Солнечная батарея для дома, дачи
Что делать, если на даче по какой-то причине нет электричества? Можно, конечно, приспособиться и к такой жизни, наслаждаясь проверенными временем технологиями: для освещения пользоваться свечами и керосиновой лампой, для хранения продуктов выкопать погреб, воду носить ведрами и греть на огне, от телевизора отказаться и т.д. Однако такой «отдых» вряд ли будет по-настоящему комфортным: рано или поздно все равно придется искать способы получения электричества с помощью альтернативных источников энергии.
Чаще всего об этом задумываются в следующих случаях:
- нет возможности подключить дачный или загородный дом к электросети;
- подключение к электросети стоит неоправданно дорого;
- на подстанции постоянно происходят аварии, из-за которых подолгу не бывает света;
- участку выделена слишком малая мощность и ее постоянно не хватает (обычно это случается в садовых товариществах со старыми электросетями);
- хочется сэкономить на чрезмерно высоких счетах за электричество.
Самый простой и доступный из альтернативных источников энергии – солнечные батареи. Фотоэлементы на основе кремния, соединенные в электрическую цепь для преобразования энергии солнечного света в электроэнергию, были изобретены в США и начали использоваться на американских и советских космических спутниках еще в 1958 году. В наше время на них работает портативная техника (калькуляторы, термометры, фонарики), космические аппараты, электромобили и яхты, даже разрабатывается самолет, который будет летать за счет энергии, полученной от солнечных батарей.
Во многих странах созданы крупные солнечные электростанции, а правительство Франции планирует уложить 1 000 км автодорог со встроенными солнечными панелями, чтобы каждый километр такого покрытия обеспечивал электроэнергией 5 000 человек (без учета отопления). Солнечные батареи нашли применение даже в медицине: в Южной Корее крошечные фотоэлементы вживляют в кожу пациента для бесперебойной работы имплантированных приборов, например, кардиостимулятора. Такой длительный опыт и широкое применение солнечных батарей свидетельствует о надежности, экономичности и высокой эффективности этой технологии.
В этой статье я расскажу о собственном опыте использования солнечных батарей на даче. Прежде всего необходимо заметить, что для обеспечения потребностей небольшого дачного дома в электроэнергии требуется собрать целую мини-электростанцию, в которую, кроме самих солнечных батарей, входят аккумуляторы для накопления заряда, контроллер для управления системой и инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.
По теме: Может ли дача стать домом?
Типы солнечных электростанций
Существует несколько разновидностей солнечных электростанций. Большинство из них предназначены для получения энергии в промышленных масштабах. Наиболее распространены следующие виды:
- Башенная. В основе ее работы лежит принцип испарения воды при нагреве солнечной энергией. Вокруг башни находятся отражатели, концентрирующие свет на ее вершине, где расположен резервуар с жидкостью, окрашенный в темный цвет. Они крепятся на опорах с автоматической регулировкой ориентации относительно солнца. Работают солнечные электростанции такого типа следующим образом: полученный от нагрева пар направляется в турбогенератор, находящийся в основании центральной конструкции, и там происходит выработка энергии.
- Тарельчатые. Принцип работы таких станций похож на башенные, но конструктивно они сильно различаются. Здесь каждый модуль имеет собственный приемник и отражатель, направленный на него. Последний состоит из сборки зеркал. Основа системы — двигатель Стерлинга, соединенный с турбиной. Особенность тарельчатых станций в том, что здесь каждый модуль самостоятельно производит электричество.
- Параболоцилиндрические. В них также происходит нагрев теплоносителя за счет света солнца. Только отражатели здесь имеют форму параболического цилиндра длиной до 50 метров. Перед ними на штангах закреплена труба с жидкостью. Нагретый теплоноситель через теплообменник превращает воду в пар, вращающий турбину генератора.
- Фотоэлектрические. Это без преувеличения самые популярные станции. Их используют как в промышленности, так в частных домах. В их основе кремниевые элементы, обладающие достаточной производительностью для снабжения электроэнергией небольших объектов. Такие батареи часто устанавливают на крышах домов.
В конце 30-х годов прошлого века во Франции была запатентована идея солнечно-вакуумной электростанции. Ее реализовали лишь в 1982 году в Испании. В основе системы лежит движение воздуха, возникающее из-за разницы температур. Широкое распространение она не получила из-за небольшой производительности.
Вам это будет интересно Какой лучше стабилизатор напряжения для дома, отзывы
Солнечные батареи для дачи
На российском рынке представлены солнечные батареи (солнечные панели) отечественного, европейского и китайского производства. На нашей даче установлены отечественные солнечные панели — мы купили их непосредственно у производителя в Зеленограде. В Москве работает несколько специализированных фирм, которые предлагают как отдельные элементы для самостоятельной установки солнечной мини-электростанции, так и полный комплект необходимого оборудования с доставкой и установкой под ключ. Специалисты этих компаний дают профессиональные советы и консультации, просчитывают для каждого клиента необходимую мощность и состав системы.
