Как выбрать солнечную электростанцию для дома?

Солнечные электростанции для дома, цены

Для владельцев частных домов, расположенных в недавно организованных коттеджных поселках или в отдаленных районах, электроснабжение иногда является большой проблемой. Старые изношенные электросети работают с перебоями, часто случаются отключения. Нередко возможность подключения попросту отсутствует, вынуждая прибегать к альтернативным способам получения электроэнергии. В таких ситуациях используются дизельные или бензиновые генераторы, устанавливаются ветряки или солнечные панели (СЭС). Эти способы позволяют в той или иной степени решить проблему с электроснабжением.

Среди всех вариантов выделяются СЭС, использующие неограниченный источник энергии, не нуждающийся в создании особых условий и позволяющий получить любое количество энергии. Единственным условием для этого становится приобретение необходимого оборудования.

Принцип работы

Солнечные электростанции представляют собой набор аппаратуры, перерабатывающей солнечный свет в электрическую энергию. Основным элементом солнечной батареи являются солнечные панели (модули), способные под воздействием лучей Солнца вырабатывать определенное количество электроэнергии. Они подают энергию на аккумуляторные батареи, за режимом работы которых следит прибор управления — контроллер. Аккумуляторы накапливают заряд, а контроллер следит за его величиной, не допуская перезарядку или чрезмерно сильный разряд, одинаково вредные для АКБ. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, преобразующий полученный ток в стандартные параметры потребления — 220 В 50 Гц.

Солнечные модули устанавливаются в положении, обеспечивающем максимальную освещенность рабочей поверхности в течение всего светового дня. Для получения оптимального положения панелей используются трекеры — механические системы, поворачивающие панели по мере изменения положения Солнца относительно горизонта.

По известным причинам, СЭС могут вырабатывать энергию только в дневное время. Важным условием для высокой производительности является хорошая погода, но и в пасмурные дни производство не прекращается, только несколько снижается. В ночное время электростанция работает на разряд аккумуляторов, расходуя энергию, накопленную за день.

Крупные СЭС имеют еще одну важную функцию. Излишки энергии, не востребованной приборами потребления или аккумуляторными батареями, они способны отдавать в сеть, тем самым поддерживая энергообеспеченность региона. В странах Запада такие возможности имеются у владельцев любой, даже самой маленькой электростанции. В России такая возможность пока не распространена, хотя работы в этом направлении ведутся.

Установка

Монтаж солнечных электростанций состоит в размещении солнечных модулей. Они могут быть расположены на склонах крыш, открытых площадках, стенах домов и т.д. Основным условием является возможность беспрепятственно принимать потоки падающей солнечной энергии. Не допускается размещение панелей в затененных местах, вблизи высоких деревьев, зданий, скал или иных препятствий, преграждающих свету путь к рабочим поверхностям. Модули ориентируются на юг, чтобы иметь наилучший контакт с лучами света в течение максимального времени.

Дополнительное оборудование и аппаратура размещаются в специально отведенном помещении, соответствующем условиям эксплуатации. Основные требования выдвигаются к помещению для АКБ. Необходимо обеспечить температуру, близкую к 25°, поскольку аккумуляторы чувствительны к изменениям окружающей температуры. При -5°С емкость ПКБ падает на 50%.

При установке необходимо обеспечить возможность ухода и обслуживания всех элементов электростанции. Панели надо периодически очищать от пыли, в зимнее время следует освобождать их от снежных заносов. Приборы также нуждаются в периодическом обслуживании, для чего должны быть созданы все условия.

Особенности солнечных электростанций для дома

Солнечные электростанции, созданные для обеспечения дома, имеют относительно небольшие размеры и производительность. Они служат источником питания ограниченного количества потребителей, поэтому производят только необходимое количество энергии, не отдавая излишки в сеть (тем более, что нередко сетевой энергии поблизости не имеется).

Мнение эксперта
Эксперт Energo.House Фомин О. А.
Горный инженер, строитель.
Важно! Домашняя СЭС позволяет автономное существование, не зависимое от состояния электросетей, изменения тарифов и прочих решений владельцев ресурсных компаний.

Существуют как полноценные комплекты, позволяющие обеспечивать все системы дома (отопление, водоснабжение, питание бытовых приборов и освещения), так и специализированные системы, обеспечивающие функционирование только водоснабжения или отопления.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Все, что нужно знать о солнечном зарядном устройстве для телефона

Также нередко СЭС объединяются с ветрогенераторами или иными источниками, способными обслуживаться тем же набором аппаратуры, что и солнечные модули.

Как сделать дома солнечную электростанцию своими руками?

