Солнечный коллектор в московской области. Виды солнечных коллекторов

Солнечный коллектор в московской области. Виды солнечных коллекторов

• Вакуумный: имеет специальный отражатель, его фокус света направлен на элемент-поглотитель, что эффективно даже при рассеянном освещении, когда небо затянуто облаками. Тепло от солнечного коллектора передается через теплоноситель бойлеру. Обладают такими достоинствами, как высокая выработка солнечной энергии и отсутствие теплопотерь.
• Плоский: поглощающая поверхность держит ориентир на солнце, обеспечивая максимальное излучение, в результате чего поглощенная энергия передается теплоносителю. В качестве изоляционного материала используется минеральная вата или полиуретановая пена. Среди преимуществ — низкая стоимость, адаптация под низкотемпературные системы, снижение затрат на обслуживание.

В качестве основных теплогенераторов выступают:

• воздушные солнечные коллекторы (среди недостатков — низкий КПД);
• водяные солнечные коллекторы (целесообразно использовать параллельно с подогревателем воды).

Гелиоустановки — это экологически чистая энергия. Они нашли широкое применение как для нагрева воды, так и для отопления дома, пансионатов, отелей, а также для бассейна, где подогревают воду до необходимой температуры. Использование гелиосистем заняло достойную нишу в системе теплых полов городских квартир.

Обеспечивая дом теплом и комфортом, нужно помнить о простых правилах.

• Солнечные коллекторы желательно устанавливать в южном направлении — в месте, где нет тени.
• Для их установки нужно подготовить подходящие поверхности, например, селективные, способные повысить рабочую температуру, получаемую от солнечного коллектора.
• Сочетание солнечного нагрева с тепловым насосом увеличит эффективность.
• Выбирая пластиковые коллекторы, помните, что их отличает способность прямого подключения к системе горячего водоснабжения. Но зимой они не используются ввиду отсутствия теплоизоляционных свойств.

Солнечный концентратор. Что представляет собой солнечный концентратор и каково его назначение?

Это устройство, фокусирующее свет на теплоноситель, является альтернативным источником энергии, наравне с энергией ветра. Бак с жидкостью в этом случае является, как правило, теплоносителем, впитывающем солнечную энергию. Виды приборов различаются на параболоцилиндрические, тарельчатые устройства, в которых применяются зеркала, а также башенного типа гелиоцентрические конструкции. Солнечные лучи, в соответствии с устройством, фокусируется в точке или распределяется по линии. Следует отметить, что солнечный концентратор способен нормально функционировать исключительно, когда светит солнце, что в отечественных природных условиях недостаточно эффективно.

Российский климат настолько изменчив, что значительно затрудняет расчет прибора. По этой причине солнечный концентратор может применяться только в областях с большим количеством солнечных дней в году: в степных районах и пустынях. При использовании приборов в промышленности они снабжаются аппаратами слежения, позволяющими качественно ориентировать устройства по солнцу.

Работа концентратора основана на передаче энергии сфокусированного солнечного света приемником, который нагревается и отдает тепло теплоносителю. Так как данный концентратор довольно дорогой, а аппараты слежения нуждаются в регулярном обслуживании, его использование весьма ограничено. Для повышения эффективности солнечный концентратор применяется в гибридных системах, использующих, кроме энергии солнца, топливные ресурсы. Энергия, при этом, вырабатывается круглосуточно и постоянно, независимо от дня или ночи.

Солнечный водонагреватель. Разновидности солнечных водонагревателей

Теперь поговорим о разновидностях солнечных водонагревателей. Они классифицируются по различным конструктивным особенностям.

К примеру, по типу циркуляции теплоносителя различают следующие водонагреватели:

• С естественной циркуляцией;
• С принудительной.

В первом случае вода циркулирует благодаря своим физическим свойствам. При нагреве она увеличивается в объёме, плотность у неё снижается. В результате жидкость по трубкам поднимается вверх, а на её место поступает холодная вода. Для прохождения естественной циркуляции резервуар должен находиться сверху коллектора, а это не всегда удобно.