Солнечные батареи имеют неограниченный срок службы. Они вырабатывают постоянный ток напряжением 12В. В зависимости от размера панели бывают разной мощности. Чтобы собрать автономную солнечную мини-электростанцию, нужно приобрести несколько солнечных батарей. Точное количество батарей (точнее, их необходимая мощность) высчитывается, исходя из необходимого вам потенциального расхода электроэнергии. В летние солнечные дни эффективность работы панелей максимальная. В пасмурную погоду панели тоже вырабатывают электроэнергию, но в меньшем количестве. Это надо учитывать при расчете мощности системы, если вы планируете пользоваться ей не только в летнее время, но и зимой.
Ценовые затраты на фотогальванические панели
Цены на материалы являются примерными, потому что на стоимость панелей, инвертора или конструкции крепления в значительной степени влияет тип выбранных устройств, марка и производитель. Поскольку большинство устройств ввозятся из-за рубежа, текущий курс доллара также важен.
Пример списка материалов для фотоэлектрической установки на 5 кВт:
- Фотоэлементная система, состоящая из 20-ти 250 Вт модулей — 200000 рублей;
- Крепление из алюминиевых профилей на наклонной крыше, покрытой плиткой — 50000 рублей;
- Инвертор, который позволяет управлять установкой — 50000 рублей;
- Разъемы и предохранители — 10000 рублей.
- Установка солнечных батарей занимает до 5 дней, за которые мы будем платить мастерам 100000 рублей;
Внимание! В этой спецификации не включена стоимость аккумуляторных батарей, поскольку в солнечной электростанции они являются дополнительным вариантом. Независимая установка для дома, из-за необходимости хранить электроэнергию, другого типа инвертора и несколько большего количества панелей, будет дороже на 40%.
Осенью и зимой, в пасмурные дни эффективность фотогальванической установки снижается примерно на 50%.
Полезное: Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора (самодельная)
Аккумуляторы глубокого разряда
Электрическая энергия, которую вырабатывают солнечные панели, накапливается в аккумуляторах. Для эффективной работы системы лучше всего использовать специальные гелевые аккумуляторы глубокого разряда, которые не требуют специального обслуживания, герметичны и безопасны при установке внутри дома. Для небольшого дачного домика с минимальным потреблением электроэнергии требуется как минимум 3-4 аккумулятора емкостью по 100-120 А*ч каждый. Они надежны, долговечны и выдерживают много циклов заряда и глубокого разряда.
Контроллер заряда аккумуляторов
Между солнечными панелями, вырабатывающими электроэнергию, и аккумуляторными батареями, которые эту энергию накапливают, устанавливается контроллер. Контроллеры различаются по техническим характеристикам и стоимости. Как ни странно, это самый главный элемент управления солнечной мини-электростанцией: контроллер защищает аккумуляторы от полного разряда и от перезаряда, которые для них очень опасны. В случае недопустимо низкого разряда аккумуляторов контроллер отключает нагрузку. В том случае, когда аккумуляторы полностью заряжены, контроллер не дает энергии от солнечных батарей поступать в аккумуляторы.
Инсоляция
Солнечный свет, очевидно, играет ключевую роль, когда речь идет о солнечной энергии, и не во всех регионах созданы равные условия в этом отношении. Это важно знать, сколько солнечного света достигает земли в районе, где находится ваш потенциальный солнечный дом.
То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция — мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности.
Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе? Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.
Инвертор
Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток напряжением 12В, в то время как большая часть электроприборов работает от переменного тока напряжением 220В. Поэтому в систему солнечной мини-электростанции включают инвертор, который преобразует постоянный ток 12В в переменный ток 220В. Лучше всего использовать более дорогие инверторы, которые выдают ток так называемой чистой синусоиды («чистый синус»). Более дешевые инверторы, вырабатывающие ток модифицированной синусоиды, для некоторой техники могут не подойти.
По теме: Украшаем забор на даче: 30 идей
Потребители электроэнергии
Как правило, во всех солнечных мини-электростанциях устанавливаются отдельные розетки для приборов (потребителей), работающих от постоянного (12В) и переменного тока (220В). От постоянного тока могут работать энергосберегающие осветительные приборы, водяные насосы, холодильники и даже телевизоры. Вся остальная техника требует переменного тока напряжением 220В. По возможности выбирайте оборудование, которое потребляет как можно меньше электроэнергии, – на современном рынке бытовой техники существует огромный выбор таких энергосберегающих устройств.