Для самостоятельного создания СЭС понадобится выполнить следующие действия:

  • произвести тщательный подсчет необходимого суточного количества электроэнергии. Для этого надо сосчитать количество энергии, которое потребляет каждый прибор в доме и суммировать эти величины
  • в соответствии с полученными значениями приобретается набор оборудования. Понадобится весь комплект, начиная с панелей и заканчивая инвертором и коммутацией. Аппаратура должна соответствовать по своим характеристикам потребностям дома, кроме того, все устройства должны быть согласованы между собой
  • оборудование доставляется на участок и устанавливается должным образом. Все элементы системы присоединяются друг к другу
  • все действия требуют точного понимания смысла производимых работ. Если знаний не хватает, лучше обратиться за помощью к специалистам, которые смогут исключить ошибок и потери дорогостоящего оборудования.

Слабые солнечные электростанции — стоимость комплекта

Комплектов маломощных СЭС в продаже имеется много. Они предназначены для выполнения разных задач, от питания отдельных систем (отопление, водоснабжение), до обеспечения дома с ограниченным числом потребителей. Обычно в расчет берется суммарная потребляющая мощность бытовой техники.

Мнение эксперта
Эксперт Energo.House Фомин О. А.
Горный инженер, строитель.
Замечено, что цена комплекта всегда примерно соответствует его мощности и составляет 1000 $ за 1 кВт.

Если рассматривать образцы, предлагаемые в продаже, то это соотношение выполняется практически всегда, хотя имеются исключения. В основном, это касается продукции китайских производителей, чьи комплекты можно приобрести намного дешевле. Российские компании также устанавливают более низкие цены в сравнении с европейскими фирмами, что обусловлено недостаточным качеством аппаратуры.

5 кВт, цены

СЭС мощностью 5 кВт способна обеспечивать маленький домик (например, дачный) в летнее время, т.е. без системы отопления. Имеющиеся комплекты имеют стоимость, зависящую от производителя и особенностей оборудования. Встречаются наборы стоимостью от 130 до 360 тыс. руб., но это средний диапазон. Существуют и более дорогие варианты, имеющие дополнительное оборудование и массу полезных функций.

10 кВт, цены

Солнечная электростанция мощностью 10 кВт способна в полной мере обеспечить энергией дом средних размеров. При этом, отопление следует продублировать дополнительными средствами, например, твердотопливным котлом. Это поможет исключить проблемы в зимнее время из-за сильных морозов. Стоимость комплекта среднего ценового диапазона колеблется в пределах 300-600 тыс. руб.

Более мощные электростанции

СЭС, способная выдать мощность свыше 10 кВт, может обеспечить коттедж или довольно крупный дом в полном объеме — водоснабжение, отопление, бытовые приборы и техника. Если говорить о комплектах свыше 20 кВт и еще более мощных, то число потребителей становится больше и объединяет несколько домов, или небольшой поселок. Существуют также конструкции, принадлежащие к другой категории — к промышленным СЭС, предназначенным для снабжения энергией целые населенные пункты. Разработано немало конструкций таких станций. Рассмотрим их подробнее:

Башенные СЭС

Солнечные электростанции башенного типа изобретены уже давно. Они не используют высокотехнологические методы, электроэнергия вырабатывается паровыми генераторами.
Станция представляет собой поле, в центре которого находится башня. Вокруг нее плотными концентрическими кругами расположены зеркала, наведенные на вершину башни, в которой установлен резервуар с водой. Зеркала управляются компьютерной системой позиционирования, обеспечивающей одновременное наведение всех зеркал на емкость с водой. От этого она нагревается, вода превращается в пар и подается на турбогенератор.

Преимуществом такого метода является отсутствие высокотехнологичных дорогостоящих материалов, простота и надежность конструкции. К недостаткам следует отнести сложное и трудоемкое обслуживание зеркал, системы наведения и прочих элементов станции.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Фотоэлектрические модули — это и есть солнечные панели, которые можно все чаще увидеть на крышах домов, открытых площадках перед домами или сооружениями. Выработка электроэнергии происходит по принципу фототранзистора, вследствие возникновения разности потенциалов на p-n переходе.

Каждый элемент представляет собой одну ячейку с таким переходом, пронизанную тонкими медными проводами для снятия полученного тока. Элементы объединены в панели, которые соединяются в комплект, позволяющий обеспечивать питание определенного числа приборов потребления. Кроме панелей в состав СЭС входят аккумуляторы, контроллеры и инверторы, осуществляющие управление зарядом АКБ и преобразование постоянного тока аккумуляторов в переменный ток напряжением 220 В 50 Гц.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Путешествия и экспедиции с комфортом — солнечная батарея для туристов

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Конструкция СЭС тарельчатого типа представляет собой вогнутое зеркало, в фокусе которого расположен приемник с жидкостью. Принцип действия СЭС похож на способ выработки энергии башенными станциями. Вода в резервуаре приемника под действием сконцентрированных лучей света испаряется, пар поступает на турбогенераторы и вырабатывает электроток.

