Солнечная энергия как альтернативный источник энергии: виды и особенности гелиосистем

Условия для работы и повышения эффективности

Расчет и монтаж гелиосистемы лучше доверить профессионалам. Соблюдение техники установки обеспечит работоспособность и получение заявленной производительности. Для улучшения эффективности и периода службы надо учесть некоторые нюансы.

Термостатический клапан. В традиционных системах теплоснабжения термостатический элемент редко устанавливается, так как за регулировку температуры отвечает теплогенератор. Однако при обустройстве гелиосистемы о защитном клапане забывать нельзя.

Нагрев бака до максимальной допустимой температуры повышает производительность коллектора и позволяет задействовать солнечное тепло даже при пасмурной погоде

Оптимальное размещение клапана – 60 см от нагревателя. При близком расположении «термостат» нагревается и блокирует подачу горячей воды.

Размещение бака-аккумулятора. Буферная емкость ГВС должна устанавливаться в доступном месте

При размещении в компактном помещении особое внимание уделяется высоте потолков

Минимальное свободное пространство над баком – 60 см. Этот зазор необходим для обслуживания аккумулятора и замены магниевого анода

Установка расширительного бака. Элемент компенсирует температурное расширение в период стагнации. Установка бака выше насосного оборудования спровоцирует перегрев мембраны и ее преждевременный износ.

Оптимальное место для расширительного бачка – под насосной группой. Температурное воздействие при таком монтаже значительно сокращается, и мембрана дольше сохраняет эластичность

Подсоединение гелиоконтура. При подключении труб рекомендуется организовать петлю. «Термопетля» сокращает теплопотери, препятствуя выходу разогретой жидкости.

Технически правильный вариант реализации «петли» гелиоконтура. Пренебрежение требованием становится причиной понижения температуры в баке-аккумуляторе на 1-2°С за ночь

Обратный клапан. Предупреждает «опрокидывание» циркуляции теплоносителя. При недостатке солнечной активности обратный клапан не дает рассеиваться теплу, накопленному днем.

Солнечная энергетика в России и мире

Ввиду слабой развитости альтернативной солнечной энергетики в России, крупных СЭС на территории страны немного. Наиболее мощные среди них:

• Оренбургская (Оренбург) – 135 МВт после запуска третьей очереди;
• Старомарьевская (Ставрополье) – 100 МВт;
• Самарская (Самарский край) – 75 МВт.

Для сравнения, крупнейшими солнечными парками в мире (уже работающими на полную мощность либо строящимися) являются:

• Картнатака (Индия) – 2,0 ГВт – запуск последней очереди 2024 г.;
• Нубийская (Египет) – 1,8 ГВт – срок завершения 2022 г.;
• Tengger Desert (Китай) – 1,55 ГВт, функционирующий.
• Рашид Аль Мактум (ОАЭ) – 1,0 ГВт – к 2030 планируется расширение до 6,0ГВт.
• Лунь-Ян-Сян (Китай) – 0,85 ГВт, функционирует.

Преобразование солнечной энергии в электричество

Фотоэлектрические (PV) панели и концентрация солнечной энергии (CSP) объектов захвата солнечного света могут превратить его в полезную электроэнергию. Крыши PV панели делают солнечную энергию жизнеспособной практически в каждой части Соединенных Штатов. В солнечных местах, таких как Лос-Анджелес или Феникс, система 5 киловатт производит в среднем 7000 до 8000 киловатт-часов в год, что примерно эквивалентно использованию электроэнергии типичного домохозяйства США.

Фотовольтарика

В этом случае электрический ток появляется вследствие фотовольтарического эффекта. Принцип такой: солнечный свет попадает на фотоэлемент, электроны поглощают энергию фотонов (частиц света) и приходят в движение. В итоге мы получаем электрическое напряжение.

Именно такой процесс происходит в солнечных панелях, основу которых составляют элементы, преобразующие солнечное излучение в электричество.

Сама конструкция фотовольтарических панелей достаточно гибкая и может иметь разные размеры. Поэтому в использовании они очень практичны. К тому же панели имеют высокие эксплуатационные свойства: устойчивы к воздействию осадков и перепадам температур.

А вот как устроен отдельный модуль солнечной панели:

Гелиотермальная энергетика

Тут подход немного другой, т.к. солнечное излучение используется для нагревания сосуда с жидкостью. Благодаря этому она превращается в пар, который вращает турбину, что приводит в выработке электричества.

