Σε αντίθεση με το ισχυρό και ακριβό σύστημα θέρμανσης με το οποίο είναι εξοπλισμένα τα συνηθισμένα σπίτια, ένα ενεργειακά αποδοτικό σπίτι δεν καίει καύσιμα ούτε μετατρέπει την ισχύ του δικτύου σε θερμότητα (εκτός από κρίσιμες πτώσεις θερμοκρασίας). Ένα σπίτι σαν αυτό διατηρεί επίμονα τη λεγόμενη παθητική θερμότητα - χάρη στην καλά μελετημένη θερμομόνωση, τον αερισμό με ανάκτηση και τη βέλτιστη θέση του κτιρίου. Και όλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή αυτής της παθητικής ενέργειας:
- άμεσο ηλιακό φως που εισέρχεται από τα παράθυρα.
- Θερμότητα που παράγεται από οικιακές συσκευές, ακόμη και από κατοίκους και κατοικίδια ζώα.
- και φυσικά συσκευές που η κύρια λειτουργία τους είναι να παρέχουν στο σπίτι ηλιακή ενέργεια - ηλιακούς συλλέκτες (μπαταρίες), που θα συζητηθούν.
Τα ηλιακά πάνελ ταιριάζουν αρμονικά σε ένα παθητικό σπίτι, καθώς ανταποκρίνονται πλήρως στην κύρια αρχή της κατασκευής του - τη χρήση ανανεώσιμης ενέργειας από το περιβάλλον.
Η αρχή λειτουργίας των ηλιακών συλλεκτών και η αλληλεπίδρασή τους με άλλα οικιακά συστήματα
- Η λειτουργία των ηλιακών πλαισίων βασίζεται στη μετατροπή της θερμικής ακτινοβολίας που δρα σε πλακίδια πυριτίου σε ηλεκτρική ενέργεια.
- Οι ηλιακοί συλλέκτες σάς επιτρέπουν να χρησιμοποιείτε την ηλιακή ενέργεια για τη λειτουργία οικιακών συσκευών, συστημάτων εξαερισμού και (μερικώς) συστημάτων θέρμανσης.
- Όταν η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών είναι υψηλότερη από τις ανάγκες των νοικοκυριών, η περίσσεια ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα αποθήκευσης και μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας.
- Εάν η ζήτηση ισχύος υπερβαίνει τη χωρητικότητα των μονάδων, το τμήμα που λείπει μπορεί να ληφθεί από το δίκτυο (επιλογή ηλιακού σταθμού δικτύου) ή από μια γεννήτρια υγρών καυσίμων (αυτόνομος ηλιακός σταθμός).
Τύποι ηλιακών συλλεκτών
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα ταξινομούνται σύμφωνα με τα κριτήρια των υλικών και των σχεδίων που χρησιμοποιούνται. Οι ηλιακές μπαταρίες είναι:
- Με τη μορφή πλακών πυριτίου (η πιο κοινή, ισχυρή και ακριβή), απόδοση - έως 22%. Παράγονται σε τρεις υποτύπους: μονοκρυσταλλικά (πιο αξιόπιστα), πολυκρυσταλλικά και άμορφα. στις δύο πρώτες θέσεις, χρησιμοποιείται καθαρό πυρίτιο, στην τρίτη - υδρογόνο πυριτίου, το οποίο εφαρμόζεται στο υπόστρωμα.
- Φιλμ – κατασκευασμένο από τελλουρίδιο του καδμίου, σεληνιούχο ινίδιο του χαλκού και πολυμερή. Έχουν χαμηλότερη τιμή, αλλά και χαμηλότερη απόδοση (απόδοση 5-14%). Για να προσαρμοστεί λοιπόν η μπαταρία στις «ορέξεις» του σπιτιού απαιτείται αύξηση της περιοχής ακτινοβολίας.
