Отопление частного дома солнечными батареями
Ускоренное развитие альтернативной энергетики обычно связывают с заботой о состоянии окружающей среды. Однако у возобновляемых источников энергии – прежде всего таких, как солнечные электростанции – есть и другое важная роль. За пределами городов, особенно в местностях с нестабильной работой или отсутствием электросетей, теоретически возможно организовать даже отопление от солнечных батарей.
Насколько реально отопление частного дома солнечными батареями?
Такой способ отопления дорогой и неэффективный, для решения задачи потребуется отопительная система и автономный постоянный источник энергии для неё. В качестве первой можно использовать:
- электрокотел и набор батарей с циркулирующей по замкнутому трубному контуру жидкостью (водой или специальным составом);
- «теплые полы»;
- классические навесные обогреватели;
- инфракрасные настенные, напольные либо плинтусные керамические панели.
Важно! Следует отметить, что для максимальной экономии наиболее эффективно применять метод независимой терморегуляции для каждого помещения отдельно.
Солнечные батареи для отопления частного дома – расчет мощности потребления и сравнительная таблица.
Рассмотрим относительно небольшой трехкомнатный частный дом площадью 85м2. Отапливать понадобится:
- спальню и гостиную по 20м2 – 1,0 кВт на каждую;
- детскую 15 м2 – 0,75 кВт; • кухню 10 м2 – 0,5 кВт;
- коридор 10 м2 – 0,35 кВт;
- ванную комнату и туалет 5+5м2 – 0,35 кВт.
Итого: 1,0 + 1,0 + 0,75 + 0,5 + 0,35 + 0,35 = 3,95 кВт, или приблизительно 4 кВт.
В зависимости от выбранного варианта отопительной системы суточная потребляемая мощность составит:
| Время работы в сутки (ч) |
Суточный расход энергии (кВт*ч) | |
| Электрокотел и водяной контур | 14-16 | 56-64 |
| «Теплый пол» | 12-14 | 48-52 |
| Тепловые конвекторы | 12-14 | 48-52 |
| Керамические ИК – панели | 7-10 | 32-40 |
Отопление с помощью солнечных батарей – расчет требуемой мощности СЭС в зависимости от региона.
Рассчитывая обеспечения такого количества энергии автономными солнечными станциями необходимо учесть, что генерация солнечных панелей минимальна именно в зимние месяцы. Для наглядности продемонстрируем помесячный график выработки станцией мощностью 1 кВт в большинстве регионов средней полосы России.
График производительности солнечных батарей:
По регионам России видим следующие данные по инсоляции— интенсивности облучения поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией).
Таким образом, примерно на 15-20% ниже генерация будет на северо-западе, на 15-20% выше – в южных регионах. Следовательно, даже при самом оптимальном варианте для отопления загородного дома средних размеров понадобится автономная станция мощностью от 30-40 кВт.
Отопление солнечными батареями – оборудование и его стоимость.
Для полностью независимой СЭС такой производительности потребуется закупить следующий комплект оборудования:
Примерная комплектация автономной солнечной электростанции на 30 кВт, базовый вариант с качественным оборудованием.
| Оборудование, тип и количество |
Цена за единицу |
Сумма |
| Солнечные панели: Delta BST 300-24M PERC (монокристаллические, Tier1) — 100 шт. | 130$ | 13000$ |
| Многофункциональный инвертор: Schneider Electric Conext XW+8548 — 1 шт. | 3100$ | 3100 $ |
| Панель управления: XW SCP — 1 шт. | 350$ | 350$ |
| Контроллер заряда: Schneider Electric XW MPPT 80-600 — 6шт. | 1800$ | 10800$ |
| Аккумуляторные батареи: DELTA GEL 12-200 — 24 шт. | 460$ | 11040$ |
| Кабель солнечный: «PV cable» 6 мм2 — 200 м. | 1.1$ | 220$ |
| Система защиты: автоматы защиты, плавкие вставки, УЗИПы, электрические щитки, кабели, периферия — 1 комплект. | 800$ | 800$ |
| ОБЩАЯ СУММА: | 39310$ |
В базовую комплектацию могут быть внесены изменения – например, выбраны более или менее мощные панели, оборудование других производителей и т.д. К стоимости комплекта солнечных батарей для отопления дома необходимо добавить расходы на монтажные и пуско-наладку, составляющие 10-15% от стоимости. Также стоит прибавить стоимость металлоконструкций для крепления солнечных батарей и стеллажи для АКБ. В итоге полностью автономная станция обойдется примерно в 45 000 долларов. Причем более трети расходов уйдет на накопители дневной генерации, для возможности обогрева частного дома и ночью.
