A diferenza do poderoso e caro sistema de calefacción do que están equipadas as casas comúns, unha casa eficiente enerxéticamente non queima combustible nin converte a enerxía da rede en calor (excepto durante as baixas de temperatura críticas). Unha casa coma esta conserva de xeito persistente a chamada calor pasiva, grazas a un illamento térmico ben pensado, a ventilación con recuperación e a ubicación óptima do edificio. E todo pode ser usado como fonte desta enerxía pasiva:
- luz solar directa que entra polas fiestras;
- Calor xerada polos electrodomésticos e mesmo polos residentes e as mascotas;
- e por suposto dispositivos cuxa función principal é proporcionar a casa de enerxía solar - paneis solares (baterías), dos que se tratará.
Os paneis solares encaixan harmoniosamente nunha casa pasiva, xa que se corresponden plenamente co principio principal da súa construción: o uso de enerxías renovables do medio ambiente.
O principio de funcionamento dos paneis solares e a súa interacción con outros sistemas domésticos
- O funcionamento dos módulos solares baséase en converter en electricidade a radiación térmica que actúa sobre as obleas de silicio;
- Os paneis solares permiten utilizar a enerxía solar para operar electrodomésticos, sistemas de ventilación e (parcialmente) sistemas de calefacción;
- Cando o rendemento dos paneis solares é superior ás necesidades do fogar, o exceso de enerxía pódese utilizar en sistemas para almacenar e converter electricidade.
- Se a demanda de enerxía supera a capacidade dos módulos, a parte que falta pode obterse da rede (opción estación solar de rede) ou dun xerador de combustible líquido (estación solar autónoma).
Tipos de paneis solares
Os sistemas fotovoltaicos clasifícanse segundo os criterios dos materiais e deseños utilizados. As baterías solares son:
- En forma de placas de silicio (as máis comúns, potentes e caras), a eficiencia - ata o 22%; Prodúcense en tres subtipos: monocristalino (o máis fiable), policristalino e amorfo; nas dúas primeiras posicións, úsase silicio puro, na terceira - hidróxeno de silicio, que se aplica ao substrato;
- Película: feita de telururo de cadmio, seleniuro de cobre indio e polímeros. Teñen un prezo máis baixo, pero tamén un menor rendemento (eficiencia 5-14%). Así, para adaptar a batería aos "apetitos" da casa, é necesario un aumento da área de radiación.
As características do consumidor dos módulos de enerxía solar descríbense polas seguintes características:
- Rendemento.Canto maior sexa a área do panel solar, maior será a súa saída; Para xerar unha cantidade de enerxía de 1 kWh/día no verán son necesarios uns 1, 5 m2 de placas solares. O rendemento máis eficiente prodúcese cando os raios caen perpendicularmente sobre a superficie da batería, o que non se pode garantir constantemente, polo que un cambio no rendemento do panel á luz do día é un proceso natural. Para garantir que a cantidade de enerxía necesaria se achegue na primavera e no outono, a esta superficie hai que engadirlle aproximadamente un 30%;
- Eficiencia(Eficiencia) dos módulos solares modernos: de media ao redor do 15-17%;
- Duración da batería e perda de rendemento co paso do tempo. Os fabricantes adoitan dar unha garantía para o funcionamento dos módulos solares durante 25 anos e prometen unha redución de potencia dun máximo do 20% da orixinal durante este período (para algúns fabricantes a vida útil varía entre 10 e 25 anos). cunha garantía de redución do rendemento non superior ao 10%. Os módulos cristalinos son os máis duradeiros, a súa vida útil estimada é de 30 anos. A primeira batería solar do mundo leva máis de 60 anos en funcionamento. O descenso na produción dos propios módulos solares débese principalmente á destrución gradual da película de selado e á opacidade da capa entre o vidro e as células solares, debido á humidade, á radiación ultravioleta e ás flutuacións de temperatura;
- Batería incluída, que garante o funcionamento do panel pola noite, é un bo complemento das capacidades do xerador solar. A batería adoita durar menos que o propio panel solar, de media 4-10 anos;
- Dispoñibilidade de nodos adicionais– como un estabilizador de tensión, un controlador de carga da batería, un inversor (conversor de CC a CA de 220 V para uso doméstico) facilitan o funcionamento do dispositivo e a súa integración no sistema de "casa intelixente";
- Custos da batería– depende directamente da zona: canto máis potente sexa o dispositivo, máis caro é. Ademais, os módulos fabricados no estranxeiro seguen sendo máis baratos que os domésticos, xa que os paneis solares son máis populares alí que aquí. Non obstante, ao comparar os prezos dos nosos dispositivos e os importados, primeiro é necesario comparar a eficiencia operativa dos módulos solares - aquí os fabricantes nacionais conseguen bos indicadores de eficiencia - ata o 20%.
