Eficiența panourilor solare utilizate pentru economisirea energiei

Spre deosebire de sistemul de încălzire puternic și costisitor care este echipat în locuințe obișnuite, o casă eficientă din punct de vedere energetic nu arde combustibil și nu transformă electricitatea din rețea în căldură (cu excepția cazurilor de scădere critică a temperaturii). O astfel de casă păstrează cu tenacitate în interiorul ei - datorită izolației termice atentă, ventilației cu recuperare și locației optime a clădirii - așa-numita căldură pasivă. Și orice poate fi folosit ca sursă a acestei energii pasive:

• lumina directă a soarelui pătrunde prin ferestre;
• căldură generată de aparatele electrocasnice, chiar și de rezidenți și animale de companie;
• și, bineînțeles, dispozitive a căror funcție principală este de a furniza energie solară casei - panouri solare (baterii), despre care se vor discuta.

Panourile solare se potrivesc armonios într-o casă pasivă, deoarece respectă pe deplin principiul principal al construcției acesteia - utilizarea energiei regenerabile din mediu.

Principiul de funcționare a panourilor solare și interacțiunea acestora cu alte sisteme de acasă

• Funcționarea panourilor solare se bazează pe conversia radiațiilor termice care afectează plăcile de siliciu în energie electrică;
• Panourile solare vă permit să utilizați energia solară pentru a opera aparate electrocasnice, sisteme de ventilație și (parțial) încălzire;
• Dacă capacitățile panourilor solare sunt mai mari decât cerințele casnice, atunci surplusul de energie poate fi utilizat în sisteme de stocare și conversie a energiei electrice.
• Dacă cererea de energie electrică depășește capacitatea panourilor, partea care lipsește poate fi obținută din rețea (opțiunea unei stații solare de rețea) sau de la un generator de combustibil lichid (stație solară autonomă).

Tipuri de module solare

Clasificarea sistemelor fotovoltaice se realizează în funcție de criteriile materialelor și modelelor utilizate. Bateriile solare sunt:

• Sub formă de panouri de silicon (cele mai comune, cele mai performante și cele mai scumpe), eficiență - până la 22%; Sunt fabricate în trei subtipuri: monocristaline (cele mai fiabile), policristaline și amorfe; în primele două poziții se folosește siliciu pur, în a treia - hidrogen de siliciu, care se aplică pe substrat;
• Film - realizat cu telurura de cadmiu, seleniura de cupru-indiu si polimeri. Au un preț mai mic, dar și performanțe mai mici (eficiență 5-14%), așa că pentru a potrivi bateria la „poftele" locuinței va fi necesară o creștere a zonei care primește radiații.

Proprietățile de consum ale panourilor de energie solară sunt descrise de următoarele caracteristici:

• Putere.Cu cât suprafața panoului solar este mai mare, cu atât puterea acestuia este mai mare; Pentru a genera energie de 1 kWh/zi vara, vor fi necesari aproximativ 1, 5 m2 de panouri solare. Cea mai eficientă putere se manifestă atunci când razele cad perpendicular pe suprafața bateriei, ceea ce nu poate fi asigurat în mod constant, așa că schimbarea performanței panoului în timpul orelor de zi este un proces firesc. Pentru a se asigura că se obține cantitatea necesară de energie primăvara și toamna, în această zonă trebuie adăugată aproximativ 30%;
• Eficienţă(eficiența) panourilor solare moderne - în medie aproximativ 15-17%;
• Durata de viață a bateriei și pierderea de energie în timp. Producătorii, de regulă, oferă o garanție pentru funcționarea panourilor solare timp de 25 de ani, promițând o reducere a puterii în această perioadă de cel mult 20% față de original (pentru unii producători, durata de viață variază între 10-25 de ani cu garanția unei reduceri a puterii de cel mult 10%). Modulele cristaline sunt cele mai durabile, durata de viață estimată a acestora este de 30 de ani. Prima baterie solară din lume funcționează de peste 60 de ani. Scăderea producției de module solare în sine are loc în principal din cauza distrugerii treptate a filmului de etanșare și a întunecării stratului dintre sticlă și celulele solare - de la umiditate, radiații ultraviolete și schimbări de temperatură;
• Baterie inclusă, care asigură funcționarea panoului pe timp de noapte, este un bun plus la capacitățile generatorului solar. Bateria durează de obicei mai puțin decât modulul solar în sine, în medie 4-10 ani;
• Disponibilitatea nodurilor suplimentare– cum ar fi un stabilizator de tensiune, un controler de încărcare a bateriei, un invertor (convertor DC la AC 220 V pentru uz casnic) facilitează operarea dispozitivului și integrarea acestuia în sistemul „Smart Home";
• Costul bateriei– depinde direct de zona sa: cu cât dispozitivul este mai puternic, cu atât este mai scump. Mai mult, panourile de fabricație străină sunt încă mai ieftine decât cele autohtone, deoarece panourile solare sunt mai populare acolo decât în țara noastră. Dar atunci când comparăm prețurile dispozitivelor noastre și cele importate, este necesar, în primul rând, să comparăm eficiența de funcționare a panourilor solare între ele - aici producătorii autohtoni obțin indicatori de eficiență buni - până la 20%.

Alegerea și utilizarea bateriilor fotovoltaice

Atunci când selectează panouri solare pentru o locuință privată, acestea se bazează, în primul rând, pe sarcina pe care vor trebui să o suporte. În plus, este necesar să ne raportăm la geometria casei și la planificarea activităților de întreținere preventivă, care împreună necesită o analiză atentă a următoarelor aspecte:

• Consumul zilnic de energie al dispozitivelor care sunt planificate a fi alimentate cu energie solară (iluminat încăperii, consumatori de energie electrică casnică, dispozitive de securitate și automatizare etc. ). Trebuie avut în vedere că încărcarea și descărcarea bateriilor consumă și energie (aproximativ 20%), iar echipamentele suplimentare își vor avea și pierderile (de exemplu, într-un invertor în medie - 15-20%);
• Relația dintre dimensiunile necesare ale panourilor de lucru și zonele corespunzătoare de acoperiș și geometria acestuia;
• Capacitatea de a curăța suprafețele de lucru ale bateriilor de murdărie, zăpadă și alți factori care afectează funcționarea convertoarelor foto.

Puncte importante în funcționarea panourilor solare

• Evitați deteriorarea fizică a panoului (zgârieturile și deteriorarea integrității foliei de protecție pot duce la scurtcircuitarea contactelor și/sau coroziune);
• În condiții climatice aspre, se recomandă dotarea stațiilor solare cu structuri de blocare a vântului;
• Inspecțiile regulate, curățarea și întreținerea sunt obligatorii.

Costul și amortizarea panourilor solare

Pentru zona de mijloc a țării noastre, fiecare kilowatt de energie solară generează următoarea cantitate de energie:

• vara - 5 kWh/zi (mai-august);
• primavara si toamna - 3-4 kWh/zi (martie-aprilie, septembrie-octombrie);
• iarna - 1 kWh/zi.

Atunci când calculați costurile unei stații solare autonome, pe lângă costul unei unități de putere generată de panouri (aproximativ 60 de ruble pe 1 W), trebuie să luați în considerare costul echipamentelor suplimentare: de la elemente de fixare și cablare până la baterii, dispozitive de protecție și invertoare (care reprezintă cel puțin 5 % din costul total, dar prețurile pot varia semnificativ, în funcție de producător și putere).

Conform recomandărilor experților, costurile optime pentru un sistem solar pe tot parcursul anului sunt obținute prin utilizarea schemei „opțiune de vară plus un generator electric de rezervă". Adevărat, generatorul va trebui să fie pornit primăvara și toamna, ca să nu mai vorbim de iarnă (bateriile solare nu sunt niciodată proiectate pentru a fi încărcate complet în sezonul de iarnă).

Atunci când se calculează perioada de amortizare a unei instalații de energie solară, puterea acesteia este comparată cu parametrul care este luat drept cel de bază. Într-o stație solară de rețea, acestea sunt tarife la energie electrică; în cazul unui sistem solar autonom, acesta este costul energiei produse de un generator electric cu combustibil lichid. Rambursarea este estimată pe baza faptului că o baterie solară de 1 kW va produce aproximativ 1000 kWh de energie pe an.

Dacă luăm prețul mediu de 1 kWh de energie electrică ca 5 ruble, atunci perioada de rambursare pentru o stație solară de rețea va fi: 80. 000 de ruble / 5 ruble * 1000 kWh = 16 ani.

Cu o garanție de 30 de ani pentru o instalație solară de rețea, rambursarea (la un tarif de 5 ruble/kWh) va avea loc în 16 ani, iar în următorii 14 ani, electricitatea va fi furnizată gratuit.

În ceea ce privește un sistem de energie solară autonom, strict vorbind, cantitatea de energie pe care o produce pe an va fi mai mică decât cei 1000 kWh desemnați, pe care îl împarte cu generatorul electric. Dar pentru calcule brute, acest număr nu trebuie redus - pentru a lua în considerare aproximativ creșterea consumului specific de combustibil care are loc atunci când generatorul este încărcat parțial (adică periodic, nu constant). Apoi, perioada de rambursare a sistemului autonom (pe baza costului energiei produse de generatorul de combustibil lichid - 25 de ruble pe 1 kWh) arată astfel: 150. 000 de ruble / 25 de ruble * 1000 kWh = 6 ani.

Pe lângă indicatorii tehnici, eficiența panourilor solare care fac parte dintr-o centrală solară autonomă este confirmată de perioada de amortizare a acestora, care este de 6 ani.

Tarifele nu sunt reduse

Dar exemplele de instalații de energie solară prezentate sugerează că acum tarifele pot fi „înghețate" individual și puteți începe să economisiți profitând de capacitățile panourilor fotovoltaice. Trebuie doar să le cumpărați de la producători de marcă, testați pe piață, astfel încât parametrii lor să fie previzibili atât în design, cât și în funcționare.

Și cel mai bine este să tratați probleme precum: chiar și în etapa de proiectare a unei case eficiente din punct de vedere energetic:

• asigurarea ca fațada de sud să nu fie umbrită;
• selectarea unghiului de înclinare a acoperișului și a suprafețelor de lucru ale panourilor;
• orientarea corectă a casei către punctele cardinale;
• prevenirea umbririi zonelor de lucru ale panourilor solare, colmatarea acestora cu frunze de copac etc.

În acest caz, toți parametrii vor fi legați în mod optim între ei și se va asigura cea mai eficientă funcționare a panourilor solare pentru o anumită structură.