Солнечные батареи и другие полезные конструкции
На протяжении многих десятилетий человечество активно и с огромным желанием искало новые источники энергии. Источники, которые могли не только удовлетворить постоянно растущую потребность людей в электричестве, но и быть более безопасными для окружающего мира. Благодаря настойчивости и неподдельной заинтересованности были изобретены ветрогенераторы, солнечные батареи, гидроэлектростанции и многие другие, полезные устройства и конструкции.
Содержание:
Новые источники энергии.
Где распространены.
Природная энергия.
Помощь в освоении новых горизонтов.
Достижения в мировой альтернативной энергетике.
Рождение нового источника энергии.
Солнечные батареи сравнительно молодой источник энергии. Несмотря на то, что сам эффект, преобразующий световой поток в электрический, известен давно, повсеместное распространение, подобные альтернативные батареи, получили сравнительно недавно.
Бесспорно, батареи были изобретены практически сразу после открытия свойств фотопластин вырабатывать электричество. Но именно повсеместное использование солнечные батареи получили в тот момент, когда данные технологии стали доступны любому желающему. Причем стоимость такого устройства вполне приемлемая, а экономическая эффективность и мощность батареи растет с каждым днем.
Массовое распространение автономных устройств.
Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции в области энергетики, становятся незаменимыми в тех местах, в которых привычное энергоснабжение отсутствует или работает с перебоями. Но не только жители отдаленных уголков планеты выбирают автономные солнечные батареи. Все чаще можно встретить бытовые световые или ветровые конструкции в средней полосе, там, где нет проблем с централизованным энергоснабжением.
Почему же, частники, даже у которых нет проблем с электричеством, обращают свое внимание на ветрогенераторы солнечные батареи и другие полезные конструкции. Связано это в первую очередь с постоянно растущими тарифами на электроэнергию.
Читайте: Солнечные батареи в частном доме.
Путем несложных расчетов можно наглядно увидеть есть ли выгода от установки подобной конструкции. Ветрогенераторы и альтернативные солнечные батареи стоят, конечно, значительно больше обычного подключения к электросетям. Но выгода начинается через определенное время пользования. Автономные конструкции не требуют никаких дальнейших вложений или затрат.
Солнечные батареи нуждаются исключительно в уходе в виде очистки рабочей поверхности, что не влечет никаких материальных вливаний. Ветрогенераторы же, не требуют даже и этого. Зато каждое из этих изобретений питает бытовые приборы и полностью покрывает нужды человека.
Интересное: Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками.
Природная энергия доступна каждому.
Современный мир позволяет не только приобрести ветрогенератор и альтернативные солнечные батареи, но собрать эти и другие полезные конструкции своими руками. Это стало возможным благодаря широкому распространению автономных источников и их комплектующих. Приобрести все необходимые компоненты можно как в специальных магазинах, так и в интернете.
Информации о том, как собрать ветрогенераторы или солнечные батареи предостаточно в том же интернете или в книгах разных авторов. К примеру, очень известным деятелем, труды которого могут значительно облегчить процесс сборки, является Кашкаров Андрей Петрович.
Помощь в освоении новых горизонтов.
Кашкаров написал и опубликовал множество научных статей, учебных пособий и книг. Основным направлением автора стала электроника доступная обычному обывателю. В его книгах можно найти достаточно информации о любых электронных устройствах, которые облегчают жизнь человека ежедневно. Кашкаров по полочкам раскладывает на первый взгляд непонятные для восприятия конструкции.
Благодаря этим книгам простой обыватель может без посторонней помощи смастерить любые бытовые генерирующие приборы, к примеру, ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные изобретения. Автор в своих работах описал не только как собрать то или иное изобретение, но и постарался донести до обычного человека, каким образом и с помощью каких приспособлений можно создать работоспособные конструкции для выработки электрического тока, такие как ветрогенераторы или солнечные батареи.
Ветрогенераторы солнечные батареи и другие полезные конструкции перестали быть чем-то необычным и фантастическим. Конечно, Кашкаров приложил к этому множество усилий. Но не только он один помог человечеству разглядеть полезные свойства, которыми обладают ветрогенераторы и солнечные панели.
Достижения в мировой альтернативной энергетике.
На сегодняшний день ветрогенераторы используются в каждой развитой стране мира. По данным на 2013 год первое место по использованию ветряной энергии занимает Китай. Ветрогенераторы этой страны выдали чуть больше 90 ГВт.
