As razões para a popularidade de fontes alternativas de energia são bastante compreensíveis: há uma oportunidade de economizar combustível e realizar os sonhos de sistemas de suporte à vida que não agridem o meio ambiente. Habilmente usando a energia do sol, vento e água, você pode transformar uma casa de campo comum em uma moderna casa ecológica.
Nós lhe diremos como equipar o aquecimento solar em uma casa particular e analisar com você como ele é lucrativo. A fim de destacar completamente as questões do uso da energia da luz do dia, descrevemos em detalhes todas as opções populares que receberam aplicação prática e feedback positivo dos usuários.
Levando em conta as nossas recomendações, você pode construir um heliosistema eficaz para a casa de veraneio ou uma casa de campo. Para facilitar a percepção de material difícil, complementamos as informações com diagramas ilustrativos, ilustrações e tutoriais em vídeo.
Conteúdo do artigo:
- Maneiras de Energia Solar
- Prós e contras de um sistema de aquecimento alternativo
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Energia solar para aquecimento
- O princípio de funcionamento dos painéis com células fotovoltaicas
- Eficiência da fotocélula
- Diagrama de instalação de usina em casa
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Sistema de aquecimento do coletor
- Opção plana para produção independente
- Coletores de tubos - a solução para as regiões do norte
- Método de desempenho
- Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Maneiras de Energia Solar
Métodos de aplicação energias do corpo celeste não pertencem a tecnologias inovadoras, o calor solar é usado por muito tempo e com muito sucesso. No entanto, isso se aplica principalmente à Austrália, alguns países da Europa, América e regiões do sul, onde a energia alternativa pode ser obtida ao longo do ano.
Algumas áreas do norte são deficientes em radiação natural, por isso é usado como uma opção adicional ou de backup.
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Os painéis solares são uma das formas de obter energia quase livre emitida por um corpo celeste
O dispositivo de uma estação de energia solar autônoma é conveniente em regiões com um grande número de dias ensolarados, o que não está relacionado à temperatura média anual.
O sistema solar autônomo está localizado principalmente nos telhados de prédios baixos e em áreas livres de árvores.
No período de geada, os sistemas solares fornecem energia para aquecimento de ar, vapor ou aquecimento de água, no verão eles fornecem água aquecida
As centrais de energia solar são ecológicas, ecológicas e capazes de renovar continuamente os tipos de geração de energia.
Até agora, a eficiência das usinas solares é muito dependente do número de dias ensolarados. É lucrativo apenas nas latitudes do sul. Na faixa do meio e no norte só pode servir como uma fonte de backup
Painéis solares no sul dos países da CEI serão capazes de fornecer uma casa de campo com eletricidade, água quente e líquido de arrefecimento para circuitos de aquecimento
Os sistemas solares, mesmo usados como fonte de energia de reserva, trazem um efeito econômico bastante alto, reduzindo a carga sobre as principais opções de produção de energia.
Uso passivo de energia solar
Opção de instalação do painel solar
A localização ideal de um sistema solar privado
A localização do painel solar ao longo dos beirais
Heliosystem em um declive suave do telhado
Estação de energia solar como fonte de backup
Operação de bateria nas regiões do sul dos países da CEI
Os benefícios reais dos sistemas solares no setor privado
Os intermediários entre os raios solares e o mecanismo gerador de energia são células solares ou coletores, que diferem em sua finalidade e design.
As baterias acumulam energia solar e permitem que ela seja usada para alimentar eletrodomésticos. São painéis com fotocélulas de um lado e um mecanismo de bloqueio do outro. Você pode experimentar e montar a bateria sozinho, mas é mais fácil comprar elementos prontos - a escolha é bastante ampla.
Sistemas solares (coletores solares) fazem parte do sistema de aquecimento em casa. Grandes dutos de calor isolados, como baterias, são montados em escudos levantados voltados para o sol ou encostas de telhado.
Assumir que absolutamente todas as regiões do norte recebem muito menos calor natural que as do sul, erroneamente. Suponha que haja muito mais dias ensolarados em Chukotka ou no centro do Canadá do que no sul da Grã-Bretanha.
Para aumentar a eficiência, os painéis são colocados em mecanismos dinâmicos que se assemelham a um sistema de rastreamento - eles giram após o movimento do sol. O processo de conversão de energia ocorre nos tubos localizados dentro das caixas.
A principal diferença de sistemas solares a partir de painéis solares é que o primeiro aquece o refrigerante e o segundo acumula eletricidade. É possível aquecer a sala com células fotovoltaicas, mas os circuitos do dispositivo são irracionais e adequados apenas para as áreas onde há pelo menos 200 dias de sol por ano.
Diagrama de um sistema de aquecimento com um coletor solar ligado a uma caldeira e uma fonte de eletricidade (por exemplo, uma caldeira a gás) a funcionar com combustível tradicional (+)
Prós e contras de um sistema de aquecimento alternativo
As vantagens de um sistema de aquecimento solar não são muitas, mas cada uma delas é pesada e pode ser uma razão para experiências particulares:
- Vantagens ecológicas. É seguro para os moradores da casa e da natureza circundante, uma fonte limpa de calor que não requer o uso de combustíveis tradicionais.
- Autonomia. Os proprietários de sistemas são completamente independentes dos preços de energia e da situação econômica do país.
- Eficiência. Mantendo o sistema de aquecimento tradicional, é possível reduzir o custo de pagar por água quente.
- Acessibilidade. Para instalar sistemas solares não precisa de permissão das autoridades estaduais.
Mas há momentos desagradáveis que podem estragar o quadro geral. Por exemplo, para determinar a eficácia do sistema, será necessário um longo período de pelo menos 3 anos (desde que haja energia solar suficiente e seja usado ativamente).
Instalar apenas módulos solares exigirá grandes investimentos: os painéis de silício mais baratos custarão pelo menos 2.200 rublos. cada um, e elementos de seis diodos policristalinos da primeira categoria - até 17000 cada. Calcular o custo de 30 módulos é bastante simples (+)
Os usuários têm as seguintes desvantagens:
- altos preços de equipamentos necessários para o lançamento do sistema em operação;
- dependência direta da quantidade de calor produzido na localização geográfica e clima;
- disponibilidade obrigatória de uma fonte de backup, por exemplo, uma caldeira a gás (na prática, um sistema solar geralmente é um backup).
Para obter maiores retornos, você deve monitorar regularmente a saúde dos coletores, limpá-los dos detritos e protegê-los da geada. Se a temperatura cair abaixo de 0 ° C, você precisa cuidar do isolamento térmico adicional não apenas dos elementos do sistema solar, mas também da casa como um todo.
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Painéis solares com capacidade de 120 watts durante todo o ano fornecem energia para as linhas de iluminação e eletrodomésticos da casa de campo.
Usina de energia solar de baixa potência é composta diretamente pela bateria solar, dispositivo de bateria e controlador de carga
Os consumidores de energia da bateria solar no país são lâmpadas economizadoras de energia, ferramentas elétricas, rádio, TV
Quando usado em um circuito solar com capacidade de cerca de 650 W, o bloco de equipamentos dentro da casa deve ser complementado com um inversor de 1 kW
Painéis solares no telhado de uma casa de campo
Montagem de baterias de heliosistema dacha
Estação de energia solar de equipamentos ao ar livre
Dispositivos técnicos localizados dentro da casa
Energia solar para aquecimento
O principal objetivo das células fotovoltaicas que acumulam energia é fornecer eletricidade para a casa. Para incluí-los no esquema dispositivos do sistema de aquecimento e para alcançar o funcionamento ideal, é necessário montar uma corrente com um tanque de armazenamento.
É nele que a água será aquecida, a qual, tendo atingido uma certa temperatura, encherá os canos e radiadores nos quartos que necessitam de aquecimento (sala de estar, banheiro).
Sistema de energia solar com um tanque de duplo circuito que organiza o aquecimento e o fornecimento de água quente em duas direções: para aquecer os radiadores e para os pontos de análise (+)
Vamos tentar distinguir as características de design das células solares e determinar seu papel potencial no sistema de aquecimento.
O princípio de funcionamento dos painéis com células fotovoltaicas
Existem três tipos comuns de elementos para dispositivos solares:
- Monocristalino. Estas são placas finas do silício mais puro, cortado de um cristal cultivado em condições artificiais. A variedade mais produtiva com uma eficiência de cerca de 17-18%. A temperatura ótima de operação é de 5 º a 25 º.
- Policristalino. Feito de bolachas obtidas pelo resfriamento gradual do silício fundido. Suas tecnologias de produção são menos intensivas em mão-de-obra, mas a eficiência das células fotovoltaicas policristalinas é significativamente menor - não mais que 12%.
- Amorfo. Eles são filmes. Feita pelo método da fase de evaporação, como resultado do qual o silício na forma de um filme fino é depositado em uma base flexível de polímero. O método de produção mais barato é combinado com nossa baixa produtividade, estimada em até 7%.
Para a instalação de sistemas de aquecimento autônomo nas regiões do norte, a opção mais adequada é considerada baterias fotovoltaicascoletado de elementos monocristalinos. No entanto, as baterias com módulos amorfos são mais fáceis de instalar, praticamente sem base e muito mais baratas.
Módulo monocristalino consiste em elementos conectados em série, combinados em módulos. Vários módulos formam um painel solar. A superfície escura dos sistemas solares fotovoltaicos otimiza a absorção da luz solar
A tarefa dos elementos externos é absorver e transformar os raios do sol. A energia liberada flui mais e está concentrada no acumulador. Um pequeno elemento dá cerca de 100-250 W, e um painel pré-fabricado de 25 a 30 m² fornece eletricidade para uma pequena casa. Para a instalação do sistema de aquecimento exigirá energia por 2-3 vezes mais.
O inversor atua como um conversor de corrente contínua da "produção" solar em eletricidade, uma vez que a corrente alternada é necessária para a operação de eletrodomésticos e luminárias.
Se falamos especificamente sobre o sistema de aquecimento, a caldeira elétrica para aquecimento de água também opera em corrente alternada. Para fornecer luz para a casa à noite, as baterias serão necessárias para manter o suprimento diário.
Os módulos do inversor são instalados em um local conveniente para manutenção, embora não precise de controle constante e opere no modo automático (+)
Eficiência da fotocélula
A maneira mais fácil de comprar coletores solares e aplicar um dos esquemas simples e comprovados ao longo dos anos. No entanto, as circunstâncias às vezes ditam seus termos. Suponha que você tenha um ótimo sistema de funcionamento com um gerador solar, mas por enquanto ele serve para fornecer eletricidade e fornecer água quente para a casa.
É claro que a compra de novos equipamentos não é rentável, por isso é mais fácil aumentar o poder comprando uma certa quantidade de células fotovoltaicas. A opção de orçamento - painéis de silício com capacidade de até 23-25%.
É necessário conectar o dispositivo de aquecimento trabalhando em uma eletricidade a uma fonte atual. Versão universal - caldeira, equipada com cablagem de distribuição.
Os elementos da película polimérica no mercado russo são muito menos comuns do que os análogos mono e policristalinos de silício. Eles são convenientes para instalação, mas têm baixa eficiência - apenas 6%
Se o fornecimento de eletricidade estiver organizado adequadamente, deve ser suficiente para o fornecimento de água quente e aquecimento. Há exemplos quando a casa está totalmente provida de calor - ela pode ser reconhecida no telhado, quase completamente coberta de painéis.
Às vezes, exige a construção de estruturas especiais destacadas, se a área do telhado não for suficiente. Acontece que, para aumentar a potência, é necessária uma área livre adicional.
Mesmo os cálculos mais cuidadosos não o ajudarão a determinar a quantidade exata de energia potencial e criar rapidamente um sistema eficiente e simplificado. O fato é que na prática existem obstáculos, cuja aparência é difícil de prever.
Aqui estão alguns dos fatores:
- A variabilidade do clima. Um número claro de dias de sol é desconhecido, mesmo nas áreas do sul. É quase impossível prever com segurança o seu número nas regiões do norte.
- Irregularidade na obtenção de eletricidade. Por exemplo, nas regiões do norte no inverno um dia de pouca luz, muita energia solar reciclada é gasta em iluminação. Além disso, a intensidade da radiação solar no período de inverno é significativamente reduzida.
- Avarias periódicas. Como todos os sistemas técnicos, os painéis solares podem quebrar de tempos em tempos devido a danos a elementos individuais, juntas contratuais, superfícies de proteção, etc.
Portanto, você pode aprender sobre eficiência somente após um determinado período de tempo, pelo menos - em um ano. Pode ser necessário aumentar o número de fotocélulas ou baterias, considere o isolamento adicional da casa, reduza a área aquecida. Suponha que nas regiões do norte da Alemanha, a fim de salvar os quartos, muitas vezes não são aquecidos.
Manutenção de fotocélulas instaladas não requer habilidades especiais e consiste em limpeza regular: limpeza de neve no inverno e detritos durante o período quente, lavar a superfície de vidro com água de uma mangueira
Diagrama de instalação de usina em casa
Maneira mais fácil instalação de gerador solar - entrar em contato com uma empresa que vende componentes do sistema e oferece serviços para sua instalação. Prós - um projeto profissional com características individuais, uma garantia para todos os produtos e instalação, menos - o alto custo.
Se você tem a experiência relevante, você pode montar de forma independente uma mini-usina com painéis solares para aquecimento de uma casa particular.
O mais eficaz é considerado um esquema híbrido do dispositivo de um sistema de ar-solar, no qual fotocélulas são usadas para energia, coletores para aquecimento de água e adicionalmente gerador eólico Pode ser substituído por uma fonte de combustível de reserva (+)
Todas as peças para a montagem do sistema de aquecimento são vendidas em lojas especializadas.
Você deve adquirir os seguintes componentes:
- um conjunto de módulos solares de silício ou filme;
- bateria de armazenamento de energia;
- controlador de carga, que regula o processo de carregar e descarregar a bateria;
- inversor que converte DC para AC;
- conjunto de cabos de conexão.
É desejável que as baterias sejam as mesmas (levando em conta a marca, capacidade e até mesmo a festa) e tenha a oportunidade de armazenar energia por 3-4 dias. A duração do seu trabalho depende da temperatura da sala - em condições frias eles descarregam rapidamente. Se o consumo diário for de 2400 Wh, as baterias precisam de uma capacidade total de pelo menos 1000 Ah.
Ao usar baterias de carro, lembre-se que sua eficiência máxima é 70-75% ( serviços - 3 anos), dispositivos especiais para sistemas solares têm o melhor desempenho - até 85% (vida útil - 10 anos). Alguma energia é perdida durante o armazenamento e a conversão.
A qualidade da corrente gerada pela sinusoidal inversores para sistemas solares, acima da corrente da rede centralizada. A característica do equipamento é a sincronização da fase de tensão, na qual a transição de 12 V para 220 V é realizada sem interrupção no funcionamento de eletrodomésticos.
Inversores de potência - de 250 W a 6000 W e superiores. Você pode aumentar a potência de saída esvaziando a conexão paralela de vários dispositivos. Por exemplo, 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Após a instalação de todos os elementos do sistema solar, é necessário conectar um tanque elétrico que aquece a água ao inversor, e uma tubulação de aquecimento para o tanque, por sua vez.
Sistema de aquecimento do coletor
A maior eficiência e impacto podem ser alcançados com a instalação de coletores em vez de módulos solares - instalações externas nas quais a água é aquecida pela radiação solar. Tal sistema é mais lógico e natural, já que não requer aquecimento do refrigerante por outros dispositivos.
Considere o design e o princípio de operação de dispositivos de dois tipos principais: planos e tubulares.
Opção plana para produção independente
O projeto de instalações planas é tão simples que artesãos experientes montam análogos de artesanato faça você mesmo, compre algumas das peças em uma loja especializada e construa algumas das material.
Dentro do aço ou placa de isolamento de alumínio fixada adsorbing calor do sol. Na maioria das vezes é coberto com uma camada de cromo preto. No topo do absorvedor de calor é protegido por uma tampa transparente selada.
A água é aquecida em tubos colocados com uma cobra e conectados à placa. Água ou anticongelante entra no interior do duto através da entrada, aquece-se nos tubos e se move para a saída - para a saída.
A transmissão de luz da tampa é explicada pelo uso de um material transparente - vidro temperado forte ou plástico (por exemplo, policarbonato). Para evitar que os raios do sol reflitam, a superfície de vidro ou plástico é emaranhada (+)
Existem dois tipos de conexão, um tubo e dois tubos, não há diferença fundamental na escolha. Mas há uma grande diferença na maneira como o refrigerante será fornecido aos coletores - fluxo de gravidade ou por meio de uma bomba. A primeira opção é reconhecida como ineficaz devido à fraca velocidade do movimento da água, de acordo com o princípio do aquecimento, assemelha-se a um recipiente para um banho de verão.
A operação da segunda opção é devido à conexão da bomba de circulação, que fornece o refrigerante em vigor. A fonte de energia para a operação do equipamento de bombeamento pode ser uma rede movida a energia solar.
A temperatura do refrigerante quando aquecido por um coletor solar atinge 45-60 º, o indicador máximo na saída é 35-40 º. Para melhorar a eficiência do sistema de aquecimento, juntamente com radiadores usar "pisos quentes" (+)
Coletores de tubos - a solução para as regiões do norte
O princípio geral de operação se assemelha ao funcionamento de análogos planos, mas com uma diferença - tubos de troca de calor com transportador de calor estão dentro de frascos de vidro. Os próprios tubos são de penas, soldados de um lado e parecidos com penas, e coaxiais (vácuo), inseridos um no outro e selados em ambos os lados.
Trocadores de calor também são diferentes:
- sistema de conversão de energia solar em calor Heat-pipe;
- tubo convencional para mover o refrigerante tipo-U.
