Солнечные батареи для крыши дома — эффективность и целесообразность

Идею использования солнечного излучения как замену современным источникам энергии лелеяли многие писатели-фантасты. Но то, что раньше считалось чудом, теперь доступно практически каждому, за счет использования солнечных батарей на крыше домов. Такая практика популярна во многих странах мира, а теперь, эти технологии дошли до России.

solnechnie_paneli_svoimi_rukami
Солнечные батареи могут обеспечить полную автономность от иных источников питания – отопление, электроэнергия – при соблюдении определенных условий. В первую очередь, это доступность прямых солнечных лучей – фактор, который может меняться в зависимости от местоположения.

Зависимость от времени года и местоположения

Как ни странно, но зимой количество получаемой энергии от солнечных лучей меньше всего в два раза. Это при условии, что батареи установлены под углом. При горизонтальном монтаже показатель увеличивается в 7 раз. Это связано с интерференцией света. В зимний период преломление солнечных лучей меняется.

Самый неблагоприятный период – осень. Из-за пасмурной погоды характеризующий это время года, свет не может в достаточной мере проникать сквозь облака, что ведет к существенной потере – 40 раз, по сравнению с летним периодом.

Для того чтобы определиться с тем, какие регионы являются благоприятными для установки панелей, обратимся к таблице солнечной активности (инсоляции) регионов России. В ней основной показатель – это количество КВт*ч/м². Посмотрев на годовой суммарный результат можно сделать вывод, что самые пригодные города для использования батарей располагаются на юге страны. Абсолютный рекордсмен – Астрахань, где установлен самый высокий годовой показатель инсоляции, равный 2200,2 КВт*ч/м². Недалеко ушли города на востоке страны, где лидер – Владивосток — 2146.7 КВт*ч/м². Запад России менее пригоден для использования солнечных батарей. Здесь нужно смотреть индивидуально по каждому городу. Так, показатель Москвы – 1514, а Санкт-Петербурга чуть больше 900. То есть в первом случае применять панели рентабельно, а во втором уже нет. Самые неблагоприятные районы – северные. Здесь инсоляция редко переваливает за 1000. Пригодный уровень инсоляции – от 1200.

tablica-insolyacii-rossii

Типы устройств

  • Коллектор, который при попадании солнечных лучей нагревает соединенный с ним теплоноситель.
  • Батарея, вырабатывающая электричество.

Солнечная энергия преобразуется в электрическую, при помощи установленных фотоэлементов. Их количество зависит от необходимой выходной мощности (напряжения и силы тока). Фотоэлементы располагаются рядом подключенные друг к другу последовательно-параллельным соединением.

Очень громоздкие солнечные батареи неудобны в монтаже. Поэтому менее крупные устройства соединяют в каскад, что делается просто, а результат такой же, если не лучше. Но чем больше нужно выходной мощности, тем больше пространства понадобится для установки дополнительных преобразователей. Самый распространенный вариант – крыша частного дома или дачи.
63583442

Способ применения

Одна из главных целей развития науки – сделать жизнь человека проще при меньших затратах. На сегодняшний день солнечные батареи могут обеспечить автономным отоплением, независимым энергоснабжением. Что позволит избежать таких неприятностей, как заморозка теплоносителя и отключения электричества. Плюсом ко всему идет экономия на вышеозначенных аспектах быта. Чтобы не быть голословным, приведем пример расчета использования преобразователя и узнаем, так ли все хорошо как кажется.

Для отопления частных домов обычно используют электрические котлы. В среднем, потребляемая мощность всего оборудования составляет 300 Вт/час. Возможно больше. Перед индивидуальным расчетом следует заглянуть в техническую документацию котла, где приведены все параметры. Для получения мощности 300 Вт/час достаточно монтажа двух солнечных панелей.

Распространено мнение, что такой способ обеспечить дом энергией доступен только в солнечную погоду. Это далеко не так. В состав преобразователя входит аккумулятор, который накапливает энергию, для дальнейшего использования. Так что при отсутствии прямых солнечных лучей в пасмурную погоду дом не останется без электричества. При условии, что правильно подобрана емкость накопителя. Здесь, опять же, нужно отталкиваться от количества потребляемой энергии.

