Důvody pro popularitu alternativních zdrojů energie jsou zcela pochopitelné: existuje možnost ušetřit na palivu a realizovat sny o životně důležitých systémech podpory života. Dovedně využíváte energii slunce, větru a vody a můžete obyčejný venkovský dům proměnit v moderní eko-dům.
Řekneme vám, jak vybavit solární vytápění v soukromém domě a analyzovat s vámi, jak je rentabilní. Abychom důkladně zdůraznili problematiku využívání energie denního světla, podrobně jsme popsali všechny populární možnosti, které obdržely praktickou aplikaci a pozitivní zpětnou vazbu od uživatelů.
S ohledem na naše doporučení můžete vybudovat účinný heliosystém pro letní chatu nebo venkovský dům. Abychom usnadnili vnímání obtížného materiálu, doplnili jsme informace o ilustrativní schémata, ilustrace a videonávody.
Způsoby solární energie
Metody využití energie nebeského tělesa nepatří k inovativním technologiím, solární teplo je dlouhodobě a velmi úspěšně využíváno. To se však týká především Austrálie, některých zemí Evropy, Ameriky a jižních regionů, kde lze alternativní energii získat během celého roku.
Některé severní oblasti mají nedostatek přírodního záření, takže se používají jako doplňková nebo záložní možnost.
Solární panely jsou jedním ze způsobů, jak získat téměř volnou energii emitovanou nebeským tělem 
Zařízení autonomní solární elektrárny je účelné v regionech s velkým počtem slunečných dnů, které nesouvisí s průměrnou roční teplotou. 
Autonomní solární soustava je umístěna hlavně na střechách nízkopodlažních budov av oblastech bez stromů. 
V období mrazu dodávají solární systémy energii pro ohřev vzduchu, páry nebo ohřev vody, v létě poskytují ohřívanou vodu 
Solární elektrárny jsou zelené, šetrné k životnímu prostředí a jsou schopny neustále obnovovat typy výroby energie. 
Dosud je účinnost solárních elektráren příliš závislá na počtu slunečných dnů. To je ziskové pouze v jižních zeměpisných šířkách. Ve středním pruhu a na severu může sloužit pouze jako záložní zdroj 
Solární panely na jihu zemí SNS budou schopny poskytnout venkovskému domu elektřinu, teplou vodu a chladicí kapalinu pro topné okruhy. 
Solární systémy, které se používají i jako záložní zdroj energie, přinášejí poměrně vysoký ekonomický efekt a snižují zátěž na hlavní možnosti výroby energie.
Zprostředkovatelé mezi slunečními paprsky a mechanismem generujícím energii jsou solární články nebo kolektory, které se liší svým účelem a designem.
Baterie akumulují sluneční energii a umožňují její použití k napájení domácích elektrických spotřebičů. Jsou to panely s fotočlánky na jedné straně a blokovací mechanismus na straně druhé. Můžete experimentovat a sestavit baterii sami, ale je to jednodušší koupit ready-made prvky - výběr je poměrně široký.
Solární systémy (solární kolektory) jsou součástí topného systému doma. Velké tepelně izolované tepelně vodivé kanály, jako jsou baterie, se montují na vyvýšené štíty, které směřují ke slunci nebo ke svahu střechy.
Mylně se domníváme, že absolutně všechny severní regiony dostávají mnohem méně přírodního tepla než jižní. Předpokládejme, že v Čukotce nebo v centrální Kanadě je mnohem více slunečných dnů než na jihu Velké Británie
Pro zvýšení efektivnosti jsou panely umístěny na dynamických mechanismech připomínajících systém sledování - otočí se po pohybu slunce. Proces přeměny energie probíhá v trubkách umístěných uvnitř krabic.
Hlavní rozdíl mezi solárními systémy a solárními panely spočívá v tom, že první zahřívá chladicí kapalinu a druhá akumuluje elektřinu. Místnost je možné vytápět fotovoltaickými články, ale obvody zařízení jsou iracionální a vhodné pouze pro oblasti, kde je minimálně 200 slunečních dnů v roce.
Schéma topného systému se solárním kolektorem připojeným k kotli a náhradním zdrojem elektřiny (např. Plynový kotel) běžící na tradičním palivě (+)
Výhody a nevýhody alternativního systému vytápění
Výhody systému solárního ohřevu nejsou tolik, ale každý z nich je závažný a může být důvodem pro soukromé experimenty:
- Ekologické výhody. Je to bezpečné pro obyvatele domu a okolní přírodu, čistý zdroj tepla, který nevyžaduje použití tradičních paliv.