Во втором случае накопительный резервуар устанавливается в подвальном помещении, а принудительная циркуляция обеспечивается специальными насосами. При такой организации роль теплоносителя может выполнять масло. Оно очень хорошо справляется с этой функцией.

Водонагреватели можно классифицировать по конструкции коллектора:

• Вакуумные. Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны. Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого;
• Панельные. Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор. Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром

Кроме того, водонагреватели можно классифицировать по типу контура:

• Разомкнутый контур. Такая конструкция используется при организации подачи горячей воды в жилой дом. В роли теплоносителя выступает вода, которая после нагрева уже не попадает обратно в коллектор. Она расходуется на бытовые нужды;
• Один замкнутый контур. Применяется при отоплении жилого дома. В этом случае теплоноситель из водонагревателя подмешивается к другой жидкости (возможно, не вода), которая была нагрета в основном котле. В замкнутом контуре теплоноситель после нагрева проходит систему отопления и снова возвращается в коллектор;
• Два замкнутых контура. Такие водонагреватели являются универсальными и самыми эффективными. Такую систему можно использовать для выработки горячей воды или отопления круглый год. Нагревшись в коллекторе, теплоноситель идёт в теплообменник и передаёт тепло во второй контур. И уже теплоноситель в этом втором контуре расходуется в качестве горячей воды или для отопления дома.

Теплоноситель также может быть различным. Чаще всего используются вода, антифриз, масло. Можно ещё подразделить водонагреватели по общему принципу работы на пассивные и активные системы.

• Пассивный. Абсорбция и накопление энергии происходят сами собой без всяких механизмов контроля. Подобные системы просты и не требуют серьёзных вложений. За это приходится расплачиваться неравномерной работой и скачками мощности. Примером может служить бак над летним душем, который выкрашен в чёрный цвет. Обычно так работают системы с одним контуром. Здесь приёмный бак должен находиться над коллектором;
• Активный. Здесь нет минусов пассивного водонагревателя. Здесь солнечная энергия преобразуется в тепловую и периодически передаётся в накопительную ёмкость, бойлер или напрямую потребителям. Стабильная работа достигается благодаря системе принудительной циркуляции. Эта схема работает в системах с одним и двумя контурами. В таких системах часто можно видеть насосы, панели, измерительные приборы и т. п.

Солнечная батарея. Принцип работы солнечной батареи, что такое солнечная батарея

Солнечная батарея - это источник постоянного электрического тока от преобразованной энергии солнца при помощи фотоэлементов.

Фотоэлементы - это преобразователи энергии фотонов в ток.

Фотоны - это элементарная частица, не имеющая массы покоя.



Солнечная батарея для обеспечения бытовых потребностей в электроэнергии

История создания солнечной батареи

В 1839 году Антуаном – Сезаром была представлена батарея, которая преобразовывала энергию Солнца в ток.

В 1877 году Адамс и Дей открыли выработку электричества селеном при действии на него солнечных лучей.

В 1905 году Альберт Эйнштейн описал фотоэффект.

В 1954 году был создан элемент солнечной батареи, выполненной из кремния Гордоном Пирсоном, Кэпом Фуллером и Дэррилом Чапиным.

Виды солнечных батарей

В настоящее время солнечные батареи представлены несколькими вариантами в зависимости от типа их устройства, и от материала, из которого изготовлен фотоэлектрический слой.

I. Классификация по типу их устройства:

1. 1. Гибкие;
2. 2. Жёсткие.

II. В зависимости от материала, из которого изготовлен фотоэлектрический слой выделяют:

1. Солнечные батареи, фотоэлемент которых выполнен из кремния. Они в свою очередь бывают монокристаллическими, поликристаллическими и аморфными. Монокристаллические панели достаточно дорогой вариант, но они отличаются высокой мощностью.

Поликристаллические дешевле, чем монокристаллические панели. Такие панели медленней теряют свою эффективность с увеличением сроков службы, а так же при нагревании.

