Az alternatív energiaforrások népszerűségének okai érthetők: lehetőség van üzemanyag-megtakarításra és a környezetbarát élettartó rendszerek álmainak megvalósítására. A nap, a szél és a víz energiájának ügyes felhasználásával egy hétköznapi házat modern ökoházakká alakíthat.
Megmondjuk Önnek, hogyan kell felszerelni a napenergiát fűtést egy magánházban, majd együtt fogjuk elemezni, mennyire nyereséges. A napfény energiájának felhasználásával kapcsolatos kérdések teljes körű lefedése érdekében részletesen leírtuk az összes népszerű lehetőséget, amelyek gyakorlati alkalmazást és pozitív visszajelzést kaptak a felhasználóktól.
Javaslataink alapján hatékony napenergia-rendszert építhet egy nyaralóhoz vagy egy vidéki házhoz. A nehéz anyag észlelésének megkönnyítése érdekében az információkat vizuális diagramokkal, illusztrációkkal és video útmutatókkal egészítettük ki.
A napenergia felhasználásának módjai
A mennyei test energiájának felhasználására szolgáló módszerek nem innovatív technológiák, a napenergiát hosszú ideig és nagyon sikeresen használták. Ez elsősorban Ausztráliára, néhány európai országra, Amerikára és a déli régiókra vonatkozik, ahol egész évben alternatív energiát lehet előállítani.
Néhány északi régióban hiányzik a természetes sugárzás, ezért ezt kiegészítő vagy alternatív lehetőségként használják.
Képgaléria
Fotó a
Napelemek - az egyik módja annak, hogy egy égi test szinte szabad energiát kapjon
Autonóm napenergia-erőmű építése javasolt azokban a régiókban, ahol sok napos nap van, ami nem függ össze az éves átlagos hőmérséklettel
Az autonóm napenergia rendszer elsősorban az alacsony épületek tetején és a fáktól mentes területeken található
Fagyok alatt a napenergia-rendszerek energiát szolgáltatnak a levegő, gőz vagy víz melegítéséhez, nyáron pedig fűtött vizet szolgáltatnak
A napenergia-erőművek zöld, környezetbarát, folyamatosan megújuló típusú energiatermelés
Míg a napenergia-erőművek hatékonysága túlságosan függ a napsütéses napok számától. Csak a déli szélességeken jövedelmező. A középső sávban és északon csak tartalék forrásként szolgálhat
A FÁK országainak déli részén lévő napelemek képesek lesznek egy vidéki ház számára villamos energiával, melegvízzel és hűtőfolyadékkal ellátni a fűtőköröket
A napkollektoros rendszerek, még tartalék energiaforrásként is felhasználva, meglehetősen magas gazdasági hatást gyakorolnak, csökkentve az energiatermelés főbb lehetőségeinek terhelését.
A napenergia passzív felhasználása
Napelemes telepítési lehetőség
A magán napenergia rendszer optimális elrendezése
A napelem elhelyezése az eresz mentén
Napenergia rendszer a tető enyhe lejtőjén
Napenergia erőmű mint tartalék forrás
Az akkumulátor működése a FÁK-országok déli régióiban
A napenergia rendszer valódi előnyei a magánszektorban
A nap sugarai és az energiatermelő mechanizmus közötti közvetítők napelemek vagy kollektorok, amelyek célja és kialakítása különbözik.
Az akkumulátorok felhalmozzák a nap energiáját, és lehetővé teszik annak felhasználását háztartási elektromos készülékek táplálására. Panelek egyrészt fotocellákkal, másrészt reteszelő mechanizmussal. Kísérletezhet és összeszerelheti az akkumulátort, de könnyebb megvásárolni a kész elemeket - a választék elég széles.
A napkollektoros rendszerek (napkollektorok) a ház fűtési rendszerének részét képezik. A hűtőfolyadékkal ellátott nagy hőszigetelő dobozokat, valamint az elemeket a nap felé néző emelt pajzsokra vagy a tető lejtőire kell felszerelni.
