Солнечная энергия

Солнечная энергия - энергия, которая есть и за которую не надо платить! Солнечная энергия доступна уже в настоящее время. Солнечный свет преобразуется на фотоэлектрических элементах в электрический ток, который может использоваться непосредственно действующими нагрузками и/или накапливаться в аккумуляторных батареях. Следует учесть, что солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, которые можно сразу использовать, например для освещения, используя 12-ти вольтовые лампочки или светодиоды. Но так как основные электроприборы работают от сети переменного тока 220В (380В), то для оптимальной эксплуатации солнечной электрической системы необходимы еще несколько элементов: MPPT контроллер для заряда и накопления энергии в АКБ, инвертор для преобразования накопленной энергии в 220В или совмещенный прибор, который называется "сетевой инвертор" (он состоит из контролера и инвертора) и который сразу отдает преобразованную в 220В энергию в сеть, потребителям. Стоимость контроллеров заряда сейчас не велика и занимает в стоимости всей системы несколько процентов. Основные затраты в бюджете слагаются из стоимости инвертора (нужно четко понимать, какая реальная мощность инвертора нужна для той или иной задачи) и АКБ. Из солнечных батарей (модулей)в настоящее время наиболее востребованные солнечные батареи имеют мощность 160-250 Вт с КПД порядка 15-17%.
Панели устойчивы к механическим повреждениям и влагоустойчивы. Срок службы панели - порядка 25 лет.

Целесообразность применения солнечных батарей в условиях российского климата

Многие до сих пор сомневаются в целесообразности применения солнечных панелей в условиях российского климата. И, действительно, в средней полосе России солнечных дней в году не так много, как в странах, где солнечные батареи для дома используются в качестве основного источника энергообеспечения. Хотя опыт Швеции, Норвегии, Финляндии говорит об обратном - до 30% энергии в частном секторе этих стран уже добывают с помощью солнца (это и коллекторы для ГВС и отопления, и электрические солнечные батареи).

Когда заходит речь об альтернативном электро- или водоснабжении, у многих возникают ассоциации с коттеджами и другими частными жилыми строениями. Сразу хочется сказать, что это не совсем верно. Альтернативные источники энергии вполне можно использовать и владельцам квартир в многоквартирных домах, у которых окна и балконы обращены на юг.

В наш век стремительного развития технологий никому не нужно объяснять преимущества горячего водоснабжения (далее ГВС) в домах, квартирах, на дачах (подробнее о дачном варианте ГВС...) и других объектах. Это давно уже стало непременным атрибутом комфорта и цивилизации.

Владельцы частных домов и коттеджей имеют собственные котельные, и не зависят от коммунальных служб, но вот люди, проживающие в квартирах, не понаслышке знакомы с такой ситуацией, как отключение централизованной подачи горячей воды при проведении профилактических работ. Особенно болезненно это воспринимается в летнее время, когда на улице стоит жара, и  желание принять душ после рабочего дня или работы на даче является совершенно естественным.

В некоторых районах горячая вода может отсутствовать в периоды от 1 до 1,5 месяцев, и даже весь летний период!

О том, какие существуют решения для обеспечения круглогодичного горячего водоснабжения с минимальными энерго- и денежными затратами для владельцев квартир, и будет рассказано в этой статье.

Как известно, Солнце греет землю каждый день и абсолютно бесплатно. Совершенно очевидным становится то, что если суметь воспользоваться хотя бы частью этой бесплатной энергии для нужд ГВС, то можно добиться значительной экономии, и, что немаловажно, избежать неприятностей, связанных с перерывом на профилактику.

Для решения задачи постоянного и круглогодичного ГВС каждой конкретной семьи, необходимо знать потребности в горячей воде (в сутки, в месяц) и подобрать соответствующее оборудование, включающее альтернативный источник энергии - солнечный коллектор.

Системы солнечного ГВС на основе коллекторов состоят из бойлера-аккумулятора, самого солнечного коллектора и так, называемой насосной группы, включающей циркуляционный насос и контроллер, управляющий всем процессом.

В квартирах для обеспечения ГВС можно использовать как плоские, так и вакуумные солнечные батареи (подробнее о типах солнечных коллекторов...). И у тех, и у других есть свои преимущества и недостатки.  Например, плоский солнечный коллектор проще установить, да и проблем с соседями и «доброжелателями» в варианте с плоским солнечным коллектором, намного меньше. Зато вакуумные солнечные коллекторы, как правило, имеют больший КПД, особенно в зимнее время.

Солнечный коллектор можно установить различными способами - горизонтально непосредственно на балконной плите, вертикально на балконе (например, с одной стороны балкона, спрятав за ним накопительный бойлер), на стене между окном и балконом (или между окнами), а для жильцов верхних (именно последних) этажей, есть прекрасная возможность использовать «козырек» над балконом или лоджией, который обычно делают при строительстве дома. Одним словом, вариантов для монтажа много. Главное - выбрать оптимальный с точки зрения доступности трубопроводов и минимального расстояния последних от солнечного коллектора до накопительного бойлера для минимизации потерь тепла.

Аналогичным образом складывается ситуация и с солнечным электроснабжением, но об этом в отдельном материале...

 

 

 

Для владельцев бассейнов (особенно тех, которые используются круглый год и расположенных на открытом воздухе) не является секретом такой немаловажный момент, как подогрев воды в бассейне.

Для разных типов бассейнов требования к температуре воды различны. К примеру, спортивные плавательные бассейны - 24-25 °С, детские - 28-30 °С, гидромассажные бассейны СПА -  около 32-37 °С.

Бассейн можно обогреть различными способами, которые будут рассмотрены ниже. Вопрос обогрева бассейна, и соответственно выбор оборудования для обогрева лучше решить заранее, так как благодаря этому можно правильно спроектировать котельную или схему прокладки коммуникаций до установки бассейна.

Итак, обогрев бассейна возможен с использованием следующего оборудования:

- теплообменник от котла отопления дома;

- солнечный коллектор (водонагреватель от солнечных лучей).

- тепловой насос;

- электронагреватель;

 

Наиболее распространенным является подогрев воды с помощью теплообмена (теплообменник,  необходимой мощности подключается к системе центрального отопления дома. Подобного рода оборудование изготавливается из пластика, титана или нержавеющей стали, в напольном или подвесном вариантах).

 

Электронагреватель способен нагреть воду наиболее быстро, но проигрывает остальным способам в цене эксплуатации (электронагрев - дорогое удовольствие). То есть такой способ можно использовать, но в качестве резервного.

 

Подробнее остановимся на таких способах подогрева бассейна, как тепловые насосы «воздух-вода» и солнечные коллекторы для бассейнов.

Подогрев воды в бассейне с использованием теплового насоса имеет несомненные плюсы, а именно: экономичность, экологичность и пожаробезопасность.

Тепловые насосы «воздух-вода» нагревают воду в бассейне, используя тепло окружающего воздуха. Их применение означает значительную экономию электроэнергии, так как в этом случае требуется гораздо меньшая мощность. Коэффициент преобразования электроэнергии, которую использует тепловой насос в тепло, отдаваемое воде бассейна достигает в современных моделях 3 и более! Современные тепловые насосы «воздух-вода»  для подогрева бассейнов, как правило работают при плюсовых температурах, а тепловые насосы общего назначения (и отопление в том числе) работают в диапазоне  от - 25°C до +45°C.

Отличным вариантом нагрева воды в бассейнах в осенне-весенне-летний период являются солнечные батареи для бассейнов.

Солнечный коллектор для бассейна представляет собой черный плоский пластиковый контейнер, через который протекает вода из бассейна, нагреваясь при этом. Площадь солнечного коллектора для бассейна обычно должна быть равна площади зеркала воды бассейна, для достаточно быстрого нагрева воды в нем.

Монтируются  коллекторы чаще всего на земле, возле бассейна, либо на южном скате крыши, если он имеется, или прямо на южной стенке бассейна. Автоматический насос фильтровальной установки перекачивает воду из бассейна в коллекторы, проходя через сетки и трубки с малым диаметром, вода нагревается, после чего направляется в бассейн уже нагретой.

Солнечный подогрев также является весьма выгодным с точки зрения уменьшения затрат на электроэнергию, и наряду с тепловым насосом является наиболее экологичным способом нагрева воды в бассейне.

Купить солнечный коллектор для бассейна....

 

 

На сегодняшний день наиболее часто встречающимся вариантом отопительных систем является отопление с использованием газовых котлов. Но возникающие в данной области проблемы (в частности высокая цена «газификации» участка в случае отсутствия газовой магистрали, постоянно растущие тарифы на газ, снижение эффективности работы котлов и увеличение расхода газа, обусловленные низким качеством газа, высокая пожароопасность газового оборудования, и т.д.) заставляют задуматься об альтернативных способах отопления.  Одним из них являются тепловые насосы, в частности, геотермальные тепловые насосы (далее ГТН), плюсы и минусы которых будут рассмотрены в данной статье.

 

Принцип действия ГТН:

Тепло, накопленное грунтом, передается с помощью так называемого «рассола» (смеси воды и антифриза) через теплообменники, располагающиеся в вертикальных (или горизонтальных) грунтовых контурах,  в испаритель теплообменника ГТН. Хладагент ГТН, нагретый от рассола, в испарителе закипает и испаряется. Охлажденный рассол снова поступает в грунтовый контур, и нагревается, отбирая тепло от грунта. В испарителе образуется пар, который затем поступает в компрессор, где этот пар сжимается и переходит в жидкое состояние, выделяя при этом большое количество тепла. Температура жидкости в компрессоре поднимается до 35-70 °С, после чего в теплообменнике конденсатора передается хладагенту. Последний проходит через сбросной клапан, сбрасывающий давление, очень быстро охлаждается и опять попадает в испаритель. Цикл замыкается. Нагретая в теплообменнике испарителя рабочая жидкость, поступает в теплоаккумулятор (какая-либо буферная ёмкость) и используется в контурах отопления.

В теплое время года ГТН может быть использован для охлаждения помещений, отдавая тепло грунтовому контуру, и охлаждая рабочую жидкость.

 

Плюсы ГТН:

  1. ГТН являются достаточно эффективным оборудованием, что подтверждается его высоким коэффициентом преобразования (СОР).

СОР теплового насоса - это отношение тепловой мощности, полученной с его помощью, к затраченной тепловым насосом электрической мощности. Для ГТН это значение может быть в пределах 4-5, при условии, что система отопления здания является низкотемпературной, то есть построена на основе теплых полов либо фанкойлов;

  1. Довольно стабильные характеристики - тепловая мощность, КПД теплового насоса - не зависящие от времени года, так как температура грунта относительно постоянна;
  2. Вертикальные зонды не требуют обширных площадей для монтажа (как к примеру насосы с использованием горизонтальных земляных коллекторов), нет ограничений на озеленение и ландшафтный дизайн после их установки, не требуется водоем, как в случае с тепловыми насосами типа «вода-вода».
  3. Благодаря низкотемпературному отоплению возможно обеспечение максимально комфортных условий в помещении, с минимальными колебаниями температуры и влажности, в отличие от отопления с использованием, к примеру, газовых котлов и радиаторов, отсутствие шума;
  4. Тепловые насосы в летнее время способны также обеспечить охлаждение помещений, работая по «обратному циклу»;
  5. Отсутствие необходимости в монтаже дымохода, хранилища топлива;
  6. Высокая пожаро - и взрывобезопасность;
  7. Экологичность - отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
  8. Независимость от поставок и цен на газ и автономность - для функционирования ГТН необходимо только электричество.

Минусы ГТН:

  1. Относительно высокая цена на оборудование и дорогостоящий монтаж (по сравнению с классическими системами отопления) ввиду отсутствия в РФ гос.дотаций на установку ГТН, высоких ввозных пошлин;
  2. Сложности с наличием технической документации по проектированию ГТН, разработанной в России и для российских условий;
  3. ГТН сохраняет высокий КПД лишь при условии, что система отопления является низкотемпературной, то есть температура теплоносителя в ней не превышает 45-50°С - теплый пол, фанкойлы. Таким образом заменить привычное отопительное оборудование в уже смонтированной радиаторной системе отопления не является целесообразным.
  4. Часто допускаемые ошибки при проектировании грунтового контура, связанные с непрофессионализмом, или стремлением сэкономить на этом с целью занизить стоимость системы, могут привести к чрезмерному остыванию грунта и, как следствие, снижению эффективности ГТН.

Таким образом, учитывая все вышесказанное, можно сказать, что основными критериями использования геотермальных тепловых насосов в нашей стране являются:

- независимость от таких внешних факторов, как проблемы с газом, сервисных служб;

- полная автономия (при условии наличия страховочного теплового оборудования), экономичность и безопасность.

 

Цена геотермальной насосной установки в настоящее время складывается из стоимости:

- бурения скважин под зонды (60-100 м);

- самих зондов;

- экологически чистого теплоносителя (в настоящее время мы рекомендуем теплоноситель на основе этилкарбитола «Экосол -40»)

- непосредственно теплового насоса;

- накопительной емкости для горячей воды;

- монтажных  и пуско-наладочных работ.

В процессе приобретения, монтажа и эксплуатации гелиосистем на основе солнечных панелей немаловажную роль играет понятие КПД солнечных панелей. Под ним понимается процент солнечного излучения, падающего на панель и преобразованного в электричество, с дальнейшей возможностью использования. То есть упрощенно - КПД - это показатель эффективности преобразования солнечного света панелью.

На КПД панели влияют многие факторы, к примеру, чистота пластин, из которых изготовлена панель, монокристаллическая это панель или поликристаллическая, ориентация скатов крыши, на которые монтируется панель, угол наклона, температура окружающего воздуха и т.д.

В данной статье речь пойдет об одном из способов повышения КПД панели, а именно - о трекерах для солнечных панелей.

Трекер представляет собой техническое устройство, функция которого заключается в способности отслеживать перемещение солнца и соответственно разворачивать закрепленные на специальной конструкции солнечные батареи. Таким образом, солнечные панели весь световой день настроены таким образом, что солнечное излучение постоянно падает на них под прямым углом, что значительно повышает их КПД.

Трекер включает в себя поворотную раму, на которой закрепляются солнечные панели, и поворотные механизмы.

Трекером управляет электронный блок, который состоит из сенсорной панели оператора и выходных силовых устройств.

Программа управления трекером способна менять угол азимута и угол подъема над горизонтом в зависимости от установленных параметров местного времени, даты и года.

В случае несоответствия установленного и необходимого угла, происходит подача питания на соответствующий двигатель координатного сервопривода.

Возможно полностью автоматическое (без вмешательства человека) управление трекером, к примеру, это функция распознавания пасмурных дней и коррекция установленного времени посредством Интернета. Кроме этого, система предусматривает и функцию управления и коррекции углов вручную.

Существуют двухкоординатные или однокоординатные трекеры.

Двухкоординатные трекеры способны точно отслеживать положение солнца и ориентировать солнечные панели строго под углом 90° к солнечному излучению.

Однокоординатные трекеры могут изменять положение панелей только по азимуту от востока до запада, в то время как угол подъема солнца над горизонтом не корректируется и является компромиссным. Его изменение в определенных пределах возможно вручную в зависимости от времени года и в процессе монтажа трекера.

Таким образом, гелиосистема, оборудованная трекером, обладает следующими преимуществами:

  • повышение мощности солнечных модулей на 30%
  • простой монтаж, работа в автоматическом режиме
  • работоспособность конструкции в зимнее время
  • независимость от ориентации скатов кровли и возможность проектирования систем различных размеров.

 

 

 

 

Подкатегории