Аморфные представлены в основном тонкопленочными панелями. Такое устройство солнечной батареи позволяет генерировать солнечный свет, даже в плохих погодных условиях;

2. Солнечные батареи, фотоэлемент которых выполнен из теллурида кадмия;

3. Солнечные батареи, фотоэлемент которых выполнен из селена;

4. Солнечные батареи, фотоэлемент которых выполнен из полимерных материалов;

5. Из органических соединений;

6. Из арсенида галлия;

7. Из нескольких материалов одновременно.

Основные типы, которые получили распространение, это многопереходные кремниевые фотоэлементы.

Фотоэлементы, выполненные из кремния, отличаются высокой чувствительностью к нагреванию, компактностью, надежностью и высоким уровнем КПД (коэффициента полезного действия).

Другие материалы не получили широкого распространения в связи с большой стоимостью.

Устройство солнечной батареи

Для того, чтобы солнечная батарея была способна преобразовывать свет солнца в ток, необходимы следующие элементы:

1. Фотоэлектрический слой, который играет роль полупроводника. Представлен двумя слоями разных по проводимости материалов. Здесь электроны способны переходить из области p(+) в область n (-). Это называется p-n переход;
2. Между двумя слоями полупроводников помещен элемент, который является по своей сути преградой для перехода электронов;
3. Источник питания. Он необходим для подключения к элементу, препятствующему переходу электронов. Он преобразовывает движение заряженных электронов, т.е. создает электрический ток. Аккумуляторная батарея. Аккумулирует и хранит энергию;
4. Контролёр заряда. Основной его функцией является подключение и отключение солнечной батареи исходя от уровня заряда. Более сложные устройства способны контролировать максимальный уровень мощности;
5. Преобразователь прямого тока в переменный (инвертор);
6. Устройство, стабилизирующее напряжение. Обеспечивает защиту системы солнечной батареи от скачков напряжения.

Принцип работы солнечной батареи

Принцип работы солнечной батареи основан на фотоэлектрическом эффекте.

Солнечный свет (лучи), попадая на фотоэлектрический слой, полупроводниковых пластин приводит к высвобождению излишних электронов из обоих слоёв (n и p). На место оставшееся после освобождения электронов в одном слое встают освобожденные электроны другого слоя. Таким образом, происходит постоянное передвижение электронов из одного слоя в другой через p-n переход.

В результате этого на внешней цепи начинает появляться напряжение. Слой p становится положительно заряженным, а слой n – отрицательно.

Аккумулятор в ходе этих действий начинает набирать заряд.

Контролёр заряда подключает солнечную батарею, если заряд аккумулятора низкий. И выключает её, в случае, когда аккумулятор заряжен. Также контролер не даёт течь обратному току в то время, когда отсутствует солнце.

Трансформатор прямого тока в переменный необходим для преобразования постоянного тока в переменный с напряжением 220 В. Он бывает двух видов:

• Сетевой тип инверторов. Обеспечивает работу только в дневное время суток и тех приборов, которые присоединены к нему самому;
• Автономный тип. Применяется в устройстве элементов солнечной батареи, с наличием аккумуляторной батареи. Они предназначены для работы систем бесперебойного питания.

Это Интересно! Солнечной энергии, выделяемой за 1 секунду, достаточно для удовлетворения потребностей всего человечества на полмиллиона лет!

Вакуумный солнечный коллектор. Преимущества использования вакуумного солнечного коллектора:

• Гелиосистема имеет высокую производительность даже в осенне-зимний сезон.

При производстве вакуумного солнечного коллектора используется наилучший теплоизолятор – вакуум. Общие потери тепла в коллекторе минимальны, т.к. в вакууме не происходит потерь на теплопроводность и конвекцию. Поэтому КПД вакуумного коллектора сохраняется стабильно высоким даже при неблагоприятных погодных условиях – температуре воздуха до -45°С и рассеянном солнечном свете, а его производительность до 40% выше, чем у других видов коллекторов.

• Каждый солнечный луч используется в гелиосистеме оптимальным образом.

