Как обеспечить автономное отопление дома с помощью солнца

Обеспечение эффективного отопления частного дома – тема несмолкающих дискуссий. Причем ее актуальность растет день ото дня. Сложившееся устойчивое мнение о том, что газ – это дешево и удобно, оспаривается многими оппонентами. Предвкушение недалекого будущего, когда цена тепла в домах, уже подключенных к системе газоснабжения, станет заоблачной, вынуждает жильцов коттеджей и домов задумываться об энергетической альтернативе.

В этих условиях многие вновь вспоминают о сомнительной экологичности газовых печей. А если к проблемам, которые нуждаются в решении, добавить еще и потребность в строительстве трубопроводов, скепсис становится критическим.

Среди вопросов, будоражащих умы, – взаимоотношения с энергопоставщиками, непрозрачность процедуры подключения, заоблачная стоимость оборудования, неустойчивая цена энергии, ее доставки.

Вероятно, по этой причине технологические новинки сегодня вызывают живой интерес. Специалисты, обсуждая альтернативные источники получения тепла, все чаще вспоминают о солнце. С одной стороны, его энергия может обеспечить жилищу автономность, а с другой – производители с каждым днем предлагают новые надежные и эффективные приборы, преобразующие в тепло солнечный свет.

Типы солнечных батарей для отопления дома и дачи

Все многообразие генераторов разделяют по виду получаемой энергии на две крупных группы:

• электрические,
• нагревательные.

Первая группа объединяет все устройства, которые преобразуют солнечные лучи в устойчивый электрический сигнал. Это батареи – полупроводниковые модули, собранные из кварцевых элементов. Они нашли широкое применение в высокотехнологичных промышленных отраслях. Для бытовых нужд применяются относительно недавно, однако их популярность неуклонно растет. Используются в основном как источник, дающий свет и питающий электроприборы.

Для получения тепла в наших широтах применяются в качестве вспомогательного оборудования, позволяющего компенсировать владельцу часть его затрат.

Гелиоколлекторы – накопители солнечного тепла – в качестве нагревательных систем индивидуальных жилищ встречаются значительно чаще. Это объясняется их более высокой продуктивностью по сравнению с солнечными электростанциями. Процесс прямой теплогенерации, протекающий с минимальными потерями, позволяет использовать нагреватели в автономном режиме без дополнительной энергетической подпитки.

Технические особенности, характеристики

Электрические батареи

Принцип действия электрических преобразователей света основан на явлении фотоэффекта – отличительном свойстве всех полупроводниковых кристаллов. Идея фотонной электрогенерации не находила в широком производстве применения из-за малой мощности электрического сигнала, вырабатываемого одним элементом. Современные технологии, позволившие массово выращивать кристаллы, обеспечили крупносерийный выпуск солнечных элементов, объединенных в модули, блоки и станции.

Различают монокристаллические батареи. Это элементы, кристаллические решетки которых имеют четкую однообразную структуру. Их считают наиболее эффективным устройством с максимальным КПД (иногда свыше 16 %). Однако высокий уровень удельных характеристик этих батарей соответствует их высокой стоимости.

Поликристаллические элементы обладают менее однородной решеткой, что снижает количественные характеристики вырабатываемой энергии. Коэффициент соотношения потребленной мощности солнечного света к выработанному электричеству составляет 11 %. Однако конечная стоимость одного ватта мощности, полученной с помощью этих элементов, часто оказывается выше, чем у их монокристаллических собратьев.

Пленочные электрогенераторы из аморфного кремния – наиболее низкопроизводительные приборы. Их коэффициент полезного действия по разным оценкам редко превышает 6–8 %. Однако благодаря высокой технологичности монтажа пленка завоевала признание многих пользователей, что обеспечило ей устойчивую нишу потребления.

Термические батареи

Термические гелиоустановки используют иной эффект – прямой нагрев теплоносителя. Устройство таких батарей отличается максимальной способностью поглощать и сохранять тепло.

В зависимости от используемых физических свойств коллекторы бывают:

• плоские,
• вакуумные,
• концентрирующие.

Плоские нагреватели представляют ряд тонкостенных трубопроводов, помещенных в застекленный корпус с термоизолирующим наполнителем. Особенностью всех элементов является высокая светопоглощающая способность и низкий коэффициент отражения.