O segundo tipo de trocador de calor é reconhecido como mais eficiente, mas não é popular o suficiente por causa do custo dos reparos: quando um tubo falha, toda a seção terá que ser substituída.
O tubo do tubo de calor não faz parte de todo o segmento, pelo que pode mudá-lo em 2-3 minutos. Os elementos coaxiais com falha são reparados simplesmente removendo a tampa e substituindo o canal danificado.
Um esquema que explica a natureza cíclica do processo de aquecimento dentro dos tubos de vácuo: líquido frio sob exposição ao calor solar aquece e evapora, dando lugar à próxima porção de frio transportador de calor (+)
Depois de analisar as características técnicas dos coletores de diferentes tipos e resumir a experiência de seu uso, decidimos que os coletores planos são mais adequados para as regiões do sul e tubulares para as regiões do norte. Especialmente bem estabelecido em uma instalação de clima severo com o sistema Heat-pipe. Eles têm uma capacidade de aquecimento mesmo em dias nublados e à noite, “alimentando-se” de uma quantidade mínima de luz solar.
Uma amostra do esquema padrão de conexão de coletores solares a equipamentos de caldeira: a estação de bombeamento circula a água, o controlador controla o processo de aquecimento
Método de desempenho
Normalmente, tendo experimentado um pequeno número de módulos solares, os proprietários de casas particulares vão mais longe e melhoram o sistema de várias maneiras.
A maneira mais fácil é aumentar o número de módulos envolvidos, respectivamente, para atrair espaço adicional para sua colocação e para adquirir equipamentos relacionados mais poderosos.
O que fazer se houver falta de espaço livre? Aqui estão algumas diretrizes para aumentar a eficiência de uma estação solar (com células fotovoltaicas ou coletores):
- Altere a orientação dos módulos. Movendo elementos em relação à posição do sol. Basta colocar, a instalação da parte principal dos painéis no lado sul. Com uma luz diurna longa, também é ideal usar as superfícies voltadas para leste e oeste.
- Ajuste do ângulo de inclinação. O fabricante geralmente indica qual ângulo é o mais preferível (por exemplo, 45º), mas às vezes durante a instalação é necessário fazer seus próprios ajustes levando em consideração a latitude geográfica.
- A escolha correta do local de instalação. O teto se encaixa porque é mais frequentemente o plano mais alto e não é obscurecido por outros objetos (por exemplo, árvores de jardim). Mas há áreas ainda mais adequadas - dispositivos de viragem para rastrear o sol.
Quando os elementos são perpendiculares aos raios do sol, o sistema funciona de forma mais eficiente, no entanto em uma superfície fixa estável (por exemplo, um telhado) isso só é possível por um curto período do tempo. Para aumentá-lo, eles inventaram dispositivos de rastreamento práticos.
Mecanismos de rastreamento são plataformas dinâmicas que giram na esteira após o sol. Graças a eles, o desempenho do gerador aumenta no verão em cerca de 35-40%, no inverno - por 10-12%
Uma grande desvantagem dos dispositivos de rastreamento é seu alto custo. Em alguns casos, não vale a pena, por isso não faz sentido investir em mecanismos inúteis.
Estima-se que 8 painéis seja o valor mínimo em que os custos se justificarão ao longo do tempo. Você pode usar 3-4 módulos, mas sob uma condição: se eles estão diretamente, ignorando as baterias, eles estão conectados a uma bomba de água.
Ainda no outro dia, a Tesla Motors anunciou a criação de um novo tipo de telhado - com painéis solares. Ilon Mask disse que um telhado modificado seria mais barato do que um telhado regular com cabeçalhos ou módulos instalados nele.
Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Vídeos temáticos ajudarão você a apresentar melhor o dispositivo de estações solares domésticas e revelar alguns segredos da instalação de equipamentos.
Vídeo # 1. Informações técnicas disponíveis sobre baterias solares e controladores de carga:
Vídeo # 2. Experiência útil de usar painéis solares na região de Moscou:
Vídeo # 3. Um exemplo de uma estação solar operando com sucesso, totalmente montada por conta própria, fornecendo tanto água quente quanto aquecimento doméstico:
Como você pode ver, o sistema de aquecimento movido a energia solar é um fenômeno muito real que você pode trazer independentemente à vida. A esfera de formas alternativas de obtenção de energia está em constante evolução, talvez amanhã você vai ouvir sobre uma nova descoberta.
Nós convidamos você a comentar ativamente sobre o material. Expresse sua atitude em relação à “energia verde”, compartilhe sua experiência na construção de um sistema de painéis solares, conte apenas as sutilezas que você conhece no bloco abaixo.
