Za razliko od zmogljivega in dragega ogrevalnega sistema, ki je opremljen v navadnem stanovanju, energijsko učinkovita hiša ne kuri goriva ali pretvarja električne energije omrežja v toploto (razen v primerih kritičnega padca temperature). Takšna hiša v sebi vztrajno zadržuje – zahvaljujoč premišljeni toplotni izolaciji, prezračevanju z rekuperacijo in optimalni lokaciji objekta – tako imenovano pasivno toploto. In karkoli se lahko uporabi kot vir te pasivne energije:
- neposredna sončna svetloba, ki prodre skozi okna;
- toplota, ki jo proizvajajo gospodinjski aparati, pa tudi stanovalci in hišni ljubljenčki;
- in seveda naprave, katerih glavna funkcija je oskrba hiše s sončno energijo - solarni paneli (baterije), o katerih bo govora.
Solarni paneli se harmonično prilegajo pasivni hiši, saj popolnoma ustrezajo glavnemu principu njene gradnje – izrabi obnovljive energije iz okolja.
Načelo delovanja sončnih kolektorjev in njihova interakcija z drugimi domačimi sistemi
- Delovanje sončnih kolektorjev temelji na pretvorbi toplotnega sevanja, ki vpliva na silicijeve rezine, v električno energijo;
- Solarni paneli vam omogočajo uporabo sončne energije za delovanje gospodinjskih aparatov, prezračevalnih sistemov in (delno) ogrevanje;
- Če so zmogljivosti solarnih panelov večje od potreb gospodinjstev, potem lahko presežek energije uporabimo v sistemih za shranjevanje in pretvorbo električne energije.
- Če je potreba po električni energiji večja od zmogljivosti panelov, lahko manjkajoči del pridobimo iz omrežja (možnost mrežne sončne postaje) ali generatorja na tekoče gorivo (avtonomna sončna postaja).
Vrste solarnih modulov
Klasifikacija fotovoltaičnih sistemov se izvaja glede na kriterije uporabljenih materialov in zasnov. Sončne baterije so:
- V obliki silikonskih plošč (najpogostejši, najbolj zmogljivi in najdražji), učinkovitost - do 22%; Izdelujejo se v treh podvrstah: monokristalni (najbolj zanesljivi), polikristalni in amorfni; v prvih dveh položajih se uporablja čisti silicij, v tretjem - silicijev vodik, ki se nanese na podlago;
- Film - izdelan iz kadmijevega telurida, bakrovo-indijevega selenida in polimerov. Imajo nižjo ceno, a tudi nižjo zmogljivost (izkoristek 5-14%), zato bo za uskladitev baterije z "apetiti" doma potrebno povečanje površine, ki sprejema sevanje.
Potrošniške lastnosti solarnih panelov opisujejo naslednje značilnosti:
- Moč.Večja kot je površina sončne plošče, večja je njena moč; Za proizvodnjo energije 1 kWh/dan poleti bo potrebnih približno 1, 5 m2 sončnih kolektorjev. Najučinkovitejša moč se pokaže, ko žarki padajo pravokotno na površino baterije, česar pa ni mogoče stalno zagotavljati, zato je spreminjanje zmogljivosti panela v dnevnih urah naraven proces. Da zagotovimo pridobitev potrebne količine energije spomladi in jeseni, je treba tej površini dodati približno 30 %;
- Učinkovitost(učinkovitost) sodobnih sončnih kolektorjev - v povprečju približno 15-17%;
- Življenjska doba baterije in izguba energije skozi čas. Proizvajalci praviloma zagotavljajo garancijo za delovanje sončnih kolektorjev 25 let, pri čemer obljubljajo zmanjšanje moči v tem obdobju za največ 20% prvotne (pri nekaterih proizvajalcih se življenjska doba giblje med 10-25 leti). z jamstvom zmanjšanja moči za največ 10%). Kristalni moduli so najbolj trpežni, njihova predvidena življenjska doba je 30 let. Prva sončna baterija na svetu deluje že več kot 60 let. Zmanjšanje same proizvodnje solarnih modulov se pojavi predvsem zaradi postopnega uničenja tesnilnega filma in zamegljenosti plasti med steklom in sončnimi celicami - zaradi vlage, ultravijoličnega sevanja in temperaturnih sprememb;
- Baterija priložena, ki zagotavlja delovanje panela ponoči, je dobra dopolnitev zmogljivosti solarnega generatorja. Baterija običajno zdrži manj kot sam solarni modul, v povprečju 4-10 let;
- Razpoložljivost dodatnih vozlišč– kot so stabilizator napetosti, krmilnik polnjenja baterije, inverter (pretvornik DC v AC 220 V za uporabo v gospodinjstvu) olajša upravljanje naprave in njeno integracijo v sistem »Pametni dom«;
- Cena baterije– je neposredno odvisno od njegovega območja: močnejša je naprava, dražja je. Poleg tega so tuje plošče še vedno cenejše od domačih, saj so sončne celice tam bolj priljubljene kot pri nas. Toda pri primerjavi cen naših in uvoženih naprav je treba najprej primerjati učinkovitost delovanja sončnih kolektorjev med seboj - tukaj domači proizvajalci dosegajo dobre kazalnike učinkovitosti - do 20%.