- Autonomie . Vlastníci systému jsou zcela nezávislí na cenách energií a ekonomické situaci v zemi.
- Účinnost. Při zachování tradičního systému vytápění je možné snížit náklady na zaplacení teplé vody.
- Přístupnost . Pro instalaci solárních systémů není třeba povolení státních orgánů.
Ale jsou tu nepříjemné momenty, které mohou zkazit celkový obraz. Například pro určení účinnosti systému bude vyžadovat dlouhou dobu nejméně 3 roky (za předpokladu, že je dostatek sluneční energie a je aktivně využíván).
Instalace pouze solárních modulů bude vyžadovat velké investice: nejlevnější křemíkové panely budou stát nejméně 2 200 rublů. a polykrystalické šestidiodové prvky první kategorie - do 17000 kusů. Vypočítat náklady na 30 modulů je poměrně jednoduché (+)
Uživatelé mají následující nevýhody:
- vysoké ceny za vybavení nezbytné pro uvedení systému do provozu;
- přímá závislost množství tepla produkovaného na zeměpisné poloze a počasí;
- povinná dostupnost záložního zdroje, např. plynového kotle (v praxi je solární soustava často záloha).
Pro dosažení větších výnosů musíte pravidelně monitorovat zdraví sběratelů, očistit je od nečistot a chránit je před mrazem. Pokud teplota často klesne pod 0 ° C, je třeba dbát na dodatečnou tepelnou izolaci nejen prvků solárního systému, ale i celého domu.
Solární panely s kapacitou 120 wattů po celý rok poskytují energii pro osvětlení a spotřebiče venkovského domu. 
Nízkoenergetická solární elektrárna je tvořena přímo solární baterií, bateriovým zařízením a regulátorem nabíjení 
Spotřebitelé energie solární baterie v zemi jsou energeticky úsporné lampy, elektrické nářadí, rádio, TV 
Při použití v solárním okruhu s kapacitou asi 650 W by měl být blok zařízení uvnitř domu doplněn o 1 kW měnič
Solární energie pro vytápění
Hlavním účelem fotovoltaických článků, které akumulují energii, je dodávka elektřiny do domu. Pro zahrnutí do schématu topného systému a pro dosažení optimálního fungování je nutné sestavit okruh se zásobníkem.
Je to v tom, že voda bude ohřívána, což po dosažení určité teploty naplní potrubí a radiátory v místnostech, které vyžadují vytápění (obývací pokoj, koupelna).
Solární systém s dvouokruhovou nádrží, která zajišťuje zásobování teplem a teplou vodou ve dvou směrech: na topná tělesa a na body analýzy (+)
Pokusme se zjistit konstrukční vlastnosti solárních článků a určit jejich potenciální úlohu v topném systému.
Princip činnosti panelů s fotovoltaickými články
Existují tři běžné typy prvků pro solární zařízení:
- Monokrystalický . Jedná se o tenké desky z nejčistšího křemíku, řezané z krystalu pěstovaného za umělých podmínek. Nejproduktivnější odrůda s účinností cca 17-18%. Optimální teplota pro provoz je od 5 ° C do 25 ° C.
- Polykrystalické . Vyrobeno z oplatek získaných postupným ochlazováním taveniny křemíku. Jejich výrobní technologie jsou méně náročné na pracovní sílu, ale účinnost polykrystalických fotovoltaických článků je výrazně nižší - ne více než 12%.
- Amorfní. Jsou to filmy. Vyrobeno způsobem odpařovací fáze, v důsledku čehož se křemík ve formě tenkého filmu nanáší na polymerní pružnou bázi. Nejlevnější výrobní metoda je spojena s naší nízkou produktivitou, odhadovanou až na 7%.
Pro instalaci autonomních topných systémů v severních oblastech jsou fotovoltaické články z monokrystalických buněk považovány za nejvhodnější. Nicméně, baterie s amorfními moduly jsou snadněji instalovatelné, prakticky bez základny a mnohem levnější.
Monokrystalický modul se skládá ze sériově spojených prvků kombinovaných do modulů. Několik modulů tvoří solární panel. Tmavý povrch fotovoltaických solárních systémů optimalizuje absorpci slunečního světla
Úkolem vnějších prvků je absorbovat a měnit sluneční paprsky. Uvolněná energie dále proudí a je koncentrována v akumulátoru. Malý prvek dává asi 100-250 W, a 25-30 m² panelový panel poskytuje elektřinu pro malý dům. Pro instalaci topného systému bude vyžadovat energii 2-3 krát více.
