Opvarmning af et privat hus med solpaneler: ordninger og enheder

Typer af solpaneler

Enheder er opdelt i klasser i henhold til graden af ​​effekt:

• lav strøm;
• universel;
• solcellepanel.

Derudover er der tre batterityper med forskellige formål:

1. Fotoelektriske omformere (PVC). De omdanner solenergi til elektrisk energi.
2. Solenergiværker (HES). De bruges til at sikre funktionen af ​​forskellige industrielle installationer - turbiner, dampmaskiner osv.
3. Solfangere (SC). Server til varmeforsyning af lokaler.

Valget og beregningen af ​​solpaneler til et privat hus kræver, at ejeren kender udstyrets designfunktioner. Der er en opdeling efter den fysiske og kemiske tilstand af batterimaterialet.Dette spørgsmål bør overvejes mere detaljeret.

silikone batterier

Siliciumceller er de mest almindelige typer af fotovoltaiske omformere.

Årsagen til dette er udbredelsen og tilgængeligheden af ​​dette materiale. Samtidig er produktionsteknologien meget kompleks, produktionen af ​​elementer koster betydelige mængder, hvilket tvinger producenterne til at lede efter muligheder for at reducere omkostningerne.

Indtil videre er dette kun opnået på bekostning af reduceret effektivitet, men udviklere leder konstant efter måder at forbedre kvaliteten og ydeevnen af ​​deres produkter. Overvej typerne af siliciumbatterier.

Monokrystallinsk

De mest effektive og dyre elementer. Der anvendes højrent silicium, hvis produktionsteknologi er blevet udarbejdet i fremstillingen af ​​halvledere. Elementerne er tynde sektioner (300 µm) fra en enkelt krystal dyrket specifikt til denne opgave. Krystalstrukturen har en regelmæssig form, kornene er rettet i én retning. Omkostningerne ved materialet er høje, effektiviteten er 18-22%. Levetiden er meget lang, mindst 30 år.

Polykrystallinsk

Disse elementer opnås ved gradvis afkøling af smeltet silicium.hvor der dannes polykrystaller. Strukturen af ​​et sådant materiale har ikke en regelmæssig form, kornene er ikke parallelle og rettet i forskellige retninger. Produktionen er meget billigere, da denne teknologi kræver mindre elektricitet, men produkteffektiviteten er lavere - 12-18%.

amorf

Amorfe batterier er ikke lavet af krystallinsk silicium, men af ​​siliciumbrint (silan), som påføres i et tyndt lag på grundmaterialet. Effektiviteten af ​​disse batterier er lav - kun 5-6%, men prisen er også den laveste.Samtidig er der nogle fordele - en høj koefficient for optisk absorption, evnen til at arbejde i overskyet vejr, modstand mod paneldeformation.

hybrid

Hybridpaneler er en kombination af fotovoltaiske celler og solfangere. Faktum er, at panelerne, når de genererer energi, opvarmes og mister ydeevne.

Vandkøling blev brugt til at reducere opvarmningen. Det viste sig, at mængden af ​​varme modtaget af vand fra fotoceller kan bruges til boligbehov eller til rumopvarmning.

Sådanne solpaneler er gode til både energiproduktion og boligopvarmning. Producenter hævder, at effektiviteten af ​​sådanne paneler er ekstrem høj (nogle siger 80%), men dette er et almindeligt markedsføringstrick, der tager hensyn til indikatorernes stabilitet som en stigning i effektiviteten.

Dette er en anden type fotovoltaiske omformere, som ikke er lavet på siliciumbasis, men af ​​flere polymerfilm foldet til en tæt pakke og udfører forskellige funktioner.. Effektiviteten af ​​sådanne batterier er omkring fire gange lavere end for silicium, men de er lette, relativt billige at fremstille og som følge heraf billigere at sælge. Det antages, at polymeranordninger har et højt potentiale og vil blive aktivt udviklet, da lave omkostninger og produktionshastighed er de vigtigste fordele ved materialet.

