Какие солнечные батареи выбрать для частного дома. Как сделать солнечные панели своими руками

Цены на обычные энергоносители поднимаются с завидной регулярностью, поэтому всё больше людей во всём мире от них отказываются, предпочитая получать тепло и свет от солнца.

Если ископаемое топливо, от которого мы зависим, рано или поздно закончится, то солнце будет давать свет и энергию ещё миллиарды лет. Учёные считают, что солнце — это гарант нашего будущего, но приносить практическую пользу оно может и в настоящем, сводя к нулю счета за потребление электроэнергии.

Интерес к использованию солнечной энергии за последние десять лет стал значительно больше: люди оценили эффективность этого источника и возможность экономить, которую он даёт.

Кроме того, дом, полностью снабжаемый энергией солнца, а такое вполне возможно уже сейчас, делает его хозяев полностью независимыми от энергосетей.

Некоторые семьи используют для своих бассейнов вот такие нагреватели, которые позволяют сократить расходы в среднем на 15-30 тыс. руб. в год.

Солнечная батарея — одна из самых выгодных инвестиций в благоустройство жилья. Исследования доказали что системы, способные генерировать более 3 кВт, значительно увеличивают стоимость дома, в котором установлены. Кроме того, использование солнечных батарей — путь к безопасной и чистой окружающей среде.

---

Ссылка по теме: Солнечные батареи (коллекторы, гелиосистемы) для нагрева воды в частном доме

---

Виды солнечных батарей

Разновидностей солнечных батарей существует несколько.

Для использования в быту предназначены фотоэлектрические (PV) системы. Такие солнечные батареи генерируют постоянный электрический ток при солнечной погоде. Подобные системы работают превосходно, но только в домах с доступом прямых солнечных лучей. В тенистых местах или лесной местности полного эффекта добиться невозможно.

Для установки панелей на кровле идеальны здания, одна из сторон которых обращена на юг. Лучше всего солнечные электрические системы работают в тёплом климате с мягкой или короткой зимой. В других климатических условиях неоценимое значение имеет система поддержки — аккумуляторы или генераторы.

Системы, в которых предусмотрена возможность хранения энергии, пригодятся поздним вечером или в плохую погоду. Даже после бури вы сможете устроить вечеринку в своём доме, пока соседи будут ждать помощи облэнерго, сотрудники которого восстановят электричество в порядке очереди.

Коллектор или панель?

Ошибочно считать, что фотоэлектрические солнечные панели решат вопрос и электроснабжения, и отопления. Использовать для обогрева электричество от солнечной батареи — не практично, так как электрообогреватели потребляют много энергии: для получения такого же количества энергии от одного солнечного коллектора потребуется пять солнечных панелей. Так что это тепло обойдется втрое дороже, чем при отоплении и подогреве воды от солнечного коллектора. Кроме того, аккумулятором тепла выступает бак с водой, который прослужит гораздо дольше электрических аккумуляторов, срок службы которых сокращает большая нагрузка.

Электронагреватели более выгодны для небольших хозяйств со скромным расходом горячей воды, солнечные водонагреватели предпочтительнее для хозяйств с большим расходом горячей воды и там, где электроэнергия слишком дорога или недоступна.

Солнечные коллекторы обеспечат бесплатное отопление с сентября до декабря и с февраля по май. Лишь в декабре-январе из-за короткого светового дня солнечной энергии не хватит, чтобы согреться, и жилище придется отапливать дополнительно из других ресурсов. На 15-20 % повысит эффективность работы солнечных коллекторов в самые холодные месяцы система тёплых полов.

Плоские или вакуумные?

Для нагрева воды используются два вида коллекторов — плоские и вакуумные, они же трубчатые. Первые представляют собой плоскую коробку с закрытым под стеклом абсорбирующим слоем с трубками, по которым проходит теплоноситель пропиленгликоль. В вакуумном коллекторе вместо одной покрытой стеклом коробки используется ряд больших полых стеклянных тру6ок-«матрёшек». Внутри каждой находятся трубки с абсорбером тепла, нагревающим теплоноситель. Теплоизолятором служит вакуум между внешней и внутренней трубкой. Две трети используемых солнечных коллекторов в мире — вакуумные и одна треть — плоские. У вакуумных коллекторов ниже теплопотери, поэтому они эффективнее плоских, когда надо нагреть воду до высокой температуры в зимнее время и в пасмурную погоду.

Зато плоские благодаря простой конструкции — более прочные и надёжные, вакуумные — более хрупкие. В случае повреждения плоского коллектора его придётся заменить целиком, а в вакуумном достаточно заменить лишь поврежденные трубки, сам модуль при этом будет продолжать работать.

