Как установить солнечные батареи своими руками. Новые технологии для солнечной крыши.

Современные технологии позволяют практически всем использовать альтернативные источники электроэнергии, которые взаимодействуют с природными ресурсами. Одним из таких устройств являются солнечные батареи, преобразующие энергию от солнца в электропитание. Конструкция предполагает наличие фотоэлектрических компонентов, которые при объединении способны обеспечить требуемую мощность. В статье мы рассмотрим принципы, по которым производится установка солнечных батарей в частных домах.

На сегодняшнем рынке можно найти широкий выбор панелей, предназначенных для преобразования солнечной энергии. Однако продукция может принципиально отличаться как по типу материала, так и по другим параметрам. Помимо этого важно знать, как осуществляется монтаж солнечных батарей своими руками.

Особенности солнечных батарей

Что касается домашнего использования подобных преобразователей, то здесь можно выделить следующие преимущества:

1. Длительный срок эксплуатации. Со временем изначальные возможности не теряются.
2. Редкие поломки. В большинстве случаев неисправностей в работе солнечных батарей не наблюдается. Поэтому вам вряд ли понадобится специализированное сервисное обслуживание.
3. Применение альтернативных источников позволит вам существенно экономить на газу и электричестве.
4. Эксплуатация солнечных батарей проста и непринужденна.

Недостатками отметим следующие пункты:

1. Это дорогостоящая технология.
2. Эффективность батарей значительно уступает обычным энергоисточникам.
3. Для получения альтернативной энергии потребуется дополнительное оборудование – это дополнительная статья расходов.
4. Применение солнечной энергии нецелесообразно для тех бытовых приборов, которым требуется больший объем мощности.

Принцип работы солнечных батарей

Если вы еще не покупали солнечные батареи, а только задаетесь вопросом монтажа и реализации альтернативного источника, тогда полезно будет рассмотреть принцип работы устройства:

1. Объем вырабатываемой энергии не может зависеть от эффективности самой панели. Абсолютно все модели способны дать одинаковую модность, все отличия состоят в том, что для более «сильной» продукции нужно меньше места.
2. Например, 8 квадратных метров батарей обеспечивает получение киловатта энергии. Чтобы получить такой же результат на основе аморфного кремния, вам потребуется уже 20 квадратных метров.
3. Помимо этого, результирующая энергия зависит не только от площади, но и от интенсивности солнечного излучения.

Монтаж солнечных панелей

Установка солнечных батарей выполняется на специальную конструкцию, на которой солнечные элементы способны выдерживать различные атмосферные явления в виде дождей, ветра и так далее. Данная конструкция может быть трех видов:

1. Наклонный подходит для скатных крыш.
2. Горизонтальный подходит для плоских кровель.
3. Свободностоящий вид ставится на крыши любого типа.

Процесс монтажа системы получения альтернативной энергии выглядит следующим образом:

1. Чтобы закрепить конструкцию, вам потребуются угольники 50 на 50 мм и уголки для распорок толщиной 25×25 мм. Эти детали позволят получить вам нужный уровень прочности при выбранном угле наклона.
2. Собирать каркас желательно при помощи болтов диаметром 6 и 8 мм.
3. Под покрытием крыши фиксирующий скелет крепится посредством применения шпилек – размер 12 миллиметров.
4. В самих угольниках сверлятся отверстия, на которые закрепляются солнечные панели.
5. Во время проведения работ следите, чтобы каркас не перекосился, потому как в противном случае стекло на панелях может просто лопнуть.
6. Если работы выполняются на балконе – все действия выполняются по аналогичному принципу, только конструкцию нужно монтировать на наклонный каркас. Фиксацию желательно выполнять на торцевой и несущей стене на солнечной стороне здания.

Чтобы получить максимальный КПД, необходимо придерживаться следующих советов:

1. Монтаж производите сугубо на крышах или стенах. Для закрепления конструкции нередко применяются специальные опоры.
2. В любых случаях тень не должна попадать на панели. Располагайте панели таким образом, чтобы минимизировать притенение от соседних домов, деревьев и так далее.
3. Учитывайте, что солнечные батареи устанавливаются рядами. Убедитесь в том, что верхние не будут затемнять доступ нижним рядам.
4. Незначительное попадание тени на фотоэлементы способно спровоцировать прекращение «производства» энергии. Помимо этого, велика вероятность появления токов обратной связи, что может повлечь за собой выход из строя всей панели.
5. Чтобы батареи работали эффективно, определите правильную ориентацию к солнцу. Это нужно для того, чтобы вся панель могла получить максимум энергии в течение дня. Вычисление ориентации выполняется на основе положения здания. К примеру, установка выполняется на северной части дома, то панели закрепляются в направлении юга.
6. Во время работ по установке учитывайте угол наклона изделия. Этот параметр также определяется по географическому местоположению. Иными словами, угол равняется широте расположения здания. Это обусловлено тем, что в течение года солнце сменяет свою высоту над горизонтом. Поэтому в конструкции важно предусмотреть возможность коррекции.
7. Монтируйте солнечные элементы так, чтобы к ним можно было получить доступ. Эти конструкции не требуют дополнительного ухода, но периодически желательно производить очистку альтернативного «участка» от снега или грязи. Наличие лишних частиц чего-либо на фотоэлементах также снижает эффективность всей установки в целом.