Fremtiden tilhører alternative energikilder

Efterspørgslen efter energi vokser i forhold til teknologiudviklingens hastighed. Hvis alternative energikilder i dag er eksotiske og kun bruges, hvor ingen andre metoder er egnede, vil situationen efter et stykke tid ændre sig radikalt.Afhængighed af ressourceforsyningsvirksomheder er ikke den mest lovende udsigt, hvilket tvinger os til at lede efter andre, mere selvstændige muligheder for at forsyne boliger med energi og varme.

Så snart billigere og mere produktivt udstyr dukker op, vil brugen af ​​solpaneler blive udbredt.. Drivkraften til dette vil være overbefolkningen af ​​de centrale regioner, manglen på boliger og arbejde, behovet for at genbosætte sig i mere fjerntliggende regioner. Hvis udstyrets parametre på det tidspunkt bliver ret stabile, og priserne falder til overkommelige niveauer, vil efterspørgslen efter solpaneler blive meget høj.

Funktionsprincip

Princippet for drift af solbatteriet. (Klik for at forstørre)

Princippet om drift af et solbatteri er ret simpelt. Det er omdannelsen af ​​solenergi til elektrisk energi. Fotoreceptorer placeret på pladen absorberer sollys, hvilket forårsager en mikroudladning på pladens overflade.

Effekten af ​​en sådan mikroudladning er ret lille, men mange fotoreceptorer placeret på batteriområdet er i stand til at generere og akkumulere den nødvendige mængde elektricitet til menneskelige behov.

Solpaneler kan installeres på tagene:

• private huse;
• bygninger i flere etager;
• små industrilokaler;
• pavilloner;
• baldakiner.

Betingelsen for at placere strukturen er et fladt tag eller et andet plan af et stort område.

Eksperttip: Solfangermoduler placeres mod solen

Derfor er det vigtigt at installere modulet på syd- eller sydøstsiden under installationen.

Fordele ved et solvarmeanlæg

Der er flere fordele ved solpaneler til boligopvarmning:

• Hele året rundt er din bolig forsynet med den nødvendige varme. Du kan også justere temperaturen i huset efter eget skøn.
• Fuldstændig uafhængighed af boliger og kommunale ydelser. Nu skal du ikke betale store varmeregninger.
• Solenergi er en reserve, der kan bruges til forskellige husholdningsbehov.
• Disse batterier har en meget god levetid. De fejler sjældent, så du behøver ikke bekymre dig om at reparere eller udskifte nogle komponenter.

Der er nogle nuancer, som du bør være opmærksom på, før du vælger dette system. Når alt kommer til alt, er sådan et system måske ikke egnet for alle.

På mange måder afhænger kvaliteten af ​​et sådant varmesystem af bopælens geografi. Hvis du bor i et område, hvor solen ikke skinner hver dag, vil sådanne systemer være ineffektive. En anden ulempe ved dette system er, at solpaneler er dyre. Sandt nok bør vi ikke glemme, at et sådant system vil betale sig fuldt ud over tid.

Varigheden af ​​solskin i Rusland

For at forsyne huset med den nødvendige mængde varme vil det tage fra 15 til 20 kvadratmeter. meter solpanelareal. En kvadratmeter udsender i gennemsnit op til 120W.

For at modtage omkring 500 kW varme om måneden er det nødvendigt, at der er omkring 20 solskinsdage på en måned.

En forudsætning er montering af solpaneler på sydsiden af ​​taget, da det spreder mest varme.For at solvarmen skal være så effektiv som muligt, bør vinklen på taget være omkring 45 grader. Det er ønskeligt, at høje træer ikke vokser i nærheden af ​​huset, og der er ingen andre genstande, der kan skabe en skygge. Husets truss system skal have den nødvendige styrke og pålidelighed. Da solpaneler ikke ligefrem er lette, skal man passe på, at de ikke skader bygningen og ikke fremkalder destruktive processer. Sandsynligheden for kollaps stiger om vinteren, da der på dette tidspunkt ud over tunge batterier vil samle sig sne på taget.

Solpaneler er normalt placeret på taget af huset.

