De redenen voor de populariteit van alternatieve energiebronnen zijn begrijpelijk: er is een mogelijkheid om brandstof te besparen en dromen van milieuvriendelijke levensondersteunende systemen te realiseren. Door vakkundig gebruik te maken van de energie van zon, wind en water kun je van een gewoon landhuis een modern eco-huis maken.
We zullen u vertellen hoe u zonnewarmte in een privéwoning uitrust, we zullen samen met u analyseren hoe winstgevend het is. Om de problemen van het gebruik van de energie van het daglicht grondig te behandelen, hebben we alle populaire opties beschreven die praktische toepassing en positieve feedback van gebruikers hebben gekregen.
Op basis van onze aanbevelingen kun je een effectief zonnestelsel bouwen voor een tuinhuis of een landhuis. Om de perceptie van moeilijk materiaal te vergemakkelijken, hebben we de informatie aangevuld met visuele diagrammen, illustraties en videogidsen.
Manieren om zonne-energie te gebruiken
De methoden om de energie van het hemellichaam toe te passen zijn geen innovatieve technologieën; zonnewarmte wordt al heel lang en zeer succesvol gebruikt. Dit geldt echter vooral voor Australië, sommige landen van Europa, Amerika en de zuidelijke regio's, waar het hele jaar door alternatieve energie kan worden verkregen.
Sommige noordelijke regio's hebben een tekort aan natuurlijke straling, dus het wordt gebruikt als een extra of noodoptie.
Afbeeldingengalerij
Foto van
Zonnepanelen - een van de manieren om bijna gratis energie uit een hemellichaam te halen
De aanleg van een autonome zonne-energiecentrale is aan te raden in regio's met een groot aantal zonnige dagen, wat niet samenhangt met de gemiddelde jaartemperatuur
Autonome zonnestelsels bevinden zich voornamelijk op de daken van laagbouw en in gebieden zonder bomen
Bij vorst leveren zonnesystemen energie voor het verwarmen van lucht, stoom of waterverwarming, in de zomer voor verwarmd water
Zonne-energiecentrales zijn groene, milieuvriendelijke, continu hernieuwbare vormen van energieopwekking
Tot dusver is het rendement van zonne-energiecentrales te afhankelijk van het aantal zonnige dagen. Het is alleen winstgevend op de zuidelijke breedtegraden. Op de middelste rijstrook en in het noorden kan het alleen dienen als reservebron
Zonnepanelen in het zuiden van de GOS-landen kunnen een landhuis voorzien van elektriciteit, warm water en koelvloeistof voor verwarmingskringen
Zonnesystemen, zelfs gebruikt als back-up energiebron, hebben een vrij hoog economisch effect, waardoor de belangrijkste opties voor energieproductie minder worden belast
Passief gebruik van zonne-energie
Installatieoptie zonnepaneel
Optimale indeling van een eigen zonnestelsel
De locatie van het zonnepaneel langs de dakrand
Zonnestelsel op een lichte helling van het dak
Zonne-energiecentrale als back-upbron
Werkt op batterijen in de zuidelijke regio's van de GOS-landen
De echte voordelen van het zonnestelsel in de particuliere sector
De tussenpersonen tussen de zonnestralen en het energiegenererende mechanisme zijn zonnepanelen of collectoren, die verschillen in doel en ontwerp.
Batterijen verzamelen de energie van de zon en zorgen ervoor dat ze kunnen worden gebruikt om elektrische huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien. Het zijn panelen met fotocellen enerzijds en een vergrendelingsmechanisme anderzijds. U kunt zelf de batterij experimenteren en monteren, maar het is gemakkelijker om kant-en-klare elementen te kopen - de keuze is ruim genoeg.
Zonnestelsels (zonnecollectoren) maken deel uit van het verwarmingssysteem van het huis. Grote warmte-geïsoleerde dozen met een koelmiddel, evenals batterijen, zijn gemonteerd op verhoogde schermen die naar de zon of dakhellingen zijn gericht.