Вакуумное устройство – термоблок из капилляров, помещенных в безвоздушную среду. Система заполнена легкоиспаряющейся жидкостью, которая выполняет функцию теплоносителя. Обладает высоким КПД, простотой обслуживания, ремонтопригодностью.

Концентратор представляет собой систему зеркал или линз, фокусирующих луч в точке нагрева. Высокий КПД таких устройств (около 100 %), управляемая фокусировка делают их максимально эффективными для получения тепла в промышленных масштабах. На основании подобных систем возводятся термальные электростанции. В быту применяются редко из-за высокой стоимости.

Цели и оптимальность применения устройств

Фотоэлектрические устройства во многих европейских странах снискали высокую популярность. Их применяют в среднем почти на половине малоэтажных домов. Современные здания без электрических гелиоустановок просто не сдаются в эксплуатацию.

Наиболее распространены поликристаллические блоки. Они обладают достаточно высокой технической эффективностью и относительно доступной ценой. Эти фотоэлементы применяются для энергетической подпитки бытовой техники.

За счет солнечных лучей владельцы энергоустановок экономят до трети электричества, покупаемого в распределяющей компании.

Непосредственно на обогрев полученная энергия направляется редко. В основном солнечные батареи являются частью гибридных энергосистем – гео-, ветрообразующих. В небольших строениях с помощью источника солнечного тепла иногда оборудуют теплые полы – эта технология доказала свою экономичность.

Труднопреодолимой сложностью, ограничивающей применение солнечного электричества для отопления, является недостаток пространства. Чтобы электростанция вырабатывала мощность, достаточную для полной обеспеченности жилища теплом, она ежегодно должна доставлять на каждый квадрат жилища 2 кВт энергии. При этом с 1 кв. метра батарей сегодня можно снять 120 Вт. Таким образом, чтобы разместить мощный генератор, может потребоваться до 100 кв. м поверхности, ориентированной на солнце.

Второй особенностью подобных установок является сезонная и суточная неравномерность получения электричества. К тому же его выработку тяжело сбалансировать со своевременным потреблением. Для сохранения избыточной мощности требуются аккумуляторы.

И еще. Гелиоустановки вырабатывают постоянный ток. Для преобразования его в переменный, обладающий заданной частотой, нужен инвертор.

Другое дело коллекторы солнечной тепловой энергии. Эти устройства, передающие солнечное тепло, лучше всего приспособлены для устройства горячего водоснабжения и обогрева здания. Накопленная жидкостью энергия доставляется к тепловым приборам с помощью циркуляционного насоса. Если его подключить к питанию от солнечных батарей, дом будет оборудован полностью независимой энергосистемой.

Не спешите выбрасывать старую технику на свалку! Утилизация мониторов -  вот правильное сберегающее экологию решение.

Старая мебель не нужна? У нее может быть вторая жизнь! Много интересного в статье.

Для работников горно-перерабатывающего комплекса будет интересен материал по https://greenologia.ru/eko-problemy/dobycha-uglya/gornoe-proizvodstvo.html ссылке.

Плюсы и минусы использования альтернативных источников тепла

Преимущества, которые обеспечивают высокоуровневые технологии:

• Все способы получения энергии от солнца связаны с сохранением собственного здоровья. Давно доказано, что печь бытовая газовая и печь мартеновская вырабатывают одни и те же химические элементы. Итоговый «горячий стаж» домохозяйки вполне сопоставим со стажем сталевара.
• Автономность энергообеспечения – синоним свободы.
• Технологичность обслуживания внутридомовых систем – принципиально новый порядок жизни, связанный с достижениями XXI века.

Недостатки:

• относительная дороговизна импортного оборудования
• необходимость изменения привычного уклада жизни.

Наличие дешевого газа и других видов органики, которые можно сжигать, создают ощущение, что необходимость переоборудования всех инженерных систем домов наступит еще не скоро. Однако скоротечность многих процессов, буквально мелькнувших во времени, подсказывает, что стремительность технического прогресса часто превосходит самые смелые ожидания. Сегодняшние традиционные средства связи, способы перемещения в пространстве еще совсем недавно были альтернативными и непонятными большинству населения.