På trods af at solpaneler er ret dyre, vinder de mere og mere popularitet. De bruges selv hvor klimaet ikke er for varmt. Et sådant system kan også bruges som ekstra opvarmning i hjemmet. Sådanne systemer er mest effektive i sommermånederne, hvor solen skinner næsten hver dag. Glem dog ikke, at huset primært skal opvarmes i vintermånederne.

Måder at bruge solenergi på

Metoderne til at bruge himmellegemets energi tilhører ikke innovative teknologier; solvarme er blevet brugt i lang tid og med stor succes. Det gælder dog hovedsageligt Australien, nogle lande i Europa, Amerika og de sydlige regioner, hvor der kan skaffes alternativ energi hele året.

Nogle nordlige regioner oplever mangel på naturlig stråling, så den bruges som en ekstra- eller reservemulighed.

Billedgalleri
Foto fra
Solpaneler er en af ​​måderne til at få praktisk talt gratis energi, udstrålet gratis af himmellegemet.

Installation af et autonomt solenergianlæg er tilrådeligt i regioner med et stort antal solskinsdage, hvilket ikke er relateret til den gennemsnitlige årlige temperatur

Et autonomt solsystem er hovedsageligt placeret på tagene af lave bygninger og i træfrie områder.

I frostperioden leverer solcelleanlæg energi til opvarmning af luft, damp eller vandopvarmning, om sommeren leverer de opvarmet vand

Solenergianlæg er blandt de "grønne", miljøvenlige, kontinuerligt vedvarende energiformer

Indtil videre er effektiviteten af ​​solenergianlæg for afhængig af antallet af solskinsdage. Det er kun rentabelt på sydlige breddegrader. I den midterste vognbane og i nord kan den kun tjene som backupkilde

Solpaneler i den sydlige del af CIS-landene vil være i stand til at give et landsted med elektricitet, varmt vand og kølevæske til varmekredsløb

Solcellesystemer, selv brugt som backup-energikilde, giver en ret høj økonomisk effekt, hvilket reducerer byrden på de vigtigste muligheder for at generere energi.

Passiv brug af solenergi

Mulighed for installation af solpaneler

Optimal placering af et privat solcelleanlæg

Placering af solpanelet langs tagudhænget

Solcelleanlæg på fladt tag

Solcelleanlæg som backup kilde

Drift af batterier i de sydlige regioner af CIS-landene

De reelle fordele ved et solsystem i den private sektor

Mellemled mellem solens stråler og den mekanisme, der genererer energi, er solcellebatterier eller solfangere, som er forskellige i både formål og design.

Batterier lagrer energi fra solen og gør det muligt at bruge den til at drive elektriske husholdningsapparater. Det er paneler med fotoceller på den ene side og en låsemekanisme på den anden. Du kan selv eksperimentere og samle batteriet, men det er nemmere at købe færdige elementer - valget er ret bredt.

Solcelleanlæg (solfangere) er en del af husets varmesystem. Store varmeisolerede kasser med kølevæske, som batterier, er monteret på hævede skjolde mod solen, eller taghældninger.

Det er forkert at antage, at absolut alle nordlige regioner modtager meget mindre naturlig varme end de sydlige. Antag, at der er meget flere solskinsdage i Chukotka eller i det centrale Canada end i Storbritannien beliggende mod syd

For at forbedre effektiviteten er panelerne placeret på dynamiske mekanismer, der ligner et sporingssystem - de roterer efter solens bevægelse. Energiomdannelsesprocessen foregår i rør placeret inde i kasserne.

Den største forskel mellem solcelleanlæg og solpaneler er, at førstnævnte opvarmer kølevæsken, mens sidstnævnte akkumulerer elektricitet. Det er muligt at opvarme rummet ved hjælp af fotoceller, men enhedsordningerne er irrationelle og er kun egnede til de områder, hvor der er mindst 200 solskinsdage om året.