Место под солнечную электростанцию – как и где устанавливать?
Если Вы твердо приняли решение приобрести СЭС такой мощности, необходимо будет выделить место для её установки. Для этого потребуется немалая площадь, поскольку каждая панель займет около 1,3-2м2 при установке «впритык» на кровле дома и на земле. Если приходится размещать модули в не только рядов на земле и плоской кровле (с минимальным уклоном), есть правило — при установке панелей под углом, между рядами панелей необходимо делать отступ, чтобы тень от передних рядов не падала на задние, в таком случае, необходимая площадь для установки будет больше в 2-5 раз. Длина отступа зависит от длины и угла наклона панелей.
Сколько нужно солнечных батарей для отопления?
Проведем расчет требуемого количества, а также пространства на установку СЭС на 30кВт, исходя из мощности выбранных панелей.
| Мощность панели, Ватт |
Количество панелей для СЭС 30кВт, шт. |
Монтаж впритык, м2 |
Монтаж с отступом, м2 |
| 200 | 150 | 200 | 400-1000 |
| 250 | 120 | 200 | 400-1000 |
| 300 | 100 | 160 | 320-800 |
| 380 | 79 | 160 | 320-800 |
| 450 | 67 | 150 | 300-750 |
Очевидно, что даже для фотоэлектрических модулей на 450 Вт каждый, места на крыше с южной стороны, у типового дома, наверняка не хватит. Следовательно, панели можно будет установить только возле дома, на участке с минимальной площадью примерно от 150 квадратных метров.
В этом случае основная конструкция примет примерно такой вид:
Интеграция СЭС в общее электроснабжение дома и другие возможные варианты установок
Но даже если купить солнечные батареи для отопления в таком количестве хватит денег, что делать с выработкой весной, летом и осенью? Ведь генерация СЭС на 30 кВт составляет в такие месяцы 100-180 кВт*ч в сутки, тогда как для полного потребления дома в это время достаточно 25 кВт*ч.
Даже такой объем позволит снабжать энергией следующий примерный набор устройств:
| Электроприборы |
Мощность, Вт |
Количество |
Время применения (часов в сутки) |
Потребление (кВт*ч в сутки) |
| Внутреннее и внешнее освещение | 10 | 20 | 5 | 1 |
| Зарядки для телефонов | 5 | 2 | 1 | 0,01 |
| Телевизоры | 80 | 2 | 3 | 0,48 |
| Компьютеры и ноутбуки | 150 | 2 | 12 | 3,6 |
| Фен | 1000 | 1 | 0,5 | 0,5 |
| Холодильник | 50 | 1 | 24 | 1,2 |
| Электрочайник | 2000 | 1 | 0,2 | 0,4 |
| Микроволновая печка | 800 | 1 | 0,3 | 0,24 |
| Электроплита | 2000 | 1 | 3 | 6 |
| Электрокотел для подогрева воды | 2500 | 1 | 2 | 5 |
| Кондиционер | 800 | 1 | 3 | 2,4 |
| Стиральная машина | 1500 | 1 | 2 | 3 |
| ИТОГО: | 23,83 |
Куда использовать остальные 40-100 кВт? И существует ли вариант «сброса» излишков в централизованную сеть? Рассмотрим эти вопросы подробно.
Основным недостатком солнечной станции, установленной исключительно для автономного отопления дома солнечными батареями в зимний период, является её неэффективное использование. Ведь в остальное время года, когда ежемесячная генерация намного выше, будет много излишек электроэнергии. В этом нет ничего критичного для оборудования, оно само снизит генерацию и ничего с этим делать не нужно. Вопрос в другом, куда можно потратить эту лишнюю энергию во благо?
Ситуацию могла бы исправить установка не полностью автономной, а гибридной или сетевой версии, при условии наличия стабильной центральной электросети. Но и это не панацея, ведь, при ныне действующем российском законодательстве, такие варианты не дадут быструю окупаемость.
Более того мы рассчитали станцию на 30кВт, а продавать энергию в централизованную сеть на договорных условиях для частных станций мощностью более 15 кВт запрещено, нужно будет ограничивать продажу (в настройках системы) до 15кВт. Сетевая или гибридная модификация меньшей мощности может помочь решить вопрос, но излишки пришлось бы реализовывать по оптовой цене для региона – т.е. в среднем по 2 руб. за 1 кВт*ч. Учитывая стоимость оборудования, затраченную на СЭС для отопления солнечными батареями, подобный выход (при наличии стабильной центральной сети), финансово абсолютно нецелесообразен.
