За разлика от мощната и скъпа отоплителна система, която е оборудвана в обикновени жилища, енергийно ефективната къща не изгаря гориво и не преобразува мрежовото електричество в топлина (освен в случаите на критично понижение на температурата). Такава къща упорито задържа вътре в себе си - благодарение на обмислената топлоизолация, вентилацията с възстановяване и оптималното местоположение на сградата - така наречената пасивна топлина. И всичко може да се използва като източник на тази пасивна енергия:
- пряка слънчева светлина, проникваща през прозорците;
- топлина, генерирана от домакински уреди и дори от жители и домашни любимци;
- и, разбира се, устройства, чиято основна функция е да доставят слънчева енергия на къщата - слънчеви панели (батерии), които ще бъдат обсъдени.
Слънчевите панели се вписват хармонично в пасивната къща, тъй като напълно отговарят на основния принцип на нейното изграждане - да използва възобновяема енергия от околната среда.
Принципът на работа на слънчевите панели и тяхното взаимодействие с други домашни системи
- Работата на слънчевите панели се основава на преобразуването на топлинното лъчение, засягащо силициевите пластини, в електричество;
- Слънчевите панели ви позволяват да използвате слънчева енергия за работа на домакински уреди, вентилационни системи и (частично) отопление;
- Ако възможностите на слънчевите панели са по-високи от нуждите на домакинствата, тогава излишъкът от енергия може да се използва в системи за съхранение и преобразуване на електроенергия.
- Ако търсенето на електроенергия надвишава капацитета на панелите, липсващата част може да се набави от мрежата (опция мрежова соларна станция) или от генератор на течно гориво (автономна соларна станция).
Видове соларни модули
Класификацията на фотоволтаичните системи се извършва според критериите на използваните материали и конструкции. Слънчевите батерии са:
- Под формата на силиконови панели (най-разпространени, най-високопроизводителни и най-скъпи), ефективност - до 22%; Произвеждат се в три подвида: монокристални (най-надеждни), поликристални и аморфни; в първите две позиции се използва чист силиций, в третата - силициев водород, който се нанася върху субстрата;
- Филм - направен от кадмиев телурид, медно-индиев селенид и полимери. Те имат по-ниска цена, но и по-ниска производителност (ефективност 5-14%), така че за да се адаптира батерията към „апетитите" на дома, ще е необходимо увеличаване на площта, която получава радиация.
Потребителските свойства на слънчевите енергийни панели се описват от следните характеристики:
- Мощност.Колкото по-голяма е площта на слънчевия панел, толкова по-голяма е неговата мощност; За генериране на енергия от 1 kWh/ден през лятото ще са необходими около 1, 5 m2 слънчеви панели. Най-ефективната мощност се проявява, когато лъчите падат перпендикулярно върху повърхността на батерията, което не може да се осигури постоянно, така че промяната на производителността на панела през дневните часове е естествен процес. За да се гарантира получаването на необходимото количество енергия през пролетта и есента, към тази площ трябва да се добавят приблизително 30%;
- Ефективност(КПД) на съвременните соларни панели – средно около 15-17%;
- Живот на батерията и загуба на мощност с течение на времето. Производителите, като правило, предоставят гаранция за работата на слънчевите панели за 25 години, като обещават намаляване на мощността през този период с не повече от 20% от оригинала (за някои производители експлоатационният живот варира между 10-25 години с гаранция за намаляване на мощността не повече от 10%). Кристалните модули са най-издръжливи, очакваният им експлоатационен живот е 30 години. Първата слънчева батерия в света работи повече от 60 години. Намаляването на самото производство на соларни модули се дължи главно на постепенното разрушаване на запечатващия филм и помътняване на слоя между стъклото и соларните клетки - от влага, ултравиолетова радиация и температурни промени;
- Включена батерия, който осигурява работата на панела през нощта, е добро допълнение към възможностите на соларния генератор. Батерията обикновено издържа по-малко от самия соларен модул, средно 4-10 години;
- Наличие на допълнителни възли– като стабилизатор на напрежението, контролер за зареждане на батерията, инвертор (преобразувател DC към AC 220 V за битови нужди) улеснява работата с устройството и интегрирането му в системата „Умен дом";
- Цена на батерията– е в пряка зависимост от неговата площ: колкото по-мощно е устройството, толкова по-скъпо е то. Освен това панелите, произведени в чужбина, все още са по-евтини от местните, тъй като слънчевите панели са по-популярни там, отколкото у нас. Но когато се сравняват цените на нашите и вносните устройства, е необходимо на първо място да се сравни ефективността на работа на слънчевите панели един с друг - тук местните производители постигат добри показатели за ефективност - до 20%.