Ordning af et varmesystem med en solfanger forbundet til en kedel og en ekstra elektricitetskilde (for eksempel en gaskedel), der kører på traditionelt brændstof (+)

Sorter

I bredeste forstand betyder udtrykket "solbatteri" en enhed, der giver dig mulighed for at konvertere den energi, der udstråles af Solen, til en bekvem form med henblik på efterfølgende brug i forskellige områder af menneskelivet. To typer solpaneler bruges til at opvarme huse.

fotovoltaiske celler

Batterier af denne klasse kaldes ofte omformere, da solstrålingsenergien med deres hjælp omdannes til elektrisk energi. En sådan transformation blev mulig på grund af egenskaberne af halvledere. Cellen i en fotoelektrisk celle består af to materialer, hvoraf det ene har hulledningsevne, og det andet - elektronisk.

fotovoltaiske celler

Strømmen af ​​fotoner, der udgør sollys, får elektronerne til at forlade deres baner og migrere gennem Pn-forbindelsen, som i virkeligheden er en elektrisk strøm.

Afhængigt af den anvendte type materialer er der tre typer solcellebatterier: silicium, film og koncentrator.

Silicium

Mere end tre fjerdedele af de solpaneler, der produceres i dag, er af denne type. Dette skyldes udbredelsen af ​​silicium i jordskorpen, samt det faktum, at de fleste af teknologierne i produktionen af ​​halvlederelektronik var fokuseret på at arbejde med dette materiale.

Til gengæld er siliciumbaserede elementer opdelt i to typer:

• monokrystallinsk: den dyreste mulighed, effektivitet er 19% - 24%;
• polykrystallinsk: mere overkommelig, men har en effektivitet i området 14% - 18%.

Film

Ved fremstilling af fotoceller af denne gruppe anvendes halvledere, der har en højere lysabsorptionskoefficient end mono- og polykrystallinsk silicium.

Dette gjorde det muligt at reducere tykkelsen af ​​elementerne med en størrelsesorden, hvilket havde en positiv effekt på deres omkostninger. Følgende materialer er brugt:

• cadmiumtellurid (effektivitet - 15% - 17%);
• amorft silicium (effektivitet - 11% - 13%).

koncentrator

Disse batterier har en flerlagsstruktur og er kendetegnet ved den højeste effektivitet - omkring 44%. Hovedmaterialet i deres produktion er galliumarsenid.

Varmesystem komplet sæt

Varmesystemet baseret på fotovoltaiske batterier består af følgende komponenter:

• selve batterierne;
• batteri;
• controller: styrer batteriopladningsprocessen;
• inverter: konverterer jævnstrøm fra et batteri eller en akkumulator til vekselstrøm med en spænding på 220 V;
• konvektor, varmtvandskedel eller enhver anden type elvarmer.

Netmonteret solcelleanlæg

Solfangere

Batterier af denne sort består af flere sortmalede rør, gennem hvilke kølevæsken, der cirkulerer i varmesystemet, pumpes. Samtidig absorberes solstrålingens termiske energi af arbejdsmiljøet uden nogen konvertering. I de fleste tilfælde bruger den en propylenglycol-baseret blanding (den har frostbeskyttelsesegenskaber), men der er også samlere orienteret til at arbejde med luft. Sidstnævnte føres efter opvarmning direkte ind i det opvarmede rum.

Solfangere

I sin simpleste form kaldes en solfanger en flad solfanger. Den er lavet i form af en kasse lavet af glas med en mørk belægning, som er i kontakt med kølevæsken, der passerer gennem rørene. Vakuumsamlere har en mere kompleks enhed.I sådanne batterier placeres rør med kølevæske i en forseglet glaskasse, hvorfra luft pumpes ud. Således er rørene, der indeholder arbejdsmediet, omgivet af et vakuum, som eliminerer varmetab fra kontakt med luft.

Det er klart, at fremstillingen af ​​solfangere er baseret på enklere teknologier end produktionen af ​​solcelleceller. Som et resultat er de også billigere. Samtidig når effektiviteten af ​​sådanne installationer 80% - 95%.

Komplet sæt solcelleanlæg

Hovedelementerne i solsystemet (solbatterisystemer til hjemmet) er:

• solfanger;
• cirkulationspumpe (i systemer med naturlig cirkulation af kølevæsken kan den være fraværende, men de er ineffektive);
• en beholder med vand, som spiller rollen som en varmeakkumulator;
• vandvarmekreds, bestående af rør og radiatorer.