Izbira in uporaba fotovoltaičnih baterij
Pri izbiri sončnih kolektorjev za zasebni dom temeljijo predvsem na obremenitvi, ki jo bodo morali nositi. Poleg tega je treba upoštevati geometrijo hiše in načrtovanje preventivnih vzdrževalnih dejavnosti, ki skupaj zahtevajo natančno preučitev naslednjih vidikov:
- Dnevna poraba energije naprav, ki se nameravajo napajati iz sončne energije (razsvetljava prostorov, gospodinjski električni porabniki, naprave za varnost in avtomatizacijo itd. ). Upoštevati je treba, da polnjenje in praznjenje baterij prav tako porabi energijo (približno 20%), dodatna oprema pa bo imela tudi svoje izgube (na primer v pretvorniku v povprečju - 15-20%);
- Razmerje med zahtevanimi dimenzijami delovnih plošč in pripadajočimi strešnimi površinami ter njeno geometrijo;
- Sposobnost čiščenja delovnih površin baterij pred umazanijo, snegom in drugimi dejavniki, ki vplivajo na delovanje foto pretvornikov.
Pomembne točke pri delovanju sončnih kolektorjev
- Izogibajte se fizičnim poškodbam plošče (praske in poškodbe celovitosti zaščitne folije lahko vodijo do kratkega stika in/ali korozije);
- V težkih podnebnih razmerah je priporočljivo opremiti sončne postaje s konstrukcijami za zaščito pred vetrom;
- Redni pregledi, čiščenje in vzdrževanje so obvezni.
Stroški in povrnitev sončnih kolektorjev
Za osrednji del naše države vsak kilovat moči sončne celice proizvede naslednjo količino energije:
- poleti - 5 kWh / dan (maj-avgust);
- spomladi in jeseni - 3-4 kWh / dan (marec-april, september-oktober);
- pozimi - 1 kWh / dan.
Pri izračunu stroškov avtonomne sončne postaje morate poleg stroškov enote moči, ki jo proizvedejo paneli (približno 60 rubljev na 1 W), upoštevati stroške dodatne opreme: od pritrdilnih elementov in ožičenja do baterije, zaščitne naprave in inverterji (kar je najmanj 5 % celotnega stroška, cene pa se lahko zelo razlikujejo, odvisno od proizvajalcev in moči).
Po priporočilih strokovnjakov so optimalni stroški za celoletni solarni sistem doseženi z uporabo sheme "poletna možnost plus rezervni električni generator". Res je, da bo treba generator vklopiti spomladi in jeseni, da ne omenjam zime (sončne baterije nikoli niso zasnovane za polno obremenitev v zimski sezoni).
Pri izračunu vračilne dobe sončne elektrarne se njena moč primerja s parametrom, ki je vzet kot osnovni. V mrežni sončni postaji so to tarife električne energije, v primeru avtonomnega sončnega sistema pa je to strošek energije, ki jo proizvede električni generator na tekoče gorivo. Povračilo je ocenjeno na podlagi dejstva, da bo sončna baterija z močjo 1 kW proizvedla približno 1000 kWh energije na leto.
Če vzamemo povprečno ceno 1 kWh električne energije kot 5 rubljev, bo vračilna doba za omrežno sončno postajo: 80. 000 rubljev / 5 rubljev * 1000 kWh = 16 let.
S 30-letno garancijo za omrežno solarno napravo se bo povrnitev (pri tarifi 5 rubljev/kWh) zgodila v 16 letih, v naslednjih 14 letih pa bo električna energija dobavljena brezplačno.
Kar zadeva avtonomni sistem sončne energije, bo strogo gledano količina energije, ki jo proizvede na leto, manjša od predvidenih 1000 kWh, ki si jih deli z električnim generatorjem. Toda za grobe izračune tega števila ni treba zmanjšati - da bi približno upoštevali povečanje specifične porabe goriva, ki se pojavi, ko je generator delno (to je občasno, ne stalno) obremenjen. Potem je vračilna doba avtonomnega sistema (na podlagi stroškov energije, ki jo proizvede generator tekočega goriva - 25 rubljev na 1 kWh) videti takole: 150. 000 rubljev / 25 rubljev * 1000 kWh = 6 let.
Učinkovitost solarnih panelov, ki so del avtonomne sončne elektrarne, poleg tehničnih kazalcev potrjuje njihova vračilna doba, ki je 6 let.
Tarife niso znižane
Vendar navedeni primeri naprav za sončno energijo nakazujejo, da je zdaj mogoče tarife individualno "zamrzniti" in lahko začnete varčevati z izkoriščanjem zmogljivosti fotovoltaičnih panelov. Kupiti jih morate samo od blagovnih znamk, tržno preizkušenih proizvajalcev, tako da so njihovi parametri predvidljivi tako pri oblikovanju kot pri delovanju.
In najbolje je, da se ukvarjate z vprašanji, kot so: že v fazi projektiranja energetsko učinkovite hiše:
- zagotoviti, da južna fasada ni zasenčena;
- izbira kota naklona strehe in delovnih površin plošč;
- pravilna orientacija hiše na kardinalne točke;
- preprečevanje zasenčenja delovnih območij sončnih kolektorjev, njihove zamašitve z drevesnimi listi itd.
V tem primeru bodo vsi parametri med seboj optimalno povezani in zagotovljeno najučinkovitejše delovanje solarnih panelov za posamezen objekt.