Абсорбер, являющийся важной деталью конструкции вакуумного солнечного коллектора, имеет форму цилиндра, что позволяет максимально эффективно использовать для преобразования каждый солнечный луч от восхода и до заката солнца. Благодаря цилиндрической форме абсорбера вакуумный коллектор в три раза эффективнее и способен улавливать рассеянную энергию солнца по сравнению с коллекторами, имеющими плоскую форму, и может произвести до 40% тепловой энергии больше, чем другие системы с аналогичной площадью абсорбера.

• Вакуумные солнечные коллекторы отличаются повышенной надежностью.

Вакуумный солнечный коллектор будет радовать Вас своим теплом долгие годы. Залог его высокой долговечности и надежности – использование в конструкции высококачественных современных материалов. Так, все детали, находящиеся в непосредственном контакте с теплоносителем, изготовлены из меди высокого качества, а трубки коллектора выполняются из особого ударопрочного (боросиликатного) стекла, которому не страшен даже град до 35 мм. Вакуумные коллекторы хорошо зарекомендовали себя в регионах с суровым климатом, где нередки шквальные ветра и даже ураганы, т.к. панель коллектора имеет небольшую парусность. Замена вакуумных трубок в случае их повреждения не вызывает особого затруднения, т.к. не требует полной остановки и слива всей системы.

• После оледенения, покрытия снегом или инеем система быстро вновь готова к работе.

По сравнению с другими видами коллекторов, вакуумный коллектор быстрее возвращается в рабочее состояние, избавляясь от снега, льда или инея и снова готов дарить Вам свое тепло. Это объясняется тем, что стеклянное покрытие коллектора имеет очень небольшую толщину, благодаря чему тепловая инерция прибора сводится к минимуму.

• Вакуумный солнечный коллектор способен обеззараживать воду.

В нагреваемой коллектором воде под действием высоких температур и вакуума размножение различных бактерий становится невозможным.

• Вакуумные солнечные коллекторы отличаются простотой монтажа и удобством эксплуатации.

Число желающих сэкономить на расходах на обычные виды энергоресурсов за счет перехода на использование солнечной энергии постоянно растет.

Вакуумные солнечные коллекторы «АНДИ Групп» пользуются достаточно большой популярностью в Центральном и Южном регионах России. Это еще раз подтвердилось на проведенных в сентябре этого года в г.Ростове-на-Дону двух специализированных выставках («15-я юбилейная аграрная выставка» и выставка «МЧС России»), где солнечное оборудование «АНДИ Групп» вызвало большой интерес у представителей разных регионов и слоев населения страны. Производственники и аграрии, владельцы зон отдыха и простые рядовые потребители живо интересовались этим оборудованием. Подтверждением успеха солнечного оборудования «АНДИ Групп» на выставках является награждение ПК «АНДИ Групп» Дипломами выставки «За успешное продвижение на юге России инновационных и энергосберегающих технологий и оборудования».

Руководящий состав МЧС России рекомендовал позиционировать эти солнечные системы на специализированной выставке МЧС в качестве водонагревателей в сложных полевых условиях для создания комфортных и санитарно-гигиенических условий для граждан и личного состава в чрезвычайных ситуациях. Это является убедительным аргументом того, что нет границ для применения солнечных коллекторов ни по территории, ни по назначению, ни по масштабу и сложности системы.

Производственная компания «АНДИ Групп» предлагает оптимальное решение проблемы обеспечения горячей водой как малых так и больших потребителей (от душевых кабин, летних бассейнов и дачных домов до гостиниц, пансионатов, больниц, автозаправочных станций и др.автономных объектов) в условиях сезонного или круглогодичного использования:

Солнечные водонагреватели серия «ДАЧА» модель XF-II и XF-II система без давления. Используются сезонно - с апреля по октябрь месяцы.

Сезонный солнечный коллектор для дачи Производственной компании «АНДИ Групп», поможет решить проблему горячего водоснабжения на Вашем дачном участке, обеспечив Вас горячей водой: для принятия душа, мойки посуды, подогрева летнего бассейна, полива растений и прочих бытовых и хозяйственных нужд.