По делам и оценка

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размера, качества специальных покрытий и стекла. На цену вакуумного коллектора влияет диаметр и длина стеклянных трубок. Чем больше трубки, тем мощнее и дороже коллектор. Имеет значение и тип внутренних теплопроводников: дешевле нагревательные трубки, передающие тепло, дороже — образующие внутренний контур передачи тепла U-трубки.

Для нагрева воды в теплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды годятся только активные. Активная система нагрева воды — более сложная и дорогая, чем пассивная, но она и более эффективная, поскольку обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой. В этой конструкции бак с водой находится внутри помещения, на крышу выведены

только солнечные коллекторы, теплоноситель прокачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединён с баком с водой в единую схему водонагревателя, холодная вода подается под напором снизу и греется путем естественной конвекции. Такая система — проще по конструкции, легче устанавливается и дешевле активной, но подходит разве что для летней дачи. На зиму воду нужно сливать, чтобы не разморозить коллектор.

Солнечные панели: от расходов до выгоды

Стоимость солнечной системы зависит от её размера, а тот в свою очередь — от размера дома и потребностей в энергии. Для квалифицированного расчёта мощности и компонентов перед установкой выполняется энергообследование объекта, после чего специалисты определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для лучшего результата с наименьшими начальными затратами. Самая существенная экономическая выгода от солнечного коллектора — при использовании его для нагрева воды в системе горячего водоснабжения. При расходах на содержание до 1 000 руб. в год солнечный водонагреватель обеспечит дом единовременно от КО до 300 л {в зависимости от объёма бака) горячей воды и прослужит от 10 до 15 лет. Для сравнения: электрический водонагреватель при годовых расходах на содержание от 2 000 до 6 000 руб. «держит наготове» 60-120 л горячей воды и служит обычно 5-8 лет. За 10 лет расходы на солнечный водонагреватель составят до 10 тыс. руб., а на электрический — 20-60 тыс. руб.

Выгодно использовать солнечные коллекторы и для отопления. Особенно эффективна комбинированная система из 70 % солнечной энергии и 30 % электрической. За 20 лет она окажется вдвое дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизельной.

А за весь срок эксплуатации дома при постоянном росте тарифов на электричество экономия будет еще существеннее. В то время как энергоносители будут дорожать, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВт-ч электроэнергии 3 руб. за 10 лет система солнечных коллекторов сэкономит 300 тыс. руб., а за 20 лет — 700 тыс. руб. без учета инфляции.

Вакуумный коллектор с U-трубками за отопительный сезон обеспечит до 2 200 кВт-ч тепловой энергии, что соответствует теплу от сжигания 400 кг каменного угля или 200 л дизельного топлива. И при этом вам не нужно привозить, засыпать и заливать топливо: энергия солнца приходит в ваш дом сама.

---

Читайте также: Светильники на солнечных батареях – ремонт и улучшение своими руками

---

Что почём?

Недорогие пассивные мини-системы для использования в тёплое время года, например с апреля по октябрь, с объёмом накопительного бака от 150 до 300 л стоят 20-50 тыс. руб. Активные системы для круглогодичного солнечного нагрева воды с объёмом накопительного бака от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тыс. руб. в зависимости от комплектации. Плоские солнечные коллекторы примерно втрое дешевле вакуумных.

Для дома площадью 100 м² минимальная система солнечного отопления с объёмом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдется в 180 тыс. руб.

Базовый вариант мощностью 9 кВт с 300-литровым баком и шестью плоскими коллекторами для систем с водяными тёплыми полами стоит 217 тыс. руб., с вакуумными — 233 тыс. руб. Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным 500-литровым баком в полтора раза мощнее предыдущей, в её состав входят 9 солнечных коллекторов на 13,5 кВт, она подходит для дома от 100 до 200 м² и стоит 291 тыс. руб.

А самая дорогостоящая — большая система солнечного отопления и нагрева воды. Её вклад в отопление весной и осенью — до 80 %, зимой — до 40 %. Варианту с 16 солнечными коллекторами, объёмом тепловых аккумуляторов 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт под силу обогреть дом площадью 150-250 м². Цена такой системы — 524 тыс. руб.

Сделать солнечные батареи своими руками

Для экономии можно попробовать сделать солнечные батареи своими руками. Приготовьте очки, перчатки, сапоги и защиту для лица, поскольку будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химическими веществами.

Материалы необходимые для изготовления солнечных батарей своими руками

Прежде всего, это качественные фотоэлементы.