Самый наглядный пример использования данной технологии – это станция Иванпа Солар в пустыне Мохаве. Она является крупнейшей в мире солнечной гелиотермальной электростанцией.

Работает она с 2014 года и не использует никакого топлива для производства электричества – только экологически чистая солнечная энергия.

Котёл с водой располагается в башнях, которые Вы можете видеть в центре конструкции. Вокруг расположено поле из зеркал, направляющих солнечные лучи на вершину башни. При этом компьютер постоянно поворачивает эти зеркала в зависимости от расположения солнца.

Солнечный свет концентрируется на башне

Под воздействием концентрированной солнечной энергии вода в башне нагревается и становится паром. Так возникает давление, и пар начинает вращать турбину, вследствие чего выделяется электричество. Мощность этой станции – 392 мегаватт, что вполне можно сопоставить со средней ТЭЦ в Москве.

Солнечные аэростатные электростанции

Это оригинальное решение хоть и не получило широкого применения, но всё же имеет место быть.

Сама установка состоит из 4 основных частей:

• Аэростат – располагается в небе, собирая солнечное излучение. Внутрь шара поступает вода, которая быстро нагревается, становясь паром.
• Паропровод – по нему пар под давлением спускается к турбине, заставляя её вращаться.
• Турбина – под воздействием потока пара она вращается, вырабатывая электрическую энергию.
• Конденсатор и насос – пар, прошедший через турбину, конденсируется в воду и поднимается в аэростат с помощью насоса, где снова разогревается до парообразного состояния.

Принцип преобразования инфракрасных волн

Каким образом происходит процесс использования энергии Солнца на Земле? Как и любое другое подобное действие, он осуществляется по принципу прямого превращения. Для этого нужна только специальная поверхность. Попадая на нее, солнечный свет проходит процесс превращения в энергию. Для получения тепла в этой схеме должен быть задействован коллектор. Он поглощает инфракрасные волны. Далее в устройстве, использующем энергию Солнца, непременно присутствуют накопители. Для нагревания конечного продукта устраивают специальные теплообменники.

При получении электрической энергии используются специальные фотоэлементы. Они принимают лучи света на свою поверхность. Далее солнечные установки производят из них электричество.

Использование в Крыму

Крым, это регион нашей страны, расположенный в зоне активного солнечного излучения, поэтому использованию гелиосистем здесь всегда уделялось особое внимание

В промышленных масштабах, гелиоэнергетика Крыма развивалась как энергетическая система, обеспечивающая электрической энергией промышленные предприятия и бытовых потребителей. На полуострове запущены и успешно работают 13 солнечных электростанций общей установленной мощностью более 280,0 МВт.

Получение тепловой энергии за счет использования гелиосистем, также широко применяется, как на отдельных промышленных предприятиях, так и в частном секторе, где с их использованием осуществляется отопление и горячее водоснабжение.

Способы использования

Два основных способа применения солнечного электромагнитного излучения:

• пассивный;
• активный.

Пассивный метод

К пассивному относится использование солнечного света в быту непосредственно, то есть без его преобразования в другие виды энергии с помощью каких-либо устройств и механизмов. Этот способ включает различные системы проектирования зданий и сооружений, водохранилищ и солнечных кухонь, которые позволяют определенным образом перераспределять энергию падающих лучей и улучшать естественную вентиляцию помещений или поглощать тепло в дневное время суток и отдавать его в ночные часы. Такая архитектура получила название биоклиматической.

Активное применение

В дополнение к тому, где используется солнечная энергия, следует отметить активное ее применение. Оно подразделяется на два типа:

• термический;
• фотоэлектрический.

О термическом активном использовании света мало информации, поскольку он в настоящее время занимает менее 1% от всей рассматриваемой индустрии. Суть его заключается в накоплении тепла в специальных устройствах, которые принимают лучи, но сами практически не излучают. Вся поступившая энергия в эти нагреватели используется для нагрева воды или пара, который впоследствии можно применить для домашних нужд (обогрев, приготовление пищи и так далее).

Фотоэлектрический способ использования солнечных лучей главным образом базируется на применении так называемых фотоэлементов и панелей, из которых они собираются. Именно это направление энергетики получило колоссальное развитие в последнее десятилетие во многих развитых странах (США, Германия, Великобритания, Япония, Испания). Выработка солнечной электроэнергии в глобальном масштабе в период с 2006 по 2018 год увеличилась в десятки раз и составила более 500 ГВт.

