Солнечные коллекторы или фотоэлектрические панели? Какое решение выбрать?

  1. Энергия от солнца - общая часть Количество энергии, которое мы получаем от солнечной установки, зависит от нескольких факторов. Они являются общими для обеих систем на основе солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей . Интенсивность солнечного излучения
  2. Поверхность коллекторов или панелей
  3. Обстановка по сторонам света
  4. Угол наклона
  5. Хороший дизайн и реализация всей установки
  6. Солнечные коллекторы
  7. Фотоэлектрические панели - принцип действия
  8. Сколько солнечных батарей я должен установить?
  9. Каков срок службы фотоэлектрических панелей?

Энергия от солнца - общая часть

Количество энергии, которое мы получаем от солнечной установки, зависит от нескольких факторов. Они являются общими для обеих систем на основе солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей .

Интенсивность солнечного излучения

Суточное количество энергии излучения
солнечная панель падает на 1 м2
самолеты с уклоном 45 °
(данные для Варшавы)

Месяцсолнечная радиация
кВтч / м2

I 0,6 II 1,0 III 3,0 IV 3,8 В 4,8 VI 5,4 VII 5,3 VIII 4,9 IX 3,3 X 1,7 C X 0,7 XII 0, 5

Это зависит от времени года и уровня облачности. Иногда мнение о том, что фотоэлектрическая установка может обеспечить одинаковое количество энергии, независимо от времени года, является бессмысленным мифом. Мы не влияем на изменение интенсивности излучения в годовом цикле. И, к сожалению, без интенсивного пребывания на солнце - мы не можем рассчитывать на большое количество энергии. Это является причиной низкой эффективности солнечных установок в зимний период. Нет солнца - нет энергии. Зимой солнце светит не только тускло, но и всего на несколько часов в течение дня.

И к нашему несчастью зимой, когда потребление тепла и электричества самое большое, солнце дает нам меньше всего. Кроме того, большая часть солнечной энергии затем рассеивается излучением, которое сложнее эффективно использовать. Это знают пользователи коллекционеров, чья производительность определенно падает даже в пасмурные летние дни. Стоит посмотреть на резюме, показывающее, какое суточное количество энергии солнечного излучения приходится на 1 м2.

Даже если бы у коллекторов была эффективность 100%, то есть они поглощали бы всю энергию, достигающую их, без каких-либо потерь (что, конечно, невозможно), и их поверхность была большой, например, 10 м2, из-за очень низкого воздействия солнца - в середине зимы они не давали бы много. В декабре максимальная выработка энергии от такой установки составит 5 кВт-ч в день, что соответствует работе небольшого котла мощностью 10 кВт в течение получаса.

Поверхность коллекторов или панелей

С большим количеством из них мы будем использовать солнечную радиацию, падающую на большую поверхность. Что очевидно, мы получаем больше энергии. Однако увеличение поверхности коллекторов не обязательно имеет смысл. Во-первых, это увеличивает затраты. Во-вторых, чрезмерно расширенная система с жидкостными коллекторами летом создает проблемы, если у нас нет способа использовать большое количество выделяемого тепла. В-третьих, большая установка означает более высокие инвестиционные затраты. Превышение размера может «убить» экономический смысл солнечной энергии.

Обстановка по сторонам света

Оптимально направить коллекторы и панели на юг. Однако допустимо значительное отклонение в восточном или западном направлении, которое можно компенсировать увеличением площади. При отклонении на 50 ° к западу поверхность должна быть увеличена на 10%, на 50 ° к востоку, а поправка должна составлять 20%.

Размещать такие устройства с севера или постоянно затененных мест не имеет смысла. На практике это серьезная проблема, потому что коллекторы и панели чаще всего устанавливаются на крышах, установка которых может быть далека от оптимальной и обусловлена ​​такими основными условиями, как форма участка, форма здания, ориентация входа. Дополнительным ограничивающим фактором являются слуховые окна и мансардные окна.

Часто на крыше просто нет места.

Угол наклона

Солнечные лучи должны падать на поверхность поглотителя под прямым углом. Проблема в том, что этот угол падения меняется в зависимости от сезона. Зимой солнце находится высоко над горизонтом, и было бы лучше расположить коллекторы и ячейки почти вертикально. Летом наоборот. Поэтому обычно выбирается универсальная настройка около 45 °. Это более или менее самый распространенный уклон крыш в односемейных домах.