Het is een vergissing om te bedenken dat absoluut alle noordelijke regio's veel minder natuurlijke warmte ontvangen dan de zuidelijke. Stel dat er in Chukotka of centraal Canada veel meer zonnige dagen zijn dan in het zuiden van Groot-Brittannië
Om de efficiëntie te verhogen, worden panelen geplaatst op dynamische mechanismen die lijken op een volgsysteem - ze draaien na de beweging van de zon. Het proces van energieomzetting vindt plaats in buizen in de dozen.
Het belangrijkste verschil tussen zonnestelsels en zonnepanelen is dat de eerste de koelvloeistof verwarmt, terwijl de laatste elektriciteit verzamelt. Het is mogelijk om de kamer te verwarmen met behulp van fotocellen, maar de apparaatcircuits zijn irrationeel en alleen geschikt voor die gebieden waar er minimaal 200 zonnige dagen per jaar zijn.
Het schema van het verwarmingssysteem met een zonnecollector aangesloten op de ketel en een back-up bron van elektriciteit (bijvoorbeeld een gasketel) op traditionele brandstof (+)
Voors en tegens van een alternatief verwarmingssysteem
Er zijn niet veel voordelen van het zonneverwarmingssysteem, maar ze zijn allemaal belangrijk en kunnen de reden worden voor privé-experimenten:
- Ecologische voordelen. Het is veilig voor de bewoners van het huis en de omringende natuur, een schone warmtebron waarvoor geen traditionele brandstoffen nodig zijn.
- Autonomie. De eigenaren van de systemen zijn absoluut onafhankelijk van de energieprijzen en de economische situatie in het land.
- Winstgevendheid. Met behoud van het traditionele verwarmingssysteem wordt het mogelijk om de kosten van het betalen voor warm water te verlagen.
- Algemene toegankelijkheid. Voor het installeren van zonnesystemen is geen toestemming van de overheid nodig.
Maar er zijn onaangename momenten die het grote geheel kunnen verpesten. Om bijvoorbeeld het rendement van het systeem te bepalen is een lange periode van minimaal 3 jaar nodig (mits er voldoende zonne-energie is en deze actief wordt gebruikt).
Voor de installatie van alleen zonnepanelen zijn grote investeringen nodig: de goedkoopste siliciumpanelen kosten minimaal 2200 roebel. per stuk en polykristallijne zesdiode-elementen van de eerste categorie - tot 17.000 per stuk. De kosten van 30 modules berekenen is vrij eenvoudig (+)
Gebruikers merken de volgende nadelen op:
- hoge prijzen voor apparatuur die nodig is om het systeem in werking te stellen;
- directe afhankelijkheid van de hoeveelheid geproduceerde warmte op de geografische locatie en het weer;
- Verplichte beschikbaarheid van een back-upbron, bijvoorbeeld een gasketel (in de praktijk blijkt een zonnestelsel vaak een back-up te zijn).
Om een hoger rendement te behalen, moet u regelmatig de gezondheid van de verzamelaars controleren, ze van puin verwijderen en ze beschermen tegen de vorming van ijsvorst. Als de temperatuur vaak onder de 0ºС zakt, moet u zorgen voor extra thermische isolatie, niet alleen voor de elementen van het zonnestelsel, maar ook voor het huis als geheel.
Afbeeldingengalerij
Foto van
Zonnepanelen op het dak van een landhuis
De batterijen van het zomerzonnestelsel monteren
Buitenuitrusting van een zonne-energiecentrale
Technische apparaten in het huis
Zonne-energie voor verwarming
Het belangrijkste doel van energiebesparende fotocellen is om het huis van elektriciteit te voorzien. Om ze in het circuit van het verwarmingssysteem op te nemen en een optimale werking te bereiken, is het noodzakelijk om een circuit met een opslagtank te monteren.
Hierin zal het water opwarmen, dat na het bereiken van een bepaalde temperatuur leidingen en radiatoren zal vullen in kamers die moeten worden verwarmd (woonkamer, badkamer).
Systeem op zonne-energie met een tank met twee circuits die de verwarming en warmwatervoorziening in twee richtingen organiseert: naar verwarmingsradiatoren en naar analysepunten (+)
Laten we proberen de ontwerpkenmerken van zonnepanelen te analyseren en hun potentiële rol in het verwarmingssysteem te bepalen.