Фотоэлектрический элемент

Он представляет собой ячейку, созданную с помощью современных технологий. Она включает в себя активный полупроводник (в основном кремний и его соединения p и n-типа), прозрачное стекло специального типа и алюминиевый корпус для обеспечения механической прочности элемента.

Падающий фотон возбуждает электрон, переводя его из валентной зоны через запрещенную в зону проводимости. Этот элементарный акт приводит к генерации пары свободных носителей заряда электрон-дырка. Наличие электростатического поля внутри полупроводника приводит к разделению генерированного заряда через p-n переход, что создает разность потенциалов. Последняя используется для получения постоянного электрического тока.

В зависимости от дизайна и стоимости полупроводники фотоэлементов бывают трех типов:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• аморфные.

Их стоимость падает сверху вниз по списку, а КПД преобразования возрастает. Аморфный кремний применяют в дешевых устройствах, например, в недорогих часах и калькуляторах.

Самый высокий КПД фотоэлемента, который в настоящее время удалось получить, составляет 20%. В подавляющем же большинстве случаев этот показатель около 15%. Связано это с тем, что большая доля солнечного света имеет энергию большую, чем необходимо для активации работы устройства, поэтому львиная ее доля расходуется на тепловые колебания решетки полупроводника, а не на генерацию электричества.

Особенности и предназначение конструкций

Все разновидности подобных систем можно разделить на несколько классов.

По предназначению: 

• Пассивные – представляют собой специальные материалы или конструкции, способствующие максимальному поглощению излучения и предназначены для преобразования энергии солнца в тепло.
• Активные – являются системами, целью которых является не только поглощение, но и преобразование, а часто и накопление солнечной энергии. К ним относятся все типы коллекторов, а также фотоэлектрические батареи с АКБ. 

По типу преобразования:

• в тепловую;
• механическую;
• электрическую энергию.

По сложности:

• простые – представляют собой обычные материалы или емкости, в которых под действием солнечного излучения происходит нагрев какого-либо носителя;
• сложные – высокотехнологичные конструкции, способные вырабатывать электрический ток, сохранять сгенерированную энергию, управляться автоматическими системами позиционирования и т.д.

Биогазовые установки

Газ образуется в результате обработки продуктов жизнедеятельности домашних птиц и животных. Переработанные отходы используются для удобрения почвы на приусадебных участках. Процесс основан на реакции брожения, в котором участвуют бактерии, живущие в навозе.

Самым лучшим источником биогаза считается навоз КРС, хотя для этого также подходят отходы птиц или другого домашнего скота.

Брожение происходит без доступа кислорода, поэтому целесообразно использовать закрытые емкости, которые еще называют биореакторами. Реакция активизируется, если периодически перемешивать массу, для этого используется ручной труд или различные электромеханические приспособления.

Также потребуется поддерживать температуру в установке от 30 до 50 градусов для обеспечения активности мезофильных и термофильных бактерий и участия их в реакции.

Изготовление конструкции

Самой простой биогазовой установкой является бочка с мешалкой, закрывающаяся крышкой. Газ из бочки поступает в резервуар через шланг, в крышке для этой цели проделывается отверстие. Такая конструкция обеспечивает газом одну или две газовые горелки.          

Для получения масштабных объемов газа используется надземный или подземный бункер, который изготавливается из железобетона. Всю емкость целесообразно разделить на несколько отсеков, для того чтобы реакция происходила со сдвигом во времени.

Емкость заполняется массой не полностью, примерно на 20 процентов, остальное пространство служит для скапливания газа. К крышке емкости подсоединяются две трубки, одна отводится к потребителю, а другая к гидрозатвору – емкости, заполненной водой. Это обеспечивает очищение и осушение газа, к потребителю подается газ высокого качества.

Принципы использования и направления разработок гелиоэнергетики

Использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии может стать важным направлением в энергосбережении. Одним из таких источников является солнечная энергия, которая испускается в виде электромагнитного излучения.

Определение 1

Гелиоэнергетика – это получение тепловой или электрической энергии за счет солнечной.

