Як використовувати сонце для електропостачання будинку

Людство все більше споживає електроенергії для своїх потреб. При цьому виробництво електроенергії на теплових електростанціях вимагає дорогого палива і негативно впливає на екологію планети. Більш чистим з точки зору екології є виробництво електроенергії на гідроелектростанціях, але для будівництва таких станцій потрібні багато часу, трудових і фінансових витрат. Тому останнім часом багато уваги надається розвитку електростанцій, що використовують енергію сонця. Такі станції витрачають дешеву сонячну енергію і не справляють негативного впливу на екологію.

Типи сонячних електростанцій

За принципом дії сонячні електростанції можна розділити на дві групи:

  • Перша група – це електростанції, в яких сонячна енергія використовуються для нагрівання води та отримання пари, що обертає парові турбіни.
  • Друга група – електростанції, в яких використовується пряме перетворення сонячної енергії в електричну енергію за допомогою сонячних батарей.

В залежності від конструкції сонячні електростанції першої групи поділяються на такі типи:

  • баштова;
  • тарілчаста;
  • з параболічним концентратором.

Всі ці типи електростанцій містять оптичну систему для уловлювання тепла сонця і акумулятор тепла, в якості якого найчастіше використовується резервуар або труба з водою.

Ці типи сонячних електростанцій мають промислове значення, так як можуть окупати себе тільки при великих потужностях. Наприклад,Як використовувати сонце для електропостачання будинку оптимальна потужність баштової електростанції повинна бути не менше 100 МВт. Для такої електростанції потрібно побудувати вежу висотою в 250 м, а загальна її площа сягає 200 гектарів.

При прямому фотоелектричних перетворенні сонячної енергії в електричну енергію використовується явище генерації електрорушійної сили в напівпровідникових переходах при опроміненні їх світловим потоком сонця. Сучасні кремнієві напівпровідникові сонячні елементи мають ККД від 10 до 40 %. Це дозволяє створювати сонячні електростанції достатньо великої потужності. При цьому необхідно враховувати, що щільність сонячної енергії на землі при безхмарному небі становить 1 квт/м2. Це означає, що для промислового отримання потужності електроенергії приблизно в 1 МВт при ККД 10 % з урахуванням нерівномірності освітленості сонячних батарей протягом доби потрібні дуже великі площі батарей.

Достоїнства і недоліки сонячних електростанцій

Як використовувати сонце для електропостачання будинкуДостоїнствами сонячних електростанцій є:

  • доступність сонячної енергії;
  • невичерпність джерела енергії;
  • відсутність негативного впливу на екологію землі.

Недоліки сонячних електростанцій:

  • залежність від погодних умов і часу доби;
  • необхідність акумулятора електроенергії;
  • висока вартість;
  • необхідність періодичного очищення від пилу і бруду оптичних систем і сонячних батарей.

Використання сонячних електростанцій для будинку

Останнім часом все більше власників заміських будинків набувають сонячні електростанції для забезпечення електроенергією своїх ділянок.

Перш ніж купити або спробувати зібрати сонячну електростанцію своїми руками необхідно розібратися в її складі її роботі.

До складу сонячної електростанції для побутового споживання входять наступні блоки:

  • модуль сонячних батарей;
  • акумулятор електроенергії;
  • інвертор;
  • керуючий контролер.

Модуль сонячних батарей складається з напівпровідникових осередків, які під дією сонячних променів генерують електричну енергію. Ця енергія надходить в акумулятор. Акумулятор призначений для накопичення електроенергії і живлення споживачів постійного струму і інвертора.

Інвертор призначений для перетворення енергії постійного струму, запасеної в акумуляторі, в енергію змінного струму з частотою 50 Гц. Таке перетворення потрібна для живлення побутових споживачів змінного струму типу пральної машини або мікрохвильовій печі.

Керуючий контролер призначений для управління процесом зарядки і розрядки акумулятора. Наприклад, при необхідності він включає акумулятор на підзарядку або відключає сонячні батареї для запобігання розряду акумулятора зворотними струмами витоку.

Рішення від виробників

В даний час проводиться велика кількість сонячних електростанцій різних потужностей і різних виробників. Наприклад,Як використовувати сонце для електропостачання будинку російська компанія ТОВ «Сонячна енергія» виробляє набір таких станцій, які мають потужність від сотень ватів до десятків кіловат. Відповідно, ціни на ці електростанції лежать в межах від 3500 до 500 000 рублів.

Прикладом сонячної станції середньої ціни і середніх можливостей для автономного живлення електроенергією невеликого будинку може служити станція СЕ-700. Така електростанція забезпечує освітлення, живлення невеликого холодильника, сигналізації, зарядних пристроїв, ноутбука, телевізора.

