Энергия солнца для освещения дома

Солнечная энергия для дома

Дата публикации: 21 сентября 2018

Солнце является возобновляемым источником энергии, который можно использовать без вреда для человека и окружающей среды. Кроме того, постоянно растущие цены на электроэнергию заставляют задуматься о переходе на альтернативный источник энергии, для которого установка оборудования окупится всего за несколько лет.

Что такое солнечные коллекторы и как они работают?

Прежде чем перейти к рассмотрению устройств, способных преобразовывать солнечную энергию в электрическую, стоит так же обратить внимание на аппараты, при помощи которых можно использовать тепловую солнечную энергию для дома.

Солнечные коллекторы – это устройства, которые посредством нагрева вещества-теплоносителя позволяют передавать тепловую энергию дальше, чтобы нагревать воду. Существует два типа коллекторов:

Считается, что последние более производительны, так как они эффективны в условиях низких температур и благодаря своему устройству могут дольше держать тепло. Потеря тепла у вакуумных коллекторов минимальна – 5%, как раз благодаря вакууму, создаваемому в трубках коллектора. Если сравнивать это устройство с чем-то привычным для нас, то работа трубок в коллекторе схожа с принципом работы обычного термоса.

Солнечные батареи и их разновидности

Если говорить об использовании солнечной энергии для частного дома в целях экономии электроэнергии, то речь пойдет о солнечных батареях. Но в этом случае, не все так просто, потому что на сегодняшний день существует множество видов панелей, существенно отличающихся своей производительностью. А чтобы не сесть в лужу с расчетами выгоды от такого перехода на альтернативную энергию, нужно ознакомиться с разновидностями солнечных панелей, предлагаемых на рынке.

Сегодня, солнечные батареи традиционно разделяют на 2 типа: кремниевые и пленочные. И оба типа панелей представлены множеством видов панелей, отличающихся либо материалом в основе, либо технологией производства.

• Из монокристалла кремния – КПД 22%;
• Из поликристалла кремния – КПД 18%;
• Из аморфного кремния – КПД до 5%.

• Из теллурида кадмия – КПД 12%;
• Из селенида меди-индия-галлия – КПД 20%;
• Из полимеров – КПД до 5%.

Существуют так же панели смешанного типа, которые благодаря смешанной технологии производства, помогают повысить производительность.

Но тот коэффициент полезного действия, который указан в списках выше, действителен только в абсолютно ясные дни. При совокупности слишком многих неблагоприятных условий, установка батарей и такое использование солнечной энергии для дома становится попросту не рентабельно.

Как просчитать, насколько выгодно будет установить солнечные панели?

Кроме коэффициента полезного действия, присущего тому или иному виду батареи, существуют так же другие причины малой производительности батарей. К ним относят:

• Облачность;
• Нагрев поверхности панелей;
• Прямая зависимость количества энергии на выходе от суммарной площади батареи;
• Угол падения солнечных лучей на поверхность батареи.

Если 2 и 3 моменты, теоретически, можно решить, то первый и последний можно только учесть в расчетах.

И вот допустим, Вы взялись считать, сколько же мощности будет выдавать солнечная батарея в ясный день, при падении лучей на поверхности модуля под прямым углом. Количество солнечной энергии в ясный день обычно равняется 1000 Вт на м2. Если Вы решили сэкономить и взять панель с меньшей производительностью площадью модуля в 2,5 м2, у Вас выйдет такой расчет:

солнечная энергия (1000 Вт/м2) × КПД (18%) × площадь модуля (2,5 м2) = мощность (450 Вт).

Для расчета мощности всей батареи суммируйте площадь модулей.