Ресурсы солнечной энергии неограниченны. По подсчетам, количество энергии, достигшей поверхности Земли в течение всего минуты превышает количество энергии других источников на протяжении года. Использование солнечной энергии позволяет экономить до 75% традиционного топлива в год.

Чтобы эффективно использовать солнечную энергию, разработано большое количество установок. Широкому применению этих установок мешает высокая цена, которая обусловлена практически отсутствием серийного производства. Кроме того, низкая цена на традиционные виды топлива тоже оказывает влияние на применение таких установок.

В последнее время в мире применяется практика строительства зданий с использованием гелиоустановок. В этом случае важным критерием при строительстве является выбор территории, где будет размещаться здание.

Электричество и тепло из солнечного излучения получают следующими способами:

• при помощи фотоэлементов – приборов, преобразующих энергию фотонов в электрическую.
• при помощи тепловых машин: паровых машин, использующих водяной пар, фреоны, пропан-бутан, углекислый газ и т.д., двигателя Стирлинга
• при помощи нагрева поглощающей солнечные лучи поверхности. В дальнейшем полученное тепло распределяется и используется. Например, ими могут коллекторы, в которых нагревается вода. Также теплоноситель может накапливаться в специальных аккумуляторах и использоваться по необходимости.
• при помощи термовоздушных электростанций, в которых солнечная энергия преобразуется в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор
• при помощи солнечных аэростатных электростанций. Поверхность аэростата имеет селективно-поглощающее покрытие. На счет нагрева поверхности аэростата солнечным излучением происходит генерация пара внутри баллона аэростата. Преимуществом этого способа является наличие достаточного запаса пара в баллоне для работы электростанции в темное время суток и в пасмурную погоду.

Замечание 1

Экологическая чистота и неисчерпаемость являются большим преимуществом использования солнечной энергии.

В настоящее время активно ведется разработка гелиоэнергетических систем в двух направлениях:

• совершенствование солнечных батарей
• создание энергетических концентраторов.

Работа по созданию энергетических концентраторов включает разработку систем, которые действуют по принципу концентрации энергии. В этом случае солнечная энергия фокусируется на небольшом фотоэлектрическом элементе. Примером такой системы являются фотоэлектрические системы с линзой Френеля.

Генератором солнечной энергии является солнечная батарея. Принцип ее работы состоит в прямом преобразовании электромагнитного излучения солнца в тепло или электричество. При этом происходит генерация постоянного тока. Этот процесс называется фотоэлектрическим эффектом. Существует несколько видов солнечных батарей:

• фотоэлектрические преобразователи – устройства, которые напрямую преобразуют солнечную энергию в электричество
• гелиоэлектростанции. Эти установки используют солнечное излучение для приведения в действие тепловых, паровых, газотурбинных, термоэлектрических и других машин.
• солнечные коллекторы.

Самыми известными компаниями, занимающимися производством солнечных батарей, являются Kyocera, Siemens, BP SolarSharp, Solarex, Shell и другие. Необходимость в надежной, экологически чистой энергии мотивирует на активные поиски и разработку новых технологий.

Солнечные системы: конструкция и эксплуатационные характеристики

Разнообразие солнечных систем можно классифицировать по следующим параметрам: способ использования солнечного излучения, способ циркуляции теплоносителя, количество контуров и сезонность эксплуатации.

Активно-пассивный комплекс

В любой системе преобразования солнечной энергии предусмотрен солнечный коллектор. По способу использования полученного тепла различают два типа гелиокомплексов: пассивные и активные.

Первый тип – это солнечные тепловые системы, в которых элементы конструкции здания выступают в роли теплопоглощающего элемента солнечного излучения. Крыша, стена коллектора или окна используются в качестве поверхности для приема солнечной энергии.

Схема низкотемпературной пассивной солнечной системы со стенкой коллектора: 1 – солнечные лучи, 2 – полупрозрачный экран, 3 – воздушный барьер, 4 – нагретый воздух, 5 – потоки вытяжного воздуха, 6 – тепловое излучение от стены, 7 – теплопоглощающая поверхность стенки коллектора, 8 – декоративные жалюзи

В европейских странах пассивные технологии используются при строительстве энергоэффективных зданий. Солнечные приемные поверхности украшены фальшивыми окнами. За стеклянной крышкой – почерневшая кирпичная стена с светлыми проемами.

Элементы конструкции – стены и потолок, утепленные снаружи пенополистиролом, – действуют как аккумуляторы тепла.