На втором месте в этой гонке просто обосновались США с выработкой в размере более 60 ГВт. Третье место осталось за Германией и ее объемом в 35 ГВт. Подбираются к этим показателям Испания и Индия. Другие же страны участвующие в освоении альтернативной энергии значительно отстают. Но, все же несмотря на то, что в оставшихся странах процент использования ветровой энергии низок, постоянный его рост и многие другие факторы, свидетельствует о том, что человечество ясно видит полезные свойства альтернативной энергии.
Благодаря этому за 2012 года на земле с помощью ветра человечество получило почти 300 ГВт энергии. А если взять во внимание не только ветрогенераторы, но и солнечные батареи, то суммарная выработка только этих двух альтернативных источников, не включая другие составляющие, достигла порядка 450 ГВт.
Источник
05 Января 2018
Прочитать позже
Отправим материал на почту
Как дополнительный и альтернативный источник энергии, солнечные батареи достаточно активно применяются не только в промышленных, но и бытовых условиях. Но прежде чем установить себе такой источник электроэнергии, покупателю важно узнать, как подобрать оптимальные по характеристикам и мощности солнечные батареи для дома, ведь цена готовых комплектов варьируется в достаточно большом диапазоне. Попробуем разобраться как подбирают солнечные батареи для дома, стоимость комплекта, и что в него входит.
Применение солнечных батарей в условиях средней полосы – здесь тоже возможно использование бесплатной энергииИсточник 2gis.ru
Где чаще всего используются солнечные батареи
Сфера применения солнечных батарей огромна. Уже сейчас их с успехом используют для электроснабжения частных и многоквартирных домов, хозяйств, в том числе для освещения и обогрева теплиц, построек, освещения придомовой территории, питания приборов.
Чаще всего про автономное электроснабжение задумываются в следующих случаях:
- Если местность не электрифицирована, солнечные панели для частного дома обойдутся намного дешевле, чем использование жидкотопливных генераторов.
- В сельской местности нередко отключают электричество, и люди буквально остаются без света. Включив автономное электроснабжение, можно жить в привычном комфорте длительное время, тем более, что в комплекте с солнечными панелями всегда идет аккумулятор.
- В многоквартирных домах солнечные модули также применяются в качестве резервных, а также существуют проекты, предусматривающие использование солнечной энергии для горячего водоснабжения.
Срок службы солнечных батарей
Как правило, в документах на оборудование, указывается срок годности от 20 до 25 или даже 30 лет. Однако многие устройства продолжают функционировать и по прошествии указанного производителями периода. Например, первая в мире солнечная батарея работает уже свыше 60 лет, а за эти годы технология производства была существенно усовершенствована.
Прототип солнечной батареи был разработан еще в конце XIX векаИсточник studygu.ru
Явно можно выделить только один недостаток – при постоянной эксплуатации мощность оборудования снижается, тем не менее эти показатели незначительны: за 10 лет не больше чем на 10%.
При соблюдении несложных рекомендаций срок службы солнечных панелей можно увеличить:
- Предупреждать физические повреждения, такие как падение деревьев, срыв ветром и царапин на чувствительных элементах. От последних зависит эффективность работы устройства.
- Регулярно производить уход: обслуживание и очистку.
- При необходимости установить ветрозаградительные конструкции.
Солнечные панели для частного дома (готовые комплекты) в систему включают следующие составляющие: аккумуляторные батареи и силовая электроника. Срок службы первых устройств составляет от 2 до 15 лет, вторых – от 5 до 20 лет, в зависимости от характеристик, интенсивности эксплуатации и бережного ухода.
Общие характеристики и доступность приобретения
Оборудование не наносит вреда окружающей среде и обеспечивает стабильное питание без скачков напряжения. И, главное, поставляет бесплатную энергию: за которую не приходят коммунальные счета.
Внешний вид солнечных панелей мало изменился, после их изобретения, чего не скажешь о внутренней «начинке»Источник ecoteco.ru
Солнечная модуль преобразовывает свет в электрическую энергию, генерируя постоянный ток. Площадь панелей может достигать нескольких метров. Когда необходимо увеличить мощность системы, увеличивают количество модулей. Их эффективность зависит от интенсивности солнечного света и угла падения лучей: от местоположения, сезона, климатических условий и времени суток. Чтобы грамотно учитывать все эти нюансы, монтаж должны выполнять профессионалы.
Виды модулей:
- Монокристаллические. Состоят из силиконовых ячеек, преобразующих солнечную энергию. Отличаются компактными размерами. По своей производительности это самая эффективная (эффективность до 22 %) солнечная батарея для дома. Комплект (цена его одна из дорогостоящих) обойдется от 100 тыс. рублей.