Τα χαρακτηριστικά των καταναλωτών των μονάδων ηλιακής ενέργειας περιγράφονται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- Απόδοση.Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή του ηλιακού πάνελ, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του. Για να παραχθεί ποσότητα ενέργειας 1 kWh/ημέρα το καλοκαίρι, απαιτούνται περίπου 1, 5 m2 ηλιακών συλλεκτών. Η πιο αποτελεσματική απόδοση εμφανίζεται όταν οι ακτίνες πέφτουν κάθετα στην επιφάνεια της μπαταρίας, κάτι που δεν μπορεί να διασφαλιστεί συνεχώς, επομένως μια αλλαγή στην απόδοση του πίνακα στο φως της ημέρας είναι μια φυσική διαδικασία. Για να εξασφαλιστεί ότι παρέχεται η απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας την άνοιξη και το φθινόπωρο, πρέπει να προστεθεί περίπου το 30% σε αυτήν την περιοχή.
- Αποδοτικότητα(Αποτελεσματικότητα) σύγχρονων ηλιακών πλαισίων – κατά μέσο όρο περίπου 15-17%.
- Διάρκεια ζωής μπαταρίας και απώλεια απόδοσης με την πάροδο του χρόνου. Οι κατασκευαστές συνήθως δίνουν εγγύηση για τη λειτουργία των ηλιακών μονάδων για 25 χρόνια και υπόσχονται μείωση ισχύος έως και 20% της αρχικής κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου (για ορισμένους κατασκευαστές η διάρκεια ζωής κυμαίνεται μεταξύ 10 και 25 ετών). με εγγύηση μείωσης της απόδοσης που δεν υπερβαίνει το 10%. Οι κρυσταλλικές μονάδες είναι οι πιο ανθεκτικές, η εκτιμώμενη διάρκεια ζωής τους είναι 30 χρόνια. Η πρώτη ηλιακή μπαταρία στον κόσμο λειτουργεί για περισσότερα από 60 χρόνια. Η μείωση της παραγωγής των ίδιων των ηλιακών μονάδων οφείλεται κυρίως στη σταδιακή καταστροφή του στεγανοποιητικού φιλμ και στη θόλωση του στρώματος μεταξύ γυαλιού και ηλιακών κυψελών - λόγω υγρασίας, υπεριώδους ακτινοβολίας και διακυμάνσεων της θερμοκρασίας.
- Συμπεριλαμβάνεται μπαταρία, που εξασφαλίζει τη λειτουργία του πάνελ τη νύχτα, είναι ένα καλό συμπλήρωμα στις δυνατότητες της ηλιακής γεννήτριας. Η μπαταρία συνήθως διαρκεί λιγότερο από το ίδιο το ηλιακό πάνελ, κατά μέσο όρο 4-10 χρόνια.
- Διαθεσιμότητα πρόσθετων κόμβων– όπως ένας σταθεροποιητής τάσης, ένας ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας, ένας μετατροπέας (μετατροπέας DC-to-AC 220 V για οικιακή χρήση) διευκολύνουν τη λειτουργία της συσκευής και την ενσωμάτωσή της στο σύστημα «έξυπνου σπιτιού».
- Κόστος μπαταρίας– εξαρτάται άμεσα από την περιοχή: όσο πιο ισχυρή είναι η συσκευή, τόσο πιο ακριβή είναι. Επιπλέον, τα πάνελ που κατασκευάζονται στο εξωτερικό εξακολουθούν να είναι φθηνότερα από τα εγχώρια, καθώς τα ηλιακά πάνελ είναι πιο δημοφιλή εκεί από ό, τι εδώ. Ωστόσο, όταν συγκρίνουμε τις τιμές των συσκευών μας και των εισαγόμενων συσκευών, είναι πρώτα απαραίτητο να συγκρίνετε την απόδοση λειτουργίας των ηλιακών μονάδων - εδώ οι εγχώριοι κατασκευαστές επιτυγχάνουν καλούς δείκτες απόδοσης - έως και 20%.