Ordning for implementering af solcelleanlæg med varmestøtte med daglig energilagring

Fordelene ved solpaneler

Den vigtigste fordel ved solcelleomformere er uafhængighed af ressourceorganisationer. Elektricitet genereres helt autonomt, uden at være tilsluttet netværket. Det er kun nødvendigt at have en kilde - sollys, om natten kan systemet ikke fungere. Der er også andre fordele:

• Miljøvenlighed. Systemet påvirker ikke miljøet på nogen måde, udleder ingen skadelige stoffer.
• Lang levetid. Udstyret kan fungere næsten uendeligt, med forbehold for periodisk vedligeholdelse af specialister.
• Komplet lydløs drift.
• Mulighed for at øge systemets kraft ved at tilføje nye moduler.
• Tilbagebetaling af udstyr.Prisen på sættet returneres gradvist til ejeren i form af energibesparelser. Efter nogle år begynder udstyret allerede at give overskud.
• Konstant reduktion i prisen på sæt. Mængden af ​​produktion af sådant udstyr er stor, og dette forårsager et fald i priserne. Et solcelleanlæg til en bolig købt om et par år vil være billigere end et købt i dag, og det indgyder tillid til udviklingen af ​​teknologi og tilgængeligheden af ​​udstyr.

Rørformede solfangere

Rørformede solfangere er samlet af separate rør, hvorigennem vand, gas eller damp løber. Dette er et af de åbne solsystemer. Kølevæsken er dog allerede meget bedre beskyttet mod ekstern negativitet. Især i vakuuminstallationer, arrangeret efter termokanderprincippet.

Hvert rør er forbundet til systemet separat, parallelt med hinanden. Hvis et rør svigter, er det nemt at erstatte det med et nyt. Hele strukturen kan samles direkte på bygningens tag, hvilket i høj grad letter installationen.

Den rørformede opsamler har en modulær opbygning. Hovedelementet er et vakuumrør, antallet af rør varierer fra 18 til 30, hvilket giver dig mulighed for nøjagtigt at vælge systemets kraft

Et væsentligt plus ved rørformede solfangere ligger i hovedelementernes cylindriske form, takket være hvilken solstråling fanges hele dagen uden brug af dyre systemer til at spore armaturets bevægelse.

En speciel flerlagsbelægning skaber en slags optisk fælde for solens stråler.Diagrammet viser delvist den ydre væg af vakuumkolben, der reflekterer strålerne på væggene i den indvendige kolbe

I henhold til rørenes design skelnes pen og koaksiale solfangere.

Koaksialrøret er et Diyur-beholder eller en velkendt termokande. De er lavet af to kolber, mellem hvilke luften pumpes ud. Den indvendige overflade af den indre pære er belagt med en meget selektiv belægning, der effektivt absorberer solenergi.

Med en cylindrisk form af røret falder solens stråler altid vinkelret på overfladen

Termisk energi fra det indre selektive lag overføres til et varmerør eller en intern varmeveksler lavet af aluminiumsplader. På dette stadium opstår uønskede varmetab.

Fjerrøret er en glascylinder med en fjerabsorber indsat indeni.

Systemet har fået sit navn fra en fjerabsorber, som slynger sig tæt om en varmekanal lavet af varmeledende metal.

For god varmeisolering pumpes luft ud af røret. Varmeoverførsel fra absorberen sker uden tab, så effektiviteten af ​​fjerrør er højere.

Termorøret er en forseglet beholder med en flygtig væske.

Da den flygtige væske naturligt strømmer til bunden af ​​termorøret, er den mindste hældningsvinkel 20°

Inde i termorøret er en flygtig væske, der tager varme fra den indvendige væg af kolben eller fra fjerabsorberen. Under påvirkning af temperaturen koger væsken og stiger i form af damp. Efter at varmen er afgivet til varme- eller varmtvandskølevæsken, kondenserer dampen til en væske og strømmer ned.

Vand ved lavt tryk bruges ofte som en flygtig væske.

Direktestrømssystemet bruger et U-formet rør, gennem hvilket vand eller varmebæreren i varmesystemet cirkulerer.