- Поликристаллические. В них используется поликристаллический кремний. Они не так эффективны (эффективность до 18%), как монокристаллические фотоэлементы. Зато их стоимость существенно ниже, поэтому они доступны широким слоям населения.
- Аморфные. Имеют тонкопленочные фотоэлементы на основе кремния. Уступают моно и поликристаллам по выработке энергии, но и стоят дешевле. Их преимуществом является способность функционировать при рассеянном и даже слабом освещении.
Поликристаллическая солнечная панельИсточник superfb.site
В систему входят также следующие компоненты:
- Инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный.
- Аккумуляторная батарея. Она не только накапливает энергию, но и нивелирует перепады напряжения, когда меняется уровень освещенности.
- Контроллер зарядного напряжения аккумулятора, режима зарядки, температуры и других параметров.
В магазинах можно приобрести как отдельные компоненты, так и целые системы. При этом мощность устройств определяется исходя из конкретных потребностей.
Функционирование, виды преобразователей и их сравнительная энергоэффективность
Преобразователи или инверторы являются ключевыми компонентами солнечных батарей. Они трансформируют постоянный ток, вырабатываемый модулем в переменный напряжением 220 В, который необходим для работы электрических приборов. Инверторы имеют мощность от 250 до 8000 Вт. При покупке рекомендуют учитывать самую высокую нагрузку на сеть и соотносить напряжение и мощность. Оптимальными считаются параметры: 12 вольт и 600 ватт, 24 Вольт при 600-1500 Ватт, 48 Вольт, если мощность больше 1500 Ватт.
Инвертор, на принципиальной схеме работы солнечных батарейИсточник studygu.ru
Разновидности преобразователей
- Автономный. Перед тем как выбрать инвертор, надо определить, какие приборы будут от него питаться, и подсчитать их общую максимальную мощность в единицу времени. Рекомендуется взять мощность инвертора несколько больше. Некоторые бытовые электроприборы при включении создают резкое увеличение напряжения, из-за которого устройство может выйти из строя.
- Синхронный. Они накапливают энергию, а излишки передают в электрическую сеть. В случае недостатка электричества, выработанного системой, преобразователь «позаимствует» его из общей сети. Применение модели синхронного типа позволит избежать перебоя в энергоснабжении.
- Многофункциональные устройства объединили в себе преимущества первого и второго вида.
На видео показано, как выбрать инвертор для частного дома:
На общую стоимость солнечных батарей для частного дома влияют и преобразователи. В зависимости от формы сигнала напряжения на выходе существует несколько видов их видов, которые различаются применением и стоимостью:
- С синусоидальным сигналом. Создают ток высокого качества, что сказывается на их стоимости. От них работают крупные бытовые приборы: холодильники, котлы, кондиционеры.
- Прямоугольным. К этим недорогим инверторам подключают осветительные приборы. Большинство домашних бытовых приборов с ними несовместимы.
- Псевдосинусоидальным. Их преимуществом является возможность подключения практически всей домашней техники. Но качество сигнала снижено по сравнению с первым видом, поэтому они стоят дешевле.
Ребристая форма инвертору нужна для максимально эффективного охлажденияИсточник superfb.site
Стоимость комплекта и основные технические характеристики, срок окупаемости
Цены на готовые комплекты в основном варьируются от 30 000 до 2 000 000 руб. Они зависят от составляющих их устройств (от вида батарей, количества приборов, производителя и характеристик). Можно встретить бюджетные варианты стоимостью от 10 500 руб. В эконом-набор входит панель, контроллер заряда, коннектор.
В стандартные комплекты включают:
- энергетический модуль;
- контроллер заряда;
- аккумулятор;
- инвертор;
- стеллаж *;
- кабель *;
- клеммы*.
* Предусмотрены в расширенной комплектации.
Стандартный комплект оборудованияИсточник proumnyjdom.ru
Технические характеристики указывают в руководстве к применению:
- Мощность и размеры панелей. Чем больше нужна мощность, тем выгоднее покупать батареи больших размеров.
- Энергоэффективность системы.
- Температурный коэффициент показывает насколько температура влияет на мощность, напряжение и ток.
По подсчетам специалистов, одна солнечная система, рассчитанная на 4 человека, окупается через 4 года. К тому же стоимость за последние 2 десятилетия сильно упала.
Принцип работы солнечной электростанции в домашних условиях
Солнечная электростанция – это система состоящая из панелей, инвертора, аккумулятора и контроллера. Солнечная панель трансформирует лучистую энергию в электричество (как было сказано выше). Постоянный ток попадает в контроллер, который распределяет ток по потребителям (например, компьютер или освещение). Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный и обеспечивает работу большинства электрических бытовых приборов. В аккумуляторе накапливается энергия, которая можно расходовать в темное время суток.