Επιλογή και χρήση φωτοβολταϊκών μπαταριών
Όταν επιλέγετε ηλιακούς συλλέκτες για μια ιδιωτική κατοικία, το πρώτο πράγμα που έχει σημασία είναι το φορτίο που πρέπει να μεταφέρουν. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να αναφερθούμε στη γεωμετρία του σπιτιού και στον προγραμματισμό μέτρων προληπτικής συντήρησης, τα οποία μαζί απαιτούν προσεκτική εξέταση των ακόλουθων πτυχών:
- Ημερήσια κατανάλωση ενέργειας συσκευών που προορίζονται να τροφοδοτούνται από ηλιακή ενέργεια (φωτισμός δωματίου, οικιακές ηλεκτρικές συσκευές, συσκευές ασφαλείας και αυτοματισμού κ. λπ. ). Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η φόρτιση και η εκφόρτιση των μπαταριών καταναλώνει επίσης ενέργεια (περίπου 20%) και οι πρόσθετες συσκευές προκαλούν επίσης απώλειες (για παράδειγμα, για έναν μετατροπέα κατά μέσο όρο - 15–20%).
- Η σχέση μεταξύ των απαιτούμενων διαστάσεων των πάγκων και των αντίστοιχων επιφανειών στέγης και της γεωμετρίας τους.
- Δυνατότητα καθαρισμού των επιφανειών εργασίας των μπαταριών από βρωμιά, χιόνι και άλλους παράγοντες που επηρεάζουν τη λειτουργία των μετατροπέων φωτογραφιών.
Σημαντικά σημεία κατά τη λειτουργία ηλιακών μονάδων
- Αποφύγετε τη φυσική ζημιά στον πίνακα (γρατσουνιές και ζημιά στην προστατευτική μεμβράνη μπορεί να οδηγήσουν σε βραχυκυκλώματα ή/και διάβρωση).
- Σε δύσκολες κλιματολογικές συνθήκες, συνιστάται ο εξοπλισμός των ηλιακών σταθμών με δομές προστασίας από τον αέρα.
- Οι τακτικοί έλεγχοι, ο καθαρισμός και η συντήρηση είναι υποχρεωτικοί.
Κόστος και απόσβεση ηλιακών πλαισίων
Για τη μεσαία ζώνη της χώρας μας, κάθε κιλοβάτ ηλιακής ενέργειας παράγει την ακόλουθη ποσότητα ενέργειας:
- το καλοκαίρι - 5 kWh/ημέρα (Μάιος-Αύγουστος).
- την άνοιξη και το φθινόπωρο - 3-4 kWh/ημέρα (Μάρτιος-Απρίλιος, Σεπτέμβριος-Οκτώβριος).
- το χειμώνα - 1 kWh/ημέρα.
Κατά τον υπολογισμό του κόστους ενός αυτόνομου ηλιακού σταθμού, εκτός από το κόστος μιας μονάδας ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τις μονάδες (περίπου 60 ρούβλια ανά 1 W), πρέπει να λάβετε υπόψη το κόστος του πρόσθετου εξοπλισμού: από συνδετήρες και καλωδιώσεις έως μπαταρίες, προστατευτικές συσκευές και μετατροπείς (Αυτό είναι τουλάχιστον 5% του συνολικού κόστους, αλλά οι τιμές μπορεί να διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τον κατασκευαστή και την απόδοση).
Σύμφωνα με τους ειδικούς, το βέλτιστο κόστος για ένα ηλιακό σύστημα όλο το χρόνο προκύπτει με τον κανονισμό «καλοκαιρινή παραλλαγή συν γεννήτρια έκτακτης ανάγκης». πλήρως φορτισμένο το χειμώνα).