Активные системы предполагают использование независимых устройств, не относящихся к конструкции.

К этой категории относятся рассмотренные выше комплексы с плоскими трубчатыми коллекторами – солнечные тепловые системы, как правило, располагаются на крыше здания

Радиаторные и циркуляционные системы

Гелиотепловое оборудование с естественным движением теплоносителя по контуру коллектор-аккумулятор-коллектор осуществляется конвекцией: горячая жидкость малой плотности поднимается вверх, охлажденная течет вниз.

В радиаторных системах бак-накопитель располагается над коллектором, обеспечивая самопроизвольную циркуляцию теплоносителя.

Схема работы присуща одноконтурным сезонным системам. Радиатор в сборе не рекомендуется использовать для коллекторов площадью более 12 кв

Солнечная система, управляемая гравитацией, имеет ряд недостатков:

• риск перегрева бака из-за неконтролируемого процесса нагрева;
• в пасмурные дни производительность комплекса снижается – для движения теплоносителя требуется большой перепад температур;
• потеря тепла из-за медленного движения жидкости;
• нестабильность коллектора;
• сложность размещения накопительного бака: при его установке на крыше возрастают теплопотери, ускоряются коррозионные процессы, есть опасность промерзания труб.

Капитальные затраты на устройство солнечной системы с (принудительной) циркуляцией намного выше, чем на установку безнапорного комплекса. Насос «перерезает» контур, обеспечивая движение теплоносителя. Работа насосной станции контролируется контроллером.

Вырабатываемая в принудительном комплексе дополнительная тепловая мощность превышает мощность, потребляемую насосным оборудованием. Эффективность системы увеличится на треть

Этот тип циркуляции используется в двухконтурных гелиотермических системах круглый год.

Преимущества полнофункционального комплекса:

• возможность работать вне сезона;
• неограниченный выбор месторасположения накопительной емкости;
• подбор оптимального режима отопления;
• безопасность – блокировка работы при перегреве.

Недостаток системы – зависимость от электричества.

Техническое решение схем: одно- и двухцепное

В одноконтурных системах циркулирует жидкость, которая впоследствии подается к точкам водозабора. Зимой воду из системы необходимо слить, чтобы предотвратить замерзание и разрыв труб.

Характеристики одноконтурных гелиотермических комплексов:

• коррозия из-за избытка воздуха в воде;
• желательно «заполнить» систему не жесткой очищенной водой: осаждение солей на стенках труб приводит к засорению каналов и разрыву коллектора;
• ограниченный срок службы – от четырех до пяти лет;
• высокий КПД летом.

В двухконтурных гелиокомплексах циркулирует специальный теплоноситель (незамерзающая жидкость с антипенными и антикоррозийными присадками), передающая тепло воде через теплообменник.

Схемы одноконтурной (1) и двухконтурной (2) солнечной системы. Второй вариант отличается повышенной надежностью, возможностью работы зимой и продолжительностью эксплуатации (20-50 лет)

Нюансы эксплуатации двухконтурного модуля: небольшое снижение КПД (на 3-5% меньше, чем в одноконтурной системе), необходимость полной замены теплоносителя каждые 7 лет.

Новое направление энергетического комплекса

На сегодняшний день человечество внедряет в практику и успешно развивает устройства, позволяющие ему добывать свет и тепло без использования угля, нефти и газа. В народном хозяйстве многих государств возникла новая подотрасль – солнечная энергетика. Это одно из направлений нетрадиционной энергетики. В ее основе лежит принцип непосредственного использования излучения Солнца.

Цель, которую преследует солнечная энергетика, – получение столь необходимого для человечества тепла и света. Новую отрасль порой называют гелиоэнергетикой. Ведь Helios в переводе с греческого – Солнце.

Подключим горячее водоснабжение?

В дополнение к отоплению, к коллекторной солнечной системе можно подключить горячее водоснабжение. Для этого подсчитаем, сколько тепловой энергии вам необходимо тратить каждый день. Формула расчета солнечного коллектора для ГВС проста:

Pw = 1,163 x V x (T – t) / 24

Обозначения:

• Pw – количество тепла, необходимое для подогрева воды;
• V – средний объем горячей воды, расходуемый за сутки;
• T – температура, до которой нужно подогреть воду;
• t – температура, с которой вода поступает в систему.