На видео пример расчетов, показывающий, сколько панелей нужно для обеспечения автономного энергоснабжения:
Как солнечная энергия используется для получения тепла
Гелиосистемы применяются для нагревания воды и отопления жилища. Они могут давать тепло (по желанию владельца) даже тогда, когда отопительный сезон закончится, и обеспечивать дом горячей водой бесплатно. Простейшее устройство представляет собой металлические панели, которые устанавливают на крыше дома. Они аккумулируют энергию и согревают воду, которая циркулирует по скрытым под ними трубам. Функционирование всех гелиосистем основано на этом принципе, несмотря на то, что конструктивно они могут отличаться друг от друга.
Солнечные коллекторы состоят из:
- бака-аккумулятора;
- насосной станции;
- контроллера;
- трубопроводы;
- фиттингов.
По типу конструкции различают плоские и вакуумные коллекторы. У первых дно покрыто теплоизоляционным материалом, а жидкость циркулирует по стеклянным трубам. Вакуумные коллекторы отличаются большой эффективностью, потому что теплопотери в них сведены к минимуму. Этот тип коллектора обеспечивает не только отопление солнечными батареями частного дома – его удобно использовать для систем горячего водоснабжения и подогрева бассейнов.
Принцип действия солнечного коллектораИсточник 21ek.ru
Популярные производители солнечных батарей
Самой распространенной в России является продукция китайских производителей, благодаря относительной дешевизне, по сравнению с продукцией, произведенной в других странах. К примеру, солнечные батареи из Китая почти вдвое ниже по цене, чем немецкие.
Чаще всего на прилавках встречается продукция компаний Yingli Green Energy и Suntech Power Ко. Также популярностью пользуются панели HiminSolar (Китай). Их солнечные батареи производят электроэнергию даже в дождливую погоду.
Производство солнечных батарей налажено и у отечественного производителя. Этим занимаются такие компании:
- ООО «Хевел» в Новочебоксарске;
- «Телеком-СТВ» в Зеленограде;
- «Sun Shines» (ООО «Автономные Системы Освещения») в Москве;
- ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»;
- ЗАО «Термотрон-завод» и другие.
По стоимости всегда можно найти подходящий вариант. Например в Москве на солнечные батареи для дома стоимость будет варьироваться от 21 000 до 2 000 000 руб. Стоимость зависит от комплектации и мощности устройств.
Солнечные батареи не всегда плоские – есть ряд моделей, которые фокусируют свет в одной точкеИсточник pinterest.com
Этапы монтажа батарей
- Для установки панелей выбирается самое освещенное место – чаще всего это крыши и стены зданий. Чтобы устройство функционировало максимально эффективно, панели монтируются под определенным углом к горизонту. Учитывается также уровень затемненности территории: окружающие предметы, которые могут создавать тень (постройки, деревья и т. п.)
- Устанавливаются панели при помощи специальных крепежных систем.
- Затем модули соединяются с аккумулятором, контроллером и инвертором, и производится наладка всей системы.
Для эффективного функционирования оборудования и продолжительного срока службы необходимым условием является правильно выполненный монтаж, который под силу только опытным специалистам.
Несмотря на сложность подключения и калибровки, срок работ невелик – при наличии соответствующих инструментов, грамотные монтажники затратят на все про все примерно полдня.
Для монтажа системы всегда разрабатывается персональный проект, который учитывает все особенности ситуации: как будет выполняться установка солнечных батарей на крыше дома, цена и сроки. В зависимости от вида и объема работ, все проекты рассчитываются в индивидуальном порядке. Клиент принимает работу и получает на нее гарантию.
Установка солнечных батарей должна производиться профессионалами и с соблюдением мер безопасностиИсточник pinterest.ca
Как итог – перспективы развития солнечных технологий
Если на Земле максимально эффективной работе солнечных батарей мешает воздух, который в известной пере рассеивает излучение Солнца, то в космосе такой проблемы не существует. Учеными ведется разработка проектов гигантских орбитальных спутников с солнечными батареями, которые будут работать 24 часа в сутки. От них энергия будет передаваться на наземные приемные устройства. Но это дело будущего, а для уже существующих батарей усилия направлены на повышение энергоэффективности и уменьшение размеров устройств.
Прочитать позже
Отправим материал на почту
Автор статьи
Инженер-проектировщик, редактор собственного строительного блога
Кирилл Громов
Источник