Инфракрасный обогреватель от солнечной батареи

Устройство такой системы будет состоять из источника электроэнергии – панелей солнечных батарей, инвертора, блока управления, аккумулятора и непосредственно нагревательного элемента. В роли нагревателя подойдет любой конвектор подходящей мощности. Его делать своими руками нет смысла. Загвоздка состоит в источнике питания — солнечных батареях. На них и акцентируем свое внимание.

Наиболее доступные солнечные панели выпускаются трех видов — это пластины на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии (с-Si) и пленочные панели аморфного кремния(а-Si). Самые эффективные солнечные источники электрической энергии делаются на основе монокристаллов кремния, которым достижима цифра в 25% КПД. Но они более трудоемки в изготовлении и как следствие имеют самую высокую цену за 1 м2 площади. Проще в изготовлении и доступней в цене являются пластины из поликристаллического кремния, но они имеют показатель КПД значительно ниже в 14-17%. Самыми применяемыми становятся пленочные солнечные батареи с использованием аморфного кремния, который хоть и имеет самый низкий КПД всего 8-10%, но отличается от аналогов сравнительно небольшой стоимостью за единицу площади и способен вырабатывать электроэнергию даже при рассеянном свете.

Стоимость затрат за 1 Вт выработанной мощности для пластин солнечных батарей на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии, устанавливаемых на южную сторону крыши, составляет на сегодня 6-9 долларов, для пленочных 4-5 долларов. При этом аналитики обещают ее снижение до весьма доступных 1-3 долларов за ватт.

Так как поток солнечных лучей непостоянен в течение дня, нам необходим инвертор – прибор, преобразующий разно потенциальный постоянный ток, полученный на солнечных батареях в переменный ток установленного потенциала синусоидальной формы для использования на бытовых приборах. В нашем случае все приборы работают с сетью 220 В и 50 Гц.

Стоимость

Сравним цены на предлагаемые полностью готовые небольшие комплекты солнечных источников электроэнергии:

• поликристаллическая панель с мощностью 100 Вт размерами 1250 х 808 х 35 мм в готовом комплекте будет стоить 19800 рублей;
• монокристаллическая панель с такой же мощностью в 100 Вт, но размерами 1160 х 670 х 35 в готовом комплекте будет стоить 28800 рублей;
• аналогичная пленочная батарея от китайского производителя обойдется вам в 14320 рублей за комплект при размерах 1300 х 1100 x 3 мм.

Приведены средние цены, наиболее хорошо представленные на Российском рынке от таких производителей как международная корпорация «Kyocera Group», германско-швейцарско-финская компания «Naps Solar Group» и несомненный лидер продаж – китайская корпорация «Jinko Solar Holding Co».

Обогреватель на солнечных батареях своими руками

Взвесив все за и против, мы всегда можем своими руками соорудить альтернативную систему отопление на солнечных батареях для существующего дома.

Для начала произведем строительный расчет: площадь южной половины крыши среднего дома размерами 8 на 10 м составляет примерно 66 м2. Взяв площадь ранее приведенной пленочной солнечной батареи для получения 100 ватт электроэнергии у нас должна быть площадь в 1,4 м2, таким образом, получим, что на всю крышу уместиться 46 комплектов. Сорок шесть батарей по 100 Вт каждая – в итоге должно получиться 4,6 кВт, учитывая, что любой электрический прибор должен бесконечно долго работать при 70% нагрузки выбираем инвертор на 6 кВт мощности.

Если взять более дорогую солнечную панель, то на имеющейся как у нас площади можно собрать набор на 6 или 10 кВт мощности.

Приступаем к монтажу. Если же у вас шиферный тип покрытия необходимо сначала обустроить обрешетку и закрепить на ней любые недорогие пластиковые плоские листы – это будет основанием для панелей солнечных батарей.

Монтируем панели и подключаем их к электрической цепи, далее все это мы выводим через АКБ на инвертор. Все, подключаем непосредственно электрические нагреватели и процесс альтернативного обогрева пошел.

Итого полноценный обогреватель на солнечных батареях нам обойдется:

Останется только посчитать стоимость всего оборудования:

— панели обойдутся минимум в 700 000 руб.,

— крепление и сопутствующие материалы обойдутся в 60 т. руб.,

— инвертор на 6 кВт будет стоить минимум 50 000 рублей.

Получаем всего по минимуму сумму в 810 тысяч рублей и по самым радужным прикидкам 7-10 лет окупаемости, что для инновационных технологий является вполне живым сроком.

Источник

Преимущества обогревателя на солнечных батареях

Существует ли обогреватель на солнечных батареях и как он выглядит? Суть в том, что это понятие обозначает домашнюю гелиосистему, предназначенную для обогрева всего помещения. Цены на отопление растут из года в год, и использование альтернативных методов получения тепла может оказаться гораздо экономнее традиционных способов.