Het principe van de werking van panelen met fotocellen
Er zijn drie veelvoorkomende soorten cellen voor zonnepanelen:
- Monokristallijn. Dit zijn dunne platen van het zuiverste silicium, gesneden uit een kristal dat onder kunstmatige omstandigheden is gegroeid. De meest productieve variëteit met een efficiëntie van ongeveer 17-18%. De optimale bedrijfstemperatuur is van 5 ºС tot 25 ºС.
- Polykristallijn. Gemaakt van wafels verkregen door geleidelijke afkoeling van een siliciumsmelt. De technologieën voor hun productie zijn minder bewerkelijk, maar de efficiëntie van fotovoltaïsche cellen gemaakt van polykristal is aanzienlijk lager - niet meer dan 12%.
- Amorf. Ze zijn film. Ze worden gemaakt door de methode van de verdampingsfase, waardoor silicium in de vorm van een dunne film afzet op een flexibele polymeerbasis. De goedkoopste productiemethode wordt gecombineerd met het laagste productietarief tot 7%.
Voor de installatie van autonome verwarmingssystemen in de noordelijke regio's worden fotovoltaïsche batterijen, samengesteld uit enkelkristalelementen, als de meest geschikte optie beschouwd. Batterijen met amorfe modules zijn echter gemakkelijker te installeren, praktisch niet veeleisend op de basis en veel goedkoper.
Een eenkristalmodule bestaat uit in serie geschakelde elementen gecombineerd tot modules. Meerdere modules vormen een zonnepaneel. Het donkere oppervlak van fotovoltaïsche zonnestelsels optimaliseert de opname van zonlicht
De taak van externe elementen is het absorberen en transformeren van zonnestralen. De vrijkomende energie gaat door en wordt geconcentreerd in de opslagaccumulator. Een klein element geeft ongeveer 100-250 watt en een geprefabriceerd paneel van 25-30 m² voorziet een klein huis van elektriciteit. Voor de installatie van een verwarmingssysteem is 2-3 keer meer energie nodig.
Een omvormer fungeert als een gelijkstroomomzetter van de zonneproductie in elektriciteit, aangezien er wisselstroom nodig is voor de werking van elektrische huishoudapparaten en lampen.
Specifiek over het verwarmingssysteem gesproken, de elektrische ketel voor het verwarmen van water werkt ook op wisselstroom. Om een huis 's nachts van licht te voorzien, zijn batterijen nodig die overdag sparen.
De invertermodules zijn geïnstalleerd op een handige plaats voor onderhoud, hoewel het geen constante controle nodig heeft en in automatische modus werkt (+)
Efficiëntie bij het gebruik van fotocellen
De eenvoudigste manier is om zonnecollectoren aan te schaffen en een van de eenvoudige, beproefde regelingen van de afgelopen jaren toe te passen. De omstandigheden dicteren echter soms hun voorwaarden. Stel dat u een uitstekend werkend systeem heeft met een zonnegenerator, maar tot nu toe dient het om elektriciteit te leveren en het huis van warm water te voorzien.
Het is duidelijk dat het kopen van nieuwe apparatuur niet rendabel is, daarom is het gemakkelijker om het vermogen te vergroten door een bepaald aantal fotovoltaïsche omvormers aan te schaffen. De budgetoptie is siliciumpanelen met een capaciteit tot 23-25%.
Op de stroombron moet een elektrische kachel worden aangesloten. Een universele optie is een ketel voorzien van verdeelbedrading.
Polymeerfilmelementen op de Russische markt komen veel minder vaak voor dan enkelvoudige en polykristallijne analogen van silicium. Ze zijn handig voor installatie, maar hebben een laag rendement - slechts 6%
Als u de levering van elektriciteit goed organiseert, zou dit voldoende moeten zijn voor zowel warmwatervoorziening als verwarming. Er zijn voorbeelden wanneer de woning volledig is voorzien van warmte - deze is te herkennen aan het dak, vrijwel geheel afgedekt met panelen.
Soms is het nodig om speciale vrijstaande constructies te plaatsen als het dakoppervlak niet voldoende is. Het blijkt dat voor het vergroten van het vermogen extra vrije ruimte nodig is.