Если же брать не идеальные условия для работы батареи – скажем, вечер зимнего облачного дня – то для расчета по формуле выше Вам необходимо узнать так же количество солнечной энергии, которая дойдет до поверхности батареи. Для этого берем солнечную энергию в ясный день, угол падения лучей на поверхность модуля вечером, 60% преобразуемой панелью энергии в условиях облачной погоды. Получаем следующий расчет:

1000 Вт/м2 × sin25̊ × 60% = 252 Вт/м2

Затем, подставляем получившееся число в первую формулу и получаем итоговое количество энергии в 113 Вт.

Солнечная энергия для дома своими руками

Купить панели солнечной энергии для дома в наши дни это дорогое удовольствие, поэтому многие предпочитают мастерить самодельные батареи. Цены на батареи солнечной энергии для дома колеблются в пределах от 45 до 450$, в зависимости от материала изготовления батареи и от ее мощности. Логично, что чем качественнее и производительнее батарея, тем она дороже.

Своими руками сделать солнечную панель выйдет немного дешевле, потому что, если поискать, можно найти более дешевые материалы, из которых изготавливают модули. Из материалов, которые Вам понадобятся можно выделить:

• Фотоэлементы.
• Оргстекло или другой прозрачный материал, не пропускающий свет в инфракрасном спектре.
• Материалы для каркаса панелей.
• Материалы для пайки фотоэлементов.
• Герметик (например, силиконовый).

Чтобы рассчитать количество материалов, посчитайте, какое количество энергии Вам нужно для полного обеспечения дома электроэнергией и, исходя из этого, рассчитывайте необходимую площадь батареи.

• Берем электричество с собой в дорогу
• Свет, который всегда при тебе
• Солнышко светит – запись идет…
• Вода и солнце – день чудесный…

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Окупаются ли солнечные батареи для частного дома

Одним из преимуществ собственного дома является возможность его модификации. В том числе и источниками альтернативной энергии. Солнечные батареи для частного дома – наилучший на данный момент способ обеспечить себя экологичным электричеством.

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Расчет среднемесячного расхода потребляемого электричества

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

Где крепить?

Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.

При таком закреплении скат крыши должен быть на ЮГ

Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.

Желательно также использовать южную стену

Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы

Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.

Такое расположение батарей позволяет получить от них максимум мощности

Что входит в систему

Солнечные панели. О том, как их собрать, мы писали в этой статье (откроется в новом окне). Вы можете купить готовый комплект солнечных батарей для дома, но для экономии средств можно приобрести поликристаллические фотоэлементы и собрать солнечные батареи для своего дома своими руками.

Инвертор. Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, близкий к 12 или 24 вольтам (в зависимости от подключения), инвертор преобразует его в переменный 220 В и 50 Гц, от которого можно питать все бытовые приборы.

Аккумулятор. Даже их система. Солнечная энергия вырабатывается не постоянно. В пиковые часы её может быть переизбыток, а с наступлением сумерек её выработка прекращается вовсе. Аккумуляторы накапливают электричество в течении светового дня и отдают его вечером/ночью. Как выбирать аккумулятор для солнечной электростанции написано в этой статье (откроется в новом окне).

Важно знать. Не рекомендуется использовать для этих целей обычные автомобильные аккумуляторы – они приходят в негодность за 2-3 года эксплуатации (на такой срок службы они и рассчитаны)

Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в этой статье (откроется в новом окне).

Выгодны ли солнечные батареи для частного дома

В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.

При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.

Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.

Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома

В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.

Источник

Варианты уличного освещения на солнечных батареях

Для освещения придомовой территории или входа в подъезд традиционно применяются уличные светильники с лампами накаливания на 220 В. Но время не стоит на месте и теперь есть возможность организовать автономное уличное освещение на солнечных батареях. Такие инновации дают возможность не просто улучшить качество света в вечернее и ночное время, а и создать дополнительный дизайн на своем участке сада, в местах въездных ворот и на месте стоянки автотранспорта.

Зачем ставить светильники на фотоэлементах

Осветительные приборы на солнечных батареях имеют свои преимущества и отличаются от традиционных источников света:

1. Автономностью. Отпадает необходимость подключения к электросетям с традиционными проводами, щитками управления, предохранителями.
2. Энергонезависимостью. Когда бы не отключили подачу электроэнергии, ваш участок будет всегда освещен, а счета за потребление электроэнергии увеличиваться не будут.
3. Абсолютная автоматизация. Все источники света оснащены солнечными панелями и способны заряжаться, включаться и выключаться без присутствия человека.
4. Простой монтаж. Нет необходимости вызывать специалистов-электриков. Всю работу по размещению, установке, подключению владелец может сделать своими руками с минимумом затраченной энергии и сил. Если место размещения светильника по какой-либо причине вас не устраивает — его всегда можно без труда переместить на другое место.
5. Просты в обслуживании. Не требуют специальных знаний, чтобы поддерживать светильники в рабочем состоянии.

Все затраты на оборудование происходят на начальном этапе. Разница в стоимости качественных электрических светильников и уличное освещение на солнечных батареях не сильно видна. Всю разницу можно заметить лишь в процессе эксплуатации. В дальнейшем солнечное оборудование обязательно окупится и будет давать чистую прибыль, в то время как за стационарное электрическое освещение необходимо каждый месяц оплачивать счета от поставщиков электричества.

Рекомендуем к прочтению: может ли быть использована солнечная батарея для дачи, какие дополнительные устройства для этого необходимы и как их правильно выбрать.

Принцип действия

Основной элемент в таких уличных светильниках — фотоэлементы, собранные в единую солнечную панель. Когда фотопанель ярко освещена солнцем, она начинает вырабатывать электрический ток. В принципе уже сейчас светильник начнет работать. Но зачем он будет работать днем? Поэтому схема дополняется аккумулятором.

Днем встроенный датчик освещённости перенаправляет энергию через диод на аккумуляторную батарею. Диод как бы запирает аккумулятор и не дает ему возможности работать в дневное время суток.

С наступлением темноты все тот же датчик освещенности уже не будет перекрывать питание светодиодов и открывает транзистор VD. Цепочка: аккумуляторная батарея → эммитер →коллектор транзистора → светодиодная панель начинает работать.

С рассветом, как только первые лучи солнца попадают на датчик освещенности, происходит отключение цепи питания осветителя и включается цепь подзарядки аккумулятора.

Конечно это упрощенное описание принципа работы уличных осветительных приборов на солнечных батареях. Промышленные образцы для освещения с применением фотопанелей, оборудованы сложной системой автоматики. А аккумуляторы дополнены инверторами, которые конвертируют постоянное напряжение от солнечных батарей в переменное для включения осветительных приборов.

От того насколько ярко работают уличные светильники зависит и продолжительность их работы. Когда наступает момент разрядки аккумулятора, система сама автоматически отключит питание светильника. Особенно это актуально в зимний период, когда светильникам просто не хватает светового дня для подзарядки аккумуляторов.

Естественно время включения уличных фонарей зависит от времени года. В зимний период они включаются ближе к 18-00 вечера, а летом в 2100–2200 часов вечера.

Еще один важный момент — сами фотоэлементы.

Как правило, в продаже можно встретить фотопанели, изготовленные на основе монокристаллического кремния. Они показали лучшие параметры по надежности и долговечности, чем экземпляры на поликристаллических фотоэлементах.

Комплектация солнечных батарей

Несмотря на кажущуюся простоту и элегантность солнечные приборы для освещения — довольно сложное оборудование, которое складывается из:

1. Корпуса. Конфигурация и материал, из которого он изготовлен, может быть различен — от металла до дерева. Также сильно отличается способ монтажа — от настенного и подвесного до специальных опор для установки на грунт.
2. Источник света. Как правило, в качестве источника света применяются лампы на светодиодах;
3. Плафон. Обязательный элемент. Выполняет две функции. Это и защита лампы, и рассеиватель света лампы.
4. Аккумуляторная батарея. Непременная составляющая схемы питания уличного светильника. В вечернее и ночное время он отдает накопленную за световой день электроэнергию светильнику.
5. Солнечный модуль. Нужен как преобразователь энергии солнца в электрическую.
6. Датчик света. Реагирует на изменение смены дня и ночи, что позволяет уличному светильнику включаться и отключаться автоматически.

Кроме того, в работе светильника принимают участие стабилизаторы, диоды, катушки индуктивности. Все они работают над тем, чтобы обеспечить нужные параметры для бесперебойной работы всего уличного освещения.

Если нет необходимости в постоянной службе светильника в ночное время, схему регулирования допускается дополнить датчиком движения. Таким образом, уличный фонарь будет включаться именно тогда, когда в его зоне появится человек.

Разновидности

Разновидностей уличных светильников, получающих питание от солнечных батарей, очень много. Среди них можно выделить основные конструкции:

При выборе типа светильника важно учесть, помимо технических характеристик самих приборов, климатические условия той местности, где они будут использоваться.

Надо помнить, что автономное освещение на солнечных батареях не может обойтись без аккумуляторов. В тех регионах, где вполне возможны сильные морозы, необходимо на этот период или демонтировать светильники до весны, или обеспечить их работу таким образом, чтобы работа накопительных элементов была защищена от влияния низких температур.

Во всем остальном, такое освещение можно применить в любой точке дачного участка и загородных домов. Мало того, сами световые элементы могут быть прекрасным дополнением к оформлению ландшафта.

Конечно, нужно всегда помнить, что эти источники света используют энергию солнца. Значит, их нужно размещать таким образом, чтобы на них попадало как можно больше солнечного света. Если хотя бы 12 часов в сутки солнечные элементы будут непосредственно под солнечными лучами, надежная работа фонарей будет обеспечена.

И тогда, в принципе, любая модификация уличного прибора для освещения станет полезной и функциональной.

Основные критерии выбора

Внешнее оборудование и сами осветительные приборы от солнечных батарей можно разделить на два вида:

• светильники для сада и придомовых территории, которые в основном служат для декоративного оформления и освещают своим светом небольшой участок площади вокруг себя;
• уличные светодиодные светильники, которые в первую очередь нужны для максимально лучшего освещения всей придомовой территории. И лишь потом они могут применяться как ландшафтная подсветка.

Внешне они довольно сильно схожи, но задачи, которые они выполняют абсолютно разные.

Для уличного освещения нужны более надежные и мощные осветительные приборы.

А вот теперь мы вышли этап затрат.

Для частных дачных участков использовались недорогие модели осветительных приборов с питанием от дешевых аккумуляторов. Они довольно быстро вырабатывали свой ресурс.

Для уличного освещения на столбах требуется другой подход. Требуются более мощные никель-кадмиевые аккумуляторы, которые способны проработать длительное время. Нужны и другие лампочки. Светодиодные лампы имеют срок 30–60 тысяч часов.

На долговечности всего комплекса уличных светильников сказываются и качество самих солнечные панелей, у которых должна быть защита от механических повреждений с большим сроком эксплуатации.

Если создать мощный (10–15 Вт) светильник с датчиком движения, этого вполне хватит для комфортного освещения пространства вокруг дома.

И только в этом случае вы получаете возможность получить наиболее качественное освещение всей придомовой территории.

Покупаем светильник на солнечных батареях

На современном рынке выбор светильников для работы на придомовой территории довольно велик. Не трудно и растеряться от такого разнообразия.

Мы подскажем, на что следует обратить внимание в первую очередь.

Мощность

От того насколько мощным будет источник света зависит и площадь освещаемого пространства. Современные реалии таковы, что покупатель уже знает преимущества светодиодных ламп. Для моделей, которые будут использоваться для подсветки дорог или художественного оформления сада мощные модели не нужны.