Κατά τον υπολογισμό της περιόδου απόσβεσης ενός ηλιακού συστήματος, η απόδοσή του συγκρίνεται με την υποκείμενη παράμετρο. Ένα δικτυωμένο ηλιακό σύστημα περιλαμβάνει τιμολόγια ηλεκτρικής ενέργειας. για ένα αυτόνομο σύστημα ηλιακής ενέργειας, είναι το κόστος της ενέργειας που παράγεται από μια γεννήτρια υγρών καυσίμων. Η απόσβεση υπολογίζεται με βάση το γεγονός ότι μια ηλιακή μπαταρία 1 kW θα παράγει περίπου 1000 kWh ενέργειας ετησίως.
Εάν πάρουμε τη μέση τιμή 1 kWh ηλεκτρικής ενέργειας σε 5 ρούβλια, η περίοδος απόσβεσης ενός ηλιακού σταθμού δικτύου θα είναι: 80. 000 ρούβλια / 5 ρούβλια * 1000 kWh = 16 χρόνια.
Με εγγύηση 30 ετών για ένα ηλιακό σύστημα δικτύου, η απόσβεση (με τιμολόγιο 5 ρούβλια/kWh) πραγματοποιείται εντός 16 ετών και στα επόμενα 14 χρόνια η ηλεκτρική ενέργεια παρέχεται δωρεάν.
Όσον αφορά ένα αυτόνομο σύστημα ηλιακής ενέργειας, η ποσότητα ενέργειας που παράγεται ετησίως θα είναι, αυστηρά, μικρότερη από τις προβλεπόμενες 1000 kWh που μοιράζεται με τη γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, για πρόχειρους υπολογισμούς, αυτός ο αριθμός δεν χρειάζεται να μειωθεί για να ληφθεί περίπου υπόψη η αύξηση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου που συμβαίνει με μερικό (δηλαδή περιοδικό, όχι σταθερό) φορτίο στη γεννήτρια. Στη συνέχεια, η περίοδος απόσβεσης του αυτόνομου συστήματος (με βάση το κόστος της ενέργειας που παράγεται από τη γεννήτρια υγρού καυσίμου – 25 ρούβλια ανά 1 kWh) θα είναι η εξής: 150. 000 ρούβλια / 25 ρούβλια * 1000 kWh = 6 χρόνια.
Εκτός από τους τεχνικούς δείκτες, η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών που αποτελούν μέρος ενός αυτόνομου ηλιακού σταθμού επιβεβαιώνεται από την περίοδο απόσβεσης των 6 ετών.
Τα τιμολόγια δεν θα μειωθούν
Ωστόσο, τα παρατιθέμενα παραδείγματα συστημάτων ηλιακής ενέργειας υποδεικνύουν ότι τα τιμολόγια μπορούν πλέον να «παγώσουν» μεμονωμένα και μπορείτε να αρχίσετε να εξοικονομείτε χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες των φωτοβολταϊκών μονάδων. Απλώς πρέπει να τα αγοράσετε από γνωστούς, δοκιμασμένους στην αγορά κατασκευαστές, ώστε να οι παράμετροί τους είναι προβλέψιμες τόσο στο σχεδιασμό όσο και στη λειτουργία.
Και είναι καλύτερο να ασχοληθείτε με θέματα όπως: στη φάση σχεδιασμού ενός σπιτιού εξοικονόμησης ενέργειας:
- Βεβαιωθείτε ότι η νότια πρόσοψη δεν είναι σκιασμένη.
- Επιλογή της γωνίας κλίσης της οροφής και των επιφανειών εργασίας των πάνελ.
- σωστός προσανατολισμός του σπιτιού στα βασικά σημεία.
- Αποτρέπει τη σκίαση, την απόφραξη των χώρων εργασίας των ηλιακών μονάδων από φύλλα δέντρων κ. λπ.
Σε αυτήν την περίπτωση, όλες οι παράμετροι συνδέονται βέλτιστα και είναι εγγυημένη η αποτελεσματικότερη λειτουργία των ηλιακών μονάδων για μια συγκεκριμένη κατασκευή.