Чтобы рассчитать необходимое количество дополнительных коллекторов для ГВС – разделите это значение на производительность солнечного коллектора P, полученное по последней формуле.

Нетрадиционные источники

Среди альтернативных источников энергии выделяют энергию ветра, солнца, а также воды и земли. С их помощью дома наполняют теплом, электричеством, теплой жидкостью.

Среди всех видов альтернативных источников энергии выделяют:

• Тепловая.
• Ветра.
• Биомассы.

Энергия солнца

Энергия солнца позволяет получить максимальное количество энергии. Для ее преобразования применяют разнообразные агрегаты и установки:

• Батареи. Их используют, дабы получить электричество.
• Коллекторы. С их помощью в домашних условиях получают горячую воду.

Такие агрегаты отлично функционируют в зимний, летний период. Ведь в нашей стране немалое число ясных дней.

Солнечная батарея

Для ее подготовки применяют фотоэлектрические преобразователи. Конструируют такие элементы из минеральных веществ, которые излучают при нагреве электроны. Иногда для изготовления преобразователей применяют кремний, который отличается монокристаллической структурой.

Подготовить такие батареи, которые можно использовать, как альтернативный источник энергии, можно и собственными силами. Перед тем как приступить к работе, приобретаются кремниевые фотоэлементы. После этого осуществляется сборка. Дабы установка получилась эффективной, выполняются такие действия:

1. Конструирование каркаса. Для этих целей используются планки, уголки из сплава, древесины. На каркас располагают подложку. Если батарея монтируется в оконный проем, то для подготовки подложки применяют органическое прозрачное стекло. При размещении батареи на кровле используют подложку из окрашенной в белый цвет фанеры. Ведь в этом случае солнечная энергетика воспринимается лучше.
2. Для подсоединения отдельных элементов используют алюминиевые проводники, которыми активно используются в такой области, как электроэнергетика. На продажу проводники поступают вместе со специальными пластинами или без них. Если приобретаются проводники без пластинок, то их стоит присоединять собственными силами.
3. Батарею обязательно герметизируют, дабы альтернативная энергетика для дома была получена в полном объеме. Для этих целей применяют пленку соответствующей плотности, а также эпоксидной смолой. Перед тем как проводить процедуру герметизации, удаляют весь воздух. В том случае, если внутри присутствуют воздушные прослойки, то степень производительности батареи снижается.

Потребность в обработке подложки для батареи белым цветом возникает потому, что энергия солнечного света, которая поступает в летнее время, негативно сказывается на состоянии основных элементов. И только белый оттенок предотвращает вероятность перегрева кремниевых преобразователей.

Солнечный коллектор

Такая установка отлично подходит для нагрева воздушной массы, жидкости. Эффективная установка может быть установлена в частном доме собственными силами. При этом собственники заранее определяют, как именно будет использоваться горячая вода. К примеру, подогретая жидкость направляется в систему «теплый пол». При необходимости переработанная солнечная энергия резервируется. К солнечному коллектору можно подводить и отопительное оборудование, иной источник тепла.

Все представленные коллекторы распределены на несколько видов. Дабы подобрать наиболее эффективный, необходимо ознакомиться с ними детальнее.

Преимущества плоских коллекторов:

• Самоочищение конструкций от инея, снега, прочих осадков.
• Уровень производительности в летний период довольно высокий.
• Затраты на конструирование небольшие. При этом можно получить немало энергии дома.

Но при этом уровень тепловых потерь их довольно высокие. Поэтому энергия солнца с их помощью обрабатывается нечасто.

Современные коллекторы вакуумные обладают такими преимуществами:

• Солнечная энергетика воспринимается ими лучше. Ведь между трубками, которые включены в состав, вакуум. Поэтому и численность тепловых потерь минимизируется.
• Высокая работоспособность устройств и в зимний период. С их помощью солнечная энергетика преобразовывается круглосуточно в тепловую. Допускается возможность накапливания в соответствующий резервуар.
• Подогретая с помощью коллекторов вода используется для обогрева и иных целей. Все потому, что жидкость проходит процесс обеззараживания.
• Простота установки. Дабы солнечный генератор без проблем установить, его разделяют на отдельные элементы. В дальнейшем их можно собрать и использовать для дома своими руками.
• Повышенная надежность установки, с помощью которой преобразуется солнечная энергетика, обусловлена тщательным подбором сырья, элементов.