Den ene halvdel af det U-formede rør er designet til kold kølevæske, den anden tager den opvarmede. Ved opvarmning udvider kølevæsken sig og kommer ind i lagertanken, hvilket giver naturlig cirkulation. Som med termorørsystemer skal den mindste hældningsvinkel være mindst 20⁰.

Med en direkte-flow tilslutning kan trykket i systemet ikke være højt, da der er et teknisk vakuum inde i kolben

Direkte flow-systemer er mere effektive, fordi de straks opvarmer kølevæsken.

Hvis solfangersystemer er planlagt til brug hele året rundt, pumpes specielle frostvæsker ind i dem.

Fordele og ulemper ved rørformede samlere

Brugen af ​​rørformede solfangere har en række fordele og ulemper. Designet af en rørformet solfanger består af de samme elementer, som er relativt nemme at udskifte.

Fordele:

• lavt varmetab;
• evne til at arbejde ved temperaturer op til -30⁰С;
• effektiv ydeevne i hele dagslyset;
• god ydeevne i områder med et tempereret og koldt klima;
• lav vindstyrke, retfærdiggjort af rørformede systemers evne til at passere luftmasser gennem dem;
• muligheden for at producere en høj temperatur på kølevæsken.

Strukturelt har den rørformede struktur en begrænset åbningsoverflade. Det har følgende ulemper:

• ikke i stand til selv at rense fra sne, is, frost;
• høj pris.

På trods af de oprindeligt høje omkostninger betaler rørformede samlere sig hurtigere.De har en lang levetid.

Rørkollektorer er solcelleanlæg af åben type, derfor er de ikke egnede til brug året rundt i varmesystemer

Typer af solpaneler

Der findes forskellige typer solcelleomformere. Desuden er materialet, som de er lavet af, og teknologien forskellige. Alle disse faktorer påvirker direkte ydeevnen af ​​disse omformere. Nogle solceller har en virkningsgrad på 5-7 %, og den mest succesrige seneste udvikling viser 44 % eller mere. Det er tydeligt, at afstanden fra udvikling til privat brug er enorm, både i tid og penge. Men du kan forestille dig, hvad der venter os i den nærmeste fremtid. Andre sjældne jordarters metaller bruges til at få bedre ydeevne, men med forbedret ydeevne har vi en anstændig prisstigning. Den gennemsnitlige ydeevne for relativt billige solcellekonvertere er 20-25%.

Silicium solcellemoduler er de mest udbredte

De mest almindelige silicium solceller. Denne halvleder er billig, dens produktion er blevet mestret i lang tid. Men de har ikke den højeste effektivitet - de samme 20-25%. Derfor, med al mangfoldigheden, bruges tre typer solkonvertere hovedsageligt i dag:

• De billigste er tyndfilmsbatterier. De er en tynd belægning af silicium på bærematerialet. Siliciumlaget er dækket af en beskyttende film. Fordelen ved disse elementer er, at de fungerer selv i diffust lys, og derfor er det muligt at installere dem selv på væggene i bygninger. Ulemper - lav effektivitet på 7-10%, og på trods af det beskyttende lag, den gradvise nedbrydning af siliciumlaget.Ved at indtage et stort område kan du dog få strøm selv i overskyet vejr.
• Polykrystallinske solceller er lavet af smeltet silicium, som langsomt afkøles. Disse elementer kan skelnes ved deres lyse blå farve. Disse solcellebatterier har den bedste produktivitet: effektiviteten er 17-20%, men de er ineffektive i diffust lys.
• Den dyreste af hele treenigheden, men samtidig ret udbredt, er solcellepaneler i en krystal. De opnås ved at spalte en enkelt siliciumkrystal i wafers og har en karakteristisk geometri med affasede hjørner. Disse elementer har en effektivitet på 20% til 25%.

Nu, når du ser inskriptionerne "mono solpanel" eller "polykrystallinsk solpanel", vil du forstå, at vi taler om en metode til fremstilling af siliciumkrystaller. Du vil også vide, hvor effektiv du kan forvente af dem.

Batteri med monokrystallinske omformere