Selección e uso de baterías fotovoltaicas
Á hora de elixir paneis solares para unha casa particular, o primeiro que importa é a carga que teñen que cargar. Ademais, cómpre referirse á xeometría da vivenda e á planificación das medidas de mantemento preventivo, que en conxunto requiren unha coidadosa consideración dos seguintes aspectos:
- Consumo enerxético diario dos aparellos destinados a ser alimentados con enerxía solar (iluminación de salas, consumidores eléctricos domésticos, dispositivos de seguridade e automatización, etc. ). Hai que ter en conta que a carga e descarga das baterías tamén consome enerxía (un 20%) e que os dispositivos adicionais tamén provocan perdas (por exemplo, para un inversor de media - 15-20%);
- A relación entre as dimensións requiridas das encimeras e as correspondentes superficies de cuberta e a súa xeometría;
- A capacidade de limpar as superficies de traballo das baterías de sucidade, neve e outros factores que afectan o funcionamento dos conversores fotográficos.
Puntos importantes ao operar módulos solares
- Evita danos físicos no panel (os arañazos e os danos na película protectora poden provocar curtocircuítos e/ou corrosión);
- En condicións climáticas duras, é recomendable dotar as estacións solares de estruturas de protección contra o vento;
- As inspeccións periódicas, a limpeza e o mantemento son obrigatorios.
Custos e amortización de módulos solares
Para a zona media do noso país, cada quilowatt de enerxía do panel solar produce a seguinte cantidade de enerxía:
- no verán - 5 kWh/día (maio-agosto);
- en primavera e outono - 3-4 kWh/día (marzo-abril, setembro-outubro);
- no inverno - 1 kWh/día.
Ao calcular o custo dunha estación solar autónoma, ademais do custo dunha unidade de electricidade xerada polos módulos (uns 60 rublos por 1 W), cómpre ter en conta o custo dos equipos adicionais: desde elementos de fixación e cableado ata baterías, dispositivos de protección e inversores (Isto é polo menos o 5% do custo total, pero os prezos poden variar significativamente dependendo do fabricante e do rendemento).
Segundo os expertos, os custos óptimos para un sistema solar durante todo o ano xorden coa regulación "variante de verán máis xerador de emerxencia". O xerador debe acenderse en primavera e outono, sen esquecer no inverno (as baterías solares nunca están deseñadas para estar completamente cargado no inverno).
Ao calcular o período de recuperación dun sistema de enerxía solar, o seu rendemento compárase co parámetro subxacente. Un sistema solar en rede implica tarifas eléctricas; para un sistema de enerxía solar autónomo, é o custo da enerxía producida por un xerador de combustible líquido. A amortización estímase baseándose no feito de que unha batería solar de 1 kW producirá aproximadamente 1000 kWh de enerxía ao ano.
Se consideramos que o prezo medio de 1 kWh de electricidade é de 5 rublos, o período de recuperación dunha estación solar de rede será: 80. 000 rublos / 5 rublos * 1. 000 kWh = 16 anos.
Cunha garantía de 30 anos para un sistema solar de rede, a amortización (a unha tarifa de 5 rublos/kWh) prodúcese dentro de 16 anos, e nos próximos 14 anos a electricidade subminíscase de forma gratuíta.
En canto a un sistema de enerxía solar autónomo, a cantidade de enerxía producida ao ano será, en rigor, inferior aos 1000 kWh previstos que comparte co xerador eléctrico. Non obstante, para cálculos aproximados, non é necesario reducir este número para explicar aproximadamente o aumento do consumo específico de combustible que se produce cunha carga parcial (é dicir, periódica, non constante) no xerador. Entón, o período de recuperación do sistema autónomo (baseado no custo da enerxía producida polo xerador de combustible líquido - 25 rublos por 1 kWh) será o seguinte: 150. 000 rublos / 25 rublos * 1000 kWh = 6 anos.
Ademais dos indicadores técnicos, a eficiencia dos paneis solares que forman parte dunha central solar autónoma está confirmada polo seu período de recuperación de 6 anos.
Non se reducirán as tarifas
Non obstante, os exemplos de sistemas de enerxía solar enumerados indican que agora as tarifas se poden "conxelar" individualmente e podes comezar a aforrar empregando as posibilidades dos módulos fotovoltaicos, só tes que mercalos a fabricantes coñecidos e probados no mercado para que os seus parámetros son previsibles tanto no deseño como no funcionamento.
E o mellor é tratar temas como: na fase de planificación dunha casa de aforro enerxético:
- Asegúrese de que a fachada sur non estea sombreada;
- Selección do ángulo de inclinación do tellado e das superficies de traballo dos paneis;
- orientación correcta da casa aos puntos cardinais;
- Evita que as zonas de traballo dos módulos solares queden sombreadas, bloqueadas por follas de árbores, etc.
Neste caso, todos os parámetros están ligados de forma óptima e garántese o funcionamento máis eficiente dos módulos solares para unha estrutura específica.