Солнечные батареи на крыше, будут ли они отапливать дома, греть воду? Конечно, будут. Во многих странах мира их установка и использование освоены очень хорошо. В Турции, например, эти устройства можно увидеть и на маленьких одноэтажных домиках, и на многоэтажных красавцах тоже.

Солнечные батареи на крыше дома помогают экономить электроэнергию, обеспечивая электричеством весь дом.

Действие солнечных элементов основано на принципе фотогенератора – полупроводникового преобразователя энергии излучения солнечного света в постоянный ток. В такую схему должен быть включен инвертор – преобразователь постоянного тока в ток переменный, который будет использоваться техникой дома. Энергия солнца производится очень неравномерно, поэтому к этой электрической схеме должны быть подключены аккумуляторные батареи, которые сгладят неравномерности напряжения. Для контроля работы аккумуляторной батареи используют контроллер – прибор, не позволяющий полностью разрядиться аккумулятору.

Комбинированные солнечные установки

На сегодня самый популярный в применении – это комбинированный вариант электрической схемы, совместное применение солнечных батарей и электросети. Такая схема помогает значительно уменьшить потребление электроэнергии из сети.

Солнечные установки имеют небольшой коэффициент полезного действия. При оптимальных условиях солнечная батарея в один квадратный метр площади дает всего 120 ватт электроэнергии. это как одна небольшая лампочка. Но, если использовать 20 квадратных метров площади этих элементов, смонтированных на южной стороне дома, вырабатывается электроэнергии уже примерно 200 . 300 кВт в месяц.

Установка и крепление солнечных батарей, а также сопутствующего оборудования приносит значительные затраты владельцам. Но в процессе эксплуатации такие установки не нуждаются в специальном обслуживании и ремонте. Это бесплатный и неисчерпаемый источник энергии в помощь любому домовладельцу. При постоянном подорожании энергоносителей сегодня энергию солнца можно рассматривать как альтернативный источник традиционной энергии. Нужно отметить, что применение солнечных батарей даже на северных широтах, например Москвы и Санкт-Петербурга себя полностью оправдывает. А в местах далеких от коммуникаций это может рассматриваться как единственный источник энергии. Солнечные панели можно использовать для дома, и для аварийного питания государственных учреждений, например, больниц.

Выбор аккумуляторов

При выборе солнечных установок для дома первым делом нужно подобрать аккумуляторы. Рекомендуют свинцово-кислотные, не обслуживаемые из-за их высоких эксплуатационных и экономических показателей. Затем рассчитывается количество энергии, которое сможет дать солнечная панель. От этого зависит время, которое аккумуляторы смогут работать без подзарядки. Нужно обдумать и характер применения будущей энергосистемы. Если ваша установка планируется для дачного домика, то лучше выбрать мощные аккумуляторные батареи, которые будут заряжаться пять дней и два дня давать вам энергию.

После выбора и закупки всего необходимого можно сделать монтаж системы. Солнечные панели нужно крепить на фасаде или на кровле дома. Устанавливают их там, где освещенность максимальная. Направить панели лучше на юг, под наклоном в 45 градусов к горизонту. Монтажный кабель делают максимально коротким. для уменьшения потерь напряжения. Крепление аккумуляторных батарей и блока управления (контроллер) – делают на минимальном удалении друг от друга. Выполняйте все инструкции, которые даны в паспортах на изделия.

За рубежом излишки электроэнергии покупаются у домовладельцев государством, что дает быструю окупаемость солнечных батарей и стимулирует их применение.

Большим плюсом для описанной системы является экологическая чистота и безопасность для людей. Даже высокая начальная стоимость этих агрегатов, зависимость от географического положения и погодных условий не запрещает этим установкам завоевывать все новые дома и постоянно совершенствоваться технически. Энергия солнца должна быть у людей на службе.

Приобретая кровельный материал для загородного жилья, домовладельцы обычно выбирают между черепицей из битума, металла или керамики. Однако производители постоянно находятся в поисках новых энергосберегающих технологий, которые в скором времени могут полностью изменить наши представления о современной кровле.