Střídač slouží jako převodník stejnosměrného proudu ze solární "výroby" na elektřinu, protože střídavý proud je nezbytný pro provoz domácích spotřebičů a svítidel.
Pokud hovoříme konkrétně o topném systému, elektrický kotel pro ohřev vody také pracuje na střídavý proud. Aby bylo zajištěno osvětlení domácnosti v noci, budou k udržení denní spotřeby potřebné baterie.
Moduly střídačů jsou instalovány na vhodném místě pro údržbu, i když nepotřebují konstantní řízení a pracují v automatickém režimu (+)
Účinnost fotobuňky
Nejjednodušší způsob, jak koupit solární kolektory a použít jeden z jednoduchých, osvědčené v průběhu let systémů. Jejich podmínky však někdy diktují okolnosti. Předpokládejme, že máte skvěle fungující pracovní systém se solárním generátorem, ale nyní slouží k dodávce elektřiny a poskytování teplé vody do domu.
Je jasné, že nákup nového zařízení je nerentabilní, takže je snazší zvýšit výkon nákupem určitého množství fotovoltaických článků. Možnost rozpočtu - křemíkové panely s kapacitou až 23-25%.
Je nutné připojit topné zařízení pracující na elektřinu na zdroj proudu. Univerzální verze - kotel, vybavený rozvody.
Prvky polymerního filmu na ruském trhu jsou mnohem méně běžné než křemíkové mono- a polykrystalické analogy. Jsou vhodné pro instalaci, ale mají nízkou účinnost - pouze 6%
Pokud je přívod elektřiny řádně organizován, měl by být dostatečný jak pro zásobování teplou vodou, tak pro vytápění. Existují příklady, kdy je dům plně vybaven teplem - může být rozpoznán na střeše, téměř kompletně pokrytý panely.
Někdy to vyžaduje výstavbu speciálních oddělených konstrukcí, pokud plocha střechy nestačí. Ukazuje se, že pro zvýšení výkonu je potřeba další volný prostor.
Dokonce i ty nejopatrnější výpočty vám nepomohou určit přesné množství potenciální energie a rychle vytvořit efektivní a efektivní systém. Faktem je, že v praxi existují překážky, jejichž vzhled je obtížné předvídat.
Zde jsou některé z následujících faktorů:
- Nepříjemnost počasí. Jasný počet slunečných dnů není znám ani v jižních oblastech. Je téměř nemožné spolehlivě předpovědět jejich počet v severních regionech.
- Nesrovnalost při získávání elektřiny. Například v severních oblastech v zimě krátký světelný den, takže hodně recyklované sluneční energie je vynaloženo na osvětlení. Intenzita slunečního záření v zimním období je navíc výrazně snížena.
- Periodické členění . Stejně jako všechny technické systémy se mohou solární panely čas od času rozpadat v důsledku poškození jednotlivých prvků, smluvních spár, ochranných ploch atd.
O efektivitě se proto můžete dozvědět až po určité době, minimálně za rok. Může být nutné zvýšit počet fotobuňek nebo baterií, zvážit dodatečnou izolaci domu, snížit vytápěný prostor. Předpokládejme, že v severních oblastech Německa, aby se ušetřily ložnice, se často nevyhřívá vůbec.
Údržba instalovaných fotobuňek nevyžaduje speciální dovednosti a skládá se z pravidelného čištění: v zimě čištění sněhu a nečistot během teplé doby, mytí povrchu skla vodou z hadice
Schéma instalace elektrárny
Nejjednodušší způsob instalace solárního generátoru je kontaktovat společnost, která prodává systémové komponenty a nabízí instalační služby. Pros - profesionální projekt s individuálními vlastnostmi, záruka na všechny produkty a instalace, mínus - vysoké náklady.
Pokud máte příslušné zkušenosti, můžete samostatně sestavit mini-elektrárnu se solárními panely pro vytápění soukromého domu.
Nejúčinnější je hybridní schéma systému vzduch-sluneční soustava, ve kterém jsou fotovoltaické články využívány k výrobě energie, kolektorů pro ohřev vody a další větrný generátor. Může být nahrazen záložním zdrojem paliva (+)
Všechny díly pro montáž topného systému se prodávají ve specializovaných prodejnách.