Конструктивные особенности солнечных нагревателей

Для того чтобы оборудовать полноценную домашнюю гелиосистему, или «солнечный обогреватель», вам понадобится приобрести несколько фотоэлементов, которые при установке соединяют между собой. Такие модули представляют собой прочные пластины, изготовленные из кремния. Стоимость пластин напрямую зависит от их качества. Чем выше «чистота» фотоэлементов, тем они прочнее и тем больше их коэффициент полезного действия.

Модули для гелиосистем бывают двух видов:

В любом случае нужно будет соединить несколько модулей в определенной последовательности, чтобы получить технические параметры, необходимые для их безопасной эксплуатации. Дополнительную прочность каркасной солнечной батарее придает специальная подложка. Материалом для ее изготовления служит прочное закаленное стекло. Оно хорошо пропускает солнечные лучи и надежно защищает кремниевые панели от осадков и механических воздействий.

На внутренней стороне каркасной конструкции стоит защита из ламината, а для дополнительной изоляции элементы помещают в плёнку, напоминающую полиэтиленовую. Торцы каркаса отделаны профилем из алюминия, приклеенным с помощью клея-герметика. Задача профиля — поддержка конструкции над кровлей таким образом, чтобы между элементами и крышей оставалось определенное расстояние.

Бескаркасные солнечные обогреватели выпускают на текстолитовой подложке. Бывают модели без подложки, покрытые с обеих сторон пленкой из лавсана, с тщательной герметизацией всех фотоэлементов.

Как работает автономная электросеть

Номинал гелиосистемы составляет, как обычно, 12 вольт. В ней обязательно должен быть предусмотрен контроллер, следящий за правильной технической эксплуатацией оборудования. При серьезных сбоях в работе контроллер мгновенно размыкает электрическую цепь.

Кроме контроллера, для исправной работы автономной электросети вам понадобится инвертор (или преобразователь тока).

Учет окружающих факторов

Солнечные обогреватели для дома оптимально работают при следующих условиях:

• при температуре +25С;
• при световом потоке 1000 Вт/м2;
• в спектре АМ 1,5.

Аббревиатура АМ обозначает спектр Солнца, который наблюдают в средних континентальных широтах США. Именно исходя из них, принято испытывать параметры всех солнечных систем. Широта АМ находится в южном направлении от Москвы и в российских регионах ее принято обозначать там, где расположены Ростов-на-Дону или Волгоград.

Нагрев воды для отопления «солнечным» коллектором

В домах, где люди проживают круглый год, большую популярность приобретают нагреватели коллекторного типа. Как правило, их устанавливают на крышах, чтобы не было необходимости оборудовать громоздкую систему нагрева труб дома. В Китае уже давно строят здания, которые заранее оснащены коллекторами, работающими от солнечной энергии. В условиях российских широт их чаще всего используют на даче, для нагрева воды в летнее время года.

Главные конструктивные элементы коллектора — коаксиальные вакуумные трубки (внешний водовод). Они окрашены темным красителем, который поглощает световые лучи. Схема коллектора в разрезе выглядит в виде двух цилиндров, вставленных друг в друга по принципу соосности. Внутренний водовод изготовлен из меди. Его нагрев происходит за счет тепловых излучений от стенок внешнего водовода.

Процесс нагрева воды происходит таким образом:

• темный краситель внешней трубки поглощает солнечные лучи;
• в трубке постепенно накапливается тепло;
• происходит нагрев ее внутренних стенок;
• стенки начинают отдавать тепло;
• тепловая энергия проходит сквозь ваккумное пространство внутри системы, попадая в трубку, в которой находится вода;
• вода нагревается, а ее накопление происходит в баке, из которого она уже идет в расход.

Коллектор может входить в комплектацию гелиосистемы. Это зависит от фирмы-производителя. Если он не входит в комплект, его всегда можно купить отдельно.

Горячую воду из коллектора получают не только летом, но и в холода. Для этого за системой понадобится постоянный уход: нужно будет регулярно убирать снег и лед с трубок. Если окно чердака вашего дома обращено на южную сторону, вам не составит большого труда установить коллектор там, изолировав водовод от внешних условий. Обычно, утепление водовода делают с помощью стекловаты или пенофола.

Обогрев фотоэлементами

Классическая гелиосистема работает немного иначе. Фотоэлементы накапливают солнечную энергию, которая преобразуется в электрическую. Попадая на клеммы кремниевых панелей, постоянный электрический ток проходит к инвертору, преобразующему его в переменный. Таким образом получается ток, соответствующий принятым стандартам бытовой электросети. Далее он следует на элементы нагрева, расположенные в котле или тепловом баке.