Крыша из фотогальваники

Нет ничего особенного в том, чтобы использовать энергию солнца при помощи тяжелых и габаритных солнечных батарей на крыше: технология эта далеко не нова. Другое дело - кровельное покрытие из легких фотогальванических элементов, представляющее собой гибкий тонкопленочный материал на битумной основе. С таким решением вышла на рынок итальянская компания Tegola, основная специализация которой - производство мягкой черепицы.

Фотоэлементы покрытия Tegosolar состоят из трехслойного аморфного кремния, благодаря чему способны производить большее количество электроэнергии, чем обычные солнечные батареи из моно- или поликристаллического кремния. От механических повреждений и ультрафиолета солнечные ячейки защищают износостойкие полимеры: фотогальваническая черепица не боится ни града, ни ледяных дождей. По ней можно даже ходить, не опасаясь за ее целостность. Материал легко интегрировать в любую гибкую кровлю того же производителя, не требуя монтажа каких-либо дополнительных несущих конструкций.

Интересно, что покрытие вырабатывает электричество даже при облачной погоде, сохраняя при этом 60-65 % обычной производительности. Каждый фотоэлемент способен создавать пиковую мощность в 68 Вт: это немало, учитывая, что в одной секции черепицы таких элементов несколько. Плоскостная конфигурация изделия позволяет применять его на крышах с любым уклоном или без него. При желании материал можно разместить и на фасаде.

Черепица поставляется упаковками по 15 панелей. Одна упаковка - это более 16 м² покрытия, которое может генерировать до 1 кВт-ч.

О широком распространении фотогальванической кровли говорить пока еще рано: цена одной панели - от 30000 руб., однако не исключено, что со временем цена на эту технологию будет снижаться.

Стеклянная черепица

Еще одна интересная разработка представлена шведской компанией Soltech Energy, которая вот уже 10 лет занимается инновациями в области альтернативной энергетики. Инженеры компании предлагают использовать черепицу, изготовленную из ударопрочного закаленного стекла. На вид материал напоминает обычное кровельное покрытие в форме волны. Правда, волна эта - прозрачная, поэтому ни с каким другим типом кровли спутать ее невозможно. Смотрится такая стеклянная крыша оригинально, но основная цель разработки не имеет отношения к визуальным эффектам.

Созданная шведами энергосистема позволяет при помощи черепицы из стекла получать определенное количество тепловой энергии, необходимой для снижения затрат на обогрев дома. Укладывают черепицу на черный нейлоновый материал: под воздействием проходящих через стекло солнечных лучей он быстро накапливает тепла Полученную энергию нейлон передает находящимся под кровлей вентиляционным пустотам. Вскоре в них начинает циркулировать горячий воздух, который в свою очередь нагревает расположенный под крышей накопительный бак, откуда теплая вода поступает в дом.

Тем же, кому подобное решение покажется недостаточно эффективным, специалисты Soltech Energy советуют использовать стеклянную черепицу в комплексе с фотогальваническими элементами. Подобная комбинация может повысить энергоотдачу стеклянной кровли в несколько раз. Так, при недостаточно сильном нагреве воды в гидроаккумуляторе он начинает автоматически подогреваться за счет энергии, полученной от гибких солнечных панелей.

По словам разработчиков, система энергообеспечения на основе стеклянной черепицы в зависимости от климатических особенностей способна вырабатывать до 350 кВт тепла на квадратный метр.

Синяя кровля

Американская компания SRS Energy внедрила свой вариант солнечной кровли, которая имеет принципиальные отличия от продукции коллег-конкурентов. Изделия из фотогальваники поставляются не в виде гибких панелей, а как отдельные тонкопленочные пластины, каждая из которых монтируется на обычную керамическую черепицу. Таким образом, полностью собранное покрытие крыши вполне можно принять за традиционную черепичную кровлю. Правда, цвет у такой кровли может быть пока только синим.

Основное преимущество системы - в том, что ее ячейки представляют собой отдельные энергомодули, генерирующие электричество независимо друг от друга.

То есть, если какая-то из ячеек выходит из строя, необходимо заменить только ее, а не все покрытие целиком или один из его больших секторов.

Так же, как и в предыдущих случаях, полученной от черепицы энергией можно нагревать воду или использовать для любых других бытовых целей. Новшество пришлось по вкусу консервативным потребителям, которые не хотят отказываться от привычного дизайна крыши, но в то же время не против сэкономить на электричестве. К сожалению, на российский рынок эти новинки пока не поставляются, но мы надеемся, что передовая российская наука в скором времени даст достойный ответ иностранным разработчикам.