыши, покрытая 15—25 м2 солнечных элементов, в состоянии выработать электроэнергии в количестве, достаточном для потребностей небольшого домашнего хозяйства (если не использовать ее для нагрева воды и отопления дома).
Перспективы применения и стоимость солнечных батарей
За одну минуту от Солнца на Землю поступает значительно больше энергии, чем все население Земли использует на протяжении месяца. Солнечная энергия достается нам даром, и ее хватит еще на пару миллиардов лет. Единственным фактором, препятствующим росту популярности ее использования, является высокая стоимость необходимых для этого устройств. Однако преобразование солнечной энергии в электрическую относится к важнейшим технологиям ближайшего будущего.
Выгодны ли солнечные батареи для частного дома?
В странах Западной Европы — благодаря дотациям и соответствующим правительственным инициативам — солнечные батареи пользуются очень большой популярностью и часто встречаются на крышах и фасадах как новых, так и старых домов. В Германии солнечные батареи занимают десятки тысяч квадратных метров крыш. В Голландии возникают целые жилые кварталы с крышами, покрытыми солнечными батареями. Несмотря на неблагоприятное географическое положение скандинавских стран, такие батареи встречаются и на севере Европы. В Украине солнечные батареи встречаются на зданиях пока не слишком часто. Хотя в последнее время солнечные батареи для частного дома значительно подешевели, они по-прежнему остаются дорогим удовольствием. Один квадратный метр установленных батарей в настоящее время обходится примерно в сумму от 100 $. Количество солнечных батарей, которое нужно установить, определяется индивидуально и зависит от того, какое оборудование будет от них работать, и в какой степени они будут покрывать потребности частного дома в электроэнергии. Полная стоимость системы зависит также от того, какие вспомогательные устройства будут входить в ее состав.
Также стоит отметить, что приобретение солнечных батарей для частного дома является одной из самых выгодных инвестиций для благоустройства жилья. К тому же, использование солнечных батарей это верный путь к безопасной и чистой окружающей среде.
