Отопление частного дома солнечными батареями

Своя домашняя СЭС: сколько надо панелей, размеры, вес и куда их ставить?

С учетом того, что так называемая солнечная электростанция, даже самая маленькая, для частного дома — это в большинстве случаев не только весьма ощутимое для семейного бюджета решение, но еще и технологически сложное, отношения оно к себе требует самого серьезного.

И уж тем более, когда речь идет о своей электростанции, которая будет покрывать запланированные потребности домохозяйства в электроэнергии в запланированном объеме и с гарантией.

В таком случае еще на этапе просчета проекта у будущего пользователя в числе прочих неизбежно возникают следующие вопросы:

• сколько весят и какие размеры имеют стандартные солнечные панели?

• от чего зависит общая площадь домашней фотогальванические установки?

• как более-менее точно рассчитать энергопотребление домохозяйства?

• и наконец, где лучше устанавливать панели, на земле или на крыше дома?

Это, разумеется, далеко не все вопросы, которые будут возникать и которые лучше и дешевле решить именно на этапе предварительных расчетов, чем позже.

Но как раз с этих, как посоветовали нам специалисты компании KB Energy — https://kbenergy.com.ua/ua — можно смело начинать, так сказать, вникать в тему.

Потому по порядку:

От чего зависит размер фотогальванической установки?

Размер фотогальванической установки зависит в первую очередь от мощности, которая от неё требуется. Таким образом, на этапе расчетов будущему пользователю необходимо четко определиться с тем, сколько мощности нужно и в каком объеме солнечная электростанция должна покрывать запросы домохозяйства — полностью или частично.

Далее, имея хоть и предварительную, но более-менее внятную цифру мощности станции, можно переходить к поиску ответов на следующие вопросы.

Сколько места будут занимать солнечные панели?

На самом деле, солнечная электростанция места занимать может ровно столько места, сколько захочет сам пользователь. Тут уж, как говорится, хозяин — барин.

Однако, для того, чтобы отведенная для панелей площадь работала с максимальной эффективностью, оборудование выбирать надо тоже грамотно. Исходя из одного простого факта: благодаря особенностям структуре монокристаллические панели имеют значительно большее количество ячеек и обладают гораздо большей мощностью и КПД, чем поликристаллические панели.

Что же касается чистых размеров фотогальванических панелей, то стандартно это порядка 1776 мм в длину, 1052 мм в ширину и 32 мм в толщину. Вес в среднем 20 кг.

Но, опять же, общая площадь панелей определяться будет сугубо требуемой мощностью установки. Потому пользователь сам решает, что ему интереснее и выгоднее, установить больше панелей меньшей мощности или, наоборот, установит меньше панелей большей мощности.

К примеру, второй вариант выгоднее, когда панели монтируются на крыше дома на сравнительно небольшой по площади поверхности. Но и первый вариант (т.е. больше панелей меньшей мощности) тоже подходит для крыш, если поверхности ориентирована с востока на запад или с востока на запад и на юг — можно и в полной мере использовать потенциал «солнечной стороны», и еще и на панелях хорошо сэкономить.

На какие крыши можно ставить солнечные панели?

Фотогальванические панели можно устанавливать практически на любой кровельный материал. Препятствовать этому могут только плохое техническое состояние кровли (либо же всей конструкции здания), слишком сильное затенение и слишком маленькая площадь поверхности в целом.

Когда места на одной крыше явно маловато, то фотогальванические модули системы разместить можно на крышах соседних сооружений или, если на участке достаточно свободного месте, то на земле вокруг дома.

Но место, как правило, не самая сложная проблема. Гораздо сложнее с затенением. Панель, на которую падает тень, не производит электричество, а поскольку модули соединены последовательно, тень в той или иной мере влияет на КПД всей установки.

Когда затенение слабое и не постоянное (случается в короткие периоды времени в течение дня), то опытные специалисты компании, занимающейся проектированием и установкой солнечных электростанций для частных и коммерческих потребителей, наверняка предложат решение, позволяющее компенсировать потери. Но если затенение происходит постоянно и/или на большой площади, то размещать там солнечные панели просто бессмысленно.

И еще один важный момент: на этапе подготовки проекта в обязательном порядке необходимо произвести точный расчет несущей способности кровли, и лучше это дело тоже доверить специалистам.

Вес панелей, даже сравнительно небольшой, может не должен оказывать влияния на безопасность и целостность здания. Одна солнечная панель стандартных размеров весит от 18 до 25 кг.