Hibás az a vélemény, hogy abszolút minden északi régió sokkal kevesebb természetes hőt kap, mint a déli régiók. Tegyük fel, hogy Chukotkában vagy Kanada központjában sokkal több napos nap van, mint Nagy-Britannia déli részén
A hatékonyság növelése érdekében a paneleket dinamikus mechanizmusokra helyezik, amelyek hasonlítanak a nyomkövető rendszerre - a nap mozgása után forognak. Az energiaátalakítás folyamata a dobozok belsejében lévő csövekben zajlik.
A napenergia-rendszerek és a napelemek közötti fő különbség az, hogy az előbbek melegítik a hűtőfolyadékot, míg az utóbbi felhalmozódik az áram. Lehetőség van a helyiség fűtésére fotocellák segítségével, de a készülék áramkörei irracionálisak és csak azokon a területeken alkalmazhatók, ahol egy évben legalább 200 napos nap van.
A fűtőrendszer vázlata a kazánhoz csatlakoztatott napkollektorral és tartalék áramforrással (például gázkazán), hagyományos tüzelőanyaggal (+)
Egy alternatív fűtési rendszer előnyei és hátrányai
A napenergiával működő fűtőrendszernek nem sok előnye van, ám ezek mindegyike jelentős, és a magánkísérletek oka lehet:
- Ökológiai előnyök. A ház és a környező természet lakói számára biztonságos, tiszta hőforrás, amely nem igényli a hagyományos üzemanyagok használatát.
- Autonómia. A rendszerek tulajdonosai teljesen függetlenek az energia áraitól és az ország gazdasági helyzetétől.
- Jövedelmezőség. A hagyományos fűtési rendszer fenntartása mellett lehetővé válik a melegvíz fizetésének költségeinek csökkentése.
- Általános akadálymentesség. A napkollektoros rendszerek telepítéséhez nincs szükség az állami hatóságok engedélyére.
Vannak kellemetlen pillanatok, amelyek tönkretehetik a nagy képet. Például a rendszer hatékonyságának meghatározásához hosszú időre van szükség - legalább 3 évre (feltéve, hogy van elég napenergia és aktívan használják).
Kizárólag napelemes modulok telepítése nagy beruházásokat igényel: a legolcsóbb szilikon panelek legalább 2200 rubelt fognak fizetni. darab, és az első kategóriába tartozó polikristályos hatdiodás elemek - legfeljebb 17000 darab. A 30 modul költségének kiszámítása nagyon egyszerű (+)
A felhasználók a következő hátrányokat veszik észre:
- a rendszer üzembe helyezéséhez szükséges berendezések magas árai;
- a termelt hőmennyiség közvetlen függése a földrajzi helytől és az időjárástól;
- A tartalék forrás, például egy gázkazán kötelező rendelkezésre állása (a gyakorlatban a napenergia rendszer gyakran tartalék).
A nagyobb hozam elérése érdekében rendszeresen ellenőriznie kell a kollektorok állapotát, meg kell tisztítania a törmelékektől, és meg kell védeni őket a fagyok kialakulásától. Ha a hőmérséklet gyakran 0 ° C alá esik, akkor nem csak a napenergia rendszer elemeinek, hanem a ház egészének további hőszigetelésével is gondoskodnia kell.
Képgaléria
Fotó a
Napelemek a vidéki ház tetején
A nyári napenergia rendszer elemeinek felszerelése
Napenergia-erőmű kültéri berendezése
A házban található műszaki eszközök
Napenergia fűtéshez
Az energiatakarékos fotocellák fő célja a ház áramszolgáltatása. Annak érdekében, hogy beépítsék őket a fűtési rendszer körébe és optimálisan működjenek, össze kell szerelni egy kört egy tárolótartállyal.
A víz felmelegszik, amely egy bizonyos hőmérsékletet elérve feltölti a csöveket és a radiátorokat fűtést igénylő helyiségekben (nappali, fürdőszoba).
Napelemes rendszer kettős kört tartalmazó tartállyal, amely két irányba szervezi a fűtést és a melegvízellátást: a fűtőtesthez és az elemzési pontokhoz (+)
Próbáljuk meg elemezni a napelemek tervezési jellemzőit és meghatározni azok potenciális szerepét a fűtési rendszerben.
A fotocellás panelek működésének elve
Három általános típusú elem van a napelemek számára:
- monokristályos. Ezek vékony lemezek a legtisztább szilíciumból, amelyet egy mesterséges körülmények között termesztett kristályból vágtak le. A legtermékenyebb fajta, hatékonysága körülbelül 17-18%. Az optimális működési hőmérséklet 5 ° C és 25 ° C között lehet.
- polikristályos. Szilikon olvadék fokozatos lehűtésével nyert ostyákból készül. Az előállításukhoz használt technológiák kevésbé munkaigényesek, de a polikristályból készült fotoelektromos cellák hatékonysága lényegesen alacsonyabb - legfeljebb 12%.
- Amorf. Ők film. Az elpárologtató fázis módszerével készül, amelynek eredményeként egy szilárd anyag vékony film formájában lerakódik egy rugalmas polimer alapra. A legolcsóbb gyártási módszert a legkisebb, akár 7% -os termelési arány kombinálja.
Az északi régiók autonóm fűtési rendszereinek telepítéséhez a legmegfelelőbb lehetőség az egykristályos elemekből összeállított fotoelektromos elemek. Az amorf modulokkal rendelkező elemeket azonban könnyebb telepíteni, gyakorlatilag nem igényelnek az alapon, és sokkal olcsóbbak.
Az egykristályos modul sorba kapcsolt elemekből áll, modulokká kombinálva. Számos modul alkot egy napelemet. A fotovoltaikus napenergia rendszerek sötét felülete optimalizálja a napfény elnyelését
A külső elemek feladata a nap sugarai abszorbeálása és átalakítása. A felszabadult energia tovább áramlik és koncentrálódik a tárolóakkumulátorban. Egy kis elem kb. 100–250 wattot eredményez, és egy 25–30 m² előregyártott panelek áramot biztosítanak egy kis házhoz. A fűtési rendszer felszereléséhez 2-3-szor több energiára van szükség.
Az inverter a napenergia „termelésének” egyenáramú átalakítójává vált, mivel váltakozó áramra van szükség a háztartási villamos készülékek és lámpák működtetéséhez.
Konkrétan a fűtési rendszerről szólva, a vízmelegítéshez használt elektromos kazán váltakozó árammal is működik. Az éjszakai világítás otthonához elengedhetetlen akkumulátorok, amelyek nappali ellátást takarítanak meg.
Az inverter modulokat karbantartás céljából kényelmes helyre telepítik, bár nem igényel állandó ellenőrzést, és automatikus üzemmódban működnek (+)
A fotocellák hatékonysága
A legegyszerűbb módszer a napkollektorok megvásárlása és az egyszerű, az évek során bevált rendszerek egyikének alkalmazása. A körülmények azonban időnként diktálják feltételeiket. Tegyük fel, hogy van egy kiválóan működő működő rendszere napenergia-generátorral, de eddig az elektromos áram ellátására és a ház forró vízellátására szolgál.
Nyilvánvaló, hogy új berendezések vásárlása nem jövedelmező, ezért bizonyos számú fotovoltaikus átalakító megvásárlásával könnyebb növelni a teljesítményt. Költségvetési lehetőség - szilícium panelek, kapacitása akár 23-25%.
Elektromos fűtőkészüléket kell csatlakoztatni az áramforráshoz. Univerzális opció egy elosztóvezetékkel felszerelt kazán.
A polimer film elemek az orosz piacon sokkal ritkábbak, mint a szilícium egyes és a polikristály analógok. Kényelmes felszerelni, de alacsony hatékonysággal - csak 6%
Ha az áramellátás megfelelően van megszervezve, akkor elegendőnek kell lennie mind a melegvízellátáshoz, mind a fűtéshez. Vannak példák, amikor a ház teljes hővel van ellátva - felismerhető a tetővel, szinte teljesen panelekkel borítva.
Időnként speciális leválasztott szerkezeteket kell felállítani, ha a tető területe nem elegendő. Kiderült, hogy az energia növeléséhez további szabad helyre van szükség.
Még a legátfogóbb számítások sem segítik a potenciális energia pontos mennyiségének meghatározását, és gyorsan létrehoznak egy hatékony, korszerűsített rendszert. A helyzet az, hogy a gyakorlatban vannak olyan akadályok, amelyek megjelenését nehéz megjósolni.
Itt van néhány tényező:
- Időjárási következetlenség. Még a déli régiókban sem számít napos napok száma. Az északi régiókban számuk megbízható megjóslása szinte lehetetlen.
- Szabálytalanság az áramtermelésben. Például az északi régiókban télen rövid napfény van, tehát sok feldolgozott napenergiát fordítanak a világításra. Ezen felül jelentősen csökken a téli napsugárzás intenzitása.
- Időszakos bontások. Mint minden műszaki rendszer, a napelemek időről időre meghibásodhatnak az egyes elemek, a szerződéses csatlakozások, a védőfelület stb. Károsodása miatt.
Ezért csak egy bizonyos idő elteltével, legalább egy év alatt megtanulhatja a hatékonyságot. Lehetséges, hogy növelnie kell a fotocellák vagy az elemek számát, meg kell fontolnia az otthon kiegészítő hőszigetelését és csökkenti a fűtött területet. Tegyük fel, hogy Németország északi részein a pénzmegtakarítás érdekében a hálószobákat gyakran egyáltalán nem fűtik.
A beépített fotocellák karbantartása nem igényel speciális képességeket, és a rendszeres tisztításból áll: télen a hó tisztítása és a meleg időszakban a szemét, az üvegfelület tisztítása vízzel egy tömlőből
Az otthoni erőmű telepítési diagramja
A napelemes generátor telepítésének legegyszerűbb módja az, ha kapcsolatba lép egy társasággal, amely rendszerelemeket épít be és szolgáltatásokat nyújt azok telepítéséhez. Pluszok - egyéni jellemzőket figyelembe vevő professzionális projekt, garancia minden termékre és telepítésre, mínusz - magas költségek.
Ha rendelkezik megfelelő tapasztalattal, önállóan összeállíthat egy napelemekkel felszerelt mini-erőművet egy magánház fűtésére.
A leghatékonyabb a levegő-napenergia rendszer hibrid sémája, amelyben fotocellákat használnak energia előállításához, kollektorokat a víz melegítéséhez és további szélgenerátort felszerelnek. Kicserélhető tartalék üzemanyag-forrásra (+)
A fűtőberendezés összes alkatrészét speciális üzletekben értékesítik.
A következő alkatrészeket kell megvásárolni:
- egy szilikon vagy film szolár modul;
- energiatároló akkumulátor;
- töltővezérlő, amely szabályozza az akkumulátor töltésének és ürítésének folyamatát;
- egy invertert, amely egyenáramot váltakozóává alakít;
- összekötő kábelek halmaza.
Kívánatos, hogy az akkumulátorok azonosak legyenek (figyelembe véve a márkát, a kapacitást és akár a tételt is), és képesek legyenek energiát tárolni 3-4 napig. Munkájuk időtartama a szobahőmérséklettől függ - hideg körülmények között gyorsan kiürülnek. Ha a napi fogyasztás 2400 Wh, akkor legalább 1000 Ah teljes kapacitású akkumulátorokra van szükség.
Autóakkumulátorok használatakor ne feledje, hogy maximális hatékonyságuk 70-75% (élettartama 3 év), a napkollektoros rendszerek speciális készülékei a legjobban teljesítenek - akár 85% (élettartam - 10 év). A tárolás és az átalakítás során bizonyos mennyiségű energia elveszik
A szinuszos inverterek által a napenergia rendszerek számára előállított áram minősége magasabb, mint a központosított hálózat árama. A berendezés egyik jellemzője a feszültség fázis szinkronizálása, amelynél a 12 V-ról 220 V-ra történő áttérést megszakítás nélkül hajtják végre a háztartási elektromos készülékek működése közben.
Teljesítményinverterek - 250 W-tól 6000 W-ig vagy annál nagyobb.A kimeneti teljesítmény növelhető, ha több eszköz párhuzamos csatlakozását kiüríti. Például: 3 x 3000 W = 9000 W (+)
A szolárrendszer összes elemének beszerelése után csatlakoztasson egy elektromos tartályt, amely melegíti a vizet az inverterhez, és egy fűtővezetéket csatlakoztat a tartályhoz.