Для того чтобы лучше ориентироваться людям на машинах на территории загородных участков есть более мощные модели.

Чтобы облегчить ориентирование среди всего многообразия лампочек мы собрали в одну таблицу все лампочки:

• светодиодные;
• люминесцентные;
• лампы накаливания.

И сгруппировали их по мощности:

Класс защиты

Так как предполагается, что наши светильники будут использоваться на улице, то параметр “Класс защиты” показывает насколько наш светильник защищён от воздействий внешней среды.

Нам важна характеристика прибора по классу IP.

Из таблицы хорошо видно, что для уличных светильников оптимальным будет класс защиты IP44, но можно и выше, а стоить будет дороже.

Но таблица только помогает подобрать нужный прибор с нужным классом защиты. А, вообще говоря, нужно сначала ориентироваться на климатические особенности местности, где этот фонарь будет установлен.

Материал корпуса

Вот тут трудно давать советы. Нет, конечно, чтобы наружное освещение больших территорий служило долго, нужнее прочные и долговечные материалы.

А если это декоративные светильники, то их корпус может быть изготовлен из чего угодно — металл, пластик, стекло да даже дерево. Тут важнее сами солнечные батареи. Они должны быть качественными.

Виды светильников и способы установки

Как уже говорилось, разнообразие светильником большое.

По виду и способу монтажа они разделяются на:

1. Грунтовые — в основном используются для оформления садовых тропинок, подсветки, как элемент декорации или ориентир. Длину и высоту ножек можно подобрать по своему вкусу.
2. Настенные — очень выгодно выделяют участок стены. Может применяться и как элемент подсветки придомовой зоны.
3. Подвесные — можно подвесить в любом месте придомовой территории. Монтировать либо на цепях, или на тросе и тому подобное.
4. Встраиваемые — углубляются в элемент конструкции. Служат как подсветка садовых дорожек или мест парковки.

Плюсы и минусы

Основные достоинства приборов на солнечных элементах для освещения уличного пространства это:

• Абсолютная автономность — любой источник света обладает собственной электростанцией — солнечными батареями;
• Мобильность — так как приборы освещения могут служить и в качестве украшения придомовой территории, их легко можно было убрать и перенести на другое место;
• Возможность самостоятельных монтажных работ — весь комплекс работ по установке и подключению осветительных приборов можно выполнить самостоятельно без помощи профессиональных электриков.
• Небольшие размеры — отпадает потребность в наличии спецтехники для перевозки оборудования;
• Простота настройки — время включения и отключения светильников производится в автоматическом режиме;
• Электробезопасность — все элементы, обеспечивающие работу, могут быть помещены в одном корпусе со светильником, что исключает поражение человека электрическим током;
• Возможность использования таких светильников как элемент декора придомовой зоны.

Но есть и минусы:

• На эффективную работу светильников очень сильно влияют такие внешние факторы как погода. В пасмурные дни сильно снижается эффективность подзарядки внешних накопителей электричества;
• Продолжительность работы в большей мере зависит от качества и емкости аккумуляторов. А сами накопители с течением времени теряют свою емкость и выходят из строя;
• Зависимость от температуры окружающего воздуха. При минусовых значениях температуры окружающего воздуха длительная работа аккумулятора невозможна;
• За счет своей мобильности небольшие светильники могут украсть злоумышленники;
• Необходимость поддерживать приборы освещения и солнечную панель в чистоте. Грязь и пыль очень сильно снижают эффективность работы.

Заключение

Уличное освещение от солнечных батарей — новые инновационные технологии. Кроме того, это дополнительный элемент дизайна придомовой территории, но используют они энергию солнца. А это еще и выгодно. Может сами светильники, кому-то покажутся и дорогим приобретением, но как мы уже говорили, это разовое вложение денег. Со временем оно окупится и пользоваться светом можно будет бесплатно.

Видео по теме

Источник