Солнечные батареи. Автономная схема

В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.

Такой функционал диктует схему построения:

• Источник энергии – солнечные панели.
• Накопитель (аккумулятор) – берет на себя питание потребителей, когда батареи не вырабатывают электроэнергию (например, в ночное время).
• Контроллер заряда аккумуляторов – устройств, управляющее зарядом накопителей и потребление энергии от фотопанелей.
• Инвертор, как и в предыдущем варианте, преобразующий постоянное напряжение в переменное.

Система работает следующим образом:

• При наличии освещения солнечные батареи вырабатывают энергию.
• Она поступает на вход контроллера, преобразующий ее параметры в нужные для заряда батарей. Аккумуляторы подключены к его выходу.
• К выходу контроллера и зажимам АКБ подключаются входные цепи инвертора. Он преобразует напряжение и подает питание в сеть дома (не путать с централизованной).

Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.

В такой системе нет связи с сетью (поэтому ее называют автономной) и, что самое приятное, владелец дома не платит за электроэнергию вообще.

Однако за красивой картинкой обязательно скрываются «подводные камни»:

• Стоимость электростанции выходит весьма значительной.
• Если по каким-либо причинам наблюдается длительный перерыв в работе панелей (поверхность покрыта снегом в зимнее время, дождевые тучи на неделю закрыли Солнце и т.д.), запасенной в аккумуляторах энергии не хватит для работы потребителей.

Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.

Солнечные батареи выгодно или нет. Электричество часто пропадает

Тут надо задуматься, нужны ли вообще солнечные батареи.

Пример: основное электричество есть, максимальное потребление дома 5 киловатт. Потребление при отключении электричества (если мы вручную отключим самые мощные нагрузки, оставим необходимое) — 3 киловатта. Отключения электричества возможны на срок до 3 часов.

Берём инвертор МАП «Энергия» SIN Pro 24/220В 6.0 квт = 72 тысячи.

Важная вещь! Один инвертор работает на одну фазу! То есть, если у нас все важные нагрузки висят на одной фазе, то хорошо, ставим инвертор, а если они распределены на все три фазы, тогда надо три инвертора, никуда не деться от этого. Три инвертора по 5 киловатт (как обычно в домах бывает) = 216 000 рублей.

Три часа держим 3 киловатт = 9 киловатт-часов должно быть запасено в аккумуляторах. Солнечные батареи пока вообще не считаем, они за 3 часа мало энергии дадут, особенно не летом или вечером. На них нет надежды, считаем, что аккумуляторы заряжаются от электричества.

9000 ватт-часов / 12 вольт (каждый аккумулятор ведь 12-вольтовый) = 750 ампер-часов. Аккумуляторы разряжаются не в ноль, а до 20% ёмкости. КПД инвертора 93 процента (считается довольно высоким). Итого нам надо запасти в аккумуляторах 1008 ампер-часов энергии.

Берём аккумуляторы по 250 ампер-часов 12 вольт. 4 штуки. Весят они, кстати,  по 80 кг каждый. Цена хорошего гелевого аккумулятора со сроком службы 10-12 лет — 34 000 рублей.

Итого инвертор и аккумуляторы = 208 000 рублей. Плюс соединительный кабель, стеллаж, предохранитель = примерно 224 тысячи рублей. Вот полное решение проблемы.

Если электричество будет пропадать часто и надолго, то можно добавить к этой системе солнечные батареи, и в солнечные месяцы они добавят времени автономной работы системы. Либо увеличить количество аккумуляторов вдвое.

Можно также добавить к системе генератор с возможностью запуска по внешнему сигналу. Инвертор, видя, что аккумуляторы почти сели, будет запускать генератор, а после окончания зарядки останавливать его. Это приведёт к тому, что генератор будет работать не весь день, а пару часов в день.

Видео ВАКУУМНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР на даче. Пошёл 3й год. Приносит ли он пользу?