На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния. Первые имеют КПД до 13 %, но при облачности работают неважно. У вторых КПД — до 9 %, но в пасмурные дни они работают так же, как и в солнечные.

Для домашнего энергоснабжения рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются в наборах. Все необходимые для сборки ячейки нужно покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат во время использования и «подарит» низкую мощность солнечной батареи.

Понадобится также паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепёжные болты, медные электропровода высокой мощности, прозрачный лист из плексигласа или поликарбоната, вакуумные подставки из силикона, набор специальных проводников.

После приобретения всего необходимого можно приступать к сборке конструкции.

Шаг первый

Собираем на столе единый набор поликристаллических фотоячеек — например, комплект из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых — 15*15 см.

Шаг второй

Припаиваем на фотоэлементы оловянные проводники.

Шаг третий

Все ячейки нужно соединить между собой согласно электрической схеме. При этом очень важно вне зависимости от типа подключения использовать шунтирующие диоды, необходимые для установки на «плюсовой» клемме. Оптимальный вариант для этой цели — диоды Шоттки: они позволяют произвести правильный расчёт величины солнечных батарей для дома и не допустить разрядки батареи ночью. Работоспособность спаянных ячеек следует тестировать в солнечном месте. Если они функционируют нормально, можно приступать к следующему этапу.

Шаг четвертый

Переходим к сборке рамы. Вам потребуются болты и алюминиевые уголки с невысокими бортиками. Наносим на внутренние грани реек силиконовый герметик.

Шаг пятый

Поверх этого слоя укладываем подготовленный лист из поликарбоната или другого прозрачного материала. Для фиксации лист плотно прижимаем к клеевому контуру.

Шаг шестой

Когда герметик просохнет, можно скрепить раму и прозрачную поверхность болтами. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками вдоль внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками — 5 мм (нужно сделать предварительную разметку).

Шаг седьмой

Фиксируем фотоячейки, герметизируем панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома прослужили как можно дольше. В этом поможет монтажный силикон, нанесённый на каждый элемент. Закрываем сооружение задней панелью. Когда силикон застынет полностью, целиком герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.

Шаг восьмой

Подключить солнечную батарею можно одним из двух известных способов — параллельным или последовательным соединением. В первом случае клеммы

обоих модулей соединяются по принципу минус к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля берём клемму (+) и (-). Выводим концы для подключения к котролле-ру заряда или аккумуляторной батарее. Если необходимо объединить три модуля в одну систему, действия будут соответствующими: соединяем аналогичные нлеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и ( ). При второй схеме подключения нужно соединить клемму {+) от первого модуля с клеммой (-) от второго. Оставшиеся концы выводим для подключения к контроллеру или аккумуляторной батарее. Принцип будет одним и тем же независимо от количества модулей.

Установка солнечных панелей своими руками

Итак, установка солнечной батареи своими руками в частном владении — вполне посильное дело.

Но чтобы конструкция, на изготовление которой потрачен собственный труд, приносила пользу, нужно учитывать важные нюансы.

Сначала смонтируйте каркас и только затем установите конструктивные элементы. Учтите, что большая панель потребует большего количества проводников энергии для заполнения всей «коробки». Чтобы попаданию солнечных лучей на элементы не мешала тень боковых бортиков, они должны быть невысокими.

Внутри и снаружи корпус нужно обработать влагостойкой краской. Предусмотрите подложку. В нижней части коробки корпуса должны быть небольшие вентиляционные отверстия. Они позволят поддерживать в радиаторе необходимую температуру и выводить образующийся в ходе работы панели газ.

---

Ссылка по теме: Как отремонтировать солнечный фонарь своими руками

---

Солнечные панели в рассрочку

При отсутствии средств существует такой вариант, как солнечные панели в лизинг. В этом случае лизинговая компания купит и установит систему без ваших стартовых затрат. Юридически система будет собственностью фирмы, которая сдаёт её в аренду за ежемесячную плату. Эта плата должна быть меньше, чем ваш ежемесячный счёт за электричество.

Компания будет нести ответственность за любой вариант техобслуживания, чистку и затраты на ремонт (текущий или внеплановый) в течение всего периода, на который заключён контракт, а его обычно заключают на срок от 10 до 20 лет. Лизинг — экономичный выбор для крупных хозяйств, которые потребляют много энергии и оплачивают внушительные счета.

На заметку

Частичная автономия или альтернативные источники энергии для частного дома

Дело, правда, тормозится из-за того, что на большей части территории нашей страны вместо 300 солнечных дней в году, как где-нибудь на Средиземном море, – всего лишь 75, а вместо ровного свежего бриза – прерывистый ветерок со скоростью 3-4 метра в секунду. Конечно, юг нашей страны не обделен солнечными лучами, а север – ветрами, но вряд ли они задают здесь моду. Поэтому, говоря об альтернативной энергетике загородных домов в России, нужно понимать, что она в большинстве случаев продиктована, скорее, не соображениями экономии, а преимуществами автономности и независимости от капризов наших видавших виды электросетей – да еще, быть может, желанием приобрести репутацию передового, просвещенного человека.

Энергия солнца

«Ветер, ветер, ты могуч…» – но, увы, весьма непостоянен. От ветряка в Подмосковье, признаться,

сравнительно мало проку. Основной упор приходится делать на солнечные панели, поскольку солнце, в отличие от ветра, восходит и заходит строго по расписанию. В комплексной системе автономного электроснабжения, в которую входят и солнечные панели, и ветрогенератор, на долю ветра приходится максимум 10-20 % электроэнергии.

И все равно, на случай затянувшейся непогоды, для полной электрической автономии потребуется резервный генератор, дизельный или бензиновый.

Для примера, в прошлую зиму в доме с автономным электроснабжением от солнечных панелей резервный генератор проработал суммарно 50-70 часов, израсходовав при этом около 150 литров бензина. Что, в принципе, немного. Все остальное дало солнце.

Наш совет

Для электрической автономности в подмосковном загородном доме площадью порядка 200 кв. метров будет достаточно трех киловатт мощности от солнечных панелей и ветряка, что обойдется ориентировочно в 300-350 тысяч рублей. А при соблюдении режима экономии – даже полутора киловатт.

Мобильный «дачный» вариант мощностью 500 Вт, состоящий из складной солнечной панели и контроллера-чемоданчика, годится для освещения и питания минимума бытовой техники.

Как запрячь Солнце?

Современные солнечные панели стоят не слишком дорого, и на их качестве не следует экономить.

Наиболее совершенные солнечные панели из монокристаллического кремния в солнечную погоду способны вырабатывать 100 Вт электроэнергии и даже больше на 1 кв. метр площади. Их срок службы составляет более 25 лет, а КПД достигает 18-20%. Солнечные панели из муль-тикристаллического кремния стоят процентов на 20-30 дешевле, но и параметры у них похуже: срок службы 15-20 лет, КПД до 15 %. Самые дешевые гибкие панели из аморфного кремния имеют КПД не более 10 % и служат 8-10 лет-на них, право, ориентироваться не стоит.

Для того чтобы вырабатывать требуемые 3 кВт электроэнергии, необходимы солнечные

панели общей площадью не менее 15-20 кв. метров. Чтобы они работали и в пасмурную погоду, пусть и похуже, чем при солнце, надо соединить 4-5 24-вольтовых панелей последовательно, чтобы выходного напряжения хватало для подзарядки аккумуляторной батареи. При этом предъявляются повышенные требования к солнечному контроллеру. В частности, он должен уметь работать при высоком напряжении на входе – желательно до 250 В. Дальнейшее увеличение напряжения становится нецелесообразным, поскольку приводит к уменьшению КПД.

Вертикальная установка

• В средней полосе России солнечные панели следует устанавливать вертикально или почти вертикально.
• Вертикальная установка панелей увеличивает срок их службы, препятствует их загрязнению и заваливанию снегом. Целесообразно развернуть панели по сторонам света: скажем, половину повернуть на 30″ к юго-востоку, а половину – на 30° к юго-западу. Это позволит растянуть работу на всю продолжительность светового дня.
• В наших далеко не средиземноморских широтах вертикальное размещение панелей и их частичный разворот к юго-востоку и юго-западу снижает выработку энергии на протяжении 2-3 часов вблизи полудня, зато увеличивает длительность работы и уберегает от сугробов зимой.
• Максимальную выработку электроэнергии на протяжении всего светового дня обеспечивают солнечные панели, установленные на трекер, который автоматически поворачивается вслед за солнцем.
• На одном трекере можно разместить 4 панели по 200-250 Вт. Но понятно, это сложнее, дороже – и в каждом конкретном случае надо считать и решать, нужно это или нет.

Как обуздать ветер?

В средней полосе России преобладают ветры со средней скоростью 5-7 м/с. Этого маловато для эффективной работы ветрогенераторов – фактически мы находимся на нижнем пределе. Покупая ветряк для Подмосковья, следует выбирать ветрогенератор, рассчитанный на работу при низкой скорости ветра. Ведь ветряк с расчетной мощностью 1 кВт и расчетной скоростью ветра

9 м/с при ветре 5 м/с выдаст больше электроэнергии, чем его вдвое более мощный собрат, но с расчетной скоростью ветра 12 м/с. К сожалению, ветрогенераторы, рассчитанные на небольшую скорость ветра, не только более громоздки, но и стоят дороже, так как в них используется больше неодимовых магнитов. Конструкция лопастей -не пустяк. Использование «самолетного» профиля повышает энергоэффективность в 2-4 раза по сравнению с плоскими лопастями. Оптимальное число лопастей – три. 95 % всех выпускаемых в мире ветрогенераторов – трехлопастные с горизонтальной осью.

Получившие довольно широкое распространение ветряки с вертикальной осью вращения и самолетным профилем лопастей стоят сравнительно дорого. Но они – при той же мощности -служат дольше и работают тише. К тому же они за счет значительной площади лопастей более эффективны при слабом ветре.

Ветрогенератор нужно не только правильно выбрать, но и грамотно установить. Чтобы ветряк был экономически целесообразен, его следует поднять на мачту высотой не менее 15 метров, а это – довольно сложный монтаж плюс тросовые растяжки на значительной площади участка. Зато средняя энергия ветра на высоте 18 метров примерно втрое больше, чем на уровне земли!

«Мозг» системы

Контроллер – это «мозг» системы электроснабжения, собирающий все воедино. Его задача –

оценить приход и расход электроэнергии, степень заряда аккумуляторов, мощность нагрузки и выбрать оптимальный режим работы системы электроснабжения. Применение современных солнечных контроллеров позволяет поднять выработку электроэнергии солнечными панелями в пасмурную погоду до 30 % от максимального значения. Ветряку требуется свой собственный контроллер.

«Сердце» системы

Потребление электроэнергии 8 системе электроснабжения от солнечных источников и ветроге-нератора всегда происходит через буфер – аккумуляторную батарею. Без нее обойтись никак нельзя.

Самые перспективные аккумуляторы -литий-феррум-фосфатные. Они, кстати, выпускаются и в России. Их основные преимущества – малый вес и габариты, возможность глубокого разряда, большое число циклов заряд/ разряд (5000 против 3000 циклов у ближайшего «соперника» – свинцово-кислотной панцирной батареи). Это значит, что при той же емкости литий-феррум-фосфатные аккумуляторы втрое меньше, чем панцирные, и служат около 20 лет вместо 10. Стоят они процентов на 30 дороже.

Панцирные аккумуляторы приближаются к литий-феррум-фосфатным по таким показателям, как стоимость цикла и стоимость киловатт-часа. Но у них, по сравнению с литий-феррум-фосфатными, есть существенный недостаток: они не терпят глубокого разряда – их можно разряжать максимум на 30 %, иначе они резко теряют свои характеристики. Поэтому желательно иметь тройной запас по емкости, что удорожает батарею и делает ее более громоздкой.

Инвертор

Назначение инвертора – превратить постоянный ток от солнечных панелей в переменный (однофазный напряжением 220 вольт или трехфазный напряжением 380 вольт), необходимый для работы большинства потребителей электроэнергии.

На заметку:

Любая система электроснабжения от солнца и ветра состоит из четырех элементов: солнечных панелей и/или ветрогенератора, контроллера, аккумуляторной батареи и инвертора. При этом до 50 % стоимости системы приходится на аккумуляторы. Каждая система балансируется под конкретного заказчика.

Гибридный инвертор может работать как независимо от электрической сети, так и совместно с нею.

Абсолютное импортозамещение

Автономную систему электроснабжения загородного дома можно сделать на полном импортоза-мещении.

Хорошие литий-феррум-фосфатные аккумуляторы выпускает новосибирская компания «Лиотех». Панцирные аккумуляторы Тюменского аккумуляторного завода по ряду параметров превосходят «коллег-американцев».

Качественные солнечные панели производят в Москве («Свободная энергия», «Квант») и Краснодаре («Сатурн», «SOLBAT»).

Российская компания «Микроарт» производит солнечные контроллеры, превосходящие по своим показателям изделия фирм X-tender (якобы американской, а по сути китайской) и Morningstar (бренд Tristar), а также инверторы. Кроме того, эта компания проектирует и устанавливает автономные системы электроснабжения в комплексе.

Новосибирская компания «А-Электроника» выпускает неплохие инверторы в дешевом ценовом диапазоне.

© Автор: Алексей Рябов

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме "Как сделать своими руками - домохозяину!"

---

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!