Интеграция СЭС в существующие системы отопления
Последний, вполне приемлемый вариант – использовать солнечные панели для обеспечения электроэнергией отдельных элементов уже существующих отопительных систем дома.
Как работают солнечные батареи для отопления дома?
Большую часть времени людям приходится тратить средства на обогрев своих домов. В таком случае любая помощь пригодится. Солнечная энергия идеально подходит для таких целей: экологически чистая, безопасная и бесплатная. С помощью современных технологий можно выполнить солнечный обогрев коттеджа не только в южных районах, но и в средней климатической зоне.
- Что такое солнечные батареи?
- Достоинства солнечных батарей
- Виды солнечных батарей и их комплектации
- Выбор солнечной батареи и монтаж
- Сколько нужно солнечных батарей?
Что такое солнечные батареи?
Солнечные батареи для отопления дома являются устройствами, которые заряжаются от света. Они созданы очень давно. Солнечные батареи для подзаряда калькулятора, часов – все это появилось в начале 90-ых годов. Но иностранные ученые научились рационально использовать солнечную энергию еще да этого времени. Одним из успешных достижений можно назвать энергию, где применяются лучи солнца для обогрева дома. Причины спроса альтернативных источников энергии очевидны: возможность сэкономить на топливе и воплотить в реальность мечту об экологическом доме.
Достоинства солнечных батарей
Отопление на солнечных батареях имеет ряд привлекательных преимуществ:
- в течение всего года вы будете обеспечены теплом;
- возможность регулировки температуры в доме;
- полная независимость от жилищно-коммунальных служб. Больше вы не будете с ужасом получать листовки со счетами;
- солнечная энергия – это резерв, который можно применять на разные бытовые потребности;
- длительный срок эксплуатации. Такие установки редко подвергаются поломкам.
Существуют некоторые нюансы, на которые стоит заострить внимание перед покупкой солнечной системы. Солнечная батарея подходит не всем. Качество установки зависит от локации проживания. Если вы живете в Беларуси, где солнце светит не каждый день, то такие системы принесут мало хороших результатов. Еще одним минусом можно назвать высокую стоимость.
Для обеспечения дома нужным количеством тепла нужно от 15 до 20 квадратных метров площади солнечных батарей. 1 квадратный метр выделяет до 120Вт. Важным условием считается монтаж батарей на южную сторону крыши, так как именно на нее приходится больше всего тепла. Чтобы отопление дома с помощью солнечных батарей было эффективным, угол наклона крыши должен составлять 45 градусов.
Хорошо, если рядом с домом не будут деревья или другие предметы, создающие тень. Стропильная система дачи или коттеджа должна быть максимальной прочной и надежной. Так как солнечные батареи тяжелые, необходимо тщательно продумать, чтобы они не нанесли ущерб зданию и не вызвали разрушительные процессы. Риск обрушения наблюдается зимой, так как в этот период, кроме тяжелых конструкций, будет скапливаться снег.
Несмотря на то, что солнечные установки стоят дорого, они набирают колоссальную популярность среди владельцев загородных домов. Они применяются даже там, где климат не совсем жаркий. Данную установку можно легко использовать в качестве вспомогательного отопления дома. Наиболее эффективны системы летом, когда солнце светит каждый день. Но важно помнить, что дом обогревать нужно в зимой.
Виды солнечных батарей и их комплектации
- маленькие фотоэлектрические установки;
- большие фотоэлектрические установки.
В первом случае это аккумуляторные панели, функционирующие от напряжения в 12-24В. Такие конструкции позволяют получить электроэнергию для телевизора и нескольких осветительных устройств в доме. Большие установки не только обеспечивают дом энергией, но и играют важную роль в системе отопления. Солнечные батареи не обеспечивают нужным теплом и электричеством большие дома с несколькими этажами. Если вы установите обогрев солнечными батареями, то вдобавок получите еще горячее водоснабжение.
Более того, можно дополнительно установить систему теплый пол. Если в семье проживает три человека, то потребуется в месяц от 200 до 500 кВт энергии. Если вы хотите снабдить дом горячим водоснабжением, то понадобится еще больше электроэнергии. Наиболее продуктивной является универсальная отопительная система, позволяющая подстраховать людей на случай, если вдруг произойдут аварии.