Вартість такої сонячної електростанції становить 127 тисяч рублів.

До складу станції СЕ-700 входять:

  • три сонячні батареї потужністю 240 Вт і напругою 24 В;
  • контролер, розрахований на роботу у мережі 24 В з струмом в 30 А;
  • інвертор потужністю в півтора кВт;
  • два акумулятора ємністю по 200 А-годин і напругою 12 Ст.
  • При роботі сумарна потужність одночасно підключаються приладів не повинна перевищувати 1500 Вт.

    Вирішили зібрати самостійно?

    • При бажанні зібрати сонячну електростанцію своїми руками насамперед необхідно оцінити необхідну кількість електроенергії і постаратися по можливості зменшити цю кількість.
    • Далі з допомогою метеорологічних довідників треба оцінити питому щільність (Вт/м2) світлової енергії сонця в даній місцевості. Виходячи з цієї щільності і ККД сонячної панелі, яка зазвичай становить 12-14 %, можна оцінити енергію, що виробляється однією батареєю, а потім і необхідну кількість батарей. При монтажі сонячних батарей бажано врахувати, щоб промені сонця підходили перпендикулярно до площини батареї. Для підвищення віддачі енергії батареєю її можна встановити на поворотному пристрої, яке повертало б батарею слідом за рухом сонця. Така установка може збільшити віддачу енергії в півтора рази. Але цей спосіб годиться тільки для невеликих конструкцій.
    • Наступним елементом електростанції є акумулятор. При виборі акумулятора необхідно враховувати, що, по-перше, номінальна напруга акумулятора повинно відповідати вхідної напруги інвертора, а по-друге, струм зарядки не має перевищувати 10 % номінальної ємності для кислотних акумуляторів і 25 % – для лужних акумуляторів.
    • Інвертор у схемі повинен відповідати заданій потужності, мати захист від перевантаження. Специфічною вимогою до інвертора є форма коливання на виході приладу. При виборі інвертора перевагу треба віддавати приладів, що мають на виході чисту синусоїду, амплітуда якої мало змінюється при включенні навантаження.
    • Контролер управління повинен бути типу MPPT, який найбільш оптимальним чином перемикає акумулятор режим заряду і розряду.
    • Після складання і перевірки монтажу систему необхідно підключити до навантаження і перевірити режими її роботи.

    Експлуатація та відгуки про роботу

    Як використовувати сонце для електропостачання будинкуПри використанні сонячних електростанцій необхідно в першу чергу замінити освітлювальні лампи розжарювання на ресурсозберігаючі лампи. Краще всього на світлодіодні світильники. Малий струм споживання і низька напруга живлення робить таке освітлення більш економним і більш підходящим для сонячних електростанцій. Замість старих моделей холодильників і телевізорів необхідно встановити менш енерговитратні сучасні моделі.

    Оскільки в нашій країні є багато місць, де кількість сонячних днів не занадто велика, то використання такої станції може бути невигідним з економічної точки зору.

    Деякі користувачі сонячних електростанцій вважають за необхідне мати додатковий дизельний генератор, який можна включати в мережу в разі недостатньої потужності сонячної електростанції.

    Відгуки про експлуатації сонячних електростанцій і сонячних батарей залишають ті, хто користувався ними не більше трьох років. За цей час виходу з ладу сонячних батарей не спостерігалося, що підтверджує їх надійність.

    Як використовувати сонце для електропостачання будинкуПри купівлі дисплея нового покоління не забувайте про утилізацію монітора який у вас залишився!

    Чо може бути краще первинних полімерів? Вторинні полімери, тому що вони зберігають екологію! Подробиці в статті.

    У вас багато мотків непотрібного кабелю? Його потрібно переробити! Цікавий матеріал по http://greenologia.ru/othody/utilizaciya-i-pererabotka/silovogo-kabelya.html посиланням.

    Висновки з даної тематики

    • У світової електроенергетиці все частіше використовуються електростанції, що перетворюють в електрику енергію сонця.
    • В одних сонячних електростанціях використовуються парові турбіни, що виробляють електроенергію, а в інших-відбувається пряме перетворення сонячної енергії в електричну.
    • У побутових сонячних електростанціях використовуються сонячні батареї.
    • Промисловість виробляє велику кількість побутових сонячних електростанцій різної потужності, причому потужні станції коштують дорого.
    • Наявність у продажу основних елементів сонячних електростанцій дозволяє зібрати таку станцію своїми руками.
    • Досвід встановлення та експлуатації сонячних електростанцій показує, що вони досить надійні.

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: