Atšķirībā no jaudīgās un dārgās apkures sistēmas, kas ir aprīkota parastajos mājokļos, energoefektīvā māja nededzina kurināmo un nepārvērš tīkla elektrību siltumā (izņemot kritiskas temperatūras krituma gadījumus). Šāda māja izturīgi saglabā sevī - pateicoties pārdomātai siltumizolācijai, ventilācijai ar rekuperāciju un optimālai ēkas novietojumam - tā saukto pasīvo siltumu. Un jebko var izmantot kā šīs pasīvās enerģijas avotu:
- tiešie saules stari, kas iekļūst caur logiem;
- siltums, ko rada sadzīves tehnika un pat iedzīvotāji un mājdzīvnieki;
- un, protams, ierīces, kuru galvenā funkcija ir saules enerģijas piegāde mājai - saules paneļi (baterijas), par kuriem tiks runāts.
Saules paneļi harmoniski iekļaujas pasīvajā mājā, jo pilnībā atbilst tās uzbūves galvenajam principam - izmantot atjaunojamo enerģiju no vides.
Saules paneļu darbības princips un to mijiedarbība ar citām mājas sistēmām
- Saules paneļu darbības pamatā ir silīcija plāksnītes ietekmējošā termiskā starojuma pārvēršana elektroenerģijā;
- Saules paneļi ļauj izmantot saules enerģiju sadzīves tehnikas, ventilācijas sistēmu un (daļējas) apkures darbināšanai;
- Ja saules paneļu iespējas ir lielākas par mājsaimniecību vajadzībām, tad enerģijas pārpalikumu var izmantot elektroenerģijas uzglabāšanas un pārveidošanas sistēmās.
- Ja pieprasījums pēc elektroenerģijas pārsniedz paneļu jaudu, trūkstošo daļu var iegūt no tīkla (tīkla saules stacijas iespēja) vai no šķidrā kurināmā ģeneratora (autonomā saules stacija).
Saules moduļu veidi
Fotoelektrisko sistēmu klasifikācija tiek veikta saskaņā ar izmantoto materiālu un konstrukciju kritērijiem. Saules baterijas ir:
- Silīcija paneļu veidā (visizplatītākie, visaugstākās veiktspējas un visdārgākie) efektivitāte - līdz 22%; Tos ražo trīs apakštipos: monokristālisks (visuzticamākais), polikristālisks un amorfs; pirmajās divās pozīcijās tiek izmantots tīrs silīcijs, trešajā - silīcija ūdeņradis, kas tiek uzklāts uz pamatnes;
- Plēve - izgatavota, izmantojot kadmija telurīdu, vara-indija selenīdu un polimērus. Tām ir zemāka cena, bet arī zemāka veiktspēja (efektivitāte 5-14%), tāpēc, lai akumulatoru pieskaņotu mājas "apetītei", būs jāpalielina starojumu uztverošā platība.
Saules enerģijas paneļu patērētāja īpašības raksturo šādi raksturlielumi:
- Jauda.Jo lielāks ir saules paneļa laukums, jo lielāka ir tā jauda; Lai vasarā saražotu enerģiju 1 kWh/dienā, būs nepieciešami aptuveni 1, 5 m2 saules paneļi. Visefektīvākā jauda izpaužas, stariem perpendikulāri krītot uz akumulatora virsmu, ko nevar nodrošināt pastāvīgi, tāpēc paneļa veiktspējas maiņa dienas gaišajā laikā ir dabisks process. Lai pavasarī un rudenī tiktu iegūts nepieciešamais enerģijas daudzums, šai zonai jāpievieno aptuveni 30%;
- Efektivitātemūsdienu saules paneļu (efektivitāte) - vidēji aptuveni 15-17%;
- Akumulatora darbības laiks un jaudas zudums laika gaitā. Ražotāji, kā likums, sniedz garantiju saules paneļu darbībai 25 gadus, solot šajā periodā samazināt jaudu ne vairāk kā par 20% no sākotnējās (dažiem ražotājiem kalpošanas laiks svārstās no 10 līdz 25 gadiem ar garantiju jaudas samazinājumam ne vairāk kā par 10%). Kristāliskie moduļi ir visizturīgākie, to paredzamais kalpošanas laiks ir 30 gadi. Pasaulē pirmā saules baterija darbojas jau vairāk nekā 60 gadus. Pašu saules moduļu ražošanas samazināšanās notiek galvenokārt pakāpeniskas blīvējošās plēves iznīcināšanas un slāņa starp stiklu un saules baterijām duļķošanās dēļ - no mitruma, ultravioletā starojuma un temperatūras izmaiņām;
- Iekļauts akumulators, kas nodrošina paneļa darbību naktī, ir labs papildinājums saules ģeneratora iespējām. Akumulators parasti ilgst mazāk nekā pats saules modulis, vidēji 4-10 gadus;
- Papildu mezglu pieejamība– piemēram, sprieguma stabilizators, akumulatora uzlādes kontrolieris, invertors (līdzstrāvas uz maiņstrāvas 220 V pārveidotājs mājsaimniecības lietošanai) padara ērtāku ierīces darbību un tās integrāciju "Smart Home" sistēmā;
- Akumulatora izmaksas– ir tieši atkarīgs no tā platības: jo jaudīgāka ierīce, jo dārgāka. Turklāt ārvalstīs ražotie paneļi joprojām ir lētāki nekā vietējie, jo saules paneļi tur ir populārāki nekā pie mums. Bet, salīdzinot mūsu un importēto ierīču cenas, vispirms ir jāsalīdzina saules paneļu darbības efektivitāte savā starpā - šeit pašmāju ražotāji sasniedz labus efektivitātes rādītājus - līdz 20%.
Fotoelektrisko bateriju izvēle un izmantošana
Izvēloties saules paneļus privātmājai, tie, pirmkārt, balstās uz slodzi, kas tiem būs jāiztur. Turklāt ir jāattiecas uz mājas ģeometriju un profilaktiskās apkopes darbību plānošanu, kas kopā prasa rūpīgi apsvērt šādus aspektus:
- Ikdienas enerģijas patēriņš ierīcēm, kuras plānots darbināt no saules enerģijas (telpas apgaismojums, sadzīves elektropatērētāji, apsardzes un automatizācijas ierīces u. c. ). Jāņem vērā, ka arī akumulatoru uzlāde un izlāde patērē enerģiju (aptuveni 20%), un arī papildu iekārtām būs savi zaudējumi (piemēram, inverterī vidēji - 15-20%);
- Attiecība starp nepieciešamajiem darba paneļu izmēriem un atbilstošajiem jumta laukumiem un tā ģeometriju;
- Iespēja notīrīt akumulatoru darba virsmas no netīrumiem, sniega un citiem faktoriem, kas ietekmē foto pārveidotāju darbību.
Svarīgi punkti saules paneļu darbībā
- Izvairieties no paneļa fiziskiem bojājumiem (skrāpējumi un aizsargplēves integritātes bojājumi var izraisīt kontaktu īssavienojumu un/vai koroziju);
- Skarbos klimatiskajos apstākļos saules enerģijas stacijas ieteicams aprīkot ar vēju bloķējošām konstrukcijām;
- Regulāras pārbaudes, tīrīšana un apkope ir obligāta.
Saules paneļu izmaksas un atmaksāšanās
Mūsu valsts vidējai zonai katrs saules paneļa jaudas kilovats ģenerē šādu enerģijas daudzumu:
- vasarā - 5 kWh/dienā (maijs-augusts);
- pavasarī un rudenī - 3-4 kWh/dienā (marts-aprīlis, septembris-oktobris);
- ziemā - 1 kWh/dienā.
Aprēķinot autonomas saules enerģijas stacijas izmaksas, papildus paneļu saražotās jaudas vienības izmaksām (apmēram 60 rubļi uz 1 W), jāņem vērā papildu aprīkojuma izmaksas: no stiprinājumiem un elektroinstalācijas līdz akumulatori, aizsargierīces un invertori (kas ir vismaz 5 % no kopējām izmaksām, taču cenas var ievērojami atšķirties atkarībā no ražotāja un jaudas).
Pēc ekspertu ieteikumiem, optimālās izmaksas visu gadu saules sistēmai tiek iegūtas, izmantojot shēmu "vasaras variants plus rezerves elektroģenerators". Tiesa, ģenerators būs jāieslēdz pavasarī un rudenī, nemaz nerunājot par ziemu (saules baterijas nekad nav paredzētas tā, lai tās būtu pilnībā noslogotas ziemas sezonā).
Aprēķinot saules enerģijas iekārtas atmaksāšanās periodu, tās jauda tiek salīdzināta ar parametru, kas tiek ņemts par bāzes parametru. Tīkla saules stacijā tie ir elektroenerģijas tarifi, autonomās saules enerģijas sistēmas gadījumā tās ir šķidrā kurināmā elektroģeneratora saražotās enerģijas izmaksas. Atmaksāšanās tiek lēsta, pamatojoties uz faktu, ka 1 kW saules baterija saražos aptuveni 1000 kWh enerģijas gadā.
Ja ņemam vidējo 1 kWh elektroenerģijas cenu par 5 rubļiem, tad tīkla saules stacijas atmaksāšanās laiks būs: 80 000 rubļu / 5 rubļi * 1000 kWh = 16 gadi.
Ar 30 gadu garantiju tīkla saules instalācijai atmaksāšanās (pie tarifa 5 rubļi/kWh) notiks 16 gadu laikā, un nākamajos 14 gados elektrība tiks piegādāta bez maksas.
Runājot par autonomu saules enerģijas sistēmu, strikti runājot, tās saražotās enerģijas apjoms gadā būs mazāks par noteiktajiem 1000 kWh, ko tā dala ar elektrisko ģeneratoru. Bet aptuveniem aprēķiniem šis skaitlis nav jāsamazina - lai aptuveni ņemtu vērā īpatnējā degvielas patēriņa pieaugumu, kas rodas, kad ģenerators ir daļēji (tas ir, periodiski, nevis pastāvīgi) noslogots. Tad autonomās sistēmas atmaksāšanās periods (pamatojoties uz šķidrā kurināmā ģeneratora saražotās enerģijas izmaksām - 25 rubļi uz 1 kWh) izskatās šādi: 150 000 rubļu / 25 rubļi * 1000 kWh = 6 gadi.
Papildus tehniskajiem rādītājiem saules paneļu, kas ir daļa no autonomās saules elektrostacijas, efektivitāti apliecina to atmaksāšanās periods, kas ir 6 gadi.
Tarifi netiek samazināti
Taču sniegtie saules enerģijas iekārtu piemēri liecina, ka tagad tarifus var individuāli "iesaldēt" un var sākt ietaupīt, izmantojot fotoelektrisko paneļu iespējas. Vienkārši tie jāiegādājas no zīmolu, tirgū pārbaudītiem ražotājiem, lai to parametri būtu paredzami gan dizainā, gan darbībā.
Un vislabāk ir risināt tādas problēmas kā: pat energoefektīvas mājas projektēšanas stadijā:
- nodrošinot, ka dienvidu fasāde nav noēnota;
- jumta slīpuma leņķa un paneļu darba virsmu izvēle;
- pareiza mājas orientācija uz galvenajiem punktiem;
- novēršot saules paneļu darba zonu ēnojumu, to aizsērēšanu ar koku lapām utt.
Šajā gadījumā visi parametri tiks optimāli sasaistīti viens ar otru un tiks nodrošināta visefektīvākā saules paneļu darbība konkrētai konstrukcijai.