Преимуществом такой конструкции является экономия площади земной поверхности, простота системы наведения и надежность работы. Недостаток — сложность обслуживания вогнутого зеркала. Тарельчатые конструкции считаются самыми эффективными из всех гелиоэлектростанций, они демонстрируют КПД, равный 29%. Таких результатов пока не может добиться ни один иной вид СЭС.

Аэростатные СЭС

Используется баллон аэростата, покрытый фотоэлектрическим слоем. Поднимаясь на большую высоту, поверхность баллона собирает солнечные лучи. Эффективность метода достаточно высока, никаких помех или погодных факторов на фотоэлектрический слой не воздействует, поскольку баллон поднимается выше облаков. Увеличивается время приема света — когда на поверхности земли уже темно, наверху еще долго светит солнце.

Недостатком способа является большая длина кабеля, зависимость от ветра и невозможность использовать всю поверхность сферы для контакта с лучами света. Еще одним, специфическим, но очень важным недостатком, является высокая уязвимость сферы для диверсий или военных акций. Если регион запитан от подобных источников, то оставить его без электроэнергии не представляет никакого труда.

С параболоцилиндрическими концентраторами

Это — еще один вариант станций, использующих энергию пара для выработки электрического тока. На опорных конструкциях устанавливаются множественные ряды длинных вогнутых зеркал. В фокусе устанавливается труба с маслом, которое нагревается и направляется в теплообменник, где отдает тепловую энергию воде, превращая ее в пар. Затем в действие вступают турбогенераторы, вырабатывающие электроток.

Методика имеет существенный недостаток — она нуждается в большой площади для размещения системы зеркал и требует больших трудозатрат на обслуживание.

Солнечно-вакуумные электростанции

Технология основана на использовании движения нагретого воздуха вверх. Устанавливается труба в виде усеченного конуса, внутри которой нагревается и поднимается горячий воздух. На вершине трубы установлен турбогенератор, производящий электроток. Конструкция имеет массу недостатков. Прежде всего, такая высота трубы потребует сложных мероприятий по обеспечению устойчивости и прочности. Передача выработанной энергии тоже потребует немалых трудозатрат.

Обслуживание конструкции, монтаж и прочие мероприятия чрезвычайно сложны и дороги, что ставит под вопрос всю идею подобных СЭС.

Электростанции на двигателе Стирлинга

Двигатель Стирлинга — это механическое устройство, преобразующее тепловую энергию в движение. Для работы двигателю Стирлинга необходим внешний источник теплоты. Конструкция СЭС представляет собой вогнутое зеркало, в фокусе которого расположен двигатель. Источник тепла совершенно бесплатный и весьма обильный, поэтому работа двигателя может быть очень дешева. Колебания поршня непосредственно преобразуются в электроэнергию, минуя различные промежуточные устройства.

Эффективность такой СЭС достигает 31%, но многочисленные недостатки и трудности в обслуживании ограничивают использование методики на практике.

Комбинированные

Комбинированные СЭС включают в себя несколько разных конструктивных вариантов, что в результате дает эффект дополнения одного типа другим. Например, используется башенный тип с дополнением из фотоэлектрических модулей. Часто на СЭС устанавливаются теплообменники, обеспечивающие горячее водоснабжение прилегающих домов. Возможны и другие варианты совместного использования разных устройств, если они не мешают друг другу и позволяют получить дополнительную энергию.

Плюсы и минусы солнечных электростанций — особенности выбора

Существующие СЭС обладают различными плюсами и минусами. Рассмотрим их внимательнее:

Плюсы

К достоинствам солнечных электростанций можно отнести:

  • экологическая чистота
  • неиссякаемый и неисчерпаемый источник энергии
  • множество вариантов конструкции
  • возможность самостоятельного изготовления некоторых видов станций

Солнечные станции могут иметь гигантские и совсем маленькие размеры, что также является их достоинством.

Минусы

К недостаткам СЭС относятся:

  • работа станции зависит от погодных условий и времени суток, что требует накопления энергии на время вынужденного простоя
  • дорогостоящее оборудование, созданное с использование редких высокотехнологичных материалов
  • необходимость дублирования СЭС другими источниками, способными обеспечивать потребителей при возникновении неисправностей
  • сложность в обслуживании станций
  • нагрев атмосферы над крупными промышленными СЭС

Большинство их этих недостатков являются, скорее, специфическими особенностями технологии, но требуют внимания и своевременного реагирования на их появление.

Рейтинг автора
Автор статьи
Фомин Олег Александрович
Горный инженер, строитель.
Написано статей
87
Помогла статья? Оцените её
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
ВК

Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте!

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Как выбрать солнечные батареи для дома?