Kollektor fűtési rendszer
A legnagyobb hatékonyságot és megtérülést napelemmodul-kollektorok helyett beszereléssel lehet elérni - kültéri létesítményekben, amelyekben a vizet napsugárzás hatására melegítik. Egy ilyen rendszer logikusabb és természetesebb, mivel nem igényli a hűtőfolyadék melegítését más eszközökkel.
Vegye figyelembe két fő típusú eszköz kialakítását és működési elvét: lapos és cső alakú.
Saját készítésű lapos opció
A lapos növények tervezése annyira egyszerű, hogy a tapasztalt kézművesek kézműves kollégákat saját kezűleg szerelnek össze, miután az alkatrészeket egy speciális üzletben vásárolták, és részüket improvizált anyagból építették fel.
A napenergiát adszorbeáló lemez rögzítve van egy acélból vagy alumíniumból szigetelt dobozban. Leggyakrabban egy fekete krómréteggel borítják. A hűtőbordát felülről egy lezárt átlátszó burkolat védi.
A vizet egy kígyó által lefektetett csövekben hevítik és egy tányérhoz kötik. Víz vagy fagyálló belép a dobozba a bemeneti csövön keresztül, felmelegszik a csövekben és mozog a kimeneti nyíláshoz - a kimeneti csőhöz.
A fedél fényáteresztő képessége átlátszó anyag - tartós edzett üveg vagy műanyag (például polikarbonát) - felhasználásával magyarázható. A napfény visszaverésének megakadályozása érdekében az üveg vagy a műanyag felület fagyos (+)
Kétféle csatlakozás létezik: egycsöves és kétcsöves, nincs alapvető különbség a választásban. Nagyon nagy a különbség abban, hogy a hűtőfolyadékot hogyan juttatják el a kollektorokhoz - gravitáció vagy szivattyú segítségével. Az első opciót a víz alacsony mozgási sebessége miatt hatástalannak tekintik; a melegítés elve alapján hasonlít egy nyári zuhany kapacitására.
A második lehetőség működése egy cirkulációs szivattyú csatlakoztatásának köszönhető, amely erőszakkal szolgáltatja a hűtőfolyadékot. A szivattyúberendezések működéséhez szükséges energiaforrás lehet napenergia-rendszer.
A napkollektorral hevített hűtőfolyadék hőmérséklete eléri a 45-60 ° C-ot, a kimenetnél a maximális kijelző 35–40 ° C. A fűtési rendszer hatékonyságának növelése érdekében a radiátorokkal együtt használjon "meleg padlót" (+)
Csőcsövek - megoldás az északi régiók számára
A működés általános elve hasonló a lapos analógok működéséhez, de egyetlen különbséggel - a hőcserélő csövek hűtőfolyadékkal az üvegpalackok belsejében helyezkednek el. A csövek magukban tollak, egyik oldalukon lezártak, és megjelenésükben tollra emlékeztetnek, és koaxiálisak (vákuum) egymásba illesztve és mindkét oldalukon lezárva.
A hőcserélők szintén különböznek:
- napenergia hőhőcsövé történő átalakítására szolgáló rendszer;
- szokásos cső az U típusú hűtőfolyadék mozgatásához.
A második típusú hőcserélőket hatékonyabbnak tekintik, ám a javítás költségei miatt nem elég népszerűek: ha egy cső meghibásodik, az egész részt ki kell cserélni.
A hőcső nem része a teljes szegmensnek, így 2-3 perc alatt megváltoztathatja. A meghibásodott koaxiális elemeket a dugó egyszerű eltávolításával és a sérült csatorna cseréjével lehet kijavítani.