Zelfs de meest grondige berekeningen zullen u niet helpen de exacte hoeveelheid potentiële energie te bepalen en snel een efficiënt, gestroomlijnd systeem te creëren. Feit is dat er in de praktijk obstakels zijn, waarvan het uiterlijk moeilijk te voorspellen is.
Hier volgen enkele factoren:
- Weer inconsistentie. Zelfs in de zuidelijke regio's is een duidelijk aantal zonnige dagen onbekend. Het betrouwbaar voorspellen van hun aantal in de noordelijke regio's is bijna onmogelijk.
- Onregelmatigheid bij de opwekking van elektriciteit. In de noordelijke regio's is er bijvoorbeeld in de winter kort daglicht, dus wordt veel verwerkte zonne-energie aan verlichting besteed. Bovendien wordt de intensiteit van zonnestraling in de winterperiode aanzienlijk verminderd.
- Periodieke storingen. Zoals alle technische systemen kunnen zonnepanelen van tijd tot tijd defect raken door schade aan individuele elementen, contractverbindingen, beschermend oppervlak, enz.
Daarom kunt u pas na een bepaalde periode, tenminste - na een jaar, leren over efficiëntie. Het kan zijn dat u het aantal fotocellen of batterijen moet verhogen, extra thermische isolatie thuis moet overwegen en het verwarmde gebied moet verkleinen. Stel dat in de noordelijke regio's van Duitsland, om geld te besparen, slaapkamers vaak helemaal niet worden verwarmd.
Onderhoud van geïnstalleerde fotocellen vereist geen speciale vaardigheden en bestaat uit regelmatige reiniging: sneeuwruimen in de winter en afval in de warme periode, het glasoppervlak wassen met water uit een slang
Home Power Plant Installatie Diagram
De eenvoudigste manier om een zonnegenerator te installeren, is contact opnemen met een bedrijf dat systeemcomponenten implementeert en diensten aanbiedt voor de installatie ervan. Pluspunten - een professioneel project dat rekening houdt met individuele kenmerken, een garantie voor alle producten en installatie, minus - hoge kosten.
Als je de relevante ervaring hebt, kun je zelfstandig een mini-energiecentrale met zonnepanelen monteren voor het verwarmen van een woonhuis.
Het meest effectieve hybride schema wordt beschouwd als een lucht-zonnesysteem, waarbij fotocellen worden gebruikt om energie op te wekken, collectoren voor het verwarmen van water en een extra windgenerator is geïnstalleerd. Het kan worden vervangen door een reservebrandstofbron (+)
Alle onderdelen voor de montage van het verwarmingssysteem worden verkocht in gespecialiseerde winkels.
De volgende componenten moeten worden aangeschaft:
- een set silicium- of filmzonnepanelen;
- energie-accu;
- laadregelaar die het laad- en ontlaadproces regelt;
- een omvormer die gelijkstroom omzet in wisselstroom;
- set aansluitkabels.
Het is wenselijk dat de batterijen hetzelfde zijn (rekening houdend met het merk, de capaciteit en zelfs de batch) en de mogelijkheid hebben om 3-4 dagen energie op te slaan. De duur van hun werk hangt af van de kamertemperatuur - in koude omstandigheden ontladen ze snel. Bij een dagelijks verbruik van 2400 Wh zijn accu's met een totale capaciteit van minimaal 1000 Ah nodig.
Houd er bij het gebruik van autobatterijen rekening mee dat hun maximale efficiëntie 70-75% is (levensduur is 3 jaar), speciale apparaten voor zonnesystemen hebben de beste prestaties - tot 85% (levensduur - 10 jaar). Bij opslag en ombouw gaat er wat energie verloren.
De kwaliteit van de stroom die wordt gegenereerd door sinusvormige omvormers voor zonnesystemen is hoger dan de stroom van een gecentraliseerd netwerk. Een kenmerk van de apparatuur is de synchronisatie van de spanningsfase, waarbij de overgang van 12 V naar 220 V wordt uitgevoerd zonder onderbreking in de werking van huishoudelijke elektrische apparaten.
Omvormers - van 250 W tot 6000 W en meer.U kunt het uitgangsvermogen verhogen door de parallelle verbinding van verschillende apparaten te legen. Bijvoorbeeld 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Na het installeren van alle elementen van het zonnestelsel, is het noodzakelijk om een elektrische tank aan te sluiten die het water verwarmt op de omvormer, en op zijn beurt een verwarmingsleiding naar de tank.