Сколько понадобится панелей для дома

Количество солнечной энергии меняется в зависимости от времени года в целом и месяца в частности. Для расчета следует определиться, для какого сегмента питания дома будут использованы солнечные батареи. Если в планах полная автономия и 100-процентная независимость, то ориентируются по самому «слабому» месяцу в плане количества солнечных дней. Логичен вопрос, что делать с энергией, полученной в благоприятный сезон? Ее можно собирать в накопителях, что поможет уменьшить число применяемых панелей в принципе. Если проживание в доме/даче сезонное, то подбор ведется по тому же принципу. Статистику солнечных дней легко найти на соответствующих сайтах. Следом высчитываем потребляемую мощность всех электрических приборов. Параметры берем из паспорта.

Пример того, как рассчитать количество преобразователей. Допустим, что потребляемая мощность всех приборов равна 30 КВт/час. За расчетный месяц, преобразованная солнечная энергия = 3 КВт/час. Мощность приобретаемой батареи = 300 Вт (0,3 КВт). После нехитрых расчетов – 30/3/0,3 – получаем, что для поддержания работоспособности всех домашних приборов понадобится 34 солнечных панели.

Разновидности солнечных батарей

Самый ходовой полупроводник для солнечных батарей – кремний. Он является основой большинства современной техники, ввиду своей дешевизны, доступности и долговечности. Но его КПД составляет усредненные 20%.

На сегодняшний день востребованы следующие преобразователи:

  • Тонкопленочные. Они одни из самых дешевых. В них несущая поверхность покрывается тонким слоем кремния, поверх которого стелется пленка. Минусы устройств – коэффициент полезного действия не более 10%. А плюсы – способность «впитывать» даже рассеянный свет, что позволяет монтировать панели на стенах и обеспечит энергией в не самую безоблачную погоду.
  • Поликристаллические. Они всегда синего цвета. Такая особенность берет корни в технологии изготовления – несущий материал обрабатывается расплавом кремния. Их КПД – до 20%. При рассеянном свете работают плохо.
  • Монокристаллические. Наиболее дорогие, но не менее распространенные. КПД – до 25%. Производятся путем разделения кристаллов кремния на пластины.

Экономия?

Мы живем в России, где тарифы на электричество увеличиваются каждый год. Конца этой тенденции не предвидится. Поэтому возникает закономерный вопрос – рентабельно ли использовать солнечные батареи как полноценную замену обычному электричеству? Современный рынок предлагает готовые системы. Это очень удобно – не придется тратиться на покупку панелей штучно (что выйдет дороже), не надо искать подходящий инвертор и аккумулятор. Все уже собрано, приходи и бери. Средняя стоимость такой системы 100 000 рублей. Ее выходная мощность = 1,6 КВт. Пиковая мощность частных домов регламентирована с показателем 14,5 КВт. Произведя простые расчеты, получаем, что понадобится 9 систем, что обойдется в 900 000 рублей.

Теперь посчитаем, сколько среднестатистическая семья тратит на электричество. Стоимость киловатта примерно 3 рубля. Сумма разнится в зависимости от региона России. В среднем человек потребляет 100 КВт в месяц. Учтем, что на жизнь в частном доме нужно больше и умножим эту сумму на 1,5. Получается, что семья из трех человек тратит суммарно 450 киловатт в месяц. Это 1350 рублей в месяц. Учитывая, опять же, индивидуальные показатели, которые могут варьироваться, округлим число до 1300. Выходит, что за год на электричество тратится 15600 рублей. Это та сумма, которую мы экономим при использовании солнечных батарей. Теперь разделим полную стоимость системы на годовую экономию (900 000/15 600) и получим срок окупаемости, равный 57 годам. И это как минимум ведь в регионах, где инсоляция меньше панелей понадобится больше. Срок службы системы – от 25 лет. Т.е. с высокой вероятностью система не успеет себя окупить за свой срок службы.

Вывод: солнечные батареи имеет смысл использовать в тех случаях, когда стоимость электричества очень высока или его вообще нет.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *