Солнечные коллекторы и фотоэлементы

Оба решения относятся к так называемым солнечным системам, то есть представляют собой получение и использование бесплатной солнечной энергии. Солнечные коллекторы преобразуют солнечную энергию в тепловую энергию для получения горячей воды или работы системы отопления. А солнечные батареи преобразуют солнечную энергию в электрический ток. Как одно, так и другое устройства можно использовать в качестве опорной системы для традиционных систем отопления или электроснабжения дома.

Принцип работы солнечных коллекторов и солнечных батарей

Помимо возможности использовать солнечную энергию, обе технологии имеют ещё и общее расположение – элементы обеих систем обычно размещаются на крыше или на независимых конструкциях. Они могут дополнять друг друга, но различия в их работе являются ключевыми.

Солнечные коллекторы собирают солнечную энергию и преобразуют её в тепловую энергию (фототермическое преобразование). Поглощающее вещество, принимая солнечные лучи, передаёт их материалу-теплоносителю (чаще всего это жидкость – смесь пропиленгликоля и воды), который при остывании отдаёт своё тепло, нагревая вод для горячего водоснабжения или отопления. Эффективность коллекторов тесно связана с направлением поглотителя и качеством солнечного света в данном месте. Солнечное отопление наиболее эффективно при нахождении на юге и при сильном солнечном свете.

Солнечные батареи сделаны из кремния. Свет, падающий на их поверхность, преобразуется в электричество (фотоэлектрическое преобразование). Фотоны солнечного света сталкиваются с электронами в фотоэлектрических элементах. Разница напряжений создаёт постоянный ток, передаваемый в так называемый инвертор, который затем преобразует напряжение из постоянного в переменное, которое можно использовать в большинстве повседневных устройств.

Одна панель состоит из множества фотоэлементов. Эффективность фотоэлектрической установки не зависит от солнечного излучения. Достаточно, чтобы он был ярким, благодаря чему панели будут вырабатывать электроэнергию и в пасмурные дни, и зимой. Однако количество производимого тока зависит от интенсивности освещения и угла наклона панелей.

Оба типа солнечных установок часто образуют так называемые двойные системы в сочетании с традиционными методами отопления. Примером является вода, которая нагревается газом в короткие пасмурные осенние дни, с помощью печи на твёрдом топливе и так далее, а в периоды интенсивного солнечного света эту функцию берет на себя солнечная установка.

Типы солнечных коллекторов и солнечных батарей

По конструкции солнечные коллекторы бывают плоские и вакуумные. В плоских солнечных коллекторах абсорбер, поглощающий солнечное излучение, является плоской металлической пластиной. Его нижняя часть прилегает к трубам, по которым циркулирует материал-теплоноситель, собирая тепло и отводя его к резервуару с водой в целях ее нагрева для бытового потребления, а верхняя часть абсорбера защищена стеклянной панелью.

Устройство вакуумных солнечных коллекторов напоминает бытовой термос. Только внешняя часть солнечной тепловой трубы прозрачна, а на внутреннюю нанесено покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. При попадании на установку солнечного света жидкость, находящаяся внизу трубки, нагреваясь, превращается в пар, который поднимается в верхнюю часть трубки, где конденсируясь, передаёт тепло коллектору. В свою очередь коллектор передаёт тепловую энергию в бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду для потребителя.

Солнечные батареи бывают двух основных видов: монокристаллические и поликристаллические.

Монокристаллические панели – эффективные, прочные, изготовлены из единого кристалла кремния темно-синего или чёрного цвета. Их квадратная форма (со срезанными углами) создаётся путём разрезания на кусочки кремниевого блока.

Поликристаллические панели – квадратные панели из поликристаллического кремния (образованные в результате соединения множества монокристаллов). Являются чуть менее эффективными и прочными, чем монокристаллические, но более низкими по цене.

Как установить и подключить солнечные коллекторы?

Главное условие правильной работы крышных солнечных панелей – это выбор оптимального места для их установки и правильная оценка размера поверхности коллекторов. Существуют два основных вариант размещения коллекторов: на крыше и на независимых конструкциях.

Условия правильной сборки:

• хорошее техническое состояние кровли – любой ремонт кровли потребует снятия коллекторов;
• достаточная прочность крыши – специалисты должны проверить, имеет ли крыша достаточную несущую способность для размещения коллекторов, заполненных жидкостью, покрытых снегом, а также подверженных давлению ветра;
• достаточно места – коллекторам должно быть достаточно места, чтобы они не затеняли друг друга;
• южная экспозиция – размещение в сторону юга.

Стоит выбрать помощь профессионалов в выборе и установке коллекторов. Самостоятельная сборка требует особого внимания и часто, к сожалению, также связана с сокращением или даже потерей гарантии. Любые ошибки могут привести к ухудшению качества всей системы.

Установка и подключение солнечных батарей

Монтаж солнечных батарей можно разделить на несколько этапов.

Монтаж несущей конструкции – обычно это алюминиевая конструкция, которая крепится к крыше и даёт прочную опору панелям. Если панели устанавливаются на земле, конструкция имеет специальный балласт для предотвращения опрокидывания.

Установка фотоэлектрических панелей – это важнейшая часть всей системы. Их количество зависит от энергопотребления того или иного здания. Если доступной для установки поверхности недостаточно для размещения всех панелей, можно использовать высокопроизводительные ячейки. К сожалению, это связано с большими расходами.

При установке учитывайте широту его места. В средней полосе России эффективно работают солнечные батареи, установленные под углом 50-55 градусов. При установке на плоские поверхности их следует размещать на соответствующем расстоянии друг от друга. Нельзя загораживать соседние панели, так как это значительно снижает эффективность всей установки.

Как подключить солнечные панели

Последовательное соединение панелей. Большинство панелей подключаются таким образом – кабель должен проходить через каждую панель, соединяя положительный контакт одной с отрицательным полюсом следующей и т.д. Только первая и последняя панели подключаются к инвертору. Такое подключение даёт возможность увеличить напряжение и повысить КПД системы.

Параллельное соединение панелей означает соединение проводов по принципу плюс с плюсом, минус с минусом. При таком соединении эффективность системы со временем снижается, и для минимизации потерь требуется использование достаточно толстых и как можно более коротких проводов.

Инвертор должен быть расположен как можно ближе к панелям, на стене, на специальной монтажной пластине. Обратите внимание на большой вес инвертора. Самостоятельная установка может быть сложной задачей.

Рентабельность фотогальваники

Фотоэлектрические системы – относительно новое решение. Нет сомнений в том, что правильно спроектированная установка покроет большую часть или даже круглогодичную потребность в энергии. К тому же панели долговечные – производители обычно дают на них 25-летнюю гарантию. Хотя эффективность установки постоянно снижается, само по себе оно не является критичным.

Часто задаваемые вопросы

1. Что делать, если у меня нет идеально солнечной крыши?

Обычно у всей фотоэлектрической установки один инвертор. Этот факт положительно сказывается на цене в целом, но в то же время является её самым слабым звеном. Короче говоря, если одна панель находится в тени, это значительно снизит производительность других. Если использовать микроинверторы, количество которых должно быть равно количеству панелей, тогда каждая панель будет работать практически независимо. Это положительно сказывается на производительности в целом, но, к сожалению, в меньшей степени на цене.

2. Сколько солнечных коллекторов нужно на семью из 4 человек?

Обычно достаточно 2-3 коллекторов, однако эти значения могут значительно варьироваться в зависимости от индивидуальных потребностей пользователей в горячей воде.

3. Чем мыть солнечные батареи?

Солнечные батареи, расположенные под углом, благодаря осадкам самостоятельно очищаются от пыли, снега и грязи. Однако, чтобы справиться с более крупными загрязнениями, которые влияют на эффективную работу панелей, вам следует использовать специальные средства, разработанные производителем, или деликатный раствор воды с уксусом. Панели очищаются мягкой губкой или щёткой.

4. Как покрыть солнечные коллекторы?

Летом солнечные коллекторы подвержены перегреву. Такое явление происходит, когда устройство производит больше тепла, чем может использовать домохозяйство, или когда тепло вовсе не расходуется. Тогда жидкость в коллекторах может закипеть, что приведёт к более быстрому износу установки. Коллекторы на крыше можно защитить от перегрева, накрыв специальными роллетами, а наземные сооружения можно накрыть брезентом. Некоторые коллекторы имеют дополнительный слой вещества, предохраняющий их от перегрева.

ВИДЕО:

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!