Сравнительно новая область энергоснабжения – гелиоэнергетика (от греческого Ήλιος, Helios — Солнце) – основана на использовании солнечных батарей. Эти устройства представляют собой панели из множества полупроводниковых элементов (фотоэлементов), аккумулирующих свет Солнца и преобразующих его в постоянный электрический ток. Для энергоснабжения стандартных электроприборов солнечные батареи дополнительно снабжаются преобразователями постоянного тока в переменный. Отличие между терминами «солнечный коллектор» и «батарея» заключается в способности коллектора вырабатывать энергию нагревом теплоносителя и преобразования в ток тепловой, а не фотоэнергии.

строение солнечной панели

«Зеленый тариф» или почти бесплатная энергия

В отличие от традиционных энергоносителей – нефти, газа, дров и других – энергия Солнца бесплатна. Однако полученную с помощью гелиоэнергетики электроэнергию бесплатной назвать не получится в связи с относительно высокой стоимостью преобразователей. Кроме того, монтаж солнечных панелей окупается только в регионах с продолжительным световым днем и малым количеством пасмурных дней в году.

Солнечные батареи для дома рациональны:

  • как дополнительный источник энергии при недостаточном, слишком дорогом или нестабильном снабжении электричеством по централизованным линиям электропередач. В этом случае необходимо дополнить установку мощным аккумулятором/аккумулятором;
  • как единственный доступный энергоресурс в труднодоступных для постоянного прокладки коммуникаций областях;
  • при небольших затратах электроэнергии в качестве единственного ее источника.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Преимущества:

  • автономность;
  • простой и быстрый монтаж без получения лицензии, несложный расчет;
  • возможность использования прямого и рассеянного света;
  • эффективность.

Недостатки:

  • сравнительно высокая стоимость;
  • большая площадь установки для получения достаточного количества энергии;
  • необходимость преобразователя постоянного тока в переменный.

С учетом постоянного роста цен «зеленый тариф», то есть затраты только на покупку, монтаж и обслуживание установки гелиоэнергетики закономерно привлекают многих пользователей.

Расчет солнечных панелей

Проверить, оправдана ли установка гелиопанелей и какой их тип выбрать – коллектор или фотоэлементы – можно с помощью несложных расчетов.

Чтобы рассчитать соотношение затрат энергии и ее получения, необходимо знать:

  • примерную совокупную мощность потребления (освещение, отопление, работа бытовых приборов, техники, кондиционирование и прочее);
  • данные о солнечной инсоляции в кВт ч/м2 в день или продолжительности солнечного сияния в год;
  • коэффициент полезного действия установки (панель, аккумулятор и другие компоненты системы в общем).

расчет солнечных панелей

Так, при суточном потреблении 200 кВт в день и радиации менее 2,5 кВт/м2 потребуется

200/2,5 = 80 м2

При таких условиях солнечная батарея окажется неоправданно дорогим приобретением.

Если при том же потреблении дом расположен в регионе, где радиация превышает 4 кВт/м2, необходимая площадь составит

200/4= 50 м2.

В этом случае средняя по размерам крыша вполне способна вместить необходимое количество фотоэлементов.

Данные для расчета

Окончательно рассчитать эффективность работы и рациональность монтажа гелиоустановки позволят данные о:

  • производительности устройства;
  • его способности поглощать не только прямой, но и рассеянный свет;
  • КПД преобразования постоянного тока в переменный;
  • необходимых дополнениях комплекса;
  • требуемой частоте замены аккумуляторов.

расчетная таблица размеров солнечных панелей

Рекомендации по монтажу и использованию

Поскольку солнечная панель (solar battery) даже при благоприятных климатических условиях имеет небольшой КПД, следует рационально подходить к выбору потребляющих энергию приборов. Оптимальны:

  • светильники на базе светодиодов (ленты, лампы);
  • бытовая электротехника с классом потребления А, А+, А++, А+++;
  • нагревающие воду или другие теплоносители устройства с прямым поглощением тепловой энергии Солнца.

Максимально полно использовать световое излучение позволит правильная ориентация гелиоустановки.


Наклон зависит от географической широты, на которой расположено здание. Традиционный способ монтажа в домашний условиях – непосредственно на плоскость крыши. Если это невозможно или угол наклона не соответствует максимально эффективному, устанавливают устройства для изменения положения гелиопанелей.

Положение установки

Опытным путем выяснено, что:

для 10…25 градусов северной широты оптимальный угол наклона равен градусу, умноженному на коэффициент 0,87;
для 35…50 градусов северной широты в расчете используется коэффициент 0,76 и добавляется еще 3,1 градуса.
Изменяемый угол наклона устанавливается летом на 10…15 градусов меньше широты, зимой – на 10…15 градусов больше, весной и осенью равным широте расположение объекта.

Заключение

При правильном выборе производительности батарей и грамотном монтаже, освещение дома даже в зимние месяцы с помощью солнечного света вполне возможно. При этом не стоит забывать: использование энергии Солнца позволяет сохранить невосполнимые ресурсы планеты и сберечь экологию Земли.