Для контроля температуры нагрева воды устанавливают термостаты, работающие в автоматическом режиме. При снижении температуры воды термостаты сразу срабатывают, что позволяет поддерживать стабильные показатели температуры.

В отличие от коллекторов, такие «обогреватели на солнечных батареях» нагревают воду не прямо, а косвенно, с учётом выработки электрической энергии. Она и используется для прогрева жидкости. Такие системы отличаются высокой стабильностью и позволяют не только накапливать энергию, но и применять ее гораздо равномернее, чем при прямом нагреве.

Очевидные плюсы системы

Итак, обогреватель на солнечных батареях имеет ряд очевидных преимуществ:

1. Его работоспособность не зависит от условий погоды. Сейчас разрабатываются фотоэлементы, которые не теряют своей эффективности даже в сильные холода.

2. Пользоваться гелиосистемой просто, а ухаживать за ней легко. Время от времени необходимо чистить поверхность солнечных элементов от пыли, снега и грязи. Для удобства очистки надо сразу устанавливать комплект там, где к нему будет всегда обеспечен свободный доступ.

3. Обогреватели на солнечных батареях могут накапливать запас электрической энергии, которая используется при работе различных электроприборов или обогреве нескольких помещений сразу.

4. Отопительные контуры полностью автоматизированы и оборудованы термостатическими датчиками.

5. Изначально в гелиосистему придется вложить крупную сумму денег, но она окупит себя в течение первых двух лет использования. С ее помощью вы получаете возможность экономить газ, электричество и даже не зависеть от местных теплосетей.

6. Если возникает необходимость повысить КПД и мощность гелиосистемы, вы можете купить еще несколько панелей и установить их дополнительно.

7. К солнечным батареям могут быть подключены другие альтернативные источники энергии: например, ветрогенераторы или двигатели, работающие на бензине или дизельном топливе.

8. Накопители солнечной энергии абсолютно безопасны в применении, при условии правильного монтажа и установки всех необходимых элементов (контроллера, инвертора и т. д.).

9. Если вы беспокоитесь об экологической ситуации в мире, лучшего способа получать горячую воду и электричество вам точно не найти.

Полезные рекомендации по установке

Что касается тонкостей монтажа, при установке лучше укладывать панели параллельно, на крыше. При монтаже следует учитывать как географическое, так и сезонное положение Солнца. От этого зависит количество солнечного света и тепла, которое будет накапливать гелиосистема. Если вы планируете разместить панели в несколько рядов, следите за тем, чтобы один ряд не отбрасывал своей тени на другой.

Для повышения КПД лучше сразу позаботиться о приобретении солнечного трекера. Это устройство всегда входит в комплектацию лучших гелиосистем. Оно предназначено для того, чтобы следить за движением Солнца по небосводу и поворачивать фотоэлементы вслед за ним. Благодаря этому нагрев панелей всегда будет происходить интенсивно и равномерно, что позволит максимально использовать их потенциал.

Перед установкой модулей необходимо просчитать, какое количество электроэнергии потребляет отопительный контур. Это поможет для определения максимальной производительности солнечных батарей.

При наличии технических навыков можно попытаться установить систему самостоятельно, но при возникновении сложностей лучше обратиться к опытному мастеру.

Если вы планируете оборудовать дома гелиоустановку, подумайте над оборудованием системы «теплого пола». Такой контур обеспечивает более равномерное распределение и бережный расход тепла, чем «классические» батареи в форме радиаторов.

Что еще нужно учитывать

Уже было отмечено то, что солнечные батареи работают эффективно независимо от того, лето на улице или зима. Однако следует учитывать количество солнечных дней в течение года и общие климатические условия той местности, в которой вы проживаете.

Если в вашем регионе часто идут дожди, а пасмурная погода является «нормой жизни», полностью полагаться на работу солнечных элементов не следует. В таких условиях всегда должен быть предусмотрен «запасной» вариант, которым можно воспользоваться в любое время. Приобрести полную независимость от центральной системы отопления возможно только в регионах с теплым климатом.

Для полноценного обогрева одной средней комнаты понадобится панель мощностью от 800 Вт и более. Если вы хотите полностью отопить дом, вам придется просчитать, сколько фотоэлементов потребуется в конкретном случае и при покупке исходить из этих параметров, учитывая дополнительное оборудование.

При постоянных перебоях с энергоснабжением и теплом в необходимости установки солнечных батарей не следует сомневаться. Конечно, полноценная гелиосистема требует финансовых затрат и учета тонкостей монтажа, но она всегда придёт на помощь в трудную минуту.

Солнечные обогреватели — прекрасная альтернатива обычным системам нагрева. Она экологична и всегда позволит сэкономить расходы за коммунальные услуги. При проживании в отдельном доме, можно всерьез задуматься над ее приобретением, обдумав все «за» и «против».

Источник