A vákuumcsövekben a melegítési folyamat ciklikus jellegét magyarázó séma: napenergia hő hatására felmelegedő hideg folyadék felmelegszik és elpárolog, és utat ad a hűtőközeg következő adagjának (+)
A különféle típusú kollektorok műszaki jellemzőinek elemzése és felhasználásuk tapasztalatainak összefoglalása után úgy döntöttünk, hogy a lapos kollektorok jobban megfelelnek a déli régiókhoz, a csőszerűek pedig az északi régiókhoz. Különösen jól beépített a hőcsőrendszerrel szembeni telepítés durva éghajlatához. Fűtési képességük van még felhős napokon és éjszaka is, minimális mennyiségű napfényt fogyasztva.
Példa a napkollektorok és a kazánberendezések csatlakoztatására szolgáló szokásos rendszerre: egy szivattyúállomás biztosítja a vízkeringést, a vezérlő szabályozza a fűtési folyamatot
Teljesítménynövelési módszer
Általában néhány napelemes modullal történő kísérletezés után a magánházak tulajdonosai tovább mennek és sokféle módon fejlesztik a rendszert.
A legegyszerűbb módszer az érintett modulok számának növelése, illetve további hely vonzása az elhelyezésükhöz, és nagyobb teljesítményű kapcsolódó eszközök vásárlása
Mi van, ha hiányzik a szabad hely? Íme néhány útmutatás a napenergia-állomás hatékonyságának javításához (fotocellákkal vagy kollektorokkal):
- Módosítsa a modulok tájolását. Mozgó elemek a nap helyzetéhez viszonyítva. Egyszerűen fogalmazva: a panelek fő részének beépítése a déli oldalra. Hosszú nappali fény esetén az optimális a keletre és nyugatra néző felületek használata.
- Dőlés beállítás. A gyártó általában megmutatja, melyik szög a legelőnyösebb (például 45 °), de a telepítés során néha a földrajzi szélesség figyelembevételével módosítani kell.
- A helyes választás a telepítés helyén. A tető megfelelő, mert általában a legmagasabb sík, és más tárgyak (például kerti fák) nem takarják el. Vannak még megfelelőbb területek is - forgó napsugárzók.
A nap sugaraira merőleges elemekkel a rendszer hatékonyabban működik, de stabilan rögzített felületen (például tető) ez csak rövid ideig lehetséges. Ennek növelése érdekében gyakorlati nyomkövető eszközökkel álltak elő.
A nyomkövető mechanizmusok olyan dinamikus platformok, amelyek síkjában a nap után fordulnak elő. Nekik köszönhetően a generátor teljesítménye nyáron kb. 35–40% -kal, télen - 10–12% -kal növekszik.
A nyomkövető eszközök nagy mínusz a magas költségek. Bizonyos esetekben ez nem kifizetődik, tehát nincs értelme haszontalan mechanizmusokba fektetni.
Becslések szerint 8 panel az a minimális összeg, amelynél a költségek idővel igazolják magukat. Használhat 3-4 modult, de egy feltétel mellett: ha közvetlenül kapcsolódnak az elemek megkerülésével a vízszivattyúhoz.
Másnap a Tesla Motors bejelentette egy új típusú tető létrehozását - beépített napelemekkel. Elon Musk elmondta, hogy a módosított tető olcsóbb lesz, mint a hagyományos tető, amelyre kollektorok vagy modulok vannak felszerelve.
A témájú videók segítenek jobban elképzelni az otthoni napenergia-állomások készülékeit, és felfedik a felszerelés néhány titkait.
1. videó. A napelemekre és a töltésvezérlőkre vonatkozó műszaki információk elérhetők:
2. videó. Hasznos tapasztalatok a napelemek használatáról a külvárosokban:
3. videó. Példa egy sikeresen működő, egymástól függetlenül összeszerelt napenergia-állomásra, amely mind a használati meleg vizet, mind a ház fűtését biztosítja:
Mint láthatja, a napenergiával működő fűtési rendszer nagyon valódi jelenség, amelyet önmagában is megvalósíthat. Az energiatermelés alternatív módjainak területe folyamatosan fejlődik, talán holnap hallhat egy új felfedezésről.
Meghívjuk Önt, hogy aktívan kommentálja az anyagot.Kifejezheti a „zöld energiával” kapcsolatos hozzáállását, megoszthatja tapasztalatait a napenergia-rendszer felépítésével, csak az alábbiakban mondhatja meg azokat a részleteket, amelyeket tud.