Солнце как альтернативный источник энергии

Проблема в том, что солнце – это прерывистый источник энергии. Так, что требуется накопление энергии и использование её в связке с другими энергетическими источниками. Основная проблема на сегодняшний день заключается в том, что современное оборудование имеет низкую эффективность преобразования энергии солнца в электрическую и тепловую. Поэтому все разработки направлены на то, чтобы увеличить КПД таких систем и снизить их стоимость.

Вот он – возобновляемый источник энергии

Кстати, очень много ресурсов на планете представляют собой производные от солнечной энергии.

Солнце отправляет к поверхности нашей планеты радиацию. Из широкого спектра излучения поверхности Земли достигают 3 типа волн:

• Световые. В спектре излучения их примерно 49 процентов;
• Инфракрасные. Их доля также 49 процентов. Благодаря этим волнам наша планета нагревается;
• Ультрафиолетовые. В спектре солнечного излучения их примерно 2 процента. Они невидимы для нашего глаза.

Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы

+ Экология. Солнечная энергия – естественный и безопасный для окружающей среды способ получения тепла.

+ Независимость. Независимо от кризисов и подорожания ресурсов, солнце будет светить бесплатно.

+Экономия. При соединении с обычной отопительной системой, солнечная энергия станет приятной альтернативой, позволяющей сэкономить.

+Доступность. Каждый может установить гелиосистему без специальных разрешений от государства.

— Эффективность. Чтобы проверить выгодно ли использования солнечной батареи в конкретном месте и случае (а универсальной формулы не существует), требуется около 3х лет активного использования.

-Дорого. Установка гелиосистем требует огромных вложений и сможет окупиться только через несколько лет. И не факт, что окупится вообще. Не стоит забывать о постоянных тратах на специальное оборудование и ремонт.

— Зависимость от погодных условий и местоположения частного дома.

— Необходимо наличие резерва. Нельзя полностью отказаться от традиционной системы отопления, хотя резервной чаще становится сама гелиосистема. Было бы неплохо иметь в запасе и сами панели на случай поломки.

— Уход. Чтобы использование батарей было эффективно, их нужно тщательно очищать от малейших загрязнений, следить за исправностью и утеплять, если температура уходит в минус.

Отопление дома солнечными батареями действительно можно воплотить в жизнь, будучи простым частным лицом. Эта перспективная сфера постоянно развивается и пополняется новыми открытиями.

Заключение

• Плоские солнечные коллекторы эффективнее в теплое время года, а вакуумные трубки – зимой. В зависимости от модели и производителя разница может достигать 50%. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Солнечный коллектор – плоский или вакуумный?».
• На случай непредвиденной ситуации стоит иметь альтернативные источники тепловой энергии – конвекторы, газовый или твердотопливный котел, тепловой насос.
• Обычно коллекторы поставляются вместе с отдельными баками-накопителями. Выгоднее будет приобрести отдельно плоские или вакуумные панели и один или два больших резервуара с хорошей теплоизоляцией. Чем меньше объем бака, тем быстрее он остывает.
• Для организации эффективного отопления стоит иметь большой бак накопитель, в котором в светлое время суток коллекторы будут нагревать воду, а ночью она будет расходоваться на обогрев здания.
• Наличие качественного контроллера в системе отопления позволит поддерживать заданную температуру, регулировать циркуляцию, устанавливать температурные режимы, задавать таймер включения.
• Для автономного отопления дома солнечными коллекторами необходимо купить большое количество оборудования, оплатить его монтаж и подключение. Если вам это не по карману – можно использовать гелиоколлекторы как вспомогательную систему отопления.
• Хорошей экономии можно достичь если использовать солнечные коллекторы в паре с тепловым насосом. Они будут нагревать воду, а тепловой насос – подогревать ее до необходимой температуры.
• Если здание плохо утеплено, то использовать солнечные коллекторы эффективнее с водяным теплым полом. Он отдает максимум тепла в помещение, а не стенам, как радиаторы отопления.

Как видим, расчет солнечных коллекторов для отопления дома довольно прост. Конечно, специалист должен будет посчитать множество других нюансов, но они не смогут существенно повлиять на конечный результат. В некоторых случаях обогрев здания коллекторами нецелесообразен, но в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, гелиоколлекторы незаменимы.