Однако вес зависит не только от размеров, но и от типа панели. К примеру, средний вес панели с 72 ячейками составляет около 22.5 кг. Панели с немного другой структурой или другой конструкции, вероятно, будут тяжелее. Фотогальванические панели «стекло-стекло» тяжелее, потому что защищены закаленным стеклом с обеих сторон. Один модуль такого типа весит на 3, а то и на 6 кг больше обычного.

Сколько электроэнергии требуется домохозяйству?

Фактическую потребность дома и всего хозяйства в электроэнергии можно рассчитать несколькими способами. Во-первых, если дом новый, то этот параметр содержится в проектной документации, которая, безусловно, станет важнейшим источником информации на этапе планирования установки своей солнечной электростанции.

Во-вторых, неоценимым подспорьем может стать профессиональный энергоаудит здания, который точно покажет сколько вообще нужно электричества, исходя в том числе из данных, сколько электроприборов в хозяйстве уже эксплуатируется, сколько и каких планируется приобрести, плюс еще масса информации по утеплению помещений, теплоизоляции конструкций здания, стен, окон и пр.

В-третьих, счета за электроэнергию за предыдущие годы. Один из самых надежных источников данных для тех пользователей, которые живут в своем доме давно, ну или как минимум имеют на руках все квитанции за несколько последних лет.

Где лучше устанавливать солнечные панели, на земле или на крыше?

Исчерпывающий ответ на этот вопрос тоже требует грамотных просчетов. Даже когда в распоряжении потенциального пользователя имеются и большая крыша в хорошем техническом состоянии, и большой участок земли или доступ к пустырю, который можно отвести под солнечные панели.

Оба варианта — и крыши, и земля — имеют свои неоспоримые преимущества. На земле панели проще настроить на оптимальную производительность. Кроме того, на земле их их легче чистить и проводить техническое обслуживание.

Установка на крыше позволяет сэкономить площадь. К тому же современные панели не портят внешний вид дома. И крыша, если она сориентирована выгодно, имеет нужный наклон и не затеняется, тоже позволяет добиться максимального КПД панелей.

Поэтому лучший вариант нужно не прогнозировать, а просчитывать, притом с учетом всех технических параметров и задач. Что, само собой, в каждой отдельной ситуации, а точнее, для каждого отдельного домохозяйства, делается индивидуально. Как именно, смотрите и спрашивайте на сайте KB Energy (ссылку мы оставили выше).

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:

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.

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.

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:

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.

1. Газовый и твердотопливный котлы. В таких отопительных системах необходимо снабжать электроэнергией только двухконтурный котел (или насос, если он технически не интегрирован в котел). Его потребление – не более 60-100 Вт/час, или 0,1 х 24 = 2,4 кВт*ч/сутки. В этом случае достаточно будет электростанции на 2,5-3 кВт, стоимостью не более $2500-3000 из 8-10 панелей, которые поместятся на любой крыше. А в летнее время года, такой системы будет достаточно чтобы снабжать электричеством весь дом. 2.
2. Тепловые насосы. Следующий способ отопления солнечными батареями – обеспечить э/э тепловые насосы. Для частного дома площадью 80м2 расчет потребления электроэнергии при таком виде отопления довольно сложный и зависит от многих субъективных факторов. Для тепловых насосов необходимой мощности может понадобится СЭС мощнее, чем для газового отопления той же площади – на 5-8 кВт.

Заключение

Приведенные расчеты и соображения позволяют сделать следующие выводы.

1. Установка для отопления в частном доме полностью автономной солнечной электростанции вполне возможна. Однако стоимость её составит около $ 45 000, а для размещения оборудования понадобится от 150 квадратных метров площади.
2. Наиболее выгодным вариантом представляется интеграция «солнечного» отопления в общее энергоснабжение дома и/или вспомогательное снабжение энергией отдельных элементов уже существующие системы обогрева. Это позволит использовать станцию для отопления дома солнечными батареями максимально рационально. А заодно на порядок уменьшить её стоимость, мощность и площадь для монтажа.
3. Главным преимуществом монтажа фотоэлектрической системы является е абсолютная независимость от внешних источников. Именно поэтому в отдаленных регионах России (например, Якутии) такие СЭС представляют собой не только выгодный, но и наиболее надежный способ получения электроэнергии.

Источник https://www.gadgetstyle.com.ua/78592-home-solar-power-plant-dimensions-and-weight/

Источник https://mywatt.ru/poleznaya-informaciya/otoplenie-chastnogo-doma-solnechnimi-batareyami

Источник