Musíte zakoupit následující součásti:
- souprava silikonových nebo filmových solárních modulů;
- akumulátory energie;
- regulátor nabíjení, který reguluje proces nabíjení a vybíjení baterie;
- měnič, který převádí DC na AC;
- sada propojovacích kabelů.
Je žádoucí, aby baterie byly stejné (s přihlédnutím ke značce, kapacitě a dokonce i straně) a mají možnost uchovávat energii po dobu 3 - 4 dnů. Doba jejich práce závisí na teplotě místnosti - v chladných podmínkách se rychle vypouštějí. Pokud je denní spotřeba 2400 Wh, baterie potřebují celkovou kapacitu alespoň 1000 Ah.
Při použití autobaterií nezapomeňte, že jejich maximální účinnost je 70-75% (životnost - 3 roky), speciální zařízení pro solární systémy mají nejlepší výkon - až 85% (životnost - 10 let). Při skladování a přeměně dochází ke ztrátě určité energie.
Kvalita proudu generovaného sinusovými střídači pro solární systémy je vyšší než proud z centralizované sítě. Charakteristickým znakem zařízení je synchronizace napěťové fáze, při které je přechod 12 V na 220 V prováděn bez přerušení fungování domácích elektrických spotřebičů.
Výkonové měniče - od 250 W do 6000 W a vyšší. Výstupní výkon můžete zvýšit vyprázdněním paralelního připojení několika zařízení. Například 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Po instalaci všech prvků solární soustavy je nutné připojit elektrickou nádrž, která ohřívá vodu na střídač, a ohřívací potrubí do nádrže.
Systém kolektorového vytápění
Největší účinnosti a dopadu lze dosáhnout instalací kolektorů místo solárních modulů - venkovních instalací, ve kterých je voda ohřívána slunečním zářením. Takový systém je logičtější a přirozenější, protože nevyžaduje zahřívání chladiva jinými zařízeními.
Zvažte konstrukci a princip provozu zařízení dvou hlavních typů: plochých a trubkových.
Bytová varianta pro nezávislou výrobu
Konstrukce plochých instalací je tak jednoduchá, že zkušení řemeslníci sestavují ručně zhotovené protějšky vlastníma rukama, koupí některé části ve specializované prodejně a některé z nich jsou vyrobeny z improvizovaného materiálu.
Uvnitř ocelové nebo hliníkové izolační desky upevněna adsorbce tepla ze slunce. Nejčastěji je pokryta vrstvou černého chromu. Na horní straně absorbéru tepla je chráněn uzavřený průhledný kryt.
Voda se zahřívá v trubkách položených hadem a připojuje se k desce. Voda nebo nemrznoucí kapalina vstupuje do vnitřku potrubí skrz vstup, ohřívá se v trubkách a pohybuje se do vývodu - do vývodu.
Přenos světla víka je vysvětlen použitím průhledného materiálu - silně tvrzeného skla nebo plastu (například polykarbonátu). Aby se zabránilo odrazu slunečních paprsků, je sklo nebo plastový povrch matný (+)
Existují dva typy připojení, jedno-trubkové a dvou-trubkové, neexistuje žádný zásadní rozdíl ve výběru. Existuje však velký rozdíl ve způsobu, jakým bude chladivo dodáváno do kolektorů - gravitačním průtokem nebo pomocí čerpadla. První varianta je považována za neúčinnou vzhledem ke slabé rychlosti pohybu vody, podle principu vytápění se podobá nádobě na letní sprchu.
Ovládání druhé možnosti je způsobeno připojením oběhového čerpadla, které dodává chladicí kapalinu. Zdrojem energie pro provoz čerpacího zařízení může být solární síť.
Teplota chladicí kapaliny při zahřívání solárním kolektorem dosahuje 45-60 ° C, maximální výkon na výstupu je 35-40 ° C. Pro zvýšení účinnosti topného systému spolu s radiátory použijte "teplé podlahy" (+)
Trubkové kolektory - řešení pro severní regiony
Obecný princip činnosti se podobá fungování plochých analogů, ale s jedním rozdílem - trubice pro výměnu tepla s nosičem tepla jsou uvnitř skleněných lahví. Trubky samotné jsou z peří, na jedné straně pájené a vypadají jako peří a koaxiální (vakuum), vložené do sebe a utěsněné na obou stranách.
Výměníky tepla jsou také různé:
- systém přeměny sluneční energie na teplo Tepelná trubka;
- konvenční trubice pro pohyb chladiva typu U.
Druhý typ výměníku tepla je uznán za účinnější, ale není dostatečně populární kvůli nákladům na opravy: když jedna trubka selže, bude třeba vyměnit celý úsek.