Хороший дизайн и реализация всей установки

Плохо настроенная установка не будет работать хорошо, даже если ее компоненты будут самого высокого качества. Идеальная схема солнечных систем проста, но их хорошая конфигурация на практике - уже нет. Вряд ли кто-то понимает, насколько сложна ситуация, например, размещая коллекторы или панели на наклонных крышах различной ориентации. Когда некоторые находятся на солнце, и установка должна начать работать, остальная часть находится в тени. В случае коллекторов, необходимо использовать отдельные циркуляционные насосы и контроллеры для них в этой ситуации. В свою очередь панели должны иметь отдельные инверторы (инверторы).

Солнечные коллекторы

Коллекторы и взаимодействующая с ними установка используют солнечное излучение для нагрева воды. Этот процесс происходит в несколько этапов:

  • коллектор поглощает и преобразует солнечную радиацию в тепло;
  • тепло получает рабочую среду (чаще всего антифриз);
  • рабочая среда течет по трубам к катушке, помещенной в резервуар для воды, и передает свое тепло.

На рынке преобладают плоские и вакуумные коллекторы. Они отличаются главным образом конструкцией поглотителя, то есть элементом, поглощающим солнечное излучение, и способом защиты от потерь тепла в окружающую среду. В коллекторах плоский поглотитель представляет собой медную или алюминиевую пластину (лист). Высокопрочное стекло защищает его сверху. В вакуумных коллекторах поглотитель обычно разделяется на узкие ремни - по одному на каждую вакуумную трубку.

Чтобы эффективно использовать приобретенное тепло, коллектор не может потерять слишком много его для окружающей среды. Специальное покрытие поглотителя (обычно на основе оксида титана) позволяет ему очень хорошо поглощать солнечные лучи, а нагретый излучает мало тепла.

Для уменьшения остаточных тепловых потерь (за счет теплопроводности и конвекции воздуха) корпус плоских коллекторов изолирован минеральной ватой. В вакуумных коллекторах, однако, изолятор представляет собой вакуум - нет проводимости или конвекции в пространстве без воздуха, остаются только потери от излучения.

Тепло от нагретого поглотителя должно передаваться дальше. В плоских коллекторах снизу к нему присоединена трубка, через которую протекает рабочая среда (антифриз). В свою очередь, в вакуумных коллекторах в каждую вакуумную трубку помещается трубка с протекающей через нее рабочей средой или так называемая тепловая труба (труба с жидкостью с низкой температурой испарения). Отдельные тепловые трубы должны быть снаружи - кроме вакуумных труб - соединены с «шиной», через которую протекает рабочая среда.

В вакуумных коллекторах самая большая проблема заключается в герметизации соединения вакуумной трубки с теплоотводящей трубкой изнутри. Все, что для этого нужно, - это минимальная неточность, и воздух попадает внутрь, а затем труба перестает иметь изоляционные свойства.

Нет однозначного ответа на вопрос, лучше ли плоский или вакуумный коллектор.

Плоская пластина коллектора с той же поверхностью здания, что и труба вакуумная, имеет большую поглотительную поверхность (поглощающую излучение), но уступающую теплоизоляции. В результате плоский коллектор получает больше тепла летом, когда солнце интенсивное и тепловые потери относительно невелики. Тем не менее, осенью и зимой вакуумный коллектор с трубками будет иметь преимущество в том, что он будет меньше нагревать окружающую среду.

Тем не менее, осенью и зимой вакуумный коллектор с трубками будет иметь преимущество в том, что он будет меньше нагревать окружающую среду

Фотоэлектрические панели - принцип действия

Фотоэлектрические (PV) панели производят электричество. Из-за высокой цены их использование в установках, поставляющих как минимум несколько кВт мощности, например, для дома на одну семью, все еще встречается редко. Однако простое использование отдельных элементов или их батарей - так называемых солнечных панелей (солнечных, солнечных) - вовсе не ново. Они используются, например, в калькуляторах и для уличного освещения.

Они используются, например, в калькуляторах и для уличного освещения

Фотоэлектрических панелей с внешним видом очень много
похож на плоский коллектор (фото: Braas)

Мы не будем здесь подробно описывать физические основы фотоэлементов. Желающие найдут эту информацию легко в любой энциклопедии. Наконец, для объяснения так называемого фотоэлектрический эффект - Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Достаточно сказать, что солнечный элемент является полупроводниковым элементом, который образует разъем pn-типа. Под действием падающего на него солнечного излучения (фотонов) создается электродвижущая сила, поскольку электроны движутся в область n, и так называемые отверстия для области р. Результатом этого движения заряда является создание разности потенциалов, то есть электрического тока.

Почему клетки группируются на панелях? Поскольку одно звено самого популярного типа, то есть построенное на основе кремния, дает напряжение только около 0,5 В. Объединяя их последовательно, мы получаем соответственно более высокое полезное значение.

С практической точки зрения наиболее важным является знание нескольких основных принципов, регулирующих работу фотоэлектрических установок:

  • интенсивность получаемого электрического тока, то есть количество энергии, зависит от интенсивности солнечного излучения;
  • Эффективность преобразования солнечной энергии в электричество варьируется в широком диапазоне от нескольких до более 20%, в зависимости от структуры ячейки. Однако их цены также очень разные, поэтому лучше всего конвертировать цену в полученную электрическую мощность (злотых / кВт);
  • в панелях мы получаем постоянный ток, а подавляющее большинство бытовой техники питается переменным током. Вам необходимо обработать его, что требует дополнительных устройств (инвертор);
  • хранение электрической энергии в батареях является дорогостоящим и непрактичным, поэтому наиболее желательным решением является возможность перепродажи избыточной энергии в сеть.

Электричество является гораздо более универсальной формой энергии, чем тепло, получаемое в солнечных коллекторах. Он может использоваться для питания всех электрических устройств, а также для отопления или приготовления горячей воды.

Сколько солнечных батарей я должен установить?

Фотоэлектрические панели - эффективны ли они зимой?

Для кого коллекционеры, у кого есть фотоэлектрические панели для? - Резюме

Выбор жидких солнечных коллекторов кажется очевидным, если мы заботимся, прежде всего, о приготовлении горячей воды. Коллекторы покрывают большую часть спроса с весны до осени. Летом почти полностью, в другие сезоны - частично. Однако даже в более холодное время года, когда коллекторы нагревают воду в контейнере, например, до 20 ° C, нельзя сказать, что они бесполезны. Затем котел нагреется до 40-50 ° C и все равно будет расходовать меньше топлива. Это аргумент для тех, кто хочет снизить стоимость приготовления горячей воды, например, потому что они используют дорогие теплоносители (электричество, мазут, СНГ).

Есть еще одна группа, для которой коллекционеры могут быть очень привлекательными. Они являются пользователями твердотопливных котлов. В их случае солнечная установка освобождает вас от загорания в котле летом. Кто бы ни испытал это, знает, насколько ценным является это преимущество. Кроме того, на практике, просто для того, чтобы не курить в котле, летом часто контейнер нагревает электрический нагреватель. И это использование самой дорогой формы энергии. Можно также вспомнить экологический аргумент. Дело не только в том, что котел не работает в течение части года, он, очевидно, меньше отравляет окружающую среду. В настоящее время популярные котлы с податчиками топлива работают почти исключительно в режиме поддержания тепла летом. И тогда они выделяют много загрязнений, потому что процесс сгорания сильно отличается от оптимального. Кроме того, действуя таким образом, котел потребляет больше топлива для поддержания работы, чем только для нагрева воды. В этой ситуации фактическая стоимость нагрева ГВС увеличивается.

Когда, с другой стороны, стоит рекомендовать выбор фотоэлектрических панелей? Их универсальность является их неоспоримым преимуществом. Мы получаем электричество или чистую энергию, которую можно использовать любым способом. От освещения, через поставку различной бытовой техники, до отопления и, наконец, приготовления горячей воды. С точки зрения сборки они также более удобны во многих отношениях. Ничто не мешает панелям находиться далеко от дома, например, на крыше сельскохозяйственного здания или на земле. Если мы используем только кабель с достаточно большим поперечным сечением, потери энергии при передаче будут низкими. Об установке с коллектором не скажешь. Основная проблема по-прежнему высокая цена. Даже с учетом льготных кредитов и гарантированных тарифов инвестиции требуют тщательного экономического расчета.

Каков срок службы фотоэлектрических панелей?

Ярослав Анткевич
Открытие фотографии: Гасполь