Выбор солнечной батареи и монтаж
Перед тем как выбрать подходящее отопление от солнечных батарей, необходимо тщательно изучить ее особенности. Необходимо рассчитать площадь дома и нужное количество тепло, которое будет уходить на обогрев. Также важно подобрать место установки. Лучше обратиться в проверенную компанию, специалисты которой составят правильный расчет. Ведь даже незначительный уклон от заданных показателей уменьшит эффективность солнечной установки.
Если система отопления грамотно поставлена, то она прослужит более 30 лет. Окупаемость составляет 3 года. Для многих это время покажется длительным. Но вы больше не будете зависеть от коммунальных служб. Солнечный коллектор должен стоять на площади с максимальным естественным свечением. Если задние не пригодно для монтажа коллектора, то данную систему можно установить на соседнем участке.
Гибкие солнечные батареи
Накопитель можно поставить в подвале. Часто встречаются такие конструкции, где накопителей несколько. В такой ситуации они обладают минимальными габаритами. Если вы выбрали для обогрева такую систему, т сделали правильное решение. Солнечная энергия используется безвозмездно и является бесконечным тепловым источником. Изначально вы потратите на оборудование и установку большую сумму денег, но она полностью окупится через несколько лет и избавит вас от необходимости оплачивать счета коммунальных служб.
Сколько нужно солнечных батарей?
Если вы задаете вопрос, сколько нужно солнечных батарей для отопления частного дома, то выбор объема аккумулятора зависит от потребности в энергии и от числа панелей – от зарядного тока. Если это аккумуляторы AGM, то требуется 10% зарядный ток. Для панели на 90 Вт требуется маленькая емкость аккумулятора 60 А*ч, а самой оптимальной является 100 А*ч. Она накапливает 1,2 кВт *ч при напряжении 12В. Если это системы до 1,5 кВт*ч в день, то лучше применять аккумуляторы и панели на 12В. Устройства, потребляющие больше 3 кВт* ч в день, то лучше использовать солнечный генератор и аккумулятор с напряжением 48В.
Самыми недорогими считаются автомобильные аккумуляторы, но они созданы для передачи больших токов в течение короткого времени. Эти аккумуляторы не устойчивы к длительным циклам зарядки-разрядки. Особые солнечные аккумуляторы обладают низким порогом чувствительности для работы в циклическом режиме и низким самостоятельным разрядом. Производитель предлагают аккумуляторы с различным временем разрядки.
Выбранный аккумулятор должен держать батарею около 4 суток. Чтобы он прослужил как можно дольше времени, необходимо применять его совместно с качественным зарядным контролером. Контролируется ток заряда, который уменьшается при полностью заряженном аккумуляторе. Получение энергии прерывается при разрядке до критического состояния.
Все технологические новшества и солнечные установки имеют тенденцию устаревания. Ежегодно появляется все больше продуктивных и недорогих солнечных панелей, аккумуляторов и других компонентов. И хозяева домов, стремясь получить еще большую эффективность и больше заработать на зеленом тарифе, меняют их раньше положенного срока. Это приводит к возникновению огромного числа свалок с ненужными панелями и аккумуляторами в Америке и Европе. В России такой проблемы нет, но появляется заманчивая возможность купить такие заграничные устаревшие детали и установки на популярных интернет-площадках.
Как сделать расчёт солнечных батарей
Когда вы точно определились с тем, что хотите оборудовать дом солнечными панелями, начинается этап обдумывания всех нюансов. Один из важнейших моментов — это расчёт солнечных батарей. Сам расчёт несложен, больше уйдет времени на определение всех переменных.
Этапы расчёта
1. Определите уровень потребления
Самый важный вопрос — сколько электроэнергии потребляет ваше домохозяйство. Тут два варианта:
- Свериться с квитанциями за электричество.
- Рассчитать всё детально вручную.
Для детального расчёта составьте список всех электроприборов в доме, включая лампочки. Выпишите мощность (Вт) и время работы каждого устройства на протяжение суток. Перемножьте два показателя и вы получите расход электроэнергии на каждый электроприбор (Вт/час). Сложив результаты, вы поймёте, сколько потребляет ваше домохозяйство в сутки, а перемножив на 30 (дней), сможете определить месячный показатель.
Мощность устройства можно посмотреть в документах на него. Нередко там сразу указана потребляемость электроэнергии.
Источник https://mywatt.ru/poleznaya-informaciya/otoplenie-chastnogo-doma-solnechnimi-batareyami
Источник https://otoplenieblog.ru/oborudovanie/radiatory-otopleniya/kak-rabotayut-solnechnye-batarei-dlya-otopleniya-doma.html
Источник https://nova-sun.ru/solnechnye-paneli/raschet-solnechnyh-batarej