Collector verwarmingssysteem
Het grootste rendement en rendement kan behaald worden door collectoren te installeren in plaats van zonnepanelen - buiteninstallaties waarin water wordt verwarmd onder invloed van zonnestraling. Een dergelijk systeem is logischer en natuurlijker, omdat het niet nodig is om het koelmiddel door andere apparaten te verwarmen.
Overweeg het ontwerp en het werkingsprincipe van apparaten van twee hoofdtypen: plat en buisvormig.
Zelfgemaakte platte optie
Het ontwerp van platte planten is zo eenvoudig dat ervaren ambachtslieden handwerk-tegenhangers met hun eigen handen assembleren, nadat ze een aantal onderdelen in een gespecialiseerde winkel hebben gekocht en sommige van geïmproviseerd materiaal hebben gebouwd.
Een plaat die zonnewarmte absorbeert, is bevestigd in een stalen of aluminium geïsoleerde doos. Meestal is het bedekt met een laag zwart chroom. Het koellichaam wordt van bovenaf beschermd door een verzegeld transparant deksel.
Water wordt verwarmd in buizen die door een slang zijn gelegd en op een plaat zijn aangesloten. Water of antivries komt de doos binnen via de inlaatpijp, warmt op in de buizen en gaat naar de uitlaat - naar de uitlaatpijp.
De lichtdoorlatendheid van het deksel wordt verklaard door het gebruik van een transparant materiaal - duurzaam gehard glas of plastic (bijvoorbeeld polycarbonaat). Om te voorkomen dat zonlicht reflecteert, is het glas of plastic oppervlak mat (+)
Er zijn twee soorten aansluitingen, eenpijp en tweepijp, er is geen fundamenteel verschil in de keuze. Maar er is een groot verschil in hoe de koelvloeistof aan de collectoren wordt geleverd - zwaartekracht of met een pomp. De eerste optie wordt als ineffectief beschouwd vanwege de lage bewegingssnelheid van water; door het principe van verwarming lijkt het op een capaciteit voor een zomerse douche.
De werking van de tweede optie is te danken aan de aansluiting van een circulatiepomp, die het koelmiddel met kracht toevoert. Een energiebron voor de werking van pompinstallaties kan een zonne-energiesysteem zijn.
De temperatuur van het koelmiddel bij verwarming door een zonnecollector bereikt 45-60 ºС, aan de uitgang is de maximale indicator 35-40 ºС. Om de efficiëntie van het verwarmingssysteem te verhogen, gebruikt u samen met radiatoren "warme vloeren" (+)
Buisverdeelstukken - een oplossing voor de noordelijke regio's
Het algemene werkingsprincipe lijkt op de werking van platte analogen, maar met één verschil: warmtewisselingsbuizen met een koelmiddel bevinden zich in glazen flessen. De buizen zelf zijn veren, aan één zijde afgedicht en lijken qua uiterlijk op veren, en coaxiaal (vacuüm) in elkaar gestoken en aan beide zijden afgedicht.
Warmtewisselaars zijn ook anders:
- systeem voor het omzetten van zonne-energie in thermische Heat-pipe;
- gewone buis voor het verplaatsen van het U-type koelmiddel.
Het tweede type warmtewisselaars wordt erkend als effectiever, maar niet populair genoeg vanwege de reparatiekosten: als één buis defect raakt, moet de hele sectie worden vervangen.
Heatpipe maakt geen deel uit van een heel segment, dus je kunt het in 2-3 minuten veranderen. De defecte coaxiale elementen worden hersteld door simpelweg de plug te verwijderen en het beschadigde kanaal te vervangen.
Schema dat de cyclische aard van het verwarmingsproces in de vacuümbuizen uitlegt: koude vloeistof onder invloed van zonnewarmte warmt op en verdampt, en maakt plaats voor het volgende deel van het koelmiddel (+)
Na het analyseren van de technische kenmerken van verschillende soorten verzamelaars en het samenvatten van de ervaring van hun gebruik, hebben we besloten dat vlakke collectoren meer geschikt zijn voor de zuidelijke regio's en buisvormige voor de noordelijke. Bijzonder goed ingeburgerd in het barre klimaat van de installatie met het Heat-pipe systeem. Ze hebben een verwarmend vermogen, zelfs op bewolkte dagen en 's nachts, waardoor ze een minimum aan zonlicht "eten".
Een voorbeeld van een standaardschema voor het aansluiten van zonnecollectoren op ketelapparatuur: een pompstation zorgt voor watercirculatie, de controller regelt het verwarmingsproces
Prestatieverhogingsmethode
Meestal gaan eigenaren van woonhuizen, na te hebben geëxperimenteerd met een klein aantal zonnepanelen, verder en verbeteren ze het systeem op verschillende manieren.
De eenvoudigste manier is om het aantal betrokken modules te vergroten, respectievelijk extra ruimte voor hun plaatsing aan te trekken en krachtigere gerelateerde apparatuur aan te schaffen
Wat als er een tekort aan vrije ruimte is? Hier zijn enkele richtlijnen om de efficiëntie van een zonnestation (met fotocellen of collectoren) te verbeteren:
- Verander de oriëntatie van de modules. Bewegende elementen ten opzichte van de stand van de zon. Simpel gezegd, de installatie van het grootste deel van de panelen aan de zuidkant. Bij lang daglicht is het ook optimaal om oppervlakken te gebruiken die op het oosten en westen liggen.
- Kantelverstelling. De fabrikant geeft meestal aan welke hoek de meeste voorkeur heeft (bijvoorbeeld 45 °), maar soms moet tijdens de installatie aanpassingen worden gemaakt rekening houdend met de geografische breedtegraad.
- De juiste installatielocatie. Het dak is geschikt, omdat het meestal het hoogste niveau is en niet wordt verduisterd door andere objecten (bijvoorbeeld tuinbomen). Maar er zijn nog meer geschikte gebieden - roterende volgsystemen voor de zon.
Met de elementen loodrecht op de zonnestralen werkt het systeem efficiënter, maar op een stabiel vast oppervlak (bijvoorbeeld een dak) is dit maar voor korte tijd mogelijk. Om het te vergroten bedachten ze praktische tracking-apparaten.
Volgmechanismen zijn dynamische platforms die draaien met hun vliegtuig in de richting van de zon. Dankzij hen nemen de generatorprestaties in de zomer toe met ongeveer 35-40%, in de winter - met 10-12%
Een groot minpunt van tracking-apparaten zijn hun hoge kosten. In sommige gevallen loont het niet, dus het heeft geen zin om te investeren in nutteloze mechanismen.
Naar schatting zijn 8 panelen het minimumbedrag waartegen de kosten zich in de loop van de tijd zullen verantwoorden. U kunt 3-4 modules gebruiken, maar onder één voorwaarde: als ze rechtstreeks zijn aangesloten, waarbij de batterijen worden omzeild, naar de waterpomp.
Onlangs kondigde Tesla Motors de creatie aan van een nieuw type dak - met geïntegreerde zonnepanelen. Elon Musk zei dat een aangepast dak goedkoper zal zijn dan een conventioneel dak waarop collectoren of modules zijn geïnstalleerd.
Thema-video's zullen u helpen het apparaat van zonnestations thuis beter voor te stellen en enkele geheimen van het installeren van apparatuur te onthullen.
Video # 1. De technische informatie over zonnepanelen en laadregelaars is beschikbaar:
Video # 2. Nuttige ervaring met het gebruik van zonnepanelen in de buitenwijken:
Video # 3. Een voorbeeld van een succesvol werkend zonnestation, volledig onafhankelijk gemonteerd, dat zowel warm water voor huishoudelijk gebruik als verwarming van woningen levert:
Zoals u kunt zien, is een verwarmingssysteem op zonne-energie een zeer reëel fenomeen dat u onafhankelijk kunt realiseren. Het gebied van alternatieve manieren om energie op te wekken, evolueert voortdurend, misschien hoort u morgen over een nieuwe ontdekking.
We nodigen u uit om actief op het materiaal te reageren.U kunt uw houding ten opzichte van "groene energie" uitdrukken, uw ervaring met het bouwen van een zonnestelsel delen en alleen de details vertellen die u in het onderstaande blok weet.