Trubka tepelného potrubí není součástí celého segmentu, takže jej můžete měnit za 2-3 minuty. Neúspěšné koaxiální prvky jsou opraveny jednoduše odstraněním víčka a nahrazením poškozeného kanálu.
Schéma vysvětlující cyklickou povahu procesu ohřevu uvnitř vakuových trubic: studená kapalina pod vlivem slunečního tepla se zahřívá a odpaří, čímž se dostane do další části chladicí kapaliny (+)
Po analýze technických charakteristik sběratelů různých typů a shrnutí zkušeností z jejich využití jsme se rozhodli, že ploché kolektory jsou vhodnější pro jižní regiony a tubulární pro severní regiony. Zvláště dobře zavedený v drsné klimatické instalaci se systémem Heat-pipe. Mají topný výkon i při zamračených dnech a v noci, „krmení“ minimálním množstvím slunečního světla.
Vzor standardního schématu připojení solárních kolektorů k kotlovému zařízení: čerpací stanice cirkuluje vodu, regulátor řídí proces ohřevu
Metoda výkonu
Obvykle, když experimentovali s malým počtem solárních modulů, majitelé soukromých domů jdou dále a systém vylepšují různými způsoby.
Nejjednodušším způsobem je zvýšit počet zapojených modulů, resp. Získat další prostor pro jejich umístění a zakoupit výkonnější související zařízení.
Co dělat, když je nedostatek volného místa? Zde jsou některé pokyny pro zvýšení účinnosti solární stanice (s fotovoltaickými články nebo kolektory):
- Změňte orientaci modulů. Pohyblivé prvky vzhledem k poloze slunce. Jednoduše řečeno, instalace hlavní části panelů na jižní straně. S dlouhým denním světlem je také optimální použít povrchy orientované na východ a na západ.
- Nastavení sklonu. Výrobce obvykle udává, který úhel je nejvhodnější (například 45 °), ale někdy během montáže je třeba provést vlastní úpravy s přihlédnutím k zeměpisné šířce.
- Správná volba umístění instalace. Střecha se hodí proto, že je nejčastěji nejvyšší letadlo a není zakryta jinými objekty (řekněme zahradní stromy). Existují však ještě vhodnější oblasti - soustružení pro sledování slunce.
Když jsou prvky kolmé na sluneční paprsky, systém pracuje efektivněji, ale na stabilním pevném povrchu (například na střeše) je to možné pouze na krátkou dobu. Pro jeho zvýšení vynalezli praktická sledovací zařízení.
Sledovací mechanismy jsou dynamické platformy, které se otáčejí v jejich brázdě po slunci. Díky nim se výkon generátorů v létě zvyšuje o cca 35-40%, v zimě o 10-12%
Velkou nevýhodou sledovacích zařízení je jejich vysoká cena. V některých případech se nevyplácí, takže nemá smysl investovat do zbytečných mechanismů.
Odhaduje se, že 8 panelů je minimální částka, při které se náklady časem zdůvodní. Můžete použít 3-4 moduly, ale za jedné podmínky: pokud jsou přímo, obchází baterie, jsou připojeny k vodnímu čerpadlu.
Tesla Motors oznámila, že na druhý den vytvořila nový typ střechy - s integrovanými solárními panely. Ilon Mask řekl, že upravená střecha by byla levnější než obyčejná střecha se záhlavími nebo moduly na ní instalovanými.
Závěry a užitečné video na toto téma
Tematická videa vám pomohou lépe prezentovat zařízení domácích solárních stanic a odhalit některá tajemství instalace zařízení.
Video č. 1. Dostupné technické informace o solárních bateriích a regulátorech nabíjení:
Video č. 2. Užitečné zkušenosti s využitím solárních panelů v Moskevské oblasti:
Video č. 3. Příklad úspěšně fungující solární stanice, která je kompletně smontovaná sama o sobě, zajišťující jak zásobování teplou vodou, tak i vytápění domácností:
Jak vidíte, solární systém je velmi skutečným fenoménem, který můžete nezávisle oživit. Koule alternativních způsobů získávání energie se neustále vyvíjí, možná zítra uslyšíte o novém objevu.
Zveme vás k aktivnímu komentování materiálu. Vyjádřete svůj postoj k „zelené energii“, podělte se o své zkušenosti s budováním systému solárních panelů, sdělte si jen jemnosti, které poznáte v níže uvedeném bloku.