Избор и използване на фотоволтаични батерии
Когато избирате слънчеви панели за частен дом, те се основават преди всичко на натоварването, което ще трябва да понесат. Освен това е необходимо да се обърне внимание на геометрията на къщата и планирането на дейностите по превантивна поддръжка, които заедно изискват внимателно разглеждане на следните аспекти:
- Ежедневно потребление на енергия на устройства, които се предвижда да се захранват от слънчева енергия (стайно осветление, битови електрически консуматори, устройства за сигурност и автоматизация и др. ). Трябва да се има предвид, че зареждането и разреждането на батериите също консумира енергия (приблизително 20%), а допълнителното оборудване също ще има своите загуби (например в инвертор средно - 15-20%);
- Съотношението между необходимите размери на работните панели и съответните покривни площи и неговата геометрия;
- Възможност за почистване на работните повърхности на батериите от мръсотия, сняг и други фактори, влияещи върху работата на фотоконверторите.
Важни моменти при работата на слънчевите панели
- Избягвайте физическо увреждане на панела (надраскване и увреждане на целостта на защитното фолио може да доведе до късо съединение на контактите и/или корозия);
- При сурови климатични условия се препоръчва оборудването на слънчеви станции с ветрозащитни конструкции;
- Редовните прегледи, почистване и поддръжка са задължителни.
Цена и изплащане на слънчеви панели
За средната зона на нашата страна всеки киловат мощност от слънчев панел генерира следното количество енергия:
- през лятото - 5 kWh/ден (май-август);
- през пролетта и есента - 3-4 kWh/ден (март-април, септември-октомври);
- през зимата - 1 kWh/ден.
Когато изчислявате разходите за автономна слънчева станция, в допълнение към цената на единица мощност, генерирана от панелите (около 60 рубли за 1 W), трябва да вземете предвид цената на допълнително оборудване: от закрепване и окабеляване до батерии, защитни устройства и инвертори (което е най-малко 5% от общата цена, но цените могат да варират значително в зависимост от производителите и мощността).
Според препоръките на експертите оптималните разходи за целогодишна соларна система се получават при използване на схемата „летен вариант плюс резервен електрогенератор". Вярно е, че генераторът ще трябва да бъде включен през пролетта и есента, да не говорим за зимата (слънчевите батерии никога не са проектирани да бъдат напълно заредени през зимния сезон).
При изчисляване на периода на изплащане на слънчева инсталация, нейната мощност се сравнява с параметъра, който се приема като основен. В мрежова слънчева станция това са тарифи за електроенергия; в случай на автономна слънчева енергийна система това е цената на енергията, произведена от електрически генератор на течно гориво. Възвръщаемостта се изчислява въз основа на факта, че 1 kW слънчева батерия ще произвежда приблизително 1000 kWh енергия годишно.
Ако вземем средната цена на 1 kWh електроенергия като 5 рубли, тогава периодът на изплащане на мрежова слънчева станция ще бъде: 80 000 рубли / 5 рубли * 1000 kWh = 16 години.
С 30-годишна гаранция за мрежова слънчева инсталация, изплащането (при тарифа от 5 рубли/kWh) ще настъпи в рамките на 16 години, а през следващите 14 години електроенергията ще се доставя безплатно.
Що се отнася до автономната слънчева енергийна система, строго погледнато, количеството енергия, което тя произвежда годишно, ще бъде по-малко от определените 1000 kWh, които тя споделя с електрическия генератор. Но за груби изчисления този брой не трябва да се намалява - за да се вземе предвид приблизително увеличението на специфичния разход на гориво, което се получава, когато генераторът е частично (т. е. периодично, не постоянно) натоварен. Тогава периодът на изплащане на автономната система (въз основа на цената на енергията, произведена от генератора за течно гориво - 25 рубли за 1 kWh) изглежда така: 150 000 рубли / 25 рубли * 1000 kWh = 6 години.
В допълнение към техническите показатели, ефективността на слънчевите панели, които са част от автономна слънчева централа, се потвърждава от техния период на изплащане, който е 6 години.
Тарифите не се намаляват
Но дадените примери за инсталации за слънчева енергия предполагат, че сега тарифите могат да бъдат индивидуално „замразени" и можете да започнете да спестявате, като се възползвате от възможностите на фотоволтаичните панели. Просто трябва да ги купувате от маркови, проверени на пазара производители, така че техните параметри да са предвидими както в дизайна, така и в работата.
И най-добре е да се справите с проблеми като: дори на етапа на проектиране на енергийно ефективна къща:
- осигуряване на незасенчване на южната фасада;
- избор на ъгъл на наклон на покрива и работни повърхности на панелите;
- правилна ориентация на къщата към кардиналните точки;
- предотвратяване на засенчване на работните зони на слънчевите панели, запушването им с листа от дървета и др.
В този случай всички параметри ще бъдат оптимално свързани помежду си и ще бъде осигурена най-ефективната работа на слънчевите панели за определена структура.